CN117629033A - 一种带机械指示的线位移转换角位移传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带机械指示的线位移转换角位移传感器，包括外壳，外壳的内部同轴设置有第一传动轴、第二传动轴、输入轴、输出轴，输入轴与电位计连接，输入轴通过第一离合器与第一传动轴连接，第一传动轴通过第二离合器与第二传动轴连接，第二传动轴与驱动电机连接；输入轴上套装有线性位移转换驱动件，第一传动轴上套装有输入齿轮组，输出轴上轴向滑动套装有输出齿轮组，输出轴的一端通过第三离合器与指针轴连接，输出轴上设置有轴向移动装置；本发明能够对输入轴在不同转速情况下的转动角度进行纯机械化与电磁式耦合检测，保证检测可靠性，并且具有极高的抗电磁干扰能力。

Description

一种带机械指示的线位移转换角位移传感器

技术领域

本发明属于旋转角度位移的技术领域，涉及一种带机械指示的线位移转换角位移传感器。

背景技术

现有的旋转式位移传感器，通常是在需要检测的转轴上设置电磁转角传感器，通过转轴带动电磁转角传感器进行转动，进而通过电磁转角传感器输出的信号检测转轴的转动角度。但是，现有的电磁转角传感器容易受到外部电磁信号的干扰，并且需要对输出的电磁信号进行解算后才能得到转轴的转动角度数据，其检测受使用环境影响且显示不够直观。

因此，针对现有的电磁转角传感器存在的上述缺陷，本发明公开了一种带机械指示的线位移转换角位移传感器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带机械指示的线位移转换角位移传感器，能够对输入轴在不同转速情况下的转动角度进行纯机械化以及电磁式耦合检测，并且具有极高的抗电磁干扰能力

本发明通过下述技术方案实现：

一种带机械指示的线位移转换角位移传感器，包括外壳，所述外壳的内部同轴转动设置有第一传动轴、第二传动轴、输入轴，以及与输入轴平行设置的输出轴，所述输入轴的一端与电位计的转轴连接，所述输入轴的另一端通过第一离合器与第一传动轴的一端连接，所述第一传动轴的另一端通过第二离合器与第二传动轴的一端连接，所述第二传动轴的另一端与驱动电机连接；所述输入轴上套装有线性位移转换驱动件，所述第一传动轴上套装有若干不同齿数的输入齿轮组，所述输出轴上轴向滑动套装有若干不同齿数并与输入齿轮组配合啮合的输出齿轮组，所述输出轴的一端通过第三离合器与指针轴连接，所述输出轴的另一端设置有带动输出齿轮组沿着输出轴轴向滑动以使得输出齿轮组与输入齿轮组实现不同传动比啮合的轴向移动装置。

线性位移转换驱动件将线性位移转换为转动，并带动输入轴转动，通过轴向移动装置带动输出齿轮组沿着输出轴滑动，进而使得输出齿轮组中不同齿数的输出齿轮与输入齿轮组中不同齿数的输入齿轮逐一啮合，进而实现输入轴与输出轴之间不同传动比的传动连接。进而通过输出轴带动指针轴转动，通过指针轴上安装的指针转动的角度即可实时纯机械化直观的反应输入轴转动情况。同时输入轴转动时带动电位计的转轴进行转动，电位计将输入轴的转动角度转换为电信号并通过插座传输至外部监控设备，进而实现对输入轴转动角度的电磁式检测。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述线性位移转换驱动件包括放线滚筒、线缆、活动件，所述放线滚筒套装在输入轴的外部，所述放线滚筒的外侧绕设有线缆，所述线缆的一端延伸至外壳的外部并与活动件连接。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述电位计的一侧连接设置有插头。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述输入齿轮组包括第一输入齿轮，所述输出齿轮组包括第一输出齿轮，所述第一输入齿轮与第一输出齿轮以第一传动比进行啮合。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述输入齿轮组包括第二输入齿轮，所述输出齿轮组包括第二输出齿轮，所述第二输入齿轮与第二输出齿轮以第二传动比进行啮合，所述第一传动比大于第二传动比。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述输入齿轮组包括第三输入齿轮，所述输出齿轮组包括第三输出齿轮，所述第三输入齿轮与第三输出齿轮以第三传动比进行啮合，所述第二传动比大于第三传动比。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述输出轴的外侧设置有轴向键槽，所述输出齿轮组的内孔中均通过轴向滑键与轴向键槽滑动卡接；所述输出齿轮组的两端均设置有滑动套设在输出轴外侧的滑动套，所述滑动套与轴向移动装置的移动端连接。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述轴向移动装置包括轴向移动液压缸、轴向拨叉，所述轴向拨叉的叉柄与轴向移动液压缸的推杆端部连接，所述轴向拨叉的叉口与滑动套的外部卡接。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述滑动套的外侧设置有环形卡槽，所述环形卡槽与轴向拨叉的叉口卡接。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明能够将输入轴的转动角度传递至输出轴并通过与输出轴连接的指针轴上的指针准确显示输出轴的转动角度，然后通过输出齿轮组与输入齿轮组之间的传动比配置即可解算出输入轴的转动角度，实现全机械结构进行转动角度检测显示，由于没有使用电子元件，使得本发明有极高的抗电磁干扰能力；同时，本发明通过输入轴的转动带动电位计的转轴转动，进而通过电位计将转动角度转换为电信号输送，实现对转动角度的电磁式检测，进而实现纯机械转动角度检测与电磁式转动角度检测的耦合，提高了线位移转换角位移传感器的可靠性；

