CN206076075U - 行程限位开关装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种行程限位开关装置，属于行程测量技术领域，提供一种控制精度更高的行程限位开关装置，包括减速机构，所述减速机构包括传动连接的前级传动机构和末级传动机构；还包括至少一组开关组，每一组开关组包括：末级开关触发器、末级开关、前级开关触发器和前级开关；所述末级开关触发器随末级传动机构运动地设置在末级传动机构上；所述前级开关触发器随前级传动机构运动的设置在前级传动机构上；当前级开关与末级开关同时被触发时，对应的开关组切换工作状态。由于前级开关与行程量的传动比较小，因此可由前级开关提高测量精度，进而在保证装置可靠性的基础上，大大地提高了装置整体的控制精度。

Description

行程限位开关装置

技术领域

本实用新型属于行程测量技术领域，尤其涉及一种行程限位开关装置。

背景技术

目前多数重要场所行程传感器是由编码器、变速机构、限位开关等组成，为了提高限位开关装置的可靠性，一般在上限、下限控制点分别设置有两组行程限位开关。行程限位开关装置逻辑判断独立于编码器脉冲计数限位，是一套完整的上限、下限控制点机械保护装置。其基本原理是将直线行程量转化为旋转量，旋转量带动编码器计数测量行程，同时驱动变速机构，使全检测行程反馈为螺杆螺母直线位移量或300度左右不重复的旋转量以便于测量，通过在直线位移量或旋转量的起止位置设置开关实现上限、下限保护，但是由于为了尽量减小行程限位开关的大小，一般将螺母的直线位移量设置在100-150mm区间；而旋转量则必须考虑开关安装位置，因此在排除开关安装位置后，旋转量的范围一般在300度左右；所以全检测行程缩小比例就非常大。如建筑施工常用的塔式起重机，其行程限位开关装置与被测行程量之间的传动比通常可达到1:46、1:60、1:78、1:210、1:274、1:960等。假设某一行程限位开关传动比为1:60，当其采用直线位移量为100mm时，反馈精度0.6m/mm，即螺母每移动1mm代表0.6m的实际行程，即使相应的控制开关的控制误差为0.03mm，但其对应于实际行程量的控制误差将达到18mm；当其采用旋转量为300度时，反馈精度为0.2m/度，同时按开关定位分度直径40mm换算精度为0.57m/mm，即每移动1mm代表0.57m的实际行程量，即使相应的控制开关的控制误差为0.03mm，但其对应于实际行程量的控制误差将达到17.1mm。如以申请号为CN200720155008.0的实用新型专利文献中公开的一种可调式行程限位开关为例，其公开的传动比值289，虽然可通过360°的转动量测量/控制长达约227米的最大行程量，但是其精度也只有0.63m/度，同样若按开关定位分度直径40mm换算后的精度为1.805m/mm；即使采用的控制开关的控制误差为0.03mm，但其对应于实际行程量的控制误差将达到54.2mm!

由此可见，现有的行程限位开关装置的控制精度之差；并且，在这样的控制精度条件下，再加上限位开关自身以及传动机构在传动过程中还可能存在一定的位置重复误差以及制造误差等因素，因此要把极限位调整准确就非常困难，对于水利水电工程启闭机行程要求控制在cm，甚至mm级别的精度，几乎都是不可能完成任务。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是，现有的行程限位开关精度较差的问题，提供一种控制精度更高的行程限位开关装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：行程限位开关装置，包括减速机构，所述减速机构包括传动连接的前级传动机构和末级传动机构，在所述前级传动机构上设置有测量连接端；所述前级传动机构和末级传动机构具有一定传动比；还包括至少一组开关组，每一组开关组包括：末级开关触发器、末级开关、前级开关触发器和前级开关；所述末级开关触发器随末级传动机构运动地设置在末级传动机构上，所述末级开关设置在末级开关触发器移动的轨迹上；所述前级开关触发器随前级传动机构运动的设置在前级传动机构上，所述前级开关设置在前级开关触发器移动的轨迹上；当前级开关与末级开关同时被触发时，对应的开关组切换工作状态。

