CN201737619U - 一种长度角度测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种长度角度测量装置，包括长度角度测量机构和安装支架，长度角度测量机构包括测长及导电电缆绕线总成、测长及导电电缆、弹簧盒、弹簧盒盖板、定位轴承、电气安装盘、电气安装盒、电气安装盒盖板、长度测量机构、角度测量机构，测长及导电电缆绕线总成上安装有主传动轴，测长及导电电缆设置于测长及导电电缆绕线总成上，弹簧盒盖板设于主传动轴外侧，定位轴承套设于主传动轴外侧，弹簧盒设置于定位轴承外侧，弹簧盒内设有弹簧，电气安装盒固定设置于弹簧盒盖板上方，套设于主传动轴的外侧，长度测量机构、角度测量机构安装于电气安装盘上。本实用新型长度和角度信号采用CAN总线技术同时输出，可靠性和稳定性较高，使用非常方便。

Description

一种长度角度测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种长度角度测量装置，特别是涉及一种用于起重机吊臂长度和角度检测的测量装置。

背景技术

长度角度传感器主要用于起重机吊臂的长度和角度检测，与力矩限制器配套使用，从而实现起重机力矩限制的安全报警功能。目前，市面上出现的长度角度传感器存在一定的缺陷：角度检测大多采用带阻尼的钟摆机械式倾角测量器，误差较大且不稳定；长度传感器和角度传感器的信号分开输出，导致安装及布线的难度较大；用于传输臂头信号的电气滑环机构不易扩展且可靠性不高；电器安装环境缺乏必要的防护与透气机构，很容易进水进灰尘而导致密封件的腐蚀以及电器件的损坏；测长及导电电缆传动机构很容易由于受力不均而导致导电测长及导电电缆缠绕，造成测长及导电电缆的断裂。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种长度角度测量装置，长度和角度信号采用CAN总线技术同时输出，可靠性和稳定性较高，使用非常方便，可以有效提高起重机的安全保护水平。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种长度角度测量装置，包括长度角度测量机构和安装支架，安装支架用于将长度角度测量机构安装于起重臂，其特征是：

所述的长度角度测量机构包括测长及导电电缆绕线总成、测长及导电电缆、弹簧盒、弹簧盒盖板、定位轴承、电气安装盘、电气安装盒、电气安装盒盖板、长度测量机构、角度测量机构，

所述的测长及导电电缆绕线总成上安装有主传动轴，所述的测长及导电电缆设置于测长及导电电缆绕线总成上，所述的测长及导电电缆绕线总成能随主传动轴同步转动，

所述的弹簧盒盖板设于主传动轴的外侧，所述的定位轴承套设于主传动轴的外侧，所述的弹簧盒设置于定位轴承的外侧，位于弹簧盒板的下方，所述的弹簧盒内设有弹簧，

所述的电气安装盒固定设置于弹簧盒盖板的上方，所述的电气安装盘套设于主传动轴的外侧，位于弹簧盒的上方，所述的长度测量机构、角度测量机构安装于电气安装盘上，所述的电气安装盘、长度测量机构、角度测量机构均位于电气安装盒内，

所述的长度测量机构包括电位器、电位器支架、电位器齿轮、传动齿轮，所述的传动齿轮套设于主传动轴的外侧，所述的电位器齿轮套设于电位器的主轴上，位于电气安装盘的上方并与传动齿轮啮合，所述的电位器支架设置于电位器齿轮的上方，所述的电位器安装于电位器支架上，

所述的角度测量机构包括电源模块、角度检测芯片、嵌入式微处理器、A/D转换模块、CAN总线处理器、CAN总线收发模块，所述电源模块的一端连接于外接电源，另一端连接于嵌入式微处理器，所述A/D转换模块的输入端与所述电位器的输出端相连接，所述A/D转换模块的输出端以及所述角度检测芯片的输出端与嵌入式微处理器相连接，所述的嵌入式微处理器、CAN总线处理器、CAN总线收发模块依次相连接，所述CAN总线收发模块的输出端连接于上位机。

