CN112504114B - 具有旋转角度限位功能的微型双余度角位移传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有旋转角度限位功能的微型双余度角位移传感器，包括电阻体，电阻体包括两个相互连接且结构完全相同的半圆环形本体，设半圆环形本体上设有圆弧形工作带的表面为上表面，半圆环形本体上靠近第一端的位置由下而上减薄形成第一连接端，第一连接端上设有竖向的第一连接孔，半圆环形本体上靠近第二端的位置由上而下减薄形成第二连接端，第二连接端上设有竖向的第二连接孔，一个半圆环形本体的第一连接孔和第二连接孔分别与另一个半圆环形本体的第二连接孔和第一连接孔通过螺钉对应连接。本发明通过将电阻体设计为两个结构完全相同的半圆环形本体相互连接的结构，显著提高了两路输出信号的同步性和传感器精度，而且便于加工。

Description

具有旋转角度限位功能的微型双余度角位移传感器
技术领域
本发明涉及一种双余度角位移传感器，尤其涉及一种具有旋转角度限位功能的微型双余度角位移传感器。
背景技术
角位移传感器（或角位移电位器）广泛应用于船舶、航空、航天、兵器、船舶等整机系统等，用于控制和反馈角度位置信号。双余度角位移传感器是一种具有两路输出信号的角位移传感器，目前大部分双余度角位移传感器采用两个电阻体来实现双余度信号输出目的，这种结构会增大传感器的轴向长度和体积，不利于整个传感器的小型化设计，而在航天等领域，传感器的微型化需求越来越迫切。
实际应用中，双余度角位移传感器的旋转角度在很多场合只需要小于180°即可，这种需求为传感器的小型化设计提供了更多可能，即将两个电路的工作带均设计在一个圆环形的电阻体上，同时将两个电路的集电环均安装在一个套管上，如此可以显著减小传感器的轴向长度和整体体积，同时满足应用需求。
旋转角度小于180°的传统双余度角位移传感器存在如下缺陷：
传统双余度角位移传感器采用一个整体圆环形的电阻体，具有减小轴向长度的好处，但需要在一个圆环形表面印刷两个圆弧形的工作面（一般为塑料金属浆料），由于需要尽量提高两路输出信号的同步性，所以需要尽量使两个圆弧形工作面的角度、弧度和起止位置等保持高度一致，这在实际印刷作业中很难实现，所以经常会导致两个圆弧形工作面不能完全相同，最终导致两路输出信号不能同步，降低了传感器精度；另外，传统双余度角位移传感器没有旋转角度限位结构，或者有限位结构，但外部不可视，而且占据较大空间或限位不精确，前者会导致转轴旋转角度不能实现限位，很有可能出现过度旋转导致部件损坏等问题，后者导致传感器体积增大或不能精确地对旋转角度限位，同时因外部不可视而导致控制难度加大。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种能精确地对旋转角度限位且体积极小的具有旋转角度限位功能的微型双余度角位移传感器。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种具有旋转角度限位功能的微型双余度角位移传感器，包括外壳、盖板、转轴、套管、电刷和电阻体，所述转轴穿过所述外壳的中心通孔并通过轴承安装在所述外壳上，所述套管、所述电刷和所述电阻体均置于所述外壳与所述盖板连接组成的安装内腔内，所述套管套装在所述转轴上，两组所述电刷分别安装在两个所述套管上或一个所述套管的对称两侧，所述电阻体包括两个相互连接且结构完全相同的半圆环形本体，设所述半圆环形本体上设有圆弧形工作带的表面为上表面，所述半圆环形本体上靠近第一端的位置由下而上减薄形成第一连接端，所述第一连接端上设有竖向的第一连接孔，所述半圆环形本体上靠近第二端的位置由上而下减薄形成第二连接端，所述第二连接端上设有竖向的第二连接孔，所述第一连接孔和所述第二连接孔的连线穿过所述半圆环形本体所在圆的圆心，一个所述半圆环形本体的第一连接孔和第二连接孔分别与另一个所述半圆环形本体的第二连接孔和第一连接孔通过螺钉对应连接。上述第一端和第二端分别表示所述半圆环形本体的两端，为了分别描述两端的不同结构，所以采用了第一端和第二端来区别表述。
