一种双拉杆式外置磁致伸缩位移传感器的制作方法

1.本发明涉及位移距离测量技术领域，具体涉及一种双拉杆式外置磁致伸缩位移传感器。


背景技术：

2.目前磁致伸缩技术由于其高精度和可靠性被大量用于军事、石化、机械制造、冶金、能源等行业。外置磁致伸缩位移传感器，是在使用时安装在油缸外部，用于精确测量油缸伸缩位移量的装置。现有技术中缺少在超长行程、双向伸缩位移、两级伸缩位移、军事任务等特殊场合中，可满足测量稳定性要求较高或者无法更换或轻易更换外置磁致伸缩位移传感器的产品。


技术实现要素：

3.为此，本发明提供一种双拉杆式外置磁致伸缩位移传感器，以实现在如超长行程、双向伸缩位移、两级伸缩位移、军事任务等特殊场合中，对测量稳定性要求较高或者无法更换或轻易更换外置磁致伸缩位移传感器需求。
4.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种双拉杆式外置磁致伸缩位移传感器，所述磁致伸缩位移传感器包括外壳、两组拉杆组件、两组端盖组件以及两组电路板组件，所述拉杆组件包括拉杆，两组拉杆由所述外壳的端部可滑动地伸入至所述外壳的内部，所述拉杆与外壳的端部之间分别设置有一组端盖组件，所述拉杆的外端连接外部油缸活塞杆，所述拉杆的内端处设置有磁铁，两组电路板组件设置在所述外壳的内部并与两组拉杆组件分别对应，每组电路板组件均包括与所对应的拉杆平行设置的波导丝，利用波导丝的磁致伸缩效应进行位移监测。
5.进一步地，两组拉杆从所述外壳的同一端伸入至所述外壳内，或者两组拉杆分别从所述外壳的两端伸入至所述外壳内。
6.进一步地，所述拉杆组件还包括主滑块、副滑块、压缩弹簧以及自锁螺母，所述主滑块套设在所述拉杆的端部，所述主滑块上设置有用于放置自锁螺母的第一安装槽，所述主滑块通过自锁螺母与拉杆端部螺纹连接进行固定，所述磁铁安装在所述主滑块的第二安装槽内，所述副滑块套设在所述拉杆上并通过压缩弹簧连接所述主滑块。
7.进一步地，所述主滑块和副滑块采用梭形圆弧结构，所述外壳上形成有与所述主滑块和副滑块相匹配的滑块导轨。
8.进一步地，所述拉杆的上端设置有鱼眼球头轴承连接杆，所述鱼眼球头轴承连接杆通过螺纹连接鱼眼球头轴承，所述拉杆通过鱼眼球头轴承连接外部油缸活塞杆。
9.进一步地，所述拉杆的下端设置有用于连接副滑块的滑块连接头，所述拉杆的中间主体外侧设置有碳纤维管，所述碳纤维管连接在鱼眼球头轴承连接杆与滑块连接头之间。
10.进一步地，所述电路板组件包括电路板密封罩以及设置在所述电路板密封罩内的
传感器元件，所述电路板密封罩内部包含电子元器件并通过灌胶进行密封，所述外壳上形成有用于固定电路板密封罩的电路板密封罩卡槽，所述传感器元件包括主板、副板以及敏感元件，所述主板与副板并排放置并通过电路板支架与副板连接，所述敏感元件包括波导丝、高温导线、线圈、中枢引线、线圈骨架以及磁芯，所述波导丝一端弯折90度与主板焊接，另一端穿入敏感元件支架上的敏感元件支架柱，所述敏感元件支架通过m2连接螺钉固定在主板上，所述高温导线与波导丝并列放置，高温导线的一端与波导丝缠绕，另一端焊接到主板上，所述中枢引线垂直放置在波导丝上方并置于线圈骨架中且中枢引线的一端与波导丝焊接。
11.进一步地，所述敏感元件外侧设置有屏蔽装置，所述屏蔽装置包括屏蔽管和屏蔽罩，所述屏蔽罩罩设在敏感元件主体外侧且所述屏蔽罩一端焊接到主板上，另一端通过m2连接螺钉与铜基座固定连接，所述铜基座通过m2连接螺钉固定在主板上，所述波导丝的延伸段外侧设置有玻璃纤维管，所述玻璃纤维管包裹波导丝并延伸伸入屏蔽管中，所述屏蔽管的一端焊接在铜基座上，另一端封死，所述屏蔽管外侧设置有屏蔽管支架，所述屏蔽管支架与电路板密封罩共用卡槽以实现电路板组件在水平方向上的固定。
12.进一步地，所述端盖组件包括端盖、端盖密封垫、星型密封圈、四氟垫片以及直线轴承，所述端盖通过m4内六角螺栓与外壳固定，所述端盖与外壳之间设置有端盖密封垫，所述端盖内部设置有用于拉杆通过的直线轴承，所述直线轴承的轴承盖通过m5螺栓进行固定，所述直线轴承下端设置有四氟垫片，所述四氟垫片的下方设置有星型密封圈，所述端盖通过m2螺栓与电路板固定以实现对电路板组件进行垂直方向的固定。
13.进一步地，所述外壳上设置有航插，所述电路板组件通过电路板引线使用电缆连接至航插实现电信号的传输，所述外壳上形成有电缆线槽。
