專利名稱：數(shù)字式線位移傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字量輸出的拉線式線位移傳感器，具體是一種數(shù)字式線位移傳感器。
背景技術(shù)：
在日常生活中，無論是尺寸測量還是軌跡跟蹤，都需要用到線位移傳感器；目前市 場上常用的線位移傳感器分為無線式和有線式兩種形式，其中市場上的無線式線位移傳感 器是以激光、聲波為典型代表的原理形式，其主要優(yōu)點(diǎn)是測量范圍大，數(shù)字量直接輸出，方 便數(shù)據(jù)的采集后處理，而其缺點(diǎn)是抗干擾能力差，用作小位移測量時(shí)誤差較大，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測 量時(shí)精度低、通用性差、價(jià)格高。而市場上有線式的線位移傳感器多為電阻式、電容式、電感 式原理形式，其主要依靠位移與輸出電壓、電流等物理量間的線性對(duì)應(yīng)關(guān)系來進(jìn)行位移測 量的。其具有精度高、通用性好等優(yōu)點(diǎn)，在日常工作中得到了廣泛的應(yīng)用；但由于其輸出的 為電壓、電流等模擬信號(hào)，在使用中還需對(duì)其進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，后端的需要專用的采集及轉(zhuǎn)換 設(shè)備，這使得其在有些場合的使用還是受到一定的限制。目前市場上所銷售的有線式線位移傳感器主要有德國米銥公司、ASM公司和國內(nèi) 中國飛行試驗(yàn)研究院生產(chǎn)的拉線式線位移傳感器，其都具有共同的特點(diǎn)就是輸出的均為模 擬信號(hào)，且線輪與探測元件同軸安裝的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這樣設(shè)計(jì)帶來的弊端就是大量程傳感器 的體積都較大，且為了克服拉線鋼絲繩在線輪中疊加產(chǎn)生的誤差，其發(fā)條彈簧的回彈力都 較大，使得其在有些手動(dòng)測量裝置中應(yīng)用嚴(yán)重受限。其次以上三家生產(chǎn)的拉線式線位移傳 感器都具有一個(gè)共同的特點(diǎn)就是拉線拉出一定長度后若固定不緊導(dǎo)致拉線在自由狀態(tài)下 快速回縮，拉線鋼絲繩很容易發(fā)生斷裂，且拉線鋼絲繩更換起來困難，嚴(yán)重影響著線位移傳 感器的壽命。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有傳感器響應(yīng)速度慢、使用壽命短、承受過載小及傳感器的拉線磨損斷 裂后無法更換等技術(shù)局限性，本發(fā)明提出了 一種數(shù)字式線位移傳感器。本發(fā)明包括繞線輪、信號(hào)輸出插座、殼體、計(jì)數(shù)輪、拉線鋼絲繩和光電編碼器，其特 征在于本發(fā)明還包括上支撐板、中支撐板、限位機(jī)構(gòu)、棘輪、棘爪和扭簧，其中殼體包括上 殼體和下殼體。中支撐板位于腔體內(nèi)下殼體和上殼體的連接面處，并被固定在位于下殼體 內(nèi)的固定架上。在中支撐板上有上支撐板的固定架，上支撐板安裝在該固定架上。繞線輪 位于中支撐板和上支撐板之間，并且繞線輪的輪軸兩端分別穿過中支撐板和上支撐板上的 軸孔。光電編碼器安放在下殼體內(nèi)一側(cè)，一端穿過中支撐板的過孔與中支撐板固定。計(jì)數(shù) 輪位于繞線輪一側(cè)，鎖緊在光電編碼器的轉(zhuǎn)動(dòng)計(jì)數(shù)軸上；計(jì)數(shù)輪圓周表面的V型槽的中心 線與繞線輪圓周表面的V型槽中心線在同一水平位置。在計(jì)數(shù)輪的另一側(cè)，安裝有鋼絲的 限位機(jī)構(gòu)。信號(hào)輸出插座位于下殼體上，光電編碼器通過數(shù)據(jù)線與信號(hào)輸出插座連接。棘 輪位于上支撐板的上表面，被套裝在上軸上。
