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一种接近开关测速仪.pdf

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一种 接近 开关 测速
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摘要
申请专利号:

CN201611171347.8

申请日:

2016.12.17

公开号:

CN106483318A

公开日:

2017.03.08

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 实质审查的生效IPC(主分类):G01P 3/00申请日:20161217|||公开
IPC分类号: G01P3/00; G01P3/481 主分类号: G01P3/00
申请人: 中国重型机械研究院股份公司
发明人: 杨超武; 梅瑾烨; 何博; 刘赵卫
地址: 710032 陕西省西安市未央区东元路209号
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: 西安智大知识产权代理事务所 61215 代理人: 刘国智
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法律状态
申请(专利)号:

CN201611171347.8

授权公告号:

|||

法律状态公告日:

2017.04.05|||2017.03.08

法律状态类型:

实质审查的生效|||公开

摘要

本发明公开了一种接近开关测速仪,包括套设在被测电机的输出轴上的接近套圈,接近套圈上设有若干个均匀分布的缺口;在电机旁侧设有接近开关;接近套圈最外圈与接近开关之间的距离为感应距离,接近开关对接近套圈最外圈能够感应而?#21248;?#21475;不能感应,随这接近套圈的转动生成表示其转速的脉冲信号,根据接近开关单位时间内读取的脉冲信号计算出减速机输出端法兰的机械转速,能够实现快速、方便、准确检测电机减速机输出端法兰处的机械转速,以及法兰端输出到连接辊道的线速度,为控制系?#31243;?#20379;精确的数据参数。

权利要求书

1.一种接近开关测速仪,其特征在于,包括套设在被测电机的输出轴上的接近套圈
(2),接近套圈(2)上设有若干个均匀分布的缺口;在电机旁侧设有接近开关(6);接近套圈
(2)最外圈与接近开关(6)之间的距离为感应距离,接近开关(6)对接近套圈(2)最外圈能够
感应而?#21248;?#21475;不能感应,随接近套圈(2)的转动生成表示其转速的脉冲信号。
2.如权利要求1所述的接近开关测速仪,其特征在于,所述的接近套圈(2)的缺口为最
外圈部分凹陷形成,或者接近套圈(2)的最外圈为缺口周边的?#22266;ā?br />
3.如权利要求1所述的接近开关测速仪,其特征在于,接近套圈(2)通过沉头螺钉(3)安
装在被测电机的输出法兰(4)上,被测电机为减速电机或变频电机,由转速可设定的电机驱
动。
4.如权利要求1所述的接近开关测速仪,其特征在于,所述的接近开关(6)设置在接近
开关支架(5)上,接近开关支架(5)固定在电机底座上并设在被测电机的输出法兰(4)的侧
面。
5.如权利要求1所述的接近开关测速仪,其特征在于,当被测电机旋转带动接近套圈
(2)旋转后,接近套圈(2)最外侧经过接近开关(6)时,接近开关(6)开始记录一个信号,缺口
经过接近开关(6)时,记录信号完成,形成脉冲记录。
6.如权利要求5所述的接近开关测速仪,其特征在于,所述的接近套圈(2)上布置有n个
缺口,接近开关(6)记录n个脉冲时,表示被测电机输出端的法兰旋转一周。
7.如权利要求1或5所述的接近开关测速仪,其特征在于,根据接近开关(6)所记录单位
时间内的脉冲数量,获取接近套圈(2)的转速,间接获取被测电机或的输出转速、被测电机
所驱动的机构的角速度或线速度,为被测电机的控制提供数据参数。
8.如权利要求1或5所述的接近开关测速仪,其特征在于,所述的被测电机还通过逻辑
控制器PLC、变频器与驱动电机相连接,接近开关(6)通过电缆与逻辑控制器PLC的数字量输
入通道连接,接近开关(6)发出的脉冲信号被PLC通过数字量输入通道采集并记录;
逻辑控制器PLC根据输入的脉冲信?#26049;?#31639;获取被测电机输出端的实际转速,将测量结
果反馈回变频器,变频器根据其与设定转速之间的速度差值,调整传动电机的转速,实现被
测电机的速?#32570;?#29615;控制。
9.如权利要求8所述的接近开关测速仪,其特征在于,所述的接近开关(6)的采样时间
为t,记录到的脉冲数为Q,接近开关(6)旋转一周的脉冲数为q,被测电机的减速比为i,则被
测电机的实际转速V为:
V=[(Q/q)×i]/t。

说明书

一种接近开关测速仪

?#38469;?#39046;域

本发明属于机械设备现场测量?#38469;?#39046;域,涉及一种接近开关测速仪。

背?#20985;际?br />

目前在电机减速机输出(输入)的测速检测中,一般用编码器的形式进行跟踪计
算,但是由于减速机属于非标产品,现场使用的减速机的减速比往往和理论设计存在差异,
这就导致对需要精确速度控制的装置产生了一定的影响,?#26723;?#20102;设备的控制精度,?#29616;?#26102;,
影响设备的正常作业,?#26723;?#35774;备的作业?#21097;?#32780;?#20918;?#30721;器在使用过程中对外部环境要求比较
高,尤其是在电气设计比较大的系?#25345;校?#26377;?#34987;?#20986;现电气信号衰减和干扰,进而影响测量数
据的准确性和可靠性。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种接近开关测速仪,能够为电气控制系?#31243;?#20379;精准
的机械速度性能参数。

