CN104279948A - 一种分体式双冗余弧形角位移传感器 - Google Patents

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甘霖
蒋晓彤
李文璋
郭薇妮
郭津廷
王彦奎
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China Academy of Launch Vehicle Technology CALT
Beijing Research Institute of Precise Mechatronic Controls
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Beijing Research Institute of Precise Mechatronic Controls
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Abstract

本发明属于机械旋转位移量测量技术领域，具体涉及一种分体式双冗余弧形角位移传感器，目的是提供一种能够满足小型化要求的分体式双冗余弧形角位移传感器。其特征在于：所述的电阻组件（1）和电刷组件（2）分别为2个，所述的两个电阻组件（1）分别安装于伺服机构作动器壳体两侧，所述的两个电刷组件（2）安装在伺服机构的谐波减速器柔轮上。本发明采用分体式结构，将两个电阻组件安装于作动器壳体的圆弧槽内，与常用的一体式角位移传感器相比，减小了伺服机构的轴向尺寸，使其结构更加紧凑。本发明具有结构紧凑、安装空间小和可靠性高的优点。

Description

一种分体式双冗余弧形角位移传感器
技术领域
本发明属于机械旋转位移量测量技术领域，具体涉及一种分体式双冗余弧形角位移传感器。
背景技术
采用电阻分压原理进行工作的位移传感器，通过把被测物理位移量通过电阻分压转换为与位移量成比例的电压信号，从而实现位移测量。位移传感器在位移测量中的应用已经有几十年的历史，凭借其独特的优点，已广泛应用于伺服系统作动器的位移测量与反馈等领域。
在某应用背景下，机电伺服机构由于安装空间尺寸限制对角位移传感器提出了小型化要求。然而，现有的角位移传感器如电位计式角位移传感器尺寸较大，不能满足小型化要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够满足小型化要求的分体式双冗余弧形角位移传感器。
本发明是这样实现的：
一种分体式双冗余弧形角位移传感器，包括电阻组件和电刷组件，所述的电阻组件和电刷组件分别为2个，所述的两个电阻组件分别安装于伺服机构作动器壳体两侧，所述的两个电刷组件安装在伺服机构的谐波减速器柔轮上。
如上所述的电阻组件包括骨架、导电条、铆钉、电阻膜和引出线，其中骨架为弧形结构，骨架的弧形表面开有弧形凹槽，骨架的尺寸与伺服机构壳体尺寸相匹配；导电条为长方体状，安装在骨架表面凹槽内；铆钉为金属制圆柱状，铆钉压接在骨架上；电阻膜为圆弧状膜层，它电阻膜贴覆在骨架弧形表面；引出线焊接在铆钉上。
如上所述的骨架的凹槽位于靠近内环一侧的一端，深1mm，骨架1与伺服机构壳体的安装面尺寸相一致。
如上所述的骨架是半径为49.5毫米、扇形区域角度为64度、厚度为4毫米的弧形结构，材料采用可熔性聚酰亚胺模塑粉模压塑料YS20。
如上所述的导电条长51毫米，宽2毫米，厚度0.5毫米，采用黄铜H62制成，用酚醛－缩醛粘合剂粘贴在骨架表面凹槽内。
如上所述的电阻膜均匀地贴覆在骨架弧形表面靠近内环一侧的另一端。
如上所述的电阻膜的阻值在3000±150欧范围内。
如上所述的电刷组件由刷握和电刷组成，其中刷握为长方体状；电刷由刷丝和导电片组成，导电片固定安装在刷握的上表面，刷丝是带折勾的长条状，刷丝一端焊接在导电片上。
如上所述的刷握长20毫米，宽6毫米，厚度2.7毫米。
如上所述的电刷采用0.2毫米的钯铱合金丝弯折而成，导电片为铍青铜片。
本发明的有益效果是：