作为优选，为了在满足应用需求的前提下节约成本并使两个半圆环形本体之间的连接部分与其它部分厚度相同，所述半圆环形本体上靠近内环的部分由下而上减薄至少一半，所述第一连接端和所述第二连接端的厚度相同且均为所述半圆环形本体上靠近外环部分厚度的一半。
作为优选，为了对转轴的旋转角度进行限位，设所述外壳的第一端与所述转轴的第一端相互靠近，所述外壳的第一端位于其中心通孔周围的位置设有圆环形沉槽，所述圆环形沉槽的槽壁上设有向中心位置凸起的圆弧形外凸段，所述圆弧形外凸段的两端形成两个外壳限位端面，所述转轴的第一端向外周延伸形成圆环形的转轴大径端头，所述转轴大径端头置于所述圆环形沉槽内，所述转轴大径端头的外周边缘设有向中心位置凹进的圆弧形内凹段，所述圆弧形内凹段的两端形成两个转轴限位端面，所述圆弧形外凸段位于所述圆弧形内凹段内，所述转轴旋转过程中两个所述转轴限位端面能够分别被相邻的所述外壳限位端面阻挡；所述圆弧形外凸段和所述圆弧形内凹段的设置满足以下条件：在所述转轴由其中一个所述转轴限位端面被相邻的所述外壳限位端面阻挡旋转至另一个所述转轴限位端面被另一个所述外壳限位端面阻挡的过程中，所述电刷一直在对应的所述半圆环形本体上的圆弧形工作带上接触滑动。通过改变圆弧形外凸段和圆弧形内凹段的设置位置以及对应圆弧形段的弧长即可满足上述条件。
作为优选，为了提高转轴限位端面被外壳限位端面阻挡限位的精度，所述圆弧形外凸段的两端分别设有远离中心位置的圆弧形凹槽。
本发明的有益效果在于：
本发明通过将电阻体设计为两个结构完全相同的半圆环形本体相互连接的结构，使一个圆环形的电阻体的两个圆弧形工作面的角度、弧度和起止位置等完全一致，显著提高了两路输出信号的同步性和传感器精度，而且便于加工，同时保证了电阻体的轴向长度不变，满足传感器的小体积设计要求；通过在外壳上设置圆环形沉槽，在圆环形沉槽的槽壁上设置圆弧形外凸段，在转轴上设置转轴大径端头，在转轴大径端头上设置圆弧形内凹段，圆弧形外凸段与圆弧形内凹段相互配合实现精确的旋转角度限位功能，而且该限位结构具有外部可视和占用空间极小的特点，极大地满足了旋转角度精确限位及控制、保护传感器不因为过度旋转导致部件损坏、尽量减小传感器体积的多种应用需求。
附图说明
图1是本发明所述具有旋转角度限位功能的微型双余度角位移传感器的电阻体组装前的主视结构图；
图2是图1中的A-A剖视图；
图3是本发明所述具有旋转角度限位功能的微型双余度角位移传感器的电阻体组装后的主视结构图；
图4是本发明所述具有旋转角度限位功能的微型双余度角位移传感器的主视结构图；
图5是图4中的B-B剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1-图5所示，本发明所述具有旋转角度限位功能的微型双余度角位移传感器包括外壳8、盖板7、转轴12、套管17、电刷18和电阻体19，转轴12穿过外壳8的中心通孔并通过轴承21安装在外壳8上，套管17、电刷18和电阻体19均置于外壳8与盖板7连接组成的安装内腔内，套管17套装在转轴12上，两组电刷18分别安装在两个对称的套管17上或一个套管17的对称两侧，电阻体19包括两个相互连接且结构完全相同的半圆环形本体2，设半圆环形本体2上设有圆弧形工作带1的表面为上表面，半圆环形本体2上靠近第一端的位置由下而上减薄形成第一连接端，所述第一连接端上设有竖向的第一连接孔6，第一连接孔6为沉头孔，半圆环形本体2上靠近第二端的位置由上而下减薄形成第二连接端3，第二连接端3上设有竖向的第二连接孔4，第一连接孔6和第二连接孔4的连线穿过半圆环形本体2所在圆的圆心，一个半圆环形本体2的第一连接孔6和第二连接孔4分别与另一个半圆环形本体2的第二连接孔4和第一连接孔6通过螺钉对应连接；半圆环形本体2上靠近内环的部分由下而上减薄至少一半，所述第一连接端和第二连接端3的厚度相同且均为半圆环形本体2上靠近外环部分厚度的一半，第二连接端3的内侧形成缺口5。
