CN117288465A - 一种传动数据采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及传动数据采集设备技术领域，具体公开了一种传动数据采集装置，包括：轮体、转轴和编码器，涨紧芯包括涨紧芯本体和涨紧芯安装部，贯穿涨紧芯轴向设置有通孔，贯穿涨紧芯本体设置有紧定孔Ⅰ，贯穿涨紧芯设置有收缩槽；刚性轮毂内开设有涨紧芯容置腔Ⅰ和涨紧芯容置腔Ⅱ，刚性轮毂上设置有紧定孔Ⅱ；涨紧芯本体设置于涨紧芯容置腔Ⅰ内，涨紧芯安装部设置于涨紧芯容置腔Ⅱ内，涨紧芯安装部的外表面与涨紧芯容置腔Ⅱ的内表面为宝塔面，紧定孔Ⅰ与紧定孔Ⅱ之间通过紧定件连接；转轴一端与通孔连接、另一端与编码器连接。本发明可随待采集设备稳定行走以便实时采集传动数据，不仅采集准确度高，而且结构紧凑、体积小。

Description

一种传动数据采集装置

技术领域

本发明涉及传动数据采集设备技术领域，具体为一种传动数据采集装置。

背景技术

随着智能化矿山设备的推广应用，设备与设备互相关联的作业动作和数据参数的采集越来越普遍，如用于代替人工巡检的巡检机器人，其在巡检现场行走，沿途设有定位系统，在定位系统的辅助下巡检机器人可以实现实时采集、存储、传输巡检现场的图像、声音、温度、烟雾等数据，通过对数据的分析，判断是否存在设备故障及故障位置，解决了人力巡检存在的风险大、强度高等问题。常规的传动数据采集设备采集巡检机器人的传动数据后通过数据信号发射器实现外传，保证外部系统可以对巡检机器人的传动情况进行实时监控，以有效提高巡检机器人工作状态的安全性监测。然而，受制于巡检机器人工作环境为网络状况不理想的矿下，且其在巡检工作时运行距离较长，因此常规的传动数据采集设备只能直线监测或短距离监测，无法准确定位。为此，急需一种能够随设备行走且采集数据准确的传动数据采集装置。

发明内容

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种传动数据采集装置，以期以较低的成本、科学的设计、简单的操作，实现对矿山内移动设备的传动数据的准确采集。

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种传动数据采集装置，包括：轮体、转轴和用于采集所述轮体转速的编码器，编码器通过转轴与轮体同轴连接，所述轮体包括：涨紧芯、刚性轮毂、柔性轮缘和紧定件；

涨紧芯包括涨紧芯本体和涨紧芯安装部，涨紧芯本体和涨紧芯安装部同轴设置且贯穿轴向设置有通孔，贯穿涨紧芯本体设置有紧定孔Ⅰ，贯穿涨紧芯本体和涨紧芯安装部设置有与通孔连通的收缩槽；

刚性轮毂包括刚性轮毂本体，所述刚性轮毂本体内开设有涨紧芯容置腔Ⅰ和涨紧芯容置腔Ⅱ，涨紧芯容置腔Ⅰ、涨紧芯容置腔Ⅱ和通孔同轴设置，所述刚性轮毂本体上对应紧定孔Ⅰ的位置设置有紧定孔Ⅱ；

涨紧芯本体设置于涨紧芯容置腔Ⅰ内，涨紧芯安装部设置于涨紧芯容置腔Ⅱ内，涨紧芯安装部的外表面与涨紧芯容置腔Ⅱ的内表面为结构匹配的宝塔结合面，紧定孔Ⅰ与紧定孔Ⅱ之间通过紧定件连接；转轴的一端位于通孔内、另一端与编码器连接。