14.本发明具有如下优点：
15.本发明提出的一种双拉杆式外置磁致伸缩位移传感器，相对普通磁致伸缩位移传感器以及拉绳传感器具有颠覆性优势，除具备磁致伸缩位移传感器结构紧凑、坚固耐用、直线测量、高精度、全量程可调等优点，同时又因为内部整合了两对磁致伸缩传感器支持双向测量所以具备如下革命性优势：超长行程，单拉杆行程最高可测3米，总量程可达9米；双向测量，当内部整合两套相向的磁致伸缩位移传感器，可以实现在外壳固定的情况下，对两侧伸出的油缸或其他设备进行精确测量；两级伸缩测量，在一些特殊工况下需要油缸或其他设备进行两级伸缩，目前使用的大多是拉绳传感器，但拉绳传感器的精度较低，故障率较高，本发明使用磁致伸缩原理，可以达到很高的精度，同时对滑块结构与材料的设计以及拉杆的材料的选型，可以极大的降低故障率；同向测量，当内部整合两套位于同侧的磁致伸缩位移传感器，可以实现在外壳固定的情况下，对同侧伸出的油缸或其他设备进行精确测量。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
17.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供
熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
18.图1为本发明实施例1提供的双拉杆式外置磁致伸缩位移传感器的结构示意图；
19.图2为本发明实施例1提供的双拉杆式外置磁致伸缩位移传感器内部结构水平剖视图；
20.图3为本发明实施例1提供的双拉杆式外置磁致伸缩位移传感器内部结构垂直剖视图；
21.图4为本发明实施例1提供的双拉杆式外置磁致伸缩位移传感器电路板组件剖视图；
22.图5为本发明实施例1提供的双拉杆式外置磁致伸缩位移传感器外壳剖视图；
23.图6为本发明实施例1提供的双拉杆式外置磁致伸缩位移传感器滑块结构示意图；
24.图7为本发明实施例1提供的双拉杆式外置磁致伸缩位移传感器端盖组件剖视图；
25.图8为本发明实施例1提供的双拉杆式外置磁致伸缩位移传感器拉杆组件剖视图。
26.图中：1、鱼眼球头轴承；2、拉杆；3、轴承盖；4、端盖；5、密封垫；6、外壳；7、航插；8、副滑块；9、压缩弹簧；10、主滑块；11、自锁螺母；12、磁铁；13、电路板密封罩；14、星型密封圈；15、四氟垫片；16、m4内六角螺栓；17、直线轴承；18、m5螺栓；19、屏蔽管；20、屏蔽管支架；21、屏蔽管支架；22、电路板密封罩卡槽；23、滑块导轨；24、电缆线槽；25、固定卡槽；26、梭形圆弧结构；27、主板；28、屏蔽罩；29、波导丝；30、敏感元件支架柱；31、敏感元件支架；32、高温导线；33、m2连接螺钉；34、铜基座；35、玻璃纤维管；36、m3连接螺钉；37、电路板支架；38、线圈；39、线圈骨架；40、中枢引线；41、磁芯；42、副板。
具体实施方式
27.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.实施例1
29.如图1、图2和图3所示，本实施例提出了一种双拉杆式外置磁致伸缩位移传感器，该磁致伸缩位移传感器包括外壳6、两组拉杆组件、两组端盖组件以及两组电路板组件。拉杆组件包括拉杆2，两组拉杆2由外壳6的端部可滑动地伸入至外壳6的内部，本实施例中，两组拉杆2分别从外壳6的两端伸入至外壳6内。拉杆2与外壳6的端部之间分别设置有一组端盖组件，拉杆2的外端连接外部油缸活塞杆，拉杆2的内端处设置有磁铁12，两组电路板组件设置在外壳6的内部并与两组拉杆组件分别对应，每组电路板组件均包括与所对应的拉杆2平行设置的波导丝29，利用波导丝29的磁致伸缩效应进行位移监测。
30.本实施例中，如图8所示，拉杆组件还包括主滑块10、副滑块8、压缩弹簧9以及自锁螺母11，主滑块10套设在拉杆2的端部，如图6所示，主滑块10上设置有用于放置自锁螺母11的第一安装槽，主滑块10通过自锁螺母11与拉杆2端部螺纹连接进行固定，磁铁12安装在主滑块10的第二安装槽内，副滑块8套设在拉杆2上并通过压缩弹簧9连接主滑块10。主滑块10
和副滑块8采用梭形圆弧结构，外壳6上形成有与主滑块10和副滑块8相匹配的滑块导轨23。滑块采用世界公认最耐磨的超高分子量聚乙烯材料。滑块采用梭形圆弧结构，可以将摩擦面降低到最小尺寸，并解决滑块运行卡顿的问题。主副滑块之间使用压缩弹簧9支撑，进一步地防止卡顿现象的发生。
