專利名稱：應(yīng)用于機(jī)器人的模塊化關(guān)節(jié)位移傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種位移傳感器，尤其涉及一種應(yīng)用于機(jī)器人的模塊化關(guān)節(jié)位移傳感器。
背景技術(shù)：
隨著自動(dòng)化設(shè)備及機(jī)器人的研究和技術(shù)進(jìn)步，高性能傳感器已成為自動(dòng)化設(shè)備的重要部件。應(yīng)用于需要運(yùn)動(dòng)控制的傳感器主要有:旋轉(zhuǎn)變壓器，編碼器等。這些傳感器的原理是將自動(dòng)設(shè)備的位移和速度轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)輸出?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)這些信號(hào)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。目前這些傳感器技術(shù)越來越成熟，傳感器的精度越來越高，尺寸越來越小。在傳感器小型化的同時(shí)也帶來了一些問題，旋轉(zhuǎn)變壓器，編碼器等傳感器的輸入軸一般不能承受較大的軸向和徑向力。作為通用傳感器，一般可以多圈旋轉(zhuǎn)，沒有可靠的機(jī)械限位。應(yīng)用中必須設(shè)計(jì)傳感器支架，連軸器、機(jī)械限位并考慮走線方式，比較麻煩，在需要應(yīng)用多個(gè)同類傳感器的自動(dòng)設(shè)備中尤為明顯。但是，通用傳感器卻不能滿足機(jī)器人的特殊要求。例如，必須要有轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械限位；傳感器受力較大，因此在使用時(shí)必須安裝聯(lián)軸器；同時(shí)，機(jī)器人為運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，必須嚴(yán)格設(shè)計(jì)電纜走線結(jié)構(gòu)；如此一來，為了滿足機(jī)器人的特殊需求，通用傳感器應(yīng)用于機(jī)器人時(shí)，往往比較繁瑣，不利于安裝與檢修。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種應(yīng)用于機(jī)器人的模塊化關(guān)節(jié)位移傳感器，它是將機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出，從而為自動(dòng)化設(shè)備提供位置和速度反饋。對(duì)于應(yīng)用該類傳感器的自動(dòng)設(shè)備，不需要再額外設(shè)計(jì)輔助結(jié)構(gòu)，如傳感器支架，連軸器、機(jī)械限位、走線結(jié)構(gòu)等，只要簡單安裝即可使用，實(shí)現(xiàn)了傳感器應(yīng)用的模塊化。具有可靠的機(jī)械限位，可承受大的軸向、徑向載荷，結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，尺寸小，性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:—種應(yīng)用于機(jī)器人的模塊化關(guān)節(jié)位移傳感器，包括一側(cè)開口的殼體以及通過軸承固定于殼體開口處的輸出軸，所述軸承包括軸承座和軸承蓋，所述殼體和輸出軸兩者任一固定于機(jī)架上，另一固定于旋轉(zhuǎn)部件上，所述殼體的內(nèi)部安裝線性電位計(jì)，所述線性電位計(jì)的電位計(jì)軸穿過軸承座卡在輸出軸內(nèi)，所述輸出軸與電位計(jì)軸的末端之間有間隙，保證電位計(jì)軸只承受扭矩不承受軸向或徑向載荷；并且，固定于旋轉(zhuǎn)部件上的殼體或輸出軸帶動(dòng)電位計(jì)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將輸出軸或殼體的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。所述輸出軸靠近殼體端套有軸套，并卡在軸承座內(nèi)，能承受較大的軸向或徑向載荷，所述輸出軸與軸承蓋之間設(shè)有調(diào)整墊圈，改變調(diào)整墊圈的厚度能夠得到輸出軸與軸承蓋之間合適的間隙。所述輸出軸遠(yuǎn)離殼體端套有用于靠近和遠(yuǎn)離軸承蓋的阻尼墊圈，通過靠近和遠(yuǎn)離軸承蓋調(diào)整輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。
