CN120213283A - 传感器 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种传感器，包括传感组件、传感器壳体和过渡部，所述传感器壳体具有空腔，所述传感组件至少部分位于所述空腔，所述过渡部至少部分位于所述空腔；所述过渡部与所述传感器壳体为分体结构，所述过渡部与所述传感器壳体连接，所述传感组件与所述过渡部连接，所述过渡部能够与外部载体连接。本申请中，过渡部与传感器壳体连接，传感组件与过渡部连接，传感组件通过过渡部安装于传感器壳体内，可减少传感器壳体对传感组件造成的不利影响。

Description

传感器

技术领域

本申请涉及传感器领域，尤其涉及力传感器。

背景技术

相关技术中，力传感器包括传感器壳体和传感组件，传感组件直接与传感器壳体连接。传感组件在检测到有外力作用时，可将检测的结果转化为电信号传输。但由于传感组件与传感器壳体直接连接，容易受到外部碰撞导致壳体变形等因素的影响，进而对传感组件的监测产生不利影响。

发明内容

本申请提供了一种传感器，包括传感组件、传感器壳体和过渡部，所述传感器壳体具有空腔，所述传感组件至少部分位于所述空腔，所述过渡部至少部分位于所述空腔；

所述过渡部与所述传感器壳体为分体结构，所述过渡部与所述传感器壳体连接，所述传感组件与所述过渡部连接，所述过渡部能够与外部载体连接。

本申请中，过渡部与传感器壳体连接，传感组件与过渡部连接，传感组件通过过渡部安装于传感器壳体内，可减少传感器壳体对传感组件造成的不利影响。

附图说明

图1为本申请中执行器的立体图；

图2为本申请中执行器的剖视图；

图3为本申请中执行器的分解剖视图；

图4为本申请中传感器的剖视图；

图5为本申请中传感器的分解图；

图6为本申请中传感器另一视角的分解图。

具体实施方式

为了更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

相关技术中，力传感器包括传感组件和传感器壳体，传感组件与传感器壳体的内壁连接，当受到外部载体的外力作用时，外部载体产生的力作用于壳体，壳体产生形变将力传递至传感组件，进而监测到所受力的大小。但在力传感器监测外部载体力的作用的过程中，外部环境可能会对监测产生影响，例如对传感器壳体的意外碰撞，此时传感器壳体可能会产生变形，传感组件也会监测到力的变化，但在实际情况中，力传感器只监测外部载体的力的作用，对于意外碰撞这些情况会对监测结果产生影响。

本申请提供了一种传感器，如图4至6所示，包括传感组件301、传感器壳体302和过渡部317，传感器壳体302具有空腔303，传感组件301至少部分位于空腔303，过渡部317至少部分位于空腔303；过渡部317与所述传感器壳体302为分体结构，过渡部317与传感器壳体302连接，传感组件301与过渡部317连接，过渡部317能够与外部载体连接。

将传感组件301与过渡部317连接，过渡部317再与传感器壳体302连接，减少了传感组件301与传感器壳体302的直接接触，从而减少传感器壳体302的意外碰撞等变形对于传感组件301监测结果的影响。其中，过渡部317可用于与外部载体连接，当外部载体产生力时，力的作用通过过渡部317直接传递至传感组件301，监测来自过渡部317传递过来的力的变化。此时，若是传感器壳体302受到外部碰撞等情况产生变形，也会减少对传感组件301的影响。

传感组件301位于空腔303内，传感组件301与传感器壳体302的内壁不接触，使得传感器壳体302在对传感组件301进行保护的同时，在传感器壳体302发生变形时，传感器壳体302与传感组件301的不接触，也使得二者间留置出避让的空间，可进一步减少对传感组件301的影响。过渡部317的圆周侧壁与传感器壳体302的内壁连接，二者可以采用过盈配合或者焊接的方式，固定方式在此不作限定。

