CN112577529A - 一种旋转轴测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种旋转轴测量装置，包括永磁体、霍尔感应组件、电路模块、旋转体、压紧螺杆、传动组件和指示组件；旋转体周向侧壁上等角度分布有多个压紧螺杆和传动组件，压紧螺杆旋转时沿旋转体径向移动，带动传动组件旋转，进而带动可动件旋转，实现旋转体与被测量旋转轴固定配合并对中；旋转体做旋转时，底盘上沿周向均匀布置的多个霍尔元件采集到霍尔电压，经电路模块计算和分析得出被测量旋转轴的角度位置、角位移、转速和旋转方向等参数。本发明的有益效果是：其设计科学、结构简单、安装方便，可适用于多种应用场合，通过外加装的方式，增加旋转轴的状态测量功能，方便对现有旋转类机械进行改造和升级，实现实时监测和即时调整。

Description

一种旋转轴测量装置
技术领域
本发明涉旋转机械的测量技术领域，具体地说，涉及一种外置的用于测量旋转轴的角度位置、角位移、转速和旋转方向的装置。
背景技术
在旋转机械领域，往往需要对其旋转轴的角度位置、角位移、转速和旋转方向等进行测量，以获取旋转轴的运行状况，并可根据所获得的参数实时监控旋转机械的动态性能，也可实时获得旋转轴的骤停信号，并立即响应其连锁机构，从而达到旋转机械性能诊断、消除安全隐患和实时连锁控制的目的。如在车辆交通领域，对车辆方向盘的转轴进行角度位置的测量，可以对车灯照射方向进行即时调整或对驾驶状况进行实时提示。使用现有的测量技术方案在应对多个测量点且转轴直径大小不同、工况不同、空间不同时，需要设计并加工特定结构的传感器夹具，付出的代价很高，对于某些已装配好的产品，无法通过简单的实施方法来完成。目前尚无一种通用的测量装置能满足各种工况的要求。
发明内容
本发明正是为了解决上述技术问题而设计的一种旋转轴测量装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种旋转轴测量装置，包括永磁体、霍尔感应组件、导线和电路模块，霍尔感应组件与电路模块通过导线进行电连接；还包括旋转体、底盘、至少一个压紧螺杆、至少一个传动件、至少一组指示组件；
所述旋转体设有贯穿其高度方向的空腔，可套入被测量的旋转轴；
所述旋转体周向侧壁上设有腔体，所述永磁体固定安装在所述腔体内；
所述底盘设有贯穿其高度方向的空腔，可套入被测量的旋转轴；
所述底盘与所述旋转体活动装配，装配后两者可发生相对旋转运动；
所述霍尔感应组件固定安装在所述底盘上；
每个所述压紧螺杆设置在所述旋转体周向侧壁上，并分别与所述旋转体通过螺纹连接，每个所述压紧螺杆旋转时可沿着所述旋转体的径向移动；
每个所述传动件设置在所述旋转体周向侧壁上，与所述压紧螺杆的螺纹啮合，在压紧螺杆的驱动下发生旋转运动；
每个所述指示组件包括可动件和静止件，所述可动件固定安装在所述传动件的一端，跟随所述传动件同轴旋转。
所述一种旋转轴测量装置还包括滚动轴承，所述滚动轴承外圈与旋转体固定连接，所述滚动轴承内圈与底盘固定连接，所述旋转体发生旋转运动时，所述底盘保持相对静止。
所述一种旋转轴测量装置还包括支撑杆和支撑座，所述支撑杆的一端与所述底盘铰接，并可通过螺丝锁紧；所述支撑杆的另一端与支撑座铰接，并可通过螺丝锁紧；通过改变支撑杆、支撑座和/或底盘三者的相对位置，可适用于多种应用场合。
所述一种旋转轴测量装置还包括盖板，所述盖板为中空结构，被测量的转轴可穿过盖板内空，所述盖板通过螺丝固定在所述旋转体上，所述盖板上设有通孔，所述通孔数量与所述指示部件数量相等，将所述盖板固定在所述旋转体上时，可以通过所述通孔看到所述指示部件的可动件。