可选地，紧定孔Ⅰ的个数为3个，3个紧定孔Ⅰ垂直于涨紧芯本体的上表面设置且均布于通孔外，收缩槽位于相邻的2个紧定孔Ⅰ的中部。

可选地，刚性轮毂的外缘设置有V型槽，柔性轮缘的内圈设置有与所述V型槽结构匹配的倒V型结构。

可选地，编码器包括：减速齿轮组和ASIC器件组，转轴与所述减速齿轮组连接，所述ASIC器件组用于采集所述减速齿轮组的旋转圈数。

可选地，所述减速齿轮组包括：齿轮Ⅰ、齿轮Ⅱ和齿轮Ⅲ，所述ASIC器件组包括ASIC器件Ⅰ、ASIC器件Ⅱ和ASIC器件Ⅲ，ASIC器件Ⅰ、ASIC器件Ⅱ和ASIC器件Ⅲ依序分别用于采集齿轮Ⅰ、齿轮Ⅱ、齿轮Ⅲ的旋转圈数，转轴上固定有传动齿轮，转轴通过所述传动齿轮与齿轮Ⅰ啮合，齿轮Ⅰ通过齿轮Ⅱ与齿轮Ⅲ啮合以降低转轴的转速。

可选地，编码器还包括编码器壳体，所述编码器壳体通过固定法兰与转轴连接，所述ASIC器件组相对于固定法兰静止，齿轮Ⅰ相对于固定法兰运动。

可选地，涨紧芯本体上设置有启定孔。

可选地，启定孔的个数为2个，2个启定孔均分别位于相邻的两个紧定孔Ⅰ的中部。

可选地，涨紧芯本体和涨紧芯安装部为一体成型结构。

与现有技术相比，本发明安装于待采集设备底部，随待采集设备一起行走，以达到实时采集设备传动数据的目的，不仅采集准确度高，而且结构紧凑、体积小，特别适合用于安装空间有限、相对扭矩较大、传递效率和采集准确性要求较高的场合。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，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为本申请的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1中涨紧芯的俯视图；

图4为图1中涨紧芯的主视图；

图5为图1中刚性轮毂和柔性轮缘的连接结构示意图；

图6为图5中A处的放大结构示意图。

附图标记：

1、涨紧芯；1-1、收缩槽；1-2、通孔；1-3、启定孔；1-4、涨紧芯安装部；1-5、紧定孔Ⅰ；1-6、涨紧芯本体；2、刚性轮毂；2-1、涨紧芯容置腔Ⅰ；2-2、涨紧芯容置腔Ⅱ；2-3、紧定孔Ⅱ；3、编码器；4、固定法兰；5、柔性轮缘；6、紧定件；7、转轴；81、ASIC器件Ⅰ；82、ASIC器件Ⅱ；83、ASIC器件Ⅲ；9、齿轮Ⅰ；10、齿轮Ⅱ；11、齿轮Ⅲ；12、信号线。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如上所述，发明人在对传动数据采集装置的研究中发现，常受制于巡检机器人等待采集设备所处工作环境的特殊性（多为网络状况不理想的矿下）和运行距离较长，常规的传动数据采集设备只能直线监测或短距离监测，无法准确定位，因此急需一种能够随设备行走且采集数据准确的传动数据采集装置。

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种可随设备稳定行走以便实时采集传动数据的传动数据采集装置，其不仅采集准确度高，而且结构紧凑、体积小，特别适合用于安装空间有限、相对扭矩较大、传递效率和采集准确性要求较高的场合。

参见图1-图6所示，本申请实施例提供的传动数据采集装置，包括：轮体、转轴7和用于采集轮体转速的编码器3，编码器3通过转轴7与轮体同轴连接，轮体包括：涨紧芯1、刚性轮毂2、柔性轮缘5和紧定件6；

涨紧芯1包括涨紧芯本体1-6和涨紧芯安装部1-4，涨紧芯本体1-6和涨紧芯安装部1-4同轴设置且贯穿轴向设置有通孔1-2，贯穿涨紧芯本体1-6设置有紧定孔Ⅰ1-5，贯穿涨紧芯本体1-6和涨紧芯安装部1-4设置有与通孔1-2连通的收缩槽1-1；

刚性轮毂2包括刚性轮毂本体，刚性轮毂本体内开设有涨紧芯容置腔Ⅰ2-1和涨紧芯容置腔Ⅱ2-2，涨紧芯容置腔Ⅰ2-1、涨紧芯容置腔Ⅱ2-2和通孔1-2同轴设置，刚性轮毂本体上对应紧定孔Ⅰ1-5的位置设置有紧定孔Ⅱ2-3；

