一種一體式三冗余角位移傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種傳感器,具體涉及一種在機(jī)電伺服機(jī)構(gòu)中應(yīng)用的角位移傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]采用電阻分壓原理進(jìn)行工作的位移傳感器，通過把被測物理位移量通過電阻分壓轉(zhuǎn)換為與位移量成比例的電壓信號，從而實現(xiàn)位移測量。位移傳感器在位移測量中的應(yīng)用已經(jīng)有幾十年的歷史，憑借其獨特的優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于伺服系統(tǒng)作動器的位移測量與反饋等領(lǐng)域。
[0003]角位移傳感器廣泛應(yīng)用于長征系列火箭伺服機(jī)構(gòu)，用于機(jī)電伺服機(jī)構(gòu)角位移測量與反饋。但是現(xiàn)有角位移傳感器無法完全滿足運載火箭伺服機(jī)構(gòu)有高可靠性要求，以及適應(yīng)淋雨、潮濕、振動等工作環(huán)境。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種一體式三冗余角位移傳感器，這種傳感器采用三冗余設(shè)計，電氣上三個電阻組件各自獨立輸出，提高了產(chǎn)品的可靠性。
[0005]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案:一體式三冗余角位移傳感器該傳感器包括中心開通孔的殼體、安裝于殼體中心孔的可轉(zhuǎn)動的軸、固定于殼體內(nèi)壁的沿軸向布置的與所述軸同心的多個電阻組件、以及固定在軸上的與電阻組件連接的多個電刷組件。
[0006]所述殼體包括中心開通孔的下蓋板、兩個中心開有通孔且上下分布的中間板、底部中間開有盲孔且與所述插座固定的上蓋板，下蓋板上設(shè)有兩個中間板，上部的中間板上設(shè)有上蓋板，所述的軸位于下蓋板、中間板、下蓋板的中心通孔內(nèi)。
[0007]所述的電阻組件與所述電刷組件均有三個，三個電阻組件依次分布在上部的中間板、下部的中間板和下蓋板上，三個電阻組件與三個電刷組件一一對應(yīng)連接。
[0008]所述電阻組件包括與殼體內(nèi)壁固定的骨架、分布在骨架徑向表面一側(cè)的電阻膜、分布在骨架上與電阻膜對應(yīng)另一側(cè)的導(dǎo)電條、對稱分布在電阻膜兩端及導(dǎo)電條兩端的鉚釘組。
[0009]所述骨架材料為剛性熱固性聚酰亞胺板D7642 ;所述電阻膜阻值范圍為2000 ± 200 Ω。
[0010]所述電刷組件，包括圓環(huán)形固定套于所述軸上的刷握、分布在刷握徑向平面的兩個相互連接電刷，兩個電刷分別與所述電阻組件的電阻膜和導(dǎo)電條接觸。
[0011]所述刷握的材料為可熔性聚酰亞胺模塑粉模壓塑料YS-20。
[0012]所述電刷包括帶折勾的長條狀的與所述電阻組件電阻膜或?qū)щ姉l接觸的刷絲、固定安裝在刷握的表面且與刷絲連接的導(dǎo)電片。
[0013]所述刷絲的材料為鈀銥合金絲Pdlrl8。
[0014]所述上蓋板上部設(shè)有防水插座。
[0015]本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于:采用三冗余設(shè)計，上蓋板、中間板和下蓋板相互疊力口，從結(jié)構(gòu)上組成了串聯(lián)方式，而在電氣上三個電阻組件各自獨立輸出，顯著降低了由于位移傳感器一路失效而造成的危害，有效提高了產(chǎn)品的工作可靠性。位移傳感器結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，節(jié)省安裝空間，減少伺服機(jī)構(gòu)重量，并自帶防水插座，具有高可靠性和較好的環(huán)境適應(yīng)性。
【附圖說明】
[0016]圖1為一體式三冗余角位移傳感器全剖圖。
