[发明专利]光纤光栅六维力传感器及其主体结构和测量方法

权利要求书

1.一种光纤光栅六维力传感器的主体结构,其特征在于，包括：

上弹性盘，所述上弹性盘包括外圆环体、四个梁组件和与外圆环体同心的内圆环筒，所述主体结构具有相互垂直的第一轴向、第二轴向和第三轴向形成三维坐标系，所述外圆环体和内圆环筒的对称中心线方向为第三轴，所述四个梁组件连接于外圆环体的内壁与内圆环筒的外壁之间，且四个梁组件之间分别间隔90°，使其中两个梁组件沿第二轴方向设置，另两个梁组件沿第一轴向设置；所述梁组件包括连接于外圆环体的外矩形梁、连接于内圆环筒的内矩形梁和连接于两者之间的传力块；

下弹性筒，所述下弹性筒连接于内圆环筒的下方，所述内圆环筒具有腔体，所述下弹性筒具有内圆孔，所述腔体通过中心通孔与内圆孔连通；所述下弹性筒上开设有沿第三轴向排布的三层切孔组，每层切孔组包括四个径向贯通的切孔且均沿周向均匀分布，所述弹性筒的外壁中部径向凹陷形成中间薄壁，第一层切孔位于中间薄壁的上方，且所述内圆孔的最上端与第一层切孔的最上端平齐，所述第二层切孔位于中间薄壁之上，第三层切孔位于中间薄壁的下方，所述第一层切孔与第三层切孔位置一一对应，所述第二层切孔与第一层切孔沿周向错开45°；

底座，所述底座包括连接于下弹性筒的下方，且具有与内圆孔连通的小轴心孔和与小轴心孔同心的大轴心孔；

以及封堵盖，所述封堵盖包括与小轴心孔配合的上圆台和与大轴心孔配合的下圆台，所述上圆台和下圆台具有贯通的中心孔和偏心孔。

2.根据权利要求1所述的主体结构，其特征在于：沿第一轴向设置的外矩形梁中，其沿第一轴向的长度大于其沿第二轴的长度；沿第二轴向设置的外矩形梁中，其沿第二轴向方的长度大于其沿第一轴向的长度；沿第一轴向设置的外矩形梁中，其沿第二轴向的长度为其沿第三轴向长度的3倍以上；沿第二轴向设置的外矩形梁中，其沿第一轴向的长度为沿第三轴向长度的3倍以上；

沿第一轴向设置的内矩形梁中，其沿第一轴向的长度大于其沿第三轴向的长度；沿第二轴向设置的内矩形梁中，其沿第二轴向的长度大于其沿第三轴向的长度；沿第一轴向设置的内矩形梁中，其沿第三轴向的长度为其沿第二轴向长度的3倍以上；沿第二轴向设置的内矩形梁中，其沿第三轴向的长度为其沿第一轴向长度的3倍以上。

3.根据权利要求2所述的主体结构，其特征在于：所述外矩形梁沿第三轴向的长度,与沿第一轴向布置的内矩形梁中沿第二轴向的长度相同；或者所述外矩形梁沿第三轴向的长度，与沿第二轴向布置的内矩形梁中沿第一轴向的长度相同；

所述内矩形梁沿第三轴向的长度，与沿第一轴向布置的外矩形梁中沿第二轴向的长度相同，或者所述内矩形梁沿第三轴向的长度与沿第二轴向布置的外矩形梁中沿第一轴向的长度相同。

4.根据权利要求3所述的主体结构，其特征在于：所述传力块沿第一轴向设置时，其沿第一轴向的厚度为外矩形梁沿第三轴向长度的2倍以上；所述传力块的两个侧面与对应的外矩形梁的两个侧面平齐，且外矩形梁位于传力块沿第三轴向长度的中央；所述传力块的上下表面与内矩形梁的上下两个表面平齐，且沿第一轴向布置的内矩形梁位于对应传力块沿第二轴向长度的中央，沿第二轴向布置的内矩形梁位于对应传力块沿第一轴向长度的中央。

5.根据权利要求4所述的主体结构，其特征在于：同一层的两个切孔之间的部分为支撑台，所述支撑台为三层，第一层支撑台设置于第一层切孔之间，第二层支撑台设置于第二层切孔之间，第三层支撑台设置于第三层切孔之间，每个所述切孔的周向长度为对应支撑台周向长度的2倍以上，且第一层支撑台以及和其对应的第三层支撑台分别沿位于第一轴向和第二轴向设置。

6.根据权利要求5所述的主体结构，其特征在于：所述上弹性盘、下弹性筒和底座为弹性材料制成的一体式结构，所述的封堵盖与底座机械配合，并采用激光点焊固定。

7.根据权利要求6所述的主体结构，其特征在于：所述的封堵盖装入底座时，所述下圆台的上表面与大轴心孔的上表面平齐，所述上圆台的上表面低于第三层切孔。