CN110320003B - 一种风洞流场内变角度机构的非接触式限位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风洞流场内变角度机构的非接触式限位方法，利用固定端的光电开关和运动端的金属块之间的感应作用来做出信号输出并控制，实现运动端相对于固定端的非接触式限位；本发明的整套装置结构体积小，便于安装，安装后不会影响风洞内的流场，对各个运动轴的运动范围影响小，其安装后在试验准备过程中，因为在内表面可以有效的避免人员活动或者工具带来的误操作。

Description

一种风洞流场内变角度机构的非接触式限位方法

技术领域

本发明涉及风洞试验领域，具体涉及一种风洞流场内变角度机构的非接触式限位方法。

背景技术

风洞试验出于安全性考虑，须为变角度机构加装限位装置，避免运动过程中角度超过安全范围，出现碰撞等，损坏试验模型和风洞设备。为此需注意以下几点问题：

1）加装的限位装置对风洞流场不应产生影响；

2）避免风洞高速气流对限位装置产生损坏；

3）限位装置对机构本身运动范围影响应尽可能小；

4）限位范围应能根据试验需要可调整；

5）限位装置应不易产生误动作；

6）限位装置作用的同时应避免对机构本身产生损坏。

目前应用到风洞试验中的部份类型的变角度机构通过在流场外的传动件或运动件上加装常用的机械式行程开关，能很好地解决以上问题。

但是对于运动部件处于流场内的变角度机构，如果将限位开关安装于机构运动轴外表面或试验段内洞壁，既影响风洞流场，同时风洞试验产生的高速气流对限位装置的安装和保护也有较高要求；如果将限位开关安装于机构运动轴内表面，因内表面之间结构空隙较小，常用的机械式限位开关因其自身尺寸较大无法安装，即使勉强安装，也将对机构本身运动范围产生很大影响。虽然也可采用在流场外安装光幕装置等方式实现限位感应，但在调试和试验准备过程中类似装置易受人员活动和其他设备的影响，产生误动作，且成本较高。因此需要提出新的解决方案来解决现有存在的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种限位方法，在不破坏风洞流场的前提下解决在风洞流场内变角度机构在运动过程中进行非接触式限位。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种风洞流场内变角度机构的非接触式限位方法，

步骤一：在变角度机构的运动轴固定端上设置光电开关组，在运动轴对应的活动端上设置金属块；

步骤二：进行手动调节光电开关组的位置，确保运动轴的开关位置在金属块作用距离外；

步骤三：转动运动轴至要求的极限运动位置，调整运动轴的开关位置至与金属块作用距离内；

步骤四：正式试验中，光电开关位置固定，运动轴在转动过程中，当运动轴旋转到根据步骤三得出的极限位置，金属块与光电开关感应面之间距离小于感应作用距离时，光电开关组输出信号由控制系统终止运动轴的转动。

根据权利要求1所述的一种风洞流场内变角度机构的非接触式限位方法，其特征在于：所述运动轴包括迎角轴、前侧滑轴和后侧滑轴, 迎角轴、前侧滑轴和后侧滑轴各自运动端对应的固定端上分别设置有光电开关组。

在上述技术方案中，所述迎角轴在运动端设置一个金属块；

所述前侧滑轴在运动端的两侧分别设置一个金属块；

所述后侧滑轴的运动端两侧上不设置金属块，利用其运动端的端面代替金属块与光电开关感应作用。

在上述技术方案中，所述光电开关组包括安装座和设置在安装座上的位置调节装置。

在上述技术方案中，光电开关组中的位置调节装置包括导轨、和设置在导轨上的滑块，所述滑块上设置光电接近开关，滑块的一端连接到调节螺杆上，通过扭转调节螺杆带动滑块在导轨上进行直线运动。

在上述技术方案中，光电开关组中的位置调节装置包括导向滑槽、和设置在滑槽上的滑块，所述滑块上设置光电接近开关，通过手动调整滑块沿滑槽进行直线运动。

在上述技术方案中，光电开关通过粘贴的方式粘接到运动轴固定端的内表面，金属块通过粘贴的方式粘接到运动轴活动端的内表面。

在上述技术方案中，在试验过程中，运动轴在转动过程中通过感应限位，运动轴的活动端以及其上的金属块不与运动轴的固定端进行刚性接触。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1)本发明采用的光电开关和金属块，其具备体积小、便于安装，通过粘贴的方式安装到运动轴上，既不影响风洞流场，也避免了风洞高速气流损坏限位装置；

2)本发明的光电开关和金属块之间，可以通过手动调节其相对位置，根据试验需求进行自由调整，避免了传统的刚性限位接触无法调节的缺点；

3)本发明的光电开关和金属块尺寸和体积小，安装后不会对运动轴的运动范围带来影响；

4)本发明采用的光电开关安装于机构运动轴内表面，最大程度避免了人员活动或各种工具作用于感应面产生误动作；

5)本发明采用了金属块与光电开关之间接近感应原理，而非接触式动作，只对足够接近的金属面产生感应动作，避免了对机构或装置本身产生损坏。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是非接触式可调限位装置组成示意图；

图2是迎角轴限位装置安装作用示意图；

图3是前侧滑轴限位装置安装作用示意图；

图4是后侧滑轴限位装置安装作用示意图；

其中：1是光电接近开关，2是位置调整装置，3是安装座，4是金属作用块， 5是运动轴，6是导轨，7是滑块，8是调节螺杆。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1所示整个限位装置包括光开电关和金属作用块，光电开关组是安装在运动轴的固定端上，而金属块是安装在运动轴的运动端上，本实施例是通过金属作用块和光电开关之间进行感应实现信号的输出并对运动端进行控制从而达到限位的目的。

