用于接触式传感器的支架以及接触式检测装置和系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于接触式传感器的支架以及接触式检测装置和系统，其中，该支架包括传感器安装部（1）和升降驱动部，该传感器安装部（1）在该升降驱动部的驱动下在工作位置和非工作位置之间运动。通过上述技术方案，利用支架支撑接触式传感器在工作位置和非工作位置之间运动，因此能够在不需要使用接触式传感器时通过支架将传感器移动到非工作位置，在需要使用接触式传感器时通过支架将传感器移动到工作位置，从而能够保护传感器，避免传感器发生不必要的磨损，减少了传感器的更换和维护，提高了传感器的使用寿命。
【专利说明】用于接触式传感器的支架以及接触式检测装置和系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及检测及控制，具体地，涉及一种用于接触式传感器的支架、接触式 检测装置和接触式检测系统。
【背景技术】
[0002] 超声波检测是根据超声波在被检工件中传播时，遇到工件内部的缺陷阻碍而产生 超声波的反射、透射、衍射等物理现象，来推断缺陷及其特征的一种无损检测方法，是现行 的五大常规无损检测方法之一，在目前工业检测领域应用非常广泛。
[0003] 超声波检测按换能器类型，也就是超声波产生的方式，可以分为压电超声、电磁超 声、激光超声等，其中基于压电效应的超声换能器以其较高的转换效率，应用最为广泛，常 用的换能器材料为压电陶瓷。在压电超声检测中，接触式的压电超声检测应用最为广泛，其 最大的缺点是超声波传感器会随着大量的检测而产生磨耗，影响传感器的耦合性能，严重 时还会导致传感器激发的超声波角度发生改变，因此缩短了传感器的使用寿命。
[0004] 在铁路车轮在线超声波自动化检测中，如图1所示，图中的箭头方向指示车轮的 旋转方向和前进方向，车轮在线超声波检测中，传感器沿车轮的滚动方向线性排列，车轮在 这样的传感器线性阵列上滚动一周实现全部滚动面的检测。阵列中的每个传感器的工作位 置会高出车轮滚动面最低点一定距离，传感器固定在传感器支架上，传感器支架对传感器 弹性支撑，并将传感器偏压在工作位置。该传感器支架通常包括壳体201、盖板202和弹性 件203,该弹性件203的下端固定在壳体201的下端，弹性件203的上端通过盖板202限制 在壳体201之内，接触式传感器100安装在弹性件203的上端并能够将弹性件203向壳体 201内压缩。
[0005] 当车轮滚压传感器时，传感器支架被压缩，传感器的高度会随着与车轮的接触而 下降，这个过程中传感器激发超声波进入车轮，实现车轮对应位置的超声波检测，传感器支 架内部的弹力回复力用来保证传感器与车轮滚动面耦合良好。
[0006] 目前，为了减少调车难度，增加检测的灵活性，基于这种压电镜片超声波传感器线 性阵列的车轮在线检测设备的安装位置，通常都会选择安装在机车车辆进出检修库的必经 之路上，这样每次进出检修库的机车车辆都有机会对其车轮进行检测，不会产生额外的调 车工作。其缺点是出入库的所有车轮都经过了传感器阵列，包括需要检测的车轮和尚未到 达检测周期的车轮。在现有的铁路车轮在线超声波检测设备上，用于夹持超声波传感器的 支架都是固定的，传感器支架的位置或高度都不可调节，致使超声波传感器始终处于工作 位置。当这些未到检测周期且不需要检测的车轮都滚压过传感器阵列时，传感器会产生无 谓的磨耗，影响传感器性能，缩短超声波传感器的寿命。 实用新型内容
[0007] 本实用新型的目的是提供一种用于接触式传感器的支架，该支架能够调整接触式 传感器位于工作位置或非工作位置。
[0008] 为了实现上述目的，本实用新型提供一种用于接触式传感器的支架，其中，该支架 包括传感器安装部和升降驱动部，该传感器安装部在该升降驱动部的驱动下在工作位置和 非工作位置之间运动。
