CN114734245A - 一种轨道交通用轴端光电转速传感器及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轨道交通用轴端光电转速传感器及制造方法，属于轨道交通技术领域，包括：载体，包括器座，和与器座通过紧固件相连的外罩，其中，由器座和外罩拼接形成空腔；机械转动模块，一端伸入该空腔内，另一端贯穿器座，并与列车车轴插接配合；信号采集模块，至少包括一个信号采集单元，其中，该信号采集单元包括连接于器座上的信号采集外壳，并在信号采集外壳内安装有两个信号采集器，且两个信号采集器的输出端伸出信号采集外壳，并对准光栅片；信号传输模块，通过紧固件连接于器座上。本发明通过在信号采集模块中设置两个信号采集器，实现双通道信号的输出。

Description

一种轨道交通用轴端光电转速传感器及制造方法

技术领域

本发明属于轨道交通技术领域，涉及一种光电转速传感器，特别是一种轨道交通用轴端光电转速传感器及制造方法。

背景技术

光电转速传感器安装于各种类型机车轴端，为机车提供运行速度及运动方向，是机车安全运行的重要组成部分。传感器输入轴与被测轮轴相连接，被测轮轴带动传感器输入轴旋转，被测轮轴转速与输入轴转速相等，利用光电模块的光电效应，产生与车轮转速成比例的电脉冲信号，从而实现测速。

中国专利（CN202204824U）公开了一种轨道交通用光电转速传感器，包括由罩与器座构成的外壳、轴组件、光栅、光电模块，所述轴组件包括轴、单列深沟球轴承、双列角接触球轴承、联轴器及方榫组件，双列角接触轴承套在轴上，双列角接触球轴承内挡圈一端用轴的轴肩固定，另一端内挡圈用轴承定位套固定，双列角接触球轴承的外挡圈由器座固定，双列角接触轴承上方设置单列深沟球轴承，单列深沟球轴承内挡圈一端用轴的另一轴肩固定，另一端内挡圈用轮芯固定，轴下端通过联轴器连接方榫组件；所述光栅直接固定在轴上，并与光电模块配套；所述光电模块的光电元器件为光电编码器。该光电转速传感器更加可靠、稳定、精确和寿命长。

但是，上述所述的光电转速传感器仅能实现单通道的信号输出，而无法实现双通道，甚至多通道的信号输出，从而导致光电转速传感器的应用受到了限制。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种能够实现双通道或者多通道信号输出的光电转速传感器。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种轨道交通用轴端光电转速传感器，包括：

载体，包括器座，和与器座通过紧固件相连的外罩，其中，由器座和外罩拼接形成空腔；

机械转动模块，一端伸入该空腔内，另一端贯穿器座，并与列车车轴插接配合，其中，机械转动模块包括相互连接的转动单元和输出单元，且该转动单元包括主轴，并沿主轴的轴线方向由上至下依次嵌套有锁紧件、压板、光栅片、轮芯、定位套、双列角接触轴承以及端盖，通过锁紧件与主轴之间的螺纹配合，以及端盖与器座之间的紧固配合，实现对压板、光栅片、轮芯、定位套、双列角接触轴承在主轴上的固定；输出单元包括联轴器组件和方榫组件，且联轴器组件通过紧固件与主轴相连，方榫组件通过紧固件与联轴器组件相连；

信号采集模块，至少包括一个信号采集单元，其中，该信号采集单元包括连接于器座上的信号采集外壳，并在信号采集外壳内安装有两个信号采集器，且两个信号采集器的输出端伸出信号采集外壳，并对准光栅片；

信号传输模块，通过紧固件连接于器座上。

在上述的一种轨道交通用轴端光电转速传感器中，信号采集单元的数量为多个，且多个信号采集单元沿主轴的轴线方向呈环形设置。

在上述的一种轨道交通用轴端光电转速传感器中，器座上沿主轴的轴线方向设置有环形凸台，并在环形凸台上设置有与信号传输模块位置相对应的避让槽，其中，信号采集单元连接于环形凸台上。

