拉绳传感器的制作方法

1.本实用新型涉及传感器领域，尤其涉及一种拉绳传感器。


背景技术：

2.拉绳传感器是一种简单而稳健的测量位移、位置或运动的设备。一方面，现有的测量精度较高的拉绳传感器，无法在高温、高压、水中等恶劣环境中正常运行；另一方面，现有的能够在恶劣环境下正常运行的拉绳传感器，无法保证较高的测量精度。


技术实现要素：

3.本实用新型提供了一种拉绳传感器，可以提高在恶劣环境中测量的精确度。
4.具体地，本实用新型提供的一种拉绳传感器，包括壳体、导向座、密封组件、回旋机构、传动机构和传感装置。
5.在本实用新型提供的拉绳传感器中，所述壳体的相对顶面设有第一通孔，相对底面设有第二通孔，所述壳体的内侧依次设有第一腔体、第二腔体和第三腔体。
6.在本实用新型提供的拉绳传感器中，所述导向座安装在所述第一通孔中，所述导向座设有两端为圆角的第四通孔。
7.在本实用新型提供的拉绳传感器中，所述密封组件设于所述壳体的相对左端和相对右端，用于密封所述第一腔体和所述第三腔体。
8.在本实用新型提供的拉绳传感器中，所述回旋机构包括涡卷弹簧，所述涡卷弹簧安装在所述第一腔体中，所述涡卷弹簧可以为传动机构提供扭力。
9.在本实用新型提供的拉绳传感器中，所述传动机构安装在所述第二腔体中，包括拉绳和传动轴，所述拉绳可以在所述涡卷弹簧的扭力作用下伸展或收缩，所述拉绳可以带动所述传动轴进行转动。
10.在本实用新型提供的拉绳传感器中，所述传感装置安装在所述第三腔体中，包括光栅盘，所述光栅盘与所述传动轴连接，所述传感装置可以通过所述光栅盘在所述传动轴的转动时输出测量信号。
11.本实用新型提供的拉绳传感器中，通过在壳体的内侧依次设有第一腔体、第二腔体和第三腔体，密封组件设于壳体的相对左端和相对右端，用于密封第一腔体和第三腔体，防止第一腔体和第三腔体中的内部构件受到破坏，保证拉绳传感器在恶劣环境中正常运行；涡卷弹簧安装在第一腔体中，涡卷弹簧可以保证拉绳在运动时的张力不变，确保测量的精确度；拉绳可以在涡卷弹簧的扭力作用下伸展或收缩，拉绳可以带动传动轴进行转动，实现测量被测物体的位移；光栅盘与传动轴连接，传感装置可以通过光栅盘在传动轴的转动时输出测量信号，可以提高测量的精确度。本实用新型的拉绳传感器可以在恶劣环境中正常运行，且可以提高在恶劣环境中测量的精确度。
附图说明
12.为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
13.图1是本实用新型的实施例提供的一种拉绳传感器的结构示意图；
14.图2是图1拉绳传感器的内部结构的示意图；
15.图3为图1中的壳体的结构示意图；
16.图4是图1中的壳体的另一角度的结构示意图；
17.图5为图3中的壳体的剖面示意图；
18.图6为图1中的导向座的结构示意图；
19.图7为图2中的拉绳传感器的内部结构的分解图；
20.图8为图7中的传动机构的结构示意图；
21.图9为图8中的传动机构的分解结构示意图；
22.图10为图9中的卷绳器的结构示意图；
23.图11为图7中的传感装置的结构示意图；
24.图12为图11中的固定板的结构示意图；
25.图13为图11中的光栅盘的结构示意图；
26.图14为图11中的第一电路板的结构示意图；
27.图15为图11中的第二电路板的结构示意图。
28.图中：10-壳体；101-第一腔体；102-第二腔体；103-第三腔体；104-第一通孔；105-第二通孔；106-第三通孔；107-盲孔；20-导向座；201-第四通孔；30-密封组件；31-第一密封盖；32-第一密封膜；33-第二密封盖；34-第二密封膜；35-密封圈；40-回旋机构；41-涡卷弹簧；42-润滑膜；50-传动机构；51-拉绳；52-卷绳器；521-第五通孔；522-第六通孔；53-传动轴；54-第一轴承；55-第二轴承；56-轴承圈；57-第一固定件；58-第二固定件；59-第三固定件；60-传感装置；61-光栅盘；62-固定板；621-第七通孔；622-导光槽；623-第八通孔；63-第一电路板；631-光源发射器；64-第二电路板；641-光源接收器；65-导线端子；66-导线。
具体实施方式
29.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
30.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅限于指定视图上的相对位置，而非绝对位置。
31.另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
