CN109470280A - 一种高可靠非接触式位置接近测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高可靠非接触式位置接近测量装置，该装置基于磁力自复位和磁力位置探测方法来实现金属部件接近位置测量，能够实现传感器的高度集成、全密封，具有耐高温、耐射线、耐振动的特点，工作可靠性高，使用寿命长的特点，能够为工业中的阀门位置开关、自动门开关以及其他类似用途提供高可靠的位置测量，显著提高了工业安全水平。
Description
技术领域
本发明属于位置测量技术领域，具体涉及一种对机械装置位置接近状态进行实时监测的装置。
背景技术
位置接近状态测量是工业中常用到的一种机械量测量，比如常用的阀门位置开关、运动部件极限位置保护开关，对设备运行安全十分重要。现在常用的位置接近状态测量方法和设备大多依赖复杂的电路，比如基于霍尔效应的阀位开关、电涡流的开关或者光电开关型，基于这些原理的开关都存在系统复杂，对环境耐受力不高、可靠性不足的问题，特别是在高温、射线、高湿或者液下条件无法可靠工作。由于位置接近状态测量装置通常用于极限位置保护或状态转换的关键控制参数，如果其失效可能导致设备故障或系统进入危险状态，因此，开发一种可靠性高、环境耐受力强的位置接近测量装置十分必要。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种高可靠非接触式位置接近测量装置，由于现有的待检装置基本上均为金属等导磁材料制成，因此该装置基于磁力自复位和磁力位置探测方法，结构简单、不需要外部电源，工作可靠，环境耐受力强，解决了现有技术中存在的问题，且本发明提供的装置由于自身不用外部能源，感应和输出都集成在一体，使用简单，所有的DCS（数字化控制系统）都可以直接使用，具有高度集成的优点，进一步地，由于利用磁力原理，磁场可顺利穿透外壳，可以使测量装置全密封，实现非接触式的测量。
本发明是通过以下技术手段实现的：
一种高可靠非接触式位置接近测量装置，包括位置开关固定触点A、位置开关活动触点、位置开关固定触点B、第一磁体、驱动板、连接轴、第二磁体、外壳，其中：
连接轴竖直安装在外壳内，第二磁体安装在连接轴的底端、位于外壳的底面的上方；驱动板、位置开关活动触点依次安装在连接轴上、第二磁体的上方，且驱动板、位置开关活动触点、第二磁体相对位置固定，可沿着连接轴的轴向一同运动；所述的位置开关固定触点A、位置开关固定触点B和第一磁体固定安装在外壳的内壁上，位置开关固定触点A、位置开关固定触点B分别设置在位置开关活动触点的上方和下方，且位置开关活动触点分别与位置开关固定触点A、位置开关固定触点B在垂直于连接轴方向上的投影有重叠，且位置开关固定触点A、位置开关固定触点B、位置开关活动触点有接触检测功能，使得位置开关活动触点沿着连接轴的轴向方向向上运动时与位置开关固定触点A产生接触并发出接触信号、沿着连接轴的轴向方向向下运动时与位置开关固定触点B产生接触并发出接触信号；
所述的第一磁体在所述的驱动板的上方；
所述的第一磁体和驱动板其中一个为永磁铁，另一个为导磁材料，或均为永磁铁，永磁铁的磁极方向与连接轴的轴向方向一致，且均为永磁铁时，磁极方向一致，在连接轴的轴向方向上的互相吸引；所述第二磁体为永磁体，且磁极方向与连接轴的轴向方向一致；
所述的位置开关固定触点A和位置开关活动触点之间的距离小于第一磁体和驱动板之间的距离，所述的位置开关活动触点和位置开关固定触点B之间的距离小于第二磁体和外壳的底面之间的距离。
进一步地，所述的位置开关固定触点A、位置开关活动触点、位置开关固定触点B为导电的电极，使得位置开关活动触点沿着连接轴的轴向方向向上运动时可与位置开关固定触点A产生接触并导通、沿着连接轴的轴向方向向下运动时可与位置开关固定触点B产生接触并导通。