在上述的一种轨道交通用轴端光电转速传感器中，器座上设置有与外罩相连的安装平面，且沿安装平面下凹形成第一凹腔，其中，环形凸台设置于第一凹腔的腔底，且环形凸台的外侧边缘与第一凹腔的腔壁之间形成第一环形凹槽，该第一环形凹槽作为信号传输模块中电缆的走线通道。

在上述的一种轨道交通用轴端光电转速传感器中，外罩内设置有第二凹腔，当外罩连接于器座上时，第一凹腔与第二凹腔拼接形成空腔，且锁紧件、压板、光栅片、轮芯、定位套以及双列角接触轴承位于该空腔内，其中，外罩上与器座相连的一端设置有第二环形凹槽，且在第二环形凹槽内嵌装有密封圈。

在上述的一种轨道交通用轴端光电转速传感器中，端盖内设置有密封垫和油封，其中，端盖与器座之间形成静密封，端盖与主轴之间形成动密封。

在上述的一种轨道交通用轴端光电转速传感器中，联轴器组件的外围设置有联轴器护套，并在联轴器护套内填充有润滑油脂。

在上述的一种轨道交通用轴端光电转速传感器中，信号传输模块采用多重密封结构，与器座之间采用端面密封，并在电缆的外围通过设置护套管，其中，在护套管的两端通过波纹管接头与电缆形成扣压配合。

本发明还提供一种轨道交通用轴端光电转速传感器的制造方法，包括步骤：

S1：拼接信号采集单元；

S2：拼接转动单元；

S3：拼接输出单元；

S4：拼接信号传输模块

S5：将S2中的转动单元安装于器座上，并通过端盖完成转动单元与器座之间的连接；

S6：将S3中的输出单元连接于S5中的结构上，完成机械传动模块在器座上的安装；

S7：通过紧固件将S1中的信号采集单元与S4中的信号传输模块连接于器座上，并完成信号采集单元与信号传输模块之间的电连；

S8：将外罩连接于器座上，完成光电转速传感器的装配。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

（1）、本发明提供的一种轨道交通用轴端光电转速传感器，通过在信号采集模块中设置两个信号采集器，实现双通道信号的输出，另外，由于集成了两个电子元器件的信号采集单元通过紧固件连接于器座上，并通过计算调整两个电子元器件之间的相对相位差，从而实现两个电子元器件之间相位差的恒定，以及信号的稳定输出；

（2）、在器座上设置下凹式的第一凹腔，且信号采集单元安装于第一凹腔腔底的环形凸台上，使得信号采集单元中的部分结构位于器座内部，从而缩短了光电转速传感器在主轴轴线方向上的高度，另外，本实施例中的安装平面呈一体式的平面结构，并结合信号采集单元安装于第一凹腔内，从而解决了安装平面发生渗漏的现象，提高电子元器件使用的可靠性。进而实现电子元器件的微小化、轻量化；

（3）、本发明提供的一种轨道交通用轴端光电转速传感器的制造方法，将各个零散的部件形成对应的模块化结构，而后再将模块化结构进行拼装，以此完成光电转速传感器的装配，从而提高了光电转速传感器的装配效率。

附图说明

图1是本发明一种轨道交通用轴端光电转速传感器的结构示意图。

图2是图1所示光电转速传感器的局部结构示意图。

图3是图2所示的剖视图A-A。

图4是图2所示光电转速传感器的局部结构示意图。

图5是图4所示光电转速传感器的局部结构示意图。

图6是本发明一较佳实施例中器座的结构示意图。

图中，100、载体；110、器座；111、环形凸台；112、避让槽；113、安装平面；114、第一凹腔；115、第一环形凹槽；120、外罩；121、第二凹腔；122、第二环形凹槽；200、转动单元；210、主轴；220、锁紧件；221、动垫片；222、螺母；230、压板；240、光栅片；250、轮芯；260、定位套；270、双列角接触轴承；280、端盖；281、密封垫；282、油封；300、输出单元；310、联轴器组件；311、联轴器护套；320、方榫组件；400、信号采集单元；410、信号采集外壳；420、信号采集板；430、电子元器件；500、信号传输模块；510、电缆；520、护套管；530、波纹管接头。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

