氣動式位移傳感器結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種氣動式位移傳感器結(jié)構(gòu)，包括外管和小型氣缸組件，外管的外徑小于或等于20mm，小型氣缸的進氣端和圓測頭分別位于外管的兩端，小型氣缸組件還包括定位組件、鐵芯、軸芯、長軸和軌道，進氣端與軌道接通，長軸的一端固定有圓測頭，另一端固定有鐵芯，長軸在軌道中做往復(fù)伸縮運動，軸芯自由容置在軌道內(nèi)，并與鐵芯活動性接觸，長軸通過定位組件的定位銷固定方向。本發(fā)明只需對軌道提供一個0.15MPa?0.7MPa的工作氣壓，即可帶動長軸進行往復(fù)運動，從而通過測量位移的變化來測量物體表面的平整性；且本發(fā)明體積小，通過設(shè)置定位組件來固定長軸，避免其產(chǎn)生偏移，從而更使測量更精確。
【專利說明】
氣動式位移傳感器結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及傳感器及其應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及一種基于LVDT技術(shù)的氣動式位移傳感器的結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]LVDTCLinear Variable Differential Transformer)是線性可變差動變壓器縮寫，屬于直線位移傳感器。工作原理簡單地說是鐵芯可動變壓器。它由一個初級線圈，兩個次級線圈，鐵芯，線圈骨架，外殼等部件組成。初級線圈、次級線圈分布在線圈骨架上，線圈內(nèi)部有一個可自由移動的桿狀鐵芯。當(dāng)鐵芯處于中間位置時，兩個次級線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相等，這樣輸出電壓為零；當(dāng)鐵芯在線圈內(nèi)部移動并偏離中心位置時，兩個線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢不等，有電壓輸出，其電壓大小取決于位移量的大小。為了提高傳感器的靈敏度，改善傳感器的線性度、增大傳感器的線性范圍，設(shè)計時將兩個線圈反串相接、兩個次級線圈的電壓極性相反，LVDT輸出的電壓是兩個次級線圈的電壓之差，這個輸出的電壓值與鐵芯的位移量成線性關(guān)系。
[0003]由于現(xiàn)有技術(shù)的線性可變差動變壓器式位移傳感器的軸承運動時，軸承在進行往復(fù)運動時，容易晃動，且軸承在軌道上運動時，阻力較大，從而影響了測量的精度，而對于一些對精密性要求較高的待測物，例如測量弧面結(jié)構(gòu)平整性的物體，普通的線性可變差動位移傳感器的精度遠遠達不到。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種基于LVDT技術(shù)的氣動式位移傳感器，通過小型氣缸組件結(jié)構(gòu)，有效控制并測量長軸水平方向運動的距離，且本發(fā)明的結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，大大提高了測量精度。
[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明公開一種氣動式位移傳感器結(jié)構(gòu)，包括外管、進氣組件、運動組件、定位組件和感應(yīng)組件;所述外管為圓柱形空心圓管，所述進氣組件一端固定在外管一端的邊緣，另一端容置在外管內(nèi)，所述運動組件、定位組件和感應(yīng)組件均容置在外管內(nèi)，所述感應(yīng)組件為感應(yīng)線圈，感應(yīng)線圈纏繞在運動組件上，且運動組件一端與進氣組件連接，另一端固定有定位組件;所述運動組件包括軸芯、鐵芯、軌道和長軸，所述鐵芯與軸芯容置在軌道內(nèi)，且鐵芯一端與軸芯活動性接觸，鐵芯的另一端固定在長軸上，所述長軸一端與軌道連接，另一端從外管內(nèi)穿出，所述長軸貫穿定位組件限制運動方向。
[0006]其中，所述定位組件包括第一軸承、第二軸承和定位環(huán)，所述定位環(huán)夾持在第一軸承和第二軸承之間，所述第一軸承與定位環(huán)之間和第二軸承與定位環(huán)之間都設(shè)置有墊圈。