[0009] 优选地，所述升降驱动部包括支撑杆和驱动电机，该支撑杆的第一端连接在底板 上，所述支撑杆的第二端连接在所述传感器安装部上，该驱动电机驱动所述支撑杆绕所述 第一端在第一位置和第二位置之间旋转以带动所述传感器安装部在所述工作位置和所述 非工作位置之间运动，当所述支撑杆位于第一位置时，所述支撑杆与所述底板之间的夹角 为第一角度，所述传感器安装部位于所述工作位置，当所述支撑杆位于第二位置时，所述支 撑杆与所述底板之间的夹角为第二角度，所述传感器安装部位于所述非工作位置。
[0010] 优选地，所述支撑杆的两端分别与所述传感器安装部和所述底板铰接地连接，所 述传感器安装部相对于所述底板平移地运动。
[0011] 优选地，所述升降驱动部设置在所述传感器安装部的下方，以沿坚直方向和水平 方向驱动所述传感器安装部，所述第一位置和所述第二位置都位于过所述第一端的坚直垂 线的一侧。
[0012] 优选地，所述支撑杆为至少两个，各个所述支撑杆长度相等且相互平行地连接在 所述传感器安装部和所述底板之间。
[0013] 优选地，所述支撑杆的长度为25mm。
[0014] 优选地，所述第一角度为65°，所述第二角度为24°。
[0015] 优选地，所述升降驱动部还包括与所述传感器安装部连接的复位件，该复位件向 所述传感器安装部施加使所述传感器安装部具有向非工作位置运动趋势的回复力。
[0016] 本实用新型还提供一种接触式检测装置，该接触式检测装置包括接触式传感器和 支架，其中，该支架为本实用新型所述的支架。
[0017] 本实用新型还提供一种接触式检测系统，该接触式检测系统包括接触式检测装置 和控制器，其中，该接触式检测装置为本实用新型所述的接触式检测装置，该控制器与所述 驱动电机连接。
[0018] 通过上述技术方案，利用支架支撑接触式传感器在工作位置和非工作位置之间运 动，因此能够在不需要使用接触式传感器时通过支架将传感器移动到非工作位置，在需要 使用接触式传感器时通过支架将传感器移动到工作位置，从而能够保护传感器，避免传感 器发生不必要的磨损，减少了传感器的更换和维护，提高了传感器的使用寿命。
[0019] 本实用新型的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面 的【具体实施方式】一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
[0021] 图1是接触式传感器及根据现有技术的支架的示意图，图中左侧的接触式传感器 及其支架位于工作位置，右侧的接触式传感器及其支架位于非工作位置；
[0022] 图2是接触式传感器及根据本实用新型的优选实施方式的支架的示意图，图中左 侧的接触式传感器及其支架位于工作位置，右侧的接触式传感器及其支架位于非工作位 置。
[0023] 附图标记说明
[0024] 1 传感器安装部 3支撑杆
[0025] 4 底板
[0026] 100接触式传感器 201壳体
[0027] 202盖板 203弹性件
【具体实施方式】
[0028] 以下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处 所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
[0029] 在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如"上、下、左、右"通常 结合附图中所示的方向理解，或者根据技术方案的描述结合上下文进行适当解释。
[0030] 本实用新型提供一种用于接触式传感器的支架，其中，该支架包括传感器安装部1 和升降驱动部，该传感器安装部1在该升降驱动部的驱动下在工作位置和非工作位置之间 运动，