所述的中支撐板上兩轉(zhuǎn)軸的安裝孔中心連線垂直于計(jì)數(shù)輪的燕尾槽中切線輸出 的拉線鋼絲繩，并使得拉線鋼絲繩在發(fā)條盒上的輸出切線方向與在計(jì)數(shù)輪上的輸出切線方 向、兩轉(zhuǎn)軸安裝孔中心連線的中點(diǎn)和出線腰孔的中心點(diǎn)均在同一條直線上。所述的繞線輪包括發(fā)條盒、發(fā)條、發(fā)條盒蓋、下軸和上軸；發(fā)條彈簧裝入發(fā)條盒內(nèi)； 發(fā)條盒一端端面中心有軸孔，該軸孔的內(nèi)徑同下軸第三級(jí)軸的外徑，并與第三級(jí)軸構(gòu)成間 隙配合；環(huán)該軸孔，在發(fā)條盒的端面上有沿軸向凸出的環(huán)形軸承擋圈；在發(fā)條盒的外圓周 表面有V形槽，在V形槽槽底處的側(cè)壁上有貫通的穿線孔；發(fā)條盒套裝在下軸上；下軸與上 軸連接；在發(fā)條盒蓋的安裝平臺(tái)的水平面上有發(fā)條彈簧的外圈固定孔，并且該固定孔的中 心線與發(fā)條盒的軸線平行；在發(fā)條彈簧安裝腔的內(nèi)壁表面，沿順時(shí)針切線方向開有與發(fā)條 彈簧外圈固定孔貫通的過渡槽；過渡槽的寬度為發(fā)條彈簧的厚度，其深度與發(fā)條彈簧安裝 腔的底面平齊；發(fā)條盒蓋一端端面中心有與上軸的第三級(jí)軸之間構(gòu)成間隙配合的軸孔。所述的限位機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)轉(zhuǎn)軸和兩個(gè)轉(zhuǎn)軸套筒；兩個(gè)轉(zhuǎn)軸并行安裝，并且過兩個(gè) 轉(zhuǎn)軸中心的垂直面與繞線輪的切線重合；兩個(gè)轉(zhuǎn)軸的一端均裝入中支撐板一側(cè)的安裝臺(tái) 上，另一端均固緊在該安裝臺(tái)上方的轉(zhuǎn)軸孔內(nèi)；轉(zhuǎn)軸套筒套裝在轉(zhuǎn)軸上。所述的下殼體圓周的平面邊有軸向凸出的平面擋板，并且當(dāng)下殼體與上殼體安裝 配合后，凸出擋板的高度與上殼體的頂面平齊；在下殼體垂直平面板中部有數(shù)據(jù)線孔。所述的中支撐板4 一側(cè)有光電編碼器安裝孔，另一側(cè)有下軸安裝孔；在光電編碼 器安裝孔一側(cè)，中支撐板的凸臺(tái)上有轉(zhuǎn)軸孔；在中支撐板平面邊的中部有固定上支撐板的 支撐臺(tái)；在與中支撐板平面邊中部的支撐臺(tái)對(duì)稱的中支撐板弧面邊處，亦有上支撐板的支 撐臺(tái)，上支撐板的支撐臺(tái)上有固定孔；在中支撐板4的邊緣處，分布有用于連接下殼體的連 接孔。所述的上支撐板上分別加工有上支撐板固定孔、上軸過孔、棘爪固定孔和扭簧插 孔，并且上軸過孔與位于中支撐板上的下軸的安裝孔同心；棘爪固定孔位于上軸過孔一側(cè)， 扭簧插孔位于棘爪固定孔另一側(cè)；棘爪固定孔與上軸過孔之間的距離須滿足棘爪與棘輪之 間的配合要求；棘輪安裝在上軸上；棘爪固定孔和一個(gè)扭簧插孔的位置應(yīng)滿足裝配后棘爪 能夠與棘輪配合。所述的下軸為七級(jí)階梯軸，其中第一級(jí)軸與上軸一端端面的螺孔配合；在第一 級(jí)螺紋軸沿中心線方向開有穿透性的條形槽，該槽的寬度同發(fā)條的厚度，槽深沿軸的軸線 方向一直延伸至第二級(jí)軸的底部；第二級(jí)軸的外徑同發(fā)條盒蓋中心孔的孔徑；第三級(jí)軸與 軸承配合；第四級(jí)軸為軸承擋圈安裝槽；第六級(jí)軸與中支撐板上的軸孔配合。所述的上軸的第一級(jí)軸與棘輪的方形中心孔配合；第二級(jí)軸與上支撐板上的過孔 間隙配合；第三級(jí)軸的外徑同發(fā)條盒蓋中心軸孔的內(nèi)徑，第三級(jí)軸的中心有上軸的過孔，上 軸通過該孔與下軸連接。所述的下軸與發(fā)條盒的中心孔間隙配合；發(fā)條盒蓋穿過上軸安放在發(fā)條盒的平臺(tái) 上，并與發(fā)條盒固定；計(jì)數(shù)輪固定在光電編碼器的主軸上，并且計(jì)數(shù)輪燕尾槽中心與發(fā)條 盒繞線槽中心高度一致；光電編碼器固定在中支撐板上；中支撐板位于下殼體的安裝凸臺(tái) 上；上支撐板與中支撐板的支持凸臺(tái)配合并固緊；所述的下殼體為大半圓形半封閉殼體；下殼體的一端為敞口，在敞口端的端面為 臺(tái)階面，用于安裝中支撐板和上殼體；中支撐板4為外形呈大半圓形的半封閉殼體；中支撐板的外徑同下殼體敞口端端面上內(nèi)臺(tái)階直徑。本發(fā)明的線位移傳感器是基于光電編碼器的工作原理，通過先將拉線鋼絲繩拉出 的直線位移轉(zhuǎn)化為光電編碼器的角位移量輸出，處理程序采集并對(duì)角位移量進(jìn)行相關(guān)的 運(yùn)算后得到拉線鋼絲拉出的距離值。線位移傳感器主要由外殼體、支撐板、拉線鋼絲、棘 輪_棘爪機(jī)構(gòu)、拉線收縮結(jié)構(gòu)和計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)組成。