CN101571721B - 一种精确旋转定位装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种精确旋转定位装置，在电极板上制作多条同心圆环形轨道式的电极(14)，依次在相邻电极(14)上刻有断口(15)；在各条电极上均有轨道连接点(17)，并将连接点通过导线与电极(14)连接。滑动多触头电刷(9)的表面与电极板(10)的表面接触，滑环的外圆周表面须与固定电刷(5)相接触；环滑(6)与滑动多触头电刷(9)之间通过导线(7)连接；将电极板(10)固定在电机(1)上，并在电极板(10)的下端制作接线插头(12)；电机外接B电极(3)与固定电刷(5)相接。当接线插头接通时，电机开始工作，并最终使滑动多触头电刷停在预定电极的断口位置，从而达到定位目的，具有制造成本低廉，使用简便，通用性强的特点。
Description
一、技术领域
本发明涉及利用低速直流电机实现自动精确旋转定位的技术领域，具体是一种精确旋转定位装置。
二、背景技术
精确旋转定位技术是在现代先进机械设备领域经常采用的一项重要技术。现有的精确运动和定位装置一般利用控制程序来控制电机实现运动机构的精确运动和定位。该类精确运动机构具有可实现任意准确运动(运动量可任意设定)的优点，市场应用广泛。
目前乡村普遍使用的电视机室外接收天线、工业机器人、数控机床等设备需要实现某些特定位置的准确移动及定位功能，在公开号为CN2079360和公开号为CN2893960的实用新型专利中，公开了一种遥控天线定位转向控制器和一种卫星天线定位装置，分别通过控制程序及控制芯片实现精确定位，具有较好的定位效果。但这种方法也增加了定位装置的制作成本，操作也较复杂，不适用于一些对运动精确要求较低且不需要实现任意位置准确移动的装置。
三、发明内容
为克服现有技术中存在的制作成本较高、操作复杂、适用面窄的不足，本发明提出了一种精确旋转定位装置。
本发明包括执行电机、电机外接的A电极、电机外接的B电极、绝缘单芯导线、固定电刷、滑环、连接螺栓、滑动多触头电刷、轨道式的电极板、电机主轴和电极板的接线插头。其中，圆形轨道式的电极板与所选用的电机主轴同圆心，半径大小根据电极的数量确定。电极板中心处有电机主轴的轴孔，以保证电机主轴可以与电极板中心轴孔之间无接触地自由转动；电极板上制作有多条同心圆环形轨道式的电极。电极的制作采用电路板制板的工艺将铜镀在电极板上，相邻轨道式电极之间的间距不小于1mm。依次在相邻电极上刻有断口，并且相邻两个断口的中心线所成的夹角等于360度除以电极的条数；该断口的长度大于滑动多触头电刷的宽度；最外层电极的断口的中心线与位于轨道板上的某个螺栓孔的中心线相重合。断口在此可起到一个类似电路开关的作用，使滑动多触头电刷随电机主轴滑到断口处可自动停止。在各条电极上分别选取一个轨道连接点，在该点处穿透电极板，并将该电极板背面的连接点通过导线与电极板正面的电极连接；所有连接线做成一个接线插头。各条电极上的连接点应相对集中，并保证每个电极的连接点只与其对应电极有良好的导电性。
A电极和B电极位于电机外侧，通过绝缘单芯导线将B电极与固定电刷相连。固定电刷位于电机主轴旁的电机壳体上，并且固定电刷与电机主轴之间留有安全距离。
导电性良好的圆环形滑环的内径略小于电机主轴的外径，并与电机主轴过盈配合，滑环的外圆周须能与固定电刷有良好的接触，以达到良好的导电效果。滑环的内壁涂敷有绝缘材料。
滑动多触头电刷包括了电刷轴套、电刷头、轴套紧固头和紧固螺栓，其中电刷轴套的内径略大于电机主轴的外径，细长杆状的电刷头位于电刷轴套的外圆周一侧，电刷头的中心线通过电刷轴套的中心；电刷轴套的内壁涂敷绝缘材料；在电刷轴套的外圆周的另一侧有轴套紧固头。
在电刷头与电极板相接触的表面焊接导电层，确保电刷与电极板上所有电极均接触良好。