在一实施方式中，定义过渡部317的材料强度为σ1，传感器壳体302的材料强度为σ2，其中σ1和σ2满足如下关系：σ1＞σ2。过渡部317的材料强度大于传感器壳体302的材料强度，从而可进一步避免传感器壳体302的变形对传感组件301的影响。

过渡部317包括连接部305和主体318，主体318呈圆柱形，连接部305与主体318连接；主体318位于空腔303内，连接部305至少部分外伸出传感器壳体302，连接部305与传感组件301分别位于主体318的相反两侧。

过渡部317与传感器壳体302的连接是通过主体318的圆周侧壁与传感器壳体302的过盈配合或者焊接实现，具体的在对外部载体作用力的变化进行监测时，连接部305部分或者全部外伸出传感器壳体302，与外部载体连接，主体318与传感器壳体302的内壁固定连接。在主体318轴线的延伸方向上，传感组件301与连接部305分别位于主体318的相反两侧，外部载体的力传递至连接部305，由于主体318与传感器壳体302固定连接，从而连接部305在受力后，会引起主体318与连接部305连接部分的形变，主体318的形变传递至传感组件301，从而能够监测到力的变化。

在主体318的径向方向上，传感器壳体302圆周侧壁在碰撞或者其他情况下产生的形变，从而引起主体318在轴向方向上的变形相对较为困难，从而对传感组件301的影响也会降低。

其中，主体318包括第一壁319，主体318具有容纳腔321，主体318包括腔室内壁322，容纳腔321的开口位于第一壁319的表面，腔室内壁322位于容纳腔321的外围；传感组件301包括第一电路板310，第一电路板310至少部分位于容纳腔321，第一电路板310与腔室内壁322连接。

容纳腔321一方面提供了第一电路板310的容纳空间，减小了占用的空间，从而可减小传感器整体的体积大小。另一方面，容纳腔321在开设时，是从主体318的第一壁319的表面开始，沿着主体318的轴向方向加工形成，减小了主体318的整体重量的同时，也减小了在主体318轴向方向上的厚度，进而降低了主体318在轴向方向上的强度，更容易发生形变，从而使得外部载体的力作用于连接部305时，连接部305更容易引起主体318的形变，从而将力的变化传递至传感组件301。并且在主体318的径向方向上，主体318的强度的变化较小，当有碰撞等外部环境因素的影响时，传感器壳体302的形变对主体318的影响更小，从而对传感组件301的影响也较小。

传感组件301包括压敏部307，过渡部317包括凸台323，凸台323与主体318为一体件，凸台323与连接部305分别位于主体318的相反两侧，凸台323位于容纳腔321内；压敏部307与第一电路板310电性连接，凸台323与压敏部307粘接。

凸台323的设置可使得力的作用更集中的作用于压敏部307，压敏部307为压力敏感电阻，在一实施方式中，压敏部307为应变片，凸台323的面积与主体318的面积相比更小，若是直接将压敏部307与容纳腔321的腔壁连接，连接部305在传递力引起主体318的形变时，容纳腔321的腔壁随之形变，腔壁的形变大致呈弧形，若压敏部307与腔壁贴合的话，压敏部307不同位置对于腔壁形变挤压感受到的力的大小是不一样的，进而对于监测的结果也会产生影响。而凸台323可将腔壁的形变直接且集中传递至压敏部307的对应位置，从而提高监测的准确性。

凸台323的设置也使得第一电路板310与腔壁之间留置出一定的空间，从而当容纳腔321的腔壁发生形变时，第一电路板310不会与腔壁接触阻碍，从而影响监测结果，同时也可允许第一电路板310和容纳腔321的腔壁二者在生产过程中出现公差。应变片的厚度较薄，若是没有凸台323的设置，应变片直接与腔壁接触，那么若是公差较大，第一电路板310也会与腔壁发生接触阻碍的情况。

主体318包括第二壁320，第一壁319与第二壁320分别位于主体318的相反两侧，连接部305与第二壁320连接；传感组件301包括第二电路板313，第二电路板313与第一壁319连接。

