CN116753885A - 带有可自定义限位点的拉绳编码器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种带有可自定义限位点的拉绳编码器，属于拉绳编码器技术领域，包括卷线组件包括设于外壳内的卷线轮，卷线轮上缠绕有拉绳；测量组件包括设于外壳内的的测量轮，拉绳的自由端经过一限位开关后绕过测量轮，再经过另一个限位开关后由外壳上的出线口伸出连接连接头，连接头用于连接待测目标物；测量轮的转轴连接有旋转编码器；每一个限位开关均对应一个限位开关测点，限位开关测点具有磁性，可夹紧在拉绳上随拉绳移动。本发明避免多圈绕线，从而解决层叠误差；自带零点和限位点，增加了集成度，减少了零点和限位点的配套零部件、占用空间以及成本；集成的零点和限位点，先安装拉绳编码器后设置零点和限位点，使用灵活性更高，也便于调节。

Description

带有可自定义限位点的拉绳编码器

技术领域

本发明涉及拉绳编码器技术领域，具体涉及一种带有可自定义限位点的拉绳编码器。

背景技术

拉绳编码器又称拉线位移传感器、拉绳传感器、拉绳电子尺等等。它充分结合了角度传感器和直线位移传感器的优点，是一种结构紧凑、测量行程长、测量精度高、性能可靠、成本较低的直线位移传感器。

拉绳编码器主要应用在直线导轨系统、液压气缸系统、伸缩系统、中空吹瓶机、IT设备、张力调节、高速自动送料机、速度调节、仓储位置定位、压力机械、造纸机械、纺织机械、金属板材机械、纸品包装机械、印刷机械、水平控制仪、建筑机械、闸门开度测量等相关尺寸的测量和位置的控制，在试验机行业屏显、数显系统上应用也较为广泛，前景十分可观。

拉绳编码器可通过利用柔性拉绳和弹簧承载式线轴检测并测量线性位置和速度。主要由测量绳、线轴、弹簧、旋转传感器这四个主要零件构成，其工作原理为：在传感器外壳中，不锈钢拉绳缠绕在精密加工的直筒式圆柱形线轴上，可作为测量拉绳卷筒和退绕卷筒；为了维持拉绳拉力，将弹簧耦合至线轴；将线轴耦合至旋转传感器(编码器或电位器)的轴；由于传感器的拉绳沿着可移动的物体延伸，所以线轴和传感器轴会旋转；旋转轴将产生与拉绳的线性延伸或速度成正比的电子信号。

目前市场上常见的拉绳编码器，均为编码器旋转轴与绕线轮同轴的设计方式，由于绕线轮宽于钢丝绳，钢丝绳会在绕线轮上出现不规律的叠层现象，随着绕线增多，绕线半径在趋于增大的基础上还会产生波动，从而影响绕线周长，从而导致测量误差。由于拉绳编码器测量行程长、绕线圈数多，编码器一般配置的都是增量式编码器，而非绝对编码器，所以使用时一般还需要配合零位、限位开关等传感器，增加了设备复杂度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带有可自定义限位点的拉绳编码器，以解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

本发明提供一种带有可自定义限位点的拉绳编码器，包括：

卷线组件，卷线组件包括设于外壳内的卷线轮，卷线轮上缠绕有拉绳；

测量组件，测量组件包括设于外壳内的的测量轮，拉绳的自由端经过一限位开关后绕过测量轮，再经过另一个限位开关后由外壳上的出线口伸出连接连接头，连接头用于连接待测目标物；测量轮的转轴连接有旋转编码器；

每一个限位开关均对应一个限位开关测点，限位开关测点具有磁性，可夹紧在拉绳上随拉绳移动。

优选的，限位开关测点为具有一开口的具有内收弹性的磁性环，拉绳穿过所述磁性环；限位开关设于所述外壳上，且可在所述外壳上沿拉绳的方向移动；外壳壁上可活动的插设有释放栓，释放栓的一端插入所述开口内将所述磁性环撑开，以使拉绳穿过所述磁性环。

优选的，所述卷线组件还包括有形变件，当拉绳拉出时，卷线轮转动带动形变件发生形变储能；当连接头与待测目标物脱离后，形变件恢复原状带动卷线轮反向转动回收拉绳。

优选的，所述外壳的外壁上设有卷线组件箱，所述形变件设于所述卷线组件箱内，所述卷线轮的转轴可活动的穿过外壳的壁后伸入所述卷线组件箱内，与所述形变件的一端连接，所述形变件的另一端与所述卷线组件箱连接。