所述一种旋转轴测量装置，所述霍尔感应组件包括多个组成霍尔元件，所述霍尔元件均匀分布在所述底盘的周向侧壁上，所述永磁体随着所述旋转体(1)发生旋转运动时，所述永磁体的磁场可被所有所述霍尔元件感知。霍尔传感器是一种磁感应元件，可以感应永磁体的磁场强弱，霍尔感应元件离永磁体越远，受到的磁场效益越弱，反之，离越近，则越强。
所述一种旋转轴测量装置，所述指示组件的可动件为刻度盘，固定安装于传动件的一端，所述刻度盘可随着传动件同轴转动；所述指示组件的静止件为指示图标，设置在所述通孔的边缘；所述指示组件用于反映所述压紧螺杆径向移动的位移大小或用于指示被测量旋转轴的直径。
所述一种旋转轴测量装置，所述指示组件的可动件为指针，固定安装于传动件的一端，所述指针可随着传动件同轴转动；所述指示组件的静止件为刻度表，设置在所述通孔的周向边缘，所述指示组件用于反映所述压紧螺杆径向移动的位移大小或用于指示被测量旋转轴的直径。
所述一种旋转轴测量装置包含多个压紧螺杆，所述多个压紧螺杆等间隔地设置在所述旋转体的周向侧壁上；所述旋转轴测量装置包含多个传动件，与所述多个压紧螺杆数量相等，等间隔地设置在所述旋转体的轴向侧壁上，通过螺纹分别和与其对应的压紧螺杆实现螺旋传动；所述旋转轴测量装置包含多个指示组件，与所述多个传动件数量相等；旋转压紧螺杆，直到所有压紧螺杆同时与被测量的旋转轴接触，并使得所有指示组件显示同一个刻度，可使得所述旋转体与所述被测量旋转轴对中且达成过盈联接，实现同轴旋转。
所述一种旋转轴测量装置，所述电路模块包含信号放大电路、AD转换电路、电压比较电路和微处理器，所述旋转体跟随被测量的旋转轴发生同轴旋转时，带动所述永磁体发生旋转，所述永磁体依次经过所述底盘上的霍尔元件，所述多个霍尔元件感应到的霍尔电压分别通过所述导线传送至电路模块，经所述信号放大电路，将采样到的霍尔电压放大，经过AD转换电路将电压模拟信号转换为数字信号，并通过电压比较器进行处理，再由微处理器进行计算，可得出包括所述被测量旋转轴旋转角度位置、角位移、转速和旋转方向等参数，并可将这些参数用于显示输出，或利用这些参数信息通过控制单元用于对其它设备的控制。
本发明的有益效果是：其设计科学、结构简单、安装方便，通过外加装的方式，增加旋转轴的状态测量功能，方便对现有机械转动装置进行改造和升级，实现对转动机械的自动测量和控制。
附图说明
图1为本发明爆炸结构示意图；
图2为本发明部件盖板的结构示意图；
图3为本发明部件传动件的结构示意图；
图4为本发明结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1和4所示，本发明一种旋转轴测量装置，包括永磁体7、霍尔感应组件、导线和电路模块，霍尔感应组件与电路模块通过导线进行电连接；还包括旋转体1、底盘2、至少一个压紧螺杆、至少一个传动件、至少一组指示组件；
所述旋转体1设有贯穿其高度方向的空腔，可套入被测量的旋转轴；
所述旋转体1周向侧壁上设有腔体，所述永磁体7固定安装在所述腔体内；
所述底盘2设有贯穿其高度方向的空腔，可套入被测量的旋转轴；
所述底盘2与所述旋转体1活动装配，装配后两者可发生相对旋转运动；
所述霍尔感应组件固定安装在所述底盘2上；
每个所述压紧螺杆4设置在所述旋转体1周向侧壁上，并分别与所述旋转体1通过螺纹连接，每个所述压紧螺杆4旋转时可沿着所述旋转体1的径向移动；
每个所述传动件13设置在所述旋转体1周向侧壁上，与所述压紧螺杆4的螺纹啮合，在压紧螺杆4的驱动下发生旋转运动；如图3所示。
每个所述指示组件包括可动件和静止件，所述可动件固定安装在所述传动件13的一端，跟随所述传动件13同轴旋转。
所述一种旋转轴测量装置还包括滚动轴承10，所述滚动轴承10外圈与旋转体1固定连接，所述滚动轴承10内圈与底盘2固定连接，所述旋转体1发生旋转运动时，所述底盘2保持相对静止。