本发明通过以下?#38469;?#26041;案来实现:

一种接近开关测速仪,包括套设在被测电机的输出轴上的接近套圈,接近套圈上
设有若干个均匀分布的缺口;在电机旁侧设有接近开关;接近套圈最外圈与接近开关之间
的距离为感应距离,接近开关对接近套圈最外圈能够感应而?#21248;?#21475;不能感应,随接近套圈
的转动生成表示其转速的脉冲信号。

所述的接近套圈的缺口为最外圈部分凹陷形成,或者接近套圈的最外圈为缺口周
边的?#22266;ā?br />

所述的接近套圈通过沉头螺钉安装在被测电机的输出法兰上,被测电机为减速电
机或变频电机,由转速可设定的电机驱动。

所述的接近开关设置在接近开关支架上,接近开关支架固定在电机底座上并设在
被测电机的输出法兰的侧面。

当被测电机旋转带动接近套圈旋转后,接近套圈最外侧经过接近开关时,接近开
关开始记录一个信号,缺口经过接近开关时,记录信号完成,形成脉冲记录。

所述的接近套圈上布置有n个缺口,接近开关记录n个脉冲时,表示被测电机输出
端的法兰旋转一周。

根据接近开关所记录单位时间内的脉冲数量,获取接近套圈的转速,间接获取被
测电机或的输出转速、被测电机所驱动的机构的角速度或线速度,为被测电机的控制提供
数据参数。

所述的被测电机还通过逻辑控制器PLC、变频器与驱动电机相连接,接近开关通过
电缆与逻辑控制器PLC的数字量输入通道连接,接近开关发出的脉冲信号被PLC通过数字量
输入通道采集并记录;

逻辑控制器PLC根据输入的脉冲信?#26049;?#31639;获取被测电机输出端的实际转速,将测
量结果反馈回变频器,变频器根据其与设定转速之间的速度差值,调整传动电机的转速,实
现被测电机的速?#32570;?#29615;控制。

所述的接近开关的采样时间为t,记录到的脉冲数为Q,接近开关旋转一周的脉冲
数为q,被测电机的减速比为i,则被测电机的实际转速V为:

V=[(Q/q)×i]/t。

与现有?#38469;?#30456;比,本发明具有以下有益的?#38469;?#25928;果:

本发明提供的接近开关测速仪,通过固定在输出端法兰上的接近套圈与接近开关
的配合,根据接近开关单位时间内读取的脉冲信号计算出减速机输出端法兰的机械转速,
能够实现快速、方便、准确检测电机减速机输出端法兰处的机械转速,以及法兰端输出到连
接辊道(或机构)的线速度,为控制系?#31243;?#20379;精确的数据参数。这样不仅可以满足生产需求,
而且方便可靠,如果将接近开关的安装形式设计成可移动式或手持式的结构,那么将可以
实现若干组电机减速机输出的跟踪、检测和监控。

针对机械设备中电机减速机类输端速度的测量,为控制系?#31243;?#20379;精确可靠的数据
参数。尤其是在若干组设备同时需要动态(精确)控制并保证输出速度一致的情况下,结合
变频电机的特点,能够形成动态跟踪和闭环控制,保证输出速度平稳,进而稳定生产流程并
提高生产产?#20998;?#37327;;同时避免了编码器在使用过程中对外部环境要求比较高,尤其是在电
气设计比较大的系?#25345;校?#26377;?#34987;?#20986;现电气信号衰减和干扰的缺点;而且接近开关具有工作
可靠、寿命长、功耗低、重复定位精度高、操作频率高以及适应恶劣的工作环境等特点,无需
专门的采集模块,大大的?#26723;?#20102;电气控制成本,使得现场维护方便,提高了电机运行的作业
?#21097;?#20943;少了维护工人的劳动工作量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图;

图2为本发明的局部放大示意图;

图3为接近套圈的结构示意图;

图4为控制速?#32570;?#29615;示意图;

图5为脉冲信号示意图;

图6为本发明的控制流程图。

其中,1为电机减速机,2为接近套圈,3为套圈固定螺钉,4为减速机输出法兰,5为
开关安装支架,6为接近开关。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明,所述是对本发明的解释而
不是限定。

参见图1~图5,一种接近开关测速仪,包括套设在被测电机的输出轴上的接近套
圈2,接近套圈2上设有若干个均匀分布的缺口;在电机旁侧设有接近开关6;接近套圈2最外
圈与接近开关6之间的距离为感应距离,接近开关6对接近套圈2最外圈能够感应而?#21248;?#21475;
不能感应,随这接近套圈2的转动生成表示其转速的脉冲信号。