涨紧芯本体1-6设置于涨紧芯容置腔Ⅰ2-1内，涨紧芯安装部1-4设置于涨紧芯容置腔Ⅱ2-2内，涨紧芯安装部1-4的外表面与涨紧芯容置腔Ⅱ2-2的内表面为结构匹配的宝塔结合面，紧定孔Ⅰ1-5与紧定孔Ⅱ2-3之间通过紧定件6连接；转轴7的一端位于通孔1-2内、另一端与编码器3连接。

工作原理：旋转紧定件6时，涨紧芯容置腔Ⅱ2-2的内表面挤压涨紧芯安装部1-4的外表面，由于涨紧芯容置腔Ⅱ2-2的内表面为封闭的宝塔结合面，几乎无变形量，而涨紧芯1上开设有收缩槽1-1，因此挤压时收缩槽1-1会逐渐缩小，并使得通孔1-2的内径逐渐变小，实现对转轴7的抱紧。当紧定件6完全到位后，涨紧芯1抱死转轴7达到相对静止状态，同时涨紧芯容置腔Ⅱ2-2的内表面与涨紧芯安装部1-4的外表面之间达到相对静止状态且正压力达到最大。

本发明中，转轴7与轮体连接的一端为连接端、与编码器3连接的一端为数据采集端，由于该连接端与轮体连接紧密、牢固、可靠，数据采集端采集准确度高。本发明安装于待采集设备上，随待采集设备一起行走，以便实时采集传动数据，不仅采集准确度高，而且结构紧凑、体积小。

需要说明的是，紧定件6具体结构不限，任何可以实现紧定孔Ⅰ1-5与紧定孔Ⅱ2-3之间可拆卸连接的现有紧定结构均可，比如紧定螺钉、螺丝、螺栓等。

在一些实施例中，紧定孔Ⅰ1-5的个数为3个，3个紧定孔Ⅰ1-5垂直于涨紧芯本体1-6的上表面设置且均布于通孔1-2外，收缩槽1-1位于相邻的2个紧定孔Ⅰ1-5的中部。

本实施例中，3个紧定孔Ⅰ1-5均匀分布在涨紧芯本体1-6上，通过3个紧定件6可以更加均匀、高效、显著地实现对涨紧芯1与刚性轮毂2的连接，以促使涨紧芯容置腔Ⅱ2-2的内表面挤压涨紧芯安装部1-4的外表面，最终加速收缩槽1-1的收缩，实现涨紧芯1对转轴7的高效抱紧。

在另外一些实施例中，刚性轮毂2为金属材料，其外缘设置有V型槽，柔性轮缘5为非金属材料，其内圈设置有与V型槽结构匹配的倒V型结构。

本实施例中，非金属材料的柔性轮缘5在注塑过程中形成倒V型结构，该倒V型结构与刚性轮毂2外缘的V型槽结构匹配，通过倒V型结构与V型槽的配合，同等条件下柔性轮缘5的内圈与刚性轮毂2的外缘接触面积显著增大，在同一外力作用下其有助于呈现不同的受力角度，以分散柔性轮缘5与刚性轮毂2之间的应力，解决了现有技术中该应力集中导致柔性轮缘5局部龟裂和整体脱胶打滑的问题。

在实际应用中，上述实施例中的柔性轮缘5设置于刚性轮毂2外周后，还可以进一步进行加热处理，通过温度的改变使得非金属的倒V型结构与金属的V型槽融为一体，此时在塑性变形和永久变形的双重作用下，柔性轮缘5与刚性轮毂2连接更为稳固、牢靠且具有更为良好的缓冲功能，即使长期行走也不会改变线速度，避免了现有技术采用键槽连接和顶丝固定容易出现松动或间隙跳到的问题。

