一种卷扬机旋转角度测量装置的制作方法

1.本实用新型属于卷扬机检测技术领域，具体涉及一种卷扬机旋转角度测量装置。


背景技术：

2.起重机等设备以卷扬机拖动钢丝绳，通过对卷扬机的旋转角度进行测量可得出钢丝绳的伸出长度，进而得知设备的运行状态。常用的测量方式是通过齿轮和联轴器等机械部件与卷扬机链接，将卷扬机的旋转传动到电位器或者编码器进行测量。
3.上述方式在起重机生产制造过程中很容易实现，但是在出厂后加装额外的部件进行检测则存在一些弊端。由于需要增加或者改动机械部件以建立机械传动，这会带来两方面的问题：一是额外加装的机械结构较为复杂，因固定不牢，安装精度不高等问题容易造成结部件磨损或者脱落，影响卷扬机或相关设备安全运行甚至引发高空坠物，安全性和可靠性受到影响；二是，部分设备因结构布局等原因不易加装额外的机械部件，加装过程操作复杂。此外，常用的电位器存在一定范围的盲区，对钢丝绳进行更换或者裁剪等操作后，经常导致电位器进入盲区而无法测量，必须重新调整传感器，操作繁琐。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种卷扬机旋转角度测量装置。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
5.一种卷扬机旋转角度测量装置，包括：安装外壳、加速度传感器、控制器和无线收发器；
6.所述安装外壳，与外部的卷扬机的限位器的传动轴的靠近外露端处固定连接或与卷扬机滚筒的径向端面固定连接；
7.所述加速度传感器、所述控制器和所述无线收发器均设置在所述安装外壳内；
8.所述加速度传感器和所述无线收发器均与所述控制器电连接。
9.在本实用新型的一个实施例中，所述安装外壳内还设置有陀螺仪传感器；
10.所述陀螺仪传感器与所述控制器电连接。
11.在本实用新型的一个实施例中，所述无线收发器，包括射频收发器和天线；
12.所述射频收发器与所述控制器电连接；所述射频收发器与所述天线电连接。
13.在本实用新型的一个实施例中，所述安装外壳，包括第一子壳体和安装部；
14.所述安装部，与所述第一子壳体固定连接，位于所述第一子壳体的中部；
15.所述安装部的中部开设有安装通孔，所述安装部上还开设有销轴孔；
16.所述销轴孔贯穿所述安装通孔且沿所述安装通孔的径向方向延伸；
17.所述传动轴的外露端可穿设在所述安装通孔中；
18.所述加速度传感器、所述控制器、所述无线收发器和所述陀螺仪传感器均设置在所述第一子壳体内。
19.在本实用新型的一个实施例中，所述安装通孔贯通所述第一子壳体。
20.在本实用新型的一个实施例中，所述第一子壳体内还设置有至少一个磁铁。
21.在本实用新型的一个实施例中，所述第一子壳体内还设置有电池；
22.所述电池与所述控制器电连接。
23.本实用新型的有益效果：
24.本实用新型通过安装外壳可以将测量装置直接加装到限位器的传动轴或卷扬机滚筒上，通过加速度传感器进行测量。测量装置结构简单，提高了安装的便捷性和安装效率的同时降低了成本，同时还能够避免复杂机械结构安装带来的磨损，提升了卷扬机工作过程中的安全性和可靠性。此外，测量过程无盲区。
25.而且，采用无线收发器进行无线数据传输，不会受到线缆的约束，因而避免了线缆在旋转过程中发生扭转损坏。
26.以下将结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明。
附图说明
27.图1是本实用新型实施例提供的一种卷扬机旋转角度测量装置一种安装状态结构示意图；
28.图2是本实用新型实施例提供的一种卷扬机旋转角度测量装置的另一种安装状态结构示意图；
29.图3是本实用新型实施例提供的一种卷扬机旋转角度测量装置的结构示意图；
30.图4是本实用新型实施例提供的一种卷扬机旋转角度测量装置的电路原理框图；
31.图5是本实用新型实施例提供的一种卷扬机旋转角度测量装置的侧面结构示意图；
32.图6是本实用新型实施例提供的一种卷扬机旋转角度测量装置的一种使用状态结构示意图；
33.图7是本实用新型实施例提供的一种卷扬机旋转角度测量装置的内部结构示意图。
34.附图标记说明：
35.10-安装外壳；11-第一子壳体；12-安装部；13-安装通孔；14-销轴孔；15-销轴；20-加速度传感器；30-控制器；40-无线收发器；41-射频收发器；42-天线；50-陀螺仪传感器；60-电池；70-磁铁。
具体实施方式
36.下面结合具体实施例对本实用新型做进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
37.如图1、图2和图3所示，一种卷扬机旋转角度测量装置，包括：安装外壳10、加速度传感器20、控制器30和无线收发器40；
38.安装外壳10与外部的卷扬机的限位器的传动轴的靠近外露端处固定连接或与卷扬机滚筒的径向端面固定连接。加速度传感器20、控制器30和无线收发器40均设置在安装外壳10内。加速度传感器20和无线收发器40均与控制器30电连接。
