CN109059735A - 一种机械设备角度检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械设备角度检测装置，包括折弯板、角度传感器、连杆和拉杆总成；角度传感器固定安装在折弯板上，连杆一端与角度传感器心轴连接，连杆另一端与拉杆总成连接，且连杆与拉杆总成呈钝角装配，拉杆总成与连杆之间能够绕连接点相对旋转，用于测定第二设备绕第一设备旋转的角度时，所述折弯板另一端与第一设备连接，所述拉杆总成另一端与第二设备连接。角度传感器与待测设备中间通过连杆和拉杆总成组合的方式，检测待测设备的角度，而且连杆与拉杆总成呈一钝角装配，拉杆总成与连杆之间可以绕连接点自由旋转，当角度传感器安装同轴度有误差时，连杆与拉杆总成可通过改变角度调整距离，避免角度传感器受到剪切力而损坏。

Description

一种机械设备角度检测装置

技术领域

本发明属于工程机械设备技术领域，具体涉及一种机械设备角度检测装置。

背景技术

机械设备的运转可靠性和安全性是机械设备设计的关键指标，为了达到可靠性和安全性，整车电气系统需要对设备检测各种参数，进而通过控制逻辑来保证操作的可靠性和安全性。尤其对于臂架类设备，如起重机、消防车等，臂架相对旋转角度对于整车控制逻辑实现和安全工作范围的界定是一个关键参数，其测量的准确性将直接决定了产品的可靠性和安全性。因此，设计一种有效的机械设备角度检测装置十分重要。

目前起重机、消防车使用的角度检测装置主要有两种。

第一种通过连杆摆动检测角度信息。一般包括角度传感器、连杆和各自的固定装置，角度传感器通过固定装置固定在第一设备上，角度传感器旋转中心与第二设备的旋转中心同轴，连杆一端固定在第二设备上，另一端则与角度传感器的转轴相连，通过第二设备的旋转带动连杆的摆动，连杆摆动带动角度传感器的旋转，进而得到角度信息。

第二种是利用尼龙齿轮的啮合来实现角度信息的传递。包括两个尼龙齿轮和角度传感器，角度传感器固定在第一设备上，第一尼龙齿轮与角度传感器的转轴连接，相对不旋转，第二尼龙齿轮固定在第二设备上，其旋转中心与第二设备的旋转中心同轴，两齿轮啮合得到角度信息。

现有技术的缺点：

第一种角度检测装置，由于连杆与角度传感器是刚性连接，如果角度传感器与旋转中心同轴度有误差，角度传感器将承受连杆对它的横向剪切力，这将导致传感器的损坏。

第二种角度检测装置，虽然尼龙齿轮啮合精度不高，也可以实现较为精确地测量角度，但是这种装置需要设备有充分的空间安装尼龙齿轮，尤其对于小型臂架相对旋转角度测量，很难有空间放置尼龙齿轮。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种机械设备角度检测装置。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种机械设备角度检测装置，其特征在于：包括折弯板、角度传感器、连杆和拉杆总成；

所述角度传感器固定安装在折弯板上；

所述连杆一端与角度传感器心轴连接，连杆另一端与拉杆总成连接，且连杆与拉杆总成呈钝角装配，拉杆总成与连杆之间能够绕连接点相对旋转；

用于测定第二设备绕第一设备旋转的角度时，所述折弯板另一端与第一设备连接，所述拉杆总成另一端与第二设备连接；当角度传感器安装同轴度有误差时，连杆与拉杆总成可通过改变角度调整距离，避免角度传感器受到剪切力而损坏。

作为优选方案，所述拉杆总成包括拉杆和两个杆端关节轴承；所述拉杆的两端为外螺纹结构，并且螺纹旋向相反，拉杆的两端分别连接设置杆端关节轴承，杆端关节轴承一端设置有与拉杆两端外螺纹结构相配合的内螺纹结构，拉杆与杆端关节轴承螺纹连接，能够调节拉杆总成的总长度，并通过旋紧螺母锁紧拉杆。