进一步的是：所述末级开关包括在末级开关触发器移动的轨迹上设置的上限末级开关和下限末级开关；当上限末级开关或下限末级开关被触发时，所述末级开关被触发。

进一步的是：所述前级开关与所述末级开关均为常开开关，所述前级开关与所述末级开关串联；当设置有上限末级开关和下限末级开关时，上限末级开关和下限末级开关均为常开开关，并且上限末级开关和下限末级开关并联。

进一步的是：所述前级开关与所述末级开关均为常闭开关，所述前级开关与所述末级开关并联；当设置有上限末级开关和下限末级开关时，上限末级开关和下限末级开关均为常闭开关，并且上限末级开关和下限末级开关串联。

进一步的是：保持末级开关处于连续触发状态所对应的被测行程量为S1，连续两次触发前级开关所对应的被测行程量为S2，并且有S1≥S2。

进一步的是：前级传动机构和末级传动机构之间的回差调整所对应的被测行程量为S3；并且有S1≥S2+S3。

进一步的是：末级传动机构的误差所对应的被测行程量为S4，并且有S1≥S2+S3+S4。

进一步的是：所述开关组设置有两组，当两组开关组均为常开开关时，两组开关组并联；当两组开关组均为常闭开关时，两组开关组串联。

进一步的是：所述减速机构包括安装板，所述前级传动机构为可转动地安装在安装板上的螺杆，所述末级传动机构为套在螺杆上并与螺杆螺纹配合的螺母板，还包括固定安装在安装板上并与螺杆轴线平行的导柱，所述螺母板可轴向移动的套在导柱上；所述末级开关触发器设置在螺母板上，所述前级开关触发器设置在螺杆上，所述前级开关和末级开关分别安装在安装板上；所述螺杆的一端为测量连接端。

进一步的是：还包括安装柱和滑块，所述安装柱与螺杆轴线平行，所述滑块可沿安装柱轴向移动调节地安装在安装柱上，所述末级开关安装在滑块上。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过同时在前级传动机构和末级传动机构设置对应的前级开关和末级开关，通过前级开关与末级开关的配合实现对行程量的限制。由于前级开关与行程量的传动比较小，因此可由前级开关提高控制精度，进而在保证装置可靠性的基础上，大大地提高了装置整体的控制精度，同时整个装置的安装和调节也非常方便。另外，还可设置两组开关组以进一步提高整个行程检测装置的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型所述行程限位开关装置的一种具体示例的示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为图1中A-A截面的剖视图；

图4为图1中前级开关局部的俯视图；

图5为同一组开关组内的末级开关与前级开关以脉冲信号表示工作状态的示意图；

图6为采用常开开关且设置一组开关组时的电路图；

图7为采用常闭开关且设置一组开关组时的电路图；

图8为图6中包含上限末级开关和下限末级开关时的电路图；

图9为图7中包含上限末级开关和下限末级开关时的电路图；

图10为采用常开开关且设置有两组开关组时的电路图；

图11为采用常闭开关且设置有两组开关组时的电路图；

图中标记为：末级开关触发器1、末级开关2，2`、上限末级开关21、下限末级开关22、前级开关触发器3、前级开关4，4`、安装板5、螺杆6、螺母板7、导柱8、测量连接端9、安装柱10、滑块11。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

本实用新型所述的行程限位开关装置，包括减速机构，所述减速机构包括传动连接的前级传动机构和末级传动机构，在所述前级传动机构上设置有测量连接端9；所述前级传动机构和末级传动机构具有一定传动比；还包括至少一组开关组，每一组开关组包括：末级开关触发器1、末级开关2、前级开关触发器3和前级开关4；所述末级开关触发器1随末级传动机构运动地设置在末级传动机构上，所述末级开关2设置在末级开关触发器1移动的轨迹上；所述前级开关触发器3随前级传动机构运动的设置在前级传动机构上，所述前级开关4设置在前级开关触发器3移动的轨迹上；当前级开关4与末级开关2同时被触发时，对应的开关组切换工作状态。其中末级开关触发器1与末级开关2形成有一对开关，当末级开关触发器1移动至末级开关2位置处时可触发末级开关2改变状态，如当末级开关2为常开开关时，通过末级开关触发器1的触发后，末级开关2将由断开状态改变为闭合状态；同理，当前级开关触发器3移动到前级开关4处时可触发前级开关4改变状态。

