一种防止飞车的监测装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种防止飞车的监测装置，具体涉及一种防止电动转台轴系飞车的监测装置。


背景技术：

2.惯导测试设备是精密测试设备，由于要对陀螺和加速度计进行测试，因此对转台各个轴系的速率和位置精度都由很高的要求，因此转台控制各个轴系的末端都会安装高精度角度传感器，用来给转台控制器反馈角度位置信息，转台控制器用实时采集的角度值来控制轴系以精确的角速率运动；在实时控制中，转台控制器会实时的监测轴系速率，利用设定的速率范围进行超速保护，但是所有的这些操作都是在角度传感器、控制器和上位机软件3者都正常工作的情况下进行的，如果3个环节中有一个发生故障，转台轴系就会发生飞车，这种情况是绝对要避免发生的。
3.常用的转台防止飞车设计方法是在同一个轴系中再安装一套角度传感器，并利用监测器实时监测角度传感器的信号，利用角度信号计算轴系旋转的角速率，将其与规定的角速率阈值相比较，一旦超过限定的角速率值，控制系统将会切断动力，保护转台设备的安全运行。
4.这种保护方式所采用的角度传感器为厂家标准型号的角度传感器，适用范围小不利于大规模使用。在三轴和五轴仿真转台设计中，转台主轴直径介于φ400mm～φ600mm范围内大尺寸中空轴系的应用，常用的角度传感器不能满足使用要求。
5.在两轴和三轴惯导测试转台设计中，转台主轴直径介于φ80mm～φ200mm范围内的常规轴系应用方面，常用的角度传感器会占用较大的轴向和径向尺寸，由于转台为串联机构，其内环轴系轴向尺寸的增加会增加整个组件的转动惯量，进而增大外环轴的驱动力矩；另一方面，每一套角度传感器的价格都在1万元以上，有的应用情况甚至超过2万元。
6.因此有必要设计一种性能稳定和经济实用的防止飞车监测装置。