进一步的，所述拉杆两端外螺纹结构长度大于杆端关节轴承内螺纹结构的深度，便于调整拉杆总成的长度，也即调整连杆与拉杆总成的夹角。

进一步的，所述两个杆端关节轴承分别为第一杆端关节轴承和第二杆端关节轴承；

拉杆总成通过第一杆端关节轴承与连杆连接，通过第二杆端关节轴承与第二设备连接。

进一步的，所述连杆与第一杆端关节轴承的之间设置隔套，隔套避免了第一杆端关节轴承与连杆的面面直接接触，更利于两者之间转动。所述第二杆端关节轴承与第二设备之间设置隔套。

进一步的，所述拉杆两端的旋紧螺母，两端螺母旋向也相反，同一侧拉杆外螺纹旋向和螺母旋向相同，旋紧螺母可以锁紧拉杆，在检测过程中，保证拉杆总成的总长不会改变，也即保证了测量的准确性。

进一步的，所述拉杆中间两侧对称设置有缺口，便于使用扳手调节拉杆总成的长度。

进一步的，所述第一杆端关节轴承、隔套与连杆通过螺栓紧固。

作为优选方案，所述的机械设备角度检测装置，其特征在于：所述折弯板另一端设置三个长圆孔，通过螺栓连接在第一设备上，长圆孔用于微调安装位置，调整校对角度传感器的同轴度。

作为优选方案，所述折弯板呈Z型结构，折弯板上设置三个用于安装角度传感器的通孔，三个通孔呈半圆结构，便于角度安装传感器时的同轴度目测。

作为优选方案，所述连杆一端设置有用于与角度传感器心轴连接安装的通孔，两侧有贯通通孔的销孔，连杆通孔套设到角度传感器心轴上，并用开口销穿入贯通通孔锁紧连杆，连杆另外一端沿长度方向设置若干螺纹孔，螺纹孔用于粗调旋转中心与待测设备安装点距离，可适应更多种类待测设备。

有益效果：本发明提供的机械设备角度检测装置，角度传感器与待测设备中间通过连杆和拉杆总成组合的方式，检测待测设备的角度，而且连杆与拉杆总成呈一钝角α装配，拉杆总成与连杆之间可以绕连接点自由旋转，当角度传感器安装同轴度有误差时，连杆与拉杆总成可通过改变角度调整距离，避免角度传感器受到剪切力而损坏。另外，整个装置是悬在设备外侧的，只要有两个固定点即可实现角度检测装置的安装，不受设备空间影响。具有以下优点：（1）对角度传感器装配的同轴度要求不高，检测过程中，能避免角度传感器受到剪切力而损坏。（2）整个装置悬在设备外侧，不占用内部空间，与角度传感器同步性高，可实现对待测设备角度稳定精确的测量。（3）可适用多种设备检测，通用化强。（4）结构简单，成本低。

附图说明

图1为本发明的结构爆炸图；

图2为角度检测原理图；

图3为本发明中连杆的结构图；

图4为本发明中隔套的结构图；

图5为本发明中拉杆的结构图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，为一种机械设备角度检测装置，包括折弯板1、角度传感器2、安装螺栓3、第一杆端关节轴承4、螺栓5、旋紧螺母6（正旋）、拉杆7、旋紧螺母8（反旋）、第二杆端关节轴承9、隔套10、连杆11、螺母12、平垫13、弹垫14、开口销15。

假设第二设备绕第一设备旋转，角度传感器2通过安装螺栓3配合螺母12安装在折弯板1上，螺母12与角度传感器2之间依次设置平垫13、弹垫14；折弯板1另外一端固定安装在第一设备上；角度传感器心轴连接连杆11一端，连杆11另外一端连接拉杆总成，拉杆总成另外一端连接在第二设备上。