如图1至图6所示，本发明提供的一种轨道交通用轴端光电转速传感器，包括：

载体100，包括器座110，和与器座110通过紧固件相连的外罩120，其中，由器座110和外罩120拼接形成空腔；

机械转动模块，一端伸入该空腔内，另一端贯穿器座110，并与列车车轴插接配合，其中，机械转动模块包括相互连接的转动单元200和输出单元300，且该转动单元200包括主轴210，并沿主轴210的轴线方向由上至下依次嵌套有锁紧件220、压板230、光栅片240、轮芯250、定位套260、双列角接触轴承270以及端盖280，通过锁紧件220与主轴210之间的螺纹配合，以及端盖280与器座110之间的紧固配合，实现对压板230、光栅片240、轮芯250、定位套260、双列角接触轴承270在主轴210上的固定；输出单元300包括联轴器组件310和方榫组件320，且联轴器组件310通过紧固件与主轴210相连，方榫组件320通过紧固件与联轴器组件310相连；

信号采集模块，至少包括一个信号采集单元400，其中，该信号采集单元400包括连接于器座110上的信号采集外壳410，并在信号采集外壳410内安装有两个信号采集器，且两个信号采集器的输出端伸出信号采集外壳410，并对准光栅片240；

信号传输模块500，通过紧固件连接于器座110上。

值得一提的是，光栅片240呈圆盘状设置，并在光栅片240的边缘设置有呈环形分布的多个光栅孔，其中，信号采集器包括信号采集板420，且电连于信号采集板420上的电子元器件430。

另外，两个电子元器件430之间的相位差恒定，其主要原因在于，其一，两个电子元器件430集成与同一个信号采集单元400上，而信号采集单元400通过紧固件连接于器座110上，从而实现两个电子元器件430相对于器座110的位置为固定；其二，由于两个电子元器件430均对准光栅片240，因此，通过调整电子元器件430对准光栅片240中光栅孔的位置，实现两个电子元器件430之间相对位置的固定，从而实现两个电子元器件430之间相位差的固定，进而实现双通道信号的稳定输出。

进一步，信号采集外壳410采用高刚性、低收缩率的树脂注塑成型，并在信号采集单元400内采用高分子材料整体灌封，由此有效提升电子元器件430绝缘耐压等级。

本发明提供的一种轨道交通用轴端光电转速传感器，通过在信号采集模块中设置两个信号采集器，实现双通道信号的输出，另外，由于集成了两个电子元器件430的信号采集单元400通过紧固件连接于器座110上，并通过计算调整两个电子元器件430之间的相对相位差，从而实现两个电子元器件430之间相位差的恒定，以及信号的稳定输出。

优选地，信号采集单元400的数量为多个，且多个信号采集单元400沿主轴210的轴线方向呈环形设置。

值得一提的是，信号采集单元400的数量为三个，且三个信号采集单元400呈等间距设置，其中，每个信号采集单元400实现双通道的信号输出。当三个信号采集单元400同步使用时，能够实现六通道的信号输出，当使用任意两个信号采集单元400时，能够实现四通道的信号输出。从而提高光电转速传感器使用的灵活性。

进一步优选地，器座110上沿主轴210的轴线方向设置有环形凸台111，并在环形凸台111上设置有与信号传输模块500位置相对应的避让槽112，其中，信号采集单元400连接于环形凸台111上。

优选地，器座110上设置有与外罩120相连的安装平面113，且沿安装平面113下凹形成第一凹腔114，其中，环形凸台111设置于第一凹腔114的腔底，且环形凸台111的外侧边缘与第一凹腔114的腔壁之间形成第一环形凹槽115，该第一环形凹槽115作为信号传输模块500中电缆510的走线通道。

中国专利（CN202204824U）公开了一种轨道交通用光电转速传感器，其中，光电模块安装于器座110的安装平面113上，即光电模块安装于器座110的表面。而这样的结构设置，存在如下两个问题：