进一步地，所述的第二磁体为圆形；所述的驱动板和位置开关活动触点为圆形，垂直居中安装在连接轴上；所述的位置开关固定触点A、位置开关固定触点B和第一磁体为环形，固定安装在外壳内，与外壳的内壁垂直。
进一步地，所述的外壳为不导磁材料。
进一步地，所述的连接轴为不导磁材料，且与所述的位置开关活动触点绝缘。
进一步地，所述的连接轴设置为中空。
本发明具有以下技术效果：
（1）本发明提供的高可靠非接触式位置接近测量装置，基于磁力自复位和磁力位置探测方法，结构简单、不需要外部电源，环境耐受力强，具有耐高温、耐射线、耐振动的特点，且工作可靠性高，使用寿命长。
（2）本发明提供的装置由于自身不用外部能源，感应和输出都集成在一体，使用简单，所有的DCS（数字化控制系统）都可以直接使用，具有高度集成的优点。
（3）本发明提供的装置由于利用磁力原理，磁场可顺利穿透外壳，可以使测量装置全密封，实现非接触式的测量。
附图说明
图1为一种高可靠非接触式位置接近测量装置示意图，
图中：1-位置开关固定触点A，2-位置开关活动触点，3-位置开关固定触点B，4-第一磁体，5-驱动板，6-外壳，7-连接轴，8-第二磁体，9-待检部件。
具体实施方式
在本部分将结合附图对本发明的技术方案作进一步的解释与说明。需要指出的是，本发明的实施方式不限于以下实施例。
实施例1
如图1所示，一种高可靠非接触式位置接近测量装置，其特征在于：包括位置开关固定触点A1、位置开关活动触点2、位置开关固定触点B3、第一磁体4、驱动板5、连接轴7、第二磁体8、外壳6，其中：外壳6为筒状，在本实施例中采用圆筒状，连接轴7竖直安装、径向固定在外壳6内；第二磁体8为圆形永磁体，磁极方向与连接轴7的轴向方向一致，安装在连接轴7的底端、位于外壳6的底面的上方，与外壳6的底面平行且与外壳6的底面有一段距离；驱动板5和位置开关活动触点2为圆形，依次垂直居中安装在连接轴7上、第二磁体8的上方，且驱动板5和位置开关活动触点2、第二磁体8之间的相对位置固定，可沿着连接轴7的轴向一同运动，具体实现方法可采用套筒方式，即在连接轴7上设置套筒，将驱动板5、位置开关活动触点2和第二磁体8安装在套筒上，即可沿着连接轴7的轴向共同运动；或者是现有技术中其他可实现的方式，例如安装在连接轴7上设置滑轨，在驱动板5、位置开关活动触点2和第二磁体8上设置相配合的滑块，即可沿着连接轴7的轴向滑动；或者也可以通过安装导向孔的方式实现；或者将驱动板5、位置开关活动触点2和第二磁体8均固定安装在连接轴7上，连接轴7设置为在外壳6内可以轴向滑动，当连接轴在外壳6内轴向滑动时，即可实现驱动板5、位置开关活动触点2和第二磁体8在连接轴7的轴向方向上的同时运动；
所述的位置开关固定触点A1、位置开关固定触点B3和第一磁体4为环形，固定安装在外壳6内，与外壳6的内壁垂直，位置开关固定触点A1、位置开关固定触点B3分别设置在位置开关活动触点2的上方和下方，所述的第一磁体4在所述的驱动板5的上方。
第一磁体4和驱动板5其中一个为永磁体，另一个为导磁材料：当第一磁体4为永磁体时，驱动板5为导磁材料，第一磁体4的磁极方向与连接轴7的轴向方向一致，或者，第一磁体4为导磁材料，驱动板5为永磁体，驱动板5的磁极方向与连接轴7的轴向方向一致，这两种情况下，第一磁体4和驱动板5均具有在连接轴7的轴向方向上的吸引力。
位置开关活动触点2分别与位置开关固定触点A1、位置开关固定触点B3在垂直于连接轴7方向上的投影有重叠，，且位置开关活动触点2、位置开关固定触点A1、位置开关固定触点B3均为导电的电极，采用导电性能良好的铜制成。当位置开关活动触点2沿着连接轴7轴向向上移动时可与位置开关固定触点A1产生接触、沿着连接轴7轴向向下移动时可与位置开关固定触点B3产生接触，从而产生触点型开关量信号。
所述的位置开关固定触点A1和位置开关活动触点2之间的距离小于第一磁体4和驱动板5之间的距离，所述的位置开关活动触点2和位置开关固定触点B3之间的距离小于第二磁体8和外壳6的底面之间的距离；
