CN110701983B - 一种同转轴多角度测量范围可变的转动角度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同转轴多角度测量范围可变的转动角度测量装置，包括转轴，转轴的一端与被测转轴连接口刚性连接，转轴上设有旋转触碰片，旋转触碰片与转轴同步转动，旋转触碰片上设有N个触碰区域，N为≥2的正整数；还包括M个与触碰区域适配的微动开关，M个微动开关沿转轴为中心的圆周处依次分布，且M≥N；在沿转轴的转动方向上，通过调整各触碰区域的周向长度，实现不同转动角度测量。本发明结构简单可靠，易于实现，且加工成本低廉，可满足同一转轴多角度独立测量或关联性测量需求。

Description

一种同转轴多角度测量范围可变的转动角度测量装置

技术领域

本发明涉及测量技术领域，具体涉及一种同转轴多角度测量范围可变的转动角度测量装置。

背景技术

转角测量装置用于测量物体的转动角度，具有很多工程实际应用场景，一般通过采集测量装置内部编码器或旋转变压器的读数实现转动角度的测量。

实际使用中转角测量装置具有多种结构形式，一般采用通过与转动轴直接相连，或使用同步装置与被测物体连接的结构形式，能够可靠、准确地反映被测物体的转动角度。

当需要对多个角度进行测量时，一般采用多个转角测量装置分别进行测量，尤其是当多个被测物体的转动角度位于同一转动轴上时，往往因为结构上不便于设计的原因而难以实现。比如对同一转轴，一般只能在转轴两端增加转角测量装置，意味着同一转轴只能测量两个转动角度；如果需要测量两个以上的转动角度(不包括两个)，则需要增加同步装置进行连接，这样就增加了结构设计的难度，且增加了整个系统的装置数量，使得系统变得庞大臃肿。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有的转动角度测量装置测量两个以上的转动角度时，需要增加整个系统的测量装置数量，使得系统变得庞大臃肿，结构复杂，本发明提供了解决上述问题的一种同转轴多角度测量范围可变的转动角度测量装置。

本发明通过下述技术方案实现：

一种同转轴多角度测量范围可变的转动角度测量装置，包括转轴，所述转轴的一端与被测转轴连接口刚性连接、同步转动，所述转轴上设有旋转触碰片，所述旋转触碰片与转轴同步转动，旋转触碰片上设有N个触碰区域，N为≥2的正整数；还包括M个与触碰区域适配的微动开关，M个微动开关沿转轴为中心的圆周处依次分布，且M≥N；在沿转轴的转动方向上，通过调整各触碰区域的周向长度，实现不同转动角度测量。

本发明工作原理为：可先设置旋转触碰片在测量初始位置归零(事先调好位置，通过软件置零)，其机械限位内的角度范围能够满足被测物体角度测量范围的要求；驱动被测物体开始逆时针或顺时针转动，通过被测转轴连接口带动转轴同步转动，转轴带动旋转触碰片同步转动，而所有微动开关具均静止不同；此时，旋转触碰片上的各个触碰区域会先后与相应的微动开关接触，可设置不同的触碰区域有不同的周向长度，对应触碰区域与微动开关接触面的弧长不同，因此对应的微动开关测量获得的转动角度不同。

进一步地，在沿转轴的转动方向上，通过调整各触碰区域分布的前后位置和距离关系和/或调整相关微动开关之间距离关系以实现对应测量角度之间的相互关联。

通过设置各个触碰区域在周向方向上的前后位置关系、前后位置关系的距离大小以及相应调整微动开关之间的距离关系，可实现对应测量角度之间的相互关联，如相邻触碰区域在周向上可重叠设置，由于长度不同，因此，在其中一个触碰区域与对应微动开关接触期间的某一时段内，另一重叠的触碰区域与对应的微动开关接触并反馈测量信号。

