专利名称：数字式线位移传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字量输出的拉线式线位移传感器，具体是一种数字式线位移传感器。
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 量的。其具有精度高、通用性好等优点，在日常工作中得到了广泛的应用；但由于其输出的 为电压、电流等模拟信号，在使用中还需对其进行A/D转换，后端的需要专用的采集及转换 设备，这使得其在有些场合的使用还是受到一定的限制。目前市场上所销售的有线式线位移传感器主要有德国米铱公司、ASM公司和国内 中国飞行试验研究院生产的拉线式线位移传感器，其都具有共同的特点就是输出的均为模 拟信号，且线轮与探测元件同轴安装的结构设计，这样设计带来的弊端就是大量程传感器 的体积都较大，且为了克服拉线钢丝绳在线轮中叠加产生的误差，其发条弹簧的回弹力都 较大，使得其在有些手动测量装置中应用严重受限。其次以上三家生产的拉线式线位移传 感器都具有一个共同的特点就是拉线拉出一定长度后若固定不紧导致拉线在自由状态下 快速回缩，拉线钢丝绳很容易发生断裂，且拉线钢丝绳更换起来困难，严重影响着线位移传 感器的寿命。
发明内容
为克服现有传感器响应速度慢、使用寿命短、承受过载小及传感器的拉线磨损断 裂后无法更换等技术局限性，本发明提出了 一种数字式线位移传感器。本发明包括绕线轮、信号输出插座、壳体、计数轮、拉线钢丝绳和光电编码器，其特 征在于本发明还包括上支撑板、中支撑板、限位机构、棘轮、棘爪和扭簧，其中壳体包括上 壳体和下壳体。中支撑板位于腔体内下壳体和上壳体的连接面处，并被固定在位于下壳体 内的固定架上。在中支撑板上有上支撑板的固定架，上支撑板安装在该固定架上。绕线轮 位于中支撑板和上支撑板之间，并且绕线轮的轮轴两端分别穿过中支撑板和上支撑板上的 轴孔。光电编码器安放在下壳体内一侧，一端穿过中支撑板的过孔与中支撑板固定。计数 轮位于绕线轮一侧，锁紧在光电编码器的转动计数轴上；计数轮圆周表面的V型槽的中心 线与绕线轮圆周表面的V型槽中心线在同一水平位置。在计数轮的另一侧，安装有钢丝的 限位机构。信号输出插座位于下壳体上，光电编码器通过数据线与信号输出插座连接。棘 轮位于上支撑板的上表面，被套装在上轴上。
所述的中支撑板上两转轴的安装孔中心连线垂直于计数轮的燕尾槽中切线输出 的拉线钢丝绳，并使得拉线钢丝绳在发条盒上的输出切线方向与在计数轮上的输出切线方 向、两转轴安装孔中心连线的中点和出线腰孔的中心点均在同一条直线上。所述的绕线轮包括发条盒、发条、发条盒盖、下轴和上轴；发条弹簧装入发条盒内； 发条盒一端端面中心有轴孔，该轴孔的内径同下轴第三级轴的外径，并与第三级轴构成间 隙配合；环该轴孔，在发条盒的端面上有沿轴向凸出的环形轴承挡圈；在发条盒的外圆周 表面有V形槽，在V形槽槽底处的侧壁上有贯通的穿线孔；发条盒套装在下轴上；下轴与上 轴连接；在发条盒盖的安装平台的水平面上有发条弹簧的外圈固定孔，并且该固定孔的中 心线与发条盒的轴线平行；在发条弹簧安装腔的内壁表面，沿顺时针切线方向开有与发条 弹簧外圈固定孔贯通的过渡槽；过渡槽的宽度为发条弹簧的厚度，其深度与发条弹簧安装 腔的底面平齐；发条盒盖一端端面中心有与上轴的第三级轴之间构成间隙配合的轴孔。