优选的，所述旋转编码器设于所述外壳的外壁上，所述测量轮的转轴可转动的穿过所述外壳后与所述旋转编码器连接。

优选的，所述拉绳绕过测量轮后绕过第一导向轮，再绕过第二导向轮，穿过磁性环通过出线口伸出外壳与连接头连接。

优选的，所述外壳上设有限位孔，所述限位开关设于所述限位孔内，并在所述限位孔内可滑动。

优选的，所述测量轮上设有绕线槽，所述绕线槽内设有防滑橡胶材料。

优选的，所述外壳上设有供所述释放栓活动穿过的通孔，所述释放栓的伸入所述外壳的一端为撑杆，所述撑杆的端部插入所述磁性环的开口内。

优选的，所述限位开关为霍尔接近开关。

本发明有益效果：使用从动层测量的方式，避免多圈绕线，从而解决层叠误差；拉绳编码器的多圈测量决定了其增量测量而非绝对测量方式，因此几乎不可避免的需要零点和限位点的辅助；自带零点和限位点，增加了集成度，减少了零点和限位点的配套零部件、占用空间以及成本；集成的零点和限位点，是可以在实际工况中设置的，而且是先安装拉绳编码器、后设置零点和限位点，使用灵活性更高，也便于调节。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所述的带有可自定义限位点的拉绳编码器正面结构图。

图2为本发明实施例所述的带有可自定义限位点的拉绳编码器背面结构图。

图3为本发明实施例所述的带有可自定义限位点的拉绳编码器内部结构图。

图4为本发明实施例所述的带有可自定义限位点的拉绳编码器的精调限位开关与限位开关测点结构图。

图5为本发明实施例所述的带有可自定义限位点的拉绳编码器的限位开关测点的一次性释放结构图。

其中：带有可自定义限位点的拉绳编码器，其特征在于，包括：

卷线组件，1-外壳；2-卷线轮；3-拉绳；4-测量轮；5-限位开关；6-出线口；7-连接头；8-旋转编码器；9-限位开关测点；10-开口；11-释放栓；12-卷线组件箱；13-第一导向轮；14-第二导向轮；15-限位孔；16-绕线槽；17-撑杆。

具体实施方式

下面详细叙述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。

还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。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技术中的具体含义。

为便于理解本发明，下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步解释说明，且具体实施例并不构成对本发明实施例的限定。

本领域技术人员应该理解，附图只是实施例的示意图，附图中的部件并不一定是实施本发明所必须的。

如图1至图5所示，本实施例中，提供了一种带有可自定义限位点的拉绳编码器，包括：卷线组件，卷线组件包括设于外壳1内的卷线轮2，卷线轮2上缠绕有拉绳3；测量组件，测量组件包括设于外壳1内的的测量轮4，拉绳3的自由端经过一限位开关5后绕过测量轮4，再经过另一个限位开关5后由外壳1上的出线口6伸出连接连接头7，连接头7用于连接待测目标物；测量轮4的转轴连接有旋转编码器8；每一个限位开关5均对应一个限位开关测点9，限位开关测点9具有磁性，可夹紧在拉绳3上随拉绳移动。

具体的，限位开关测点9为具有一开口10的具有内收弹性的磁性环，拉绳3穿过所述磁性环；限位开关5设于所述外壳1上，且可在所述外壳1上沿拉绳的方向移动；外壳壁上可活动的插设有释放栓11，释放栓11的一端插入所述开口10内将所述磁性环撑开，以使拉绳3穿过所述磁性环。

所述卷线组件还包括有形变件，当拉绳3拉出时，卷线轮2转动带动形变件发生形变储能；当连接头7与待测目标物脱离后，形变件恢复原状带动卷线轮2反向转动回收拉绳3。

所述外壳1的外壁上设有卷线组件箱12，所述形变件设于所述卷线组件箱12内，所述卷线轮2的转轴可活动的穿过外壳的壁后伸入所述卷线组件箱12内，与所述形变件的一端连接，形变件的另一端与所述卷线组件箱12连接。

在一个具体实施例中，所述形变件可为平面涡簧。

在外壳的壁上设安装孔，安装孔内安装轴承，轴承的外圈与安装孔的孔壁固定连接，卷线轮2的转轴穿过轴承的内圈伸出外壳后与卷线组件箱12内的平面涡簧连接，平面涡簧的另一端连接卷线组件箱12。连接头7与待测目标物连接，待测目标物移动拉出拉绳后，卷线轮2带动平面涡簧发生形变储能，当连接头脱离待测目标物或待测目标物靠近卷线轮2时，平面涡簧释放能量，带动卷线轮2反向转动，回收拉绳。

