扭矩和测力传感器.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115427776A(43)申请公布日2022.12.02(21)申请号202180029124.0(74)专利代理机构北京市中伦律师事务所(22)申请日2021.05.2611410专利代理师钟锦舜童剑雄(30)优先权数据63/031,7742020.05.29US(51)Int.Cl.17/325,3142021.05.20USG01L5/161(2006.01)(85)PCT国际申请进入国家阶段日2022.10.17(86)PCT国际申请的申请数据PCT/IB2021/0545842021.05.26(87)PCT国际申请的公布数据WO2021/240389EN2021.12.02(71)申请人博塔系统公司地址瑞士苏黎世(72)发明人K·林卡权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称扭矩和测力传感器(57)摘要一种六轴力扭矩传感器(FTT)，其包括毂和设置在所述毂上并从所述毂向外延伸的至少一个弯曲梁。所述至少一个弯曲梁中的每一个包括具有大致U形横截面的U形梁和至少一个梁板，所述梁板在所述U形梁的远离所述毂的部分处附接到所述U形梁。包括至少一个应变仪的第一应变仪载体安装在所述至少一个U形梁的外表面上。包括至少一个应变仪的第二应变仪载体安装在所述至少一个梁板的外表面上。连接元件将所述第一应变仪载体的所述应变仪和所述第二应变仪载体的所述应变仪电气连接成桥式构造。CN115427776ACN115427776A权利要求书1/1页1.一种六轴力扭矩传感器(FTT)，其包括：毂；至少一个弯曲梁，其设置在所述毂上并从所述毂向外延伸，所述至少一个弯曲梁中的每一个包括具有大致U形横截面的U形梁和至少一个梁板，所述梁板在所述U形梁的远离所述毂的部分处附接到所述U形梁；第一应变仪载体，其包括至少一个应变仪，所述第一应变仪载体安装在所述至少一个U形梁的外表面上；第二应变仪载体，其包括至少一个应变仪，所述第二应变仪载体安装在所述至少一个梁板的外表面上；以及连接元件，其用于将所述第一应变仪载体的应变仪和所述第二应变仪载体的应变仪电气连接成桥式构造。2.根据权利要求1所述的FTT，其中存在从所述毂径向延伸的三个U形梁，并且其中每个U形梁附接有两个梁板并且还包括多个安装固定装置，所述多个安装固定装置分别将所述梁板中的每一者的远端联接到附接到所述U形梁中的相邻一个U形梁的所述梁板中的对应一个梁板的远端。3.根据权利要求1所述的FTT，其中所述至少一个U形梁中的每一个包括两个基本上平行的板和正交连接板，并且其中所述第一应变仪载体安装在所述正交连接板上。4.根据权利要求3所述的FTT，其中所述第二应变仪载体设置在与由所述至少一个梁板的所述外表面限定的平面正交地相交的平面中。2CN115427776A说明书1/5页扭矩和测力传感器[0001]相关申请数据[0002]本申请要求2020年5月29日提交的美国临时申请系列号63/031,774的权益，其全部公开内容通过援引并入本文。技术领域[0003]所公开的实现方式涉及使用附接到可变形结构的应变仪进行力测量的领域。具体地，所公开的实现方式涉及可用于测量三个正交力和三个正交扭矩的力扭矩传感器(FTT)以及测量方法。背景技术[0004]常规的六轴FTT将施加的力和扭矩转换为电压、电阻、电容或电流。使用可变形的机械结构，并且当加载时，结构上的表面会变形。应变仪传感器用于将变形转化为电阻、电压、电容或电流的变化。然后，信号的这种变化由电子设备测量，所述电子设备将模拟信号(称为“A/D转换器”)数字化，以供计算机以已知方式进行处理。例如，此类FTT可用于各种机器人应用。为了提取施加到传感器的三个正交力和三个正交扭矩，必须从FTT的可变形结构上的不同位置获得至少六个应变测量值。每个应变测量值通常由电阻应变传感器获取，也称为“电阻应变仪”(SG)。SG在机械结构上的布置和机械结构的几何形状直接影响FTT的生产成本和质量。[0005]六轴FTT的传感元件通常由承受外加负载毂并通过径向且等距间隔开的一个或多个矩形弯曲梁连接的两个高刚性毂组成。在弯曲梁和高刚性毂中的一个或两个之间，存在用于对所施加的力进行机械解耦的柔顺部分。应变仪附接到弯曲梁的表面。[0006]为了测量所有六个力和扭矩分量，最常见的FTT将SG附接在不在同一相切平面上的表面上，并且所述表面通常相对于一个轴彼此偏移90度。为了形成半惠斯通电桥(“电桥”)或全惠斯通电桥，这些SG与电气连接件(诸如电线)连接。最常见的布置是矩形横截面梁，并且在所有四个表面上都贴有SG。梁可以是中空的以提供更高的机械灵活性。需要这些梁中的至少三个来产生足够数量的信号(至少六个)来解析三个正交力和三个正交扭矩。这种方法允许