在一些实施例中，编码器3包括：减速齿轮组和ASIC器件组，转轴7与减速齿轮组连接，ASIC器件组用于采集减速齿轮组的旋转圈数。

进一步地，减速齿轮组包括：齿轮Ⅰ9、齿轮Ⅱ10和齿轮Ⅲ11，所述ASIC器件组包括ASIC器件Ⅰ81、ASIC器件Ⅱ82和ASIC器件Ⅲ83，ASIC器件Ⅰ81、ASIC器件Ⅱ82和ASIC器件Ⅲ83依序分别用于采集齿轮Ⅰ9、齿轮Ⅱ10、齿轮Ⅲ11的旋转圈数，转轴7上固定有传动齿轮，转轴7通过传动齿轮与齿轮Ⅰ9啮合，齿轮Ⅰ9通过齿轮Ⅱ10与齿轮Ⅲ11啮合。

具体来说，减速齿轮组类似于机械手表中的齿轮结构，涉及到的齿轮均为现有技术，彼此啮合的两个齿轮呈现倍数减速比关系，具体应用中可以依据对转轴7转速降低程度的实际需求灵活进行选择，此为本领域常规技术手段，故不再赘述。

本实施例中，所述ASIC器件组中的各个ASIC器件（计数器芯片）均为现有技术，所述减速齿轮组中的各个齿轮上均分别设置有旋转角采集槽，各个ASIC器件分别识别对应齿轮上的旋转角采集槽以实现对其旋转圈数的采集，并进一步通过光电转换将旋转圈数转换成可以反应柔性轮缘5转速的脉冲信号；而且，为了判断转动方向，ASIC器件组优选采用增量式编码器等可以提供相位相差90°的两路脉冲信号的产品。

为了确保涨紧芯1与刚性轮毂2的连接稳定性与牢固性，涨紧芯安装部1-4可焊接于涨紧芯本体1-6的底部，考虑到连接的稳定性，涨紧芯1优选为一体化结构，即涨紧芯本体1-6和涨紧芯安装部1-4一体成型。

示例性的，编码器3还包括编码器壳体，编码器壳体通过固定法兰4与转轴7连接，转轴7穿过固定法兰4位于编码器壳体内部与同样位于编码器壳体内部的减速齿轮组连接，固定法兰4不影响转轴7的旋转，ASIC器件组相对于固定法兰4静止，齿轮Ⅰ9相对于固定法兰4运动；编码器壳体的底部还设置有用于传输脉冲信号的信号线12，脉冲信号的传输方式为现有技术，并非本发明的改进之处。

另外，为了便于本申请的安装，固定法兰4的外表面设置有若干个安装螺孔，安装时，通过带有螺纹连接部的连接件（比如螺栓、螺杆、螺丝等）直接将待采集设备与固定法兰4连接即可，测试完毕再拆卸。

应说明的是，本申请实施例不限定编码器壳体的形状和材质，可以采用现有的或者未来出现的任意一种能够使得编码器壳体具有较高的强度的方法进行实施，其形状只要可以满足容纳和安装减速齿轮组、ASIC器件组即可，其材质只要可以满足矿下等检测环境的使用要求即可。

在另一种实施例中，为了便于保养和维修，涨紧芯本体1-6上设置有启定孔1-3，启动孔1-3主要起定位作用，涉及到保养和维修时，先通过作用于启定孔1-3对涨紧芯1进行定位，再由操作人员拧动紧定件6以将涨紧芯1从刚性轮毂2上拆卸下来。进一步来说，启定孔1-3优选的设置个数为2个，2个启定孔1-3均分别位于相邻的两个紧定孔Ⅰ1-5的中部，定位时，外部力量可以相对均匀的分布在涨紧芯本体1-6上，继而实现对涨紧芯1的较为稳定、牢固的暂时限位，启定孔1-3与紧定孔Ⅰ1-5错位设置，便于对紧定件6施加相关操作。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，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。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。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是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。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。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。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种传动数据采集装置，其特征在于：包括：轮体、转轴（7）和用于采集所述轮体转速的编码器（3），编码器（3）通过转轴（7）与所述轮体同轴连接，所述轮体包括：涨紧芯（1）、刚性轮毂（2）、柔性轮缘（5）和紧定件（6）；

