CN101299564A - 一种电机主轴与编码器的连接装置 - Google Patents
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Abstract
一种电机主轴与编码器的连接装置，包括下述零件：编码器的硬橡胶软连接器，紧固连接在电机主轴轴端的联轴档盖，在该联轴档盖中间通孔中贯穿而滑动连接的方圆连接轴，该方圆连接轴的另一端伸入与编码器紧固为一体的软连接器的通孔内，两者藉由螺钉锁固连接，藉由该方圆连接轴和软连接器将电机主轴的旋转传递给编码器，并吸收、抵消主轴的轴向移动；在电机主轴轴承外侧的机壳上螺固的轴承盖，藉由该轴承盖的中间通孔周边螺栓而螺固的法兰盘，该法兰盘为中空薄壁圆筒，其另一端与编码器壳体紧固连接。该装置解决了电机旋转产生的轴向移动损害编码器的问题，体积小，结构简单，制造容易，成本低，操作与维护方便，传动精度高，响应快，动态稳定性好。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电机转轴的联轴器，确切地说，涉及一种大功率电机主轴与编码器的连接装置，属于高压变频器的智能调速设备技术领域。
背景技术
编码器是一种用于速度控制或位置控制系统的检测元件，其中光电编码器是通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器，通常用来测量电机转速。光电编码器由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开设若干个圆弧形通孔。由于光电码盘与电机同轴，电机旋转时，光栅盘与电机同轴同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，再通过计算光电编码器每秒输出的脉冲个数就能反映该电机的当前转速。其技术参数主要有每转的脉冲个数(数十个到几千个都有)和供电电压等。它分为单路输出和双路输出两种。单路输出是指光电编码器的输出是一组脉冲，而双路输出的光电编码器输出相位相差90度的两组脉冲，通过这两组脉冲不仅可以测量电机转速，还可判断电机旋转的方向。
现在，编码器已经广泛用于高压变频器驱动的大功率电机的转速测量和控制，将编码器测量得到的转速数据反馈给高压变频器，从而对该大功率电机实现智能调节转速的目的。
当前，编码器大都采用其附带的配件-软连接器(硬橡胶材料制成)或刚性弹簧的连接方式与电机主轴结合为一体。由此带来的问题是电机主轴通过软连接器或刚性弹簧联接主轴进行高速旋转时，该电机主轴的轴向串动都将会通过软连接器或刚性弹簧传递给编码器，对精密仪器-编码器造成损坏，大大缩短编码器的使用寿命。另外，编码器通常用于小功率电机或步进电机的控制，现在将其连接到大、中功率电机主轴上，由于两者的连接不甚适宜和精准，也使得测量得到的转速数值与实际数据存在较大误差：在电机开始旋转的启动瞬间，有测量滞后的现象，而在电机旋转的停止瞬间，则有测量超前的误差。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种电机主轴与编码器的连接装置，该装置能够较好地解决电机高速旋转时，主轴轴向移动对编码器造成的损害，而且，体积小巧，结构简单，制造容易，成本低廉，操作与维护方便，传动精度高，响应快，动态稳定性好。
为了达到上述目的，本发明提供了一种电机主轴与编码器的连接装置，包括编码器的附件：硬橡胶材料制成的软连接器；其特征在于，该连接装置还包括下述零件：紧固连接在电机主轴轴端的联轴档盖，在该联轴档盖中间通孔中贯穿而滑动连接的一个方圆连接轴，该方圆连接轴的另一端伸入与编码器紧固为一体的软连接器的通孔内，两者藉由螺钉锁固连接，藉由该方圆连接轴和软连接器将电机主轴的旋转传递给编码器，并吸收、抵消主轴的轴向移动；在电机主轴轴承外环的机壳上螺固安装的轴承盖，藉由该轴承盖的中间通孔周边螺孔的螺栓而螺固的法兰盘，该法兰盘为中空薄壁圆筒，该法兰盘的另一端与编码器的壳体紧固连接。