所述的外壳6为不导磁材料，所述的连接轴7为不导磁材料，选用非磁性陶瓷材料，以免对本装置的磁力部件产生干扰，降低本发明的技术效果；且连接轴7与所述的位置开关活动触点2绝缘；为提高装置的响应能力，连接轴7在满足强度要求的前提下尽可能轻，因此在本实施例中设置为中空，还可以通过选用质轻的材料来进一步减轻连接轴7的重量。
当所述的高可靠非接触式位置接近测量装置进行检测时：
待检部件9为铁磁性材料或待检部件9上安装有铁磁性材料，由于第二磁体8的磁极方向与连接轴7的轴向方向一致，即第二磁体8与待检部件9在连接轴7的轴向方向上有吸引力，当待检部件9在连接轴7的轴向方向远离装置时，一旦距离大于测量限值，第二磁体8与待检部件9的吸引力小于第一磁体4对驱动板5的吸引力，此时，在第一此磁体4的吸引力作用下，驱动板5带动位置开关活动触点2和第二磁体8一起运动，直到置开关固定触点A1和位置开关活动触点2紧密接触，使置开关固定触点A1和位置开关活动触点2的电极导通，输出一个开关量信号表示待检部件9不在测量位置；
当待检部件9在连接轴7的轴向方向靠近装置时，一旦距离小于测量限值，第二磁体8和待检部件9之间的吸引力大于第一磁体4对驱动板5的吸引力，此时，在第二磁体8和待检部件9的相互吸引力作用下，第二磁体8带动位置开关活动触点2和驱动板5一起运动，直到位置开关活动触点2和位置开关固定触点B3紧密接触，使位置开关活动触点2和位置开关固定触点B3的电极导通，输出一个开关量信号表示待检部件9到达测量位置。
所述的测量限值根据磁力计算原理，结合磁场强度、材料、尺寸计算得到。
所述的位置开关固定触点A1、位置开关活动触点2、位置开关固定触点B3、第一磁体4、驱动板5、第二磁体8并不局限于本实施例中的圆形或环形，但设置为圆形或环形为最佳实施例，因为环形及圆形设计不依赖于安装角度，即使发生转动也可以可靠工作，此外，环形及圆形有利于受力均匀，防止不均匀磨损，能够提高本装置的可靠性和耐用性。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于：
所述的位置开关固定触点A1、位置开关活动触点2、位置开关固定触点B3、第一磁体4、驱动板5、第二磁体8并非必须为实施例1中所述的圆形或环形，只要第一磁体4和驱动板5中的永磁体，以及第二磁体8的磁极方向与连接轴7的轴向方向一致即可。在尺寸上，只要第一磁体4能够与驱动板5、第二磁体8能够与待检部件9产生连接轴7的轴向方向上的吸引力即可。在本实施例中，第一磁体4选用中空的方形或椭圆形，驱动板5、第二磁体8选用方形或椭圆形。所述的位置开关固定触点A1、位置开关活动触点2、位置开关固定触点B3也并非必须是环形，只要即位置开关活动触点2在沿着连接轴7轴向向上移动时可与位置开关固定触点A1产生接触、沿着连接轴7轴向向下移动时可与位置开关固定触点B3产生接触即可。在本实施例中，所述的位置开关固定触点A1、位置开关活动触点2、位置开关固定触点B3为三根垂直于外壳6的内壁的直杆，三个直杆位于同一平面上，或者位置开关活动触点2分别与所述的位置开关固定触点A1、位置开关固定触点B3交叉设置，均可以实现本发明的技术效果。
需要指出的是，所述的位置开关固定触点A1、位置开关活动触点2、位置开关固定触点B3、第一磁体4、驱动板5、第二磁体8同样不局限于本实施例中的形状，其他不规则形状只要符合本实施例中指出的原则，均可以采用。
实施例3
本实施例与实施例1的不同之处在于：所述的位置开关固定触点B3、位置开关活动触点2和位置开关固定触点A1在垂直于连接轴7上的投影有重叠，但不必为导电电极，可在位置开关固定触点B3、位置开关活动触点2和位置开关固定触点A1上安装接触传感器，当位置开关活动触点2和位置开关固定触点B3、位置开关固定触点A1产生接触时，即可发出信号表示待检部件9是否到达测量位置。现有技术中的接触传感技术均可用于本实施例。
实施例4
本实施例与实施例1的不同之处在于：