主体318呈圆柱形，第一壁319和第二壁320为主体318相反两侧的端面，第二壁320用于与连接部305连接，连接部305与第二壁320靠近圆心的位置连接，第一壁319提供第二电路板313连接的点位，第二壁320位于背离容纳腔321的一侧，从而连接部305与第二壁320连接后，外部载体力的变化可直接作用于第二壁320，引起容纳腔321的腔壁变形，进而使得传感组件301能够感应监测力的变化。在过渡部317与传感器壳体302连接时，第二壁320与传感器壳体302的内壁为抵接或者焊接。

第二电路板313位于容纳腔321的外围，与第一壁319连接，第一电路板310位于容纳腔321，从而第一电路板310和第二电路板313之间相互不会产生影响，若是没有容纳腔321的设置，不仅连接部305在传递力的变化时很难引起第二壁320的形变，而且传感器内的空腔303需要留置出更多的空间，才能使得第一电路板310和第二电路板313在安装后不会出现干涉的情况。

凸台323、主体318和连接部305为一体件。

凸台323、主体318和连接部305可通过一体浇铸的方式形成一体件，或者三者通过精加工的方式形成一体件。一体件的结构使得过渡部317结构的整体性更强，同时也使得外部载体在有力的作用时，力的传递更加准确。

连接部305具有卡接槽324，连接部305呈圆柱形，卡接槽324位于连接部305靠近主体318的圆周表面，卡接槽324自连接部305的圆周表面凹陷。

卡接槽324的设置可使得连接部305与外部载体的连接更加紧密，防止出现松脱的情况，卡接槽324方便外部载体连接的同时，也可对外部载体进行限位。

主体318包括第一安装部309，第一安装部309与腔室内壁322为一体件，第一电路板310与第一安装部309连接。

主体318包括第二安装部312，第二安装部312与第一壁319为一体件，第二电路板313与第二安装部312连接。

第一安装部309可便于第一电路板310的安装固定，第一电路板310通过第一安装部309与腔室内壁322连接，同时第一安装部309也使得第一电路板310与腔室内壁322之间具有间隙，从而便于凸台323以及应变片的设置，进而实现上述监测的过程。也可防止第一电路板310与腔室内壁322之间产生干涉，影响监测的结果。

同理，第二安装部309也是便于第二电路板313与第一壁319的连接，从而减少第二电路板313与第一壁319的接触，防止第二壁320的形变对第二电路板313产生影响，也提高了第一电路板310与第二电路板313之间的间距，避免二者相互影响，出现短路等情况，影响传感器的整体运行。

传感器包括填充件，填充件填充于空腔303。

填充件可填充于整个空腔303，其材料可为环氧树脂，对空腔303进行灌封保护。

执行器在实际使用中，会应用于多个领域，例如机器人手臂关节等，相关技术中，执行器在应用时，为实时监测执行器所受力的作用和大小，会在执行器上连接有力传感器，当执行器有力的作用时，力传感器可对其进行实时监测和反馈，进而对执行器的运行情况进行实时掌握。在一种连接方式中，在执行器传感器的壳体上以及传感器壳体上分别设置有连接点位，从而便于二者之间通过螺栓实现连接固定。但执行器在实际运行中，自身会产生振动以及外部环境的振动等，会导致螺栓连接的松动，从而导致传感器壳体和执行器壳体的连接松动，对力传感器的监测会产生不利影响。

本申请提供了一种执行器，如图1至3所示，包括主壳体1、动力组件2和传感器3，动力组件2至少部分位于主壳体1内，动力组件2与主壳体1的内壁连接；传感器3包括传感组件301和传感器壳体302，传感组件301至少部分位于传感器壳体302内；主壳体1包括第一端部101，传感器壳体302与第一端部101焊接。

传感器壳体302和第一端部101的焊接使得传感器壳体302与主壳体1之间的连接更加稳定，整体性更好。将动力组件2以及其它部件装配至主壳体1内，再将传感组件301安装至传感器壳体302内，二者装配的先后顺序在此不作限定，在装配完成后，将传感器壳体302对准第一端部101，通过焊接实现二者的连接。

