[发明专利]一种全方位过载保护机构及设计方法

说明书

本发明涉及一种全方位过载保护机构及设计方法，与现有技术相比解决了六维力传感器的保护装置无法满足航天强烈振动环境使用需要的缺陷。本发明中六维力传感器的固定端通过螺钉安装在固定端保护座的底座上且位于内圆环体之内，加载端保护盖套在固定端保护座上且外圆环体套在内圆环体外、上勾齿位于下勾槽内，加载端保护盖的上盖通过螺钉安装在六维力传感器的加载端。本发明实现了对六维力传感器的过载保护，摒弃了传统的销钉过载保护方法，通过上勾齿、下勾槽和凸台的配合安装设计，实现了六维力传感器Mx、My、Mz、Fx、Fy、Fz方向的过载保护。

技术领域

本发明涉及六维力传感器技术领域，具体来说是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及其设计方法。

背景技术

随着空间站在轨服务、深空探测等空间技术领域的迅速发展，对空间机械臂技术的需求越来越迫切，而空间机械臂的智能化可以更好地帮助其完成作业任务。多维力传感器作为空间机械臂智能化的关键部件之一，可提供实时的力和力矩信息检测，可帮助空间机械臂实现自动反馈控制，因此越来越受到重视。

多维力传感器经地面发射进入宇宙空间，面临着失重、真空、热作用、振动、冲击、噪声、辐射等严苛的环境条件，多维力传感器要克服这些苛刻的外部环境才可以成功应用，其中航天振动环境是首要面临克服的问题，航天器在发射阶段振动很剧烈，振动加速度可达到13g，远超过多维力传感器地面使用的一些常规振动环境，这样剧烈振动容易使多维力传感器发生超载破坏，但是等到航天器进入到宇宙空间以后，这样剧烈振动就会消失。由于电阻应变式多维力传感器敏感单元一般是由金属一体加工而成，不仅起着测量的作用，还起着连接件的作用，相对其他部件来说刚度较低。为了对满足多维力传感器高精度和高灵敏度等的需求，传感器的刚度就会降低，传感器的刚度与灵敏度是一对相互矛盾的参数。

为了同时满足多维力传感器高灵敏度、高刚度的需求，多维力传感器的过载保护应运而生，过载保护装置在多维力传感器在受到外界不期望的载荷时可以对其进行保护而不被破坏，且不影响多维力传感器满量程范围内的正常使用。

现有技术中，随有一些防止六维力传感器过载损坏的结构被提出，例如专利号为2016800004368、专利名称为六维力传感器保护装置和具有保护装置的六维力传感器的专利申请，但其使用螺杆和直销的方法，该种方法并适合航天振动环境下，因为销钉在受到到航天强烈振动的时候容易脱落，也容易造成二次破坏。

因此，如何设计出一款针对于六维力传感器的全方位过载保护装置已经成为急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中六维力传感器的保护装置无法满足航天强烈振动环境使用需要的缺陷，提供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及其设计方法来解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

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，六维力传感器的两端为加载端和固定端，

还包括加载端保护盖和固定端保护座，加载端保护盖包括外圆环体，外圆环体的上部设有上盖，外圆环体的下部设有若干个上勾齿，上盖、外圆环体和上勾齿为一体结构；固定端保护座包括内圆环体，内圆环体的下部设有底座，内圆环体的外圆壁上设有若干个下勾槽，内圆环体、底座和下勾槽为一体结构；

六维力传感器的固定端通过螺钉安装在固定端保护座的底座上且位于内圆环体之内，加载端保护盖套在固定端保护座上且外圆环体套在内圆环体外、上勾齿位于下勾槽内，加载端保护盖的上盖通过螺钉安装在六维力传感器的加载端。

还包括卡接基座，卡接基座包括圆环基底，圆环基底的圆周轨迹上等分设有若干个凸台，卡接基座安装在固定端保护座的底部且下勾槽位于两个相邻的凸台之间，圆环基底通过螺钉安装在固定端保护座的底座上。

所述的上勾齿、下勾槽和凸台的数量均相同。