进一步的，所述折弯板1一端设置三个长圆孔，通过螺栓连接在第一设备上，长圆孔用于微调安装位置，调整校对角度传感器的同轴度。

进一步的，所述折弯板呈Z型结构，另外一端设置三个通孔呈半圆结构，通孔用于安装角度传感器，半圆结构便于安装传感器时的同轴度目测。

如图3所示，进一步的，所述连杆11一端有通孔，两侧有贯通通孔的销孔，连杆通孔套入到角度传感器心轴，并用开口销15穿入贯通通孔锁紧连杆，连杆另外一端设置若干螺纹孔，螺纹孔用于粗调旋转中心与待测设备安装点距离，可适应更多种类待测设备。

进一步的，所述连杆与拉杆总成组合装配，两者之间可以绕轴自由旋转，拉杆总成包含拉杆7、第一杆端关节轴承4、第二杆端关节轴承9、隔套10、螺栓5、旋紧螺母6、8；连杆与拉杆总成初始装配呈一固定钝角，角度不能太小也不能太大，因角度传感器同轴度误差，设备旋转过程中，待测点与旋转中心之间距离会变大变小，此时连杆与拉杆总成会自动改变角度调节距离，以适应距离变化。因此，初始角度应使装置能覆盖待测点与旋转中心的最大最小距离。

进一步的，连杆11与第一杆端关节轴承4内部安装隔套10，隔套避免了第一杆端关节轴承与连杆的面面直接接触，更利于两者之间转动。

如图4所示，进一步的，所述隔套10，较细一端套入第一杆端关节轴承，与第一杆端关节轴承为紧密配合，较粗一端位于连杆与第一杆端关节轴承之间。

进一步的，所述第一杆端关节轴承4、隔套10与连杆11通过螺栓5紧固。

如图5所示，进一步的，所述拉杆7，两端为外螺纹结构71、73，并且螺纹旋向相反，外螺纹结构的长度大于杆端关节轴承内螺纹深度，便于调整拉杆总成的长度，也即调整连杆与拉杆总成的夹角。拉杆中间对称设置缺口72，便于使用扳手调节拉杆长度。

进一步的，所述拉杆7两端旋紧螺母，两端螺母旋向也相反，同一侧拉杆螺纹旋向和螺母旋向相同，旋紧螺母可以锁紧拉杆，在检测过程中，保证拉杆总成的总长不会改变，也即保证了测量的准确性。

进一步的，所述第二杆端关节轴承9与第一杆端关节轴承结构4相同，通过螺栓和隔套10安装在待测设备上，隔套较粗部位位于待测设备和第二杆端关节轴承之间，减少第二杆端关节轴承9与待测设备之间的面面直接接触，更利于两者之间转动。

如图2所示，本发明采用的检测原理示意图，忽略角度传感器同轴度误差，设A点为两设备旋转中心点，即角度传感器心轴位置，B点为连杆与拉杆总成的连接点，C点为本装置在待测设备上的固定点。连杆AB与拉杆总成BC初始安装角为α，AB与BC组成一个三角形∠ABC，当三角形∠ABC旋转到∠AB1C1位置时，拉杆AB转过的角度为β，即角度传感器转过的角度。待测设备转过的角度为δ，通过几何关系可知β=δ。因此，角度传感器心轴转过的角度既是待测设备转过的角度。

从图1可以看出，本发明整体结构与固定设备和待测设备有两个接触点，第一个是Z型折弯板1，通过三个长圆孔安装在固定设备上，第二个是拉杆总成的最外端，通过第二杆端关节轴承9和隔套10的固定在待测设备上，整个装置在外侧，不占用设备内部空间，不影响内部结构的旋转运动，并且可实现对待测设备角度稳定的测量。

另外，利用了拉杆总成两侧的旋转自由度特性。拉杆总成与连杆连接处可旋转，可实现旋转中心与待测点距离的变化，避免角度传感器因同轴度装配误差导致受损；拉杆总成与待测点可旋转，满足拉杆总成与连杆作为一个整体，只绕旋转中心旋转，且满足拉杆总成与待测设备之间相对自由旋转。