进一步地，各触碰区域为平面或曲面，所述触碰区域在旋转触碰片上分布位置包括旋转触碰片的底面、侧壁、顶面、底面与侧壁过渡面、顶面与侧壁过度面。

触碰区域的形状包括但不限于平面或曲面结构，触碰区域可位于旋转触碰片的底面、侧壁、顶面、底面与侧壁过渡面、顶面与侧壁过度面等任意位置，可相应改变微动开关外部以及固定微动开关的支架的结构，以使微动开关能与对应的触碰区域接触。

进一步地，所述微动开关的数量M与触碰区域的数量N相等，且一一对应。

同一触碰区域可对应同时或不同时与不同的微动开关接触，本发明优选微动开关的数量M与触碰区域的数量N相等，且一一对应。

进一步地，所述旋转触碰片的一端与转轴刚性连接，旋转触碰片的另一端设有三个触碰区域分别为：触碰区域I、触碰区域II和触碰区域III；在沿转轴的转动方向上，所述触碰区域I和触碰区域III位于触碰区域II的前后两端，且在触碰区域II与对应微动开关接触期间内，触碰区域I和触碰区域III与对应的微动开关接触。

进一步地，所述触碰区域II位于旋转触碰片的周向侧壁上，为圆弧面结构；所述触碰区域I和触碰区域III位于触碰区域II的弧向延伸方向两端、且分别位于旋转触碰片的顶面和侧壁向下延伸面上，触碰区域I为平面结构，触碰区域III为圆弧面结构；还包括三个微动开关：微动开关I、微动开关II和微动开关III分别依次与触碰区域I、触碰区域II和触碰区域III一一对应适配。

进一步地，所述旋转触碰片一端设有腰型孔，通过螺钉贯穿腰型孔后与转轴螺纹可拆卸连接。

一方面利于实现旋转触碰片与转轴的可拆卸连接，方便拆装操作；另一方面，通过腰型孔微调整旋转触碰片的安装位置。

进一步地，还包括壳体，所述壳体底部设有通孔，转轴的一端穿过通孔后与壳体通过轴承转动连接，壳体上设置微动开关。

本发明设置壳体作为为转角测量装置的主体承载部分，以转轴为转角测量装置的核心转动部位。

进一步地，所述微动开关通过开关支架可拆卸固定在壳体上；所述开关支架包括底板、侧板和顶板，所述底板、侧板和顶板依次连接呈C型结构；底板上设有固定孔，所述固定孔为腰型孔，通过螺钉贯穿固定孔与壳体连接；顶板上开设有微动开关安装孔，用于可拆卸安装微动开关。

通过在开关支架底板上设置腰型孔，方便根据装配需求调节各开关支架与转轴中心之间的距离，可微调各微动开关与触碰区域之间的接触程度，保证接触信号能够准确及时触发。

进一步地，还包括壳盖，所述壳盖罩设在壳体的顶部敞口端，壳体与壳盖组成封闭仓室。

将壳体与壳盖适配形成封闭腔室，用于将测量装置的关键部件收藏在封闭腔室内，实现保护作用，同时也利于保障外形美观整洁。

本发明具有如下的优点和有益效果：

当需要对多个角度进行测量时，一般采用多个转角测量装置分别进行测量，尤其是当多个被测物体的转动角度位于同一转动轴上时，往往因为结构上不便于设计的原因而难以实现。比如对同一转轴，一般只能在转轴两端增加转角测量装置，意味着同一转轴只能测量两个转动角度；如果需要测量两个以上的转动角度(不包括两个)，则需要增加同步装置进行连接，这样就增加了结构设计的难度，且增加了整个系统的装置数量，使得系统变得庞大臃肿。

