[發明專利]一種全方位過載保護機構及設計方法

有效

• 申請號: 201811247665.7
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109307567B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 孫玉香;曹會彬;高理富;江曼;徐湛楠;潘宏青;黃英良;葛運建
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01L1/26
• 分類號: G01L1/26;G01L5/16
• 代理公司: 合肥國和專利代理事務所(普通合伙) 34131
• 代理人: 張祥騫

本發明涉及一種全方位過載保護機構及設計方法，與現有技術相比解決了六維力傳感器的保護裝置無法滿足航天強烈振動環境使用需要的缺陷。本發明中六維力傳感器的固定端通過螺釘安裝在固定端保護座的底座上且位于內圓環體之內，加載端保護蓋套在固定端保護座上且外圓環體套在內圓環體外、上勾齒位于下勾槽內，加載端保護蓋的上蓋通過螺釘安裝在六維力傳感器的加載端。本發明實現了對六維力傳感器的過載保護，摒棄了傳統的銷釘過載保護方法，通過上勾齒、下勾槽和凸臺的配合安裝設計，實現了六維力傳感器Mx、My、Mz、Fx、Fy、Fz方向的過載保護。

技術領域

本發明涉及六維力傳感器技術領域，具體來說是一種用于六維力傳感器的勾合卡接式全方位過載保護機構及其設計方法。

背景技術

隨著空間站在軌服務、深空探測等空間技術領域的迅速發展，對空間機械臂技術的需求越來越迫切，而空間機械臂的智能化可以更好地幫助其完成作業任務。多維力傳感器作為空間機械臂智能化的關鍵部件之一，可提供實時的力和力矩信息檢測，可幫助空間機械臂實現自動反饋控制，因此越來越受到重視。

多維力傳感器經地面發射進入宇宙空間，面臨著失重、真空、熱作用、振動、沖擊、噪聲、輻射等嚴苛的環境條件，多維力傳感器要克服這些苛刻的外部環境才可以成功應用，其中航天振動環境是首要面臨克服的問題，航天器在發射階段振動很劇烈，振動加速度可達到13g，遠超過多維力傳感器地面使用的一些常規振動環境，這樣劇烈振動容易使多維力傳感器發生超載破壞，但是等到航天器進入到宇宙空間以后，這樣劇烈振動就會消失。由于電阻應變式多維力傳感器敏感單元一般是由金屬一體加工而成，不僅起著測量的作用，還起著連接件的作用，相對其他部件來說剛度較低。為了對滿足多維力傳感器高精度和高靈敏度等的需求，傳感器的剛度就會降低，傳感器的剛度與靈敏度是一對相互矛盾的參數。

為了同時滿足多維力傳感器高靈敏度、高剛度的需求，多維力傳感器的過載保護應運而生，過載保護裝置在多維力傳感器在受到外界不期望的載荷時可以對其進行保護而不被破壞，且不影響多維力傳感器滿量程范圍內的正常使用。

現有技術中，隨有一些防止六維力傳感器過載損壞的結構被提出，例如專利號為2016800004368、專利名稱為六維力傳感器保護裝置和具有保護裝置的六維力傳感器的專利申請，但其使用螺桿和直銷的方法，該種方法并適合航天振動環境下，因為銷釘在受到到航天強烈振動的時候容易脫落，也容易造成二次破壞。

因此，如何設計出一款針對于六維力傳感器的全方位過載保護裝置已經成為急需解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中六維力傳感器的保護裝置無法滿足航天強烈振動環境使用需要的缺陷，提供一種用于六維力傳感器的勾合卡接式全方位過載保護機構及其設計方法來解決上述問題。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種用于六維力傳感器的勾合卡接式全方位過載保護機構，包括六維力傳感器，六維力傳感器的兩端為加載端和固定端，

還包括加載端保護蓋和固定端保護座，加載端保護蓋包括外圓環體，外圓環體的上部設有上蓋，外圓環體的下部設有若干個上勾齒，上蓋、外圓環體和上勾齒為一體結構；固定端保護座包括內圓環體，內圓環體的下部設有底座，內圓環體的外圓壁上設有若干個下勾槽，內圓環體、底座和下勾槽為一體結構；

六維力傳感器的固定端通過螺釘安裝在固定端保護座的底座上且位于內圓環體之內，加載端保護蓋套在固定端保護座上且外圓環體套在內圓環體外、上勾齒位于下勾槽內，加載端保護蓋的上蓋通過螺釘安裝在六維力傳感器的加載端。

還包括卡接基座，卡接基座包括圓環基底，圓環基底的圓周軌跡上等分設有若干個凸臺，卡接基座安裝在固定端保護座的底部且下勾槽位于兩個相鄰的凸臺之間，圓環基底通過螺釘安裝在固定端保護座的底座上。

所述的上勾齒、下勾槽和凸臺的數量均相同。