一种角度传感器定位工装及其转角监测装置的制作方法

1.本发明属于机械设备的传感测量领域，特别涉及转动角度监测装置。


背景技术：

2.在各种机械设备中，角度传感器用于监测转动动作。一般其外壳固定，其转轴随监测对象转动，或者转轴固定而外壳随动。其监测信号以有线或无线方式传输。
3.传统发电设备的电液调速器，使用摆臂90指示其工作状态(图4)。摆臂90是具有扇形主体的金属板构件(图5)，设有镂空孔以减轻质量，顶端设有观测刻度。对此类设备进行数字化改造，安装角度传感器时，有以下问题：1)采用现有传动机构——联轴器、传动杆(带、链、齿轮)或磁耦合件等，要明显改动调速器，或者传动件间存在传动滞后而数据失真；2)用磁力座固定，其磁场可能影响调速器的电液转换；3)用管卡固定，对弧面、斜面不具有良好的对中性能，安装难度高。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是：对现有机械设备如何加装角度传感器，实现较少改动和准确测量。
5.本发明提供一种角度传感器定位工装，用于机械设备的动作监测。所述机械设备设有相互联动的摆臂和摆臂轴，所述摆臂轴的一端固定安装在所述摆臂的摆臂轴安装孔内。该角度传感器定位工装包括传动板和装配组件，所述传动板设有传感器转轴安装孔。使用状态下：所述传动板与所述摆臂由所述装配组件固定连接，所述传动板与所述摆臂的幅面相互平行和重叠，所述传感器转轴安装孔与所述摆臂轴的中心轴相互重合。
6.上述“幅面”是指构件的具有最大投影面积的透视方向的可视表面。
7.可选的，所述传动板与所述摆臂分别设有相互配合的凹凸定位件，所述传动板与所述摆臂仅通过所述凹凸定位件抵触连接，所述装配组件是贯穿所述凹凸定位件的螺栓副。
8.采用上述结构，不依赖装配组件定位，设置凹凸定位件，并将装配组件设置在凹凸定位件上，既能实现准确定位，又能快速装配。如果装配组件兼有定位功能，装配过程比较复杂。
9.可选的，所述摆臂和所述传动板的主体均为扇形，所述摆臂设有第一通孔和第二通孔，所述摆臂轴安装孔、所述第二通孔和所述第一通孔沿辐射方向依次分布在所述扇形的中心角平分线上；所述传动板设有与所述第一通孔对应配合的第一凸台以及与所述第二通孔对应配合的第二凸台，所述第一凸台嵌入所述第一通孔，所述第二凸台嵌入所述第二通孔。
10.采用“通孔—凸台”作为凹凸定位件，并且沿着扇形的中心角平分线分布，其结构简单、加工制造方便。
11.可选的，所述传动板的周向截面为z字形，所述传动板包括相互平行、一体成型的
传动板头部和传动板尾部，所述第一凸台和所述第二凸台设置在所述传动板头部，所述传感器转轴安装孔设置在所述传动板尾部，所述传动板尾部与所述摆臂相互隔离。
12.采用上述结构，使得传动板尾部与摆臂相互隔离，从而预留空间，以便安装角度传感器。
13.可选的，所述装配组件包括夹板和夹板螺栓，所述夹板设有夹板螺孔，所述夹板螺栓的一端设有螺栓手柄，所述夹板与所述传动板分别从两侧夹持而固定安装在所述摆臂上，所述夹板螺栓的另一端穿过所述第一凸台的中心通孔和所述第一通孔而与所述夹板螺孔啮合。
14.采用上述结构，可以方便、快速地将该角度传感器定位工装固定安装在摆臂上。
15.可选的，所述夹板设有与所述第一通孔对应配合的第三凸台，所述夹板螺孔位于所述第三凸台的中心，所述第三凸台嵌入所述第一通孔并且与所述第一凸台相互隔离。
16.可选的，所述第一凸台、所述第二凸台和所述第三凸台的主体均为圆柱形，三者的自由端均为圆锥台形，以上三者的圆锥台侧面与所述摆臂抵触连接。
17.采用“通孔—凸台”间的线接触，避免了安装使用过程中除接触线之外的不均匀平面的影响；同时，圆锥台侧面可弥补设计、加工或磨损导致的配合尺寸偏差，保证传动板与摆臂的安装稳固、定位准确，适用性好。
18.可选的，所述第三凸台位于所述夹板的中心，所述夹板呈凸月形。
19.采用凸月形的夹板，既能覆盖第一通孔，也便于使用者用手握持，不需要使用专门的装配工具；还能减少夹板与摆臂的意外抵触或碰撞。
20.本发明还提供一种转角监测装置。该转角监测装置包括角度传感器、固定组件和上述的角度传感器定位工装，所述角度传感器包括传感器外壳和传感器转轴，所述传感器外壳固定安装在所述固定组件上，所述传感器转轴可拆卸地固定安装在所述传感器转轴安装孔内。