涨紧芯（1）包括涨紧芯本体（1-6）和涨紧芯安装部（1-4），涨紧芯本体（1-6）和涨紧芯安装部（1-4）同轴设置且贯穿轴向设置有通孔（1-2），贯穿涨紧芯本体（1-6）设置有紧定孔Ⅰ（1-5），贯穿涨紧芯本体（1-6）和涨紧芯安装部（1-4）设置有与通孔（1-2）连通的收缩槽（1-1）；

刚性轮毂（2）包括刚性轮毂本体，所述刚性轮毂本体内开设有涨紧芯容置腔Ⅰ（2-1）和涨紧芯容置腔Ⅱ（2-2），涨紧芯容置腔Ⅰ（2-1）、涨紧芯容置腔Ⅱ（2-2）和通孔（1-2）同轴设置，所述刚性轮毂本体上对应紧定孔Ⅰ（1-5）的位置设置有紧定孔Ⅱ（2-3）；

涨紧芯本体（1-6）设置于涨紧芯容置腔Ⅰ（2-1）内，涨紧芯安装部（1-4）设置于涨紧芯容置腔Ⅱ（2-2）内，涨紧芯安装部（1-4）的外表面与涨紧芯容置腔Ⅱ（2-2）的内表面为结构匹配的宝塔结合面，紧定孔Ⅰ（1-5）与紧定孔Ⅱ（2-3）之间通过紧定件（6）连接；转轴（7）的一端位于通孔（1-2）内、另一端与编码器（3）连接。

2.如权利要求1所述的传动数据采集装置，其特征在于：紧定孔Ⅰ（1-5）的个数为3个，3个紧定孔Ⅰ（1-5）垂直于涨紧芯本体（1-6）的上表面设置且均布于通孔（1-2）外，收缩槽（1-1）位于相邻的2个紧定孔Ⅰ（1-5）的中部。

3.如权利要求1所述的传动数据采集装置，其特征在于：刚性轮毂（2）的外缘设置有V型槽，柔性轮缘（5）的内圈设置有与所述V型槽结构匹配的倒V型结构。

4.如权利要求1所述的传动数据采集装置，其特征在于：编码器（3）包括：减速齿轮组和ASIC器件组，转轴（7）与所述减速齿轮组连接，所述ASIC器件组用于采集所述减速齿轮组的旋转圈数。

5.如权利要求4所述的传动数据采集装置，其特征在于：所述减速齿轮组包括：齿轮Ⅰ（9）、齿轮Ⅱ（10）和齿轮Ⅲ（11），所述ASIC器件组包括ASIC器件Ⅰ（81）、ASIC器件Ⅱ（82）和ASIC器件Ⅲ（83），ASIC器件Ⅰ（81）、ASIC器件Ⅱ（82）和ASIC器件Ⅲ（83）依序分别用于采集齿轮Ⅰ（9）、齿轮Ⅱ（10）、齿轮Ⅲ（11）的旋转圈数，转轴（7）上固定有传动齿轮，转轴（7）通过所述传动齿轮与齿轮Ⅰ（9）啮合，齿轮Ⅰ（9）通过齿轮Ⅱ（10）与齿轮Ⅲ（11）啮合以降低转轴（7）的转速。

6.如权利要求5所述的传动数据采集装置，其特征在于：编码器（3）还包括编码器壳体，所述编码器壳体通过固定法兰（4）与转轴（7）连接，所述ASIC器件组相对于固定法兰（4）静止，齿轮Ⅰ（9）相对于固定法兰（4）运动。

7.如权利要求1-6任一项所述的传动数据采集装置，其特征在于：涨紧芯本体（1-6）上设置有启定孔（1-3）。

8.如权利要求7所述的传动数据采集装置，其特征在于：启定孔（1-3）的个数为2个，2个启定孔（1-3）均分别位于相邻的两个紧定孔Ⅰ（1-5）的中部。

9.如权利要求7所述的传动数据采集装置，其特征在于：涨紧芯本体（1-6）和涨紧芯安装部（1-4）为一体成型结构。