本发明采用了弧形结构的骨架，骨架材料选用可熔性聚酰亚胺模塑粉模压塑料YS20，该材料具有良好的力学性能，避免了在骨架弧形面上压接铆钉产生裂纹的问题，提高了产品可靠性。本发明采用分体式结构，将两个电阻组件安装于作动器壳体的圆弧槽内，与常用的一体式角位移传感器相比，减小了伺服机构的轴向尺寸，使其结构更加紧凑。本发明具有结构紧凑、安装空间小和可靠性高的优点。
附图说明
图1是本发明的一种分体式双冗余弧形角位移传感器的结构示意图；
图2是图1中电阻组件1的结构示意图；
图3是图1中电刷的结构示意图1；
图4是图1中电刷的结构示意图2；
图中：1.电阻组件，2.电刷组件，3.导电片，4.刷丝，5.骨架，6.铆钉，7.电阻膜，8.导电条。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的一种分体式双冗余弧形角位移传感器进行介绍：
如图1所示，一种分体式双冗余弧形角位移传感器，包括两个电阻组件1和两个电刷组件2。两个电阻组件1分别安装于伺服机构作动器壳体两侧，两个电刷组件2安装在伺服机构的谐波减速器柔轮上。
如图2所示，电阻组件1由骨架5、铆钉6、电阻膜7、导电条8和引出线组成。其中，骨架5为弧形结构，安装在伺服机构作动器的壳体上，在骨架5的弧形表面靠近内环一侧的一端开有弧形凹槽，凹槽的深度为1毫米，骨架5的尺寸与伺服机构壳体尺寸相匹配，一般骨架5与伺服机构壳体的安装面尺寸相一致。在本实施例中，骨架5是半径为49.5毫米、扇形区域角度为64度、厚度为4毫米的弧形结构，材料采用可熔性聚酰亚胺模塑粉模压塑料YS20。
电阻膜7为圆弧状膜层，它均匀地贴覆在骨架5弧形表面靠近内环一侧的一端；在本实施例中，电阻膜7由电阻液在骨架5上采用现有技术喷制而成。电阻液是树脂和石墨、硅微粉按照现有技术配制的混合物。然后，用喷涂法将电阻液喷在骨架5上，经喷涂、干燥和聚合等现有技术制成电阻膜7，电阻膜7的阻值在3000±150欧范围内，如2850欧、3000欧或3150欧。
铆钉6为金属制圆柱状，它压接在骨架5上，在电阻膜7两端各有1个，在本实施例中，为了方便焊接电源线，在电阻膜7两端各有2个，作为冗余配置；在导电条8两端各有1个。铆钉6采用直径为1.8毫米，长度为4.1毫米的铆钉6。引出线焊接在铆钉6上，用于输入和输出信号，在本实施例中，引出线采用高温小截面安装线制成。
导电条8为长方体状，安装在骨架5表面凹槽内，在本实施例中，导电条8长51毫米，宽2毫米，厚度0.5毫米，采用黄铜H62制成，用酚醛－缩醛粘合剂粘贴在骨架5表面凹槽内，酚醛－缩醛粘合剂采用铁猫204。
电刷组件2由刷握和电刷组成，其中刷握为长方体状，它安装在伺服机构的谐波减速器柔轮上，用于安装电刷，是角位移输入装置；在本实施例中，刷握长20毫米，宽6毫米，厚度2.7毫米。如图3-4所示，电刷由刷丝4和导电片3组成，导电片3固定安装在刷握的上表面，此处的固定安装采用螺纹连接，刷丝4是带折勾的长条状，它的一端焊接在导电片3上，用于采集电压信号；在本实施例中，电刷采用0.2毫米的钯铱合金丝弯折而成，导电片3为铍青铜片。
工作时将两个电阻组件1分别安装于伺服机构作动器壳体两侧，两个电刷组件2安装在伺服机构的谐波减速器柔轮上，如图1所示。在电阻组件1的电阻体两端分别施加正负直流电源。当伺服机构的谐波减速器柔轮与作动器壳体发生相对转动时，电刷随谐波减速器柔轮在电阻组件1的电阻体和导电条8上滑动，从而拾取与谐波减速器柔轮转动角度成比例的电压信号，实现位移测量的功能。其中一个电阻组件1和与之对应的电刷组件2构成一个测量单元，从而实现了双冗余的测量，提高了产品可靠性。
本发明采用了弧形结构的骨架5，骨架5材料选用可熔性聚酰亚胺模塑粉模压塑料YS20，该材料具有良好的力学性能，解决了压接铆钉6时骨架5产生裂纹的问题，提高了产品可靠性，使得能够在骨架5弧形面上压接铆钉6。本发明采用分体式结构，将两个电阻组件1安装于作动器壳体的圆弧槽内，与常用的一体式角位移传感器相比，减小了伺服机构的轴向尺寸，使其结构更加紧凑。本发明具有结构紧凑、安装空间小和可靠性高的优点。

