CN2746614Y - 转动轴传感器的动态供电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种转动轴传感器的动态供电装置，包括壳体(1)及轴承(2)；所述壳体(1)上开设有供力矩测量轴穿过的相对且同心的第一圆孔(3)和第二圆孔(4)；所述轴承(2)设置在所述第一圆孔(3)内，该轴承(2)的外环(21)通过连接导线(5)与外部电源的正极连接。本实用新型具有简单的结构，可靠的供电连接，彻底消除了为转动装置提供电力的传统方式所存在的缺陷和不足。

Description

转动轴传感器的动态供电装置

技术领域

本实用新型涉及一种转动轴传感器的动态供电装置，尤其是一种为转动轴力矩测量传感器中的信号处理电路提供电力的供电装置。

背景技本

在交通、运输、生产制造以及机械维修等众多行业中，经常需要对一些旋转体如转动轴的各项参数进行测量，人们通常会采用手动工具进行测量。

随着机械化、电子化、计算机智能化技术的飞速发展，转动轴的测量已经不仅仅局限于简单的数值测量，而是需要进行现场工作状态下的实时测量，并将得到的数据信息通过控制电路或计算机进行处理从而控制执行机构完成相应的操作。在这一过程中，转动轴参数的测量必须采用电子传感器。

常用的电子传感器，如力矩传感器主要包括壳体、一个内部安装有若干个应力感应电阻(应力贴片)的测量轴，测量轴贯穿壳体并与其固定连接，壳体内设有处理电路。应力感应电阻之间组成桥式电路，其信号输出端与处理电路的信号输入端连接。在进行力矩测量时，测量轴连接在被测转动轴上，当被测转动轴在转动中受到阻力时，测量轴将发生微弱的形变，造成应力感应电阻值的改变，使桥式电路输出变化的电压信号，该信号被传送到处理电路中进行处理后通过信号输出装置输出，为外部控制、计算设备所采集。在测量轴转动时，壳体处于静止状态。

由于测量轴和处理电路随着被测转动轴的转动而转动，因此，为转动轴传感器的处理电路提供电力成为一个重要问题。通常，采用的方式主要有接触式和非接触式两种。典型的接触式供电方式包括利用电刷原理制成的导电环供电方式，该方式将外部电源通过设置在壳体内静止的电刷、测量轴上转动的导电环向处理电路供电，而利用电感耦合原理制成的变压器式供电则是典型的非接触供电方式。它是在测量轴上和壳体内适当位置分别安装一个相互耦合的绕组。外部电源连接到壳体内的绕组上，并通过耦合方式使设置在测量轴上的处理电路从测量轴上的绕组获得电力。

导电环供电方式的主要缺点在于，导电环与测量轴之间存在着滑动摩擦并且由于接触电阻的存在和波动，经常会出现发热、电压不稳等现象，对处理电路的正常工作造成影响，同时，滑动摩擦容易造成导电环使用寿命低，需要经常维修、更换，给传感器的使用造成麻烦。

电感耦合供电方式的主要缺点在于，耦合效率低、自身容易发热、自重较大使转动惯量增大，而且生产制造相对复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述转动轴传感器的供电方式所存在的缺陷提供一种转动轴传感器的动态供电装置，该装置采用接触式外部供电，不存在固定零件与运动零件之间的滑动摩擦，使用寿命长，不需要经常维修及更换部件，并且制造成本较低。

为实现上述目的，本实用新型采用一种转动轴传感器的动态供电装置，包括壳体及轴承，壳体上开设有供力矩测量轴穿过的相对且同心的第一圆孔和第二圆孔，轴承设置在第一圆孔内，该轴承的外环通过连接导线与外部电源的正极连接。

在使用中，将用于测量转动轴参数的测量轴的一端穿入轴承的内环固定并使测量轴与轴承的内环绝缘。测量轴的另一端穿出第二圆孔，同时，将处理电路固定安装在测量轴位于壳体内部分表面。将处理电路的电源正极与轴承的内环连通，并通过测量轴本体接地。测量轴所产生的信号输出到处理电路的信号输入端连接，实现对转动轴进行各种测量的操作。

上述技术方案中，外部电源的正极通过导线、轴承的外环、滚珠及轴承的内环将电力传输到处理电路，从而不需要采用传统的电刷导电环供电机构，也不需要采用变压器耦合供电方式，不仅可靠，而且耐用，维护成本低，制造简单，安装方便。

为使测量轴的转动更加顺畅，在壳体上还可以设置另一轴承。另一轴承设置在第二圆孔内，并使另一轴承与外部电源的负极连接(接地)。使用中，可以将测量轴分别穿出两个轴承，而处理电路就可以通过测量轴本体和另一轴承接地。

当采用金属材料制造壳体时，在第一圆孔与轴承间可以增设绝缘管并使连接导线穿过绝缘管与轴承的外环连接。

为保证导线与轴承的外环连接可靠，在绝缘管的内侧表面还可以环周贴设一个环形导电圈，将该环形导电圈与连接导线连接。

由以上技术方案可知，本实用新型具有简单的结构，可靠的供电连接，其与导电环供电方式比较，轴承内部的滚动摩擦远远小于导电环与电刷之间的滑动摩擦，且滚珠与轴承的内环、外环之间的接触面积较大，使接触电阻稳定，不易出现过热现象，因此不会对处理电路的正常工作造成影响，同时，轴承不仅廉价而且经久耐用，使用寿命长，不需要经常维修、更换。本实用新型与电感耦合供电方式比较，其传导效率高，重量轻，安装简便，因此能够彻底消除传统为转动轴传感器提供电力的方式所存在的缺陷和不足。