[0031] 如图1所示为根据本实用新型优选实施方式的用于接触式传感器的支架，图中左 侧的接触式传感器及支架处于工作位置，右侧的接触式传感器及支架处于非工作位置。
[0032] 在本实用新型的技术方案中，该支架主要应用于接触式传感器，接触式传感器安 装在传感器安装部1上，升降驱动部驱动该传感器安装部1运动，并且通过升降驱动部将传 感器安装部1限制在工作位置和非工作位置之间。
[0033] 本实用新型对该支架的传感器安装部1和升降驱动部的具体结构并不加以限定， 任何能够适用于本实用新型的技术方案的具体结构都可以应用于此。而且本实用新型对工 作位置和非工作位置之间的关系也不加以限定，这需要接合支架的具体结构进行设定。通 常，工作位置相对于非工作位置要远离支架。而且升降驱动部可以在任意方向上驱动传感 器安装部1，即接触式传感器可以在任何方向上伸缩，而并非仅限于坚直方向。
[0034] 通过上述技术方案，利用支架支撑接触式传感器在工作位置和非工作位置之间运 动，因此能够在不需要使用接触式传感器时通过支架将传感器移动到非工作位置，在需要 使用接触式传感器时通过支架将传感器移动到工作位置，从而能够保护传感器，避免传感 器发生不必要的磨损，减少了传感器的更换和维护，提高了传感器的使用寿命。
[0035] 优选地，所述升降驱动部包括支撑杆3和驱动电机，该支撑杆3的第一端连接在底 板4上，所述支撑杆3的第二端连接在所述传感器安装部1上，该驱动电机驱动所述支撑杆 3绕所述第一端在第一位置和第二位置之间旋转以带动所述传感器安装部1在所述工作位 置和所述非工作位置之间运动，当所述支撑杆3位于第一位置时，所述支撑杆3与所述底板 4之间的夹角为第一角度，所述传感器安装部1位于所述工作位置，当所述支撑杆3位于第 二位置时，所述支撑杆3与所述底板4之间的夹角为第二角度，所述传感器安装部1位于所 述非工作位置。
[0036] 在本优选实施方式中，升降驱动部包括支撑杆3,该支撑杆3的第一端连接在底板 4上，第二端连接在传感器安装部1上，驱动电机驱动该支撑杆3绕第一端旋转，从而带动 传感器安装部1绕第一端旋转，且该支撑杆3的运动范围介于第一位置和第二位置之间，在 第一位置，支撑杆3与底板4之间的夹角为第一角度，传感器安装部1距离底板4之间的距 离最大，此时传感器安装部1位于工作位置；在第二位置，支撑杆3与底板4之间的夹角为 第二角度，传感器安装部1距离底板4之间的距离最小，此时传感器安装部1位于非工作位 置。
[0037] 具体地，当支撑杆3位于第一位置时，支撑杆3与底板4和传感器安装部1之间的 夹角最大，优选地支撑杆3垂直于底板4和传感器安装部1，从而使得传感器安装部1距离 底板4之间的距离最大；当支撑杆3位于第二位置时，支撑杆3与底板4和传感器安装部1 之间的夹角最小，从而使得传感器安装部1距离底板4之间的距离最小。
[0038] 优选地，所述支撑杆3的两端分别与所述传感器安装部1和所述底板4铰接地连 接，所述传感器安装部1相对于所述底板4平移地运动。
[0039] 在本优选实施方式中，通过使支撑杆3的两端采用铰接的方式连接，保持传感器 安装部1与底板4之间能够在相对运动的过程中保持其相对的姿态不变，例如，传感器安装 部1的底部与底板4相互平行，在支撑杆3绕其第一端旋转的过程中，支撑杆3的两端分别 与传感器安装部1和底板4铰接地连接，因此支撑杆3相对于传感器安装部1和底板4的 角度就可以改变，从而始终保持传感器安装部1的底部与底板4相互平行，仅改变传感器安 装部1与底板4之间的距离，传感器安装部1沿以第一端为圆心，以支撑杆3的长度为半径 的圆弧平移运动。
[0040] 优选地，所述升降驱动部设置在所述传感器安装部1的下方，以沿坚直方向和水 平方向驱动所述传感器安装部1，所述第一位置和所述第二位置都位于过所述第一端的坚 直垂线的一侧。