所述的限位机构包括两个转轴和两个转轴套筒；两个转轴并行安装，并且过两个 转轴中心的垂直面与绕线轮的切线重合；两个转轴的一端均装入中支撑板一侧的安装台 上，另一端均固紧在该安装台上方的转轴孔内；转轴套筒套装在转轴上。所述的下壳体圆周的平面边有轴向凸出的平面挡板，并且当下壳体与上壳体安装 配合后，凸出挡板的高度与上壳体的顶面平齐；在下壳体垂直平面板中部有数据线孔。所述的中支撑板4 一侧有光电编码器安装孔，另一侧有下轴安装孔；在光电编码 器安装孔一侧，中支撑板的凸台上有转轴孔；在中支撑板平面边的中部有固定上支撑板的 支撑台；在与中支撑板平面边中部的支撑台对称的中支撑板弧面边处，亦有上支撑板的支 撑台，上支撑板的支撑台上有固定孔；在中支撑板4的边缘处，分布有用于连接下壳体的连 接孔。所述的上支撑板上分别加工有上支撑板固定孔、上轴过孔、棘爪固定孔和扭簧插 孔，并且上轴过孔与位于中支撑板上的下轴的安装孔同心；棘爪固定孔位于上轴过孔一侧， 扭簧插孔位于棘爪固定孔另一侧；棘爪固定孔与上轴过孔之间的距离须满足棘爪与棘轮之 间的配合要求；棘轮安装在上轴上；棘爪固定孔和一个扭簧插孔的位置应满足装配后棘爪 能够与棘轮配合。所述的下轴为七级阶梯轴，其中第一级轴与上轴一端端面的螺孔配合；在第一 级螺纹轴沿中心线方向开有穿透性的条形槽，该槽的宽度同发条的厚度，槽深沿轴的轴线 方向一直延伸至第二级轴的底部；第二级轴的外径同发条盒盖中心孔的孔径；第三级轴与 轴承配合；第四级轴为轴承挡圈安装槽；第六级轴与中支撑板上的轴孔配合。所述的上轴的第一级轴与棘轮的方形中心孔配合；第二级轴与上支撑板上的过孔 间隙配合；第三级轴的外径同发条盒盖中心轴孔的内径，第三级轴的中心有上轴的过孔，上 轴通过该孔与下轴连接。所述的下轴与发条盒的中心孔间隙配合；发条盒盖穿过上轴安放在发条盒的平台 上，并与发条盒固定；计数轮固定在光电编码器的主轴上，并且计数轮燕尾槽中心与发条 盒绕线槽中心高度一致；光电编码器固定在中支撑板上；中支撑板位于下壳体的安装凸台 上；上支撑板与中支撑板的支持凸台配合并固紧；所述的下壳体为大半圆形半封闭壳体；下壳体的一端为敞口，在敞口端的端面为 台阶面，用于安装中支撑板和上壳体；中支撑板4为外形呈大半圆形的半封闭壳体；中支撑板的外径同下壳体敞口端端面上内台阶直径。本发明的线位移传感器是基于光电编码器的工作原理，通过先将拉线钢丝绳拉出 的直线位移转化为光电编码器的角位移量输出，处理程序采集并对角位移量进行相关的 运算后得到拉线钢丝拉出的距离值。线位移传感器主要由外壳体、支撑板、拉线钢丝、棘 轮_棘爪机构、拉线收缩结构和计数机构组成。在位移传感器中拉线收缩机构起着储线与 储能的作用，计数轮与光电编码器轴固定，棘轮_棘爪机构用以给发条弹簧提供预紧力，出 口约束机构用以确定位移传感器的出口点，实现对拉线拉出时由偏摆角度导致的位移误差 进行补偿，同时出口机构设计成滚动摩擦形式，减小对拉线的磨损。当位移传感器工作时， 拉出拉线产生线位移的同时，发条盒也被拉着旋转，如此以来发条盒内的发条就被不停的 绕主轴卷曲，从而提供了一定回弹力，拉线拉出的长度越大，发条卷曲的圈数越多，提供的 回弹力越大；当拉线的拉力较小或彻底放松时，发条的回弹力便将拉线回缩到发条盒的储 线槽内。