Claims (10)

1.一种分体式双冗余弧形角位移传感器，包括电阻组件（1）和电刷组件（2），其特征在于：所述的电阻组件（1）和电刷组件（2）分别为2个，所述的两个电阻组件（1）分别安装于伺服机构作动器壳体两侧，所述的两个电刷组件（2）安装在伺服机构的谐波减速器柔轮上。
2.根据权利要求1所述的一种分体式双冗余弧形角位移传感器，其特征在于：所述的电阻组件（1）包括骨架（5）、导电条（8）、铆钉（6）、电阻膜（7）和引出线，其中骨架（5）为弧形结构，骨架（5）的弧形表面开有弧形凹槽，骨架（5）的尺寸与伺服机构壳体尺寸相匹配；导电条（8）为长方体状，安装在骨架（5）表面凹槽内；铆钉（6）为金属制圆柱状，铆钉（6）压接在骨架（5）上；电阻膜（7）为圆弧状膜层，电阻膜（7）贴覆在骨架（5）弧形表面；引出线焊接在铆钉（6）上。
3.根据权利要求2所述的一种分体式双冗余弧形角位移传感器，其特征在于：所述的骨架（5）的凹槽位于靠近内环一侧的一端，深1毫米，骨架（5）与伺服机构壳体安装面尺寸相一致。
4.根据权利要求2所述的一种分体式双冗余弧形角位移传感器，其特征在于：所述的骨架（5）是半径为49.5毫米、扇形区域角度为64度、厚度为4毫米的弧形结构，材料采用可熔性聚酰亚胺模塑粉模压塑料YS20。
5.根据权利要求2所述的一种分体式双冗余弧形角位移传感器，其特征在于：所述的导电条（8）长51毫米，宽2毫米，厚度0.5毫米，采用黄铜H62制成，用酚醛－缩醛粘合剂粘贴在骨架（5）表面凹槽内。
6.根据权利要求2所述的一种分体式双冗余弧形角位移传感器，其特征在于：所述的电阻膜（7）均匀地贴覆在骨架（5）弧形表面靠近内环一侧的另一端。
7.根据权利要求2所述的一种分体式双冗余弧形角位移传感器，其特征在于：所述的电阻膜（7）的阻值在3000±150欧范围内。
8.根据权利要求1所述的一种分体式双冗余弧形角位移传感器，其特征在于：所述的电刷组件（2）由刷握和电刷组成，其中刷握为长方体状；电刷由刷丝（4）和导电片组成，导电片固定安装在刷握的上表面，刷丝（4）是带折勾的长条状，刷丝（4）一端焊接在导电片上。
9.根据权利要求8所述的一种分体式双冗余弧形角位移传感器，其特征在于：所述的刷握长20毫米，宽6毫米，厚度2.7毫米。
10.根据权利要求1所述的一种分体式双冗余弧形角位移传感器，其特征在于：所述的电刷采用0.2毫米的钯铱合金丝弯折而成，导电片为铍青铜片。
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