CN207779327U - 一种设备部件磨损厚度的检测传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种设备部件磨损厚度的检测传感器，包括金属底座、上盖、连接件、处理电路板以及测厚传感条；处理电路板设置于金属底座的上表面，处理电路板上设有电池；金属底座下部开设固定槽，连接件的上部嵌入固定槽，金属底座的上部开设阶梯槽，阶梯槽位于处理电路板的正下方且与固定槽连通，处理电路板与金属底座之间形成屏蔽腔，处理电路板的处理芯片位于屏蔽腔内；连接件通过外螺纹固定在待测设备上；连接件内设有通孔，测厚传感条位于通孔内且与处理电路板电连接；测厚传感条的长度大于或者等于连接件的长度。上述检测传感器安装便捷，可靠性提高，因设备内部冲击而受损的几率低。

Description

一种设备部件磨损厚度的检测传感器

技术领域

本实用新型属于厚度检测技术领域，具体涉及一种设备部件磨损厚度的检测传感器。

背景技术

许多机械设备的工作部件如各类型破碎机衬板、大型提升机卷筒外壁的塑衬、球磨机筒体内部的衬板和破碎机衬板等机械部件，由于受到长期的磨削磨损，会逐渐变薄甚至破损，因此上述设备部件需要经常检测厚度并定期更换。目前结构测厚常用的方法有超声波和X射线测量。超声波必须跟表面接触良好，保证超声波震动传播的密切耦合才能够准确测量；X射线测量因为存在金属内部传导不良不适合衬板厚度检测。此外现有的预埋插入式衬板磨损厚度检测系统一般由传感器探头检测电路和数据收发处理器电路等组成，技术存在以下问题：有的检测装置将磨损厚度检测系统的数据收发处理电路通过电缆连接探头，安装于外部电气箱，因此传感器探头和检测处理器电路需要现场接线，便捷性差，且不适合回转运动的球磨机设备安装；有的检测装置将传感器探头检测电路和数据收发处理电路一起封装，设置在衬板或设备结构内部，导致系统可靠性差，成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种设备部件磨损厚度的检测传感器，不需要外接电源供电以及电路板之间也不需要现场接线来导通，安装便捷；金属底座上的元件均位于待测设备外部，可靠性提高，降低了因设备内部冲击而受损的几率。

一种设备部件磨损厚度的检测传感器，

包括金属底座、上盖、连接件、处理电路板以及测厚传感条；

其中，所述上盖覆盖所述金属底座，所述处理电路板设置于所述金属底座的上表面，所述处理电路板的接地层朝上设置，所述处理电路板上设有电池；

所述金属底座下部开设固定槽且金属底座的材质为金属，所述连接件的上部嵌入所述固定槽，所述金属底座的上部开设阶梯槽，所述阶梯槽位于所述处理电路板的正下方且与所述固定槽连通，所述处理电路板与所述金属底座之间形成屏蔽腔，所述处理电路板的处理芯片位于所述屏蔽腔内；

所述连接件外围设有外螺纹，所述连接件通过外螺纹固定在待测设备上且所述金属底座位于所述待测设备的外部；所述连接件内设有通孔，所述测厚传感条位于所述通孔内且与所述处理电路板电连接；

所述测厚传感条为长条状，且测厚传感条的长度大于或者等于所述连接件的长度，所述测厚传感条的下部位于待测设备的磨损部件内。

优选安装检测件时测厚传感条的底面与所述磨损部件的磨损面齐平，应当理解，即使安装不齐平，磨损后测厚传感条的底面也与磨损部件的磨损面齐平。预先将连接件通过外螺纹固定在待测设备上，此时测厚传感条的下部位于待测设备的磨损部件内，且测厚传感条的底面与磨损部件的磨损面齐平。从而设备运行时，测厚传感条与磨损部件同步磨损。测厚传感条的长度随磨损而变化，使得处理电路板采集的测厚传感条电信号随同变化，进而检测出磨损厚度，其中，测厚传感条被磨损的长度等于待测设备中磨损部件被磨损的长度，进而再依据磨损部件的原始厚度获得磨损部件磨损后的厚度。