32.还应当理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指
相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
33.本实用新型的实施例提供了一种拉绳传感器，该拉绳传感器可以在恶劣环境中正常运行，可以提高在恶劣环境中测量的精确度。
34.下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
35.请参阅图1和图2，图1是本实用新型的实施例提供的一种拉绳传感器的示意图，图2是拉绳传感器的内部结构的示意图。
36.具体地，本实用新型提供的一种拉绳传感器，包括壳体10、导向座20、密封组件30、回旋机构40、传动机构50和传感装置60。
37.其中，拉绳传感器是一种把机械运动转换成可以计量、记录或传送的电信号的测量设备。
38.需要说明的是，当被测物体产生位移时，拉动与其相连接的拉绳51，拉绳51带动拉绳传感器中的传动机构50和传感装置60同步转动；当位移反向移动时，拉绳传感器内部的回旋机构40将自动收回拉绳51，拉绳51伸缩过程中不受张力变化的影响，从而输出一个与拉绳51移动量成正比例的电信号。根据输出的电信号可以得出被测物体的位移、方向或速率。
39.请参阅图3至图5；如图5所示，壳体10的内侧依次设有第一腔体101、第二腔体102和第三腔体103。
40.需要说明的是，第一腔体101用于安装回旋机构40，并将回旋机构40与外界进行密封隔离。第二腔体102用于安装传动机构50。第三腔体103用于安装传感装置60，并将传感装置60与外界进行密封隔离。
41.如图3和图4所示，壳体10的相对顶面设有第一通孔104，相对底面设有第二通孔105。
42.在本实用新型实施例中，第一通孔104用于安装导向座20。
43.具体地，第一通孔104与第二腔体102连通，且第一通孔104位于第二腔体102靠近第三腔体103的一侧。
44.在一些实施例中，第二通孔105可以是螺丝通孔，用于将传动机构50固定在壳体10上。
45.具体地，壳体10的相对底面还设有第三通孔106以及至少一个盲孔107。
46.其中，第三通孔106可以是光孔或螺丝通孔，用于平衡第二腔体102中的压强。
47.在一些实施例中，盲孔107可以是螺丝通孔，用于与外部的紧固件配合连接将壳体10固定。
48.请参阅图3和图6，导向座20安装在第一通孔104中，导向座20设有两端为圆角的第四通孔201。
49.可以理解的是，圆角是指用一段与角的两边相切的圆弧替换原来的角。
50.需要说明的是，第四通孔201的两端为圆角，一方面可以使穿过第四通孔201的拉绳51在张力状态时，减少拉绳51与卷绳器52之间的角度，可以减轻拉绳51的折叠疲劳；另一方面可以减少拉绳51在张力状态时与第四通孔201之间的摩擦，延长拉绳51的寿命。
51.请参阅图7，密封组件30设于壳体10的相对左端和相对右端，用于密封第一腔体
101和第三腔体103。
52.具体地，密封组件30包括第一密封盖31和第二密封盖33；其中第一密封盖31通过紧固件连接在壳体10的相对左端，第二密封盖33通过紧固件连接在壳体10的相对右端。
53.需要说明的是，第一密封盖31通过紧固件可以与壳体10进行无缝连接，用于密封第一腔体101；第二密封盖33通过紧固件可以与壳体10进行无缝连接，用于密封第三腔体103。
54.示例性的，紧固件可以包括螺丝、螺栓等等。
55.具体地，第一密封盖31与第一腔体101的连接处设有第一密封膜32。
56.可以理解的是，通过在第一密封盖31与第一腔体101的贴合面设置第一密封膜32，可以防止第一密封盖31与第一腔体101之间出现缝隙，可以有效保证密封性。
57.具体地，第二密封盖33与第三腔体103的连接处设有第二密封膜34。
58.可以理解的是，通过在第二密封盖33与第三腔体103的贴合面设置第二密封膜34，可以防止第二密封盖33与第三腔体103之间出现缝隙，可以有效保证密封性。
59.示例性的，第一密封膜32和第二密封膜34可以是塑料材料或铝合金材料。
60.具体地，第二密封盖33还设有通槽，通槽套有密封圈35，密封圈35用于密封穿过通槽的导线66。
61.可以理解的是，通过在通槽中套密封圈35，可以防止外界的液体、气体从通槽进入第三腔体103中。
62.请参阅图7，回旋机构40包括涡卷弹簧41，涡卷弹簧41安装在第一腔体101中，涡卷弹簧41可以为传动机构50提供扭力。
