专利名称：一种拉线式线位移传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及传感器领域，具体是一种测量位移的线位移传感器。
背景技术：
在日常生活中，无论是尺寸测量还是轨迹跟踪，都需要用到线位移传感器；目前市 场上常用的线位移传感器分为无线式和有线式两种形式，其中市场上的无线式线位移传感 器是以激光、声波为典型代表的原理形式，其主要优点是测量范围大，数字量直接输出，方 便数据的采集后处理，而其缺点是抗干扰能力差，用作小位移测量时误差较大，实时动态测 量时精度低、通用性差、价格高。而市场上有线式的线位移传感器多为电阻式、电容式、电感 式原理形式，其主要依靠位移与输出电压、电流等物理量间的线性对应关系来进行位移测 量，其具有精度高、通用性好等优点。现有技术结构分析目前市场上的拉线式线位移传感器多为单一整体结构，即绕 线轮、弹簧、电位器、线路板等元件在同一壳体内安装，一旦元件损坏拆卸过程十分复杂，维 修很不方便且制造成本昂贵；市场上的拉线式线位移传感器还普遍存在因弹簧设计不合理 而导致拉线钢丝绳在绕线轮上叠加，引起拉伸量和角输入比值变化，从而不能准确测量被 测物体的位移，降低了测量精度；另外，目前市场上的拉线式线位移传感器普遍没有采取散 热技术，当拉线式传感器长时间工作时发热量很大引起测量精度下降，另外拉线导出口间 隙较大，拉线易发生偏移，拉线出口易填堵异物。
发明内容为克服现有技术中存在的或者测量精度低，或者维修困难，或者拉线易发生偏移， 并且拉线出口易被异物填堵的不足，本发明提出了一种拉线式线位移传感器。本发明包括挂钩、钢丝、绕线轮、弹簧、电位器、线路板、绕线轮轴、轴承和壳体；钢 丝缠绕在绕线轮上，并通过壳体上的通孔与挂钩连接；电位器的输入轴与绕线轮轴固定连 接，并通过导线与电路板连接。本发明的特征在于，所述的拉线式线位移传感器还包括导向 套、导向套座、弹簧罩和电位器壳体。在绕线轮组件壳体上端外表面与挂钩之间固定有导向 套座、导向套以及橡胶接头，并且橡胶接头的内孔、导向套的内孔和导向套座出口端的内孔 同心，并与缠绕在绕线轮上的钢丝的起始端重合。弹簧采用恒力反卷S型发条弹簧。钢丝 缠绕在绕线轮上，并通过绕线轮组件壳体上端的通孔与挂钩连接。弹簧罩和电位器壳体对 称的固定在绕线轮组件壳体两侧。恒力反卷S型发条弹簧位于弹簧罩内并套装在绕线轮轴 上。绕线轮轴固定在绕线轮组件壳体上，并且该绕线轮轴的两端分别位于弹簧罩和电位器 壳体内。电位器位于电位器壳体内；电位器的输入轴与绕线轮轴固定连接，并通过导线与电 路板连接。所述的弹簧的一端固定在绕线轮轴上端卡槽内，反卷S型发条弹簧的另一端固定 在弹簧罩内的定位销钉上。所述的导向套座的内孔分为相互贯通、但不同心的两段，在导向套座出口端的内孔为偏心孔，并且该偏心孔与橡胶接头同心。所述的导向套座的一端固定在绕线轮组件壳体上端外表面，导向套座另一端与导 向套固连。所述的导向套内孔的孔径略大于钢丝的外径，使钢丝能从该孔中穿过；导向套安 装在导向套座出口端的偏心孔内；导向套一端端面与橡胶接头2接触；所述的卡圈的环形壁上有11个径向突出的凸台，凸台的轴向长度略小于卡圈的 轴向长度，以此形成弹性壁；卡圈安装在绕线轮轴24的环槽内并与绕线轮的轴孔过盈配
