專利名稱：一種角位移傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于測(cè)量旋轉(zhuǎn)角度的傳感器，特別適用于水下機(jī)器人、水下工程機(jī)械及其
他水下裝備的關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度測(cè)量。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有用于角度測(cè)量的旋轉(zhuǎn)式電位器，其電阻體有兩個(gè)固定端，通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸， 改變動(dòng)觸點(diǎn)在電阻體上的位置，則改變了動(dòng)觸點(diǎn)與任一個(gè)固定端之間的電阻值，從而改變 了電壓與電流的大小，輸出與輸入電壓比與旋轉(zhuǎn)角度成線性關(guān)系。水下機(jī)械臂關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角測(cè) 量是機(jī)械手伺服控制所必須的，使用現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)式電位器實(shí)時(shí)測(cè)量水下機(jī)械臂關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)角 度時(shí)，其結(jié)構(gòu)特別不便于安裝在關(guān)節(jié)軸上，只能安裝在輸出軸端面，且需要額外加工傳感器 安裝盒，造成機(jī)械結(jié)構(gòu)不緊湊；

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種角位移傳感器，解決現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)式電位器角度測(cè)量難于安裝的問(wèn) 題。
本發(fā)明的一種角位移傳感器，包括固定組件和旋轉(zhuǎn)組件，其特征在于 所述固定組件包括絕緣基體和導(dǎo)電碳膜層，絕緣基體為圓環(huán)形，導(dǎo)電碳膜層為具
有缺口的圓弧形，粘附于絕緣基體表面；導(dǎo)電碳膜層圓弧形兩端分別裝有正電極和負(fù)電極，
所述絕緣基體上對(duì)應(yīng)導(dǎo)電碳膜層的圓弧形缺口位置裝有信號(hào)輸出極，信號(hào)輸出極上焊接有
V形銅探針； 所述旋轉(zhuǎn)組件包括絕緣環(huán)、銅環(huán)和電刷，絕緣環(huán)和銅環(huán)均為圓環(huán)形，所述銅環(huán)嵌套 于絕緣環(huán)外圓周，銅環(huán)上裝有電刷； 使用時(shí)，所述固定組件和旋轉(zhuǎn)組件順序套在同一旋轉(zhuǎn)軸上，旋轉(zhuǎn)組件通過(guò)螺釘和 旋轉(zhuǎn)軸連接，隨旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；固定組件的絕緣基體圓環(huán)與所述旋轉(zhuǎn)軸之間存在轉(zhuǎn)動(dòng)間隙，旋 轉(zhuǎn)組件的電刷與固定組件的導(dǎo)電碳膜層滑動(dòng)接觸；固定組件的V形銅探針夾持旋轉(zhuǎn)組件的 銅環(huán)。 所述的角位移傳感器，其特征在于 所述絕緣基體材料為石英粉或玻璃纖維；所述絕緣環(huán)材料為環(huán)氧樹(shù)脂；所述電刷 材料為銅片鍍銀。 本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，可以直接套在旋轉(zhuǎn)軸上，無(wú)需額外專用傳感器安裝盒，能在 高壓液壓油中工作，特別適用于水下機(jī)器人、水下工程機(jī)械及其他水下裝備的關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角 度測(cè)量。用戶可以在低成本的情況下，獲得高精度的關(guān)節(jié)擺動(dòng)角度測(cè)量，實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂關(guān)節(jié)控 制。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意 圖2(A)為固定部件的主視圖； 圖2(B)為固定部件的俯視圖； 圖3(A)為旋轉(zhuǎn)部件的主視圖； 圖3(B)為旋轉(zhuǎn)部件的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。 圖l是本發(fā)明的一種典型實(shí)施狀態(tài)，本發(fā)明包括固定組件和旋轉(zhuǎn)組件，固定組件 包括絕緣基體9和導(dǎo)電碳膜層12，具有缺口的圓弧形導(dǎo)電碳膜層12粘附于圓環(huán)形絕緣基 體9表面；導(dǎo)電碳膜層12圓弧形兩端分別裝有正電極和負(fù)電極，所述絕緣基體上對(duì)應(yīng)導(dǎo)電 碳膜層12的圓弧形缺口位置裝有信號(hào)輸出極2，信號(hào)輸出極2上焊接有V形銅探針3 ;旋轉(zhuǎn) 組件包括絕緣環(huán)5、銅環(huán)IO和電刷ll，所述銅環(huán)10嵌套于絕緣環(huán)5外圓周，銅環(huán)IO上裝有 電刷11。絕緣環(huán)5上均勻分布3個(gè)安裝孔4，用于穿過(guò)螺釘，將旋轉(zhuǎn)組件固定在旋轉(zhuǎn)軸上。