其一，由于光电模块安装于器座110表面，安装后的整体高度为器座110的厚度加上光电模块的高度，从而导致光电转速传感器在主轴210轴线方向上的整体高度较高。

其二，由于光电模块安装于器座110的表面，从而使得光电模块与器座110的安装平面113之间存有缝隙，容易发生渗漏现象。

而本实施例中，在器座110上设置下凹式的第一凹腔114，且信号采集单元400安装于第一凹腔114腔底的环形凸台111上，使得信号采集单元400中的部分结构位于器座110内部，从而缩短了光电转速传感器在主轴210轴线方向上的高度，另外，本实施例中的安装平面113呈一体式的平面结构，并结合信号采集单元400安装于第一凹腔114内，从而解决了安装平面113发生渗漏的现象，提高电子元器件430使用的可靠性。进而实现电子元器件430的微小化、轻量化。

优选地，外罩120内设置有第二凹腔121，当外罩120连接于器座110上时，第一凹腔114与第二凹腔121拼接形成空腔，且锁紧件220、压板230、光栅片240、轮芯250、定位套260以及双列角接触轴承270位于该空腔内，其中，外罩120上与器座110相连的一端设置有第二环形凹槽122，且在第二环形凹槽122内嵌装有密封圈。

值得一提的是，在本实施例中，器座110、外罩120采用压力铸造，相比较原来采用重力浇注而成的器座110、外罩120而言，其强度更高，而且压力铸造而成的器座110、外罩120表面光滑，能够实现较好的连接，而采用重力浇注形成的器座110、外罩120表面较为粗糙，需要进行切削、打磨后才能完成连接，其工艺、工序相对较为复杂，影响装配效率。

优选地，锁紧件220包括制动垫片221和螺母222，且该制动垫片221夹持在螺母222与压板230之间。

优选地，定位套260采用螺纹的方式螺接于主轴210上，其中，定位套260的一侧开设有防松槽，通过紧定螺钉撑开防松槽，实现定位套260与主轴210之间的机械防松，且结构紧凑、防松可靠。

优选地，端盖280内设置有密封垫281和油封282，从而使得端盖280与器座110之间形成静密封，与主轴210之间形成动密封，另外，端盖280上设置有防止油封282发生位移的挡圈，避免油封282与双列角接触轴承270相接触，保证油封282与双列角接触轴承270的同轴度。其中，端盖280采用法兰式固定结构，便于加工，并且保持有较高的同轴度。

优选地，联轴器组件310的外围设置有联轴器护套311，并在联轴器护套311内填充有润滑油脂，能够保证光电转速传感器的润滑性能，有效延长联轴器组件310的使用寿命。

优选地，方榫组件320与列车车轴相连的部位呈方榫结构，并在该方榫结构的周边使用片弹簧式接触结构，在振动工况下，该方榫结构通过片弹簧与车轴孔之间也能紧密连接，且受力均匀，在传递转速时能够更好的保持平衡。

优选地，信号传输模块500采用多重密封结构，与器座110之间采用端面密封，并在电缆510的外围通过设置护套管520进行保护，其中，在护套管520的两端通过波纹管接头530与电缆510形成扣压配合，实现对电缆510、护套管520的密封。因此，即使护套管520发生破损，由于波纹管接头530的扣压同样能够实现电缆510的密封，阻挡外部异物的进入，以此提高信号传输模块500的防护等级。

本发明还提供一种轨道交通用轴端光电转速传感器的制造方法，包括步骤：

S1：拼接信号采集单元400；

S2：拼接转动单元200；

S3：拼接输出单元300；

S4：拼接信号传输模块500

S5：将S2中的转动单元200安装于器座110上，并通过端盖280完成转动单元200与器座110之间的连接；

S6：将S3中的输出单元300连接于S5中的结构上，完成机械传动模块在器座110上的安装；

S7：通过紧固件将S1中的信号采集单元400与S4中的信号传输模块500连接于器座110上，并完成信号采集单元400与信号传输模块500之间的电连；

S8：将外罩120连接于器座110上，完成光电转速传感器的装配。

本发明提供的一种轨道交通用轴端光电转速传感器的制造方法，将各个零散的部件形成对应的模块化结构，而后再将模块化结构进行拼装，以此完成光电转速传感器的装配，从而提高了光电转速传感器的装配效率。