如图1-图5所示，设外壳8的第一端与转轴12的第一端相互靠近，外壳8的第一端位于其中心通孔周围的位置设有圆环形沉槽10，圆环形沉槽10的槽壁上设有向中心位置凸起的圆弧形外凸段11，圆弧形外凸段11的圆心角一般为15-45°，圆弧形外凸段11的两端形成两个外壳限位端面9，圆弧形外凸段11的两端分别设有远离中心位置的圆弧形凹槽16，转轴12的第一端向外周延伸形成圆环形的转轴大径端头22，转轴大径端头22置于圆环形沉槽10内，转轴大径端头22的外周边缘设有向中心位置凹进的圆弧形内凹段15，圆弧形内凹段15的圆心角优选为90°，圆弧形内凹段15的两端形成两个转轴限位端面14，圆弧形外凸段11位于圆弧形内凹段15内，转轴12旋转过程中两个转轴限位端面14能够分别被相邻的外壳限位端面9阻挡；圆弧形外凸段11和圆弧形内凹段15的设置满足以下条件：在转轴12由其中一个转轴限位端面14被相邻的外壳限位端面9阻挡旋转至另一个转轴限位端面14被另一个外壳限位端面9阻挡的过程中，电刷18一直在对应的半圆环形本体2上的圆弧形工作带1上接触滑动。
图4中还示出了引出线13，图5还示出了开口挡圈20，这些为常规适应性结构。
如图1-图5所示，使用时，转轴12旋转带动套管17和两组电刷18同步旋转，电刷18在电阻体19上对应的圆弧形工作面1上接触滑动，将变化的两路输出电信号通过引线13传输给外部的控制器；当对应的转轴限位端面14被相邻的外壳限位端面9阻挡后，转轴12不能再继续同向旋转，只能反向旋转，在另一个转轴限位端面14被相邻的外壳限位端面9阻挡后，转轴12同样不能再继续同向旋转，从而避免了转轴12过度旋转造成的部件损坏问题。
上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (4)

1.一种具有旋转角度限位功能的微型双余度角位移传感器，包括外壳、盖板、转轴、套管、电刷和电阻体，所述转轴穿过所述外壳的中心通孔并通过轴承安装在所述外壳上，所述套管、所述电刷和所述电阻体均置于所述外壳与所述盖板连接组成的安装内腔内，所述套管套装在所述转轴上，两组所述电刷分别安装在两个所述套管上或一个所述套管的对称两侧，其特征在于：所述电阻体包括两个相互连接且结构完全相同的半圆环形本体，设所述半圆环形本体上设有圆弧形工作带的表面为上表面，所述半圆环形本体上靠近第一端的位置由下而上减薄形成第一连接端，所述第一连接端上设有竖向的第一连接孔，所述半圆环形本体上靠近第二端的位置由上而下减薄形成第二连接端，所述第二连接端上设有竖向的第二连接孔，所述第一连接孔和所述第二连接孔的连线穿过所述半圆环形本体所在圆的圆心，一个所述半圆环形本体的第一连接孔和第二连接孔分别与另一个所述半圆环形本体的第二连接孔和第一连接孔通过螺钉对应连接。
2.根据权利要求1所述的具有旋转角度限位功能的微型双余度角位移传感器，其特征在于：所述半圆环形本体上靠近内环的部分由下而上减薄至少一半，所述第一连接端和所述第二连接端的厚度相同且均为所述半圆环形本体上靠近外环部分厚度的一半。
3.根据权利要求1或2所述的具有旋转角度限位功能的微型双余度角位移传感器，其特征在于：设所述外壳的第一端与所述转轴的第一端相互靠近，所述外壳的第一端位于其中心通孔周围的位置设有圆环形沉槽，所述圆环形沉槽的槽壁上设有向中心位置凸起的圆弧形外凸段，所述圆弧形外凸段的两端形成两个外壳限位端面，所述转轴的第一端向外周延伸形成圆环形的转轴大径端头，所述转轴大径端头置于所述圆环形沉槽内，所述转轴大径端头的外周边缘设有向中心位置凹进的圆弧形内凹段，所述圆弧形内凹段的两端形成两个转轴限位端面，所述圆弧形外凸段位于所述圆弧形内凹段内，所述转轴旋转过程中两个所述转轴限位端面能够分别被相邻的所述外壳限位端面阻挡；所述圆弧形外凸段和所述圆弧形内凹段的设置满足以下条件：在所述转轴由其中一个所述转轴限位端面被相邻的所述外壳限位端面阻挡旋转至另一个所述转轴限位端面被另一个所述外壳限位端面阻挡的过程中，所述电刷一直在对应的所述半圆环形本体上的圆弧形工作带上接触滑动。
4.根据权利要求3所述的具有旋转角度限位功能的微型双余度角位移传感器，其特征在于：所述圆弧形外凸段的两端分别设有远离中心位置的圆弧形凹槽。
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