所述殼體的下側(cè)和上側(cè)分別設(shè)有用于進(jìn)、出電纜的孔，所述電纜與線性電位計(jì)焊接連接。所述輸出軸與軸承座之間設(shè)有固定輸出軸的限位螺釘I。所述殼體內(nèi)設(shè)有固定軸承座的限位螺釘II。所述軸承為滑動(dòng)軸承。本發(fā)明的工作原理:本發(fā)明采用通用線性電位計(jì)作為電子器件，將機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出。輸出電壓與關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)角度呈嚴(yán)格的線性關(guān)系，在輸出電壓的同時(shí)，還可以通過極性判斷旋轉(zhuǎn)方向，并確定原點(diǎn)位置，為自動(dòng)化設(shè)備提供位置和速度反饋。本發(fā)明具有兩種安裝方式:殼體固定、輸出軸旋轉(zhuǎn)；輸出軸固定、殼體旋轉(zhuǎn)，可以適合不同設(shè)備安裝要求。只需要調(diào)整模塊化關(guān)節(jié)傳感器的數(shù)量和安裝位置，就可以實(shí)現(xiàn)不同自動(dòng)化設(shè)備的位置和速度采集。改變調(diào)整墊圈的厚度能夠得到輸出軸與軸承蓋之間合適的間隙，調(diào)整阻尼墊圈的摩擦力能夠滿足對(duì)不同操作力的需求。本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明在輸出軸安裝高強(qiáng)度滑動(dòng)軸承，可以承受大的軸向、徑向載荷，同時(shí)，通過改變調(diào)整墊圈厚度可以保證輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)自由，通過改變阻尼墊圈對(duì)軸承蓋的壓力，可以改變操作阻尼，提高了主從操作設(shè)備的操作舒適度。利用限位螺釘I和限位螺釘II，解決了傳感器的可靠限位問題。傳感器具有兩種安裝方式:殼體固定、輸出軸旋轉(zhuǎn)；輸出軸固定、殼體旋轉(zhuǎn)，可以適合不同設(shè)備安裝要求，安裝方式更靈活。傳感器殼體設(shè)計(jì)了電纜入線孔、出線孔，走線更方便，更可靠。具體如下:1、該傳感器采用通用線性電位計(jì)作為電子器件，可以將機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出。輸出電壓與關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)角度呈嚴(yán)格的線性關(guān)系，在輸出電壓的同時(shí)，還可以通過極性判斷旋轉(zhuǎn)方向，并確定原點(diǎn)位置，為自動(dòng)化設(shè)備提供位置和速度反饋。2、輸出軸安裝高強(qiáng)度滑動(dòng)軸承，可以承受大的軸向、徑向載荷，結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，尺寸小，性能可靠。3、該傳感器具有兩種安裝方式:殼體固定、輸出軸旋轉(zhuǎn)；輸出軸固定、殼體旋轉(zhuǎn)，可以適合不同設(shè)備安裝要求。4、該傳感器具有可靠的機(jī)械限位，可以保證自動(dòng)化設(shè)備的安全運(yùn)行。5、只需要調(diào)整模塊化關(guān)節(jié)傳感器的數(shù)量和安裝位置，就可以實(shí)現(xiàn)不同自動(dòng)化設(shè)備的位置和速度采集。6、傳感器全內(nèi)部走線，不需要額外的線路固定結(jié)構(gòu)，電氣性能穩(wěn)定可靠，使用方便。7、可通過調(diào)整阻尼墊圈的摩擦力，滿足對(duì)不同操作力的需求。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；其中1.殼體，2.線性電位計(jì)，3.軸承座，4.軸套，5.調(diào)整墊圈，6.軸承蓋，7.限位螺釘II，8.限位螺釘Ι，9.輸出軸，10.阻尼墊圈。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的闡述，應(yīng)該說明的是，下述說明僅是為了解釋本發(fā)明，并不對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行限定。實(shí)施例1:如圖1所示，本發(fā)明包括一側(cè)開口的殼體I以及通過滑動(dòng)軸承固定于殼體I開口處的輸出軸9，滑動(dòng)軸承包括軸承座3和軸承蓋6，殼體I內(nèi)設(shè)有固定軸承座3的限位螺釘117，殼體I固定于機(jī)架上，輸出軸9固定于旋轉(zhuǎn)部件上，殼體I的內(nèi)部安裝線性電位計(jì)2，殼體I的下側(cè)和上側(cè)分別設(shè)有用于進(jìn)、出電纜的孔，電纜與線性電位計(jì)2焊接連接。線性電位計(jì)2的電位計(jì)軸穿過軸承座3卡在輸出軸9內(nèi)，輸出軸9與電位計(jì)軸的末端之間有間隙，保證電位計(jì)軸只承受扭矩不承受軸向或徑向載荷；并且,殼體I帶動(dòng)電位計(jì)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將殼體I的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。本發(fā)明采用線性電位計(jì)2作為電子器件，將機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出。輸出電壓與關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)角度呈嚴(yán)格的線性關(guān)系，在輸出電壓的同時(shí)，還可以通過極性判斷旋轉(zhuǎn)方向，并確定原點(diǎn)位置，為自動(dòng)化設(shè)備提供位置和速度反饋。輸出軸9靠近殼體I的一端套有軸套4，并卡在軸承座3內(nèi)，能承受較大的軸向或徑向載荷。