在实际使用时，先将测量连接端9与被测行程所对应的连接端传动连接，以使被测行程量传递给前级传动机构所对应的运动量，相应的在传递过程中可设定一定的传动比；如在附图1中所示的示例，当设置前级传动机构为螺杆6时，被测行程量可转化为螺杆6的旋转量。之后再由前级传动机构的运动量通过一定的传动比传递给末级传动机构，如附图1中所示，当设置末级传动机构为螺母板7时，螺杆6的旋转量可转化为螺母板7的轴向位移量，并且通过设置相应的传动比后可使得螺母板7的位移量与被测行程量之间具有一定的传动比。例如当设置被测行程量与螺杆6的旋转量的传动比为1m/360°，即螺杆6转动一周对应1m的被测行程量；同时设置螺杆6的旋转量与螺母板7的位移量为360°/1mm，即螺杆6转动一周带动螺母板7轴向移动1mm；最后，可得到被测行程量与螺母板7轴向位移量的总传动比为1m/1mm；若假设设置螺母板7的轴向位移量的最大值为0.1m，则可对应的被测行程量将达到100m。相应的，前级开关4控制精度为1m/360°，即2.78mm/度；若进一步假设前级开关4定位分度直径为40mm，即前级开关触发器3所转动的轨迹位于直径40mm的圆上，经换算后前级开关4的控制精度为7.97mm/mm，即前级开关触发器3每移动1mm对应于被测行程量7.97mm；若采用的前级开关4自身的控制误差为0.03mm时，则其对应于实际的被测行程量的控制误差为0.24mm，因此可达到mm级别的控制精度。同样，在上述例中，其末级开关2所能达到的控制精度仅为1m/mm，即末级开关触发器1每移动1mm对应于被测行程量为1m，即使采用的末级开关2自身的控制误差为0.03mm，其得到的最终控制误差也仅为30mm。因此，本实用新型通过将前级开关4与末级开关2的结合后可将仅设置末级开关2时的控制误差由30mm提高到了0.24mm；因此本实用新型所述的行程限位开关装置可大大的提高对被测行程量的控制精度；而且本实用新型还可通过缩小被测行程量与前级传动机构之间的传动比，进一步提高其控制精度。

另外，由于在本实用新型中，只有当前级开关4和末级开关2同时被触发时，才会触发开关组切换工作状态。为了实现上述效果，前级开关4与末级开关2可根据开关工作状态的不同而采用不同的连接方式，参照附图6中所示，当前级开关4与末级开关2均为常开开关时，可将二者进行串联设置；参照附图7中所示，当前级开关4与末级开关2均为常闭开关时，可将二者进行并联设置。

另外，参照附图5所示的示意图，其中，上一条脉冲线对应于末级开关2的工作状态，当发生脉冲时，表明末级开关2被触发，同时其脉冲宽度对应于在理论上末级开关2被连续触发所对应的被测行程量，记为S1；同理下一条脉冲线对应于前级开关4的工作状态，当发生脉冲时，表明前级开关4被触发，同时连续两个脉冲之间的距离所对应的被测行程量记为S2。由于只有当前级开关4与末级开关2被同时触发时，才会触发相应的开关组切换工作状态，因此可通过末级开关2作为对被测行程量的大范围上的控制，即在被测行程量的总行程长度上，只有在运动到行程其中一端的限位附近时才触发相应的末级开关2；而对于前级开关4，则可在整个被测行程量的总行程长度上被多次触发，这样既可通过前级开关4实现高精度的控制。如在附图1中所示的示例，当被测行程量从0至100m的最大行程量移动过程中，将带动螺杆6转动100圈，相应的将至少触发前级开关4的次数为99次，而只有当其行程达到100m附近时才会触发末级开关2，并且在同时触发前级开关4时才会最终触发相应的开关组。

由于必须当末级开关2与前级开关4同时被触发，其对应的开关组才会被触发，以切换工作状态，即需要在附图5中的两条脉冲线中的脉冲同时发生。因此，在理论上，只要设置有S1≥S2，则可保证开关组能顺利的被触发。另外，考虑到前级传动机构和末级传动机构之间必然存在一定的回差调整，即当前级传动机构发生一定的位移量时，由于回差调整的存在，导致末级传动机构实际并未产生位移量；如在附图1中所示的示例，当螺杆6回转一定的量时，由于回差调整的存在，将导致螺母板7并不发现相应的移动；而该回差调整所对应的被测行程量记为S3；在这种情况下，为了保证开关组能顺利的被触发，可设置有S1≥S2+S3。在上述基础上，进一步考虑到末级传动机构必然存在一定的误差，并且当该部分误差所对应的被测行程量为S4时，可设置S1≥S2+S3+S4，以保证开关组能顺利的被触发。上述各情况所对应的示意图可参照附图5中所示。