在位移傳感器中拉線收縮機(jī)構(gòu)起著儲(chǔ)線與 儲(chǔ)能的作用，計(jì)數(shù)輪與光電編碼器軸固定，棘輪_棘爪機(jī)構(gòu)用以給發(fā)條彈簧提供預(yù)緊力，出 口約束機(jī)構(gòu)用以確定位移傳感器的出口點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)拉線拉出時(shí)由偏擺角度導(dǎo)致的位移誤差 進(jìn)行補(bǔ)償，同時(shí)出口機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成滾動(dòng)摩擦形式，減小對(duì)拉線的磨損。當(dāng)位移傳感器工作時(shí)， 拉出拉線產(chǎn)生線位移的同時(shí)，發(fā)條盒也被拉著旋轉(zhuǎn)，如此以來發(fā)條盒內(nèi)的發(fā)條就被不停的 繞主軸卷曲，從而提供了一定回彈力，拉線拉出的長度越大，發(fā)條卷曲的圈數(shù)越多，提供的 回彈力越大；當(dāng)拉線的拉力較小或徹底放松時(shí)，發(fā)條的回彈力便將拉線回縮到發(fā)條盒的儲(chǔ) 線槽內(nèi)。同時(shí)，拉線的拉出和回縮也帶動(dòng)了計(jì)數(shù)輪和光電編碼器按正、反方向旋轉(zhuǎn)，并使得 光電編碼器不斷的輸出脈沖信號(hào)，這些脈沖信號(hào)經(jīng)過鑒向電路后送入到計(jì)數(shù)器內(nèi)進(jìn)行加減 運(yùn)算，處理程序采集并對(duì)計(jì)數(shù)器內(nèi)的運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行分析處理即可判斷當(dāng)前拉出的位移量， 實(shí)現(xiàn)拉出線位移量的測量。本發(fā)明所采用的光電編碼器平臺(tái)輸出的直接為數(shù)字量信號(hào)，無需再進(jìn)行A/D轉(zhuǎn) 換，同時(shí)編碼器的響應(yīng)頻率高，該傳感器可用于高頻的動(dòng)態(tài)位移測量。由于本發(fā)明采用了棘 輪_棘爪機(jī)構(gòu)，能夠?qū)Πl(fā)條彈簧初始預(yù)緊力的定量設(shè)置，既實(shí)現(xiàn)了對(duì)拉線鋼絲繩可方便的 重復(fù)更換，又提高了傳感器承受過載的能力，同時(shí)通過將拉線鋼絲繩出口處的硬摩擦轉(zhuǎn)換 為滾動(dòng)摩擦，大大提高了拉線的使用壽命。該傳感器具有響應(yīng)頻率快、體積小巧、可靠性高、 使用壽命長、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。




附圖1是線位移傳感器結(jié)構(gòu)示意附圖2是線位移傳感器結(jié)構(gòu)俯視示意附圖3是線位移傳感器棘輪與棘爪間連接示意附圖4是線位移傳感器結(jié)構(gòu)關(guān)系示意附圖5是線位移傳感器下殼體主剖視附圖6是線位移傳感器下殼體俯視圖(旋轉(zhuǎn))；
附圖7是線位移傳感器下殼體左視附圖8是線位移傳感器下軸主視附圖9是線位移傳感器下軸俯視附圖10是線位移傳感器中支撐板主視附圖11是線位移傳感器中支撐板俯視圖(旋轉(zhuǎn))；
附圖12是線位移傳感器中支撐板左視附圖13是線位移傳感器拉線出口角度與轉(zhuǎn)軸安裝孔位置示意附圖14是線位移傳感器發(fā)條盒主剖視附圖15是線位移傳感器發(fā)條盒俯視附圖16是線位移傳感器發(fā)條盒蓋主剖視附圖17是線位移傳感器發(fā)條盒蓋俯視圖；附圖18是線位移傳感器上支撐板圖；附圖19是線位移傳感器上軸主剖視圖；附圖20是線位移傳感器上軸俯視圖；附圖21是線位移傳感器棘輪主剖視圖；附圖22是線位移傳感器棘輪俯視圖；附圖23是線位移傳感器棘爪主剖視圖；附圖24是線位移傳感器棘爪俯視圖；附圖25是線位移傳感器扭簧示意圖；附圖26是線位移傳感器棘爪螺釘示意圖附圖27是線位移傳感器上殼體主視圖；附圖28是線位移傳感器上殼體俯視圖；附圖29是線位移傳感器計(jì)數(shù)輪主剖視圖；附圖30是線位移傳感器計(jì)數(shù)輪俯視圖；附圖31是線位移傳感器光電編碼器示意圖附圖32是線位移傳感器主軸與發(fā)條盒裝配關(guān)系圖；附圖33是線位移傳感器發(fā)條彈簧與發(fā)條盒裝配關(guān)系俯視圖。其中1.信號(hào)輸出插座2.下殼體 3.下軸4.中支撐板 5.發(fā)條
螺釘6.發(fā)條彈簧11.棘爪
輪16.轉(zhuǎn)軸
7.發(fā)條盒蓋8.上支撐板 9.上軸10.棘輪
12.扭簧 13.棘爪螺釘 14.上殼體 15.計(jì)數(shù)
