一种大量程拉绳传感器的制作方法

本发明涉及智能传感器领域，尤其是涉及一种大量程拉绳传感器。

背景技术：

1、拉绳传感器又称拉绳位移传感器、拉线传感器、拉绳电子尺、拉绳编码器，可精确测量线性位置，行程从几百毫米至十几米不等，是一种精密的长度测量装置。

2、拉绳传感器通常由壳体、卷簧、卷线轮、测长线、转轴和测长单元组成，通常转轴上设置轴承安装在壳体上，转轴与卷线轮直接连接通过顶丝或销或键传动，拉动测长线带动转轴转动，转轴在旋转时带动传感器内的测长单元旋转，从而得出测长线拉出的长度。回收时，通过在转轴内设置卷簧，卷簧力通过转轴传递给卷线轮，利用弹性带动卷线轮反向转动，从而将钢丝绳收回。为保证测量精度和测长一致性，要求测长线在每次拉出相同长度时，所对应的卷线轮即转轴的旋转角度要一致，这就要求绕线必须良好。

3、而随着机械技术的发展，拉线位移传感器得到越来越广泛的应用，出现了采用较长的测长线缆来测量更高的吊车臂高度或者其它机械高度的工况，这就导致了卷线轮也随之增大增高，造成了绕线效果差。其中主要有两个原因：

4、1、卷线轮直径增大绕线增多，整体质量和转动惯量增加，对卷线轮与转轴的连接及传动造成考验，增加卷线轮运行过程中的摆动，另外由于实际工况中起重臂抖动等原因会进一步加剧摆动。所以传统的轴系结构卷线轮运行时摆动会十分明显，影响绕线效果。

5、2、卷线轮变高，此时出线口与卷线轮的角度变化情况变得更加复杂，导流角度过小会导致钢丝绳出现堆叠、错排或者乱排的情况。绕线效果差降低了装置的检测精度，同时增加了测长线跳出卷线盘的风险，所以急需一种解决大量程拉绳传感器绕线一致性的技术方案。

6、如中国专利cn220418357 u公开的一种主动排线多圈绝对值拉线位移传感器，将卷线轮传动轴上设置螺纹与转轴连接，使得卷线轮可以上下移动，以满足出线时拉绳与出线口角度关系的调整需求，从而改善拉绳在卷线轮出现叠线乱绕的情况，提高绕线效果。但是这一技术方案并不适用于大量程拉绳传感器，卷线轮较大且线长，则上下位移量较大轴悬臂过长，对轴系的稳定性要求较高。

7、又如中国专利cn205932715 u公开的一种自动排线的导线结构，其测长线向卷线轮内收缩时，测长线带动导轮转动，导轮会在转动的同时向导杆一侧运动，同时带动其上的测长线向导杆一端运动，从而带动测长线在卷盘上进行排线。但其排线方式是通过测长线滚动摩擦带动导轮，当因打滑等原因，出现运行不同步的情况时，导轮位置与出线位置紊乱会造成绕线混乱，严重甚至会造成测长线绕出卷线轮。

技术实现思路

1、为解决背景技术中的技术问题，本发明提供了一种绕线效果好、安装方便的大量程拉绳传感器，该大量程拉绳传感器包括传感器本体以及外置排线装置，所述传感器本体包括卷簧、表面缠绕测长线缆的卷线轮、设置在电子腔内的电子组件、实现所述卷线轮与所述卷簧传动的第一组轴系结构以及实现所述卷线轮与所述电子组件传动的第二组轴系结构，所述外置排线装置与所述第二组轴系结构传动。

2、进一步地，所述卷簧设置在由卷簧腔盖与壳体扣接形成的卷簧腔中，其外钩与卷簧腔盖勾接，所述卷簧腔盖的中心处向内一体成型有一中空轴。

3、进一步地，所述第一组轴系结构包括卷线轴，所述卷线轴呈阶梯轴状，且内部开设阶梯台型空腔，所述卷线轴套设在中空轴上，其上端伸入卷簧腔中，其下端通过螺栓与卷线轮固定连接，所述卷簧的内钩与所述卷线轴上端勾接。

4、进一步地，所述第二组轴系结构包括蜗杆轴，所述蜗杆轴上端设有与电子组件相对设置的蜗轮蜗杆，下端设有长扁位，所述蜗杆轴下端在穿过中空轴后通过所述长扁位分别与卷线轮和外置排线装置传动连接。