其中，处理电路板的PCB板底层为接地层，接地层覆盖整个PCB板底层面，由于接地层覆铜以及金属底座，故接地层朝上设置时，处理电路板与金属底座之间形成屏蔽腔且间隙使用固化胶密封，处理芯片位于屏蔽腔内则可以有效地减少干扰。处理电路板上设有电池，不需要再外接外部电源供电即可工作，适用于各类设备的磨损厚度检测，尤其是适用于回转运动的设备。由于连接件固定在待测设备上使得金属底座上的元件均位于待测设备外部，可以有效地降低因设备内部冲击而受损的几率，同时连接件是部分嵌入了待测设备，可以更加稳固地固定在待测设备上，可靠性更强以及测厚传感条与磨损部件同步磨损，使得检测结果更加准确。

其中，金属底座采用如铝、铝合金或不锈钢；优选上盖采用非金属材料。优选连接件为螺栓结构，阶梯槽为阶梯圆形槽，其有由两个圆形槽构成，一个圆形槽位于处理电路板正下方，一个圆形槽与固定槽连通，故底座为圆环形结构。

进一步优选，所述处理电路板上设有正极弹簧顶针和负极弹簧顶针，所述正极弹簧顶针和负极弹簧顶针均位于所述阶梯槽内；

所述测厚传感条顶部端面设有对接电路板，对接电路板与测厚传感条电连接，所述对接电路板上设有正极触片和负极触片，所述正极触片和负极触片分别正对于所述正极弹簧顶针和负极弹簧顶针。

处理电路板以及测厚传感条之间通过正极弹簧顶针和负极弹簧顶针以及正极触片和负极触片来实现导通，不需要额外接线，拆装便捷。由于连接件固定在待测设备上使得金属底座上的元件均位于待测设备外部，可以有效地降低因设备内部冲击而受损的几率，同时连接件是部分嵌入了待测设备，可以更加稳固地固定在待测设备上，可靠性更强。

优选负极弹簧顶针、正极弹簧顶针、对接电路板的正极触片和对接电路板的负极触片均采用铜材质。

进一步优选，所述正极触片为圆形，所述负极触片为环形，所述正极触片位于所述负极触片的环形中心。

负极触片为环形，正极触片为圆形，以面而非以点的形式可以增加正极弹簧顶针、负极弹簧顶针与正极触片和负极触片的有效接触区域，以保证接触稳定性。

进一步优选，至少包括两个所述负极弹簧顶针，且所述负极弹簧顶针是以正极弹簧顶针为对称中心设置。

进一步优选，包括四个所述负极弹簧顶针以及与所述负极弹簧顶针相匹配的四个所述负极触片，所述正极触片为圆形，所述负极触片以所述正极触片为中心对称分布于所述正极触片的四周，所述负极触片为扇形。

进一步优选，所述测厚传感条上沿着长度方向设有若干相互并联的电阻。

测厚传感条与磨损部件同步磨损时，每磨损掉一个电阻，测厚传感条的整体电阻值则发生变化，进而导致处理电路板采集到电信号随之变化，即根据电信号的变化获取磨损厚度。其中相邻电阻之间可以是等间距分布，还可以是按照实验要求非等间距分布。

进一步优选，所述测厚传感条上每个电阻的阻值均相同，相邻电阻之间间隔预设距离。

进一步优选，所述测厚传感条的电阻数量为30，预设距离为5mm。

进一步优选，所述处理电路板上还设有天线，所述上盖与所述金属底座之间形成空腔，所述电池和所述天线均位于所述空腔内。

此设置方式可以节省检测传感器所占空间，使得检测传感器更加精巧。天线使检测传感器可以与其他终端通讯，将检测结果传输出去。

进一步优选，所述金属底座与所述上盖为螺纹连接，所述金属底座上的固定槽为螺纹槽，所述连接件上的外螺纹中至少存在一段外螺纹与所述固定槽内的螺纹相匹配。

金属底座与连接件、连接件与待测设备、金属底座与上盖之间均为螺纹连接，拆装方便，即使零件损坏或者需更换测厚传感条时均只需拆装零件替换，节省成本以及提高工效。

有益效果

与现有技术相比，本实用新型的优点有：

将测厚传感条下端设于待测设备的磨损部件内进而使得测厚传感条与磨损部件同步磨损，处理电路板再依托测厚传感条的电信号变化得到磨损厚度的检测结果，提高检测结果的准确性，同时，连接件固定在待测设备上使得金属底座上的元件均位于待测设备外部，可以有效地降低因设备内部冲击而受损的几率，同时连接件部分嵌入了待测设备，可以更加稳固地固定在待测设备上，可靠性更强。