17.轉(zhuǎn)軸套筒18.拉線鋼絲繩19.光電編碼器20.手?jǐn)Q

21.光電編碼器安裝孔22.轉(zhuǎn)軸孔 23.下軸安裝孔24.固定孔 25連接 孔26.上支撐板固定孔 27.上軸過孔28.棘爪固定孔29.扭簧插孔
具體實(shí)施例方式本實(shí)施例的線位移傳感器包括繞線輪、限位機(jī)構(gòu)、信號(hào)輸出插座1、下殼體2、中支 撐板4、上支撐板8、棘輪10、棘爪11、扭簧12、上殼體14、計(jì)數(shù)輪15、拉線鋼絲繩18、光電編 碼器19和手?jǐn)Q螺釘20組成。其中如圖1所示，下殼體2和上殼體14組成腔體，中支撐板4位于腔體內(nèi)下殼體2和上 殼體14的連接面處，并被固定在位于下殼體2內(nèi)的固定架上。在中支撐板4上有上支撐板 8的固定架，上支撐板8安裝在該固定架上。繞線輪安裝在中支撐板4和上支撐板8之間， 并且繞線輪的輪軸兩端分別穿過中支撐板4和上支撐板8上的軸孔。光電編碼器19安放 在下殼體2內(nèi)一側(cè)；光電編碼器19的一端穿過中支撐板4的過孔，并通過螺釘與中支撐板 4固定。計(jì)數(shù)輪15位于繞線輪一側(cè)，通過螺釘鎖緊在光電編碼器19的轉(zhuǎn)動(dòng)計(jì)數(shù)軸上，計(jì)數(shù) 輪15圓周表面的V型槽的中心線與繞線輪圓周表面的V型槽中心線在同一水平位置。在計(jì)數(shù)輪15的另一側(cè)，安裝有鋼絲的限位機(jī)構(gòu)，通過該限位機(jī)構(gòu)防止鋼絲走偏。信號(hào)輸出插 座安裝在下殼體2上；光電編碼器19通過數(shù)據(jù)線與信號(hào)輸出插座連接。棘輪10位于上支 撐板8的上表面，被套裝在上軸9上。棘爪11安裝在上支撐板8的上表面，并與棘輪10配合。繞線輪包括發(fā)條盒5、發(fā)條6、發(fā)條盒蓋7、下軸3、上軸9。發(fā)條彈簧6裝入發(fā)條盒 5內(nèi)并裝上發(fā)條盒蓋7。發(fā)條盒5套裝在下軸3上；下軸3與上軸9連接；連接后的下軸3 和上軸與發(fā)條盒5組成了繞線輪。如圖4和圖13所示。限位機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)轉(zhuǎn)軸16和兩個(gè)轉(zhuǎn)軸套筒17。兩個(gè)轉(zhuǎn)軸 16并行安裝，并且過兩個(gè)轉(zhuǎn)軸16中心的垂直面與繞線輪的切線重合。兩個(gè)轉(zhuǎn)軸16的一端 均裝入中支撐板4 一側(cè)的安裝臺(tái)上，另一端均固緊在該安裝臺(tái)上方的轉(zhuǎn)軸孔22內(nèi)；轉(zhuǎn)軸套 筒17套裝在轉(zhuǎn)軸16上。兩個(gè)轉(zhuǎn)軸套筒之間的距離為1mm。如圖5 圖7所示，下殼體2為腔體結(jié)構(gòu)。下殼體2為大半圓形半封閉殼體。下 殼體2—端為敞口，在敞口端的端面為臺(tái)階面，用于安裝中支撐板4和上殼體14。在下殼體 2圓周的平面邊有向一端軸向凸出的平面擋板，并且當(dāng)下殼體2與上殼體安裝配合好后，凸 出擋板的高度與上殼體14的頂面平齊；在下殼體2垂直平面板上部有與上殼體14固定連 接的安裝孔；在下殼體2垂直平面板上部有與上殼體14固定連接的兩個(gè)安裝孔；在下殼體 2的底部有線位移傳感器與吸盤固定連接的兩個(gè)安裝孔。如圖8 圖9所示，下軸3為7級(jí)階梯軸。其中第一級(jí)軸加工有外螺紋，并與上 軸9 一端端面的螺孔配合，實(shí)現(xiàn)下軸3與上軸9的連接；在第一級(jí)螺紋軸沿中心線方向開有 穿透性的條形槽，該槽的寬度同發(fā)條6的厚度，槽深沿軸的軸線方向一直延伸至第二級(jí)軸 的底部。第二級(jí)軸的長度等于發(fā)條6的寬度加Imm ；第二級(jí)軸的外徑同發(fā)條盒蓋7中心孔 的孔徑。第三級(jí)軸與軸承配合，其長度為發(fā)條盒5軸承端凸臺(tái)內(nèi)孔的長度。第四級(jí)軸為軸 承擋圈安裝槽，其外徑和長度與所選軸用卡圈配合。第5級(jí)軸與第3級(jí)軸的外徑相同。第6 級(jí)軸與中支撐板4上的軸孔配合，長度略大于中支撐板4的厚度。第7級(jí)軸為四方形柱體。如圖10 圖12所示，中支撐板4為外形呈大半圓形的半封閉殼體。中支撐板4 的外徑同下殼體2敞口端端面上內(nèi)臺(tái)階直徑。在中支撐板4 一側(cè)有光電編碼器安裝孔21， 光電編碼器安裝孔21的周圍分布有三個(gè)貫通的固定孔；在中支撐板4另一側(cè)，有下軸安裝 孔23。