[0041] 在本实用新型的优选实施方式中，该接触式传感器优选地为至少有沿坚直方向的 运动，即升降驱动部能够至少控制传感器安装部1沿坚直方向运动。在【背景技术】所提供的 一种应用情况中，在轨道列车的车轮检测中，接触式传感器通常承受车轮施加的坚直方向 上的压力，因此优选地，该升降驱动部设置在传感器安装部1的下方，从而便于沿坚直方向 驱动所述传感器安装部1。
[0042] 在本优选实施方式中，由于传感器安装部1随支撑杆3共同绕其第一端旋转，因此 除了坚直方向上的运动之外，传感器安装部1还存在水平方向上的运动。而且，该传感器安 装部1优选为相对于底板4平移，即支撑杆3的两端分别铰接地与传感器安装部1和底板 4连接，因此在支撑杆3旋转运动的过程中，支撑杆3与传感器安装部1和底板4之间的角 度都发生改变，传感器安装部1沿以第一端为圆心，以支撑杆3的长度为半径的圆弧平移运 动，该传感器安装部1相对于底板4的运动方向为水平方向和坚直方向上的运动的叠加。
[0043] 根据上文所述，通常接触式传感器在工作位置时距离底板4较远，在非工作位置 时距离底板4较近，为了使得传感器安装部1与底板4之间的距离在支撑杆3的整个运动 区间内单调地变化，因此该支撑杆3的第一位置和第二位置都在坚直垂线的一侧，也就是 说该第一位置和第二位置在同一坚直平面上且在坚直垂线的同一侧或者与坚直垂线重合。
[0044] 优选地，所述支撑杆3为至少两个，各个所述支撑杆3长度相等且相互平行地连接 在所述传感器安装部1和所述底板4之间。
[0045] 在本优选实施方式中，为了更好更平稳地连接传感器安装部1和底板4,该支撑杆 3设置为多个，并且多个支撑杆3的长度相等且相互平行，这样就能够保持与支撑杆3的第 二端连接的传感器安装部1的底部与底板4之间保持平行，而且在多个支撑杆3各自绕其 第一端旋转时，多个支撑杆3始终保持相互平行，并且传感器安装部1绕支撑杆3的第一端 相对于底板4平移。
[0046] 优选地，所述支撑杆3的长度为25mm。优选地，所述第一角度为65°，所述第二角 度为24°。上述参数为如图2所示的优选实施方式中优选地设置的参数，本领域技术人员 可以根据实际情况进行相应的调整，本实用新型对此并不加以限制。
[0047] 优选地，所述升降驱动部还包括与所述传感器安装部1连接的复位件，该复位件 向所述传感器安装部1施加使所述传感器安装部1具有向非工作位置运动趋势的回复力。 [0048] 由于接触式传感器大多数时间处于非工作的状态，为了防止由于支架的状态设置 的错误而导致接触式传感器的磨损，在本优选实施方式中设置了复位件，该复位件能够对 传感器安装部1施加回复力，该回复力使得传感器安装部1具有向非工作位置运动趋势。
[0049] 在上述的采用支撑杆3作为升降驱动部的优选实施方式中，传感器安装部1与支 撑杆3的第二端连接，支撑杆3的第一端固定在底板4上，因此当驱动电机驱动支撑杆3绕 第一端旋转时，与支撑杆3的第二端连接的传感器安装部1也能够绕第一端相对于底板4 平移，但是如果发生卡滞等现象导致使传感器安装部1回复到非工作位置的作用力小于传 感器安装部1受到的阻力，就会使得传感器安装部1无法回到非工作位置，增大了接触式传 感器的磨损。
[0050] 而且，为了避免接触式传感器发生不必要的磨损，通常使传感器安装部1只有在 工作时伸出到工作位置，在不工作时保持缩回到非工作位置，因此设置复位件以对传感器 安装部1施加向非工作位置的回复力，该复位件通常为弹簧等弹性件(未图示)，该弹性件的 一端与传感器安装部1连接，另一端与底板4或者其他固定不动的基架连接以将传感器安 装部1朝向底板4 一侧偏压，或者优选地，该弹性件具有使传感器安装部1带动支撑杆3绕 第一端向第二角度的方向旋转的偏压力。
[0051] 本实用新型还提供一种接触式检测装置，该接触式检测装置包括接触式传感器和 支架，其中，该支架为本实用新型所述的支架。