具体的,所述的接近套圈2的缺口为最外圈部分凹陷形成,或者接近套圈2的最外
圈为缺口周边的?#22266;ā?br />

进一步的,接近套圈2通过沉头螺钉3安装在被测电机的输出法兰4上,被测电机为
减速电机或变频电机,由转速可设定的电机驱动。

所述的接近开关6设置在接近开关支架5上,接近开关支架5固定在电机底座上并
设在被测电机的输出法兰4的侧面。

当被测电机旋转带动接近套圈2旋转后,接近套圈2最外侧经过接近开关6时,接近
开关6开始记录一个信号,缺口经过接近开关6时,记录信号完成,形成脉冲记录。

所述的接近套圈2上布置有n个缺口,接近开关6记录n个脉冲时,表示被测电机输
出端的法兰旋转一周。

根据接近开关6所记录单位时间内的脉冲数量,获取接近套圈2的转速,间接获取
被测电机或的输出转速、被测电机所驱动的机构的角速度或线速度,为被测电机的控制提
供数据参数。

所述的被测电机还通过逻辑控制器PLC、变频器与驱动电机相连接,接近开关6通
过电缆与逻辑控制器PLC的数字量输入通道连接,接近开关6发出的脉冲信号被PLC通过数
字量输入通道采集并记录;

逻辑控制器PLC根据输入的脉冲信?#26049;?#31639;获取被测电机输出端的实际转速,将测
量结果反馈回变频器,变频器根据其与设定转速之间的速度差值,调整传动电机的转速,实
现被测电机的速?#32570;?#29615;控制。

所述的接近开关6的采样时间为t,记录到的脉冲数为Q,接近开关6旋转一周的脉
冲数为q,被测电机的减速比为i,则被测电机的实际转速V为:

V=[(Q/q)×i]/t。

下面给出具体的实施例。

参见图1、图2,一种接近开关测速仪,主要由接近开关、接近套圈、变频电机、变频
器、逻辑控制器PLC等部分组成。将接近套圈安装在减速机输出端的法兰上,接近套圈上设
计一定数量的缺口,套圈通过?#37327;?#34746;栓固定在减速机输出端的法兰上。接近开关安装布置
在侧面,当接近套圈随着减速机输出端的法兰旋转时,每一个缺口通过接近开关时,接近开
关记录一个脉冲,假设接近套圈上布置8个缺口,那么接近开关记录8个脉冲时,减速机输出
端的法兰旋转一周。

在检测之前,将接近套圈2通过沉头螺钉3安装在减速机输出法兰4上;将接近开关
支架5固定在减速机底座上及减速机法兰的侧面;调整接近开关6感应面与接近套圈最外圈
的距离L,使接近开关6在接近套圈2(图3)的?#22266;?#22788;可以感应并产生信号,在接近套圈2缺口
处接近开关6不能感应并产生信号。

当电机带动减速机旋转时接近套圈2在减速机输出法兰4的带动下旋转,接近套圈
上一个?#22266;?#32463;过接近开关6时,接近开关产生记录一个信号,缺口经过接近开关时,记录信
号完成,形成一个如图5所示的脉冲(信号)记录。根据接近开关所记录单位时间内的脉冲
(信号)数量,通过计算机程序计算出减速机的输出转速和减速机输出法兰所驱动的辊子
(或机构)的角速度及线速度,为控制系?#31243;?#20379;精确的数据参数。

参见图3,在接近套圈的设计中,D1为接近套圈2的内径,D2、D3的尺寸则根据接近
开关的选型确定。当然为了适应不同精度的检测要求,接近套圈2设计成不同数量的缺口。
例如:假设接近套圈(图3)上布置n个缺口,那么接近开关记录n个脉冲时,表示减速机输出
端的法兰旋转一周。

通过接近开关测速装置构成一个速?#32570;?#29615;系统(参见图4)。逻辑控制器PLC给出电
机运行速度,变频器控制电机旋转使得接近开关和接近套圈发生相对运动,通过高频率的
数字量采集通道,将接近开关发出的脉冲采集到逻辑控制器中,通过单位时间内记录到的
脉冲数,计算出电机的实际转速,设采样时间为t(min),记录到的脉冲数为Q,减速机输出端
的法兰旋转一周的脉冲数为q,减速机的减速比为i,则测量所得的电机实际转速V(r/min)
为:

V=[(Q/q)×i]/t

PLC通过测量所得到的实际转速反馈值和转速设定?#21040;?#34892;比较,将修正后的设定
速度值传输给变频器,实现速?#32570;?#29615;控制系统(参见图6)。

以上给出的实施例是实现本发明较优的例子,本发明不限于上述实施例。本领域
的?#38469;?#20154;员根据本发明?#38469;?#26041;案的?#38469;?#29305;征所做出的任何非本质的添加、替换,均属于本
发明的保护范围。

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