本发明提供的一种同转轴多角度测量范围可变的转动角度测量装置可有效避免上述问题，实现同转轴多角度测量，测量装置整体结构简单，易于实现且加工成本低廉；本发明可满足同一转轴多角度独立测量需求；本发明也可根据同一转轴上多个角度之间的关联性、顺序性对触碰区域周向长度、触碰区域位置关系以及微孔开关前后位置进行相应调整，满足多个角度的测量需求。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的转动角度测量装置断面立体结构示意图；

图2为本发明的转动角度测量装置立体结构示意图；

图3为本发明的旋转触碰片结构示意图；

图4为本发明的开关支架结构示意图，第一种结构模型；

图5为本发明的开关支架结构示意图，第二种结构模型。

附图中标记及对应的零部件名称：1-壳体，2-被测转轴连接口，3-转轴，4-旋转触碰片，41-触碰区域I，42-触碰区域II，43-触碰区域III，5-开关支架I，6-微动开关I，7-微动开关II，8-开关支架II，9-微动开关III，10-开关支架III，11-微动开关安装孔，12-固定孔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

本实施例提供了一种同转轴多角度测量范围可变的转动角度测量装置，包括转轴3，转轴3的一端与被测转轴连接口2通过刚性轴直联，转轴3与被测转轴连接口2两者轴心线重合，且转轴3随被测转轴2连接口同步转动。转轴3上刚性连接有旋转触碰片4，旋转触碰片4与转轴3同步转动，旋转触碰片4上设有N个触碰区域，N为≥2的正整数，优选设置三个或三个以上的触碰区域。还包括M个与触碰区域适配的微动开关，M个微动开关沿转轴3为中心的圆周处依次分布，且M≥N，优选微动开关的数量M与触碰区域的数量N相等，且一一对应。在沿转轴3的转动方向上，通过调整各触碰区域的周向长度，实现不同转动角度测量，并调整相应的微动开关的安装位置，以满足不同测量角度范围以及不同测量角度值的需求。

实施例2

在实施例1的基础上进一步改进，在沿转轴3的转动方向上，通过调整各触碰区域分布的前后位置和距离关系和/或调整相关微动开关之间距离关系以实现对应测量角度之间的相互关联。各触碰区域为平面或曲面，触碰区域在旋转触碰片4上分布位置包括旋转触碰片4的底面、侧壁、顶面、底面与侧壁过渡面、顶面与侧壁过度面。

实施例3

在实施例1或2的基础上进一步改进，旋转触碰片4一端设有腰型孔，通过螺钉贯穿腰型孔后与转轴3螺纹可拆卸连接。装置还包括壳体1和壳盖(附图中未画出)，壳体1底部设有通孔，转轴3的一端穿过通孔后与壳体1(通孔侧壁及壳体1底部)通过轴承转动连接，壳体1上设置微动开关。微动开关通过开关支架可拆卸固定在壳体1上。开关支架包括底板、侧板和顶板，底板、侧板和顶板依次连接呈C型结构；底板上设有固定孔12，所述固定孔12为腰型孔，通过螺钉贯穿固定孔12与壳体1连接；顶板上开设有微动开关安装孔11，通过螺钉可拆卸安装微动开关。所述壳盖罩设在壳体1的顶部敞口端，壳体1与壳盖组成封闭仓室，使转轴3部分、轴承、微动开关、旋转触碰片4均位于封闭仓室内、起到保护作用。

实施例4

本实施例提供了一种同转轴多角度测量范围可变的转动角度测量装置，包括壳体1和壳盖(附图中未画出)，壳体1底部设有用于转轴3贯穿的通孔。转轴3的一端与被测转轴连接口2通过刚性轴直联，转轴3的另一端穿过通孔后与壳体1(通孔侧壁及壳体1底部)通过轴承转动连接，转轴3伸入壳体1内的端部通过螺钉连接有旋转触碰片4，旋转触碰片4呈类工型结构，旋转触碰片4的一端与转轴3刚性连接，旋转触碰片4的另一端设有三个触碰区域分别为：触碰区域I41、触碰区域II42和触碰区域III43；在沿转轴3的转动方向上，所述触碰区域I41和触碰区域III43位于触碰区域II42的前后两端，且在触碰区域II42与对应微动开关接触期间内，触碰区域I41和触碰区域III43与对应的微动开关接触。触碰区域II42位于旋转触碰片4的周向侧壁上，为圆弧面结构；触碰区域I41和触碰区域III43位于触碰区域II42的弧向延伸方向两端、且分别位于旋转触碰片4的顶面和侧壁向下延伸面上，触碰区域I41为平面结构，触碰区域III43为圆弧面结构；