二者焊接的方式一方面便于提高传感器壳体302和主壳体1连接的稳定性，使得二者在执行器自身振动或者外部振动的情况下，也能减少出现二者连接松动的情况，进而提高传感器3整体的监测效果。另一方面，焊接的方式也能减少在传感器壳体302和主壳体1上设置另外的连接点位，从而减小执行器在径向方向上的尺寸，使得执行器整体的体积更小，在实际应用时占用的空间也会更小。

若是采用相关技术中的设计方案，需要在传感器壳体302和主壳体1的外壁上另外焊接上连接点位，然后通过螺栓将二者的连接点连接起来，实现传感器壳体302和主壳体1的连接，由此额外的连接点位的设置不仅没有减少焊接的工序，而且也会占用一定的空间。若是将其应用到机器人领域中，则可能会增加机器人整体的体积和重量。螺栓连接相较于焊接的稳定性较差，在传感器壳体302和主壳体1的外壁上设置连接点位的数量也有限，从而使得二者连接的可靠性更差。

而将传感器壳体302和主壳体1焊接，可围绕传感器壳体302或者主壳体1的圆周方向，采用满焊的激光焊接方式，不仅提高了二者的连接强度，同时还提高了密封性，可防止外部的水、灰尘等进入执行器的内部，造成负面影响。若是二者采用相关技术中的方案，采用螺栓连接的方式，会使得传感器壳体302和主壳体1的连接不够紧密，二者的连接会存在缝隙，外部环境的水或者灰尘等容易通过缝隙进入执行器的内部，由此可能会对执行器的运行造成影响。尤其是当执行器应用于机器人等高精端的领域，会集成有各种传感器以及复杂的电路连接，任何外部因素的影响可能都会造成不利的影响。

具体的，传感器壳体302包括敞口端部325，敞口端部325与第一端部101焊接；传感器壳体302具有空腔303，空腔303的开口朝向主壳体1，主壳体1具有内腔110，空腔303与内腔110能够连通。

执行器包括垫片，垫片位于敞口端部325和第一端部101之间。

传感器壳体302在与主壳体1的连接中，是通过敞口端部325与第一端部101的焊接实现，敞口端部325具有敞口，传感组件301也是通过敞口端部325的敞口安装到传感器壳体302内的，传感器壳体302的焊接使得主壳体1在第一端部101的位置处可以省略端盖的密封设置，传感器壳体302可以取代端盖的作用，对主壳体1进行密封。

由于传感器壳体302兼具端盖的作用，从而使得执行器在轴向方向上的长度也得以减小，从而减小执行器整体的体积和尺寸。空腔303以及内腔110的连通，一方面可便于执行器内部组件部分伸入到传感器壳体302内，或者可便于传感组件301部分伸入到主壳体1内，从而可进一步减小主壳体1或者传感器壳体302的尺寸大小，进而减小执行器整体尺寸的大小。另一方面，也使得传感器壳体302在敞口端部325的密封，可通过与主壳体1的连接来实现。

若是传感器壳体302的空腔303和主壳体1的内腔110不连通，二者之间设置有端帽阻挡，虽然也可实现执行器的作用和功能，但对于执行器的尺寸有较大的需求，一方面由于端盖的设置，提高了整体的尺寸，另一方面传感器壳体302的空腔303需要另外预留出一定的空间便于安装传感组件301，主壳体1的内腔110需要预留出一定的空间安装驱动组件2和其他部件，以防止这些安装的部件与端盖产生干涉和限位，导致端盖安装不上或者破坏了安装的部件的情况出现，由此进一步提高了整体尺寸。而空腔303和内腔110的连通则减少了此类情况的发生。