工作原理如下：

将本实用新型通过安装支架安装于起重机吊臂上，测长及导电电缆一端固定于吊臂前端。起重臂伸出后，电缆被拉出，带动测长及导电电缆绕线总成转动，然后主传动轴、传动齿轮、电位器齿轮、电位器内的电刷跟着转动，同时弹簧被拉伸，电位器输出线性变化信号；当起重机的臂缩回时，弹簧提供动力将测长及导电电缆收回，同时主传动轴开始反向旋转，传动齿轮、电位器齿轮、电位器内的电刷也跟着反向旋转，电位器输出线性变化信号；信号通过A/D转换模块输入嵌入式微处理器，再通过CAN总线处理器及CAN总线收发模块转换为CAN总线长度信号输出。此外，当起重机的臂起升或者下降时，角度检测芯片检测到角度变化，此角度变化信号通过嵌入式微处理器、CAN总线处理器及CAN总线收发模块转换为CAN总线角度输出。

作为改进，本实用新型所述的主传动轴上还设有电气滑环机构，所述的电气滑环机构包括支撑螺栓、绝缘固定块、电气集流环、绝缘塑料块、安装固定顶丝、底座以及至少两套电刷，所述电气滑环机构通过安装固定顶丝固定于主传动轴上，所述的支撑螺栓用于从上到下依次固定所述绝缘固定块、电气集流环、绝缘塑料块，所述的绝缘固定块和绝缘塑料块用于隔开绝缘所述电气集流环，所述的电气集流环与主传动轴相连接并能随其同步转动，所述每层电气集流环对应设有两套电刷，所述电刷用于将电气集流环上的信号传输到上位机。支撑螺栓可根据电气集流环的层数而改变长度，从而可方便扩展电气滑环机构的信号路数，为了确保信号传输的可靠性，每层电气集流环配置两套电刷，两套电刷的信号并行连接，只要任何一套电刷能工作，就能保障整层电气集流环的信号能可靠地被传递。

作为进一步改进，本实用新型所述电气安装盒的上方还设有电气安装盒防护盖，所述的电气安装盒防护盖上设有防尘防水透气机构，所述的防尘防水透气机构包括从上到下依次相连的阀盖、防尘防水透气膜、阀盖连接螺栓、阀盖密封圈、阀盖螺母，所述的防尘防水透气膜由憎水性膨体聚四氟乙烯材料制成，所述的阀盖螺母用于将阀盖连接于安装盒上。

本实用新型可做进一步改进，所述的长度角度测量机构还包括用于均匀收放测长及导电电缆的电缆传动机构，所述的电缆传动机构设置于安装支架的上方，其包括传动机构安装单元、水平调整单元、电缆导向轮安装单元、电缆导向轮安装螺栓、电缆导向轮，所述传动机构安装单元用于将电缆传动机构安装于安装支架上，所述水平调整单元用于在水平方向调整电缆传动机构，所述电缆导向轮安装螺栓用于将电缆导向轮安装于电缆导向轮安装单元上，所述传动机构安装单元、水平调整单元、电缆导向轮安装单元依次相连并一体成型，所述传动机构安装单元、电缆导向轮安装单元保持平行，所述测长及导电电缆从电缆导向轮之间引出。

本实用新型还可做进一步改进，所述的测长及导电电缆包括护套、绵纸、编织网、玻璃纸、绝缘层、防弹丝、导线，所述护套、绵纸、编织网、玻璃纸从外到内依次套设构成保护层，所述导线的外缘包裹绝缘层构成导线单元，所述的保护层内包括若干导线单元，所述导线单元之间设有防弹丝。

优选地，本实用新型所述的护套由PUR材料制成。

由上可见，与现有技术相比，本实用新型有如下有益效果：

(1)本实用新型中角度测量机构本身是一套嵌入式系统，可以处理长度测量机构信号，并转换为CAN总线数字形式输出，长度角度信号可以一体化输出，提高了测量精度，保证了长度和角度信号的可靠性传输，通过CAN总线传输也减少了电缆布线；

(2)本实用新型用于传输臂头信号的电气滑环机构采用可任意扩展的机械结构设计，并采取双电刷的冗余设计，提高了信号传输的可扩展性及可靠性；

(3)本实用新型中的防尘防水透气机构可以提供有效的防尘、防水屏障，而且产品在环境条件变化时还能透气，这样可以防止因压力积聚而损坏外壳密封，从而避免灵敏元件暴露在外面，延长了产品的使用寿命；

