[发明专利]一种具有过载保护功能的十字梁式六维力传感器

权利要求书

1.一种具有过载保护功能的十字梁式六维力传感器，其特征在于：所述具有过载保护功能的十字梁式六维力传感器包括内环（1）、四个内梁（2）、四个过载保护梁（3）、四个外环（4）、四个外梁（5）、四个保护销（7）、八个连接板（6）和三十二个电阻应变片（8），四个内梁（2）和四个过载保护梁（3）沿内环（1）的外壁均布交错设置，四个外梁（5）设置在四个内梁（2）的外侧，四个外梁（5）与四个内梁（2）一一对应设置，且外梁（5）与其对应的内梁（2）固定连接，每个过载保护梁（3）的外侧对应设置有一个外环（4），相邻两个外环（4）之间设置有一个外梁（5），外梁（5）的两端各通过一个连接板（6）与外环（4）固定连接，每个外环（4）的上下端面设有两个外环通孔（4-1），内环（1）的上下端面上沿同一圆周均布设置八个内环通孔（1-1），且每个内环通孔（1-1）位于相邻的外环（4）与外梁（5）之间，每个过载保护梁（3）的内外端面上设有一个过载保护梁通孔（3-1），内环（1）上设有与过载保护梁通孔（3-1）相通的内环工艺通孔（1-2），每个外环（4）上设有与过载保护梁通孔（3-1）正对的外环工艺通孔（4-2），每个保护销（7）的一端分别从对应的外环工艺通孔（4-2）中穿过并固定在对应的过载保护梁通孔（3-1）中，保护销（7）与过载保护梁通孔（3-1）为过盈配合，保护销（7）与外环工艺通孔（4-2）为间隙配合，每个内梁（2）的两侧面上各粘贴有两个电阻应变片（8），且两侧面上的电阻应变片（8）以内梁（2）的中心线对称布置，每个外梁（5）上端面的两侧各粘贴有两个电阻应变片（8），且两侧的电阻应变片（8）以内梁（2）的中心线对称布置。

2.根据权利要求1所述一种具有过载保护功能的十字梁式六维力传感器，其特征在于：外环工艺通孔（4-2）的内径D的确定：在有限元分析软件中分别计算出Fx、Fz、Mx和Mz的额定载荷下，保护销（7）相对于外环工艺通孔（4-2）沿径向方向的最大位移分别为S1、S2、S3和S4，取其中最小的位移设S0=min{S1、S2、S3、S4}，并设六维力传感器在该最小位移工况下的过载倍数为x，则保护销（7）的外径D0与最小位移S0的x倍的和为外环工艺通孔（4-2）的内径D，即D=D0+x*S0。

3.根据权利要求1或2所述一种具有过载保护功能的十字梁式六维力传感器，其特征在于：每个相对应的内环工艺通孔（1-2）、过载保护梁通孔（3-1）及外环工艺通孔（4-2）的轴线为同一条线。

4.根据权利要求3所述一种具有过载保护功能的十字梁式六维力传感器，其特征在于：内环工艺通孔（1-2）的直径小于过载保护梁通孔（3-1）的直径，过载保护梁通孔（3-1）的直径小于外环工艺通孔（4-2）的直径。

5.根据权利要求1、2或4所述具有过载保护功能的十字梁式六维力传感器，其特征在于：所述外梁（5）上的十六个电阻应变片（8）的粘贴位置：设外梁（5）上的电阻应变片（8）分别为应变片R1、应变片R2、应变片R3、应变片R4、应变片R5、应变片R6、应变片R7、应变片R8、应变片R9、应变片R10、应变片R11、应变片R12、应变片R13、应变片R14、应变片R15和应变片R16，上方的外梁5上由左至右依次粘贴有应变片R1、应变片R2、应变片R3和应变片R4，下方的外梁5上由右至左依次粘贴有应变片R9、应变片R10、应变片R11和应变片R12，左侧的外梁5上由下至上依次粘贴有应变片R13、应变片R14、应变片R15和应变片R16，右侧的外梁5上由上至下依次粘贴有应变片R5、应变片R6、应变片R7和应变片R8。

6.根据权利要求5所述一种具有过载保护功能的十字梁式六维力传感器，其特征在于：由应变片R3、R4、R9、R10组成一个惠斯通全桥，由应变片R5、R6、R15、R16组成一个惠斯通全桥，由应变片R1、R2、R11、R12组成一个惠斯通全桥，由应变片R7、R8、R13、R14组成另一个惠斯通全桥。