处理电路板与所述金属底座之间形成屏蔽腔，而处理电路板的处理芯片位于所述屏蔽腔内可以有效地降低干扰，且处理电路板上设有电池，不需要再外接外部电源供电即可工作，适用于各类设备的磨损厚度检测，尤其是适用于回转运动的设备。

处理电路板以及测厚传感条之间通过正极弹簧顶针和负极弹簧顶针以及正极触片和负极触片来实现导通，不需要额外接线，拆装便捷。

附图说明

图1是本实用新型中第一个实施例提供的检测传感器的示意图；

图2是本实用新型提供的一种正、负极弹簧顶针的示意图；

图3是本实用新型提供的一种正、负极触片的示意图；

图4是本实用新型提供的另一种正、负极弹簧顶针的示意图；

图5是本实用新型提供的另一种正、负极触片的示意图；

图6是本实用新型提供的测厚传感条的示意图；

图7是本实用新型提供的测厚传感条的另一示意图；

图8是本实用新型提供的测厚传感条的电信号检测电路图；

图9是本实用新型中第二个实施例提供的检测传感器的结构示意图；

其中，附图标记进一步如下说明：

1-连接件，2-金属底座，3-紧固螺钉，4-处理电路板，5-天线，6-电池，7-上盖，8-负极弹簧顶针，9-正极弹簧顶针，10-处理芯片，11-对接电路板，12-固定套，13-测厚传感条，14-正极触片，15-负极触片。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型做进一步的说明。

实施例1

本实施例提供的一种设备部件磨损厚度的检测传感器，包括金属底座2、上盖7、连接件1、紧固螺钉3、处理电路板4以及测厚传感条13。其中，上盖7覆盖金属底座2，本实施例中优选金属底座2与上盖7螺纹连接，且上盖7与金属底座2之间形成空腔。

处理电路板4设置于金属底座2上表面，处理电路板4通过紧固螺钉3固定在金属底座2上，且处理电路板4的接地层朝上设置。处理电路板4上设有电池6、天线5以及正极弹簧顶针9和负极弹簧顶针8。正极弹簧顶针9和负极弹簧顶针8均朝处理电路板4的下方设置，电池6和天线5位于上盖7与金属底座2之间的空腔内，即电池6和天线5设置在处理电路板4的上表面。天线5使得检测传感器可以与外部终端设备通信进行数据传输，电池6为检测传感器供电，使得检测传感器不需要再外接电源，处理芯片10位于处理电路板4的正下方，处理芯片10为处理中心，用于计算出磨损厚度等。

金属底座2下部开设固定槽，连接件1的上部嵌入固定槽内，本实施例中优选固定槽为螺纹孔，其他可行的实施例中，还可以通过卡扣等常规结构实现固定。金属底座2的上部还开设阶梯槽，阶梯槽位于处理电路板4的正下方，并与固定槽连通。其中，正极弹簧顶针9和负极弹簧顶针8位于阶梯槽内。优选处理电路板4覆铜以及金属底座2采用金属材质，故处理电路板4与金属底座2之间形成屏蔽腔，处理芯片10位于屏蔽腔内，减少外部对处理芯片10的干扰。

连接件1外围设有外螺纹，至少一段外螺纹位于金属底座2下方，将检测传感器安装在待测设备上时，连接件1通过位于金属底座2下方的外螺纹固定在待测设备上。本实施例中，连接件1外围设有上下两段外螺纹，其中，下段外螺纹位于金属底座2下方，连接件1上部通过上段外螺纹与金属底座2的螺纹孔的配合固定在金属底座2下端。此外，连接件1内设有通孔，通孔顶端设有固定套12，长条状的测厚传感条13通过固定套12卡接在通孔内。如图，连接件1由三段圆柱体构成，上段外螺纹位于上端圆柱体上，下段外螺纹位于中端圆柱体上，通孔依次贯穿三个圆柱体，测厚传感条13的长度等于连接件1的长度。

