專利名稱：一種角度位移傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及傳感器，特別涉及一種角度傳感器，具有可以在環(huán)
境惡劣的條件下使用的性能，而且壽命可以達(dá)到iooo萬次以上。
背景技術(shù)：
隨著勞動力成本的越來越高，企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備越來越趨向智能化方 向發(fā)展，角度位移傳感器是自動化控制中一個比較重要的部件，已經(jīng)被 越來越被廣泛地應(yīng)用。特別是對于工作環(huán)境惡劣的應(yīng)用，有很大意義。
可是目前的角度位移傳感器制作比較粗糙，結(jié)構(gòu)比較簡單，難以達(dá) 到惡劣環(huán)境的要求，比如使用在振動比較厲害的設(shè)備上，傳感器在實用 了一段時間后，就會出現(xiàn)信號不穩(wěn)定的現(xiàn)象，因為設(shè)備抖動的厲害，對 傳感器內(nèi)部電路連接造成嚴(yán)重影響，所以會出現(xiàn)信號不穩(wěn)定。同時一般
的角度位移傳感器壽命即使不使用在惡劣的環(huán)境下也很難以達(dá)到1000
萬次以上，由于其壽命比較短暫，相對的維修成本、調(diào)試成本和由此而 帶來的停工成本非常高。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種新 型的傳感器，利用本實用新型的傳感器即使在環(huán)境惡劣的條件下使用，
壽命可以也達(dá)到iooo萬次以上。
為了達(dá)到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下
角度位移傳感器，包括傳感器外殼、傳感器端蓋、轉(zhuǎn)軸和基片，所 述的傳感器外殼為一端帶底的圓筒形，傳感器端蓋為圓環(huán)形，所述傳感 器端蓋用螺紋固定于傳感器外殼的敞口一端，所述的傳感器外殼的側(cè)壁
上開有電路連接孔；
4所述電路連接孔內(nèi)設(shè)置有電路連接端子，該電路連接端子上兩邊各 設(shè)有三個連接內(nèi)外的金屬片，每個伸入到傳感器外殼內(nèi)側(cè)部分的金屬片 開有電路內(nèi)部連接孔，每個伸入到傳感器外殼外側(cè)部分的金屬片開有電
路外部連接孔，三個電路外部連接孔分別連通5V電源、向上級輸出信號 和接地；
所述的傳感器外殼底部設(shè)有與其同軸心的轉(zhuǎn)軸固定孔，對應(yīng)的傳感 器端蓋的中部設(shè)有與其同軸心的軸承固定槽，傳感器外殼上也設(shè)有與轉(zhuǎn) 軸固定孔同軸心的軸承固定槽，每個軸承固定槽均固定有一個軸承；
所述的轉(zhuǎn)軸上設(shè)有電刷固定柱，電刷通過電刷固定孔與所述的電刷 固定柱連接，所述的轉(zhuǎn)軸穿設(shè)有基片，基片上設(shè)有電阻導(dǎo)軌以及與電阻 導(dǎo)軌連接的三個注銅端子，三個注銅端子分別接觸于三個所述的電路內(nèi) 部連接孔中，所述的電刷與基片上的電阻導(dǎo)軌可移動地接觸，所述轉(zhuǎn)軸 的一端穿過傳感器外殼中嵌設(shè)的軸承，另一端伸入到傳感器端蓋上的軸 承中。
上述傳感器外殼內(nèi)設(shè)有軸承，軸承內(nèi)設(shè)有傳感器轉(zhuǎn)軸，所述軸承一 方面起到將轉(zhuǎn)軸更加精密地固定在傳感器外殼的作用，另一方面可以讓 轉(zhuǎn)軸和傳感器外殼的摩擦力很小，傳感器轉(zhuǎn)軸在傳感器外殼上轉(zhuǎn)動更加 自如。以前傳感器沒有設(shè)置這個軸承，因此傳感器轉(zhuǎn)軸和傳感器外殼之 間的空隙比較大，在高強(qiáng)度抖動的環(huán)境下工作還會擴(kuò)大所述空隙，所以 以前角度位移傳感器壽命比較短暫。