I=I O所述的在电位器壳体上有防水外接接头；电位器壳体与绕线轮组件壳体连接处有 密封圈。本发明采用分体结构设计，三个主要部件绕线轮、弹簧、电位器、分置于各自腔体 内，维修方便且结构简单，生产成本低。经大量实验研究表明，拉线钢丝绳在绕线轮上叠加 主要是回弹力不稳定和回弹力过小(< 13. 5N)，本发明采用专门设计的反卷S型发条弹簧 较好的解决了拉线钢丝绳在绕线轮上叠加的问题。本发明采用导向套、导向套座等约束机 构解决了拉线导出口间隙较大，拉线易发生偏移的问题。本发明采用专门设计的散热器解 决了电器元件的散热问题，提高了测量精度。本发明是一种具有高精度，拉线抗磨损性能好，易拆装，易维护，抗冲击性能强，并 且带有信号调理电路的拉线式线位移传感器。
26.挡片27.定位销钉 28.绕线轮 29.钢丝具体实施方式
本实施例是一种拉线式线位移传感器，包括绕线轮组件、弹簧25、电位器16及电 路板14、弹簧罩22和电位器壳体9。如图1 图3所示。钢丝29缠绕在绕线轮28上，并通过绕线轮组件壳体6上端 的通孔与挂钩1连接。导向套座4位于绕线轮组件壳体6上端外表面与挂钩1之间，并且 该导向套座4的一端固定在绕线轮组件壳体6上，导向套座4的另一端内孔中固定有导向 套3。弹簧罩22和电位器壳体9对称的固定在绕线轮组件壳体6两侧。恒力反卷S型发 条弹簧25位于弹簧罩22内并套装在绕线轮轴24上。绕线轮轴24固定在绕线轮组件壳体 6上，并且该绕线轮轴24的两端分别位于弹簧罩22和电位器壳体9内。电位器16位于电 位器壳体9内；电位器16的输入轴与绕线轮轴24固定连接，并通过导线15与电路板14连 接。如图4 图6所示，绕线轮组件壳体6为大半圆形柱状壳体，在绕线轮组件壳体6 两侧壁板上对称开有深沟球轴承8的安装孔，绕线轮轴24穿过绕线轮28的轴孔并通过深 沟球轴承8固定在绕线轮组件壳体6上。绕线轮28采用现有技术，位于绕线轮组件壳体6 内，并通过卡圈23固定在绕线轮轴24上。在绕线轮组件壳体6的一侧外壁上深沟球轴承 8安装孔处固定有轴承挡圈19，用于轴承8的限位；在绕线轮组件壳体6顶盖上有导向套座 4的安装螺孔。导向套座4为中空杆，其内孔分为相互贯通、但不同心的两段，即导向套座4出口 端的内孔为偏心孔，并且该偏心孔与橡胶接头2同心；导向套座4的偏心孔为内螺纹孔，其 孔径同导向套3的外径。导向套座4 一端固定在绕线轮组件壳体6上的安装螺孔内。导向套3为外螺纹的中空套管，其内孔的孔径略大于钢丝29的外径，使钢丝29能 从该孔中穿过。导向套3安装在导向套座4出口端的偏心孔内；导向套3—端表面与橡胶 接头2接触。橡胶接头2上端与挂钩1之间通过螺纹配合。橡胶接头2的内孔、导向套3的内 孔和导向套座4出口端的内孔同心，并与缠绕在绕线轮28上的钢丝29的起始端重合。工作时，缠绕在绕线轮28上的钢丝29穿过导向套座4的内孔，并在导向套座4的 出口端进入导向套3的内孔，通过该导向套3的内孔实现对钢丝29的限位。钢丝29穿过 导向套3和橡胶接头2的内孔，并被锁紧在橡胶接头2和挂钩1的连接处。如图11 图12所示，弹簧罩22是一端封闭的圆形壳体件。在弹簧罩22封闭端 端板的内表面中心有圆形凹槽，用于安放绕线轮轴24。