同时，拉线的拉出和回缩也带动了计数轮和光电编码器按正、反方向旋转，并使得 光电编码器不断的输出脉冲信号，这些脉冲信号经过鉴向电路后送入到计数器内进行加减 运算，处理程序采集并对计数器内的运算结果进行分析处理即可判断当前拉出的位移量， 实现拉出线位移量的测量。本发明所采用的光电编码器平台输出的直接为数字量信号，无需再进行A/D转 换，同时编码器的响应频率高，该传感器可用于高频的动态位移测量。由于本发明采用了棘 轮_棘爪机构，能够对发条弹簧初始预紧力的定量设置，既实现了对拉线钢丝绳可方便的 重复更换，又提高了传感器承受过载的能力，同时通过将拉线钢丝绳出口处的硬摩擦转换 为滚动摩擦，大大提高了拉线的使用寿命。该传感器具有响应频率快、体积小巧、可靠性高、 使用寿命长、抗干扰能力强等优点。
附图1是线位移传感器结构示意附图2是线位移传感器结构俯视示意附图3是线位移传感器棘轮与棘爪间连接示意附图4是线位移传感器结构关系示意附图5是线位移传感器下壳体主剖视附图6是线位移传感器下壳体俯视图(旋转)；
附图7是线位移传感器下壳体左视附图8是线位移传感器下轴主视附图9是线位移传感器下轴俯视附图10是线位移传感器中支撑板主视附图11是线位移传感器中支撑板俯视图(旋转)；
附图12是线位移传感器中支撑板左视附图13是线位移传感器拉线出口角度与转轴安装孔位置示意附图14是线位移传感器发条盒主剖视附图15是线位移传感器发条盒俯视附图16是线位移传感器发条盒盖主剖视附图17是线位移传感器发条盒盖俯视图；附图18是线位移传感器上支撑板图；附图19是线位移传感器上轴主剖视图；附图20是线位移传感器上轴俯视图；附图21是线位移传感器棘轮主剖视图；附图22是线位移传感器棘轮俯视图；附图23是线位移传感器棘爪主剖视图；附图24是线位移传感器棘爪俯视图；附图25是线位移传感器扭簧示意图；附图26是线位移传感器棘爪螺钉示意图附图27是线位移传感器上壳体主视图；附图28是线位移传感器上壳体俯视图；附图29是线位移传感器计数轮主剖视图；附图30是线位移传感器计数轮俯视图；附图31是线位移传感器光电编码器示意图附图32是线位移传感器主轴与发条盒装配关系图；附图33是线位移传感器发条弹簧与发条盒装配关系俯视图。其中1.信号输出插座2.下壳体 3.下轴4.中支撑板 5.发条
螺钉6.发条弹簧11.棘爪
轮16.转轴
7.发条盒盖8.上支撑板 9.上轴10.棘轮
12.扭簧 13.棘爪螺钉 14.上壳体 15.计数
17.转轴套筒18.拉线钢丝绳19.光电编码器20.手拧
21.光电编码器安装孔22.转轴孔 23.下轴安装孔24.固定孔 25连接 孔26.上支撑板固定孔 27.上轴过孔28.棘爪固定孔29.扭簧插孔
具体实施例方式本实施例的线位移传感器包括绕线轮、限位机构、信号输出插座1、下壳体2、中支 撑板4、上支撑板8、棘轮10、棘爪11、扭簧12、上壳体14、计数轮15、拉线钢丝绳18、光电编 码器19和手拧螺钉20组成。其中如图1所示，下壳体2和上壳体14组成腔体，中支撑板4位于腔体内下壳体2和上 壳体14的连接面处，并被固定在位于下壳体2内的固定架上。在中支撑板4上有上支撑板 8的固定架，上支撑板8安装在该固定架上。绕线轮安装在中支撑板4和上支撑板8之间， 并且绕线轮的轮轴两端分别穿过中支撑板4和上支撑板8上的轴孔。光电编码器19安放 在下壳体2内一侧；光电编码器19的一端穿过中支撑板4的过孔，并通过螺钉与中支撑板 4固定。