执行器包括端帽5，执行器包括第二端部102，端帽5与第二端部102焊接或为一体件。

端帽5用于执行器在第二端部102的密封，同理端帽5与主壳体1的连接也可通过焊接的方式，可提高执行器在第二端部102位置处的密封性；或者端帽5与主壳体1为一体件，在对执行器内部结构进行安装时，可通过第一端部101的开口进行装配，端帽5与第二端部102为一体件可进一步提高执行器整体的密封性。

执行器包括输出组件4，输出组件4包括套筒401和丝杆402，套筒401与丝杆402螺纹配合，丝杆402能够外伸出端帽5的外部；执行器包括第一轴承座6、第二轴承座7、第一轴承8和第二轴承9，第一轴承座6和第一端部101连接，第一轴承8与第一轴承座6连接，第二轴承9与第二轴承座7连接，第一轴承座6与第一端部101连接，第二轴承座7与第二端部102连接；第一轴承8和第二轴承9分别与套筒401的两端连接。

动力组件2用于提供动力，输出组件4中的套筒401与丝杆402的螺纹配合，从而动力组件2在驱动套筒401转动时，与套筒401螺纹配合的丝杆402可沿着套筒401的轴向方向伸缩移动，从而实现丝杆402的外伸或缩回。丝杆402贯穿端帽5。

第一轴承8和第二轴承9分别用于支承套筒401的两端，使得套筒401能够稳定转动，从而使得丝杆402能够平滑的移动伸缩。

执行器包括固定衬套10和滑动轴承11，固定衬套10至少部分位于端帽5内，固定衬套10与端帽5的内壁过盈配合，固定衬套10与滑动轴承11连接，在丝杆402的轴向方向上，滑动轴承11与丝杆402滑动配合。

固定衬套10便于滑动轴承11的安装，滑动轴承11配合上固定衬套10可用于对丝杆402在圆周方向上的限位，使得丝杆402在滑动轴承11的限位下，实现外伸或者缩回的动作。

衬套10包括抵接端1001，抵接端1001具有容让腔1002，抵接端1001能够与第二轴承9抵接；套筒401的一端部分位于容让腔1002内；输出组件4包括螺帽403，螺帽403与套筒401的一端螺纹配合，螺帽403至少部分位于容纳腔1002内。

抵接端1001还可用于对第二轴承9进行限位，防止第二轴承9的位置出现偏移。可先将衬套10先安装到端帽5内，然后再将端帽5与第二端部102焊接。端帽5在焊接后可抵接衬套10对第二轴承9进行限位。

在另一实施方式中，端帽5与主壳体1为一体件时，可先将衬套10先安装到端帽5内，然后在以抵接端1001为基准，将第二轴承座7与第二轴承9安装到主壳体1内，其中第一轴承8和第二轴承9对于套筒401的支承可不用对称，只需要保证能够稳定支承套筒401即可。因此，即使以抵接端1001为基准，对于驱动组件2和其他部件的安装和定位不会产生影响。

动力组件2包括定子201和转子202，定子201与主壳体1的内壁连接，转子202与套筒401的圆周侧壁连接。动力组件2通过定子201和转子202的磁力配合，进而驱动套筒401的转动。其具体原理相关技术中均有记载，在此不作赘述。

本申请还提供了一种执行器的安装方法，提供主壳体1、传感组件301和传感器壳体302，将传感组件301装配于传感器壳体302内，然后将传感器壳体302与主壳体1焊接。

提供垫片，主壳体1包括第一端部101，传感器壳体302包括敞口端部325；第一端部101与敞口端部325焊接前，将垫片放置于第一端部101与敞口端部325之间。

垫片的作用可防止传感器壳体302和主壳体1焊接时的焊渣掉入执行器内部，另一方面也可提高焊接时的稳定性，减少焊穿壳体的情况出现。

主壳体1材质为钢，在对主壳体1进行加工时，可直接将对应直径尺寸的钢管进行剪切，将长的钢管剪切成多个主壳体1对应的尺寸长度，传感器壳体302和端帽5的材质可为镀锌板，可通过冲压的加工方式冲压成型，然后再将传感器壳体302和主壳体1的内部组件安装好后，进行焊接处理。加工简单方便，而且主壳体1的材质由相关技术中的铝材质变为钢材质，强度也得以提高，成本也相对较低。