(2)本发明能够根据实际使用需求灵活配置输出齿轮组与输入齿轮组之间的传动比，进而能够满足对输入轴在高转速、中转速、低转速不同情况下转动角度的准确检测，适用范围更加广泛。

附图说明

图1为带机械指示的线位移转换角位移传感器的结构示意图；

图2为线性位移转换驱动件的结构示意图；

图3为第一输入齿轮与第一输出齿轮啮合的示意图；

图4为第二输入齿轮与第二输出齿轮啮合的示意图；

图5为第三输入齿轮与第三输出齿轮啮合的示意图；

图6为轴向移动装置的结构示意图。

其中：1-第一传动轴；2-第二传动轴；3-输入轴；4-输出轴；5-线性位移转换驱动件；6-驱动电机；7-输入齿轮组；8-输出齿轮组；9-指针轴；10-轴向移动装置；11-外壳；12-电位计；13-插头；41-轴向键槽；42-滑动套；71-第一输入齿轮；72-第二输入齿轮；73-第三输入齿轮；81-第一输出齿轮；82-第二输出齿轮；83-第三输出齿轮；100-第一离合器；200-第二离合器；300-第三离合器；101-轴向移动液压缸；102-轴向拨叉。

具体实施方式

以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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发明的限制。

术语解释部分:本发明中的术语“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，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者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的具体含义。

实施例1：

本实施例的一种带机械指示的线位移转换角位移传感器，如图1所示，包括外壳11，所述外壳11的内部同轴转动设置有第一传动轴1、第二传动轴2、输入轴3，以及与输入轴3平行设置的输出轴4，所述输入轴3的一端与电位计12的转轴连接，所述输入轴3的另一端通过第一离合器100与第一传动轴1的一端连接，所述第一传动轴1的另一端通过第二离合器200与第二传动轴2的一端连接，所述第二传动轴2的另一端与驱动电机6连接；所述输入轴3上套装有线性位移转换驱动件5，所述第一传动轴1上套装有若干不同齿数的输入齿轮组7，所述输出轴4上轴向滑动套装有若干不同齿数并与输入齿轮组7配合啮合的输出齿轮组8，所述输出轴4的一端通过第三离合器300与指针轴9连接，所述输出轴4的另一端设置有带动输出齿轮组8沿着输出轴4轴向滑动以使得输出齿轮组8与输入齿轮组7实现不同传动比啮合的轴向移动装置10。

线性位移转换驱动件5将线性位移转换为转动，并带动输入轴3转动，此时第一离合器100、第三离合器300处于连接状态，而第二离合器200处于断开状态。通过输入齿轮组7与输出齿轮组8的啮合，进而将输入轴3的转动传递至输出轴4，通过输出轴4带动指针轴9转动，进而通过指针轴9上安装的指针的转动实时反应输入轴3的转动角度。需要切换输入齿轮组7与输出齿轮组件8之间的传动比时，此时线性位移转换驱动件5停机，第一离合器100、第三离合器300断开，第二离合器200闭合连接，此时通过驱动电机6通过第二传动轴2带动第一传动轴1缓慢转动。同时通过轴向移动装置10带动输出轴4上的输出齿轮组8轴向移动，使得输出齿轮组8中不同齿数的输出齿轮与输入齿轮组7中不同齿数的输入试论啮合以改变传动比。待输入齿轮组7与输出齿轮组8重新啮合后，第二离合器200断开，同时第一离合器100、第三离合器300闭合连接，线性位移转换驱动件5启动，即可重复上述检测转动角度的过程。通过改变传动比，使得齿轮旋转式位移检测装置能够适应低速、中速、高速情况进行准确的转动角度显示。