另外，由于本实用新型中，最终控制被测行程量的精度是由前级传动机构实现的，因此前级转动机构与末级传动机构之间的回差调整以及末级传动机构的制造误差等因素将不会影响对被测行程量的控制精度，因此本实用新型还可避免上述回差调整等因素对控制精度的影响，从而进一步提高控制精度。

另外，考虑到对行程的控制一般包括对行程上限和行程下限的控制，因此本实用新型进一步将所述末级开关2包括在末级开关触发器1移动的轨迹上设置的上限末级开关21和下限末级开关22；当上限末级开关21或下限末级开关22被触发时，所述末级开关2被触发。这样，通过设置上限末级开关21和下限末级开关22即可达到对被测行程量的上、下限进行控制。当然，根据开关工作状态的不同需要采用不同的连接方式，参照附图8中所示，当采用常开开关时，上限末级开关21和下限末级开关22可先并联后再与前级开关4串联；而参照附图9中所示，当采用常闭开关时，上限末级开关21和下限末级开关22可先串联后再与前级开关4并联。

另外，为了提高整个行程限位开关装置的可靠性，本实用新型也可设置有多组的开关组；如附图10和附图11中所示，为设置有两组开关组，每组开关组包括前级开关4、4`和末级开关2、2`；并且根据开关工作状态的不同进行相应的连接，如附图10中，当采用常开开关时可将两组开关组中的两个前级开关4、4`并联后再和并联的两个末级开关2、2`串联；而当采用常闭开关时可将两组开关组中的两个前级开关4、4`串联后再和串联的两个末级开关2、2`并联。假设单个开关所能达到的可靠性为95%，只设置一组开关组时，以附图6中所示的连接关系为例，则P、Q两点间的可靠性为90.25；而设置两组开关组后，以附图10中所示的连接关系为例，则P、Q两点间的可靠性为99.5；因此通过设置两组开关组可极大的提高装置整体的可靠性。

参照附图1中所示的具体示例，所述减速机构包括安装板5，所述前级传动机构为可转动地安装在安装板5上的螺杆6，所述末级传动机构为套在螺杆6上并与螺杆6螺纹配合的螺母板7，还包括固定安装在安装板5上并与螺杆6轴线平行的导柱8，所述螺母板7可轴向移动的套在导柱8上；所述末级开关触发器1设置在螺母板7上，所述前级开关触发器3设置在螺杆6上，所述前级开关4和末级开关2分别安装在安装板5上；所述螺杆6的一端为测量连接端9。并且，其设置有两组开关组，每组开关组中包括一个前级开关4、一个上限末级开关21和一个下限末级开关22；同时在螺母板7上设置有两个末级开关触发器1；在螺杆6的轴向方向上间隔的设置有两个前级开关触发器3，分别与两个前级开关4对应。更具体的，还设置有安装柱10和滑块11，所述安装柱10与螺杆6轴线平行，所述滑块11可沿安装柱10轴向移动调节地安装在安装柱10上，所述末级开关2安装在滑块11上。这样，通过调节滑块11在安装柱10上的位置，即可调节末级开关2的位置，进而可实现调节对被测行程量的总行程量的调节。当然，若需要精确调节对被测行程量控制，还可调节前级开关4的位置或者调节前级开关触发器3的初始相对位置。

另外，上述前级开关4、末级开关2以及上限末级开关21和下限末级开关22等均为触发开关，通过相应的前级开关触发器1或者末级开关触发器3进行触发后，工作状态即可发生改变。例如以附图6中所示，当前级开关4和末级开关2同时被相应的前级开关触发器3和末级开关触发器1触发后，分别从“断开”状态改变为“闭合”状态，进而使得P、Q两端点导通。具体的，前级开关4、末级开关2等均可采用普通的光电开关，相应的前级开关触发器3和末级开关触发器1等为与光电开关配合的挡块结构即可。