5、进一步地，所述传感器本体的组装步骤包括：

6、1)将卷线轴正向放置在工装上固定后在轴肩处安装第三轴承；

7、2)安装壳体到卷线轴上，将卷簧放入壳体中，并将卷簧的内钩与卷线轴上的凹槽勾接，卷簧的外钩与壳体上的凸起勾接进行初定位；

8、3)将带有卷簧腔盖扣接在壳体上，使中空轴向下穿出卷线轴，调节卷簧腔盖与壳体的相对位置，使卷簧15的外钩与卷簧腔盖上的凸起勾接，完成再定位后，采用螺钉连接卷簧腔盖与壳体，并且在卷线轴的阶梯型空腔内壁与卷簧腔盖的中空轴外壁之间依次压入第一轴承、轴套和第二轴承后安装轴用挡圈密封；

9、4)在卷簧腔盖上表面中心孔处安装第四轴承，蜗杆轴向下穿出卷簧腔盖的中空轴，并且在中空轴下端与蜗杆轴之间压入无油衬套，在蜗杆轴下端安装挡圈；

10、5)安装卷线轮，倒置后采用螺丝将卷线轮与卷线轴进行锁附，使卷线轮中心的扁位孔与蜗杆轴下端的长扁位连接，最后在蜗杆轴上端安装蜗轮蜗杆，在卷簧腔盖上表面安装电子组件后通过电子腔盖扣接，并进行封胶处理，完成传感器本体的组装。

11、进一步地，所述外置排线装置包括导线结构、排线结构和排线轴结构，所述导线结构和排线结构连接于所述传感器本体上，所述排线轴结构包括与所述蜗杆轴下端长扁位连接的排线轴以及与所述排线轴连接的主动轮，所述主动轮与排线结构通过同步带同步传动。

12、进一步地，所述导线结构包括导轮支架以及设置在所述导轮支架上的导线轮和立柱，所述导轮支架包括u型架以及与所述传感器本体连接的耳板，所述导线轮的导线轮轴与立柱分别设置在u型架内，且所述测长线缆由所述导线轮进行导向并由所述立柱进行限位。

13、进一步地，所述排线结构包括通过连接板与传感器本体可调位置连接的支撑架、设置在支撑架内带有滑块的往复丝杆、与所述往复丝杆同步转动的从动轮、对所述滑块进行导向的导向轴以及设置在所述滑块上随所述滑块做往复运动的滑轮导座，所述从动轮通过同步带与所述主动轮同步传动，所述滑轮导座与所述导轮支架配合带动所述导线轮进行往复运动。

14、进一步地，所述排线结构由一体成型的与所述滑块连接的主板以及一端垂直连接在所述主板上的四个卡柱构成，四个所述卡柱呈正交排布，所述导线轮轴和立柱均竖向卡设在左右各两个所述卡柱之间，所述导线轮位于上下各两个所述卡柱之间。

15、进一步地，所述电子腔由电子腔盖扣接在卷簧腔盖上形成，所述电子组件包括pcb板、设置在pcb板上的处理器芯片和磁感应芯片、安装在蜗轮蜗杆一端且相对于所述磁感应芯片设置的磁铁以及设置在电子腔盖上与所述处理器芯片连接的接线端口。

16、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

17、一、卷线轮运行摆动小，绕线一致性好

18、相较于现有的拉绳传感器轴系结构采用卷线轮直接附在转轴上的方式，本发明设有两组轴系结构，卷线轮分别通过第一组轴系结构使卷线轮与卷簧平稳传动，同时通过第二组轴系结构使卷线轮与蜗轮蜗杆和电子组件平稳传动，采用稳定的中心轴在空间上将蜗杆轴和卷线轴分隔开并进行限位，使得卷线轮在运行时摆动幅度变小，绕线更加均匀，一致性更好。

19、二、提高产品精度

20、本发明的排线装置相对传感器本体独立，能够作为传感器整体的外置机构选装，同时在装配排线装置后能够进一步配合配合轴系结构，由于，蜗杆轴在中空轴的限位下转动稳定，因此能够稳定向排线装置传动，进一步保证在卷线轮上多层测长线缆的紧密规律排线效果，进而提高拉绳传感器(尤其是例如20米长的大量程拉绳传感器)的测长精度，经过检测验证能够使测量精度达到0.4％，而且安装维护方便。

21、三、排线紧密规律，便于拆卸安装

22、本发明的外置排线装置通过导线结构的立柱和导线轮轴配合排线结构的滑轮导座能够将导线轮限制在导线轮轴轴上上下摆动，并且能够将测长线缆夹在导线轮和立柱之间，在高度方向进行限位，通过连接板和顶块也能在长度方向进行调节，而由于测长线缆在传感器本体上的出线口是固定的，由此能够完全对因此能够对出线的角度进行限制，保证实现紧密的往复排线，杜绝测长线跳出卷线轮的风险。

