CN1004105B - 转速发讯器 - Google Patents

Abstract

一短结构转速发讯器具有空心连接轴和将其固定在旋转驱动轴上的夹紧元件。为旋转安全，定子与一固定零件相联结。所说的空心连接轴是转子的一部分，它固定装在驱动轴上。定子通过轴承可相对自由转动地支承在转子上，转子是编码盘的支架，夹紧元件将转子的后端面平压在旋转驱动轴的轴环上。通过在转速发讯器的孔中设置空心连接轴并将它直接支承在驱动轴上，得到一个排除了各种反向游隙的工作安全可靠和维护方便的结构，而且是一种特别短的传动装置。

Description

转速发讯器

本发明涉及一种具有空心连接轴和将其固定在旋转驱动轴上的夹紧元件的短结构转速发讯器，为了防止转速发讯器的定子旋转，定子与一个固定的零件相联结。

众所周知，在旋转轴上装有自动同步发送器，以便将它的旋转运动转换成电信号，此信号显示了转速的大小和它的旋转方向。按照需要和使用条件，可以采用在输出端提供模拟信号（直流或交流电压）或是产生数字信息的增量传感器的发讯器，来作为自动同步发送器。

根据驱动装置，例如马达所输出的扭矩，它的轴具有大小不同的直径。和市场上销售的一般发讯器一样，驱动轴的直径没有统一的标准，这种情况既是指带实心驱动轴的发讯器，也包括具有空心驱动轴的发讯器。由于这个原因给转速发讯器在驱动轴上的固定带来困难。首先要解决驱动轴与转速发讯器的连接轴之间直径不同的问题;此外，由于在转速发讯器的轴或空心连接轴和驱动轴之间存在着轴的偏差、同心度误差和不平衡度，因而必须加以补偿。

由于存在这一原因，所以在驱动轴和转速发讯器之间采用部分刚性部分弹性的中间联轴器，但这样一来使得驱动轴以及因而使马达的总长度不得不加长。除了这种对空间尺寸的要求往往不能满足以外，在安装位置有限的情况下，装配和分解均有困难，因此成本很高，而且操作又费时间。通常装配这种中间联轴器需要极其细心，因为很容易产生故障，尤其是在不按操作规程装配时。

由于弹性的中间联轴器有较大的反向游隙，所以它的使用范围受到限制，而且不适合在可逆转工作的情况下使用，例如由压力机械驱动时的情况。尤其是对于用数字计量的增量传感器，任何反向游隙都是不希望存在的，它们会给测量结果带来误差。

如果转速发讯器上已经设有空心连接轴，用一个附加的固定在转子上的压环直接把转速发讯器装在驱动轴上，那么再采用这种中间联轴器便是多余的了。但因为压环要凸出在转速发讯器外壳之外，所以使结构的体积不必要地增加，并在拧紧穿过压环伸出的夹紧螺钉时，转速发讯器在驱动轴上的固定至少会具有少量偏心。这种带有少量偏心的结构使得固定在转子上的编码盘有不同心度和所谓的“垂直冲击”（Hōhenschlāge），尤其在划分了好几千个刻度的精确编码刻度盘的情况下会引起测量误差。因为刻度盘上的刻度形成扇形，所以编码盘略有偏心的旋转所引起的“垂直冲击”改变了光学读数仪所测出的刻度的宽度，因此测出的增量有的偏大有的偏小。

因此，本发明的任务是，在降低成本的情况下提出一种将转速发讯器无联轴器地固定在驱动轴上并保持较小安装位置的固定装置，它结构简单，并能快速装配和拆卸转速发讯器。

此任务的实现如下：空心连接轴是转速发讯器转子的一部分，它装在驱动轴上，彼此不能相对转动，定子通过轴承可自由相对转动地支承在转子上，转子是编码盘的支架，夹紧元件将转子的后端面平压在旋转驱动轴的轴环上。

通过在转速发讯器的孔中设置空心连接轴，并将它直接支承在驱动轴上，得到一个工作安全可靠和维护方便的结构，在这种结构中排除了各种反向游隙，而且是一种特别短的传动装置。采用本发明的快速夹紧装置，与普通的装置相比，不仅易于制造，而且有装配需时少的优点，将转速发讯器固定在驱动轴上的同心的轴向固定装置保证绝对的同心度，从而保证了准确的增量测量值。