计数轮15位于绕线轮一侧，通过螺钉锁紧在光电编码器19的转动计数轴上，计数 轮15圆周表面的V型槽的中心线与绕线轮圆周表面的V型槽中心线在同一水平位置。在计数轮15的另一侧，安装有钢丝的限位机构，通过该限位机构防止钢丝走偏。信号输出插 座安装在下壳体2上；光电编码器19通过数据线与信号输出插座连接。棘轮10位于上支 撑板8的上表面，被套装在上轴9上。棘爪11安装在上支撑板8的上表面，并与棘轮10配合。绕线轮包括发条盒5、发条6、发条盒盖7、下轴3、上轴9。发条弹簧6装入发条盒 5内并装上发条盒盖7。发条盒5套装在下轴3上；下轴3与上轴9连接；连接后的下轴3 和上轴与发条盒5组成了绕线轮。如图4和图13所示。限位机构包括两个转轴16和两个转轴套筒17。两个转轴 16并行安装，并且过两个转轴16中心的垂直面与绕线轮的切线重合。两个转轴16的一端 均装入中支撑板4 一侧的安装台上，另一端均固紧在该安装台上方的转轴孔22内；转轴套 筒17套装在转轴16上。两个转轴套筒之间的距离为1mm。如图5 图7所示，下壳体2为腔体结构。下壳体2为大半圆形半封闭壳体。下 壳体2—端为敞口，在敞口端的端面为台阶面，用于安装中支撑板4和上壳体14。在下壳体 2圆周的平面边有向一端轴向凸出的平面挡板，并且当下壳体2与上壳体安装配合好后，凸 出挡板的高度与上壳体14的顶面平齐；在下壳体2垂直平面板上部有与上壳体14固定连 接的安装孔；在下壳体2垂直平面板上部有与上壳体14固定连接的两个安装孔；在下壳体 2的底部有线位移传感器与吸盘固定连接的两个安装孔。如图8 图9所示，下轴3为7级阶梯轴。其中第一级轴加工有外螺纹，并与上 轴9 一端端面的螺孔配合，实现下轴3与上轴9的连接；在第一级螺纹轴沿中心线方向开有 穿透性的条形槽，该槽的宽度同发条6的厚度，槽深沿轴的轴线方向一直延伸至第二级轴 的底部。第二级轴的长度等于发条6的宽度加Imm ；第二级轴的外径同发条盒盖7中心孔 的孔径。第三级轴与轴承配合，其长度为发条盒5轴承端凸台内孔的长度。第四级轴为轴 承挡圈安装槽，其外径和长度与所选轴用卡圈配合。第5级轴与第3级轴的外径相同。第6 级轴与中支撑板4上的轴孔配合，长度略大于中支撑板4的厚度。第7级轴为四方形柱体。如图10 图12所示，中支撑板4为外形呈大半圆形的半封闭壳体。中支撑板4 的外径同下壳体2敞口端端面上内台阶直径。在中支撑板4 一侧有光电编码器安装孔21， 光电编码器安装孔21的周围分布有三个贯通的固定孔；在中支撑板4另一侧，有下轴安装 孔23。在光电编码器过孔一侧，中支撑板4沿轴线方向凸出的凸台，在凸台上有并排的转 轴孔22，用于安装转轴16。在中支撑板4平面边的中部，有沿中支撑板4的轴向凸出的支 撑台，用于固定上支撑板8 ；在与中支撑板4平面边中部的支撑台对称的中支撑板4弧面边 处，亦有支撑板8的支撑台，支撑板8的支撑台上有固定孔24。在中支撑板4的边缘处，分 布有用于连接下壳体2的连接孔25。如图13所示，中支撑板4上两转轴套筒17的安装孔中心连线垂直于计数轮15的 燕尾槽中切线输出的拉线钢丝绳18，并使得拉线钢丝绳18在发条盒5上的输出切线方向、 在计数轮15上的输出切线方向、两转轴套筒安装孔中心连线的中点、环形凹槽侧壁上所开 的出线腰孔的中心点均在同一条直线上。