所述旋转编码器8设于所述外壳1的外壁上，所述测量轮4的转轴可转动的穿过所述外壳后与所述旋转编码器8连接。同样的，在外壳1的外壁上设轴承安装孔，轴承安装孔内安装有轴承，测量轮4的转轴穿过轴承后与旋转编码器8连接，拉绳拉出或回收带动测量轮4转动，测量轮4转动带动旋转编码器转动实现测距。

所述拉绳1绕过测量轮4后绕过第一导向轮13，再绕过第二导向轮14，穿过限位开关测点9通过出线口6伸出外壳与连接头7连接。

所述外壳上设有限位孔15，所述限位开关5设于所述限位孔15内，并可在所述限位孔15内可滑动。所述限位开关5为霍尔接近开关。

所述测量轮4上设有绕线槽16，所述绕线槽16内设有防滑橡胶材料。以保证拉绳与测量轮4之间的摩擦性能，保证测量轮4能够随拉绳稳定可靠的转动。

所述外壳1上设有供所述释放栓11活动穿过的通孔，所述释放栓11伸入所述外壳1内的一端为撑杆17，所述撑杆17的端部插入所述磁性环的开口10内，使磁性环撑开，供拉绳穿过磁性环。当拔出释放栓后，撑杆17脱离开口，磁性环具有内向弹力，从而抱紧拉绳。

测量组件的测量轮4为从动轮，时刻缠绕不超过一整圈拉绳1。卷线组件具有卷线轮2和形变件配合，可以自动复位回收并缠绕多圈拉绳。具有一个或多个非接触式限位开关5，拉绳从限位开关的测量范围空间中穿过。其中沿拉绳的收拉方向，上限位开关位于卷线轮2和测量轮4之间，零点开关或下限位开关位于测量轮4和出线口6之间。所述的测量轮4较窄，可以限制拉绳收拉过程中在测量轮4上的轴向传动以测量减少误差。所述的测量轮前后，可以安装辅助滑轮(如第一导向轮和第二导向轮)以增加拉绳对测量轮的包角，提高摩擦性能。所述的限位开关附近，装有不接触的套在拉绳上且安装在外壳上，可以从拉绳编码器外部进行一次性释放的，且释放后夹持在拉绳上的限位开关测点9，用于编码器安装后根据工况在现场粗调限位点。所述的限位开关，可以延拉绳收拉方向小范围滑动并固定，且可由编码器外部操作，以精调限位点。所述的限位开关，可使用霍尔接近开关；所述的限位开关测点，使用磁性材料制成。

所述的一次性释放限位开关测点的方式为：利用释放栓支撑开呈C型的、具有内收弹性的限位开关测点(即具有开口的磁性环)，使之套装在拉绳上。从拉绳编码器外部拉出释放栓时，C型限位开关测点向内收紧固定在拉绳上。

具体的，在一个具体实施例中，卷线组件由卷线轮和与之同轴固定的平面涡簧组成，卷线轮2放线时涡簧蓄能，卷线轮2收线时涡簧放能。卷线组件箱12将涡簧等部件封装在拉绳编码器正面。

测量组件由测量轮4和与之同轴固定的旋转编码器8组成，测量轮4上有钢丝绳槽(即绕线槽16)，其尺寸精度高，表面附有摩擦性能较好的橡胶材料，以增大拉绳与测量轮的摩擦力，保证拉绳稳定可靠的拉动测量轮转动。

拉绳一头固定在卷线轮2上，依次经过被撑开的限位开关测点9、测量轮4、辅助滑轮(第一导向轮和第二导向轮)、另一个被撑开的限位开关测点9后，伸出拉绳编码器外壳，另一头固定在钢丝绳绳头安装件(即连接头)上。每个被撑开的限位开关测点9都有安装在拉绳编码器背面的释放栓11支撑，位置固定且不阻碍钢丝绳收放。被撑开的限位开关测点9的另一侧具有可以滑移并固定的限位开关5，可以从拉绳编码器正面调节位置。

具体使用时，拉绳编码器外壳安装在待测距目标一端，拉出钢丝绳绳头安装件固定在待测距目标另一端。操作待测距目标移动或伸缩，在最小距离附近拔出位于卷线轮和测量轮之间的上限位开关释放栓，将限位开关测点释放到钢丝绳上，并通过滑动上限位开关精调限位位置；在最大距离附近拔出位于测量轮和出线口之间的下限位开关释放栓，将限位开关测点释放到钢丝绳上，并通过滑动下限位开关精调限位位置。