在本发明的进一步设计中，具有突出优点的结构型式包含在从属权利要求中和有关的说明和附图中。

本发明的转速发讯器，其用于通过摩擦和/或合理的结构形式将转子固定在驱动轴上的快速夹紧装置具有一个朝着轴环的方向作用轴向弹簧力的防旋转弹簧盘，还有一个沿轴向可旋入的同心安装的夹紧元件。

为了防止定子旋转，在定子和固定的马达外壳之间至少设有两个沿直径配置的弹性的然而有足够转角刚性的联结装置。除了具有制造成本低的优点以外，更为突出的是，由于结构简单，转速发讯器的装配或分解只有一种工具便可进行，例如六角套筒扳手或内六角扳手，这时也不会造成忘记或丢失零件。

本发明进一步的设计中，设有一个定距元件，它在拧紧夹紧元件时限制弹簧盘的压缩量，并同时防止它产生塑性变形。其优点是，甚至经过长期使用后仍然可以无需专用工具（例如拉脱设备）轻易地在最短期间将转速发讯器从驱动轴上分解下来，因为必须遵守的操作规程并不复杂，而是只有唯一的一道工序，那就是拆下保险螺钉。

以下借助于附图所表示的一个实施例进一步说明本发明。

其中：

图1为用快速夹紧装置固定在驱动轴上的转速发讯器剖示图，

图2为按本发明的转速发讯器弹性防转装置，

图3为按本发明在通轴上安装转速发讯器的结构方案，

图4为另一种转速发讯器弹性防转装置。

从驱动马达1伸出的驱动轴2上制有圆柱形台阶轴端3，在轴端的中心制有螺纹孔4，螺纹孔在驱动轴2端面处有一个大的锪孔5。轴端3上通过空心连接轴6装了一个转速发讯器7。

最好采用过渡配合的空心连接轴6是台阶孔8的一部分，台阶孔8穿过一个设计成车削件的转子9延伸。转子9用过渡配合（滑动配合）套在台阶轴端3上，并以其后端面36靠在轴环10上。转子9朝向驱动马达1的那一端制有轴颈11，滚珠轴承12就装在它上面。滚珠轴承12中朝着马达的那一个，支靠在一个卡圈13上，卡圈放在轴环10前面的轴颈11中。

在滚珠轴承12上装了一个定子14，它作为一个光电扫描装置的支架，光电扫描装置由一个发送器15和一个接收器16组成，通过定位环18固定在转子9上的编码盘19从它们之间转过。

定子14和转子9在结构上通过一个轴承压环20联系起来，压环固定在定子14朝向编码盘19的一侧，并由此从侧面覆盖两个滚珠轴承12中的一个，在定子14中装入一个限动销21，它插入一个设在驱动马达1外壳22上的孔23中，从而可靠地防止定子14连同固定在它上面的光电扫描装置一起沿圆周方向旋转。最好采用配合销作限动销21，为了补偿误差，孔23中加了一个弹性衬垫，例如橡胶套管24。也可以将孔23加工成径向的长孔。

在定子14上还固定了一个包围着整个发讯器的发讯器外壳25，它的中心有一个螺旋孔26。为了防止灰尘和脏物侵入，可以在螺旋孔26中置入一个帽罩27，它最好用橡胶或塑料制成，并借助于一个铰接于发讯器外壳25上可回转的弹性帽罩支架28（例如弹簧座）可靠地防止脱落。

在转速发讯器7的中央装了一个分成两部分的快速夹紧装置17，它是由一个弹簧盘29和一个穿过它伸出的速紧螺钉30所组成。弹簧盘29的弹簧力朝向驱动轴2的端面。采用市场上普通的螺钉作为速紧螺钉30是比较适宜的，它通过发讯器外壳25的螺纹孔26进入，并旋入通常是现成的而无须特地加工的驱动轴2的螺纹孔4中。从螺钉头这边看去，在速紧螺钉30上依次装有弹簧盘29，定距衬套31和安全环32。弹簧盘29设计成可展可缩的片状弹簧，它最好通过合理的结构形式固定在转子9台阶孔8中的凸肩上，例如逐点地将孔的凸缘卷边到弹簧盘29上面去，或用点焊、铆接等方法。定距衬套31的长度要准确地与驱动轴2台阶轴端3的长度和转速发讯器7孔8的宽度相匹配，此外它还有一个孔33，孔33的内径比装在它后面的安全环32的外径略小一些。安全环32可采用市场上一般的“0”形圈，若不用它则最好采用一个钢环。