如图14 图15所示，发条盒5为半封闭的腔体，其内腔为发条弹簧6的安装腔。 发条盒5 —端端面中心有轴孔，该轴孔的内径同下轴3第三级轴的外径，并与第三级轴构成 间隙配合；环该轴孔，在发条盒5的端面上有沿轴向凸出的环形挡圈，该挡圈的内径同轴承的外径；下轴3的轴承位于该挡圈内。在发条盒5的外圆周表面开有V形槽，在V形槽槽底 处的侧壁上有一个贯通的穿线孔。发条盒5另一端与发条盒盖7配合；发条盒5该端的端 面有凹台阶，形成了发条盒盖7的安装平台；在该凹台阶面上有发条盒盖7的安装孔。在发 条盒盖7的安装平台的水平面上有发条弹簧6的外圈固定孔，该固定孔的孔深至与发条弹 簧安装腔的底面平齐，并且该固定孔的中心线与发条盒5的轴线平行。在发条弹簧安装腔 的内壁表面，沿顺时针切线方向开有与发条弹簧外圈固定孔贯通的过渡槽；过渡槽的宽度 为发条弹簧的厚度，其深度与发条弹簧安装腔的底面平齐。图16 图17所示，发条盒盖7为圆形薄片。发条盒盖7的外径同发条盒5端面 上发条盒盖7安装平台的内径；发条盒盖7的厚度同发条盒盖的安装平台的高度。在发条 盒盖7—端端面有中心有轴向凸出的凸台；在凸台的中心有贯通的轴孔，该轴孔的孔径同 上轴9的第三级轴的外径，并且与上轴9的第三级轴之间构成间隙配合。图18为上支撑板8的结构图。上支撑板8为大半圆的平板结构。在上支撑板8 上分别加工有两个上支撑板固定孔26、一个上轴过孔27、一个棘爪11的固定孔28和一个 扭簧12的插孔29，并且上轴9过孔与位于中支撑板4上的下轴3的安装孔同心。棘爪固定 孔位于上轴9过孔一侧，扭簧12的插孔位于棘爪固定孔另一侧。棘爪固定孔与上轴9过孔 之间的距离须满足棘爪11与棘轮10之间的配合要求。棘轮10安装在上轴9上。棘爪固 定孔28和一个扭簧插孔29的位置应满足装配后棘爪11能够与棘轮10的配合。图19 图20所示，上轴9为三级阶梯轴。第一级轴为正方体结构，与棘轮10的 方形中心孔配合；第二级轴与上支撑板8上的过孔间隙配合；第三级轴的外径同发条盒盖7 中心轴孔内径，第三级轴的中心有螺纹孔，上轴9通过该螺纹孔与下轴3连接。图21 图22为棘轮结构，棘轮10为带齿的圆形结构，中间为齿形轮，在齿形轮上 下均留有圆柱形凸台，底部的凸台高度与棘爪11底部的凸台高度一致，棘轮10的中心为正 方形通孔，用以实现与上轴9的第一级正方体配合，并在棘轮10上部圆柱形凸台的径向加 工有螺纹孔，实现棘轮10与上轴9间的锁紧固定；棘轮10与上轴9装配后棘轮10的上凸 台端面与主轴9的端面平齐。图23 图24为棘爪11结构图，棘爪11的一边为近似的半圆轮廓，另一端为具有 一定角度的楔形轮廓，楔形轮廓的角度与棘轮10的齿型槽角度一致，厚度与棘轮10齿形轮 的厚度一致。在半圆轮廓的一端底部留有圆柱形凸台，其凸台的高度与棘轮10底部的凸台 高度一致，并在凸台中心沿轴线方向加工了贯穿整个棘爪厚度的孔，该孔用以实现棘爪11 与棘爪螺钉13的第二级轴进行间隙配合。在棘爪11的上表面上加工有两个贯穿的小孔， 实现对扭簧12—端的固定。图25为扭簧12示意图。扭簧12的内圈直径略大于棘爪螺钉13的第三级轴，两 端头分别折成与各自对应的弹簧钢丝垂直。