所述一种旋转轴测量装置还包括支撑杆8和支撑座9，所述支撑杆8的一端与所述底盘2铰接，并可通过螺丝锁紧；所述支撑杆8的另一端与支撑座9铰接，并可通过螺丝锁紧；通过改变支撑杆8、支撑座9和/或底盘2三者的相对位置，可适用于多种应用场合。
如图2所示，所述的一种旋转轴测量装置还包括盖板11，所述盖板为中空结构，被测量的转轴可穿过盖板内空，所述盖板通过螺丝固定在所述旋转体1上，所述盖板11上设有通孔12，所述通孔12数量与所述指示部件数量相等，将所述盖板11固定在所述旋转体1上时，可以通过所述通孔12看到所述指示部件的可动件。
所述一种旋转轴测量装置，所述霍尔感应组件包括多个组成霍尔元件3，所述霍尔元件3均匀分布在所述底盘的周向侧壁上，所述永磁体7随着所述旋转体1发生旋转运动时，所述永磁体7的磁场可被所有所述霍尔元件3感知。
所述一种旋转轴测量装置，所述指示组件的可动件为刻度盘5，固定安装于传动件13的一端，所述刻度盘5可随着传动件13同轴转动；所述指示组件的静止件为指示图标6，设置在所述通孔12的边缘；所述指示组件用于反映所述压紧螺杆4径向移动的位移大小或用于指示被测量旋转轴的直径。
所述一种旋转轴测量装置，所述指示组件的可动件为指针，固定安装于传动件的一端，所述指针可随着传动件13同轴转动；所述指示组件的静止件为刻度表，设置在所述通孔12的周向边缘，所述指示组件用于反映所述压紧螺杆4径向移动的位移大小或用于指示被测量旋转轴的直径。
所述一种旋转轴测量装置包含多个压紧螺杆4，所述多个压紧螺杆4等间隔地设置在所述旋转体2的周向侧壁上；所述旋转轴测量装置包含多个传动件13，与所述多个压紧螺杆4数量相等，等间隔地设置在所述旋转体1的轴向侧壁上，通过螺纹分别和与其对应的压紧螺杆4实现螺旋传动；所述旋转轴测量装置包含多个指示组件，与所述多个传动件13数量相等；旋转压紧螺杆4，直到所有压紧螺杆4同时与被测量的旋转轴接触，并使得所有指示组件显示同一个刻度，可使得所述旋转体2与所述被测量旋转轴对中且达成过盈联接，实现同轴旋转。
所述一种旋转轴测量装置，所述电路模块包含信号放大电路、AD转换电路、电压比较电路和微处理器，所述旋转体1跟随被测量的旋转轴发生同轴旋转时，带动所述永磁体7发生旋转，所述永磁体7依次经过所述底盘上的霍尔元件3，所述多个霍尔元件3感应到的霍尔电压分别通过所述导线传送至电路模块，经所述信号放大电路，将采样到的霍尔电压放大，经过AD转换电路将电压模拟信号转换为数字信号，并通过电压比较器进行处理，再由微处理器进行计算，可得出包括所述被测量旋转轴旋转角度位置、角位移、转速和旋转方向的参数。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下得出的其他任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种旋转轴测量装置，包括永磁体(7)、霍尔感应组件、导线和电路模块，霍尔感应组件与电路模块通过导线进行电连接；其特征在于：所述测量装置还包括旋转体(1)、底盘(2)、至少一个压紧螺杆、至少一个传动件、至少一组指示组件；
所述旋转体(1)设有贯穿其高度方向的空腔，可套入被测量的旋转轴；
所述旋转体(1)周向侧壁上设有腔体，所述永磁体(7)固定安装在所述腔体内；
所述底盘(2)设有贯穿其高度方向的空腔，可套入被测量的旋转轴；
所述底盘(2)与所述旋转体(1)活动装配，装配后两者可发生相对旋转运动；
所述霍尔感应组件固定安装在所述底盘(2)上；
每个所述压紧螺杆(4)设置在所述旋转体(1)周向侧壁上，并分别与所述旋转体(1)通过螺纹连接，每个所述压紧螺杆(4)旋转时可沿着所述旋转体(1)的径向移动；
每个所述传动件(13)设置在所述旋转体(1)周向侧壁上，与所述压紧螺杆(4)的螺纹啮合，在压紧螺杆(4)的驱动下发生旋转运动；