技术特征：

1.一种大量程拉绳传感器，其特征在于，包括传感器本体(1)以及外置排线装置，所述传感器本体(1)包括卷簧(15)、表面缠绕测长线缆的卷线轮(11)、设置在电子腔内的电子组件(18)、实现所述卷线轮(11)与所述卷簧(15)传动的第一组轴系结构以及实现所述卷线轮(11)与所述电子组件(18)传动的第二组轴系结构，所述外置排线装置与所述第二组轴系结构传动。

2.根据权利要求1所述的一种大量程拉绳传感器，其特征在于，所述卷簧(15)设置在由卷簧腔盖(14)与壳体(13)扣接形成的卷簧腔中，其外钩与卷簧腔盖(14)勾接，所述卷簧腔盖(14)的中心处向内一体成型有一中空轴(141)。

3.根据权利要求2所述的一种大量程拉绳传感器，其特征在于，所述第一组轴系结构包括卷线轴(12)，所述卷线轴(12)呈阶梯轴状，且内部开设阶梯台型空腔，所述卷线轴(12)套设在中空轴(141)上，其上端伸入卷簧腔中，其下端通过螺栓与卷线轮(11)固定连接，所述卷簧(15)的内钩与所述卷线轴(12)上端勾接。

4.根据权利要求3所述的一种大量程拉绳传感器，其特征在于，所述第二组轴系结构包括蜗杆轴(16)，所述蜗杆轴(16)上端设有与电子组件(18)相对设置的蜗轮蜗杆(17)，下端设有长扁位，所述蜗杆轴(16)下端在穿过中空轴(141)后通过所述长扁位分别与卷线轮(11)和外置排线装置传动连接。

5.根据权利要求4所述的一种大量程拉绳传感器，其特征在于，所述传感器本体(1)的组装步骤包括：

6.根据权利要求4所述的一种大量程拉绳传感器，其特征在于，所述外置排线装置包括导线结构(2)、排线结构(3)和排线轴结构(4)，所述导线结构(2)和排线结构(3)连接于所述传感器本体(1)上，所述排线轴结构(4)包括与所述蜗杆轴(16)下端长扁位连接的排线轴(41)以及与所述排线轴(41)连接的主动轮(42)，所述主动轮(42)与排线结构(3)通过同步带同步传动。

7.根据权利要求6所述的一种大量程拉绳传感器，其特征在于，所述导线结构(2)包括导轮支架(21)以及设置在所述导轮支架(21)上的导线轮(22)和立柱(23)，所述导轮支架(21)包括u型架以及与所述传感器本体(1)连接的耳板，所述导线轮(22)的导线轮轴与立柱(23)分别设置在u型架内，且所述测长线缆由所述导线轮(22)进行导向并由所述立柱(23)进行限位。

8.根据权利要求6所述的一种大量程拉绳传感器，其特征在于，所述排线结构(3)包括通过连接板(31)与传感器本体(1)可调位置连接的支撑架(33)、设置在支撑架(33)内带有滑块的往复丝杆(35)、与所述往复丝杆(35)同步转动的从动轮(38)、对所述滑块进行导向的导向轴(34)以及设置在所述滑块上随所述滑块做往复运动的滑轮导座(36)，所述从动轮(38)通过同步带与所述主动轮(42)同步传动，所述滑轮导座(36)与所述导轮支架(21)配合带动所述导线轮(22)进行往复运动。

9.根据权利要求8所述的一种大量程拉绳传感器，其特征在于，所述排线结构(3)由一体成型的与所述滑块连接的主板以及一端垂直连接在所述主板上的四个卡柱构成，四个所述卡柱呈正交排布，所述导线轮轴和立柱(23)均竖向卡设在左右各两个所述卡柱之间，所述导线轮(22)位于上下各两个所述卡柱之间。

10.根据权利要求4所述的一种大量程拉绳传感器，其特征在于，所述电子腔由电子腔盖(19)扣接在卷簧腔盖(14)上形成，所述电子组件(18)包括pcb板、设置在pcb板上的处理器芯片和磁感应芯片、安装在蜗轮蜗杆(17)一端且相对于所述磁感应芯片设置的磁铁以及设置在电子腔盖(19)上与所述处理器芯片连接的接线端口。

技术总结
本发明涉及一种大量程拉绳传感器，该大量程拉绳传感器包括传感器本体以及外置排线装置，所述传感器本体包括卷簧、表面缠绕测长线缆的卷线轮、设置在电子腔内的电子组件、实现所述卷线轮与所述卷簧传动的第一组轴系结构以及实现所述卷线轮与所述电子组件传动的第二组轴系结构，所述外置排线装置与所述第二组轴系结构传动。与现有技术相比，本发明具有运行摆动小、绕线一致性好、安装方便等优点。

技术研发人员：刘岳,冉龙,张同兴,夏正亚
受保护的技术使用者：直川科技（上海）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5