一种测量绝对旋转角的导电滑环的制作方法

本发明涉及电器零件领域，尤其涉及一种测量绝对旋转角的导电滑环。

背景技术：

导电滑环又称集电环、旋转电气接口，在需要机构不但能够实现连续地旋转运动，而且又需要从固定装置将一定功率和信号传递给该旋转机构的场合中应用最广泛。它主要通过滑动电接触的方式，将固定端的电流或信号引线经电刷与导电环之间所形成的滑动接触，和旋转侧的引线间接相连形成完整的电气通路。

导电滑环因其具备能将固定设备的信息传送给旋转装置的一大应用特色，在航空航天、医疗器械、自动化设备、机器人领域里的使用越来越多。在自动化设备以及机器人系统中，具有旋转执行机构的运动部件大多会考虑采用导电滑环来给旋转机构上的驱动电机上电，并与设置在机构上的控制器通信。随着科技水平的日益革新，对机械结构系统的紧凑性和集成性要求越来越高，在不影响设备整体性能的条件下，通常希望机械本体的体积越小越好。

对于机械结构上具有旋转部件的执行机构，通常会采用导电滑环进行功率和信号的传送。导电滑环的机械结构较为简单，作用也比较单一，仅仅起到将固定部件与旋转部件电气连通的作用，然而其一般会占据较大的安装空间。此外，在控制方面，若需要对旋转机构的转角、转速进行精确调控，一般会考虑采用安装绝对式编码器对机构转动时的角位移、转速等进行实时反馈。导电滑环和绝对式编码器作为某些具有旋转运动部件的机构的重要组成部分，在机械本体的配置上，由于需要单独为其留出足够的设计、安装空间，因而难免会增大机械装置的整体结构尺寸。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种体积小、结构紧凑、集成度高的测量绝对旋转角的导电滑环，使其更具有产业上的利用价值。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种体积小、结构紧凑、集成度高的测量绝对旋转角的导电滑环。

本发明的一种测量绝对旋转角的导电滑环，包括用于与旋转件连接的底座、与固定件连接且与底座转动配合的壳体，所述底座上设有导电环、动侧连接件，所述导电环滑动连接有电刷，所述电刷设置在所述壳体上；所述动侧连接件连接有磁环，所述磁环磁配合有编码器读数头，所述编码器读数头与所述磁环之间具有测量间隙，所述编码器读数头与设置在壳体上的静侧连接件连接。

进一步的，所述壳体上沿其轴向设有第一环形凸台，所述底座沿其轴向设有能够穿过所述第一环形凸台的圆柱形阶梯状的第二凸台，所述第一环形凸台与第二凸台之间连接有轴承；所述底座与所述壳体之间设有能够调整所述轴承轴向游隙的调整垫圈。

进一步的，所述动侧连接件套装于所述第二凸台上，其一端面上设有与所述磁环连接的第一安装孔、另一端面具有端部与所述轴承相抵且侧部与第二凸台侧壁相抵的台阶；所述动侧连接件的侧壁上设有用于将其安装于所述第二凸台上的第二安装孔。

进一步的，所述静侧连接件通过螺钉安装在所述第一环形凸台的端面上，所述静侧连接件上设有多个用于安装所述编码器读数头的凸台。

进一步的，所述电刷包括电刷安装板、设置在电刷安装板一侧面上的若干平行的弹性支撑梁以及设置在电刷安装板另一侧面分别与各弹性支撑梁电连接的导线，各所述弹性支撑梁的端部均焊接有接触头；所述电刷安装板设置在所述壳体上的沉槽中，所述壳体上设有将所述电刷安装板紧压在所述沉槽中的压板。

进一步的，所述底座与导电环之间设有供所述导电环嵌入的绝缘支撑板，所述导电环的输出导线设置在其嵌入所述绝缘支撑板的侧面上，所述导电环的另一侧面上具有多个分别与所述接触头滑动配合的滑道。

进一步的，所述底座与所述壳体的侧壁上均设有供导线穿出的腰形孔。

进一步的，所述电刷为两个，所述壳体上设有两个分别安装两所述电刷安装板的所述沉槽。

进一步的，所述壳体上还盖设有上盖。

进一步的，所述编码器读数头为磁环式绝对编码器。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

1)本发明具备电信息传递和测量绝对旋转角度双重功能；

2)本发明将编码器集成到导电滑环内部的设计，空间利用率高，可避免在旋转机构中因需要单独设置编码器而留出必要的安装空间；

3)本发明在绝缘支撑板上固定有多道导电环，每道导电环与电刷滑动接触的设计，可通过导电环与电刷的组合，对多路电信息进行传递；

4)本发明设计结构紧凑、体积小、集成度高。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明整体外观示意图；