图26为棘爪螺钉13结构图，棘爪螺钉13为四级台阶的圆柱轴，第一级轴为螺纹 轴，实现与上支撑板8上螺纹孔连接，第二级为圆柱轴，与棘爪11的安装孔成间隙配合，第 三级也为圆柱轴，实现与扭簧12的内孔成间隙配合，第四级为表面滚花的圆柱轴，在其下 端面加工有一字形的槽，方便锣刀的拧紧和松卸。如图27 图28所示，上壳体14为一边开口的大半圆形壳体结构，一端留有与下 壳体2安装垭口配合的平台，另一端封闭；下壳体2上分别加工有拉线钢丝绳18的出线孔、两个与下壳体2连接的安装孔。在下壳体开口一端，对应出线口的位置，在安装平台上沿其 内壁向封闭端开有半圆形凹槽，凹槽的底部紧贴安装平台的外径，深度一直延伸到出线口 的位置。图29 图30所示，计数轮15为两级的圆柱体，第一级直径�。诙吨本洞螅� 较大直径一级的圆柱体外的圆周上在轴线中心位置沿外圆周开有燕尾槽；在计数轮15轴 线方向上开有贯穿的中心通孔，实现与光电编码器19主轴配合，在较小直径一级圆柱体上 开有螺纹孔，用以锁紧固定计数轮15与光电编码器19的主轴。图31为光电编码器19结构图，本实施例采用脉冲输出的增量式编码器。图32 图33所示为下轴3、发条盒5、发条6、发条盒盖7、上轴9之间的相互安装 关系，下轴3由上向下穿过发条盒5的中心孔，并使得下轴3的第二级轴的下端面与发条盒 5的发条安装腔的底部平齐，将发条6安放到发条盒5中的发条安装腔内，将发条6的内圈 平直段嵌入到下轴3中心槽中，发条6的外圈固定环顺势嵌入发条盒5中的发条固定孔内； 上轴9通过中心螺纹孔与下轴3连接到一起；发条盒盖7穿过上轴9安放到发条盒5的平 台上，并通过两颗螺钉与发条盒5固定在一起。输出插座1采用的是LEMO公司的5芯阴头插座，该插座上带有防尘盖，输出插座 1穿过下壳体2上的孔并通过六角螺母与下壳体2固定在一起；上壳体14与下壳体2通过 两个手拧螺钉20固定在一起，棘轮10的内四方孔套在上轴9的四方端并通过螺钉固紧；棘 爪螺钉13穿过扭簧12和棘爪11的中心孔将棘爪11固定在上支撑板8上，并使得与棘爪 齿与棘轮槽紧密配合。扭簧12—端插入棘爪11上的小孔内，另一端插入上支撑板8上小 孔中。位移传感器输出的脉冲信号通过输出插座1送到后端数据处理系统。下轴3穿过发条盒5的中心孔并通过轴承采用过盈配合固定在一起，上轴9与下 轴3通过螺纹连接，发条盒盖7的中心孔穿过上轴9通过两颗螺钉与发条盒5固定在一起； 计数轮固定在光电编码器19的主轴上，并保持计数轮的燕尾槽中心与发条盒绕线槽中心 高度一致，光电编码器19通过三颗螺钉固定在中支撑板4上，中支撑板4通过两颗螺钉连 接到下壳体2的安装凸台上；上支撑板8与中支撑板4的凸台配合，并通过两颗手拧螺钉固 紧。将拉线钢丝绳18 —端穿过发条盒5上的穿线孔，并将端头打结固定；手持拉线钢 丝绳5将其均勻的缠绕在发条盒5的储线槽内，将拉线钢丝绳18的自由端引出并在计数轮 15的燕尾槽内逆时针缠绕一圈后将端头穿过两转轴套筒17间的间隙和中支撑板4的出线 孔，并将其固定在连接螺钉上。
权利要求