63.需要说明的是，涡卷弹簧41是一种一端固定而另一端作用有扭矩的弹簧；涡卷弹簧41在扭矩作用下，弹簧材料产生弯曲弹性变形，使弹簧在平面内产生扭转；涡卷弹簧41的变形角的大小与扭矩成正比。
64.其中，扭力是指使材料产生扭转变形时所施加的力矩，单位是牛顿
·
米。
65.具体地，涡卷弹簧41的圆心处对应的弹簧片与传动机构50中的传动轴53连接。
66.示例性的，拉绳传感器在工作过程中，传动机构50中的拉绳51可以带动传动轴53转动；由于传动轴53的一端与涡卷弹簧41连接，因此涡卷弹簧41可以在传动轴53转动时产生扭力。通过对传动轴53施加扭力，可以使拉绳51在拉伸或收缩过程中保持恒定的张力。
67.具体地，涡卷弹簧41与第一密封盖31之间设有润滑膜42，润滑膜42用于防止涡卷弹簧41在卷动时磨损第一密封盖31。
68.其中，润滑膜42可以是尼龙材料的薄膜片，尼龙材料具备润滑特性和抗磨损；润滑膜42也可以使用塑料或铝合金材料制成。
69.可以理解的是，由于涡卷弹簧41在受到传动轴53的作用力时，涡卷弹簧41中的弹簧片会由于受力而发生扭转，因此在涡卷弹簧41与第一密封盖31之间设有润滑膜42，可以很好地避免涡卷弹簧41在受力过程中损坏第一密封盖31。
70.请参阅图8至图10，传动机构50安装在第二腔体102中，包括拉绳51和传动轴53。拉绳51在伸展或收缩时，在涡卷弹簧41的扭力作用下可以保持恒定的张力，拉绳51可以带动传动轴53进行转动。
71.需要说明的是，拉绳51包括6股6芯的不锈钢线，拉绳51的外包可以使用pvc
(polyvinyl chloride，聚氯乙烯)材料制成，可以提高拉绳51的耐磨性。
72.具体地，传动机构50还包括卷绳器52，卷绳器52的两头为凸台，卷绳器52的中间为空心圆柱体，空心圆柱体用于与传动轴53套合，如图10所示。
73.在一些实施例中，卷绳器52在靠近第一腔体101的一端设有第五通孔521与第六通孔522，其中第五通孔521可以通过第一固定件57将卷绳器52与传动轴53固定连接。
74.示例性的，第一固定件57可以包括螺丝、螺栓等。
75.需要说明的是，卷绳器52用于均匀缠绕拉绳51，其中拉绳51的其中一端连接在第六通孔522中，拉绳51的另一端穿过导向座20中的第四通孔201。
76.可以理解的是，第六通孔522位于卷绳器52中的靠近第一腔体102或涡卷弹簧的一端，导向座20中的第四通孔201靠近第三腔体103的一端，这样可以使得拉绳51在收缩时有序环绕在卷绳器52中，不会形成随机套叠在卷绳器52中。
77.如图8和图9所示，传动轴53的两端套有第一轴承54和第二轴承55，第一轴承54和第二轴承55位于卷绳器52的凸台外侧，第一轴承54和第二轴承55用于支撑传动轴53。
78.具体地，第一轴承54还套有轴承圈56，轴承圈56用于支撑第一轴承套54。
79.示例性的，第一轴承54和第二轴承55可以是防水轴承，通过防水轴承与传动轴53的两端密封连接，可以防止水进入第一腔体101和第三腔体103中。
80.需要说明的是，防水轴承通过在轴承一侧或两侧的内外圈之间扣封一个密封环，密封环里侧为环槽形状，靠近轴承内圈的密封环环槽壁上套箍有弹簧箍圈；因此防水轴承具有密封牢固，可靠防水、防尘、保油的特点。
81.具体地，轴承圈56设有螺丝孔，螺丝孔与第二通孔105对接，可以通过第二固定件58将轴承圈56与壳体10固定连接。
82.示例性的，第二固定件58可以包括螺丝、螺栓等。
83.具体地，传动轴53在靠近第二轴承55的一端通过第三固定件59与传感器60中的光栅盘61连接，传动轴53可以带动光栅盘61进行转动。
84.示例性的，第三固定件59可以是螺丝。通过第三固定件59，可以使得传动轴53和光栅盘61保持同步转动。
85.需要说明的是，在拉绳51进行拉伸或收缩时，由于拉绳51的其中一端与卷绳器52连接且卷绳器52通过第一固定件57与传动轴53固定连接，因此卷绳器52和传动轴53可以同步转动；进而传动轴53可以带动光栅盘61进行转动，通过测量光栅盘61转动的角度和方向，可以计算出拉绳51的位移。
86.请参阅图11，传感装置60安装在第三腔体103中，包括光栅盘61，光栅盘61与传动轴53连接。传感装置60可以通过光栅盘61在传动轴53转动时输出测量信号。
87.需要说明的是，传感装置60是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。在光栅盘61上有规则地设有长方形孔，在光栅盘61两侧安放发光元件和光敏元件；当光栅盘61旋转时，光敏元件接收的光通量随长方形孔同步变化，光敏元件输出波形经过整形后变为脉冲信号。