[0007]其中，所述定位環(huán)側(cè)邊設(shè)置有開口結(jié)構(gòu)，所述開口結(jié)構(gòu)的兩邊緣均為圓弧形結(jié)構(gòu)，所述長軸上設(shè)置固定有定位銷，所述定位銷在所述開口結(jié)構(gòu)區(qū)域內(nèi)運動，定位銷與開口結(jié)構(gòu)的兩邊緣接觸。
[0008]其中，所述定位銷為圓柱形結(jié)構(gòu)，定位銷與定位環(huán)開口結(jié)構(gòu)的兩邊緣點對點接觸，運動時做直線運動。
[0009]其中，所述進氣組件包括進氣嘴和氣管，所述氣管將進氣嘴與軌道接通，所述進氣嘴與軌道不在同一平面高度，所述氣管為曲線結(jié)構(gòu)，且為不容易變形的注塑硬管，所述氣管分為外套管和通氣管，所述外套管為曲線結(jié)構(gòu)，所述通氣管為直線結(jié)構(gòu)，且所述通氣管容置在外套管內(nèi)；所述外套管上設(shè)有第一接口和第二接口，所述通氣管無縫連接第一接口和第二接口，所述第一接口連接進氣嘴，所述第二接口連接軌道。
[0010]其中，所述長軸與鐵芯連接處設(shè)置有卡環(huán)，所述第二軸承上固定有彈簧座，所述彈簧座與卡環(huán)之間設(shè)置有復(fù)位彈簧，且所述復(fù)位彈簧纏繞在長軸上。
[0011]其中，所述外管使用防電磁干擾的高導(dǎo)磁材料，所述外管的兩端分別設(shè)有前端蓋與后端蓋，所述后端蓋上容置有氣嘴，所述長軸穿過前端蓋，所述后端蓋上還設(shè)置有屏蔽線，所述屏蔽線為橡膠材料，并與外管接觸連接。
[0012]其中，所述軸芯采用氧化陶瓷材料或有色金屬材料。
[0013]其中，所述軌道為不銹鋼直管，其為精密線割1um精度。
[0014]其中，所述進氣嘴為鋸齒狀防退臺結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)呈臺階形狀。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用LVDT技術(shù)進行精密測量，其工作原理為通過鐵芯切割感應(yīng)線圈的磁感線，當(dāng)鐵芯位置發(fā)生變化時，通過線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的變化，得出位移量的大小。本發(fā)明只需對軌道提供一個0.15MPa-0.7MPa的工作氣壓，即可帶動長軸進行往復(fù)運動，從而通過測量位移的變化來測量物體表面的平整性;本發(fā)明的位移傳感器體積小，整個外管的外徑小于或等于20_，長軸做往返運動時，容易產(chǎn)生偏移，通過設(shè)置定位組件來固定長軸，避免其產(chǎn)生偏移，從而更使測量更精確。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明實施例的氣動式位移傳感器整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明實施例的氣動式位移傳感器爆炸圖；
圖3為本發(fā)明實施例的氣動式位移傳感器內(nèi)部截面圖。
[0017]主要元器件說明:
1、外管2、進氣組件
3、運動組件 4、定位組件
I1、前端蓋12、后端蓋 13、前端蓋螺帽 14、裝飾環(huán) 15、屏蔽線 21、進氣嘴
22、氣管 23、套筒 31、軸芯 32、鐵芯 33、軌道 34、長軸
35、圓測頭41、第一軸承
42、第二軸承43、定位環(huán)
44、定位銷45、墊圈
51、復(fù)位彈簧52、彈簧座
53、卡環(huán)221、外套管 222、通氣管231、銅針
232、骨架2211、第一接口。
【具體實施方式】
[0018]為了更清楚地表述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步地描述。