另外，为了提高前级传动机构与末级传动机构之间的传动比，还可在前级传动机构与末级传动机构之间设置中间传动机构；并且可选择是否在相应的中间传动机构上设置相应的触发器和开关。更一般的，上述附图1中所示的仅为具体事例，本实用新型中的前级传动机构还可采用除螺杆6以外的其它传动机构，例如采用齿轮结构；相应的末级传动机构也可采用除螺母板7以外的其它传动机构，只要保证与前级传动机构的传动即可，例如当前级传动机构采用齿轮时，末级传动机构也可采用齿轮结构。

Claims (10)

1.行程限位开关装置，包括减速机构，所述减速机构包括传动连接的前级传动机构和末级传动机构，在所述前级传动机构上设置有测量连接端(9)；所述前级传动机构和末级传动机构具有一定传动比；其特征在于：还包括至少一组开关组，每一组开关组包括：末级开关触发器(1)、末级开关(2)、前级开关触发器(3)和前级开关(4)；所述末级开关触发器(1)随末级传动机构运动地设置在末级传动机构上，所述末级开关(2)设置在末级开关触发器(1)移动的轨迹上；所述前级开关触发器(3)随前级传动机构运动的设置在前级传动机构上，所述前级开关(4)设置在前级开关触发器(3)移动的轨迹上；当前级开关(4)与末级开关(2)同时被触发时，对应的开关组切换工作状态。

2.如权利要求1所述的行程限位开关装置，其特征在于：所述末级开关(2)包括在末级开关触发器(1)移动的轨迹上设置的上限末级开关(21)和下限末级开关(22)；当上限末级开关(21)或下限末级开关(22)被触发时，所述末级开关(2)被触发。

3.如权利要求2所述的行程限位开关装置，其特征在于：所述前级开关(4)与所述末级开关(2)均为常开开关，所述前级开关(4)与所述末级开关(2)串联；当设置有上限末级开关(21)和下限末级开关(22)时，上限末级开关(21)和下限末级开关(22)均为常开开关，并且上限末级开关(21)和下限末级开关(22)并联。

4.如权利要求2所述的行程限位开关装置，其特征在于：所述前级开关(4)与所述末级开关(2)均为常闭开关，所述前级开关(4)与所述末级开关(2)并联；当设置有上限末级开关(21)和下限末级开关(22)时，上限末级开关(21)和下限末级开关(22)均为常闭开关，并且上限末级开关(21)和下限末级开关(22)串联。

5.如权利要求1所述的行程限位开关装置，其特征在于：保持末级开关(2)处于连续触发状态所对应的被测行程量为S1，连续两次触发前级开关(4)所对应的被测行程量为S2，并且有S1≥S2。

6.如权利要求5所述的行程限位开关装置，其特征在于：前级传动机构和末级传动机构之间的回差调整所对应的被测行程量为S3；并且有S1≥S2+S3。

7.如权利要求6所述的行程限位开关装置，其特征在于：末级传动机构的误差所对应的被测行程量为S4，并且有S1≥S2+S3+S4。

8.如权利要求1所述的行程限位开关装置，其特征在于：所述开关组设置有两组，当两组开关组均为常开开关时，两组开关组并联；当两组开关组均为常闭开关时，两组开关组串联。

9.如权利要求1至4中任意一项所述的行程限位开关装置，其特征在于：所述减速机构包括安装板(5)，所述前级传动机构为可转动地安装在安装板(5)上的螺杆(6)，所述末级传动机构为套在螺杆(6)上并与螺杆(6)螺纹配合的螺母板(7)，还包括固定安装在安装板(5)上并与螺杆(6)轴线平行的导柱(8)，所述螺母板(7)可轴向移动的套在导柱(8)上；所述末级开关触发器(1)设置在螺母板(7)上，所述前级开关触发器(3)设置在螺杆(6)上，所述前级开关(4)和末级开关(2)分别安装在安装板(5)上；所述螺杆(6)的一端为测量连接端(9)。

10.如权利要求9所述的行程限位开关装置，其特征在于：还包括安装柱(10)和滑块(11)，所述安装柱(10)与螺杆(6)轴线平行，所述滑块(11)可沿安装柱(10)轴向移动调节地安装在安装柱(10)上，所述末级开关(2)安装在滑块(11)上。