以下，通过具体实施方式并结合附图对本实用新型做进一步的详细说明。

附图说明

图1为本实用新型的一个具体实施例结构示意图。

图2为本实用新型的一个较佳实施例的具体应用示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的组成至少包括壳体1及轴承2。壳体1上开设有供测量轴穿过的相对且同心的第一圆孔3和第二圆孔4。轴承2设置在第一圆孔3内，该轴承2的外环21通过连接导线5与外部电源的正极连接。

使用时，测量轴安装在壳体1中，其一端穿出第二圆孔4，另一端穿过安装在第一圆孔3中的轴承2的内环22并与之绝缘固定。处理电路被安装在测量轴的表面且位于壳体1内，其电源正极输入端与轴承2的内环22连接。

在对转动轴进行测量时，测量轴跟随被测转动轴转动，连接导线5与外部电源的正极连接电源通过轴承2被传输到处理电路，为测量提供了电力能源。

图2所示为本实用新型所的一个较佳实施例的具体应用示意图。该实施例中，壳体1为圆柱形的杯状容器，壳体1的开口上通过螺栓固定有盖11。第一圆孔3开设在壳体1的底部，第二圆孔4开设在盖11上。在第二圆孔4内还设有另一轴承6。

本实施例中，第一圆孔3是由两个同心的，半径不同的圆形凹陷连通构成，其中，半径较大的圆形凹陷31设置在壳体1的内侧，半径较小的圆形凹陷32设置在壳体1的外侧。由于本实施例的壳体1是采用铝合金铸造而成，因此，在第一圆孔3与轴承2间增设有绝缘管7。绝缘管7设置在半径较大的圆形凹陷31内侧，并且在其靠近半径较小的圆形凹陷32的一端向圆心方向设有弯折面，使该绝缘管7的轴向截面呈双L形。

另外，为提高连接导线5与轴承2的外环21之间的连接可靠性，并提供便利的安装，在绝缘管7的内侧底面环周贴设有环形导电圈8，该环形导电圈8与连接导线5连接。

本实施例在安装使用中，先将处理电路10固定在测量轴9上并在测量轴9上增设一个与处理电路10的外壳连体的绝缘环101，绝缘环101的外侧还套设一个与处理电路10的电源正极连通的金属垫圈102；再将轴承2的内环22套在绝缘环101上，使测量轴9不能直接与轴承2电导通；然后将测量轴9装入壳体1内，使其安装有轴承2的一端穿出半径较小的圆形凹陷32，轴承2的外环21卡入绝缘管7中并与环形导电圈8接触，同时，金属垫圈102也与轴承2的内环22接触；最后，将装设有另一轴承6的盖11口在壳体1的开口上，通过螺栓固定，此时，测量轴9的另一端穿出另一轴承6，并与其固定。处理电路10的电源负极，即接地端直接连接在测量轴9上，此时，处理电路10的电源负极实际上通过测量轴9、被测量转动轴接地。另外，也可以在另一轴承6上接设一根电线与外部电源的负极连接，同样可以构成电回路。

上述实施例在工作中，外部电源可以方便的被输送到处理电路10。由于轴承2和轴承6属于价格低廉且适合众多场合的应用部件，不易损坏，因此，该实施例具有使用寿命长，维护费用及生产成本低，安装方便等优点。

Claims (6)

1、一种转动轴传感器的动态供电装置，包括壳体(1)及轴承(2)，其特征在于：所述壳体(1)上开设有相对且同心的第一圆孔(3)和第二圆孔(4)；所述轴承(2)设置在所述第一圆孔(3)内，该轴承(2)的外环(21)通过连接导线(5)与外部电源的正极连接。

2、根据权利要求1所述的转动轴传感器的动态供电装置，其特征在于：所述的壳体(1)为棱柱形或圆柱形并具有盖(11)的杯状容器；所述第一圆孔(3)开设在所述壳体(1)的底部；所述第二圆孔(4)开设在所述盖(11)上。

3、根据权利要求1所述的转动轴传感器的动态供电装置，其特征在于：所述的壳体(1)上还设有另一轴承(6)；所述另一轴承(6)设置在所述第二圆孔(4)内；  所述另一轴承(6)与外部电源的负极连接。

4、根据权利要求1、2或3所述的转动轴传感器的动态供电装置，其特征在于：所述的第一圆孔(3)与轴承(2)间增设有绝缘管(7)；所述连接导线(5)穿过所述绝缘管(7)与所述轴承(2)的外环(21)连接。

5、根据权利要求4所述的转动轴传感器的动态供电装置，其特征在于：所述的第一圆孔(3)是由两个设置在壳体(1)上同心且半径不同的圆形凹陷连通构成，其中，半径较大的圆形凹陷(31)设置在所述壳体(1)的内侧，半径较小的圆形凹陷(32)设置在所述壳体(1)的外侧；所述绝缘管(7)设置在所述半径较大的圆形凹陷(31)内侧，并且其靠近所述半径较小的圆形凹陷(32)的一端向圆心方向设有弯折面，使该绝缘管(7)的轴向截面呈双L形。

6、根据权利要求5所述的转动轴传感器的动态供电装置，其特征在于：所述的绝缘管(7)的内侧表面与所述轴承(2)的外环(21)之间还环周贴设有一环形导电圈(8)，该环形导电圈(8)与所述连接导线(5)连接。

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