[0019]請參閱圖1-圖3，本發(fā)明的氣動式位移傳感器包括外管1、進氣組件2、運動組件3、定位組件4和感應(yīng)組件(圖未示)；外管I為圓柱形空心圓管，外管I的外徑小于或等于20mm，外管的兩端分別設(shè)置有前端蓋11與后端蓋12進行密封。進氣組件2位于后端蓋12—側(cè)，進氣組件2—端固定在外管I一端的邊緣，另一端容置在外管I內(nèi)，運動組件3、定位組件4和感應(yīng)組件均容置在外管I內(nèi)，感應(yīng)組件為感應(yīng)線圈，感應(yīng)線圈纏繞在運動組件3上，且運動組件3一端與進氣組件2連接，另一端固定有定位組件4;運動組件3包括軸芯31、鐵芯32、軌道33、長軸34和圓測頭35，鐵芯32與軸芯31容置在軌道33內(nèi)，且鐵芯32—端與軸芯31活動性接觸，鐵芯32的另一端固定在長軸34上，長軸34貫穿定位組件4限制運動方向
在本實施例中，進氣組件2包括進氣嘴21和氣管22，進氣嘴21貫穿后端蓋12，并與氣管22的一端連接，氣管22的另一端與軌道33接通，軌道33為不銹鋼直管，為精密線割1um的精度，從而更好地保證了軌道內(nèi)的氣密性;軌道33內(nèi)容置有軸芯31，軸芯31為自由狀態(tài)，并在軌道33內(nèi)前后自由運動，鐵芯32與軸芯31活動性接觸，而鐵芯32是固定在長軸34上的，在本實施例中，軸芯31做為整個氣動式位移傳感器的活塞結(jié)構(gòu)，軸芯31采用氧化陶瓷材料或有色金屬材料，質(zhì)量更硬，使用壽命長。自由狀態(tài)的軸芯31結(jié)構(gòu)，只需提供較小的工作氣壓，SP可驅(qū)動位移傳感器的運動組件3運動，在本實施例中，工作氣壓為0.15MPA—0.7MPA，且由于其內(nèi)部較小的摩擦力，使之測量精度達到um級別。
[0020]在本實施例中，前端蓋11通過前端蓋螺帽13與外管I旋緊連接，且前端蓋11與外管I的連接處還設(shè)置有裝飾環(huán)14，使外觀更為美觀時尚，前端蓋螺帽13上同樣設(shè)置有通孔，供長軸34穿過，其余地方密封。
[0021]在本實施例中，長軸34觸碰到待測物后會進行自動恢復(fù)，其通過復(fù)位彈簧51來實現(xiàn)，復(fù)位彈簧51環(huán)繞在長軸34上，并由彈簧座52和卡環(huán)53進行限位，卡環(huán)53設(shè)置在長軸34與鐵芯32連接固定的位置，當(dāng)進氣嘴21進入的氣推動完長軸34向前運動后，在下一次氣從進氣嘴21進入之前，復(fù)位彈簧51會自動進行恢復(fù)，帶動長軸34縮回到原來的位置。在本實施例中，由于長軸34的一端與鐵芯32連接，另一端穿過前端蓋11，與圓測頭35固定連接，當(dāng)圓測頭35觸碰到待測物后，復(fù)位彈簧51即對長軸34進行復(fù)位動作，在軌道上設(shè)置有感應(yīng)線圈(圖未示)，感應(yīng)線圈感應(yīng)鐵芯32伸出與縮回過程中切割磁感線的強度，狀變成電信號，并將這種信號通過銅針231導(dǎo)出到與之連接的外部控制電路中，從而得出測量結(jié)果。
[0022]在本實施例中，長軸34在進行往復(fù)運動的時候會產(chǎn)生晃動，這樣會增大長軸34向前運動時的阻力，給測量精度帶來一定的影響，故需要設(shè)置一個定位組件4在不影響長軸運動的情況下，對長軸34運動的方向進行一個定位。本實施例的定位組件4包括第一軸承41、第二軸承42和定位環(huán)43，彈簧座52固定在第二軸承41上，定位環(huán)43夾持在第一軸承41和第二軸承42之間，第一軸承41與定位環(huán)43之間和第二軸承41與定位環(huán)43之間都設(shè)置有墊圈45，該墊圈45為橡膠墊圈，主要為了防止沖擊，防止定位銷44因運動撞擊第一軸承41和第二軸承42而損壞，從而能很好地提高產(chǎn)品的壽命。在本實施例中，定位銷44為圓柱形結(jié)構(gòu)，定位環(huán)43為一側(cè)邊開口的圓柱形結(jié)構(gòu)，定位環(huán)43的開口端設(shè)置成圓弧形結(jié)構(gòu)，定位銷44設(shè)置在定位環(huán)43內(nèi)，并與定位環(huán)43的開口端接觸，在本實施例中，定位環(huán)43的開口結(jié)構(gòu)與圓柱形的定位銷44正好相切，這樣的結(jié)構(gòu)，有利于定位銷44在運動時減小摩擦，且運動更為流暢。定位銷44位于長軸34的兩側(cè)，給長軸34提供一個運動的支撐和方向，從而進一步限制了長軸34運動的方向，避免其在運動時產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)或者晃動，影響測量精度，也便于安裝圓測頭35，同時定位銷44還起到固定長軸34運動長度的作用，即定位銷44智能在定位環(huán)43的開口長度范圍內(nèi)運動，從而避免了長軸34的測量超量程范圍。