连杆11和拉杆7均可调节装置长度，如图3所示，连杆11通过设置若干螺纹孔，可适应不同待测距离的待测设备，实现较大范围的通用化。拉杆7两端螺纹反向，利用扳手旋拧拉杆中间缺口72，可实现拉杆总成长度的同步伸长和缩短，同时调整拉杆与连杆初始安装角度α，旋紧螺母6和旋紧螺母8的作用是锁紧拉杆。通过以上特性实现装置只能通过连杆和拉杆总成角度改变旋转中心与待测点的距离。

本发明涉及的角度检测装置可广泛应用与各种需要臂架变幅控制的工程机械，尤其适用于起重机、举高类消防车等，可实现对变幅角度稳定的测量，避免角度传感器的损坏。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种机械设备角度检测装置，其特征在于：包括折弯板、角度传感器、连杆和拉杆总成；

所述角度传感器固定安装在折弯板上；

所述连杆一端与角度传感器心轴连接，连杆另一端与拉杆总成连接，且连杆与拉杆总成呈钝角装配，拉杆总成与连杆之间能够绕连接点相对旋转；

用于测定第二设备绕第一设备旋转的角度时，所述折弯板另一端与第一设备连接，所述拉杆总成另一端与第二设备连接。

2.根据权利要求1所述的机械设备角度检测装置，其特征在于：所述拉杆总成包括拉杆和两个杆端关节轴承；

所述拉杆的两端为外螺纹结构，并且螺纹旋向相反，拉杆的两端分别连接设置杆端关节轴承，杆端关节轴承一端设置有与拉杆两端外螺纹结构相配合的内螺纹结构，拉杆与杆端关节轴承螺纹连接，能够调节拉杆总成的总长度，并通过旋紧螺母锁紧拉杆。

3.根据权利要求2所述的机械设备角度检测装置，其特征在于：所述拉杆两端外螺纹结构长度大于杆端关节轴承内螺纹结构的深度，便于调整拉杆总成的长度。

4.根据权利要求2所述的机械设备角度检测装置，其特征在于：所述两个杆端关节轴承分别为第一杆端关节轴承和第二杆端关节轴承；

拉杆总成通过第一杆端关节轴承与连杆连接，通过第二杆端关节轴承与第二设备连接。

5.根据权利要求4所述的机械设备角度检测装置，其特征在于：所述连杆与第一杆端关节轴承的之间设置隔套，所述第二杆端关节轴承与第二设备之间设置隔套。

6.根据权利要求2所述的机械设备角度检测装置，其特征在于：所述拉杆两端的旋紧螺母旋向相反，同一侧拉杆外螺纹旋向和旋紧螺母旋向相同。

7.根据权利要求2所述的机械设备角度检测装置，其特征在于：所述拉杆中间两侧对称设置有缺口，便于使用扳手调节拉杆总成的长度。

8.根据权利要求1所述的机械设备角度检测装置，其特征在于：所述折弯板另一端设置三个长圆孔，配合螺栓连接在第一设备上，长圆孔用于微调安装位置，调整校对角度传感器的同轴度。

9.根据权利要求1所述的机械设备角度检测装置，其特征在于：所述折弯板呈Z型结构，折弯板上设置三个用于安装角度传感器的通孔，三个通孔呈半圆结构，便于角度安装传感器时的同轴度目测。

10.根据权利要求1-9任一项所述的机械设备角度检测装置，其特征在于：所述连杆一端设置有用于与角度传感器心轴连接安装的通孔，两侧有贯通通孔的销孔，连杆通孔套设到角度传感器心轴上，并用开口销穿入贯通通孔锁紧连杆，连杆另外一端沿长度方向设置若干螺纹孔，用于粗调旋转中心与待测设备安装点距离。