自动补偿拉绳编码器

本发明涉及拉绳编码器，具体涉及一种自动补偿拉绳编码器。

背景技术：

1、拉绳编码器又称拉线位移传感器、拉绳传感器、拉绳电子尺等等。它充分结合了角度传感器和直线位移传感器的优点，是一种结构紧凑、测量行程长、测量精度高、性能可靠、成本较低的直线位移传感器。

2、拉绳编码器主要应用在直线导轨系统、液压气缸系统、伸缩系统、中空吹瓶机、it设备、张力调节、高速自动送料机、速度调节、仓储位置定位、压力机械、造纸机械、纺织机械、金属板材机械、纸品包装机械、印刷机械、水平控制仪、建筑机械、闸门开度测量等相关尺寸的测量和位置的控制，在试验机行业屏显、数显系统上应用也较为广泛，前景十分可观。

3、拉绳编码器可通过利用柔性拉绳和弹簧承载式线轴检测并测量线性位置和速度。主要由测量绳、线轴、弹簧、旋转传感器这四个主要零件构成，其工作原理为：在传感器外壳中，不锈钢拉绳缠绕在精密加工的直筒式圆柱形线轴上，可作为测量拉绳卷筒和退绕卷筒；为了维持拉绳拉力，将弹簧耦合至线轴；将线轴耦合至旋转传感器(编码器或电位器)的轴；由于传感器的拉绳沿着可移动的物体延伸，所以线轴和传感器轴会旋转；旋转轴将产生与拉绳的线性延伸或速度成正比的电子信号。

4、目前市场上常见的拉绳编码器，均为编码器旋转轴与绕线轮同轴的设计方式，由于绕线轮宽于钢丝绳，钢丝绳会在绕线轮上出现不规律的叠层现象，随着绕线增多，绕线半径在趋于增大的基础上还会产生波动，从而影响绕线周长，从而导致测量误差。使用从动层测量的方式，虽然可以避免多圈绕线，但显著的增加了传感器整体的体积和成本。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种自动补偿拉绳编码器，通过设置一定绕线槽宽度的测量轮，控制钢丝绳沿变径螺旋线轨迹单排缠绕，同时结合绳头部位设置拉簧补偿钢丝绳绕圈变化带来的误差，共同作用消除绕线层叠误差，以解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

3、本发明提供一种自动补偿拉绳编码器，包括：

4、单排缠绕有拉绳的测量轮，拉绳的另一端连接弹性补偿件，所述弹性补偿件连接待测距的目标物；

5、测量轮的转轴的一端连接形变件，测量轮的转轴的另一端连接旋转编码器；其中，

6、当待测距目标物远离测量轮时，通过弹性补偿件拉动拉绳带动测量轮转动使形变件发生形变储能；当待测距目标物靠近测量轮时，形变件带动测量轮反向转动回收拉绳；测量轮的转动带动旋转编码器转动，实现测距；

7、其中，形变件变形产生的弹力等于所述弹性补偿件拉动拉绳时的弹力，补偿了拉绳在测量轮上的绕圈变小带来的误差。

8、优选的，设形变件的弹性系数为k1，测量轮直径为d，拉绳直径为d，测量轮上缠绕的拉绳周长为c，拉绳上的拉力为f；

9、则拉绳每向外拉出一圈，形变件的弹力变化为：

10、af＝c*k1；

11、通过弹性补偿件的受力变形，补偿测量过程中拉绳层叠带来的误差，则弹性补偿件的弹性系数k2为：

12、δf＝ac*k2

13、

14、优选的，所述测量轮设于外壳内，所述转轴的两端均可转动的伸出所述外壳后，分别与所述形变件和所述旋转编码器连接。

15、优选的，所述外壳内可转动的设有导向滑轮，所述拉绳的一端绕过导向滑轮后伸出所述外壳与所述弹性补偿件连接。

16、优选的，所述形变件为平面涡簧。

17、优选的，所述外壳的一侧设有涡簧箱，所述平面涡簧设于涡簧箱内，平面涡簧的一端与所述转轴连接，所述平面涡簧的另一端与涡簧箱连接。

18、优选的，所述旋转编码器连接在所述外壳上。

19、优选的，所述外壳上设有供所述拉绳伸出与所述弹性补偿件连接的通孔。

20、优选的，所述弹性补偿件的两端分别连接有第一连接头和第二连接头，所述拉绳与所述第一连接头连接，所述第二连接头连接所述待测距目标物。

21、优选的，所述弹性补偿件为拉簧。

22、本发明有益效果：使用自动补偿的方式，减少了现有拉绳编码器中多圈绕线带来的层叠误差；结构简单，几乎不影响传感器的体积和制造成本，以微小的代价大幅弥补现有拉绳编码器的精度不足。

23、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种自动补偿拉绳编码器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的自动补偿拉绳编码器，其特征在于，设形变件的弹性系数为k1，测量轮(2)直径为d，拉绳(1)直径为d，测量轮(2)上缠绕的拉绳(1)周长为c，拉绳(1)上的拉力为f；

3.根据权利要求1或2所述的自动补偿拉绳编码器，其特征在于，所述测量轮(2)设于外壳(6)内，所述转轴的两端均可转动的伸出所述外壳(6)后，分别与所述形变件和所述旋转编码器(5)连接。

4.根据权利要求3所述的自动补偿拉绳编码器，其特征在于，所述外壳(6)内可转动的设有导向滑轮(7)，所述拉绳(1)的一端绕过导向滑轮(7)后伸出所述外壳(6)与所述弹性补偿件(3)连接。

5.根据权利要求4所述的自动补偿拉绳编码器，其特征在于，所述形变件为平面涡簧。

6.根据权利要求5所述的自动补偿拉绳编码器，其特征在于，所述外壳(6)的一侧设有涡簧箱(8)，所述平面涡簧设于涡簧箱(8)内，平面涡簧的一端与所述转轴连接，所述平面涡簧的另一端与涡簧箱(8)连接。

7.根据权利要求3所述的自动补偿拉绳编码器，其特征在于，所述旋转编码器(5)连接在所述外壳(6)上。

8.根据权利要求3所述的自动补偿拉绳编码器，其特征在于，所述外壳(6)上设有供所述拉绳(1)伸出与所述弹性补偿件(3)连接的通孔(9)。

9.根据权利要求1或2所述的自动补偿拉绳编码器，其特征在于，所述弹性补偿件(3)的两端分别连接有第一连接头(10)和第二连接头(11)，所述拉绳(1)与所述第一连接头(10)连接，所述第二连接头(11)连接所述待测距目标物。

10.根据权利要求9所述的自动补偿拉绳编码器，其特征在于，所述弹性补偿件(3)为拉簧。

技术总结
本发明提供一种自动补偿拉绳编码器，属于拉绳编码器信技术领域，包括单排缠绕有拉绳的测量轮，拉绳的另一端连接弹性补偿件，所述弹性补偿件连接待测距的目标物；测量轮的转轴的一端连接形变件，测量轮的转轴的另一端连接旋转编码器；测量中形变件发生形变储能；当待测距目标物靠近测量轮时，形变件带动测量轮反向转动回收拉绳；测量轮的转动带动旋转编码器转动，实现测距；其中，形变件变形产生的弹力等于所述弹性补偿件拉动拉绳时的弹力，补偿了拉绳在测量轮上的绕圈变小带来的误差。本发明使用自动补偿的方式，减少了现有拉绳编码器中多圈绕线带来的层叠误差；结构简单，几乎不影响传感器的体积和制造成本，提高了拉绳编码器的精度。

技术研发人员：张玉梅,郑伟
受保护的技术使用者：北京交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15