輸出軸9與軸承座3之間設(shè)有固定輸出軸9的限位螺釘18，輸出軸9與軸承蓋6之間設(shè)有調(diào)整墊圈5，改變調(diào)整墊圈5的厚度能夠得到輸出軸9與軸承蓋6之間合適的間隙。輸出軸9遠(yuǎn)離殼體I的一端套有用于靠近和遠(yuǎn)離軸承蓋6的阻尼墊圈10，通過靠近和遠(yuǎn)離軸承蓋6調(diào)整輸出軸9的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，調(diào)整阻尼墊圈10的摩擦力能夠滿足對(duì)不同操作力的需求。實(shí)施例2:輸出軸9固定于機(jī)架上，殼體I固定于旋轉(zhuǎn)部件上，輸出軸9帶動(dòng)電位計(jì)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將輸出軸9的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。其他部分與實(shí)施例1相同，不予贅述。本發(fā)明同樣適用于與機(jī)器人有同類要求的其它自動(dòng)設(shè)備。上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于機(jī)器人的模塊化關(guān)節(jié)位移傳感器，包括一側(cè)開口的殼體以及通過軸承固定于殼體開口處的輸出軸，所述軸承包括軸承座和軸承蓋，其特征在于，所述殼體和輸出軸兩者任一固定于機(jī)架上，另一固定于旋轉(zhuǎn)部件上；所述殼體的內(nèi)部安裝線性電位計(jì)，所述線性電位計(jì)的電位計(jì)軸穿過軸承座卡在輸出軸內(nèi)，所述輸出軸與電位計(jì)軸的末端之間有間隙；并且，固定于旋轉(zhuǎn)部件上的殼體或輸出軸帶動(dòng)電位計(jì)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將輸出軸或殼體的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化關(guān)節(jié)位移傳感器，其特征在于，所述輸出軸靠近殼體端套有軸套，并卡在軸承座內(nèi)，所述輸出軸與軸承蓋之間設(shè)有調(diào)整墊圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化關(guān)節(jié)位移傳感器，其特征在于，所述輸出軸遠(yuǎn)離殼體端套有用于靠近和遠(yuǎn)離軸承蓋的阻尼墊圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化關(guān)節(jié)位移傳感器，其特征在于，所述殼體的下側(cè)和上側(cè)分別設(shè)有用于進(jìn)、出電纜的孔，所述電纜與線性電位計(jì)焊接連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化關(guān)節(jié)位移傳感器，其特征在于，所述輸出軸與軸承座之間設(shè)有固定輸出軸的限位螺釘I。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化關(guān)節(jié)位移傳感器，其特征在于，所述殼體內(nèi)設(shè)有固定軸承座的限位螺釘II。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化關(guān)節(jié)位移傳感器，其特征在于，所述軸承為滑動(dòng)軸承。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于機(jī)器人的模塊化關(guān)節(jié)位移傳感器，是將機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出，從而為自動(dòng)化設(shè)備提供位置和速度反饋。具有可承受大的軸向、徑向載荷，結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，尺寸小，性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。它包括一側(cè)開口的殼體以及通過軸承固定于殼體開口處的輸出軸，軸承包括軸承座和軸承蓋，殼體和輸出軸兩者任一固定于機(jī)架上，另一固定于旋轉(zhuǎn)部件上，殼體的內(nèi)部安裝線性電位計(jì)，線性電位計(jì)的電位計(jì)軸穿過軸承座卡在輸出軸內(nèi)，輸出軸與電位計(jì)軸的末端之間有間隙，保證電位計(jì)軸只承受扭矩不承受軸向或徑向載荷；并且，固定于旋轉(zhuǎn)部件上的殼體或輸出軸帶動(dòng)電位計(jì)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將輸出軸或殼體的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
文檔編號(hào)G01B7/30GK103196471SQ20131013893
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月19日
發(fā)明者戚暉, 孫玉田 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 山東電力集團(tuán)公司電力科學(xué)研究院