将圆环形的滑环套在电机主轴上靠近电机的一端，并且两者之间过盈配合；该滑环的外圆周表面须与固定电刷相接触。依次将电刷轴套和电极板套装在电机主轴上，并使滑动多触头电刷的下表面与电极板的上表面接触；滑环与滑动多触头电刷之间及固定电刷与滑动多触头电刷之间均至少保持3mm的间距。环滑与滑动多触头电刷之间用绝缘单芯导线连接。将电极板通过四根连接螺栓固定在电机壳体上，在装配电极板时还要保证电极板与电机主轴垂直并且同圆心，并在电极板的背面制作接线插头。
本发明的工作过程主要利用了电路开关和闭合的原理，在A电极接电池的正极，并根据定位需要，通过代入相邻两电极相差角度进行计算，合理地选择电路板的电极，将电池负极与所选电极的接线插头相连。当接线插头接通时，电机开始工作，并最终使滑动多触头电刷停在预定电极的断口位置，从而达到定位目的，具有制造成本低廉，使用简便，通用性强的特点。
四、附图说明
图1精确旋转定位装置的结构示意图；
图2精确旋转定位装置的电极板电极正面铺设示意图；
图3精确旋转定位装置的电极板电极反面铺设示意图；
图4精确旋转定位装置的滑动多触头电刷示意图。
1.电机 2.A电极 3.B电极 4.绝缘单芯导线
5.固定电刷 6.滑环 7.绝缘单芯导线 8.连接螺栓
9.多触头电刷 10.电极板 11.电机主轴 12.接线插头
13.连接螺栓孔 14.电极 15.断口 16.连接线
17.连接点 18.电极板轴孔 19.电刷轴套 20.电刷头
21.电刷轴套紧固头 22.紧固螺栓
五、具体实施方式
实施例一
本实施实例主要应用于乡村普遍使用的电视机室外接收天线的旋转角控制方面，可实现旋转角度为60度的精确旋转定位。
本实施实例包括执行电机1、电机外接的A电极2、电机外接的B电极3、绝缘单芯导线4、固定电刷5、滑环6、绝缘单芯导线7、连接螺栓8、滑动多触头电刷9、电极板10、电机主轴11和接线插头12(附图1)。
电机1选用普通的减速电机，其转速为每分钟30转以下。A电极2和B电极3位于电机1外侧，通过绝缘单芯导线4将B电极3与固定电刷5相连。固定电刷5通过螺纹连接固定在电机主轴11旁的电机壳体上，并且该电刷5应与滑环6有良好的接触，以达到良好的导电效果。
用铜制作的滑环6为圆环形，其内径略小于电机主轴11的外径，外圆周面须能与滑环有良好的接触，以达到良好的导电效果。滑环的内壁涂敷有环氧树脂。
滑动多触头电刷9由轴套19、电刷头20、轴套紧固头21和紧固螺栓22组成，轴套19的内径略大于电机主轴11的外径，两者之间间隙配合；细长杆状的电刷头20位于轴套19的外圆周一侧，并且滑动多触头电刷的宽度小于断口15的宽度，以保证滑动多触头电刷能正常停在所预定的断口15；在电刷轴套19的外圆周的另一侧有轴套紧固头21，组成轴套紧固头21的两个铜片之间有4mm的开口，分别在两个铜片的对应位置上打有相互重合的通孔，并通过紧固螺栓22将电刷轴套19固定在电机主轴11上；电刷头的中心线通过电刷轴套的中心。滑动多触头电刷轴套19选用导电性良好的铜制作，并在滑动多触头电刷轴套19的内壁涂敷环氧树脂。在电刷头20与电极板10相接触的表面焊接1mm厚的具有良好弹性的导电层，以使电刷头20的下表面与电极板10有良好的接触。
附图2和附图3所示的电极板10为圆形轨道式，其半径为3cm，铺设有6条电极14；电机主轴的最小旋转角度为60度。圆形轨道式的电极板10同所选用电机的外径同圆心，中心处有大于电机主轴的轴孔18，以保证电机主轴与电极板中心轴孔之间无接触地自由转动。制作电极板10时，采用电路板制板的工艺将铜镀在电极板上，形成6条圆形电极；每条电极厚2mm，宽2mm，相邻各电极的半径相差2mm。按顺时针依次在相邻轨道上每60度刻一个断口15，该断口是将圆弧形的电极截断而成，其中心线过电极板的圆心；断口15的长度大于多触头电刷的宽度，并使最外层电极的断口15的中心线与位于轨道板上的一个螺栓孔13的中心线相重合。在各条电极上分别选取一个连接点17，在该点处穿透电极板10，并将该电极板的背面的连接点17通过连接线16与电极板10正面的电极连接；所有连接线做成一个接线插头。各条电极上的连接点17应相对集中，并保证每个连接点只与其对应电极有良好的导电性(附图3)。
装配时：