39.本实施例的测量装置可以通过两种方式安装，其中一种为安装在限位器上，具体
地，卷扬机的限位器的传动轴的一端与卷扬机连接，另一端为裸露在外不与卷扬机的其他部件连接的外露端，安装外壳10可以安装在该外露端上，测量装置随着传动轴旋转。另一种安装方式为对于不具有限位器的卷扬机，安装外壳10固定在卷扬机滚筒上，测量装置可以随卷扬机滚筒旋转。测量装置在旋转过程中通过加速度传感器20采集加速度数据并发送至控制器30，控制器30对数据进行处理后通过无线收发器40将数据发送至外部的具有无线收发功能的上位机中。
40.本实施例的测量装置可以在被测设备出厂后通过安装外壳10将测量装置直接加装到限位器的传动轴或卷扬机滚筒上，无需改动卷扬机或具有卷扬机的设备的结构，测量装置结构简单，安装操作简便，提高了安装的便捷性和安装效率的同时降低了成本，同时还能够避免现有技术中复杂的机械结构安装带来的磨损，提升了卷扬机工作过程中的安全性和可靠性。
41.此外，无需使用电位器，测量过程无盲区。钢丝绳更换或裁剪后只需重新检测卷扬机的角度，对卷扬机的角度和钢丝绳的长度的对应关系进行调整即可。而且，采用无线收发器40进行无线数据传输，不会受到线缆的约束，因而避免了线缆在旋转过程中发生扭转损坏。
42.其中，加速度传感器20采集加速度，控制器30对加速度进行解算，求解出重力加速度、法向加速度和切向加速度三个矢量。通过对重力加速度方向的跟踪可得出卷扬机的当前角度。对角度进行累加，即可得出卷扬机的总旋转角度。通过切向加速度与法向加速度还可以计算出卷扬机旋转的角加速度与角速度。通过上述计算得出钢丝绳的位置、速度、加速度等信息，上述采集的数据和计算得到的信息可通过无线收发器40发送到附近的具有无线数据传输的上位机中。
43.进一步地，安装外壳10内还设置有陀螺仪传感器50。陀螺仪传感器50与控制器30电连接。在旋转速度较高的情况下，还可以通过陀螺仪传感器50采集角速度。加速度传感器20与陀螺仪传感器50采集加速度与角速度，控制器30对加速度和角速度进行解算，求解出重力加速度、法向加速度和切向加速度三个矢量。通过对重力加速度方向的跟踪可得出卷扬机的当前角度。对角度进行累加，即可得出卷扬机的总旋转角度。通过切向加速度与法向加速度还可以计算出卷扬机旋转的角加速度与角速度。通过上述计算得出钢丝绳的位置、速度、加速度等信息，上述采集的数据和计算得到的信息可通过无线收发器40发送到外部的具有无线数据传输的上位机中。
44.进一步地，如图4所示，无线收发器40，包括射频收发器41和天线42。射频收发器41与控制器30电连接；射频收发器41与天线42电连接。控制器30接收的采集的加速度和角速度数据以及计算的相关信息通过射频收发器41发送至外部的具有射频收发设备的上位机中。
45.进一步地，如图5、图6和图7所示，安装外壳10，包括第一子壳体11和安装部12。
46.安装部12与第一子壳体11固定连接，安装部12位于第一子壳体11的中部。安装部12的中部开设有安装通孔13，安装部12上还开设有销轴孔14；销轴孔14贯穿安装通孔13且沿安装通孔13的径向方向延伸；传动轴的外露端可穿设在安装通孔13中。传动轴的靠近外露端部分的轴体穿设在安装通孔13中，销轴15穿过销轴孔14和传动轴的外露端处的安装孔将安装部12固定在传动轴上，进一步提升了安装固定操作的简便性。安装通孔13为与传动
轴配合的圆孔。
47.加速度传感器20、控制器30、无线收发器40和陀螺仪传感器50均设置在第一子壳体11内。第一子壳体11内还设置有电池60；电池60与控制器30电连接。优选地，安装通孔13贯通第一子壳体11。
48.优选地，第一子壳体11和安装部12为圆盘形状，安装部12的盘面和第一子壳体11的盘面固定连接，安装通孔13在盘面上沿轴向延伸。
49.进一步地，第一子壳体11内还设置有至少一个磁铁70。在将测量装置安装在卷扬机滚筒上时，可以通过磁铁70的磁力将安装外壳10直接吸附在卷扬机滚筒上即可。其中，磁铁70为强力磁铁70。优选地，还可以在安装外壳10与卷扬机滚筒之间涂覆胶水增强二者的连接。
50.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
51.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
52.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
53.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
54.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
55.以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视
为属于本实用新型的保护范围。