(4)本实用新型中测长及导电电缆传动机构通过多次实验分析及改进，可以保证电缆收放时的均匀受力，保证了测长及导电电缆收放时的均匀归位，从而避免了电缆的缠绕导致的电缆损坏，并保证了长度测量器的测量精度；

(5)本实用新型采用高柔性高强度耐磨耐候性的测长及导电电缆，护套材料采用进口专用PUR材料，此材料具有高柔性、抗撕裂强度高、高耐磨、高耐候性(耐水、耐油、耐酸碱、抗紫外线)，可用于各种恶劣的使用环境，有效地延长了室外使用长角度测量器中测长及导电电缆的使用寿命；同时测长及导电电缆中增加了防弹丝抗拉材料，使抗拉力达到600N，此材料可有效减小同量程测长及导电电缆的直径，进一步减小了测量器的整体尺寸。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中：

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的剖视图；

图3为本实用新型实施例的原理图；

图4为本实用新型实施例中电气滑环机构的结构图；

图5为本实用新型实施例中防尘防水透气机构的结构图；

图6为本实用新型实施例中防尘防水透气机构的剖视图；

图7为本实用新型实施例中电缆传动机构的结构图；

图8为本实用新型实施例中测长及导电电缆的结构图；

图9为本实用新型实施例中测长及导电电缆的剖视图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

如图1至图8所示为本实用新型所述的一种长度角度测量装置的实施例，包括长度角度测量机构和安装支架8，安装支架8用于将长度角度测量机构安装于起重臂，长度角度测量机构包括测长及导电电缆绕线总成7、测长及导电电缆6、弹簧盒5、弹簧盒盖板3、定位轴承12、电气安装盘13、电气安装盒2、长度测量机构、角度测量机构；测长及导电电缆绕线总成7上安装有主传动轴10，测长及导电电缆6设置于测长及导电电缆绕线总成7上，测长及导电电缆绕线总成7能随主传动轴同步转动；弹簧盒盖板3设于主传动轴10的外侧，定位轴承12套设于主传动轴10的外侧，弹簧盒5设置于定位轴承12的外侧，位于弹簧盒盖板3的下方，弹簧盒5内设有弹簧4；电气安装盘13固定设置于弹簧盒盖板3的上方，电气安装盘13套设于主传动轴10的外侧，位于弹簧盒5的上方，长度测量机构、角度测量机构安装于电气安装盘13上，电气安装盘13、长度测量机构、角度测量机构均位于电气安装盒2内；长度测量机构包括电位器18、电位器支架19、电位器齿轮20、传动齿轮11，传动齿轮11套设于主传动轴10的外侧，电位器齿轮20套设于电位器18的主轴上，位于电气安装盘13的上方并与传动齿轮11啮合，电位器支架19设置于电位器齿轮20的上方，电位器18安装于电位器支架19上；角度测量机构包括电源模块51、角度检测芯片52、嵌入式微处理器53、A/D转换模块54、CAN总线处理器55、CAN总线收发模块56，电源模块51的一端连接于外接电源，另一端连接于嵌入式微处理器53，A/D转换模块54的输入端与电位器18的输出端相连接，A/D转换模块54的输出端以及角度检测芯片52的输出端与嵌入式微处理器53相连接，嵌入式微处理器53、CAN总线处理器55、CAN总线收发模块56依次相连接，CAN总线收发模块56的输出端连接于上位机。

工作时，首先将本实施例通过安装支架8安装于起重机吊臂上，将测长及导电电缆6一端固定于吊臂的前端。起重臂伸出后，测长及导电电缆6被拉出，带动测长及导电电缆绕线总成15转动，然后主传动轴10、定位轴承12、传动齿轮11、电位器齿轮20以及电位器18内的电刷跟着转动，同时弹簧4被拉伸，电位器18输出线性变化信号；当起重机的臂缩回时，弹簧4提供动力将测长及导电电缆6收回，同时主传动轴10开始反向旋转，传动齿轮11、电位器齿轮20以及电位器18内的电刷也跟着反向旋转，精密电位器18输出线性变化信号；信号通过A/D转换模块54输入嵌入式微处理器53，再通过CAN总线处理器55及CAN总线收发模块56转换为CAN总线长度信号输出。此外，当角度检测芯片52检测到角度变化时，通过嵌入式微处理器53、CAN总线处理器55及CAN总线收发模块56转换为CAN总线角度输出。

