本实用新型涉及传感器设计技术领域，具体涉及一种一体式三分量力传感器。
背景技术：
常规的测力传感器是单力，即单维力，传感器受力方向只有一个方向。如果在三维坐标上分别安装一个单维力传感器，即可实现三维力的测量。在实际设计制造时，由于应用要求，很少或根本不允许使用三个独立的单维力传感器去测量三维力，而是在结构上将三个单维力传感器合成一个整体，然后通过结构，电路，软件等处理方式分别算出三个方向的分力，再进行矢量运算，计算分量及其方向。
多维力传感器又称多轴力传感器、三分量力传感器、三向力传感器、多维力传感器。它是基于电阻应变原理，可实时的测量物体在x/y/z三个方向上的静态和动态受力情况，采用抗偏载设计，有效减小了三轴互相之间的串扰。该传感器广泛使用于航空航天、机器人、汽车和医疗研究等领域。
传统的方形多维力传感器是由四方形工件和长方形横梁工件两部分组成。工件机械加工安装等工艺比较复杂，传感器测力精度不够准确。
公开号为cn208984267u的专利，公开了一种六分量力传感器，它包括顶部转接件(1)、测量组件(2)、底部转接件(3)，通过三段式连接的传感器结构，保证了对测量组件(2)的保护，避免了外部载荷直接作用在测量组件(2)上，同时也避免了尘土、水滴的溅入，有助于提升传感器的防护等级，通过连接用的螺钉、销钉对载荷的有效传递，能够部分降低外界载荷对测量元件的冲击，提高传感器的使用寿命，但是该装置存在传感器的精度上的偏差及增加生产工艺的难度。为此，我们提出了一种一体式三分量力传感器。
技术实现要素：
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种一体式三分量力传感器，克服了现有技术的不足，设计合理，结构紧凑，旨在解决传统的方形多维力传感器是由四方形工件和长方形横梁工件两部分组成，工件机械加工安装等工艺比较复杂，传感器测力精度不够准确的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：
一体式三分量力传感器，包括矩形架，所述矩形架的正面中部竖向对称开设有两个贯通的空腔，且两个空腔将矩形架分割为两个横梁、位于中部的第一支臂和两个位于边缘的第二支臂，横梁上匹配空腔的位置对称设有第三应变梁区；
所述第一支臂的上端中部设有安装台阶，且第一支臂匹配安装台阶位置的下端开设有用于安装pcb板的安装槽，第一支臂的两端对称设有第二应变梁区；
所述第二支臂的两端对称设有第一应变梁区。
进一步的，所述横梁的两个外边缘的对称开设有两个第一凹槽，且横梁上匹配第一凹槽位置开设有前后向贯通的第一贯穿孔，第一凹槽、第一贯穿孔和空腔之间的侧壁形成了用于安装应变计的第三应变梁区。
进一步的，所述第一支臂的两侧对称开设有三个呈川字形前后向贯通的第二贯穿孔，三个第二贯穿孔和空腔之间的侧壁形成了用于安装应变计的第二应变梁区。
进一步的，所述第二支臂的前后两侧上对称开设有两个第二凹槽，且第二支臂上匹配第二凹槽位置开设有两个水平横向贯通的第三贯通孔，两个第二凹槽和第三贯通孔之间的侧壁形成了安装应变计的第一应变梁区。
进一步的，所述安装台阶上呈矩阵开设有四个用于固定设备的设备固定螺孔，所述安装槽的顶壁上对称开设有两个用于固定pcb板的pcb板固定螺孔。
进一步的，两个所述第二支臂的中部均对称开设有两个贯穿第二支臂的螺钉沉孔，其中一个第二支臂的中部水平横向开设有贯穿第二支臂的信号线出线孔。
进一步的，所述第一应变梁区、第二应变梁区和第三应变梁区上均通过防护胶安装有应变计。
(三)有益效果
本实用新型实施例提供了一种一体式三分量力传感器，具备以下有益效果：
1、通过八个应变梁区的设置，配合矩形架的一体成型矩形结构，便于实时的测量物体在x/y/z三个方向上的静态和动态受力情况，有效减小了三轴互相之间的串扰，保证测量的精准。
2、通过矩形架的一体成型矩形结构，可以模具直接成型，同时第一应变梁区、第二应变梁区和第三应变梁区的结构设计，便于安装，降低了三分量力传感器生产工艺上的难度，便于大规模生产。
3、本申请的矩形架上配套给出安装台阶和安装槽，结合设备固定螺孔和pcb板固定螺孔，一方面便于安装，另一方面可以有效的防护精密的传感器元件，延长设备使用寿命。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一体式三分量力传感器的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型结构正视图；
图3为本实用新型结构左视图；
图4为本实用新型结构后视图。
图中：矩形架1、第一支臂a、第二支臂b、横梁c、空腔2、螺钉沉孔3、安装台阶4、设备固定螺孔5、信号线出线孔6、第一应变梁区7、第二应变梁区8、第三应变梁区9、安装槽10、pcb板固定螺孔11。