21.采用上述结构，使用时角度传感器定位工装的重量由摆臂承担，能够避免测量信号失真；不使用时角度传感器定位工装可以与角度传感器拆分，能够避免角度传感器的意外损坏。
22.可选的，所述固定组件包括支撑台架和支撑台架，所述固定板的一端与所述传感器外壳固定连接，所述固定板的另一端与所述支撑台架可拆卸地固定安装。
23.采用上述结构，安装角度传感器的固定板可拆卸地安装在支撑台架上，支撑台架可以独立支撑角度传感器，从而不需改动现有机械设备，并且方便角度传感器与角度传感器定位工装的安装拆卸。
24.实施本发明的有益效果主要是：
25.(1)传动板通过装配组件与机械设备的摆臂固定连接，传动板与摆臂的幅面相互平行并重叠。其安装过程简单，不需要特别进行同轴对中，也不需要对现有机械设备进行较大改动。
26.(2)使用时角度传感器定位工装的重量由摆臂承担，传动板与摆臂同步转动，从而能将摆臂的转动角度准确传递到角度传感器，测量信号不容易出现滞后或偏差。
27.(3)支撑台架可以独立支撑角度传感器，从而不需改动现有机械设备，并且方便角度传感器与角度传感器定位工装的安装拆卸。
附图说明
28.后面的附图应结合具体实施方式部分使用。附图中：
29.图1是包括实施例一的实施例二的使用状态立体图，摆臂未绘出；
30.图2是实施例二的另一使用状态立体图；
31.图3是图1所示的实施例一与摆臂的组装体剖视图，剖面为包括摆臂中心角平分线的周向截面；
32.图4是一个发电设备用电液调速器的摆臂装配示意图；
33.图5是图4中摆臂的实物照片。
34.附图中，各标注代表：
35.10-固定板、101-固定板头部、102-固定板尾部、11-固定板安装孔，
36.20-角度传感器定位工装、21-传动板、2101-传动板头部、2102-传动板尾部、211-第一凸台、212-第二凸台、22-装配组件、221-夹板、221a-夹板螺孔、2211-第三凸台、222-夹板螺栓、222a-螺栓手柄，
37.30-角度传感器、31-传感器转轴、311-固定穿钉、32-传感器外壳，
38.40-支撑台架、41-底座、42-支撑臂、421-支杆、422-连接扣件，
39.801-摆臂转轴，90-摆臂、901-紧固螺栓、91-第一通孔、92-第二通孔。
具体实施方式
40.为充分理解本发明的内容，下面结合附图介绍实施例。
41.在本说明书中：“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、
“”“
左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”及“外”等方位指示词，是基于附图所示的观察角度；“周向”是指沿着圆心是横截面中心的一个圆周；“幅面”是指构件的具有最大投影面积的透视方向的可视表面。
42.实施例一
43.角度传感器定位工装20，用于发电设备的电液调速器的动作监测。
44.请参阅图4和图5，上述调速器的摆臂90的主体是扇形。扇形的圆弧边缘处厚度较大而形成顶端“戴帽”结构，顶面设有观测刻度，观测刻度配合对应的刻度指针(图中未绘出)使用。扇形的圆心处设有摆臂轴安装孔。位于摆臂轴安装孔以下的摆臂90的尾部，中间开槽而分左右两部分。上述调速器的摆臂轴801通过紧固螺栓901固定安装在上述摆臂轴安装孔内，紧固螺栓901贯穿摆臂90尾部的左右两部分。摆臂90与摆臂轴801联动，其顶面的观测刻度相对于刻度指针移动，从而指示调速器工作状态。摆臂90设有圆形的第一通孔91和第二通孔92。摆臂轴安装孔、第二通孔92和第一通孔91沿辐射方向依次分布在扇形的中心角平分线上。
45.在其他实施例中，摆臂90可以设有其他类型的镂刻结构，以减轻质量。例如，至少两个条形、三角形、环弧形、方形、椭圆形、星形或花朵形的通孔，或者以上不同形状通孔的组合。
46.在其他实施例中，角度传感器定位工装20所适用的机械设备中，摆臂90的幅面可以是长条形，从而是一个摆杆。
47.请参阅图1、图2和图3，该角度传感器定位工装20包括传动板21和装配组件22。传动板21设有传感器转轴安装孔，该传感器转轴安装孔用于固定安装传感器转轴31。使用状