每个所述指示组件包括可动件和静止件，所述可动件固定安装在所述传动件(13)的一端，跟随所述传动件(13)同轴旋转。
2.根据权利要求1所述的一种旋转轴测量装置，其特征在于：所述测量装置还包括滚动轴承(10)，所述滚动轴承(10)外圈与旋转体(1)固定连接，所述滚动轴承(10)内圈与底盘(2)固定连接，所述旋转体(1)发生旋转运动时，所述底盘(2)保持相对静止。
3.根据权利要求1所述的一种旋转轴测量装置，其特征在于：所述测量装置还包括支撑杆(8)和支撑座(9)，所述支撑杆(8)的一端与所述底盘(2)铰接，并可通过螺丝锁紧；所述支撑杆(8)的另一端与支撑座(9)铰接，并可通过螺丝锁紧；通过改变支撑杆(8)、支撑座(9)和/或底盘(2)三者的相对位置，可适用于多种应用场合。
4.根据权利要求1所述的一种旋转轴测量装置，其特征在于：所述旋转轴测量装置还包括盖板(11)，所述盖板为中空结构，被测量的转轴可穿过盖板内空，所述盖板通过螺丝固定在所述旋转体(1)上，所述盖板(11)上设有通孔(12)，所述通孔(12)数量与所述指示部件数量相等，将所述盖板(11)固定在所述旋转体(1)上时，可以通过所述通孔(12)看到所述指示部件的可动件。
5.根据权利要求1所述的一种旋转轴测量装置，其特征在于：所述霍尔感应组件包括多个组成霍尔元件(3)，所述霍尔元件(3)均匀分布在所述底盘的周向侧壁上，所述永磁体(7)随着所述旋转体(1)发生旋转运动时，所述永磁体(7)的磁场可被所有所述霍尔元件(3)感知。
6.根据权利要求1或4所述的一种旋转轴测量装置，其特征在于：所述指示组件的可动件为刻度盘(5)，固定安装于传动件(13)的一端，所述刻度盘(5)可随着传动件(13)同轴转动；所述指示组件的静止件为指示图标(6)，设置在所述通孔(12)的边缘；所述指示组件用于反映所述压紧螺杆(4)径向移动的位移大小或用于指示被测量旋转轴的直径。
7.权利要求1或4所述的一种旋转轴测量装置，其特征在于：所述指示组件的可动件为指针，固定安装于传动件的一端，所述指针可随着传动件(13)同轴转动；所述指示组件的静止件为刻度表，设置在所述通孔(12)的周向边缘，所述指示组件用于反映所述压紧螺杆(4)径向移动的位移大小或用于指示被测量旋转轴的直径。
8.根据权利要求1所述的一种旋转轴测量装置，其特征在于：所述旋转轴测量装置包含多个压紧螺杆(4)，所述多个压紧螺杆(4)间隔地设置在所述旋转体(2)的周向侧壁上；所述旋转轴测量装置包含多个传动件(13)，与所述多个压紧螺杆(4)数量相等，等间隔地设置在所述旋转体(1)的轴向侧壁上，通过螺纹分别和与其对应的压紧螺杆(4)实现螺旋传动；所述旋转轴测量装置包含多个指示组件，与所述多个传动件(13)数量相等；旋转压紧螺杆(4)，直到所有压紧螺杆(4)同时与被测量的旋转轴接触，并使得所有指示组件显示同一个刻度，可使得所述旋转体(2)与所述被测量旋转轴对中且达成过盈联接，实现同轴旋转。
9.根据权利要求1所述的一种旋转轴测量装置，其特征在于：所述电路模块包含信号放大电路、AD转换电路、电压比较电路和微处理器，所述旋转体(1)跟随被测量的旋转轴发生同轴旋转时，带动所述永磁体(7)发生旋转，所述永磁体(7)依次经过所述底盘上的霍尔元件(3)，所述多个霍尔元件(3)感应到的霍尔电压分别通过所述导线传送至电路模块，经所述信号放大电路，将采样到的霍尔电压放大，经过AD转换电路将电压模拟信号转换为数字信号，并通过电压比较器进行处理，再由微处理器进行计算，可得出包括所述被测量旋转轴旋转角度位置、角位移、转速和旋转方向的参数。
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