一种数字式线位移传感器，包括绕线轮、信号输出插座(1)、壳体、计数轮(15)、拉线钢丝绳(18)和光电编码器(19)，其特征在于a.还包括上支撑板(8)、中支撑板(4)、限位机构、棘轮(10)、棘爪(11)和扭簧(12)，其中壳体包括上壳体(14)和下壳体(2)；b.中支撑板(4)位于腔体内下壳体(2)和上壳体(14)的连接面处，并被固定在位于下壳体(2)内的固定架上；在中支撑板(4)上有上支撑板(8)的固定架，上支撑板(8)安装在该固定架上；绕线轮位于中支撑板(4)和上支撑板(8)之间，并且绕线轮的轮轴两端分别穿过中支撑板(4)和上支撑板(8)上的轴孔；光电编码器(19)安放在下壳体(2)内一侧；光电编码器(19)的一端穿过中支撑板(4)的过孔，并与中支撑板(4)固定；计数轮(15)位于绕线轮一侧，锁紧在光电编码器(19)的转动计数轴上，计数轮(15)圆周表面的V型槽的中心线与绕线轮圆周表面的V型槽中心线在同一水平位置；在计数轮(15)的另一侧，安装有钢丝的限位机构；信号输出插座(1)位于下壳体(2)上，光电编码器(19)通过数据线与信号输出插座连接；棘轮(10)位于上支撑板(8)的上表面，被套装在上轴(9)上；c.中支撑板(4)上两个转轴(16)的安装孔中心连线垂直于计数轮(15)的燕尾槽中切线输出的拉线钢丝绳(18)，并使得拉线钢丝绳(18)在发条盒(5)上的输出切线方向与计数轮(15)上的输出切线方向、两转轴安装孔中心连线的中点和出线腰孔的中心点均在同一条直线上。
2.如权利要求1所述一种数字式线位移传感器，其特征在于，所述的绕线轮包括发条 盒(5)、发条(6)、发条盒盖(7)、下轴(3)和上轴(9)；发条弹簧(6)装入发条盒(5)内；发 条盒(5) —端端面中心有轴孔，该轴孔的内径同下轴(3)第三级轴的外径，并与第三级轴 构成间隙配合；环该轴孔，在发条盒(5)的端面上有沿轴向凸出的环形轴承挡圈；在发条盒(5)的外圆周表面有V形槽，在V形槽槽底处的侧壁上有贯通的穿线孔；发条盒(5)套装在 下轴(3)上；下轴(3)与上轴(9)连接；在发条盒盖(7)的安装平台的水平面上有发条弹簧(6)的外圈固定孔，并且该固定孔的中心线与发条盒(5)的轴线平行；在发条弹簧安装腔的 内壁表面，沿顺时针切线方向开有与发条弹簧外圈固定孔贯通的过渡槽；过渡槽的宽度为 发条弹簧的厚度，其深度与发条弹簧安装腔的底面平齐；发条盒盖(7) —端端面中心有与 上轴(9)的第三级轴之间构成间隙配合的轴孔。
3.如权利要求1所述一种数字式线位移传感器，其特征在于，所述的限位机构包括两 个转轴(16)和两个转轴套筒(17)；两个转轴(16)并行安装，并且过两个转轴(16)中心的 垂直面与绕线轮的切线重合；两个转轴(16)的一端均装入中支撑板(4) 一侧的安装台上， 另一端均固紧在该安装台上方的转轴孔(22)内；转轴套筒(17)套装在转轴(16)上。
4.如权利要求1所述一种数字式线位移传感器，其特征在于，所述的下壳体(2)圆周的 平面边有轴向凸出的平面挡板，并且当下壳体(2)与上壳体安装配合好后，凸出挡板的高 度与上壳体(14)的顶面平齐；在下壳体(2)垂直平面板中部有数据线孔30。
5.如权利要求1所述一种数字式线位移传感器，其特征在于，所述的中支撑板(4)一侧 有光电编码器安装孔(21)，另一侧有下轴安装孔(23)；在光电编码器安装孔一侧，中支撑 板(4)的凸台上有转轴孔(22)；在中支撑板(4)平面边的中部有固定上支撑板(8)的支撑 台；在与中支撑板(4)平面边中部的支撑台对称的中支撑板(4)弧面边处，亦有支撑板(8) 的支撑台，支撑板(8)的支撑台上有固定孔24 ；在中支撑板(4)的边缘处，分布有用于连接下壳体(2)的连接孔(25)。