在弹簧罩22内孔表面有一自弹簧 罩22内孔孔口延伸至弹簧罩22封闭端端板的弧形凹槽，用于安装弹簧25的起始端；在弹 簧罩22内孔表面弧形凹槽的封闭端端板上有弹簧25的定位销钉27的固定孔。如图9 图10所示，卡圈23为大半圆形的薄壁环形套。卡圈23的环形壁上有11 个径向突出的梯形凸台，凸台的轴向长度略小于卡圈23的轴向长度，以此形成弹性壁。卡 圈23安装在绕线轮轴24的环槽内并与绕线轮28的轴孔形成过盈配合，从而带动绕线轮28 转动。电位器壳体9为一端有端盖的薄壁圆筒。在电位器壳体9端盖中心有防水接头13的安装孔；环防水接头安装孔均勻分布有四个内六角螺钉11的安装孔。绕线轮轴24为阶梯轴，其外径须满足与深沟球轴承8的内孔和绕线轮28的内孔 配合。安装后的绕线轮轴24 —端位于弹簧罩22内，在位于弹簧罩22内的轴段外表面沿轴 向开有条状槽。绕线轮轴24的另一端位于电位器壳体9内，并且绕线轮轴24该端的端面 有电位器16转轴的安装孔；在该端端头处圆周上均勻分布有三个用来安装锁紧螺钉18的 螺纹孔。如图7 图8所示薄钢片制成的电位器定位片17为矩形片状，一端有与电位器16 转轴配合的通孔，另一端为开槽。使用时，将电位器定位片17—端套装在电位器16转轴上， 另一端卡在接线柱10上。将电位器16转轴装入绕线轮轴24上的安装孔并通过电位器定位片17固定后，用 锁紧螺钉18从径向将电位器16的转轴固紧，以使电位器16的转轴与绕线轮轴24同步转 动。电位器16通过导线15与电路板14相连接。电路板14与防水接头13上对应的插脚 焊接固定为一体。防水接头13位于电位器壳体9端盖外表面，并且防水接头的连接螺母安 装在电位器壳体9端盖中心的安装孔内。四个内六角螺钉11从电位器壳体9端盖上拧入， 将电位器壳体9固定在绕线轮组件壳体6上，并且电位器壳体9与绕线轮组件壳体6连接 处有密封圈。如图2和图13所示，弹簧25位于弹簧罩22内，一端固定在绕线轮轴24上的条状 槽内，另一端固定在弹簧罩22上的定位销钉27上。弹簧罩22的侧内壁上和与之对应的绕 线轮组件壳体6的侧壁外表面上均有套装在绕线轮轴24上的挡片26，用于防止弹簧25与 之产生摩擦。使用时，先将传感器固定好，再把挂钩1和被测物体相连，随着被测物体的运动位 移随之产生，挂钩1和橡胶接头2就带动钢丝29从导向套3和导向套座4中拉出，钢丝29 同时带动绕线轮28转动，继而通过卡圈23带动绕线轮轴24转动，绕线轮轴24则将转动 传递给电位器16的输入轴和弹簧25，电位器16输入轴转动引起电位器输出信号至电路板 14，经电路板处理后通过防水接头13和数据采集设备相连即可得出位移值；测量完成后， 在测量时弹簧25的转动所储备的能量则带动绕线轮轴24反转，从而将钢丝29拉回重新缠 绕在绕线轮28上，挂钩1回到起始位置。
权利要求一种拉线式线位移传感器，包括挂钩(1)、钢丝(29)、绕线轮(28)、弹簧(25)、电位器(16)、线路板(14)、绕线轮轴(24)、轴承和壳体；钢丝(29)缠绕在绕线轮(28)上，并通过壳体上的通孔与挂钩(1)连接；电位器(16)的输入轴与绕线轮轴(24)固定连接，并通过导线与电路板连接；其特征在于，a.所述的拉线式线位移传感器还包括导向套(3)、导向套座(4)、弹簧罩(22)和电位器壳体(9)；在绕线轮组件壳体(6)上端外表面与挂钩(1)之间固定有导向套座(4)、导向套(3)以及橡胶接头(2)，并且橡胶接头(2)的内孔、导向套(3)的内孔和导向套座(4)出口端的内孔同心，并与缠绕在绕线轮(28)上的钢丝(29)的起始端重合；b.