31.拉杆2的上端设置有鱼眼球头轴承连接杆2-3，鱼眼球头轴承连接杆2-3通过螺纹连接鱼眼球头轴承1，拉杆2通过鱼眼球头轴承1连接外部油缸活塞杆。拉杆2的下端设置有用于连接副滑块8的滑块连接头2-1，拉杆2的中间主体外侧设置有碳纤维管2-2，碳纤维管2-2连接在鱼眼球头轴承连接杆2-3与滑块连接头2-1之间。
32.本实施例中，如图4所示，电路板组件包括电路板密封罩13以及设置在电路板密封罩13内的传感器元件，电路板密封罩13内部包含电子元器件并通过灌胶进行密封，外壳6上形成有用于固定电路板密封罩13的电路板密封罩卡槽22，传感器元件包括主板27、副板42以及敏感元件，主板27与副板42并排放置并通过电路板支架与副板42连接，敏感元件包括波导丝29、高温导线32、线圈38、中枢引线40、线圈骨架39以及磁芯41，此处的磁芯41用于实现应变脉冲转换器。
33.屏蔽管19焊接在铜基座34上，铜基座34固定在主板27上，玻璃纤维管35内插入波导丝29，并与高温导线32共同插入屏蔽管19中；波导丝29穿入敏感元件支架31、敏感元件支架柱30并焊接到主板27上；线圈38、线圈骨架39、中枢引线40垂直于波导丝29放置在敏感元件支架31上，中枢引线40一端焊接在波导丝29上方。屏蔽罩28包裹敏感元件支架31、敏感元件支架柱30、磁芯41、线圈38、中枢引线40、线圈骨架39等焊接在主板27上，并通过螺钉与铜基座34固定。主板27与副板42通过电路板支架37固定并排放置；主板27及所有电子元器件通过卡槽装入电路板密封罩13中；屏蔽管支架20用于支撑屏蔽管19。
34.本实施例中，如图7所示，端盖组件包括端盖4、密封垫5、星型密封圈14、四氟垫片15以及直线轴承17，端盖4通过m4内六角螺栓16与外壳6固定，端盖4与外壳6之间设置有密封垫5，端盖4内部设置有用于拉杆2通过的直线轴承17，直线轴承17的轴承盖3通过m5螺栓18进行固定，直线轴承17下端设置有四氟垫片15，四氟垫片15的下方设置有星型密封圈14，四氟垫片15用于密封直线轴承17和端盖4之间的密封，以及对拉杆2的密封，星型密封圈14用于拉杆2密封，密封垫5用于端盖4与外壳6之间的密封，轴承盖3用于固定直线轴承17。端盖4通过m2螺栓与电路板固定以实现对电路板组件进行垂直方向的固定。
35.如图5所示，外壳6的外周设置固定卡槽25用于固定在油缸外侧。
36.本实施例中，外壳6上设置有航插7，电路板组件通过电路板引线使用电缆连接至航插实现电信号的传输，外壳6上形成有电缆线槽24。
37.测量原理：测量时传感器电子部分产生电流脉冲，此电流产生磁场沿波导丝29运动，在滑块上的磁铁12同时也产生一个磁场，当电流产生的磁场与磁铁12产生的磁场相交时，波导丝29产生磁致伸缩效应，产生一个应变脉冲，此脉冲以固定速度沿波导丝29传回并被测量元件检出，通过测定电流脉冲与应变脉冲之间的时间便可以精确的确定磁铁的位置(位移)。
38.本实施例的双拉杆组件、电路板组件有独立的供电和信号输出系统，两路系统不分主次均可独立工作。共有两种工作模式：
39.双向测量模式：外壳6固定不动，两路拉杆2分别向相反的方向移动。输出的信号类
型完全相同，可以实现单路信号的独立精确测量，也可实现两拉杆2整体位移测量。系统整体稳定性、可靠性更高。
40.两级伸缩测量模式：一侧拉杆2通过鱼眼球头轴承固定，外壳6整体移动，之后另一侧拉杆2继续移动，可以用于两级伸缩油缸的精确测量。
41.本实施例的双拉杆式外置磁致伸缩位移传感器相对普通的磁致伸缩位移传感器具有颠覆性优势，除具备磁致伸缩位移传感器结构紧凑、坚固耐用、直线测量、高精度、全量程可调等优点，通过两侧拉杆2可以实现特种工作、特殊设备的精确测量。
42.实施例2
43.本实施例与上述实施例1的区别在于，两组拉杆2可设置在从外壳6的同一端伸入至外壳6内，相比于实施例1，还可实现的工作模式为：
44.同向测量：当内部整合两套位于同侧的磁致伸缩位移传感器，可以实现在外壳6固定的情况下，对同侧伸出的油缸或其他设备进行精确测量。
45.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。