88.如图11所示，传感装置60还包括固定板62、第一电板63和第二电路板64，其中固定板62、第一电板63和第二电路板64的中心位置分别设有同样的第七通孔621。
89.具体地，第一电路板63和第二电路板64分别位于固定板62的左右两侧，第一电路
板63和第二电路板64通过紧固件固定在固定板62上。
90.示例性的，紧固件可以是螺栓。需要说明的是，固定板62、第一电板63、第二电路板64的四个角分别设有通孔，因此可以通过紧固件将第一电路板63和第二电路板64固定在固定板62中。
91.如图12所示，固定板62在靠近第一电路板63的一侧设有至少一个导光槽622，导光槽622的中心设有第八通孔623，第八通孔623穿透固定板62。
92.需要说明的是，导光槽622用于聚集第一电路板63发出的光，使聚集的光从第八通孔623穿过，照射在第二电路板64上。
93.在一些实施例中，导光槽622可以是锥形。通过将导光槽622设置为锥形，可以在弱光通过第八通孔623时，能够使弱光形成聚光以增强光信号，可以提高传感装置60的测量精准度。
94.如图13所示，光栅盘61安装在固定板62的内侧；光栅盘61设有圆周分布的多个长方形孔。
95.需要说明的是，光栅盘61是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔的装置。由于光栅盘61与传动轴53同轴，因此在传动轴53旋转时，光栅盘与传动轴53同速旋转；经第一电路板63和第二电路板64组成的检测装置可以输出若干脉冲信号，通过计算每秒输出脉冲的个数就能得到传动轴53的转速，进而得到与拉绳51连接的被测物体的位移、方向或速率。
96.如图14所示，第一电路板63中设有至少一个光源发射器631，光源发射器631正对着第八通孔623。光源发射器631发出的光可以第八通孔623到达第二电路板64。
97.示例性的，光源发射器631可以包括发光元件，例如发光二极管。
98.如图15所示，第二电路板64中设有至少一个光源接收器641，光源接收器641正对着第八通孔623。
99.在示例性的，光源接收器641可以包括半导体光敏元件，例如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等等。
100.需要说明的是，半导体光敏元件是一种基于半导体光电效应的光电转换传感器；半导体光敏元件由于采用光、电技术能实现无接触、远距离、快速和精确测量，因此半导体光敏元件还常用来间接测量能转换成光量的其他物理或化学量。
101.需要说明的是，在本实用新型实施例中，光源发射器631、光源接收器641的个数与导光槽622的个数相同。
102.可以理解的是，光源发射器631和光源接收器641分别位于导光槽622的左右两侧，因此光源发射器631、光源接收器641的个数与导光槽622的个数相同。
103.在一些实施例中，第一电路板63中设有两组光源发射器631，第二电路板64中设有两组光源接收器641，且固定板62中设有与光源发射器631、光源接收器641对应的第八通孔623。通过设置两组光源发射器631和两组光源接收器641，传感装置60可以输出相位相差90
°
的两路脉冲信号，进而可以判断出传动轴53的转动方向以及拉绳51的方向，得到被测物体的运动方向。
104.具体地，第一电路板63和第二电路板64分别与导线66电连接，第二电路板64中还设有用于固定导线66的导线端子65。
105.其中，导线66穿过第二密封盖33中的通槽，与外部的设备连接，将传感器60的测量结果传输给外部的设备。
106.上述实施例提供的拉绳传感器，通过在壳体10的内侧依次设有第一腔体101、第二腔体102和第三腔体103，密封组件30设于壳体10的相对左端和相对右端，用于密封第一腔体101和第三腔体103，防止第一腔体101和第三腔体103中的内部构件受到破坏，保证拉绳传感器在恶劣环境中正常运行；涡卷弹簧41安装在第一腔体101中，涡卷弹簧41可以保证拉绳51在运动时的张力不变，确保测量的精确度；拉绳51可以在涡卷弹簧41的扭力作用下伸展或收缩，拉绳51可以带动传动轴53进行转动，实现测量被测物体的位移；光栅盘61与传动轴53连接，传感装置60可以通过光栅盘61在传动轴53的转动时输出测量信号，可以提高测量的精确度。本实用新型的拉绳传感器可以在恶劣环境中正常运行，且可以提高在恶劣环境中测量的精确度。
107.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。