快速夹紧装置17最好在制造厂就已经按照客户的要求和转速发讯器7组装成一个只能用工具才能拆开的组合件。在这种情况下，安全环32和通过合理的结构在转子9中的弹簧盘29的固定装置一起防止快速夹紧装置17从转速发讯器7上脱落。当然，如果由使用者自己进行装配可以得到同样的效果，这时首先将弹簧盘29固定在转子9中，然后将速紧螺钉30通过它插入，再把准确相配的定距衬套31装在速紧螺钉上，最后把安全环32置入在速紧螺钉30的螺纹槽中。

在组装转速发讯器7之前先回转帽罩支架28，并从螺旋孔26中取下帽罩27。这时转速发讯器7可以往驱动轴2的圆柱形台阶轴端3上安装，并注意使限动销21对准马达外壳22上的孔23。此后，用普通的螺母扳手逐渐地旋紧速紧螺钉30，由此使带有空心连接轴6的转子9在圆柱形台阶轴端3上移动，直至它的后端面36靠在轴环10上，以及使限动销21插入孔23中时为止。

在速紧螺钉30被拧紧的状态下，安全环32处于驱动轴2螺纹孔4的锪孔5区域内，驱动转子9不仅靠摩擦连接，而且还借助于转子9上弹簧盘29的固定装置以合理的结构连接来保证。由于速紧螺钉30的拧紧力矩过大而使弹簧盘29受过度扭转的情况实际上是不可能出现的，因为定距衬套31的长度是根据弹簧盘29不会产生塑性变形来确定的，因此与速紧螺钉30的拧紧力矩无关，它始终保持为维持摩擦连接所要求的指向驱动轴2方向的弹簧压力。

分解转速发讯器7时，通过简单地卸下速紧螺钉30，按所要求的各个相反的工作程序进行。当速紧螺钉30转若干圈后使安全环32碰到了定距衬套31时，安全环32便成了从驱动轴2上拆卸转速发讯器7的工具。当进一步向外旋出速紧螺钉30时，定距衬套31压向固定在转子9中的弹簧盘29，并因此促使转速发讯器7从圆柱台阶轴端3上分解和拉出。

因为无论在装配或分解时只有唯一的一道工序，所以比较简单而不会出现差错，这些工作至少可以在监督下由不熟练的辅助工来进行。通过转速发讯器7准确配合的同心结构，以及它在驱动轴2的绝对定心的固定夹紧装置，所以几乎完全没有同心度误差，即使还有不管是轴向的还是径向的微小误差，那也被马达外壳22上孔23的橡胶套管24吸收和补偿。转速发讯器7可以在驱动轴2上以大的拧紧力矩固定夹紧，再加上将限动销21作成配合销，与马达外壳22中相应的配合孔23相配合，使得反向游隙限制在一个如此小的范围，以致即使对于精确编码的脉冲盘它也不再会给增量式的位移测量造成什么显著的影响。

由图2可见，防止定子14的旋转是通过另一种形式的弹性连接装置来实现的。固定在定子14上的限动销21项在固定于马达外壳22中的压力弹簧元件34上。各压力弹簧元件34具有相同的弹簧特性曲线，弹簧力的作用方向始终指向所触及的限动销21，其中有一个压力弹簧元件34沿着驱动轴2的旋转方向，而另一个则逆驱动轴2的旋转方向紧压在与其对应的限动销21上。在轴不转时，这两个压力弹簧元件34最好受较小的预压力。

图3表示了按本发明将转速发讯器7安装在通轴上的情况。驱动马达1的驱动轴2经台阶转为通轴35，并因而形成了一个轴环10。此外切实地紧靠着转子9的后端面36。转子9的空心连接轴6与图1中的结构形式不同，这里作成圆柱形通孔，并以滑动配合装在通轴35上。转子9的结构基本上与第一个例子中所描述的相同。在转子上用一个定位环18以相同的方式装在编码盘19。定子14实际上与前面所描述的例子有同样的结构，它通过两个滚珠轴承12支承在转子9上。在这种情况下，滚珠轴承12的一侧用一个卡圈13，而另一侧通过固定在定子14上的轴承压环20轴向定位。整个转速发讯器7的核心部分被一个与定子14固定联接的发讯器外壳25所覆盖。借助于一个锥形卡头39，通过阶梯状压紧环38和可伸展的弹簧盘29，将转子9沿轴向压往驱动轴2的轴环10。锥形卡头39和弹簧盘29构成了快速夹紧装置17。要想用它使转子9的后端面36可靠地平靠在轴环10上，则锥形卡头在夹紧前应在通轴35上沿轴向朝马达方向推移，直至阶梯状压紧环38触及转子9的前端面41。一但做到了这一点，便可旋转压紧螺母40，使锥形卡头39牢牢地夹紧在通轴35上。可伸展的弹簧盘29被压紧，使其在径向和轴向均施以足够大的力，以便使转子9的后端面36切实地紧靠在驱动轴2的轴环10上。由此保证了装有编码盘19的转子9无冲击和无旋转误差地装配于驱动轴2上。