为了提高信号传输的可靠性，在本实施例中，主传动轴10上还设有电气滑环机构14，电气滑环机构14包括支撑螺栓141、绝缘固定块142、电气集流环143、绝缘塑料块144、安装固定顶丝145、底座146以及至少两套电刷147，电气滑环机构14通过安装固定顶丝145固定于主传动轴10上，支撑螺栓141用于从上到下依次固定绝缘固定块142、电气集流环143、绝缘塑料块144，绝缘固定块142和绝缘塑料块144用于隔开绝缘电气集流环143，电气集流环143与主传动轴10相连接并能随其同步转动，每层电气集流环143对应设有两套电刷147，电刷147用于将电气集流环143上的信号传输到上位机。支撑螺栓141可根据电气集流环143的层数而改变长度，从而可方便扩展电气滑环机构14的信号路数，为了确保信号传输的可靠性，每层电气集流环143配置两套电刷147，两套电刷147的信号并行连接，只要任何一套电刷147能工作，就能保障整层电气集流环143的信号能可靠地被传递。

为了更好地保护产品，电气安装盒2的上方还设有安装盒防护盖1，安装盒防护盖1上设有防尘防水透气机构9，防尘防水透气机构9包括从上到下依次相连的阀盖91、防尘防水透气膜92、阀盖连接螺栓93、阀盖密封圈94、阀盖螺母95，防尘防水透气膜92由憎水性膨体聚四氟乙烯材料制成，阀盖螺母95用于将阀盖91连接于安装盒防护盖1上。其中，憎水性膨体聚四氟乙烯材料具备防水透气的功能，可以提供有效的防尘、防水屏障，而且产品在环境条件变化时还能透气，可以防止环境气温变化造成的压力积聚而损坏外壳密封，从而避免灵敏元件暴露在外面，延长了产品的使用寿命。

为了均匀收放测长及导电电缆6，在本实施例中，长度角度测量机构还包括电缆传动机构61，电缆传动机构61设置于安装支架8的上方，其包括传动机构安装单元611、水平调整单元612、电缆导向轮安装单元613、电缆导向轮安装螺栓614、电缆导向轮615，传动机构安装单元611用于将电缆传动机构61安装于安装支架8上，水平调整单元612用于在水平方向调整电缆传动机构61，电缆导向轮安装螺栓614用于将电缆导向轮615安装于电缆导向轮安装单元613上，传动机构安装单元611、水平调整单元612、电缆导向轮安装单元613依次相连并一体成型，传动机构安装单元611、电缆导向轮安装单元613保持平行，测长及导电电缆6从电缆导向轮615之间引出，这样保证了测长及导电电缆6收放时的均匀归位，避免了测长及导电电缆6的缠绕导致的电缆损坏，并保证了长度测量的检测精度。

在本实施例中，测长及导电电缆6包括护套68、绵纸62、编织网63、玻璃纸64、绝缘层65、防弹丝66、导线67，护套68、绵纸62、编织网63、玻璃纸64从外到内依次套设构成保护层，导线67的外缘包裹绝缘层65构成导线单元，保护层内包括若干导线单元，导线单元之间设有防弹丝66。护套68采用进口专用的PUR材料，此材料具有高柔性、抗撕裂强度高、高耐磨、高耐候性(耐水、耐油、耐酸碱、抗紫外线)，可用于各种恶劣的使用环境，可有效延长室外使用测长及导电电缆6的使用寿命；同时测长及导电电缆6中增加了防弹丝66抗拉材料，使抗拉力达到600N，此材料可有效减小同量程测长及导电电缆6的直径，减小了产品的整体尺寸。

以上对本实用新型实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (6)

1.一种长度角度测量装置，包括长度角度测量机构和安装支架，安装支架用于将长度角度测量机构安装于起重臂，其特征是：

所述的长度角度测量机构包括测长及导电电缆绕线总成、测长及导电电缆、弹簧盒、弹簧盒盖板、定位轴承、电气安装盘、电气安装盒、电气安装盒盖板、长度测量机构、角度测量机构，