态下，传动板21与摆臂90的由装配组件22固定连接，传动板21与摆臂90的幅面相互平行并重叠。传感器转轴安装孔与摆臂轴安装孔的中心轴重合，从而使传感器转轴31与摆臂轴801的中心轴重合。摆臂90与摆臂轴801联动时，带动该角度传感器的定位工装20，从而使角度传感器30测量到摆臂90与摆臂轴801的转动角度。角度传感器30将测量数据(或测量信号)传输至对调速器进行监测的设备上。传输方式为有线方式或无线方式(附图中未绘出)，从而能够对调速器工作状态进行远程监测和数据记录。
48.具体地，传动板21和装配组件22采用铝合金材料的构件。铝合金构件的密度和硬度较小，不会干扰或损坏摆臂，并且耐磨损而使用寿命长。
49.在其他实施例中，传动板21和装配组件22可以采用聚丙烯材料的构件，在局部设置铝合金的耐磨层或耐磨件，进一步减轻质量。
50.传动板21与摆臂90分别设置有相互配合的凹凸定位件，二者仅通过所述凹凸定位件抵触连接，装配组件20是贯穿所述凹凸定位件的螺栓副。
51.传动板21的主体为扇形，设有与第一通孔91对应配合的第一凸台211，以及与第二通孔92对应配合的第二凸台212。使用状态下，第一凸台211嵌入第一通孔91，第二凸台212嵌入第二通孔92。即：上述凹凸定位件共有两组，每一组包括一个圆形通孔和一个凸台。即：采用两组“通孔—凸台”作为凹凸定位件，并且沿着扇形的中心角平分线分布。
52.在其他实施例中，凹凸定位件可以是设置在摆臂90上的、至少两个条形、三角形、环弧形、方形、椭圆形、星形或花朵形的通孔，或者以上不同形状的通孔的组合，以及设置在传动板21上的对应配合的突起件。上述凹凸定位件是相互过度配合关系，要求一定的加工精度，以保证传动板21与摆臂90的安装稳固、定位准确。
53.传动板21的周向截面为z字形，包括相互平行、一体成型的传动板头部2101和传动板尾部2102。传动板头部2101设置第一凸台211和第二凸台212，传动板尾部2102设置传感器转轴安装孔。使用状态下：传动板尾部2102与摆臂90相互隔离，从而为传感器转轴31预留足够的安装操作空间。
54.装配组件22包括夹板221和夹板螺栓222。夹板221设有夹板螺孔221a，夹板螺栓222的一端设有螺栓手柄222a。使用状态下，夹板螺栓222的另一端穿过于第一凸台211的中心通孔和第一通孔91而与夹板螺孔221a的内螺纹啮合，从而夹板221与所述传动板21分别从两侧夹持而固定安装在所述摆臂90上。即：装配组件22设置在一组“通孔—凸台”的中心位置上，以夹板221作为螺栓副的螺母。
55.在其他实施例中，装配组件22可以是至少两个弹性卡接件，将摆臂90和夹板221的边缘卡接在一起；装配组件22可采用至少两套螺栓副，包括螺钉和螺母，贯穿于摆臂90和夹板221的边缘，将二者固定连接；或者装配组件22采用至少两个螺钉，在不破坏摆臂90的观测刻度的前提下，将摆臂90和夹板221的顶端固定连接。即：需要对现有的摆臂90钻孔或剖槽，进行简单改动。
56.夹板221的中心处设有与第一通孔91对应配合的第三凸台2211，夹板螺孔221a设在第三凸台211的中心处。使用状态下，第三凸台211嵌入第一通孔91，并且与第一凸台211相互隔离。
57.第一凸台211，第二凸台212和第三凸台2211的主体均为圆柱形，它们的自由端均为圆锥台形。使用状态下，它们通过圆锥台侧面抵触连接摆臂90。即：圆形的第一通孔91的
两侧边缘分别和圆柱形第一凸台211及第三凸台2211的圆锥台侧面进行线性抵触，圆形的第一通孔91的一侧边缘和圆柱形第二凸台212的圆锥台侧面进行线性抵触。上述圆锥台侧面可弥补各部件设计、加工或磨损导致的尺寸偏差，不影响相互配合，适用性好。
58.夹板221为凸月形，其顶部弧形与摆臂90的顶部相适应，从而可避免意外触碰。相应地，第三凸台的圆柱形缺失一部分，也是凸月形。装配时，使用者可以一手握持夹板221，另一手旋紧螺栓手柄222a，不需要使用专门的装配工具。