以上实施例仅用于说明本申请而并非限制本申请所描述的技术方案，对本说明书的理解应该以所属技术领域的技术人员为基础，例如对“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等方向性的描述，仅用于描述物件之间的关系，非实质性限定，“多个”，是指至少两个以上。

尽管本说明书参照上述的实施例对本申请已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本申请进行修改或者等同替换，而一切不脱离本申请的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本申请的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种传感器，其特征在于，包括传感组件(301)、传感器壳体(302)和过渡部(317)，所述传感器壳体(302)具有空腔(303)，所述传感组件(301)至少部分位于所述空腔(303)，所述过渡部(317)至少部分位于所述空腔(303)；

所述过渡部(317)与所述传感器壳体(302)为分体结构，所述过渡部(317)与所述传感器壳体(302)连接，所述传感组件(301)与所述过渡部(317)连接，所述过渡部(317)能够与外部载体连接。

2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述过渡部(317)包括连接部(305)和主体(318)，所述主体(318)呈圆柱形，所述连接部(305)与所述主体(318)连接；所述主体(318)位于所述空腔(303)内，所述连接部(305)至少部分外伸出所述传感器壳体(302)，所述连接部(305)与所述传感组件(301)分别位于所述主体(318)的相反两侧。

3.根据权利要求1或2所述的传感器，其特征在于，所述过渡部(317)的圆周侧壁与所述传感器壳体(302)的内壁过盈配合或者焊接。

4.根据权利要求3所述的传感器，其特征在于，定义所述过渡部(317)的材料强度为σ1，所述传感器壳体(302)的材料强度为σ2，其中σ1和σ2满足如下关系：σ1＞σ2。

5.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述主体(318)包括第一壁(319)，所述主体(318)具有容纳腔(321)，所述主体(318)包括腔室内壁(322)，所述容纳腔(321)的开口位于所述第一壁(319)的表面，所述腔室内壁(322)位于所述容纳腔(321)的外围；

所述传感组件(301)包括第一电路板(310)，所述第一电路板(310)至少部分位于所述容纳腔(321)，所述第一电路板(310)与所述腔室内壁(322)连接。

6.根据权利要求5所述的传感器，其特征在于，所述传感组件(301)包括压敏部(307)，所述过渡部(317)包括凸台(323)，所述凸台(323)与所述主体(318)为一体件，所述凸台(323)与所述连接部(305)分别位于所述主体(318)的相反两侧，所述凸台(323)位于所述容纳腔(321)内；

所述压敏部(307)与所述第一电路板(310)电性连接，所述凸台(323)与所述压敏部(307)粘接；所述凸台(323)、所述主体(318)和所述连接部(305)为一体件。

7.根据权利要求5或6所述的传感器，其特征在于，所述主体(318)包括第二壁(320)，所述第一壁(319)与所述第二壁(320)分别位于所述主体(318)的相反两侧，所述连接部(305)与所述第二壁(320)连接；所述传感组件(301)包括第二电路板(313)，所述第二电路板(313)与所述第一壁(319)连接。

8.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述连接部(305)具有卡接槽(324)，所述连接部(305)呈圆柱形，所述卡接槽(324)位于连接部(305)靠近所述主体(318)的圆周表面，所述卡接槽(324)自所述连接部(305)的圆周表面凹陷。

9.根据权利要求5所述的传感器，其特征在于，所述主体(318)包括第一安装部(309)，所述第一安装部(309)与所述腔室内壁(322)为一体件，所述第一电路板(310)与所述第一安装部(309)连接；

所述主体(318)包括第二安装部(312)，所述第二安装部(312)与所述第一壁(319)为一体件，所述第二电路板(313)与所述第二安装部(312)连接。

10.根据权利要求1或2所述的传感器，其特征在于，所述传感器包括填充件，所述填充件填充于所述空腔(303)。