在光電編碼器過孔一側(cè)，中支撐板4沿軸線方向凸出的凸臺(tái)，在凸臺(tái)上有并排的轉(zhuǎn) 軸孔22，用于安裝轉(zhuǎn)軸16。在中支撐板4平面邊的中部，有沿中支撐板4的軸向凸出的支 撐臺(tái)，用于固定上支撐板8 ；在與中支撐板4平面邊中部的支撐臺(tái)對(duì)稱的中支撐板4弧面邊 處，亦有支撐板8的支撐臺(tái)，支撐板8的支撐臺(tái)上有固定孔24。在中支撐板4的邊緣處，分 布有用于連接下殼體2的連接孔25。如圖13所示，中支撐板4上兩轉(zhuǎn)軸套筒17的安裝孔中心連線垂直于計(jì)數(shù)輪15的 燕尾槽中切線輸出的拉線鋼絲繩18，并使得拉線鋼絲繩18在發(fā)條盒5上的輸出切線方向、 在計(jì)數(shù)輪15上的輸出切線方向、兩轉(zhuǎn)軸套筒安裝孔中心連線的中點(diǎn)、環(huán)形凹槽側(cè)壁上所開 的出線腰孔的中心點(diǎn)均在同一條直線上。如圖14 圖15所示，發(fā)條盒5為半封閉的腔體，其內(nèi)腔為發(fā)條彈簧6的安裝腔。 發(fā)條盒5 —端端面中心有軸孔，該軸孔的內(nèi)徑同下軸3第三級(jí)軸的外徑，并與第三級(jí)軸構(gòu)成 間隙配合；環(huán)該軸孔，在發(fā)條盒5的端面上有沿軸向凸出的環(huán)形擋圈，該擋圈的內(nèi)徑同軸承的外徑；下軸3的軸承位于該擋圈內(nèi)。在發(fā)條盒5的外圓周表面開有V形槽，在V形槽槽底 處的側(cè)壁上有一個(gè)貫通的穿線孔。發(fā)條盒5另一端與發(fā)條盒蓋7配合；發(fā)條盒5該端的端 面有凹臺(tái)階，形成了發(fā)條盒蓋7的安裝平臺(tái)；在該凹臺(tái)階面上有發(fā)條盒蓋7的安裝孔。在發(fā) 條盒蓋7的安裝平臺(tái)的水平面上有發(fā)條彈簧6的外圈固定孔，該固定孔的孔深至與發(fā)條彈 簧安裝腔的底面平齊，并且該固定孔的中心線與發(fā)條盒5的軸線平行。在發(fā)條彈簧安裝腔 的內(nèi)壁表面，沿順時(shí)針切線方向開有與發(fā)條彈簧外圈固定孔貫通的過渡槽；過渡槽的寬度 為發(fā)條彈簧的厚度，其深度與發(fā)條彈簧安裝腔的底面平齊。圖16 圖17所示，發(fā)條盒蓋7為圓形薄片。發(fā)條盒蓋7的外徑同發(fā)條盒5端面 上發(fā)條盒蓋7安裝平臺(tái)的內(nèi)徑；發(fā)條盒蓋7的厚度同發(fā)條盒蓋的安裝平臺(tái)的高度。在發(fā)條 盒蓋7—端端面有中心有軸向凸出的凸臺(tái)；在凸臺(tái)的中心有貫通的軸孔，該軸孔的孔徑同 上軸9的第三級(jí)軸的外徑，并且與上軸9的第三級(jí)軸之間構(gòu)成間隙配合。圖18為上支撐板8的結(jié)構(gòu)圖。上支撐板8為大半圓的平板結(jié)構(gòu)。在上支撐板8 上分別加工有兩個(gè)上支撐板固定孔26、一個(gè)上軸過孔27、一個(gè)棘爪11的固定孔28和一個(gè) 扭簧12的插孔29，并且上軸9過孔與位于中支撐板4上的下軸3的安裝孔同心。棘爪固定 孔位于上軸9過孔一側(cè)，扭簧12的插孔位于棘爪固定孔另一側(cè)。棘爪固定孔與上軸9過孔 之間的距離須滿足棘爪11與棘輪10之間的配合要求。棘輪10安裝在上軸9上。棘爪固 定孔28和一個(gè)扭簧插孔29的位置應(yīng)滿足裝配后棘爪11能夠與棘輪10的配合。圖19 圖20所示，上軸9為三級(jí)階梯軸。第一級(jí)軸為正方體結(jié)構(gòu)，與棘輪10的 方形中心孔配合；第二級(jí)軸與上支撐板8上的過孔間隙配合；第三級(jí)軸的外徑同發(fā)條盒蓋7 中心軸孔內(nèi)徑，第三級(jí)軸的中心有螺紋孔，上軸9通過該螺紋孔與下軸3連接。圖21 圖22為棘輪結(jié)構(gòu)，棘輪10為帶齒的圓形結(jié)構(gòu)，中間為齒形輪，在齒形輪上 下均留有圓柱形凸臺(tái)，底部的凸臺(tái)高度與棘爪11底部的凸臺(tái)高度一致，棘輪10的中心為正 方形通孔，用以實(shí)現(xiàn)與上軸9的第一級(jí)正方體配合，并在棘輪10上部圓柱形凸臺(tái)的徑向加 工有螺紋孔，實(shí)現(xiàn)棘輪10與上軸9間的鎖緊固定；棘輪10與上軸9裝配后棘輪10的上凸 臺(tái)端面與主軸9的端面平齊。圖23 圖24為棘爪11結(jié)構(gòu)圖，棘爪11的一邊為近似的半圓輪廓，另一端為具有 一定角度的楔形輪廓，楔形輪廓的角度與棘輪10的齒型槽角度一致，厚度與棘輪10齒形輪 的厚度一致。