CN103196471A - 应用于机器人的模块化关节位移传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于机器人的模块化关节位移传感器，是将机械转动转换成电压信号输出，从而为自动化设备提供位置和速度反馈。具有可承受大的轴向、径向载荷，结构紧凑、重量轻，尺寸小，性能可靠等优点。它包括一侧开口的壳体以及通过轴承固定于壳体开口处的输出轴，轴承包括轴承座和轴承盖，壳体和输出轴两者任一固定于机架上，另一固定于旋转部件上，壳体的内部安装线性电位计，线性电位计的电位计轴穿过轴承座卡在输出轴内，输出轴与电位计轴的末端之间有间隙，保证电位计轴只承受扭矩不承受轴向或径向载荷；并且，固定于旋转部件上的壳体或输出轴带动电位计轴转动，从而将输出轴或壳体的转动转换成电信号。

Description

应用于机器人的模块化关节位移传感器
技术领域
本发明涉及一种位移传感器，尤其涉及一种应用于机器人的模块化关节位移传感器。
背景技术
随着自动化设备及机器人的研究和技术进步，高性能传感器已成为自动化设备的重要部件。应用于需要运动控制的传感器主要有：旋转变压器，编码器等。这些传感器的原理是将自动设备的位移和速度转换成模拟信号或数字信号输出。控制系统根据这些信号进行运动控制。目前这些传感器技术越来越成熟，传感器的精度越来越高，尺寸越来越小。
在传感器小型化的同时也带来了一些问题，旋转变压器，编码器等传感器的输入轴一般不能承受较大的轴向和径向力。作为通用传感器，一般可以多圈旋转，没有可靠的机械限位。应用中必须设计传感器支架，连轴器、机械限位并考虑走线方式，比较麻烦，在需要应用多个同类传感器的自动设备中尤为明显。
但是，通用传感器却不能满足机器人的特殊要求。例如，必须要有转动机械限位；传感器受力较大，因此在使用时必须安装联轴器；同时，机器人为运动机构，必须严格设计电缆走线结构；如此一来，为了满足机器人的特殊需求，通用传感器应用于机器人时，往往比较繁琐，不利于安装与检修。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种应用于机器人的模块化关节位移传感器，它是将机械转动转换成电压信号输出，从而为自动化设备提供位置和速度反馈。对于应用该类传感器的自动设备，不需要再额外设计辅助结构，如传感器支架，连轴器、机械限位、走线结构等，只要简单安装即可使用，实现了传感器应用的模块化。具有可靠的机械限位，可承受大的轴向、径向载荷，结构紧凑、重量轻，尺寸小，性能可靠等优点。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种应用于机器人的模块化关节位移传感器，包括一侧开口的壳体以及通过轴承固定于壳体开口处的输出轴，所述轴承包括轴承座和轴承盖，所述壳体和输出轴两者任一固定于机架上，另一固定于旋转部件上，所述壳体的内部安装线性电位计，所述线性电位计的电位计轴穿过轴承座卡在输出轴内，所述输出轴与电位计轴的末端之间有间隙，保证电位计轴只承受扭矩不承受轴向或径向载荷；并且，固定于旋转部件上的壳体或输出轴带动电位计轴转动，从而将输出轴或壳体的转动转换成电信号。
所述输出轴靠近壳体端套有轴套，并卡在轴承座内，能承受较大的轴向或径向载荷，所述输出轴与轴承盖之间设有调整垫圈，改变调整垫圈的厚度能够得到输出轴与轴承盖之间合适的间隙。
所述输出轴远离壳体端套有用于靠近和远离轴承盖的阻尼垫圈，通过靠近和远离轴承盖调整输出轴的转动力矩。
所述壳体的下侧和上侧分别设有用于进、出电缆的孔，所述电缆与线性电位计焊接连接。
所述输出轴与轴承座之间设有固定输出轴的限位螺钉I。
所述壳体内设有固定轴承座的限位螺钉II。
所述轴承为滑动轴承。
本发明的工作原理：
本发明采用通用线性电位计作为电子器件，将机械转动转换成电压信号输出。输出电压与关节的旋转角度呈严格的线性关系，在输出电压的同时，还可以通过极性判断旋转方向，并确定原点位置，为自动化设备提供位置和速度反馈。
本发明具有两种安装方式：壳体固定、输出轴旋转；输出轴固定、壳体旋转，可以适合不同设备安装要求。只需要调整模块化关节传感器的数量和安装位置，就可以实现不同自动化设备的位置和速度采集。改变调整垫圈的厚度能够得到输出轴与轴承盖之间合适的间隙，调整阻尼垫圈的摩擦力能够满足对不同操作力的需求。
本发明的有益效果是：
本发明在输出轴安装高强度滑动轴承，可以承受大的轴向、径向载荷，同时，通过改变调整垫圈厚度可以保证输出轴转动自由，通过改变阻尼垫圈对轴承盖的压力，可以改变操作阻尼，提高了主从操作设备的操作舒适度。利用限位螺钉I和限位螺钉II，解决了传感器的可靠限位问题。传感器具有两种安装方式：壳体固定、输出轴旋转；输出轴固定、壳体旋转，可以适合不同设备安装要求，安装方式更灵活。传感器壳体设计了电缆入线孔、出线孔，走线更方便，更可靠。具体如下：