需要说明的是，在本发明中如涉及“第一”、“第二”、“一”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种轨道交通用轴端光电转速传感器，其特征在于，包括：

载体，包括器座，和与器座通过紧固件相连的外罩，其中，由器座和外罩拼接形成空腔；

机械转动模块，一端伸入该空腔内，另一端贯穿器座，并与列车车轴插接配合，其中，机械转动模块包括相互连接的转动单元和输出单元，且该转动单元包括主轴，并沿主轴的轴线方向由上至下依次嵌套有锁紧件、压板、光栅片、轮芯、定位套、双列角接触轴承以及端盖，通过锁紧件与主轴之间的螺纹配合，以及端盖与器座之间的紧固配合，实现对压板、光栅片、轮芯、定位套、双列角接触轴承在主轴上的固定；输出单元包括联轴器组件和方榫组件，且联轴器组件通过紧固件与主轴相连，方榫组件通过紧固件与联轴器组件相连；

信号采集模块，至少包括一个信号采集单元，其中，该信号采集单元包括连接于器座上的信号采集外壳，并在信号采集外壳内安装有两个信号采集器，且两个信号采集器的输出端伸出信号采集外壳，并对准光栅片；

信号传输模块，通过紧固件连接于器座上。

2.根据权利要求1所述的一种轨道交通用轴端光电转速传感器，其特征在于，信号采集单元的数量为多个，且多个信号采集单元沿主轴的轴线方向呈环形设置。

3.根据权利要求1所述的一种轨道交通用轴端光电转速传感器，其特征在于，器座上沿主轴的轴线方向设置有环形凸台，并在环形凸台上设置有与信号传输模块位置相对应的避让槽，其中，信号采集单元连接于环形凸台上。

4.根据权利要求3所述的一种轨道交通用轴端光电转速传感器，其特征在于，器座上设置有与外罩相连的安装平面，且沿安装平面下凹形成第一凹腔，其中，环形凸台设置于第一凹腔的腔底，且环形凸台的外侧边缘与第一凹腔的腔壁之间形成第一环形凹槽，该第一环形凹槽作为信号传输模块中电缆的走线通道。

5.根据权利要求4所述的一种轨道交通用轴端光电转速传感器，其特征在于，外罩内设置有第二凹腔，当外罩连接于器座上时，第一凹腔与第二凹腔拼接形成空腔，且锁紧件、压板、光栅片、轮芯、定位套以及双列角接触轴承位于该空腔内，其中，外罩上与器座相连的一端设置有第二环形凹槽，且在第二环形凹槽内嵌装有密封圈。

6.根据权利要求1所述的一种轨道交通用轴端光电转速传感器，其特征在于，端盖内设置有密封垫和油封，其中，端盖与器座之间形成静密封，端盖与主轴之间形成动密封。

7.根据权利要求1所述的一种轨道交通用轴端光电转速传感器，其特征在于，联轴器组件的外围设置有联轴器护套，并在联轴器护套内填充有润滑油脂。

8.根据权利要求4所述的一种轨道交通用轴端光电转速传感器，其特征在于，信号传输模块采用多重密封结构，与器座之间采用端面密封，并在电缆的外围通过设置护套管，其中，在护套管的两端通过波纹管接头与电缆形成扣压配合。

9.一种权利要求1至8任一项所述的轨道交通用轴端光电转速传感器的制造方法，包括步骤：

S1：拼接信号采集单元；

S2：拼接转动单元；

S3：拼接输出单元；

S4：拼接信号传输模块

S5：将S2中的转动单元安装于器座上，并通过端盖完成转动单元与器座之间的连接；

S6：将S3中的输出单元连接于S5中的结构上，完成机械传动模块在器座上的安装；

S7：通过紧固件将S1中的信号采集单元与S4中的信号传输模块连接于器座上，并完成信号采集单元与信号传输模块之间的电连；

S8：将外罩连接于器座上，完成光电转速传感器的装配。

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