[0052] 本实用新型还提供一种接触式检测系统，该接触式检测系统包括接触式检测装置 和控制器，其中，该接触式检测装置为本实用新型所述的接触式检测装置，该控制器与所述 驱动电机连接。
[0053] 以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限 于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技 术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
[0054] 另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛 盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各 种可能的组合方式不再另行说明。
[0055] 此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违 背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
【权利要求】
1. 一种用于接触式传感器的支架，其特征在于，该支架包括传感器安装部（1)和升降 驱动部，所述传感器安装部（1)在所述升降驱动部的驱动下在工作位置和非工作位置之间 运动，所述升降驱动部包括支撑杆（3)和驱动电机，该支撑杆（3)的第一端连接在底板（4) 上，所述支撑杆（3)的第二端连接在所述传感器安装部（1)上，该驱动电机驱动所述支撑杆 (3)绕所述第一端在第一位置和第二位置之间旋转以带动所述传感器安装部（1)在所述工 作位置和所述非工作位置之间运动，当所述支撑杆（3)位于第一位置时，所述支撑杆（3)与 所述底板（4)之间的夹角为第一角度，所述传感器安装部（1)位于所述工作位置，当所述支 撑杆（3)位于第二位置时，所述支撑杆（3)与所述底板（4)之间的夹角为第二角度，所述传 感器安装部（1)位于所述非工作位置。
2. 根据权利要求1所述的支架，其特征在于，所述支撑杆（3)的两端分别与所述传感器 安装部（1)和所述底板（4)铰接地连接，所述传感器安装部（1)相对于所述底板（4)平移 地运动。
3. 根据权利要求2所述的支架，其特征在于，所述升降驱动部设置在所述传感器安装 部（1)的下方，以沿坚直方向和水平方向驱动所述传感器安装部（1)，所述第一位置和所述 第二位置都位于过所述第一端的坚直垂线的一侧。
4. 根据权利要求1-3中任意一项所述的支架，其特征在于，所述支撑杆（3)为至少两 个，各个所述支撑杆（3)长度相等且相互平行地连接在所述传感器安装部（1)和所述底板 ⑷之间。
5. 根据权利要求1所述的支架，其特征在于，所述支撑杆（3)的长度为25mm。
6. 根据权利要求1所述的支架，其特征在于，所述第一角度为65°，所述第二角度为 24。。
7. 根据权利要求1所述的支架，其特征在于，所述升降驱动部还包括与所述传感器安 装部（1)连接的复位件，该复位件向所述传感器安装部（1)施加使所述传感器安装部（1) 具有向非工作位置运动趋势的回复力。
8. -种接触式检测装置，该接触式检测装置包括接触式传感器和支架，其特征在于，该 支架为权利要求1-7中任意一项所述的支架。
9. 一种接触式检测系统，该接触式检测系统包括接触式检测装置和控制器，其特征在 于，该接触式检测装置为权利要求8所述的接触式检测装置，该控制器与所述驱动电机连 接。
【文档编号】G01N29/22GK203838118SQ201320824858
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】薛埃生, 杨巨平, 袁明, 辛民, 黄维, 黄永巍, 任明照 申请人:中国神华能源股份有限公司, 中国神华能源股份有限公司铁路货车运输分公司, 中国铁道科学研究院金属及化学研究所