其中，测厚传感条13顶部端面设有对接电路板11，对接电路板11与测厚传感条13电连接，对接电路板11上设有正极触片14和负极触片15，正极触片14、负极触片15分别正对于正极弹簧顶针9和负极弹簧顶针8。正极弹簧顶针9、负极弹簧顶针8与正极触片14、负极触片15相接触时，实现处理电路板4与测厚传感条13之间电导通。如图2和图3所示，本实施例中，正极触片14为圆形，负极触片15为环形，正极触片14位于所述负极触片15的环形中心。其他可行的实施例中，可以存在至少两个负极弹簧顶针8，且负极弹簧顶针8是以正极弹簧顶针9为对称中心设置。如图4和图5所示，存在四个负极弹簧顶针，且对应存在四个负极触片，正极触片为圆形，负极触片以所述正极触片为中心对称分布于正极触片的四周，其中，负极触片为扇形。优选正极弹簧顶针9、负极弹簧顶针8、正极触片14、负极触片15均采用铜材质。

如图6和图7所示，测厚传感条13上沿着长度方向设有若干相互并联的电阻R_Y，每个电阻R_Y沿着所述测厚传感条13的长度方向与其他电阻R_Y并联，优选每个电阻R_Y的阻值相同，相邻电阻之间间隔预设距离。例如测厚传感条13的电阻数量为30，预设距离为5mm。测厚传感条13被磨损导致其长度发生变化的同时，也将减少并联电阻的数量，进而导致测厚传感条13上的电信号发生变化。

将检测传感器安装在待测设备上时，连接件1通过下段外螺纹固定在待测设备上，进而使检测传感器固定在待测设备上，测厚传感条13的下端以及连接件1的下端位于待测设备的磨损部件内，测厚传感条13的底面与所述磨损部件的磨损面齐平。预先将检测传感器安装在待测设备上。待测设备运行时，测厚传感条13与磨损部件同步磨损，而测厚传感条13磨损时，处理电路板4采集的电信号将随之变化，进而可以计算出磨损厚度。若测厚传感条13的长度与磨损部件的厚度相同，计算出被磨损的厚度，则还可以计算出磨损后的磨损部件的当前厚度。

其中，电信号可以是电流信号还可以是电压信号，例如处理电路板4上的处理芯片10可以采集测厚传感条13的电流值作为电信号，故测厚传感条13的电阻值因测厚传感条13的长度缩短程度发生变化时，处理电路板4上的处理芯片10采集到电信号随之变化，进而根据电信号的变化获取磨损厚度。本实施例中优选电信号为电压信号，采用如图8所示的检测电路，其中，测厚传感条13还可以串接一个电阻R_B，电阻R_B设置在处理电路板4上，再采集电阻各端AD1以及AD2的压力值，测厚传感条13的阻值变化时，将会导致各端的压力变化，进而测厚传感条13的电阻值因测厚传感条13的长度缩短程度发生变化时，依据电压值的变化可以得出磨损厚度，依据图8的电路图以及现有电压、电流和电阻原理，各端AD1以及AD2的压力与电阻之间存在如下关系：

式中，R_Y为测厚传感条中单个电阻的阻值，R_并为测厚传感条中并联电阻的并联值，V_AD1为端点AD1的电压，V_AD2为端点AD2的电压，N为测厚传感条中磨损后的并联电阻数量，N_总为测厚传感条中磨损前并联电阻数量，d_L为测厚传感条中并联电阻之间的布置间距，L为被磨损的长度。

基于上述检测传感器，将检测传感器安装在待测设备的过程如下：

预先将检测传感器分为两部分装配，其中，第一部分为将连接件1、测厚传感条13、固定套12以及对接电路板11装配好，其中，测厚传感条13以及对接电路板11之间采用信号线连接，连接件1中通孔与测厚传感条13之间的间隙采用固化胶密封。第二部分为将金属底座2、处理电路板4、以及天线5、电池6、上盖7、负极弹簧顶针8、正极弹簧顶针9装配好，其中，处理电路板4的PCB板顶层布置处理芯片10、天线5、电池6、负极弹簧顶针8和正极弹簧顶针9，PCB板底层为接地层，采用倒扣安装方式使处理电路板4的接地层朝上，同时天线5、电池6位于处理电路板4的上表面，处理芯片10、负极弹簧顶针8和正极弹簧顶针9位于处理电路板4的下方。