实际工况中，待测距目标移动或伸缩运动通过钢丝绳绳头安装件带动钢丝绳收放，从而带动测量轮旋转，最终带动旋转编码器转动。集成在拉绳编码器中的上、下限位开关可以为待测距目标的移动或伸缩运动提供限位或零位，无需另行找位置安装，且现场定义限位开关测点的功能为移动或伸缩运动机构的设计与调试提供了更大的开放性。由于上限位开关测点的行程在卷线轮上缠绕到上限位开关之间，下限位开关测点的行程在下限位开关和拉绳编码器外壳以外，均不会通过测量轮。测量轮上时刻有且仅有半圈钢丝绳上，使得旋转编码器转角与钢丝绳收放长度的线性关系稳定，避免了钢丝绳层叠、窜动带来的测量误差。

综上所述，本发明实施例所述的带有可自定义限位点的拉绳编码器单独设置了测量轮以使用从动测量的方式从而避免多圈绕线，同时配合张紧轮避免钢丝绳与测量轮打滑，解决绕线层叠误差。拉绳编码器的多圈测量决定了其增量测量而非绝对测量方式，因此几乎不可避免的需要零点和限位点的辅助。通过在钢丝绳上安装测点，利用无接触传感器检测，从而在有限的传感器空间内集成零点和限位点，使得拉绳编码器功能更加完备且整体结构紧凑。安装现场将测点释放到钢丝绳上的设计，使得可以在拉绳编码器安装完成后再设置零点和限位点，增加使用的灵活性和便利性，同时也减少了普通限位传感器触发位置不确定带来的设计负担。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域技术人员在不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带有可自定义限位点的拉绳编码器，其特征在于，包括：

卷线组件，卷线组件包括设于外壳(1)内的卷线轮(2)，卷线轮(2)上缠绕有拉绳(3)；

测量组件，测量组件包括设于外壳(1)内的的测量轮(4)，拉绳(3)的自由端经过一限位开关(5)后绕过测量轮(4)，再经过另一个限位开关(5)后由外壳(1)上的出线口(6)伸出连接连接头(7)，连接头(7)用于连接待测目标物；测量轮(4)的转轴连接有旋转编码器(8)；

每一个限位开关(5)均对应一个限位开关测点(9)，限位开关测点(9)具有磁性，可夹紧在拉绳(3)上随拉绳移动。

2.根据权利要求1所述的带有可自定义限位点的拉绳编码器，其特征在于，限位开关测点(9)为具有一开口(10)的具有内收弹性的磁性环，拉绳(3)穿过所述磁性环；限位开关(5)设于所述外壳(1)上，且可在所述外壳(1)上沿拉绳的方向移动；外壳壁上可活动的插设有释放栓(11)，释放栓(11)的一端插入所述开口(10)内将所述磁性环撑开，以使拉绳(3)穿过所述磁性环。

3.根据权利要求1所述的带有可自定义限位点的拉绳编码器，其特征在于，所述卷线组件还包括有形变件，当拉绳(3)拉出时，卷线轮(2)转动带动形变件发生形变储能；当连接头(7)与待测目标物脱离后，形变件恢复原状带动卷线轮(2)反向转动回收拉绳(3)。

4.根据权利要求3所述的带有可自定义限位点的拉绳编码器，其特征在于，所述外壳(1)的外壁上设有卷线组件箱(12)，所述形变件设于所述卷线组件箱(12)内，所述卷线轮(2)的转轴可活动的穿过外壳的壁后伸入所述卷线组件箱(12)内，与所述形变件的一端连接，所述形变件的另一端与所述卷线组件箱(12)连接。

5.根据权利要求1所述的带有可自定义限位点的拉绳编码器，其特征在于，所述旋转编码器(8)设于所述外壳(1)的外壁上，所述测量轮(4)的转轴可转动的穿过所述外壳后与所述旋转编码器(8)连接。

6.根据权利要求1所述的带有可自定义限位点的拉绳编码器，其特征在于，所述拉绳(1)绕过测量轮(4)后绕过第一导向轮(13)，再绕过第二导向轮(14)，穿过限位开关测点(9)通过出线口(6)伸出外壳与连接头(7)连接。

7.根据权利要求1所述的带有可自定义限位点的拉绳编码器，其特征在于，所述外壳上设有限位孔(15)，所述限位开关(5)设于所述限位孔(15)内，并可在所述限位孔(15)内可滑动。

8.根据权利要求1所述的带有可自定义限位点的拉绳编码器，其特征在于，所述测量轮(4)上设有绕线槽(16)，所述绕线槽(16)内设有防滑橡胶材料。

9.根据权利要求2所述的带有可自定义限位点的拉绳编码器，其特征在于，所述外壳(1)上设有供所述释放栓(11)活动穿过的通孔，所述释放栓(11)伸入所述外壳(1)内的一端为撑杆(17)，所述撑杆(17)的端部插入所述磁性环的开口(10)内。

10.根据权利要求2所述的带有可自定义限位点的拉绳编码器，其特征在于，所述限位开关(5)为霍尔接近开关。