首先，本实施例采用安装座用于安装光电开关；为了实现对于迎角轴和前侧滑轴光电开关进行位置调节，安装座上设置有一个导轨，导轨上设置有滑块，然后将光电开关设置到滑块上，通过一个调节螺杆连接到滑块上，因此通过扭动调节螺杆就能带动滑块相对于导轨做直线运动，实现调节光电开关的位置；为了实现对于后侧滑轴光电开关进行位置调节，安装座上设置有导向滑槽，滑槽上设置有滑块，然后将光电开关设置到滑块上，通过手动调整滑块沿滑槽进行直线运动。

在本实施例中，因为最终的目的是为了实现非接触式的限位，而且试验的环境是在高速风洞中，因此为了避免给风洞流场带来影响，光电开关和安装座的整体体积设计得非常小，并且在安装时，安装座采用粘贴的方式粘接在运动轴固定端的内表面，外部的金属工具就不会影响到内部的光电感应，避免带来误操作。这样的方式可以避免光电开关给风洞流场带来影响，同时也能避免采用刚性连接破坏运动轴的表面结构。

本实施例中，金属块也采用粘贴的方式粘接到运动轴运动端的内表面上，其目的与光电开关一样，都是为了避免给风洞流场带来影响和避免破坏运动轴表面结构。

本实施例的工作原理是通过金属块的金属表面与光电开关的接近感应面进行感应从而产生控制信号。当金属块在其感应范围外进行运动时，光电开关始终不能感应到金属块的存在，当一旦金属块进入光电开关的感应范围，那么光电开关就会发出实时信号，通过控制系统就立刻停止运动轴的运动，实现了对于运动轴的限位作用。

实施例一

如图2所示，在迎角轴的活动端安装一个金属块，在对应到的迎角轴固定端沿纵向并排安装两个光电开关组，通过上下不同位置的光电开关分别感应金属块实现对于迎角轴进行运动限位。

实施例二

如图3所示，在前侧滑轴的运动方向两端两侧分别安装一个金属块，然后在金属块对应到的前侧滑轴轴固定端两侧分别安装一个光电开关组，通过光电开关感应各自的金属块实现对于前侧滑轴进行运动的限位。

实施例三

如图4所示，因为后侧滑轴的运动端与固定端之间相邻很近，如果同时安装金属块和光电开关组有可能导致两者相互接触，因此在后侧滑轴的运动方向不安装金属块，在对应到的后侧滑轴固定端两侧分别安装一个光电开关组，利用运动的后侧滑轴端面实现金属块的功能，实现后侧滑轴运动端端面与光电开关进行感应，从而对后侧滑轴进行运动限位。

上述的三个实施例在试验前，需要对整个运动机构进行试运行并对限位条件进行设置。首先通过手动调整调节螺杆或沿滑槽移动滑块，调节光电开关相对于金属块的实际位置，确保金属块处于光电开关的作用距离外；转动运动轴至要求的极限运动位置，调整运动轴的开关位置至与金属块作用距离内，并对光电开关的位置进行固定。

进行正式试验时，运动机构转动时，对应转动方向的金属块逐渐接近于光电开关感应面，当超过限位位置时，金属块与感应面之间距离小于感应作用距离，产生输出信号并输出至控制系统，由控制系统实现对于运动机构的限位和停止。

在本实施例中，运动机构的限位和停止都是建立在运动机构不和固定端进行刚性接触的，因此不会因为刚性接触带来损坏设备的风险，并且光电开关与金属块的便捷安装和使用可以使得适用于不同的变角度试验。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (5)

1.一种风洞流场内变角度机构的非接触式限位方法，其特征在于：

步骤一：在变角度机构的运动轴固定端上设置光电开关组，在运动轴对应的活动端上设置金属块，

所述运动轴包括迎角轴、前侧滑轴和后侧滑轴, 迎角轴、前侧滑轴和后侧滑轴各自运动端对应的固定端上分别设置有光电开关组，所述迎角轴在运动端设置一个金属块，所述前侧滑轴在运动端的两侧分别设置一个金属块，所述后侧滑轴的运动端两侧上不设置金属块，利用其运动端的端面代替金属块与光电开关感应作用；

步骤二：进行手动调节光电开关组的位置，确保运动轴的开关位置在金属块作用距离外；

步骤三：转动运动轴至要求的极限运动位置，调整运动轴的开关位置至与金属块作用距离内；

步骤四：正式试验中，光电开关位置固定，运动轴在转动过程中，当运动轴旋转到根据步骤三得出的极限位置，金属块与光电开关感应面之间距离小于感应作用距离时，光电开关组输出信号由控制系统终止运动轴的转动；

所述光电开关通过粘贴的方式粘接到运动轴固定端的内表面，金属块通过粘贴的方式粘接到运动轴活动端的内表面。

2.根据权利要求1所述的一种风洞流场内变角度机构的非接触式限位方法，其特征在于所述光电开关组包括安装座和设置在安装座上的位置调节装置。

3.根据权利要求1或2所述的一种风洞流场内变角度机构的非接触式限位方法，其特征在于光电开关组中的位置调节装置包括导轨、和设置在导轨上的滑块，所述滑块上设置光电接近开关，滑块的一端连接到调节螺杆上，通过扭转调节螺杆带动滑块在导轨上进行直线运动。

4.根据权利要求1或2所述的一种风洞流场内变角度机构的非接触式限位方法，其特征在于光电开关组中的位置调节装置包括导向滑槽、和设置在滑槽上的滑块，所述滑块上设置光电接近开关，通过手动调整滑块沿滑槽进行直线运动。

5.根据权利要求1所述的一种风洞流场内变角度机构的非接触式限位方法，其特征在于在试验过程中，运动轴在转动过程中通过感应限位，运动轴的活动端以及其上的金属块不与运动轴的固定端进行刚性接触。

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