[0023]在本實施例中，氣管22將進氣嘴21與軌道33接通，進氣嘴21與軌道33不在同一平面高度，故將氣管22設(shè)計成曲線結(jié)構(gòu)，以方便氣管22將軌道33與進氣嘴21連通在一起，在本實施例中，氣管22采用了不容易變形的注塑硬管，且氣管22分為外套管221和通氣管222，其中外套管221為曲線結(jié)構(gòu)，而位于外套管221內(nèi)部的通氣管222為直線結(jié)構(gòu)，在本實施例中，氣管22和軌道33均容置在套筒23中，套筒23中設(shè)置有傳輸信號的銅針231，套筒23的前端為開口結(jié)構(gòu)，套筒23的后端為直管結(jié)構(gòu)，且該直管結(jié)構(gòu)端上設(shè)置用于固定該套筒23的骨架232，套筒23內(nèi)的氣管22與軌道33通過灌膠方式固定。外套管221上設(shè)有第一接口 2211和第二接口(圖未示)，通氣管222與第一接口 2211和第二接口無縫連接，其中，第一接口 2211連接進氣嘴21，第二接口連接軌道33。通過這樣的結(jié)構(gòu)，很好地解決了位于不同平面的兩個物體間的導(dǎo)通關(guān)系，且通氣管222與第一接口 2211和第二接口通過焊接方式固定在一起，使連接更為緊密，即使進氣的壓力過大時，也不至于將通氣管222與第一接口 2211或者第二接口斷開。
[0024]在本實施例中，進氣嘴21為鋸齒狀防退臺階結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)臺階形狀，當(dāng)外部氣源(圖未示)接入進氣嘴21時，鋸齒狀防退臺階結(jié)構(gòu)，有利于增大外部氣源接入口與進氣嘴21的摩擦力，從而使連接更為緊密。
[0025]在本實施例中，外管I使用防電磁干擾的高導(dǎo)磁材料，該高導(dǎo)磁材料耐磨損，硬度強，使用壽命長。后端蓋12除了設(shè)置有進氣嘴21，還貫穿有屏蔽線15，屏蔽線15為橡膠材料，該屏蔽線15穿過后端蓋12與外管I接觸連接，這樣的設(shè)計能夠避免外部磁場干擾內(nèi)部零件的運動，以免降低測量的精確度。
[0026]本發(fā)明的優(yōu)勢在于:
1、通過小型氣缸組件驅(qū)動長軸的位移來進行精密測量，設(shè)置有自由狀態(tài)的軸芯結(jié)構(gòu)作為活塞，只需對軌道提供一個0.15MPa-0.7MPa的工作氣壓，即可帶動長軸進行往復(fù)運動，從而通過測量位移的變化來測量物體表面的平整性；
2、本發(fā)明的位移傳感器體積小，整個外管的外徑小于或等于20mm，設(shè)計小巧，也在一定程度上節(jié)約了成本；
3、長軸做往返運動時，容易產(chǎn)生偏移，通過設(shè)置定位組件來固定長軸，避免其產(chǎn)生偏移，從而更使測量更精確，使之測量精度達到um級別。
[0027]以上公開的僅為本發(fā)明的幾個具體實施例，但是本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種氣動式位移傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括外管、進氣組件、運動組件、定位組件和感應(yīng)組件;所述外管為圓柱形空心圓管，所述進氣組件一端固定在外管一端的邊緣，另一端容置在外管內(nèi)，所述運動組件、定位組件和感應(yīng)組件均容置在外管內(nèi)，所述感應(yīng)組件為感應(yīng)線圈，感應(yīng)線圈纏繞在運動組件上，且運動組件一端與進氣組件連接，另一端固定有定位組件;所述運動組件包括軸芯、鐵芯、軌道和長軸，所述鐵芯與軸芯容置在軌道內(nèi)，且鐵芯一端與軸芯活動性接觸，鐵芯的另一端固定在長軸上，所述長軸一端與軌道連接，另一端從外管內(nèi)穿出，所述長軸貫穿定位組件限制運動方向。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動式位移傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述定位組件包括第一軸承、第二軸承和定位環(huán)，所述定位環(huán)夾持在第一軸承和第二軸承之間，所述第一軸承與定位環(huán)之間和第二軸承與定位環(huán)之間都設(shè)置有墊圈。