第一磁体4和驱动板5均为永磁体，两个永磁体的磁极方向一致，且均与连接轴7的轴向方向一致，此时第一磁体4和驱动板5在连接轴7轴向方向上有吸引力。
第一磁体4和驱动板5在垂直于连接轴7上的投影有重叠，此时第一磁体4和驱动板5之间的吸引力较大，可更好地实现技术效果。
综上，本发明通过采用磁力自复位和磁力位置探测方法来实现金属部件接近位置测量，能够实现传感器的高度集成、全密封，具有耐高温、耐射线、耐振动的特点，工作可靠性高，使用寿命长的特点，能够为工业中的阀门位置开关、自动门开关以及其他类似用途提供高可靠的位置测量，显著提高了工业安全水平。
Claims (6)
1.一种高可靠非接触式位置接近测量装置，其特征在于：包括位置开关固定触点A（1）、位置开关活动触点（2）、位置开关固定触点B（3）、第一磁体（4）、驱动板（5）、连接轴（7）、第二磁体（8）、外壳（6），其中：
连接轴（7）竖直安装在外壳（6）内，第二磁体（8）安装在连接轴（7）的底端、位于外壳（6）的底面的上方；驱动板（5）、位置开关活动触点（2）依次安装在连接轴（7）上、第二磁体（8）的上方，且驱动板（5）、位置开关活动触点（2）、第二磁体（8）相对位置固定，可沿着连接轴（7）的轴向一同运动；所述的位置开关固定触点A（1）、位置开关固定触点B（3）和第一磁体（4）固定安装在外壳（6）的内壁上，位置开关固定触点A（1）、位置开关固定触点B（3）分别设置在位置开关活动触点（2）的上方和下方，且位置开关活动触点（2）分别与位置开关固定触点A（1）、位置开关固定触点B（3）在垂直于连接轴（7）方向上的投影有重叠，且位置开关固定触点A（1）、位置开关固定触点B（3）、位置开关活动触点（2）有接触检测功能；
所述的第一磁体（4）在所述的驱动板（5）的上方；
所述的第一磁体（4）和驱动板（5）其中一个为永磁铁，另一个为导磁材料，或均为永磁铁：永磁铁的磁极方向与连接轴（7）的轴向方向一致，且均为永磁铁时，两个永磁铁的磁极方向一致；所述第二磁体（8）为永磁体，且磁极方向与连接轴（7）的轴向方向一致；
所述的位置开关固定触点A（1）和位置开关活动触点（2）之间的距离小于第一磁体（4）和驱动板（5）之间的距离，所述的位置开关活动触点（2）和位置开关固定触点B（3）之间的距离小于第二磁体（8）和外壳（6）的底面之间的距离。
2.如权利要求1所述的一种高可靠非接触式位置接近测量装置，其特征在于：所述的位置开关固定触点A（1）、位置开关活动触点（2）、位置开关固定触点B（3）为导电的电极。
3.如权利要求1或2所述的一种高可靠非接触式位置接近测量装置，其特征在于：所述的第二磁体（8）为圆形；所述的驱动板（5）和位置开关活动触点（2）为圆形，垂直居中安装在连接轴（7）上；所述的位置开关固定触点A（1）、位置开关固定触点B（3）和第一磁体（4）为环形，固定安装在外壳（6）内，与外壳（6）的内壁垂直。
4.如权利要求3所述的一种高可靠非接触式位置接近测量装置，其特征在于：所述的外壳（6）为不导磁材料。
5.如权利要求2或4所述的一种高可靠非接触式位置接近测量装置，其特征在于：所述的连接轴（7）为不导磁材料，且与所述的位置开关活动触点（2）绝缘。
6.如权利要求1所述的一种高可靠非接触式位置接近测量装置，其特征在于：所述的连接轴（7）设置为中空。
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|---|---|
| CN (1) | CN109470280A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2018
- 2018-10-29 CN CN201811265847.7A patent/CN109470280A/zh active Pending
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