59.在其他实施例中，夹板螺栓222的一端可以焊接在第一凸台211的圆心处，夹板螺孔221a由一个通孔替代，夹板221通过螺母固定安装在夹板螺栓222上。第二凸台211的圆心处也可设置或贯穿另一个夹板螺栓222，而夹板221上对应地设置两个夹板螺孔221a。
60.在其他实施例中，夹板221可以是盾形或六边形，第三凸台2211和夹板螺孔221a的位置可偏离夹板221的中心。夹板221的外形需满足：覆盖范围不超出传动板21与摆臂90，不与摆臂90发生非预定的抵触。
61.实施例二
62.转角监测装置，用于传统发电设备的电液调速器的动作监测。
63.请参阅图1、图2和图3，该转角监测装置包括角度传感器30、固定组件和实施例一的角度传感器定位工装20。
64.角度传感器30包括传感器外壳32和传感器转轴31。使用状态下，传感器外壳32固定安装在固定组件上，传感器转轴31可拆卸地固定安装在角度传感器定位工装20的传感器转轴安装孔内。角度传感器30通过有线或无线方式传输测量信号，或者与测量信号处理单元、数据处理存贮单元、通讯单元和报警单元集成在一起。
65.具体地，传感器转轴31通过固定穿钉311安装在所述传感器转轴安装孔内。固定穿钉311垂直、并贯穿传感器转轴31，同时也贯穿传感器转轴安装孔的侧壁。固定穿钉311的一端为螺帽，另一端设有螺纹并由螺母紧固。固定穿钉311的中部与传感器转轴31上的通孔过度配合，并且设有自润滑的聚四氟乙烯涂层。
66.在其他实施例中，传感器转轴31通过一个螺钉安装在所述传感器转轴安装孔内。上述螺钉从一侧穿入传感器转轴安装孔的侧壁，垂直抵触传感器转轴31。
67.上述固定组件包括固定板10和支撑台架40。固定板10的一端设有至少若干固定安装孔11，固定安装孔11通过螺钉与传感器外壳32固定连接。使用状态下，固定板10的另一端与支撑台架40可拆卸地固定安装。
68.具体地，固定板10为z字形，包括相互平行的固定板头部101和固定板尾部102。角度传感器30安装在固定板头部101，传感器转轴31垂直穿过固定板头部101并朝向远离固定板尾部102的方向。支撑台架40包括底座41和活动臂42，活动臂42是若干支杆421由若干连接扣件422连接而组成。固定板尾部102也设有一个固定安装孔11。活动臂42的自由端的支杆421，其末端设有外螺纹并能够穿过固定安装孔11，从而能够通过螺母与固定板尾部102装配在一起。
69.实施例二的转角监测装置，其装配和安装过程包括以下步骤：
70.s10.准备角度传感器30与固定板10的组合体，并且将固定板10安装到支撑台架40上；
71.s20.将角度传感器定位工装20安装到调速器的摆臂90上；
72.s30.将步骤10所得角度传感器30的传感器转轴31，安装在步骤20所得的角度传感器定位工装20的传感器转轴安装孔内。
73.s40.调试和设置角度传感器30。
74.步骤s20之前，需保证摆臂90的两个通孔以及传动板21的两个凸台的清洁，避免异物影响。
75.步骤s20中，可适当旋转夹板221，观察并保证摆臂90的第一通孔91周缘是否与夹板221保持均匀的缝隙。s20步骤之后，需再次检查。如否，松开夹板221进行调整。
76.步骤s20和步骤s10可以颠倒顺序，也可同步进行。步骤s40可以最先进行，即在试验环境下进行角度传感器30的调试、设置、检验或标定等。
77.实施例二的转角监测装置，使用后拆卸过程包括以下步骤：
78.f10.将传感器转轴31从传感器转轴安装孔内拆下；
79.f20.将固定板10从支撑台架40上拆下；
80.f30.将角度传感器定位工装20从摆臂90上拆下。
81.可省略步骤f20或步骤f30。支撑台架40、角度传感器定位工装20和角度传感器30与固定板10组合体，三部分相互分离后存放。或者，角度传感器定位工装20与其余两部分分离后存放。
82.不使用时，角度传感器30与角度传感器定位工装20分离，可避免角度传感器定位工装20的负载引起角度传感器30意外损坏。使用时，把传感器转轴31固定于传感器转轴安装孔，可快速完成。
83.以上典型实施例，体现了本发明的技术构思及特点，使本领域技术人员能了解发明内容并据此实施，但不构成对本发明保护范围的任何限制。对上述实施例的简单改动或等效变换，均在本发明的保护范围之内。