所述的测长及导电电缆绕线总成上安装有主传动轴，所述的测长及导电电缆设置于测长及导电电缆绕线总成上，所述的测长及导电电缆绕线总成能随主传动轴同步转动，

所述的弹簧盒盖板设于主传动轴的外侧，所述的定位轴承套设于主传动轴的外侧，所述的弹簧盒设置于定位轴承的外侧，位于弹簧盒盖板的下方，所述的弹簧盒内设有弹簧，

所述的电气安装盒固定设置于弹簧盒盖板的上方，所述的电气安装盘套设于主传动轴的外侧，位于弹簧盒的上方，所述的长度测量机构、角度测量机构安装于电气安装盘上，所述的电气安装盘、长度测量机构、角度测量机构均位于电气安装盒内，

所述的长度测量机构包括电位器、电位器支架、电位器齿轮、传动齿轮，所述的传动齿轮套设于主传动轴的外侧，所述的电位器齿轮套设于电位器的主轴上，位于电气安装盘的上方并与传动齿轮啮合，所述的电位器支架设置于电位器齿轮的上方，所述的电位器安装于电位器支架上，

所述的角度测量机构包括电源模块、角度检测芯片、嵌入式微处理器、A/D转换模块、CAN总线处理器、CAN总线收发模块，所述电源模块的一端连接于外接电源，另一端连接于嵌入式微处理器，所述A/D转换模块的输入端与所述电位器的输出端相连接，所述A/D转换模块的输出端以及所述角度检测芯片的输出端与嵌入式微处理器相连接，所述的嵌入式微处理器、CAN总线处理器、CAN总线收发模块依次相连接，所述CAN总线收发模块的输出端连接于上位机。

2.根据权利要求1所述的一种长度角度测量装置，其特征是：所述的主传动轴上还设有电气滑环机构，所述的电气滑环机构包括支撑螺栓、绝缘固定块、电气集流环、绝缘塑料块、安装固定顶丝、底座以及至少两套电刷，所述电气滑环机构通过安装固定顶丝固定于主传动轴上，所述的支撑螺栓用于从上到下依次固定所述绝缘固定块、电气集流环、绝缘塑料块，所述的绝缘固定块和绝缘塑料块用于隔开绝缘所述电气集流环，所述的电气集流环与主传动轴相连接并能随其同步转动，所述每层电气集流环对应设有两套电刷，所述电刷用于将电气集流环上的信号传输到上位机。

3.根据权利要求1所述的一种长度角度测量装置，其特征是：所述电气安装盒的上方还设有电气安装盒防护盖，所述的电气安装盒防护盖上设有防尘防水透气机构，所述的防尘防水透气机构包括从上到下依次相连的阀盖、防尘防水透气膜、阀盖连接螺栓、阀盖密封圈、阀盖螺母，所述的防尘防水透气膜由憎水性膨体聚四氟乙烯材料制成，所述的阀盖螺母用于将阀盖连接于安装盒上。

4.根据权利要求1所述的一种长度角度测量装置，其特征是：所述的长度角度测量机构还包括用于均匀收放测长及导电电缆的电缆传动机构，所述的电缆传动机构设置于安装支架的上方，其包括传动机构安装单元、水平调整单元、电缆导向轮安装单元、电缆导向轮安装螺栓、电缆导向轮，所述传动机构安装单元用于将电缆传动机构安装于安装支架上，所述水平调整单元用于在水平方向调整电缆传动机构，所述电缆导向轮安装螺栓用于将电缆导向轮安装于电缆导向轮安装单元上，所述传动机构安装单元、水平调整单元、电缆导向轮安装单元依次相连并一体成型，所述传动机构安装单元、电缆导向轮安装单元保持平行，所述测长及导电电缆从电缆导向轮之间引出。

5.根据权利要求1所述的一种长度角度测量装置，其特征是：所述的测长及导电电缆包括护套、绵纸、编织网、玻璃纸、绝缘层、防弹丝、导线，所述护套、绵纸、编织网、玻璃纸从外到内依次套设构成保护层，所述导线的外缘包裹绝缘层构成导线单元，所述的保护层内包括若干导线单元，所述导线单元之间设有防弹丝。

6.根据权利要求5所述的一种长度角度测量装置，其特征是：所述的护套由PUR材料制成。

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