在半圓輪廓的一端底部留有圓柱形凸臺(tái)，其凸臺(tái)的高度與棘輪10底部的凸臺(tái) 高度一致，并在凸臺(tái)中心沿軸線方向加工了貫穿整個(gè)棘爪厚度的孔，該孔用以實(shí)現(xiàn)棘爪11 與棘爪螺釘13的第二級(jí)軸進(jìn)行間隙配合。在棘爪11的上表面上加工有兩個(gè)貫穿的小孔， 實(shí)現(xiàn)對(duì)扭簧12—端的固定。圖25為扭簧12示意圖。扭簧12的內(nèi)圈直徑略大于棘爪螺釘13的第三級(jí)軸，兩 端頭分別折成與各自對(duì)應(yīng)的彈簧鋼絲垂直。圖26為棘爪螺釘13結(jié)構(gòu)圖，棘爪螺釘13為四級(jí)臺(tái)階的圓柱軸，第一級(jí)軸為螺紋 軸，實(shí)現(xiàn)與上支撐板8上螺紋孔連接，第二級(jí)為圓柱軸，與棘爪11的安裝孔成間隙配合，第 三級(jí)也為圓柱軸，實(shí)現(xiàn)與扭簧12的內(nèi)孔成間隙配合，第四級(jí)為表面滾花的圓柱軸，在其下 端面加工有一字形的槽，方便鑼刀的擰緊和松卸。如圖27 圖28所示，上殼體14為一邊開口的大半圓形殼體結(jié)構(gòu)，一端留有與下 殼體2安裝埡口配合的平臺(tái)，另一端封閉；下殼體2上分別加工有拉線鋼絲繩18的出線孔、兩個(gè)與下殼體2連接的安裝孔。在下殼體開口一端，對(duì)應(yīng)出線口的位置，在安裝平臺(tái)上沿其 內(nèi)壁向封閉端開有半圓形凹槽，凹槽的底部緊貼安裝平臺(tái)的外徑，深度一直延伸到出線口 的位置。圖29 圖30所示，計(jì)數(shù)輪15為兩級(jí)的圓柱體，第一級(jí)直徑小，第二級(jí)直徑大，在 較大直徑一級(jí)的圓柱體外的圓周上在軸線中心位置沿外圓周開有燕尾槽；在計(jì)數(shù)輪15軸 線方向上開有貫穿的中心通孔，實(shí)現(xiàn)與光電編碼器19主軸配合，在較小直徑一級(jí)圓柱體上 開有螺紋孔，用以鎖緊固定計(jì)數(shù)輪15與光電編碼器19的主軸。圖31為光電編碼器19結(jié)構(gòu)圖，本實(shí)施例采用脈沖輸出的增量式編碼器。圖32 圖33所示為下軸3、發(fā)條盒5、發(fā)條6、發(fā)條盒蓋7、上軸9之間的相互安裝 關(guān)系，下軸3由上向下穿過發(fā)條盒5的中心孔，并使得下軸3的第二級(jí)軸的下端面與發(fā)條盒 5的發(fā)條安裝腔的底部平齊，將發(fā)條6安放到發(fā)條盒5中的發(fā)條安裝腔內(nèi)，將發(fā)條6的內(nèi)圈 平直段嵌入到下軸3中心槽中，發(fā)條6的外圈固定環(huán)順勢嵌入發(fā)條盒5中的發(fā)條固定孔內(nèi)； 上軸9通過中心螺紋孔與下軸3連接到一起；發(fā)條盒蓋7穿過上軸9安放到發(fā)條盒5的平 臺(tái)上，并通過兩顆螺釘與發(fā)條盒5固定在一起。輸出插座1采用的是LEMO公司的5芯陰頭插座，該插座上帶有防塵蓋，輸出插座 1穿過下殼體2上的孔并通過六角螺母與下殼體2固定在一起；上殼體14與下殼體2通過 兩個(gè)手?jǐn)Q螺釘20固定在一起，棘輪10的內(nèi)四方孔套在上軸9的四方端并通過螺釘固緊；棘 爪螺釘13穿過扭簧12和棘爪11的中心孔將棘爪11固定在上支撐板8上，并使得與棘爪 齒與棘輪槽緊密配合。扭簧12—端插入棘爪11上的小孔內(nèi)，另一端插入上支撐板8上小 孔中。位移傳感器輸出的脈沖信號(hào)通過輸出插座1送到后端數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。下軸3穿過發(fā)條盒5的中心孔并通過軸承采用過盈配合固定在一起，上軸9與下 軸3通過螺紋連接，發(fā)條盒蓋7的中心孔穿過上軸9通過兩顆螺釘與發(fā)條盒5固定在一起； 計(jì)數(shù)輪固定在光電編碼器19的主軸上，并保持計(jì)數(shù)輪的燕尾槽中心與發(fā)條盒繞線槽中心 高度一致，光電編碼器19通過三顆螺釘固定在中支撐板4上，中支撐板4通過兩顆螺釘連 接到下殼體2的安裝凸臺(tái)上；上支撐板8與中支撐板4的凸臺(tái)配合，并通過兩顆手?jǐn)Q螺釘固 緊。將拉線鋼絲繩18 —端穿過發(fā)條盒5上的穿線孔，并將端頭打結(jié)固定；手持拉線鋼 絲繩5將其均勻的纏繞在發(fā)條盒5的儲(chǔ)線槽內(nèi)，將拉線鋼絲繩18的自由端引出并在計(jì)數(shù)輪 15的燕尾槽內(nèi)逆時(shí)針纏繞一圈后將端頭穿過兩轉(zhuǎn)軸套筒17間的間隙和中支撐板4的出線 孔，并將其固定在連接螺釘上。