1、该传感器采用通用线性电位计作为电子器件，可以将机械转动转换成电压信号输出。输出电压与关节的旋转角度呈严格的线性关系，在输出电压的同时，还可以通过极性判断旋转方向，并确定原点位置，为自动化设备提供位置和速度反馈。
2、输出轴安装高强度滑动轴承，可以承受大的轴向、径向载荷，结构紧凑、重量轻，尺寸小，性能可靠。
3、该传感器具有两种安装方式：壳体固定、输出轴旋转；输出轴固定、壳体旋转，可以适合不同设备安装要求。
4、该传感器具有可靠的机械限位，可以保证自动化设备的安全运行。
5、只需要调整模块化关节传感器的数量和安装位置，就可以实现不同自动化设备的位置和速度采集。
6、传感器全内部走线，不需要额外的线路固定结构，电气性能稳定可靠，使用方便。
7、可通过调整阻尼垫圈的摩擦力，满足对不同操作力的需求。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
其中1.壳体，2.线性电位计，3.轴承座，4.轴套，5.调整垫圈，6.轴承盖，7.限位螺钉II，8.限位螺钉I，9.输出轴，10.阻尼垫圈。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。
实施例1：
如图1所示，本发明包括一侧开口的壳体1以及通过滑动轴承固定于壳体1开口处的输出轴9，滑动轴承包括轴承座3和轴承盖6，壳体1内设有固定轴承座3的限位螺钉II7，壳体1固定于机架上，输出轴9固定于旋转部件上，壳体1的内部安装线性电位计2，壳体1的下侧和上侧分别设有用于进、出电缆的孔，电缆与线性电位计2焊接连接。线性电位计2的电位计轴穿过轴承座3卡在输出轴9内，输出轴9与电位计轴的末端之间有间隙，保证电位计轴只承受扭矩不承受轴向或径向载荷；并且，壳体1带动电位计轴转动，从而将壳体1的转动转换成电信号。本发明采用线性电位计2作为电子器件，将机械转动转换成电压信号输出。输出电压与关节的旋转角度呈严格的线性关系，在输出电压的同时，还可以通过极性判断旋转方向，并确定原点位置，为自动化设备提供位置和速度反馈。
输出轴9靠近壳体1的一端套有轴套4，并卡在轴承座3内，能承受较大的轴向或径向载荷。输出轴9与轴承座3之间设有固定输出轴9的限位螺钉I8，输出轴9与轴承盖6之间设有调整垫圈5，改变调整垫圈5的厚度能够得到输出轴9与轴承盖6之间合适的间隙。
输出轴9远离壳体1的一端套有用于靠近和远离轴承盖6的阻尼垫圈10，通过靠近和远离轴承盖6调整输出轴9的转动力矩，调整阻尼垫圈10的摩擦力能够满足对不同操作力的需求。
实施例2：
输出轴9固定于机架上，壳体1固定于旋转部件上，输出轴9带动电位计轴转动，从而将输出轴9的转动转换成电信号。其他部分与实施例1相同，不予赘述。
本发明同样适用于与机器人有同类要求的其它自动设备。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种应用于机器人的模块化关节位移传感器，包括一侧开口的壳体以及通过轴承固定于壳体开口处的输出轴，所述轴承包括轴承座和轴承盖，其特征在于，所述壳体和输出轴两者任一固定于机架上，另一固定于旋转部件上；所述壳体的内部安装线性电位计，所述线性电位计的电位计轴穿过轴承座卡在输出轴内，所述输出轴与电位计轴的末端之间有间隙；并且，固定于旋转部件上的壳体或输出轴带动电位计轴转动，从而将输出轴或壳体的转动转换成电信号。
2.根据权利要求1所述的模块化关节位移传感器，其特征在于，所述输出轴靠近壳体端套有轴套，并卡在轴承座内，所述输出轴与轴承盖之间设有调整垫圈。
3.根据权利要求1所述的模块化关节位移传感器，其特征在于，所述输出轴远离壳体端套有用于靠近和远离轴承盖的阻尼垫圈。
4.根据权利要求1所述的模块化关节位移传感器，其特征在于，所述壳体的下侧和上侧分别设有用于进、出电缆的孔，所述电缆与线性电位计焊接连接。
5.根据权利要求1所述的模块化关节位移传感器，其特征在于，所述输出轴与轴承座之间设有固定输出轴的限位螺钉I。
6.根据权利要求1所述的模块化关节位移传感器，其特征在于，所述壳体内设有固定轴承座的限位螺钉II。
7.根据权利要求1所述的模块化关节位移传感器，其特征在于，所述轴承为滑动轴承。
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Denomination of invention: Modularized joint displacement sensor applied to robot

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