6.如权利要求1所述一种数字式线位移传感器，其特征在于，所述的在上支撑板(8)上 分别加工有上支撑板固定孔(26)、上轴过孔(27)、棘爪固定孔(28)和扭簧插孔(29)，并且 上轴过孔(27)与位于中支撑板(4)上的下轴(3)的安装孔同心；棘爪固定孔位于上轴(9) 过孔一侧，扭簧插孔(29)位于棘爪固定孔(28)另一侧；棘爪固定孔(28)与上轴过孔(27) 之间的距离须满足棘爪(11)与棘轮(10)之间的配合要求；棘轮(10)安装在上轴(9)上； 棘爪固定孔28和一个扭簧插孔(29)的位置应满足装配后棘爪(11)能够与棘轮(10)配合。
7.如权利要求2所述一种数字式线位移传感器，其特征在于，所述的下轴(3)为七级阶 梯轴，其中第一级轴与上轴(9) 一端端面的螺孔配合；在第一级螺纹轴沿中心线方向开有 穿透性的条形槽，该槽的宽度同发条(6)的厚度，槽深沿轴的轴线方向一直延伸至第二级 轴的底部；第二级轴的外径同发条盒盖(7)中心孔的孔径；第三级轴与轴承配合；第四级轴 为轴承挡圈安装槽；第六级轴与中支撑板(4)上的轴孔配合。
8.如权利要求2所述一种数字式线位移传感器，其特征在于，所述的上轴(9)的第一级 轴与棘轮(10)的中心孔配合；第二级轴与上支撑板(8)上的过孔间隙配合；第三级轴的外 径同发条盒盖(7)中心轴孔的内径，第三级轴的中心有上轴(9)的过孔，上轴(9)通过该孔 与下轴⑶连接。
9.如权利要求2所述一种数字式线位移传感器，其特征在于，所述的下轴(3)与发条盒 (5)的中心孔间隙配合；发条盒盖(7)穿过上轴(9)安放在发条盒(5)的平台上，并与发条 盒(5)固定；计数轮固定在光电编码器(19)的主轴上，并且计数轮燕尾槽中心与发条盒绕 线槽中心高度一致；光电编码器(19)固定在中支撑板(4)上；中支撑板(4)位于下壳体2 的安装凸台上；上支撑板(8)与中支撑板(4)的支撑凸台配合并固紧。
10.如权利要求2所述一种数字式线位移传感器，其特征在于，所述的下壳体(2)为大 半圆形半封闭壳体；下壳体(2)的一端为敞口，在敞口端的端面为台阶面，用于安装中支撑 板(4)和上壳体(14)；中支撑板(4)为外形呈大半圆形的半封闭壳体；中支撑板(4)的外 径同下壳体(2)敞口端端面上内台阶直径。
全文摘要
一种数字式线位移传感器，中支撑板位于腔体内下壳体和上壳体的连接面处。上支撑板位于中支撑板上的固定架上。绕线轮位于中支撑板和上支撑板之间，并且绕线轮的轮轴两端分别穿过中支撑板和上支撑板上的轴孔。光电编码器一端穿过中支撑板的过孔与中支撑板固定。计数轮锁紧在光电编码器的转动计数轴上。在计数轮的另一侧有钢丝的限位机构。棘轮位于上支撑板的上表面，被套装在上轴上。两个转轴的安装孔中心连线垂直于拉线钢丝绳，并使得拉线钢丝绳在发条盒上的输出切线方向与在计数轮上的输出切线方向、两转轴安装孔中心连线的中点和出线腰孔的中心点均在同一条直线上。本发明具有响应频率快、体积小巧、可靠性高、使用寿命长和抗干扰能力强的特点。
文档编号G01B11/02GK101886913SQ20101020207
公开日2010年11月17日 申请日期2010年6月2日 优先权日2010年3月18日
发明者何潇, 吕广斌, 李闵行, 白玮, 肖迎春, 詹绍正 申请人:中国飞机强度研究所
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