權(quán)利要求
一種數(shù)字式線位移傳感器，包括繞線輪、信號(hào)輸出插座(1)、殼體、計(jì)數(shù)輪(15)、拉線鋼絲繩(18)和光電編碼器(19)，其特征在于a.還包括上支撐板(8)、中支撐板(4)、限位機(jī)構(gòu)、棘輪(10)、棘爪(11)和扭簧(12)，其中殼體包括上殼體(14)和下殼體(2)；b.中支撐板(4)位于腔體內(nèi)下殼體(2)和上殼體(14)的連接面處，并被固定在位于下殼體(2)內(nèi)的固定架上；在中支撐板(4)上有上支撐板(8)的固定架，上支撐板(8)安裝在該固定架上；繞線輪位于中支撐板(4)和上支撐板(8)之間，并且繞線輪的輪軸兩端分別穿過中支撐板(4)和上支撐板(8)上的軸孔；光電編碼器(19)安放在下殼體(2)內(nèi)一側(cè)；光電編碼器(19)的一端穿過中支撐板(4)的過孔，并與中支撐板(4)固定；計(jì)數(shù)輪(15)位于繞線輪一側(cè)，鎖緊在光電編碼器(19)的轉(zhuǎn)動(dòng)計(jì)數(shù)軸上，計(jì)數(shù)輪(15)圓周表面的V型槽的中心線與繞線輪圓周表面的V型槽中心線在同一水平位置；在計(jì)數(shù)輪(15)的另一側(cè)，安裝有鋼絲的限位機(jī)構(gòu)；信號(hào)輸出插座(1)位于下殼體(2)上，光電編碼器(19)通過數(shù)據(jù)線與信號(hào)輸出插座連接；棘輪(10)位于上支撐板(8)的上表面，被套裝在上軸(9)上；c.中支撐板(4)上兩個(gè)轉(zhuǎn)軸(16)的安裝孔中心連線垂直于計(jì)數(shù)輪(15)的燕尾槽中切線輸出的拉線鋼絲繩(18)，并使得拉線鋼絲繩(18)在發(fā)條盒(5)上的輸出切線方向與計(jì)數(shù)輪(15)上的輸出切線方向、兩轉(zhuǎn)軸安裝孔中心連線的中點(diǎn)和出線腰孔的中心點(diǎn)均在同一條直線上。
2.如權(quán)利要求1所述一種數(shù)字式線位移傳感器，其特征在于，所述的繞線輪包括發(fā)條 盒(5)、發(fā)條(6)、發(fā)條盒蓋(7)、下軸(3)和上軸(9)；發(fā)條彈簧(6)裝入發(fā)條盒(5)內(nèi)；發(fā) 條盒(5) —端端面中心有軸孔，該軸孔的內(nèi)徑同下軸(3)第三級(jí)軸的外徑，并與第三級(jí)軸 構(gòu)成間隙配合；環(huán)該軸孔，在發(fā)條盒(5)的端面上有沿軸向凸出的環(huán)形軸承擋圈；在發(fā)條盒(5)的外圓周表面有V形槽，在V形槽槽底處的側(cè)壁上有貫通的穿線孔；發(fā)條盒(5)套裝在 下軸(3)上；下軸(3)與上軸(9)連接；在發(fā)條盒蓋(7)的安裝平臺(tái)的水平面上有發(fā)條彈簧(6)的外圈固定孔，并且該固定孔的中心線與發(fā)條盒(5)的軸線平行；在發(fā)條彈簧安裝腔的 內(nèi)壁表面，沿順時(shí)針切線方向開有與發(fā)條彈簧外圈固定孔貫通的過渡槽；過渡槽的寬度為 發(fā)條彈簧的厚度，其深度與發(fā)條彈簧安裝腔的底面平齊；發(fā)條盒蓋(7) —端端面中心有與 上軸(9)的第三級(jí)軸之間構(gòu)成間隙配合的軸孔。
3.如權(quán)利要求1所述一種數(shù)字式線位移傳感器，其特征在于，所述的限位機(jī)構(gòu)包括兩 個(gè)轉(zhuǎn)軸(16)和兩個(gè)轉(zhuǎn)軸套筒(17)；兩個(gè)轉(zhuǎn)軸(16)并行安裝，并且過兩個(gè)轉(zhuǎn)軸(16)中心的 垂直面與繞線輪的切線重合；兩個(gè)轉(zhuǎn)軸(16)的一端均裝入中支撐板(4) 一側(cè)的安裝臺(tái)上， 另一端均固緊在該安裝臺(tái)上方的轉(zhuǎn)軸孔(22)內(nèi)；轉(zhuǎn)軸套筒(17)套裝在轉(zhuǎn)軸(16)上。
4.如權(quán)利要求1所述一種數(shù)字式線位移傳感器，其特征在于，所述的下殼體(2)圓周的 平面邊有軸向凸出的平面擋板，并且當(dāng)下殼體(2)與上殼體安裝配合好后，凸出擋板的高 度與上殼體(14)的頂面平齊；在下殼體(2)垂直平面板中部有數(shù)據(jù)線孔30。
5.如權(quán)利要求1所述一種數(shù)字式線位移傳感器，其特征在于，所述的中支撐板(4)一側(cè) 有光電編碼器安裝孔(21)，另一側(cè)有下軸安裝孔(23)；在光電編碼器安裝孔一側(cè)，中支撐 板(4)的凸臺(tái)上有轉(zhuǎn)軸孔(22)；在中支撐板(4)平面邊的中部有固定上支撐板(8)的支撐 臺(tái)；在與中支撐板(4)平面邊中部的支撐臺(tái)對(duì)稱的中支撐板(4)弧面邊處，亦有支撐板(8) 的支撐臺(tái)，支撐板(8)的支撐臺(tái)上有固定孔24 ；在中支撐板(4)的邊緣處，分布有用于連接下殼體(2)的連接孔(25)。