同时，当输入轴3转动时，进而带动电位计12的转轴转动，通过电位计12将输入轴3的转动角度转换为电信号通过插头13发送至外部监控设备，进而实现对输入轴3的转动角度的双备份冗余检测。通过机械角位移检测与电磁角位移检测的双备份冗余设置，保证了线位移转换角位移传感器的可靠性，同时由于设置了机械角位移检测结构，使得线位移转换角位移传感器具有优良的抗电磁干扰能力。

实施例2：

本实施例的一种带机械指示的线位移转换角位移传感器，在实施例1的基础上进行改进，如图2所示，所述线性位移转换驱动件5包括放线滚筒51、线缆52、活动件53，所述放线滚筒51套装在输入轴3的外部，所述放线滚筒51的外侧绕设有线缆52，所述线缆52的一端延伸至外壳11的外部并与活动件53连接。

线性位移转换驱动件5包括套装在输入轴3外部的放线滚筒51，放线滚筒51上绕设有线缆52。当线缆52伴随活动件53的移动从外壳11内部线性放出时，线缆52带动放线滚筒51进行转动，即将线缆52的线性运动转化为了放线滚筒51的转动，进而通过放线滚筒51的转动带动输入轴3转动，通过输入齿轮组7与输出齿轮组8之间的啮合，进而能够在指针轴9上的指针读取转动角度，然后通过传动比进行反算即可得到放线滚筒的转动角度，进而解算出线缆52放出的长度。

本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例的一种带机械指示的线位移转换角位移传感器，在实施例1或2的基础上进行改进，如图3所示，所述输入齿轮组7包括第一输入齿轮71，所述输出齿轮组8包括第一输出齿轮81，所述第一输入齿轮71与第一输出齿轮81以第一传动比进行啮合。第一传动比指第一输出齿轮81的齿数与第一输入齿轮71的齿数之比。由于第一传动比最大，因此第一输入齿轮71与第一输出齿轮81啮合时对应输入轴3高速转动的情况，通过第一传动比减速后，使得输出轴4能够以较低的转速带动指针轴9转动，避免指针轴9转速过快导致难以通过指针读取转动角度。上述输入轴3高速转动是指输入轴3的转速大于等于200rad/min。

如图4所示，所述输入齿轮组7包括第二输入齿轮72，所述输出齿轮组8包括第二输出齿轮82，所述第二输入齿轮72与第二输出齿轮82以第二传动比进行啮合，所述第一传动比大于第二传动比。第二传动比指第二输出齿轮82的齿数与第二输入齿轮72的齿数之比。由于第二传动比居中，因此第二输入齿轮72与第二输出齿轮82啮合时对应输入轴3中速转动的情况，通过第二传动比减速后，使得输出轴4能够以中速的转速带动指针轴9转动，避免指针轴9转速过快导致难以通过指针读取转动角度。上述输入轴3中速转动是指输入轴3的转速在50rad/min-200rad/min。

如图5所示，所述输入齿轮组7包括第三输入齿轮73，所述输出齿轮组8包括第三输出齿轮83，所述第三输入齿轮73与第三输出齿轮83以第三传动比进行啮合，所述第二传动比大于第三传动比。第三传动比指第三输出齿轮83的齿数与第三输入齿轮73的齿数之比。由于第三传动比最小，因此第三输入齿轮73与第三输出齿轮83啮合时对应输入轴3低速转动的情况，通过第三传动比加速后，使得输出轴4能够以适宜的转速带动指针轴9转动，避免指针轴9转速过慢导致难以通过指针读取转动角度。上述输入轴3低速转动是指输入轴3的转速小于等于50rad/min。

本实施例的其他部分与实施例1或2相同，故不再赘述。

实施例4：

本实施例的一种带机械指示的线位移转换角位移传感器，在实施例1-3任一项的基础上进行改进，如图6所示，所述输出轴4的外侧设置有轴向键槽41，所述输出齿轮组8的内孔中均通过轴向滑键与轴向键槽滑动卡接；所述输出齿轮组8的两端均设置有滑动套设在输出轴4外侧的滑动套42，所述滑动套42与轴向移动装置10的移动端连接。

通过轴向滑键与轴向键槽41的滑动卡接，实现输出齿轮组8在输出轴4外部的滑动安装，保证输出齿轮组8即能够带动输出轴4转动，同时也保证输出齿轮组8能够沿着输出轴4的轴向进行滑动，通过轴向移动装置10带动滑动套42沿着输出轴4的轴向滑动，进而通过滑动套42顶推输出齿轮组8沿着输出轴4的轴向滑动，以改变输出齿轮组8与输入齿轮组7之间的传动比。