上述基片上設(shè)有3個注銅端子，分別和電阻導(dǎo)軌的相應(yīng)端連接，上 述注銅端子上設(shè)有鈹青銅材質(zhì)的防斷路彈簧，防斷路彈簧和注銅端子緊 密連接，3個注銅端子頂端和電路連接端子的3個內(nèi)部電路連接孔分別 對應(yīng)連接。通常傳感器沒有上述防斷路彈簧，直接通過注銅端子和內(nèi)部 電路連接孔連接，這種連接不好兩點， 一是在高強(qiáng)度抖動的環(huán)境下這個 內(nèi)部電路連接孔會變得越來越大，最后會出現(xiàn)信號不穩(wěn)或者沒有信號的 現(xiàn)象，二是注銅端子和內(nèi)部電路連接孔的尺寸要非常精確，這樣做的成 本當(dāng)然很高，不利于大規(guī)模生產(chǎn)。通過在注銅端子上設(shè)置一個防斷路彈 簧便解決以上兩個問題，而且裝配也比較簡單。
上述傳感器轉(zhuǎn)軸上設(shè)有電刷，電刷觸頭和角度位移傳感器基片上的電阻導(dǎo)軌連接，在動力帶動下，傳感器轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，傳感器轉(zhuǎn)軸上的電刷 在電阻導(dǎo)軌上移動，電路的電阻就會發(fā)生相應(yīng)變化，電路的電壓隨著電 阻的變化而呈現(xiàn)出線性變化，這個線性變化的電壓信號被自動化控制的 上位機(jī)接收，從而發(fā)出相應(yīng)的指令。
作為優(yōu)選，傳感器基片上的注銅端子上設(shè)有防斷路彈簧，防斷路彈 簧會讓注銅端子和內(nèi)部電路連接孔在惡劣環(huán)境的工作條件下保持良好的 連接，不會出現(xiàn)信號不穩(wěn)或者沒有信號的現(xiàn)象。
作為優(yōu)選，傳感器基片上的電阻導(dǎo)軌為碳膜，因為碳膜具有良好的 耐磨性，而且碳膜在電刷的作用下會有自潤滑作用。
作為優(yōu)選，傳感器基片上的電阻導(dǎo)軌由多層高分子導(dǎo)電塑料制成， 高分子導(dǎo)電塑料有非常好的耐磨性能，而且線性優(yōu)良。
作為優(yōu)選，傳感器基片上的電阻導(dǎo)軌可以進(jìn)行修刻的工藝，使得傳 感器的線性精度更高。
作為優(yōu)選，傳感器電刷可采用爪形電刷，爪形電刷和基片表面有個 待磨區(qū)，所述待磨區(qū)厚度大約是電刷本身厚度5倍，因此壽命大大提高， 而且爪形電刷和基片電阻導(dǎo)軌的接觸面積相對比較小，輸出的信號就更 準(zhǔn)確。
作為優(yōu)選，所述傳感器外殼和傳感器端蓋的連接方式采用螺紋連接， 這種連接方式在防護(hù)等級要求不高的條件下，有裝配速度快的優(yōu)點。
作為優(yōu)選，所述傳感器轉(zhuǎn)軸上設(shè)有一個卡簧槽，并在卡簧槽上設(shè)有 卡簧，所述卡簧有固定轉(zhuǎn)軸的作用。
作為優(yōu)選，傳感器的安裝方式為鑲嵌的安裝方式，傳感器外殼設(shè)有 鑲嵌槽，這種安裝方式優(yōu)點是安裝緊密，而且牢固。
作為優(yōu)選，傳感器的安裝方式為壓板安裝，傳感器外殼設(shè)有壓板槽， 這種安裝方式的好處是安裝便捷。
本實用新型較現(xiàn)有技術(shù)具有如下突出優(yōu)點
本實用新型由于改進(jìn)軸承的連接結(jié)構(gòu)，把內(nèi)部電路和外部電路由接 觸式連接方式改為接觸式連接加上防斷路連接，和現(xiàn)有的技術(shù)相比，減 小了轉(zhuǎn)軸和外殼的摩擦系數(shù)，使得轉(zhuǎn)軸在傳感器內(nèi)部旋轉(zhuǎn)更加穩(wěn)定，提 高了角度位移傳感器的壽命，同時解決了角度位移傳感器在高強(qiáng)度工作環(huán)境下長時間工作輸出信號輸出不穩(wěn)定的問題。

圖1是本實用新型實施例角度位移傳感器的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實用新型實施例中外殼的主視圖。
圖3是本實用新型實施例中外殼的剖視圖。
圖4是本實用新型實施例中外殼的側(cè)視圖。
圖5是本實用新型實施例中端蓋的立體示意圖。
圖6是本實用新型實施例中電路連接端子的主視圖。
圖7是本實用新型實施例中基片的主視圖。
圖8是本實用新型實施例中基片的側(cè)視圖。
圖9是本實用新型實施例中基片的后視圖。
圖IO是本實用新型實施例中防斷路彈簧的主視圖。
圖11是本實用新型實施例中基片安裝防斷路彈簧后的的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖12是本實用新型實施例中軸承的主視圖。