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣動式位移傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述定位環(huán)側(cè)邊設(shè)置有開口結(jié)構(gòu)，所述開口結(jié)構(gòu)的兩邊緣均為圓弧形結(jié)構(gòu)，所述長軸上設(shè)置固定有定位銷，所述定位銷在所述開口結(jié)構(gòu)區(qū)域內(nèi)運動，定位銷與開口結(jié)構(gòu)的兩邊緣接觸。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣動式位移傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述定位銷為圓柱形結(jié)構(gòu)，定位銷與定位環(huán)開口結(jié)構(gòu)的兩邊緣點對點接觸，運動時做直線運動。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動式位移傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述進氣組件包括進氣嘴和氣管，所述氣管將進氣嘴與軌道接通，所述進氣嘴與軌道不在同一平面高度，所述氣管為曲線結(jié)構(gòu)，且為不容易變形的注塑硬管，所述氣管分為外套管和通氣管，所述外套管為曲線結(jié)構(gòu)，所述通氣管為直線結(jié)構(gòu)，且所述通氣管容置在外套管內(nèi)；所述外套管上設(shè)有第一接口和第二接口，所述通氣管無縫連接第一接口和第二接口，所述第一接口連接進氣嘴，所述第二接口連接軌道。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣動式位移傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述長軸與鐵芯連接處設(shè)置有卡環(huán)，所述第二軸承上固定有彈簧座，所述彈簧座與卡環(huán)之間設(shè)置有復(fù)位彈簧，且所述復(fù)位彈簧纏繞在長軸上。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動式位移傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述外管使用防電磁干擾的高導(dǎo)磁材料，所述外管的兩端分別設(shè)有前端蓋與后端蓋，所述后端蓋上容置有氣嘴，所述長軸穿過前端蓋，所述后端蓋上還設(shè)置有屏蔽線，所述屏蔽線為橡膠材料，并與外管接觸連接。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動式位移傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述軸芯采用氧化陶瓷材料或有色金屬材料。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動式位移傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述軌道為具有精密線割I(lǐng) Oum精度的不銹鋼直管。10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣動式位移傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述進氣嘴為鋸齒狀防退結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)呈臺階形狀。
【文檔編號】G01B7/34GK105953717SQ201610496912
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月30日
【發(fā)明人】鮑亞子, 劉玉才, 鮑文博
【申請人】深圳市信為科技發(fā)展有限公司