所述电机主轴的轴端工艺中心孔在其轴向和径向都被作了拓深和扩展，其深度和直径都要大于所述方圆连接轴的轴向移动和径向移动的最大尺寸。
所述联轴档盖是个中间为圆柱凸台的薄壁盖状零件，圆柱凸台的中心设有用于贯穿方圆连接轴的方孔，该档盖藉由其径向均布的通孔中的螺栓螺固在电机主轴的端面。
所述轴承盖固装在电机主轴轴承外环的机壳上后，其中间通孔的中心线与电机主轴的同轴误差要小于0.05mm。
所述法兰盘的一端的定位凸台的中心线与其另一端通孔内径的同轴误差小于0.05mm，以便藉由该定位凸台与轴承盖的中间通孔的精准配合、以及通过法兰盘另一端通孔内径与编码器外壳的精准定位，使得编码器与电机主轴位于同一轴线。
所述方圆连接轴是一端为带有螺固平面的圆柱体、另一端为正四方体的柱状零件，该零件材料为中碳钢，表面光洁度不低于
6，且有渗碳硬化层，与其它零件的装配间隙小于0.05mm。
所述联轴档盖中间通孔的形状是正四边形或其它正多边形；如果该联轴档盖中间通孔的形状为正多边形时，则方圆连接轴的另一端是与该通孔形状对应的正多边形的柱状零件。
所述联轴档盖、轴承盖、法兰盘的材料都是中碳钢。
所述电机是1.1kW以上的大、中功率电机。
本发明是一种电机主轴与编码器的连接装置，特别适用于高压变频器的大、中功率电机的转速测量的智能调节。该装置较好地解决了大、中功率电机主轴在高速旋转时，主轴轴向移动时对编码器造成的损害，该装置结构新颖、简单、实用，制造、使用和维护的成本低廉，能够将电机主轴的转动连接精准地传递给编码器，精度高、响应快、动态稳定性好，而且，保护功能完善、体积小巧、拆装、操作与维护方便。
附图说明
图1是本发明电机主轴与编码器的连接装置装配图。
图2是图1的局部(B)放大图。
图3是本发明电机主轴与编码器的连接装置方圆连接轴的轴测图。
图4是编码器的硬橡胶软连接器的轴测图。
图5(A)、(B)分别是本发明电机主轴与编码器的连接装置的联轴档盖的两个不同方位轴测图。
图6(A)、(B)分别是是本发明电机主轴与编码器的连接装置的联法兰盘的两个不同方位轴测图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
参见各个附图，介绍本发明电机主轴与编码器的连接装置的结构组成，该连接装置包括下列零件(参见图1和图2)：紧固连接在电机主轴2轴端的联轴档盖1，在该联轴档盖1中间通孔中贯穿而滑动连接的一个方圆连接轴4(参见图3)，该方圆连接轴4的另一端伸入与编码器6紧固为一体的、作为编码器件的硬橡胶材的软连接器7(参见图4)的通孔内，两者藉由锁固螺钉连接，藉由该方圆连接轴4和软连接器7将电机主轴2的旋转传递给编码器6，并吸收、抵消电机主轴2的轴向移动；在电机主轴2轴承外侧的机壳上螺固安装的轴承盖4，藉由该轴承盖4的中间通孔周边螺孔的螺栓而螺固的法兰盘5，该法兰盘5为中空薄壁圆筒，该法兰盘5的另一端与编码器6的壳体紧固连接。本发明通过相关零件的定位凸台或止口以及其它几何尺寸的精细加工，能够保证编码器6与电机主轴2的同轴精度。其中的方圆连接器4是关键零件，既用于传递电机的扭距，又能够轴向自由滑动，正是通过它的滑动，能够吸收电机主轴2的轴向移动，从而保护编码器6免遭该轴向力的损害。
从图1和图2可见，本发明的电机主轴2的轴端的工艺中心孔在其轴向和径向都被作了拓深和扩展，其深度和直径都要大于方圆连接轴4的轴向移动和径向移动的最大尺寸。需要说明的是本发明特别适用于1.1kW以上的大、中功率电机与编码器的转速测量。
下面简单介绍本发明的几个主要零件：