本發(fā)明用于水下機(jī)械手的關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度測(cè)量時(shí)，水下機(jī)械手的關(guān)節(jié)輸出軸1和外 殼13以及密封端蓋7直接接觸海水，由密封圈6密封。在外殼13和密封端蓋7組成的空 腔內(nèi)充入液壓油安裝本發(fā)明。本發(fā)明固定組件和旋轉(zhuǎn)組件順序套在同一關(guān)節(jié)輸出軸l(旋 轉(zhuǎn)軸)上，旋轉(zhuǎn)組件通過(guò)螺釘和關(guān)節(jié)輸出軸1連接，隨關(guān)節(jié)輸出軸1旋轉(zhuǎn)；固定組件的絕緣 基體9粘接固定在安裝環(huán)8上，安裝環(huán)8和殼體13內(nèi)孔過(guò)盈配合固定，絕緣基體9圓環(huán)與 所述關(guān)節(jié)輸出軸1之間存在轉(zhuǎn)動(dòng)間隙，旋轉(zhuǎn)組件的電刷11與固定組件的導(dǎo)電碳膜層12滑 動(dòng)接觸；固定組件的V形銅探針3夾持旋轉(zhuǎn)組件的銅環(huán)IO，取得電壓信號(hào)。
如圖2(A)、圖2(B)所示，本發(fā)明固定組件包括絕緣基體9和導(dǎo)電碳膜層12，絕緣 基體9為圓環(huán)形，導(dǎo)電碳膜層12為具有缺口的圓弧形，粘附于絕緣基體9表面；導(dǎo)電碳膜層 12圓弧形兩端夾角為60° ，分別裝有正電極15和負(fù)電極14，正電極15和負(fù)電極14之間最 近處的夾角為40。，絕緣基體9上對(duì)應(yīng)導(dǎo)電碳膜層12的圓弧形缺口位置裝有一個(gè)信號(hào)輸出 極2，信號(hào)輸出極2上焊接有V形銅探針3。 正電極15，負(fù)電極14分別接直流電源正負(fù)極，導(dǎo)電碳膜層12形成均勻的電壓降。
如圖3 (A)、圖3 (B)所示，本發(fā)明旋轉(zhuǎn)組件包括絕緣環(huán)5、銅環(huán)10和電刷11 ，絕緣環(huán) 5和銅環(huán)IO均為圓環(huán)形，所述銅環(huán)10嵌套于絕緣環(huán)5外圓周，粘接成一體，銅環(huán)IO上裝有 電刷11 ;絕緣環(huán)5上沿徑向均勻分布3個(gè)安裝孔4，用于穿過(guò)螺釘，將旋轉(zhuǎn)組件固定在旋轉(zhuǎn) 軸上。 絕緣基體9由石英粉壓成，能夠在油內(nèi)浸泡；絕緣環(huán)5材料為環(huán)氧樹(shù)脂；電刷ll材 料為銅片鍍銀。 該角度傳感器，實(shí)驗(yàn)測(cè)量供電電壓直流IOV，獨(dú)立線性度0. 3 % ，導(dǎo)電碳膜涂層電 阻5. 09k，有效測(cè)量角度300度左右。 本發(fā)明不能直接浸水工作，在水下機(jī)械手關(guān)節(jié)中應(yīng)用時(shí)在殼體中充液壓油。所采 用的材料都能夠保證在液壓油下不膨脹和發(fā)生腐蝕，耐壓可達(dá)40Mpa。
權(quán)利要求
一種角位移傳感器，包括固定組件和旋轉(zhuǎn)組件，其特征在于所述固定組件包括絕緣基體和導(dǎo)電碳膜層，絕緣基體為圓環(huán)形，導(dǎo)電碳膜層為具有缺口的圓弧形，粘附于絕緣基體表面；導(dǎo)電碳膜層圓弧形兩端分別裝有正電極和負(fù)電極，所述絕緣基體上對(duì)應(yīng)導(dǎo)電碳膜層的圓弧形缺口位置裝有信號(hào)輸出極，信號(hào)輸出極上焊接有V形銅探針；所述旋轉(zhuǎn)組件包括絕緣環(huán)、銅環(huán)和電刷，絕緣環(huán)和銅環(huán)均為圓環(huán)形，所述銅環(huán)嵌套于絕緣環(huán)外圓周，銅環(huán)上裝有電刷；使用時(shí)，所述固定組件和旋轉(zhuǎn)組件順序套在同一旋轉(zhuǎn)軸上，旋轉(zhuǎn)組件通過(guò)螺釘和旋轉(zhuǎn)軸連接，隨旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；固定組件的絕緣基體圓環(huán)與所述旋轉(zhuǎn)軸之間存在轉(zhuǎn)動(dòng)間隙，旋轉(zhuǎn)組件的電刷與固定組件的導(dǎo)電碳膜層滑動(dòng)接觸；固定組件的V形銅探針夾持旋轉(zhuǎn)組件的銅環(huán)。
2. 如權(quán)利要求l所述的角位移傳感器，其特征在于所述絕緣基體材料為石英粉或玻璃纖維；所述絕緣環(huán)材料為環(huán)氧樹(shù)脂；所述電刷材料 為銅片鍍銀。
全文摘要
一種角位移傳感器，屬于測(cè)量旋轉(zhuǎn)角度的傳感器，解決現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)式電位器角度測(cè)量難于安裝的問(wèn)題。本發(fā)明包括固定組件和旋轉(zhuǎn)組件，固定組件包括絕緣基體和導(dǎo)電碳膜層，具有缺口的圓弧形導(dǎo)電碳膜層粘附于圓環(huán)形絕緣基體表面；導(dǎo)電碳膜層圓弧形兩端分別裝有正電極和負(fù)電極，所述絕緣基體上對(duì)應(yīng)導(dǎo)電碳膜層的圓弧形缺口位置裝有信號(hào)輸出極，信號(hào)輸出極上焊接有V形銅探針；旋轉(zhuǎn)組件包括絕緣環(huán)、銅環(huán)和電刷，所述銅環(huán)嵌套于絕緣環(huán)外圓周，銅環(huán)上裝有電刷。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，可以直接套在旋轉(zhuǎn)軸上，無(wú)需額外專用傳感器安裝盒，能在高壓液壓油中工作，特別適用于水下機(jī)器人、水下工程機(jī)械及其他水下裝備的關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度測(cè)量。
文檔編號(hào)G01B7/30GK101701791SQ200910208929
公開(kāi)日2010年5月5日 申請(qǐng)日期2009年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月27日
發(fā)明者向先波, 吳金波, 唐國(guó)元, 徐國(guó)華, 徐筱龍, 肖治琥 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)