圖13是本實用新型實施例中轉(zhuǎn)軸立體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖14是本實用新型實施例中轉(zhuǎn)軸俯視圖。
圖15是本實用新型實施例中電刷結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖l所示，為本實用新型角度位移傳感器一實施例的立體結(jié)構(gòu)示 意圖，結(jié)合圖2-15，該角度位移傳感器主要包括傳感器外殼l、傳感器 端蓋5、轉(zhuǎn)軸16和基片10。傳感器外殼1為一端帶底的圓筒形，傳感器 端蓋5為圓環(huán)形，傳感器端蓋5用螺紋固定于傳感器外殼1的敞口一端， 傳感器外殼1的側(cè)壁上開有電路連接孔2。
電路連接孔2內(nèi)設(shè)置有電路連接端子8，該電路連接端子8上兩邊 各設(shè)有三個連接內(nèi)外的金屬片，每個伸入到傳感器外殼l內(nèi)側(cè)部分的金 屬片開有電路內(nèi)部連接孔9，每個伸入到傳感器外殼1外側(cè)部分的金屬 片開有電路外部連接孔7，三個電路外部連接孔7分別連通5V電源、向上級輸出信號和接地。
傳感器外殼1底部設(shè)有與其同軸心的轉(zhuǎn)軸固定孔4，對應(yīng)的傳感器 端蓋5的中部設(shè)有與其同軸心的軸承固定槽6，傳感器外殼1上也設(shè)有 與轉(zhuǎn)軸固定孔4同軸心的軸承固定槽6，每個軸承固定槽6均固定有一 個軸承14。靠近端蓋5的軸承14和傳感器外殼1的軸承固定孔3所固 定的軸承14共同確保傳感器轉(zhuǎn)軸16低扭矩旋轉(zhuǎn)，同時也保證了角度位 移傳感器在高度抖動的工作環(huán)境下穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，提高了傳感器的壽命。
轉(zhuǎn)軸16上設(shè)有電刷固定柱15，電刷20通過電刷固定孔19與電刷 固定柱15連接，電刷固定孔19與電刷固定柱15通過超聲波焊接連接在 一起，轉(zhuǎn)軸16穿設(shè)有基片10，基片10上設(shè)有電阻導(dǎo)軌11以及與電阻 導(dǎo)軌11連接的三個注銅端子12，三個注銅端子12分別接觸于三個電路 內(nèi)部連接孔9中，即可以分別與電阻導(dǎo)軌相應(yīng)的電路連接，電刷20與基 片10上的電阻導(dǎo)軌11可移動地接觸，轉(zhuǎn)軸16的一端穿過傳感器外殼1 中嵌設(shè)的軸承14，另一端伸入到傳感器端蓋5上的軸承14中。
注銅端子12上套設(shè)有防斷路彈簧13，防斷路彈簧13的一端接觸于 基片10，另一端在防斷路彈簧13彈力的作用下始終接觸于內(nèi)部電路連 接孔9，這樣可以防止因為抖動導(dǎo)致注銅端子12和電路內(nèi)部連接孔9的 接觸式連接斷路現(xiàn)象發(fā)生。轉(zhuǎn)軸16上還設(shè)有卡簧槽17，卡簧槽17內(nèi)固 定有卡簧21，以固定傳感器轉(zhuǎn)軸16?；?0上的電阻導(dǎo)軌11在本實施 例中為碳膜。電刷20和基片10的表面設(shè)有待磨區(qū)，待磨區(qū)的厚度為電 刷20厚度的5倍，同時，電刷20為爪形電刷，因為爪形電刷和基片電 阻導(dǎo)軌的接觸面積相對比較小，輸出的信號就更加準(zhǔn)確。
本實用新型通過電路外部連接孔7和外部電路連接，形成一個完整 的電路，在動力的帶動下，傳感器轉(zhuǎn)軸16帶動電刷20在電阻導(dǎo)軌11 上平滑滑動，電路的電阻相應(yīng)發(fā)生變化，電壓隨著電阻也發(fā)生線性變化， 輸出的電壓信號被上位機(jī)采集，上位級根據(jù)具體情況做出相應(yīng)的判斷， 或者發(fā)出相應(yīng)命令。