作为快速夹紧装置17一部分的锥形卡头39是一种在市场上可购得的部件，例如Tollok卡环公司的产品。

为了防止定子14旋转，如图4所示，设置了一个“U”形的弯曲弹簧片37，它通过一个弯折的固定板42牢固地铆接在马达外壳22上。在“U”形弹簧片37中无间隙地插入固定在定子14上的限动销21。图3只表示了一个防旋转装置。但是可以例如也装设两个。

当然本发明不仅只限于图中所表示的和在说明书中所描述的结构形式，它们只能作为本发明不受限制的例子中的一个。不言而喻，多种多样的结构设计型式以及特别是采用等效的机械零件均属于本发明的范围。例如，可以在一根贯通的驱动轴2上车制放置定位环的槽，定位环起轴环10的作用。

Claims (11)

1、一种短结构转速发讯器，具有是其转子一部分的空心连接轴，它装在驱动轴上彼此不能相对转动，转子是缩码盘的支架，还具有将空心连接轴固定在旋转驱动轴上的夹紧部件，为了防止转速发讯器的定子旋转，定子与一个固定零件相联接，其特征为：定子（14）通过轴承（12）可以自由相对转动地支承在转子（9）上，所述夹紧部件为一快速夹紧装置（17），它具有一个朝着轴环（10）方向作用轴向弹簧力的防旋转弹簧盘（29），一个沿轴向可旋入的同心安装的夹紧元件（30或39、40），通过摩擦的结构形式将转子（9）固定在驱动轴（2）上，还设有一个定距元件（31或38），它在拧紧夹紧元件时限制弹簧盘（29）的压缩量，并同时防止它产生塑性变形。

2、按照权利要求1所述之转速发讯器，其特征为：为了防止定子（14）旋转，在定子（14）和固定的马达外壳（22）之间至少设有两个沿直径配置的弹性的然而有足够转角刚性的联结装置。

3、按照权利要求2所述之转速发讯器，其特征为：弹性联结装置由固定在定子（14）上的限动销（21）和固定在马达外壳（22）上具有作用在限动销（21）上的弹簧力和相同弹簧特性的压力弹簧元件（34）所组成，其中一个压力弹簧元件（34）沿着驱动轴（2）的旋转方向，而另一个压力弹簧元件（34）则逆驱动轴（2）的旋转方向紧压在与其对应的限动销（21）上，在轴不旋转时这两个压力弹簧元件（34）应受较小的预压力。

4、按照前列诸权利要求之一所述之转速发讯器，其特征为：在发讯器外壳（25）的中央开一个螺旋孔（26），孔中可置入一个保证不会失落的帽罩（27）。

5、按照前列权利要求1至3之一所述之转速发讯器，其特征为：夹紧元件设计为可同心地旋入轴端（3）的速紧螺钉（30）。

6、按照前列权利要求1至3之一所述之转速发讯器，其特征为：夹紧元件设计为轴向可移动的、通过旋转一个压紧螺母（40）可固定在轴上的锥形卡头（39）。

7、按照前列权利要求1至3之一所述之转速发讯器，其特征为：借助于安全环（32）和弹簧盘（29）保证速紧螺钉（30）不会失落。

8、按照权利要求5所述之转速发讯器，其特征为：借助于安全环（32）和弹簧盘（29）保证速紧螺钉（30）不会失落。

9、按照权利要求2所述之转速发讯器，其特征为：弹性联结装置由固定在马达外壳（22）上的“U”形的弯曲弹簧片（37）和在弹簧片中无间隙地插入固定在定子上的限动销（21）组成。

10、按照权利要求2所述之转速发讯器，其特征为：弹性联结装置由设在马达外壳（22）上的孔（23），孔（23）中的弹性衬垫（24）和固定在定子上采用配合插入孔（23）的限动销（21）组成。

11、按照权利要求1所述之转速发讯器，其特征为：快速夹紧装置为具有在转子（9）上施以径向和朝着轴环（10）方向作用夹紧力的装置。

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