[0017]圖2為電阻組件平面圖。
[0018]圖3為電刷組件平面圖。
[0019]圖4為刷絲結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖中:1為電阻組件；2為電刷組件；3為軸；4為下蓋板；5為中間板；6為上蓋板；7為插座；8為圓柱銷；9為骨架；10為電阻膜；11為導(dǎo)電條；12為鉚釘組；13為電刷；14為刷握；15為導(dǎo)電片；16為刷絲。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:
[0022]如圖1所示，一種一體式三冗余角位移傳感器，包括上蓋板6、兩個中間板5、下蓋板4、三個電阻組件1、三個電刷組件2、軸3、插座7和圓柱銷8。上蓋板6為圓盤狀，在上蓋板6底部中心開有盲孔，用于安裝套裝在軸3頂部的支撐軸承，在其方形凸臺上用螺釘安裝固定插座7。中間板5為圓盤狀，在其中部設(shè)有螺紋孔，用于安裝電阻組件2，在中間板5中心開有通孔，便于軸3穿過并自由旋轉(zhuǎn)。下蓋板4為圓盤狀，在其中部設(shè)有螺紋孔，用于安裝電阻組件I，在下蓋板4中心開有通孔，便于軸3穿過并自由旋轉(zhuǎn)，在下蓋板4下部中心處開有凹槽，用于安裝套裝在軸3下部外側(cè)的支撐軸承，下蓋板4接口尺寸由伺服系統(tǒng)提供，用于安裝在伺服機(jī)構(gòu)上。上蓋板6、上部中間板5、下部中間板5、下蓋板4依次通過螺紋連接。上中下三個電阻組件I分別安裝在上部中間板5、下部中間板5和下蓋板4上。三個電刷組件2和圓柱銷8安裝在軸3上且每一個電刷組件2均與一個電阻組件I接觸。插座7安裝在上蓋板4上。軸3上部插接在上蓋板6、電阻組件1、中間板5和下蓋板4的中心內(nèi)，軸3由三段直徑不同的圓柱組成，在直徑較大的圓柱上靠近一端圓柱連接處開有徑向通孔，作為圓柱銷孔，軸3底部穿出下蓋板4剛性固定于整機(jī)上。圓柱銷8與下蓋板4的限位槽共同起到限位作用。
[0023]如圖2所示，電阻組件I包括骨架9、電阻膜10、導(dǎo)電條11和鉚釘組12 ;骨架9為圓環(huán)狀，材料為剛性熱固性聚酰亞胺板D7642。電阻膜10為圓環(huán)狀膜層，電阻膜10均勻地貼覆在骨架9的圓環(huán)狀平面一側(cè)。導(dǎo)電條11通過環(huán)氧樹脂膠粘劑固定于骨架9圓環(huán)狀平面與電阻膜10相對一側(cè)。導(dǎo)電條11為鈹青銅制成。鉚釘組12分布在電阻膜10和導(dǎo)電條11的兩側(cè)對稱位置。信號通過鉚釘組12輸入輸出。
[0024]所述電阻膜10的制備方法為:(1)將焙燒后的石墨粉和硅微粉按照重量為3:1的比例放入干燥箱中烘干，在120°C條件下保溫Ih ; (2)將石墨粉和硅微粉放入球磨罐中，球磨72h ; (3)加入SP14酚醛樹脂溶液，石墨粉與SP14酚醛樹脂溶液的體積比為17:83，球磨48h ; (4)用噴涂法將電阻液噴在絕緣材料做成的骨架上，制成電阻膜；(5)進(jìn)行電、熱老煉，使電阻膜的阻值在2000±200 Ω范圍內(nèi)。其中SP14酚醛樹脂溶液為SP14酚醛樹脂與混合溶劑按照重量為1:1的比例制成，混合溶劑為無水乙醇CP與甲苯CP按照體積比為1:1的比例制成。
[0025]如圖3和4所示，電刷組件2包括電刷13和刷握14。刷握14為中間開有通孔的圓形薄板狀，通孔的尺寸與軸3直徑較大的圓柱的外徑相一致，刷握14的材料為可熔性聚酰亞胺模塑粉模壓塑料YS-20，刷握14與軸3固定。電刷由刷絲16和導(dǎo)電片15組成，導(dǎo)電片15固定安裝在刷握16的上表面，刷絲16是帶折勾的長條狀，刷絲16—端焊接在導(dǎo)電片15上，刷絲16的材料為鈀銥合金絲Pdlrl8。
[0026]工作時，在電阻組件2的電阻膜10兩端鉚釘組12引出線分別施加正負(fù)直流電壓，在導(dǎo)電條11上的鉚釘組12引出線引出輸出電壓，電刷13分別與導(dǎo)電條11和電阻膜10接觸，在固定在軸上的刷握14的帶動下，在電阻膜10和導(dǎo)電條11上滑動，拾取與角位移成比例的電壓，實現(xiàn)伺服機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)角的測量。