權(quán)利要求1.一種角度位移傳感器，包括傳感器外殼(1)、傳感器端蓋(5)、轉(zhuǎn)軸(16)和基片(10)，其特征在于，所述的傳感器外殼(1)為一端帶底的圓筒形，傳感器端蓋(5)為圓環(huán)形，所述傳感器端蓋(5)用螺紋固定于傳感器外殼(1)的敞口一端，所述的傳感器外殼(1)的側(cè)壁上開有電路連接孔(2)；所述電路連接孔(2)內(nèi)設(shè)置有電路連接端子(8)，該電路連接端子(8)上兩邊各設(shè)有三個連接內(nèi)外的金屬片，每個伸入到傳感器外殼(1)內(nèi)側(cè)部分的金屬片開有電路內(nèi)部連接孔(9)，每個伸入到傳感器外殼(1)外側(cè)部分的金屬片開有電路外部連接孔(7)，三個電路外部連接孔(7)分別連通5V電源、向上級輸出信號和接地；所述的傳感器外殼(1)底部設(shè)有與其同軸心的轉(zhuǎn)軸固定孔(4)，對應(yīng)的傳感器端蓋(5)的中部設(shè)有與其同軸心的軸承固定槽(6)，傳感器外殼(1)上也設(shè)有與轉(zhuǎn)軸固定孔(4)同軸心的軸承固定槽(6)，每個軸承固定槽(6)均固定有一個軸承(14)；所述的轉(zhuǎn)軸(16)上設(shè)有電刷固定柱(15)，電刷(20)通過電刷固定孔(19)與所述的電刷固定柱(15)連接，所述的轉(zhuǎn)軸(16)穿設(shè)有基片(10)，基片(10)上設(shè)有電阻導(dǎo)軌(11)以及與電阻導(dǎo)軌(11)連接的三個注銅端子(12)，三個注銅端子(12)分別接觸于三個所述的電路內(nèi)部連接孔(9)中，所述的電刷(20)與基片(10)上的電阻導(dǎo)軌(11)可移動地接觸，所述轉(zhuǎn)軸(16)的一端穿過傳感器外殼(1)中嵌設(shè)的軸承(14)，另一端伸入到傳感器端蓋(5)上的軸承(14)中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種角度位移傳感器，其特征在于，所述 的注銅端子(12)上套設(shè)有防斷路彈簧(13)，防斷路彈簧(13)的一端 接觸于所述的基片(10)，另一端始終接觸于內(nèi)部電路連接孔(9)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種角度位移傳感器，其特征在于， 所述的轉(zhuǎn)軸(16)上還設(shè)有卡簧槽(17)，所述的卡簧槽(17)內(nèi)固定有 卡簧(21)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種角度位移傳感器，其特征在于，所述的基片(10)上的電阻導(dǎo)軌(11)為碳膜或多層導(dǎo)電塑料。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種角度位移傳感器，其特征在于，所述 電刷(20)和基片(10)的表面設(shè)有待磨區(qū)，所述待磨區(qū)的厚度為電刷 厚度的5倍。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種角度位移傳感器，其特征在于， 所述的電刷(20)為爪形電刷。
專利摘要本實用新型涉及傳感器，特別涉及一種具有可以在環(huán)境惡劣的條件下使用，而且壽命可以達(dá)到1000萬次以上的角度傳感器。本實用新型角度位移傳感器包括傳感器外殼，和外殼相連接的端蓋，傳感器外殼內(nèi)設(shè)有軸承，軸承內(nèi)設(shè)有傳感器轉(zhuǎn)軸，所述軸承一方面起到將轉(zhuǎn)軸更加精密地固定在傳感器外殼的作用，另一方面可以讓轉(zhuǎn)軸和傳感器外殼的摩擦力很小，傳感器轉(zhuǎn)軸在傳感器外殼上轉(zhuǎn)動更加自如。本實用新型由于改進(jìn)軸承的連接結(jié)構(gòu)，使得轉(zhuǎn)軸在傳感器內(nèi)部旋轉(zhuǎn)更加穩(wěn)定，提高了角度位移傳感器的壽命，同時解決了角度位移傳感器在高強(qiáng)度工作環(huán)境下長時間工作輸出信號輸出不穩(wěn)定的問題。
文檔編號G01D5/165GK201348510SQ20092006737
公開日2009年11月18日 申請日期2009年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月23日
發(fā)明者宇 白 申請人:上海沃巴弗電子科技有限公司