6.如權(quán)利要求1所述一種數(shù)字式線位移傳感器，其特征在于，所述的在上支撐板(8)上 分別加工有上支撐板固定孔(26)、上軸過孔(27)、棘爪固定孔(28)和扭簧插孔(29)，并且 上軸過孔(27)與位于中支撐板(4)上的下軸(3)的安裝孔同心；棘爪固定孔位于上軸(9) 過孔一側(cè)，扭簧插孔(29)位于棘爪固定孔(28)另一側(cè)；棘爪固定孔(28)與上軸過孔(27) 之間的距離須滿足棘爪(11)與棘輪(10)之間的配合要求；棘輪(10)安裝在上軸(9)上； 棘爪固定孔28和一個(gè)扭簧插孔(29)的位置應(yīng)滿足裝配后棘爪(11)能夠與棘輪(10)配合。
7.如權(quán)利要求2所述一種數(shù)字式線位移傳感器，其特征在于，所述的下軸(3)為七級(jí)階 梯軸，其中第一級(jí)軸與上軸(9) 一端端面的螺孔配合；在第一級(jí)螺紋軸沿中心線方向開有 穿透性的條形槽，該槽的寬度同發(fā)條(6)的厚度，槽深沿軸的軸線方向一直延伸至第二級(jí) 軸的底部；第二級(jí)軸的外徑同發(fā)條盒蓋(7)中心孔的孔徑；第三級(jí)軸與軸承配合；第四級(jí)軸 為軸承擋圈安裝槽；第六級(jí)軸與中支撐板(4)上的軸孔配合。
8.如權(quán)利要求2所述一種數(shù)字式線位移傳感器，其特征在于，所述的上軸(9)的第一級(jí) 軸與棘輪(10)的中心孔配合；第二級(jí)軸與上支撐板(8)上的過孔間隙配合；第三級(jí)軸的外 徑同發(fā)條盒蓋(7)中心軸孔的內(nèi)徑，第三級(jí)軸的中心有上軸(9)的過孔，上軸(9)通過該孔 與下軸⑶連接。
9.如權(quán)利要求2所述一種數(shù)字式線位移傳感器，其特征在于，所述的下軸(3)與發(fā)條盒 (5)的中心孔間隙配合；發(fā)條盒蓋(7)穿過上軸(9)安放在發(fā)條盒(5)的平臺(tái)上，并與發(fā)條 盒(5)固定；計(jì)數(shù)輪固定在光電編碼器(19)的主軸上，并且計(jì)數(shù)輪燕尾槽中心與發(fā)條盒繞 線槽中心高度一致；光電編碼器(19)固定在中支撐板(4)上；中支撐板(4)位于下殼體2 的安裝凸臺(tái)上；上支撐板(8)與中支撐板(4)的支撐凸臺(tái)配合并固緊。
10.如權(quán)利要求2所述一種數(shù)字式線位移傳感器，其特征在于，所述的下殼體(2)為大 半圓形半封閉殼體；下殼體(2)的一端為敞口，在敞口端的端面為臺(tái)階面，用于安裝中支撐 板(4)和上殼體(14)；中支撐板(4)為外形呈大半圓形的半封閉殼體；中支撐板(4)的外 徑同下殼體(2)敞口端端面上內(nèi)臺(tái)階直徑。
全文摘要
一種數(shù)字式線位移傳感器，中支撐板位于腔體內(nèi)下殼體和上殼體的連接面處。上支撐板位于中支撐板上的固定架上。繞線輪位于中支撐板和上支撐板之間，并且繞線輪的輪軸兩端分別穿過中支撐板和上支撐板上的軸孔。光電編碼器一端穿過中支撐板的過孔與中支撐板固定。計(jì)數(shù)輪鎖緊在光電編碼器的轉(zhuǎn)動(dòng)計(jì)數(shù)軸上。在計(jì)數(shù)輪的另一側(cè)有鋼絲的限位機(jī)構(gòu)。棘輪位于上支撐板的上表面，被套裝在上軸上。兩個(gè)轉(zhuǎn)軸的安裝孔中心連線垂直于拉線鋼絲繩，并使得拉線鋼絲繩在發(fā)條盒上的輸出切線方向與在計(jì)數(shù)輪上的輸出切線方向、兩轉(zhuǎn)軸安裝孔中心連線的中點(diǎn)和出線腰孔的中心點(diǎn)均在同一條直線上。本發(fā)明具有響應(yīng)頻率快、體積小巧、可靠性高、使用壽命長和抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01B11/02GK101886913SQ20101020207
公開日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2010年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月18日
發(fā)明者何瀟, 呂廣斌, 李閔行, 白瑋, 肖迎春, 詹紹正 申請(qǐng)人:中國飛機(jī)強(qiáng)度研究所