【主權(quán)項】
1.一種新型一體式三冗余角位移傳感器，其特征在于:該傳感器包括中心開通孔的殼體、安裝于殼體中心孔的可轉(zhuǎn)動的軸(3)、固定于殼體內(nèi)壁的沿軸向布置的與所述軸(3)同心的多個電阻組件(I)、以及固定在軸(3)上的與電阻組件(I)連接的多個電刷組件(2)。
2.按照權(quán)利要求1所述的一體式三冗余角位移傳感器，其特征在于:所述殼體包括中心開通孔的下蓋板(4)、兩個中心開有通孔且上下分布的中間板(5)、底部中間開有盲孔且與所述插座(7)固定的上蓋板(6)，下蓋板(4)上設(shè)有兩個中間板(5)，上部的中間板(5)上設(shè)有上蓋板(6 )，所述的軸(3 )位于下蓋板(4)、中間板(5 )、下蓋板(6 )的中心通孔內(nèi)。
3.按照權(quán)利要求2所述的一體式三冗余角位移傳感器，其特征在于:所述的電阻組件(1)與所述電刷組件(2)均有三個，三個電阻組件(I)依次分布在上部的中間板(5 )、下部的中間板(5 )和下蓋板(6 )上，三個電阻組件(I)與三個電刷組件(2 )——對應(yīng)連接。
4.按照權(quán)利要求1所述的一體式三冗余角位移傳感器，其特征在于:所述電阻組件(I)包括與殼體內(nèi)壁固定的骨架(9 )、分布在骨架(9 )徑向表面一側(cè)的電阻膜(10 )、分布在骨架(9)上與電阻膜(10)對應(yīng)另一側(cè)的導(dǎo)電條(11)、對稱分布在電阻膜(10)兩端及導(dǎo)電條(11)兩端的鉚釘組(12)。
5.按照權(quán)利要求4所述的一體式三冗余角位移傳感器，其特征在于:所述骨架(9)材料為剛性熱固性聚酰亞胺板D7642 ;所述電阻膜(10)阻值范圍為2000±200Ω。
6.按照權(quán)利要求1所述的一體式三冗余角位移傳感器，其特征在于:所述電刷組件(2)，包括圓環(huán)形固定套于所述軸上的刷握(14)、分布在刷握(14)徑向平面的兩個相互連接電刷(13)，兩個電刷(13)分別與所述電阻組件(I)的電阻膜(10)和導(dǎo)電條(11)接觸。
7.按照權(quán)利要求6所述的一體式三冗余角位移傳感器，其特征在于:所述刷握(14)的材料為可熔性聚酰亞胺模塑粉模壓塑料YS-20。
8.按照權(quán)利要求6所述的一體式三冗余角位移傳感器，其特征在于:所述電刷(13)包括帶折勾的長條狀的與所述電阻組件(I)電阻膜(10)或?qū)щ姉l(11)接觸的刷絲(16)、固定安裝在刷握(14)的表面且與刷絲(16)連接的導(dǎo)電片(15)。
9.按照權(quán)利要求8所述的一體式三冗余角位移傳感器，其特征在于:所述刷絲(16)的材料為鈀銥合金絲PdIr 18。
10.按照權(quán)利要求1所述的一體式三冗余角位移傳感器，其特征在于:所述上蓋板(6)上部設(shè)有防水插座(7)。
【專利摘要】本發(fā)明屬于一種傳感器，具體公開一種一體式三冗余角位移傳感器，包括中心開通孔的殼體、安裝于殼體中心孔的可轉(zhuǎn)動的軸、固定于殼體內(nèi)壁的沿軸向布置的與所述軸同心的多個電阻組件、以及固定在軸上的與電阻組件連接的多個電刷組件。本發(fā)明采用三冗余設(shè)計，顯著降低了由于位移傳感器一路失效而造成的危害，有效提高了產(chǎn)品的工作可靠性，自帶防水插座，具有高可靠性和較好的環(huán)境適應(yīng)性。
【IPC分類】G01B7-30
【公開號】CN104567649
【申請?zhí)枴緾N201310498798
【發(fā)明人】甘霖, 蔣曉彤, 陳娣, 郭津廷, 李文璋, 岳越
【申請人】北京精密機(jī)電控制設(shè)備研究所, 中國運載火箭技術(shù)研究院
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月22日