技术实现要素：

7.本实用新型其目的就在于提供一种防止飞车的监测装置，以解决上述背景技术中的问题。
8.为实现上述目的而采取的技术方案是，一种防止飞车的监测装置，包括套装在转台主轴上的转台基座，所述转台主轴上端面上固定有转子，转子的外侧壁上设有触接块，所述转台基座上端面上固定有定子，定子上端面上位于转子的外侧设有3个接近开关，所述的3个接近开关沿圆周均布在定子的上端面上，3个接近开关经电缆与固定安装在电箱内的检测器连接。
9.进一步，所述定子上端面上位于转子的外侧设有2个限位开关和2个限位块，2个限位开关固定安装在相邻的2个接近开关之间，2个限位块固定安装在2个限位开关之间，2个限位开关经电缆与检测器连接。
10.进一步，所述转子的外侧壁上的触接块位于3个接近开关和2个限位开关的上侧，随着转子转动过程中，触接块均能够与3个接近开关和2个限位开关触接。
11.有益效果
12.与现有技术相比本实用新型具有以下优点。
13.1. 该装置能够通过改变转子和定子的尺寸，可以应用在转台主轴直径介于φ80mm～φ600mm范围内所有电动轴系防止飞车的场合，提升了电动转台轴系控制系统的可靠性；
14.2. 整套监测装置包括1个转子、1个定子、3个接近开关和1个监测器，以转台主轴直径为φ200mm的实际应用为例，整套监测装置花费不超过1500元，与以前使用角度传感器的应用相比，本装置的造价降低了90%，制作成本低；
15.3. 接近开关不但造价低，而且在温度、ip等级和振动等环境适应性方面，比角度传感器的优势较为明显，可以应用在许多角度传感器满足不了的场合，因此还拓展了转台设备的环境适应性。
附图说明
16.以下结合附图对本实用新型作进一步详述。
17.图1为本实用新型在连续旋转轴系中接近开关布置的结构视图；
18.图2为本实用新型在连续旋转轴系中使用的结构视图；
19.图3为本实用新型在限位轴系中接近开关布置的结构视图；
20.图4为本实用新型在限位轴系中使用的结构视图；
21.图5为本实用新型转子的结构视图；
22.图6为本实用新型定子的结构视图；
23.图7为本实用新型监测器安装在电箱的结构视图。
具体实施方式
24.下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步描述。
25.该装置包括套装在转台主轴7上的转台基座6，如图1
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图7所示，所述转台主轴7上端面上固定有转子1，转子1的外侧壁上设有触接块4，所述转台基座6上端面上固定有定子2，定子2上端面上位于转子1的外侧设有3个接近开关3，所述的3个接近开关3沿圆周均布在定子2的上端面上，3个接近开关3经电缆10与固定安装在电箱9内的检测器8连接。
26.所述定子2上端面上位于转子1的外侧设有2个限位开关5和2个限位块11，2个限位开关5固定安装在相邻的2个接近开关3之间，2个限位块11固定安装在2个限位开关5之间，2个限位开关5经电缆10与检测器8连接。
27.所述转子1的外侧壁上的触接块4位于3个接近开关3和2个限位开关5的上侧，随着转子1转动过程中，触接块4均能够与3个接近开关3和2个限位开关5触接。
28.本实用新型中，所述3个接近开关3固定在定子2正面，定子2反面与转台基座6固联，转子1的反面与转台主轴7固联。所述监测器8实时采集3个接近开关3上传感器的信号，并通过最近触发两个接近开关的时间间隔与限定时间间隔作比较，判断转台主轴7所在的旋转轴系是否发生飞车。所述转子1外圆侧壁上的触接块4用来触发3个接近开关3。所述转
子1和定子2的外形尺寸可以按照使用要求进行放大和缩小，以满足不同的使用场合。
29.本实用新型所采用的技术方案是：
30.1．在定子上固定3个接近开关，转子在转台主轴的带动下旋转，转子外圆的突出部分旋转至某个接近开关后会使当前接近开关触发，并由监测器实时采集触发信号；
31.2．将3个接近开关进行唯一性编码，在转台使能并进行位置闭环控制后，每触发一个接近开关后，监测器都会记录下触发时的时间信息，并实时计算当前触发时间和上一次触发时间的差值=，监测器实时的监测是否小于限定的，如果小于该值就立即切断动力电源；
32.3．转子和定子的尺寸可以根据转台主轴直径的大小而改变尺寸，按照要求尺寸进行设计。
33.本实用新型的工作原理是：
34.1. 在实际项目中，每个轴系的最大角速率值是可以确定的，为了不影响使用转台轴系最大角速率，同时又能防止飞车发生，最大角速率预警值应大于使用值，三个接近开关在圆周上按照实际要求以确定的角度布置；
35.2. 对于连续旋转的轴系，三个接近开关在圆周上均布，相邻两个接近开关的角度间隔都是，对于有限位的要求的轴系，处于中间位置的接近开关与左右两侧的接近开关的角度间隔也是确定的，因此对于连续旋转和有限位的被监测轴系，转台主轴带动转子触发相邻两个接近开关的时间间隔限定值也能确定；
36.3. 监测器只需判断相邻两个接近开关触发时的时间间隔是否小于即可，这种方式省去使用除法运算求角速率的过程，降低了对监测器芯片计算能力的要求。
37.本实用新型在具体实施时，在连续旋转轴系中，如图1、2所示，定子2安装在转台基座6上，在定子2的上端面安装3个接近开关3，3个接近开关3分别记为接近开关a、接近开关b和接近开关c，转子1安装在转台主轴7的端面，转台主轴7旋转带动转子1旋转，转子1在允许的范围内进行旋转运动，在整个过程中触接块4会触发依次触发3个接近开关，在轴系的整个过程中，监测器8都对接近开关进行监测，在转子对某个接近开关进行触发时，会对相应的变量进行赋值，记录触发时间。
38.而在有限位的轴系中，如图3、4所示，在大于限位角度之外，在接近开关b和接近开关c之间，还配制了2个负责电气限位的限位开关5，2个限位开关5分别记为限位开关a和限位开关b，以及2个负责机械限位的限位块11，2限位块11个分别记为限位块a和限位块b。
39.所述的接近开关a、接近开关b和接近开关c的引出线接入监测器8，监测器8实时采集3个接近开关的信号，对于两轴以上连续旋转的内环轴系，安装在内环的3个接近开关的线缆应通过导电滑环引出到外环底座，并通过电缆将信号接入到电箱上的监测器。
40.在实际项目中，每个轴系的最大角速率值是可以确定的，为了不影响使用转台轴系最大角速率，同时又能防止飞车发生，最大角速率预警值设定为使用值的1.1倍，即=；由于三个接近开关在圆周上按照要求角度布置，因此接近开关之间的角度间隔也能确定。
41.对于连续旋转的轴系，三个接近开关在圆周上均布，相邻两个接近开关的角度间隔都是；对于有限位的要求的轴系，处于中间位置的接近开关与左右两侧的接近开关的角度间隔也是确定的。因此对于连续旋转和有限位的轴系，转台主轴带动转子触发相邻两
个接近开关的时间间隔限定值也能确定，通过计算得出。
42.监测器只需判断相邻两个接近开关触发时的时间间隔是否小于即可，这种方式省去使用除法运算求角速率的过程，降低了监测器芯片计算能力的要求。
43.将3个接近开关编号，分别记作、和，每个接近开关都用两个变量来表示，分别是时间变量、和，状态标识、和；监测器的时间计数器记作，计数器为主计时器，从转台上电工作开始计时，一直到转台断电为止结束，4个变量的所表示的时间单位均为毫秒；以c语言为例，将7个变量、、、、和设置为long int型，其中主时间变量用4个字节来表示，变量的最大数可以表示1193个小时，一般测试转台的最长上电工作时间不超过72小时，因此这种方式可以满足绝大多数需要。
44.转台通电并使能后，监测器对所有变量进行初始化，然后轴系旋转进行自检，判断3个接近开关是否正常工作。在触发每个接近开关时，监测器将当前时间变量赋值给相应的变量，赋值的顺序取决于触发顺序有关。
45.在转台轴系自检完成后，监测器利用状态标识变量、和判断最新赋值的变量和上一次被赋值的变量，将最新被赋值的变量与上一次被赋值的变量做减法，求出并与相比较，如果≥，转台轴系正常运行，如果＜，监测器立刻切断转台电源，停止转台的动力输出。
46.以上应用说明了一个转台轴系的监测过程，在实际应用中，转台有多个轴系，其它轴系的应用过程，只需根据实际情况改变定子和转子的尺寸，将转子安装在被监测主轴的轴端，定子安装在被监测轴的基座上，整个监测过程和逻辑判断方法与上述过程一致。