弹簧(25)采用恒力反卷S型发条弹簧；c.钢丝(29)缠绕在绕线轮(28)上，并通过绕线轮组件壳体(6)上端的通孔与挂钩(1)连接；弹簧罩(22)和电位器壳体(9)对称的固定在绕线轮组件壳体(6)两侧；恒力反卷S型发条弹簧(25)位于弹簧罩(22)内并套装在绕线轮轴(24)上；绕线轮轴(24)固定在绕线轮组件壳体(6)上，并且该绕线轮轴(24)的两端分别位于弹簧罩(22)和电位器壳体(9)内；电位器(16)位于电位器壳体(9)内；电位器(16)的输入轴与绕线轮轴(24)固定连接，并通过导线(15)与电路板(14)连接。
2.如权利要求1所述一种拉线式线位移传感器，其特征在于，弹簧(25)的一端固定在 绕线轮轴(24)上端卡槽内，反卷S型发条弹簧(25)的另一端固定在弹簧罩(22)内的定位 销钉(27)上。
3.如权利要求1所述一种拉线式线位移传感器，其特征在于，导向套座(4)的内孔分为 相互贯通、但不同心的两段，在导向套座(4)出口端的内孔为偏心孔，并且该偏心孔与橡胶 接头⑵同心。
4.如权利要求3所述一种拉线式线位移传感器，其特征在于，导向套座(4)的一端固定 在绕线轮组件壳体(6)上端外表面，导向套座(4)另一端与导向套(3)固连。
5.如权利要求1所述一种拉线式线位移传感器，其特征在于，导向套(3)的孔径略大于 钢丝(29)的外径，使钢丝(29)能从该孔中穿过；导向套(3)安装在导向套座⑷出口端的 偏心孔内；导向套(3) —端端面与橡胶接头(2)接触。
6.如权利要求1所述一种拉线式线位移传感器，其特征在于，卡圈(23)的环形壁上有 11个径向突出的凸台，凸台的轴向长度略小于卡圈(23)的轴向长度，以此形成弹性壁；卡 圈(23)安装在绕线轮轴(24)的环槽内并与绕线轮(28)的轴孔过盈配合。
7.如权利要求1所述一种拉线式线位移传感器，其特征在于，在电位器壳体(9)上有防 水外接接头；电位器壳体(9)与绕线轮组件壳体(6)连接处有密封圈。
专利摘要一种拉线式线位移传感器，钢丝缠绕在绕线轮上，并通过壳体上的通孔与挂钩连接。电位器的输入轴与绕线轮轴固定连接。在绕线轮组件壳体上端外表面与挂钩之间固定有导向套座和导向套，并且橡胶接头的内孔、导向套的内孔和导向套座出口端的内孔同心，并与缠绕在绕线轮上的钢丝的起始端重合。反卷S型发条弹簧位于弹簧罩内，被固定在绕线轮组件壳体一侧，弹簧套装在绕线轮轴上。电位器位于电位器壳体内，被固定在绕线轮组件壳体另一侧。在绕线轮组件壳体两侧壁上均有深沟球轴承的安装孔，该安装孔与绕线轮的轴孔同轴。本实用新型是一种具有高精度，拉线抗磨损性能好，易拆装，易维护，抗冲击性能强，并且带有信号调理电路的拉线式线位移传感器。
文档编号G01B7/02GK201772856SQ20102029870
公开日2011年3月23日 申请日期2010年8月19日 优先权日2010年8月19日
发明者李闵行, 杜正华, 白玮, 肖迎春, 詹绍正 申请人:中国飞机强度研究所
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