[发明专利]一种全方位过载保护机构及设计方法

权利要求书

1.一种用于六维力传感器的勾合卡接式全方位过载保护机构，包括六维力传感器(20)，六维力传感器(20)的两端为加载端(201)和固定端(202)，

还包括加载端保护盖(10)和固定端保护座(30)，加载端保护盖(10)包括外圆环体(101)，外圆环体(101)的上部设有上盖(102)，外圆环体(101)的下部设有若干个上勾齿(103)，上盖(102)、外圆环体(101)和上勾齿(103)为一体结构；固定端保护座(30)包括内圆环体(301)，内圆环体(301)的下部设有底座(302)，内圆环体(301)的外圆壁上设有若干个下勾槽(303)，内圆环体(301)、底座(302)和下勾槽(303)为一体结构；

六维力传感器(20)的固定端(202)通过螺钉安装在固定端保护座(30)的底座(302)上且位于内圆环体(301)之内，加载端保护盖(10)套在固定端保护座(30)上且外圆环体(101)套在内圆环体(301)外、上勾齿(103)位于下勾槽(303)内，加载端保护盖(10)的上盖(102)通过螺钉(50)安装在六维力传感器(20)的加载端(201)；

还包括卡接基座(40)，卡接基座(40)包括圆环基底(401)，圆环基底(401)的圆周轨迹上等分设有若干个凸台(402)，卡接基座(40)安装在固定端保护座(30)的底部且下勾槽(303)位于两个相邻的凸台(402)之间，圆环基底(401)通过螺钉安装在固定端保护座(30)的底座(302)上；

所述的加载端保护盖(10)、固定端保护座(30)和卡接基座(40)三者的外表面位于同一圆周面上；

所述六维力传感器的勾合卡接式全方位过载保护机构的设计方法，包括以下步骤：

1)六维力传感器(20)的弹性体设计，针对六维力传感器(20)的弹性体进行正应力和剪应力的设计；

2)六维力传感器(20)的弹性体满量程最大应变值的计算，根据六维力传感器(20)弹性体的材质计算出弹性体最大应变极限值；

3)配合间隙λ的确定，

利用有限元方法将六维力传感器(20)在Mx/My、Fx/Fy和Fz方向满量程最大载荷下加载端沿Z移动的最大位移找出定义为λ_F，在Mx/My、Fx/Fy和Fz方向弹性体材料允许的极限载荷下加载端沿Z移动的最小位移找出定义为λ_T，则配合间隙λ取(λ_F，λ_T)之间的数值；

4)配合间隙θ的确定，

利用有限元方法将六维力传感器(20)在Mz方向满量程最大载荷下加载端绕Z轴转角变化为θ_F，其次利用有限元方法将六维力传感器(20)在Mz方向弹性体材料允许的极限载荷下加载端绕Z轴的转角变形计算出并设定为θ_T，则配合间隙θ取(θ_F，θ_T)之间的数值；

5)配合间隙δ的确定，

利用有限元方法将六维力传感器(20)在Mx/My和Fx/Fy方向满量程最大载荷下加载端沿X轴或Y移动的最大位移找出并取它们之间最大值作为δ_F；利用有限元方法将六维力传感器(20)在Mx/My和Fx/Fy方向弹性体材料允许的极限载荷下加载端沿X轴或Y移动的最大位移找出并取它们之间最小值作为δ_T，则配合间隙δ取(δ_F，δ_T)之间的数值。

2.根据权利要求1所述的一种用于六维力传感器的勾合卡接式全方位过载保护机构，其特征在于：所述的上勾齿(103)、下勾槽(303)和凸台(402)的数量均相同。

3.根据权利要求1所述的一种用于六维力传感器的勾合卡接式全方位过载保护机构，其特征在于：所述的加载端保护盖(10)与固定端保护座(30)之间、固定端保护座(30)与卡接基座(40)之间均构成间隙配合。

4.根据权利要求1所述的一种用于六维力传感器的勾合卡接式全方位过载保护机构，其特征在于：所述的上勾齿(103)包括竖块(104)，竖块(104)的一端与外圆环体(101)垂直相连，竖块(104)的另一端垂直连接有横插块(105)。