所述轴向移动装置10包括轴向移动液压缸101、轴向拨叉102，所述轴向拨叉102的叉柄与轴向移动液压缸101的推杆端部连接，所述轴向拨叉102的叉口与滑动套42的外部卡接。

轴向拨叉102的叉口与滑动套42外侧设置的环形卡槽配合卡接，使得轴向拨叉102在轴向移动液压缸101的带动下沿着输出轴4的轴向移动时，进而通过轴向拨叉102带动滑动套42沿着输出轴4的轴向滑动。

所述滑动套42的外侧设置有环形卡槽，所述环形卡槽与轴向拨叉102的叉口卡接。

本实施例的其他部分与实施例1-3任一项相同，故不再赘述。

以上，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种带机械指示的线位移转换角位移传感器，包括外壳(11)，其特征在于，所述外壳(11)的内部同轴转动设置有第一传动轴(1)、第二传动轴(2)、输入轴(3)，以及与输入轴(3)平行设置的输出轴(4)，所述输入轴(3)的一端与电位计(12)的转轴连接，所述输入轴(3)的另一端通过第一离合器(100)与第一传动轴(1)的一端连接，所述第一传动轴(1)的另一端通过第二离合器(200)与第二传动轴(2)的一端连接，所述第二传动轴(2)的另一端与驱动电机(6)连接；所述输入轴(3)上套装有线性位移转换驱动件(5)，所述第一传动轴(1)上套装有若干不同齿数的输入齿轮组(7)，所述输出轴(4)上轴向滑动套装有若干不同齿数并与输入齿轮组(7)配合啮合的输出齿轮组(8)，所述输出轴(4)的一端通过第三离合器(300)与指针轴(9)连接，所述输出轴(4)的另一端设置有带动输出齿轮组(8)沿着输出轴(4)轴向滑动以使得输出齿轮组(8)与输入齿轮组(7)实现不同传动比啮合的轴向移动装置(10)。

2.根据权利要求1所述的一种带机械指示的线位移转换角位移传感器，其特征在于，所述线性位移转换驱动件(5)包括放线滚筒(51)、线缆(52)、活动件(53)，所述放线滚筒(51)套装在输入轴(3)的外部，所述放线滚筒(51)的外侧绕设有线缆(52)，所述线缆(52)的一端延伸至外壳(11)的外部并与活动件(53)连接。

3.根据权利要求2所述的一种带机械指示的线位移转换角位移传感器，其特征在于，所述电位计(12)的一侧连接设置有插头(13)。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种带机械指示的线位移转换角位移传感器，其特征在于，所述输入齿轮组(7)包括第一输入齿轮(71)，所述输出齿轮组(8)包括第一输出齿轮(81)，所述第一输入齿轮(71)与第一输出齿轮(81)以第一传动比进行啮合。

5.根据权利要求4所述的一种齿轮旋转式位移检测装置，其特征在于，所述输入齿轮组(7)包括第二输入齿轮(72)，所述输出齿轮组(8)包括第二输出齿轮(82)，所述第二输入齿轮(72)与第二输出齿轮(82)以第二传动比进行啮合，所述第一传动比大于第二传动比。

6.根据权利要求5所述的一种齿轮旋转式位移检测装置，其特征在于，所述输入齿轮组(7)包括第三输入齿轮(73)，所述输出齿轮组(8)包括第三输出齿轮(83)，所述第三输入齿轮(73)与第三输出齿轮(83)以第三传动比进行啮合，所述第二传动比大于第三传动比。

7.根据权利要求1-3任一项所述的一种齿轮旋转式位移检测装置，其特征在于，所述输出轴(4)的外侧设置有轴向键槽(41)，所述输出齿轮组(8)的内孔中均通过轴向滑键与轴向键槽滑动卡接；所述输出齿轮组(8)的两端均设置有滑动套设在输出轴(4)外侧的滑动套(42)，所述滑动套(42)与轴向移动装置(10)的移动端连接。

8.根据权利要求7所述的一种齿轮旋转式位移检测装置，其特征在于，所述轴向移动装置(10)包括轴向移动液压缸(101)、轴向拨叉(102)，所述轴向拨叉(102)的叉柄与轴向移动液压缸(101)的推杆端部连接，所述轴向拨叉(102)的叉口与滑动套(42)的外部卡接。

9.根据权利要求8所述的一种齿轮旋转式位移检测装置，其特征在于，所述滑动套(42)的外侧设置有环形卡槽，所述环形卡槽与轴向拨叉(102)的叉口卡接。