参见图3，方圆连接轴4是一端为带有螺固平面的圆柱体、另一端为正四方体的柱状零件，该零件材料为中碳钢，表面光洁度不低于
6，且有渗碳硬化层，与其它零件的装配间隙小于0.05mm。
参见图5，联轴档盖1是个中间为圆柱凸台的薄壁盖状零件，圆柱凸台的中心设有用于贯穿方圆连接轴4的方形通孔，该档盖藉由其径向均布的三个通孔中的螺栓螺固在电机主轴2的端面。联轴档盖1中间通孔的形状是正四边形或其它正多边形；如果该联轴档盖中间通孔的形状为正多边形时，则方圆连接轴4的另一端是与该通孔形状对应的正多边形的柱状零件。
本发明的轴承盖3固装在电机主轴2轴承外侧的机壳上后，其中间通孔的中心线与电机主轴2的同轴误差要小于0.05mm。
参见图6，法兰盘的一端的定位凸台的中心线与其另一端通孔内径的同轴误差小于0.05mm，以便藉由该定位凸台与轴承盖的中间通孔的精准配合、以及通过法兰盘另一端通孔内径与编码器外壳的精准定位，使得编码器与电机主轴位于同一轴线。本发明的联轴档盖、轴承盖、法兰盘的材料都是中碳钢。
本发明已经试制出样机并进行了试验实施，试验实施是在6kV/245kW的异步电动机上进行的，该连接装置的试验运转的效果非常显著，传动精度高、响应快、动态稳定性好，达到了预期的发明目的。
Claims (9)
1、一种电机主轴与编码器的连接装置，包括编码器的附件：硬橡胶材料制成的软连接器；其特征在于，该连接装置还包括下述零件：紧固连接在电机主轴轴端的联轴档盖，在该联轴档盖中间通孔中贯穿而滑动连接的一个方圆连接轴，该方圆连接轴的另一端伸入与编码器紧固为一体的软连接器的通孔内，两者藉由螺钉锁固连接，藉由该方圆连接轴和软连接器将电机主轴的旋转传递给编码器，并吸收、抵消主轴的轴向移动；在电机主轴轴承外环的机壳上螺固安装的轴承盖，藉由该轴承盖的中间通孔周边螺孔的螺栓而螺固的法兰盘，该法兰盘为中空薄壁圆筒，该法兰盘的另一端与编码器的壳体紧固连接。
2、根据权利要求1所述的电机主轴与编码器的连接装置，其特征在于：所述电机主轴的轴端工艺中心孔在其轴向和径向都被作了拓深和扩展，其深度和直径都要大于所述方圆连接轴的轴向移动和径向移动的最大尺寸。
3、根据权利要求1所述的电机主轴与编码器的连接装置，其特征在于：所述联轴档盖是个中间为圆柱凸台的薄壁盖状零件，圆柱凸台的中心设有用于贯穿方圆连接轴的方孔，该档盖藉由其径向均布的通孔中的螺栓螺固在电机主轴的端面。
4、根据权利要求1所述的电机主轴与编码器的连接装置，其特征在于：所述轴承盖固装在电机主轴轴承外环的机壳上后，其中间通孔的中心线与电机主轴的同轴误差要小于0.05mm。
5、根据权利要求1或4所述的电机主轴与编码器的连接装置，其特征在于：所述法兰盘的一端的定位凸台的中心线与其另一端通孔内径的同轴误差小于0.05mm，以便藉由该定位凸台与轴承盖的中间通孔的精准配合、以及通过法兰盘另一端通孔内径与编码器外壳的精准定位，使得编码器与电机主轴位于同一轴线。
6、根据权利要求1所述的电机主轴与编码器的连接装置，其特征在于：所述方圆连接轴是一端为带有螺固平面的圆柱体、另一端为正四方体的柱状零件，该零件材料为中碳钢，表面光洁度不低于6，且有渗碳硬化层，与其它零件的装配间隙小于0.05mm。
7、根据权利要求1或6所述的电机主轴与编码器的连接装置，其特征在于：所述联轴档盖中间通孔的形状是正四边形或其它正多边形；如果该联轴档盖中间通孔的形状为正多边形时，则方圆连接轴的另一端是与该通孔形状对应的正多边形的柱状零件。
8、根据权利要求1所述的电机主轴与编码器的连接装置，其特征在于：所述联轴档盖、轴承盖、法兰盘的材料都是中碳钢。
9，根据权利要求1所述的电机主轴与编码器的连接装置，其特征用于：所述电机是1.1kW以上的大、中功率电机。
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