图2是本发明内部结构示意图；

图3是本发明整体结构爆炸示意图；

图4是本发明剖视图；

图5是本发明的电刷结构示意图；

图6是本发明的静侧连接件的结构示意图；

图7是本发明的动侧连接件的结构示意图；

图8是本发明的底座的结构示意图；

图9是本发明的中间壳体结构示意图。

其中：

1、底座 1-1第二凸台 2、壳体 2-1、上盖 2-2、中间壳体 2-2-1、第一环形凸台 2-2-2、腰形沉槽 3、导电环 4、动侧连接件 5、电刷 5-1、电刷安装板 5-2、弹性支撑梁 5-3、输入导线 5-4接触头 6、磁环 7、编码器读数头 7-1、编码器信号线 8、静侧连接件 8-1、凸台 9、调整垫圈 10、压板 11、绝缘支撑板 12、轴承 13、输出导线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参见图1至图9，本发明一较佳实施例所述的一种测量绝对旋转角的导电滑环，包括用于与旋转件连接的底座1、与固定件连接且与底座转动配合的壳体2，壳体2包括上盖2-1和中间壳体2-2，所述底座1上设有导电环3、动侧连接件4，所述导电环3滑动连接有电刷5，所述电刷5固定在所述壳体2上；所述动侧连接件4连接有磁环6，所述磁环6磁配合有编码器读数头7，装配完成后，所述编码器读数头7与所述磁环6之间具有测量间隙，编码器读数头7通过感应磁环表面周向不同位置处的磁信息，经编码器读数头上的处理系统进而可转换成转动时的角位移信息，所述磁环上设有“三角形”标识的零点标志位，所以在所述编码器读数头读取所述磁环周向不同位置处的磁信息时，均可以通过转换得到相对于零点位置的绝对旋转角。所述编码器读数头7与固定连接在壳体2上的静侧连接件8连接。

所述中间壳体2-2上沿其轴向设有第一环形凸台2-2-1，所述第一环形凸台2-2-1端面周向分布四个螺孔，所述静侧连接件8通过螺钉安装在所述第一环形凸台2-2-1的端面上，所述底座1沿其轴向设有能够穿过所述第一环形凸台2-2-1的圆柱形阶梯状的第二凸台1-1，所述第一环形凸台2-2-1与第二凸台1-1之间连接有轴承12，轴承12下端通过第二凸台1-1的阶梯端面轴向定位，其上端通过所述动侧连接件4的端面压紧。由于轴承12轴向游隙的存在导电滑环转动时，其旋转部分相对其固定部分会产生轻微的晃动，通常这对导电滑环的电信息传递基本无影响，但是当导电滑环中集成了磁环式绝对编码器之后，会由于轴向晃动的干扰而大大降低了磁环式绝对编码器的测量精度，有时甚至可能会导致测量出错，因此在所述底座与所述壳体之间设有能够调整所述轴承12轴向游隙的调整垫圈，保证测量准确性、可靠性。

所述动侧连接件4套装于所述第二凸台1-1上，其一端面上设有与所述磁环6连接的第一安装孔、另一端面具有端部与所述轴承12相抵且侧部与第二凸台1-1侧壁相抵的台阶；所述动侧连接件4的侧壁上设有用于将其安装于所述第二凸台1-1上的第二安装孔。

所述静侧连接件8上设有多个用于安装所述编码器读数头的凸台8-1。

为了能够较好地传递电信息，径向相同的导电环的滑道上使用一组共两个电刷5与其滑动连接，且每组电刷5共用一根输入导线5-3，各所述电刷5包括电刷安装板5-1、设置在电刷安装板5-1一侧面上的若干平行的弹性支撑梁5-2以及设置在电刷安装板5-1另一侧面分别与各弹性支撑梁5-2连接的输入导线5-3，各所述弹性支撑梁5-2的一端焊接有方形接触头5-4，为更好的传导电信息，方形接触头5-4表面进行镀银处理，通过弹性支撑梁5-2的弹性变形，可以将方形接触头5-4可靠的压紧到对应的所述导电环的滑道上，所述中间壳体2-2对称设有两个用于安装所述电刷安装板的腰形沉槽2-2-2，各所述电刷安装板对称安装在所述壳体上的腰形沉槽2-2-2中，所述中间壳体2-2上设有将各所述电刷安装板紧压在所述腰形沉槽中的压板10。

所述底座1与导电环3之间设有供所述导电环嵌入的绝缘支撑板11，为具有耐高温、抗腐蚀和优异的绝缘性能，所述绝缘支撑板选用环氧树脂材质；所述导电环3的输出导线13设置在其嵌入所述绝缘支撑板的侧面上，所述导电环的另一侧面上具有多个分别与所述接触头滑动配合的滑道，通过多对导电环与电刷的组合，可以对多路电信息进行传递。

为了能够更好的穿设输入导线5-3、输出导线13和编码器信号线7-1，所述底座1及壳体的侧壁设有供导线穿设的腰形孔。

本发明的工作原理如下：

使用时，该导电滑环通过壳体上的安装孔固定在固定设备上，通过底座上的安装孔固定到旋转设备上，旋转设备的转动将带动嵌在绝缘支撑板上的导电环和固定在动侧连接件上的磁环同时同步转动，固定设备发出的电信息由与电刷相连的输入导线引入，然后通过电刷与导电环的滑动接触，从与导电环相连的输出导线13中输出。固定在静侧连接件的编码器读数头与旋转的磁环发生相对转动，进而可以读取磁环周向不同位置的处的磁信息，通过对比磁信息上的零位，可以对滑动转动时的绝对角位移进行精确测定。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。