然后将第一部分安装在待测设备上，具体通过连接件1上的外螺纹固定在待测设备上；再将第二部分固定在第一部分上，此时正极弹簧顶针9、负极弹簧顶针8和正极触片14、负极触片15分别连接，无需现场接线。

实施例2

如图9所示，本实施例相较于实施例1的区别在于，连接件1由两段圆柱体组成，连接件1外围的上段外螺纹位于上端圆柱体上，下段外螺纹位于下端圆柱体上，通孔依次贯穿两个圆柱体，测厚传感条13的长度大于连接件1的长度，故测厚传感条13的下端是位于连接件1外部。检测时，将检测传感器安装在待测设备上时，连接件1通过下段外螺纹固定在待测设备上，进而使检测传感器固定在待测设备上，测厚传感条13的下端位于待测设备的磨损部件内，测厚传感条13的底面与所述磨损部件的磨损面齐平。

需要强调的是，本实用新型所述的实例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型不限于具体实施方式中所述的实例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，不脱离本实用新型宗旨和范围的，不论是修改还是替换，同样属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种设备部件磨损厚度的检测传感器，其特征在于：包括金属底座、上盖、连接件、处理电路板以及测厚传感条；

其中，所述上盖覆盖所述金属底座，所述处理电路板设置于所述金属底座的上表面，所述处理电路板的接地层朝上设置，所述处理电路板上设有电池；

所述金属底座下部开设固定槽，所述连接件的上部嵌入所述固定槽，所述金属底座的上部开设阶梯槽，所述阶梯槽位于所述处理电路板的正下方且与所述固定槽连通，所述处理电路板与所述金属底座之间形成屏蔽腔，所述处理电路板的处理芯片位于所述屏蔽腔内；

所述连接件外围设有外螺纹，所述连接件通过外螺纹固定在待测设备上且所述金属底座位于所述待测设备的外部；所述连接件内设有通孔，所述测厚传感条位于所述通孔内且与所述处理电路板电连接；

所述测厚传感条为长条状，且测厚传感条的长度大于或者等于所述连接件的长度，所述测厚传感条的下部位于待测设备的磨损部件内。

2.根据权利要求1所述的检测传感器，其特征在于：所述处理电路板上设有正极弹簧顶针和负极弹簧顶针，所述正极弹簧顶针和负极弹簧顶针均位于所述阶梯槽内；

所述测厚传感条顶部端面设有对接电路板，对接电路板与测厚传感条电连接，所述对接电路板上设有正极触片和负极触片，所述正极触片和负极触片分别正对于所述正极弹簧顶针和负极弹簧顶针。

3.根据权利要求2所述的检测传感器，其特征在于：所述正极触片为圆形，所述负极触片为环形，所述正极触片位于所述负极触片的环形中心。

4.根据权利要求2所述的检测传感器，其特征在于：至少包括两个所述负极弹簧顶针，且所述负极弹簧顶针是以正极弹簧顶针为对称中心设置。

5.根据权利要求4所述的检测传感器，其特征在于：包括四个所述负极弹簧顶针以及与所述负极弹簧顶针相匹配的四个所述负极触片，所述正极触片为圆形，所述负极触片以所述正极触片为中心对称分布于所述正极触片的四周，所述负极触片为扇形。

6.根据权利要求1所述的检测传感器，其特征在于：所述测厚传感条上沿着长度方向设有若干相互并联的电阻。

7.根据权利要求6所述的检测传感器，其特征在于：所述测厚传感条上每个电阻的阻值均相同，相邻电阻之间间隔预设距离。

8.根据权利要求7所述的检测传感器，其特征在于：所述测厚传感条的电阻数量为30，预设距离为5mm。

9.根据权利要求1所述的检测传感器，其特征在于：所述处理电路板上还设有天线，所述上盖与所述金属底座之间形成空腔，所述电池和所述天线均位于所述空腔内。

10.根据权利要求1所述的检测传感器，其特征在于：所述金属底座与所述上盖为螺纹连接，所述金属底座上的固定槽为螺纹槽，所述连接件上的外螺纹中至少存在一段外螺纹与所述固定槽内的螺纹相匹配。