壳体1上还设有三个微动开关：微动开关I6、微动开关II7和微动开关III9，每个微动开关通过开关支架可拆卸固定在壳体1上，开关支架包括底板、侧板和顶板，底板、侧板和顶板依次连接呈C型结构；底板上设有固定孔12，固定孔12为腰型孔，通过螺钉贯穿固定孔12与壳体1连接；顶板上开设有微动开关安装孔11，通过螺钉可拆卸安装微动开关。微动开关I6固定在5-开关支架I上、用于与触碰区I41接触，微动开关II7固定在开关支架II8上、用于与触碰区域II42接触，微动开关III9固定在开关支架III10上、用于与触碰区域III43接触。

实施例5

基于实施例4提供的一种同转轴多角度测量范围可变的转动角度测量装置，其工作原理为：

1、旋转触碰片4在测量初始位置归零(事先调好位置，通过软件置零)，其机械限位内的角度范围能够满足被测物体角度测量范围的要求；

2、结合附图2和附图3，被测物体开始逆时针转动，通过被测转轴连接口2带动转轴3同步转动，转轴3带动旋转触碰片4同步转动。转动的旋转触碰片4首先由触碰区域II42与微动开关II7接触，该微动开关II7给出接触信号，表明被测物体已经进入测量范围；由于触碰区域II42与微动开关II7持续接触，所以微动开关II7会持续给出信号，表明被测物体在要求的角度范围内持续转动。

3、被测物体继续转动，直到触碰区域I41与微动开关I6接触，该微动开关I6给出接触信号；此时触碰区域II42与微动开关II7仍然接触，微动开关II7仍然持续给出接触信号；此时情况表明，根据设计要求，在触碰区域II42需要测量的范围内，物体已经达到了触碰区域I41需要测量的角度范围，此时被测物体如果有任何需要执行(或不执行)的动作(该动作的执行(或不执行)应当满足两个条件：a、物体已经进入触碰区域II42测量范围，且持续转动；b、物体已经进入触碰区域I41测量范围，且持续转动，则可以开始执行(或不执行)。

4、被测物体持续转动，直到触碰区域I41与微动开关I6彻底不接触，该微动开关I6不再给出接触信号，而后触碰区域III43与微动开关III9，该微动开关III9给出接触信号，在此期间，触碰区域II42与微动开关II7仍然在接触范围，微动开关II7仍然持续给出接触信号；此时情况表明，根据设计要求，在触碰区域II42的测量范围内，被测物体已经超过触碰区域I41的测量范围，进入触碰区域III43的测量范围，此时被测物体如果有任何需要执行(或不执行)的动作(该动作的执行(或不执行)应当满足三个条件：a、物体已经进入触碰区域II42测量范围，且持续转动；b、物体已经离开触碰区域I41测量范围，且持续转动；c、物体已经进入触碰区域III43测量范围，且持续转动，则可以开始执行(或不执行)。