具体实施方式
下面结合附图1-4和实施例对本实用新型进一步说明：
一体式三分量力传感器，包括矩形架1，所述矩形架1的正面中部竖向对称开设有两个贯通的空腔2，且两个空腔2将矩形架1分割为两个横梁c、位于中部的第一支臂a和两个位于边缘的第二支臂b，横梁c上匹配空腔2的位置对称设有第三应变梁区9；
所述第一支臂a的上端中部设有安装台阶4，且第一支臂a匹配安装台阶4位置的下端开设有用于安装pcb板的安装槽10，第一支臂a的两端对称设有第二应变梁区8；
所述第二支臂b的两端对称设有第一应变梁区7。
可以理解的是，第一应变梁区7、第二应变梁区8和第三应变梁区9，共计8处的应变梁可以有多个方向力值，在fx、fy、fz、mx、my、mz方向上实现多方向受力，选择测量应变片通过防护胶粘贴在第一应变梁区7、第二应变梁区8和第三应变梁区9上，应变片电阻变化量可以有效的计算出传感器受到压力、拉力大小并且得出传感器输出信号。
本实施例中，如图1、2和4所示，所述横梁c的两个外边缘的对称开设有两个第一凹槽，且横梁c上匹配第一凹槽位置开设有前后向贯通的第一贯穿孔，第一凹槽、第一贯穿孔和空腔2之间的侧壁形成了用于安装应变计的第三应变梁区9。
本实施例中，如图1、2和4所示，所述第一支臂a的两侧对称开设有三个呈川字形前后向贯通的第二贯穿孔，三个第二贯穿孔和空腔2之间的侧壁形成了用于安装应变计的第二应变梁区8。
本实施例中，如图1-4所示，所述第二支臂b的前后两侧上对称开设有两个第二凹槽，且第二支臂b上匹配第二凹槽位置开设有两个水平横向贯通的第三贯通孔，两个第二凹槽和第三贯通孔之间的侧壁形成了安装应变计的第一应变梁区7。
本实施例中，如图1、2和4所示，所述安装台阶4上呈矩阵开设有四个用于固定设备的设备固定螺孔5，所述安装槽10的顶壁上对称开设有两个用于固定pcb板的pcb板固定螺孔11，通过螺钉和pcb板固定螺孔11将pcb板安装在安装槽10处，一方面实现防护，另一方面嵌入的设计便于安装。
本实施例中，如图1-3所示，两个所述第二支臂b的中部均对称开设有两个贯穿第二支臂b的螺钉沉孔3，用于固定本传感器，其中一个第二支臂b的中部水平横向开设有贯穿第二支臂b的信号线出线孔6，用于信号线穿过信号线出线孔6连接pcb板。
本实施例中，所述第一应变梁区7、第二应变梁区8和第三应变梁区9上均通过防护胶安装有应变计，应变片粘贴在应变梁区上，应变片电阻变化量计算出传感器受到压力、拉力大小并且得出传感器输出信号。
本实用新型的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本实用新型的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本实用新型的精神，都在本实用新型的保护范围内。
1.一体式三分量力传感器，包括矩形架，其特征在于，所述矩形架的正面中部竖向对称开设有两个贯通的空腔，且两个空腔将矩形架分割为两个横梁、位于中部的第一支臂和两个位于边缘的第二支臂，横梁上匹配空腔的位置对称设有第三应变梁区；
所述第一支臂的上端中部设有安装台阶，且第一支臂匹配安装台阶位置的下端开设有用于安装pcb板的安装槽，第一支臂的两端对称设有第二应变梁区；
所述第二支臂的两端对称设有第一应变梁区。
2.如权利要求1所述的一体式三分量力传感器，其特征在于：所述横梁的两个外边缘的对称开设有两个第一凹槽，且横梁上匹配第一凹槽位置开设有前后向贯通的第一贯穿孔，第一凹槽、第一贯穿孔和空腔之间的侧壁形成了用于安装应变计的第三应变梁区。
3.如权利要求1所述的一体式三分量力传感器，其特征在于：所述第一支臂的两侧对称开设有三个呈川字形前后向贯通的第二贯穿孔，三个第二贯穿孔和空腔之间的侧壁形成了用于安装应变计的第二应变梁区。
4.如权利要求1所述的一体式三分量力传感器，其特征在于：所述第二支臂的前后两侧上对称开设有两个第二凹槽，且第二支臂上匹配第二凹槽位置开设有两个水平横向贯通的第三贯通孔，两个第二凹槽和第三贯通孔之间的侧壁形成了安装应变计的第一应变梁区。
5.如权利要求1所述的一体式三分量力传感器，其特征在于：所述安装台阶上呈矩阵开设有四个用于固定设备的设备固定螺孔，所述安装槽的顶壁上对称开设有两个用于固定pcb板的pcb板固定螺孔。
6.如权利要求1所述的一体式三分量力传感器，其特征在于：两个所述第二支臂的中部均对称开设有两个贯穿第二支臂的螺钉沉孔，其中一个第二支臂的中部水平横向开设有贯穿第二支臂的信号线出线孔。
7.如权利要求1所述的一体式三分量力传感器，其特征在于：所述第一应变梁区、第二应变梁区和第三应变梁区上均通过防护胶安装有应变计。
技术总结