5、被测物体持续转动，第触碰区域III43与微动开关III9不再接触，微动开关III9不再给出接触信号，而后触碰区域II42与微动开关II7不再接触，该微动开关II7不再给出接触信号；此时情况表明，整个测量工作完成，被测物体停止转动。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种同转轴多角度测量范围可变的转动角度测量装置，包括转轴(3)，所述转轴(3)的一端与被测转轴连接口(2)刚性连接、同步转动，其特征在于，所述转轴(3)上设有旋转触碰片(4)，所述旋转触碰片(4)与转轴(3)同步转动，旋转触碰片(4)上设有N个触碰区域，N为≥2的正整数；还包括M个与触碰区域适配的微动开关，M个微动开关沿转轴(3)为中心的圆周处依次分布，且M≥N；在沿转轴(3)的转动方向上，通过调整各触碰区域的周向长度，实现不同转动角度测量。

2.根据权利要求1所述的一种同转轴多角度测量范围可变的转动角度测量装置，其特征在于，在沿转轴(3)的转动方向上，通过调整各触碰区域分布的前后位置和距离关系和/或调整相关微动开关之间距离关系以实现对应测量角度之间的相互关联。

3.根据权利要求1所述的一种同转轴多角度测量范围可变的转动角度测量装置，其特征在于，各触碰区域为平面或曲面，所述触碰区域在旋转触碰片(4)上分布位置包括旋转触碰片(4)的底面、侧壁、顶面、底面与侧壁过渡面、顶面与侧壁过度面。

4.根据权利要求1所述的一种同转轴多角度测量范围可变的转动角度测量装置，其特征在于，所述微动开关的数量M与触碰区域的数量N相等，且一一对应。

5.根据权利要求1所述的一种同转轴多角度测量范围可变的转动角度测量装置，其特征在于，所述旋转触碰片(4)的一端与转轴(3)刚性连接，旋转触碰片(4)的另一端设有三个触碰区域分别为：触碰区域I(41)、触碰区域II(42)和触碰区域III(43)；在沿转轴(3)的转动方向上，所述触碰区域I(41)和触碰区域III(43)位于触碰区域II(42)的前后两端，且在触碰区域II(42)与对应微动开关接触期间内，触碰区域I(41)和触碰区域III(43)与对应的微动开关接触。

6.根据权利要求5所述的一种同转轴多角度测量范围可变的转动角度测量装置，其特征在于，所述触碰区域II(42)位于旋转触碰片(4)的周向侧壁上，为圆弧面结构；所述触碰区域I(41)和触碰区域III(43)位于触碰区域II(42)的弧向延伸方向两端、且分别位于旋转触碰片(4)的顶面和侧壁向下延伸面上，触碰区域I(41)为平面结构，触碰区域III(43)为圆弧面结构；还包括三个微动开关：微动开关I(6)、微动开关II(7)和微动开关III(9)分别依次与触碰区域I(41)、触碰区域II(42)和触碰区域III(43)一一对应适配。

7.根据权利要求1所述的一种同转轴多角度测量范围可变的转动角度测量装置，其特征在于，所述旋转触碰片(4)一端设有腰型孔，通过螺钉贯穿腰型孔后与转轴(3)螺纹可拆卸连接。

8.根据权利要求1所述的一种同转轴多角度测量范围可变的转动角度测量装置，其特征在于，还包括壳体(1)，所述壳体(1)底部设有通孔，转轴(3)的一端穿过通孔后与壳体(1)通过轴承转动连接，壳体(1)上设置微动开关。

9.根据权利要求8所述的一种同转轴多角度测量范围可变的转动角度测量装置，其特征在于，所述微动开关通过开关支架可拆卸固定在壳体(1)上；所述开关支架包括底板、侧板和顶板，所述底板、侧板和顶板依次连接呈C型结构；底板上设有固定孔(12)，所述固定孔(12)为腰型孔，通过螺钉贯穿固定孔(12)与壳体(1)连接；顶板上开设有微动开关安装孔(11)，用于可拆卸安装微动开关。

10.根据权利要求8所述的一种同转轴多角度测量范围可变的转动角度测量装置，其特征在于，还包括壳盖，所述壳盖罩设在壳体(1)的顶部敞口端，壳体(1)与壳盖组成封闭仓室。

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