将滑动多触头电刷的轴套19套装在电机主轴11上，并使滑动多触头电刷9的表面与电极板10的表面接触；用固定螺栓22将滑动多触头电刷的轴套19通过电刷轴套紧固头21固定在电机主轴11上。圆环形的滑环6套在电机主轴11上靠近电机1的一端，并且两者之间过盈配合；该滑环6的外圆周表面须与固定电刷5相接触。在环滑6与滑动多触头电刷9之间用绝缘单芯导线7连接。将电极板10通过四根连接螺栓8固定在电机1上，并在电极板10的下端制作接线插头12。
本实施实例的工作过程主要利用了电路开关和闭合的原理，在A电极2接电池的正极，并根据定位需要，通过代入相邻两电极相差角度进行计算，合理地选择电极14，将电池负极与所选电极的接线插头12相连。当接线插头12接通时，电机1开始工作，并最终使滑动多触头电刷9停在预定电极14的断口15位置，从而达到定位目的。
实施例二
本实施实例主要应用于乡村普遍使用的电视机室外接收天线的旋转角控制方面，可实现旋转角度为45度的精确旋转定位。
本实施实例包括执行电机1、电机外接的A电极2、电机外接的B电极3、绝缘单芯导线4、固定电刷5、滑环6、绝缘单芯导线7、连接螺栓8、滑动多触头电刷9、电极板10、电机主轴11和接线插头12(附图1)。
电机1选用普通的减速电机，其转速为每分钟30转以下。A电极2和B电极3位于电机1外侧，通过绝缘单芯导线4将B电极3与固定电刷5相连。固定电刷5通过螺纹连接固定在电机主轴11旁的电机壳体上，并且该电刷5应与滑环6有良好的接触，以达到良好的导电效果。
用铜制作的滑环6为圆环形，其内径略小于电机主轴11的外径，外圆周面须能与滑环有良好的接触，以达到良好的导电效果。滑环的内壁涂敷有环氧树脂。
滑动多触头电刷9由轴套19、电刷头20、轴套紧固头21和紧固螺栓22组成，轴套19的内径略大于电机主轴11的外径，两者之间间隙配合；细长杆状的电刷头20位于轴套19的外圆周一侧，并且滑动多触头电刷的宽度小于断口15的宽度，以保证滑动多触头电刷能正常停在所预定的断口15；在电刷轴套19的外圆周的另一侧有轴套紧固头21，组成轴套紧固头21的两个铜片之间有4mm的开口，分别在两个铜片的对应位置上打有相互重合的通孔，并通过紧固螺栓22将电刷轴套19固定在电机主轴11上；电刷头的中心线通过电刷轴套的中心。滑动多触头电刷轴套19选用导电性良好的铜制作，并在滑动多触头电刷轴套19的内壁涂敷环氧树脂。在电刷头20与电极板10相接触的表面焊接1mm厚的具有良好弹性的导电层，以使电刷头20的下表面与电极板10有良好的接触。
附图2和附图3所示的电极板10为圆形轨道式，其半径为3cm，铺设有8条电极14；电机主轴的最小旋转角度为45度。圆形轨道式的电极板10同所选用电机的外径同圆心，中心处有大于电机主轴的轴孔18，以保证电机主轴与电极板中心轴孔之间无接触地自由转动。制作电极板10时，采用电路板制板的工艺将铜镀在电极板上，形成8条圆形电极；每条电极厚1mm，宽1.5mm，相邻各电极的半径相差15mm。按顺时针依次在相邻轨道上每45度刻一个断口15，该断口是将圆弧形的电极截断而成，其中心线过电极板的圆心；断口15的长度大于多触头电刷的宽度，并使最外层电极的断口15的中心线与位于轨道板上的一个螺栓孔13的中心线相重合。在各条电极上分别选取一个连接点17，在该点处穿透电极板10，并将该电极板的背面的连接点17通过连接线16与电极板10正面的电极连接；所有连接线做成一个接线插头。各条电极上的连接点17应相对集中，并保证每个连接点只与其对应电极有良好的导电性(附图3)。
装配时：
将滑动多触头电刷的轴套19套装在电机主轴11上，并使滑动多触头电刷9的表面与电极板10的表面接触；用固定螺栓22将滑动多触头电刷的轴套19通过电刷轴套紧固头21固定在电机主轴11上。圆环形的滑环6套在电机主轴11上靠近电机1的一端，并且两者之间过盈配合；该滑环6的外圆周表面须与固定电刷5相接触。在环滑6与滑动多触头电刷9之间用绝缘单芯导线7连接。将电极板10通过四根连接螺栓8固定在电机1上，并在电极板10的下端制作接线插头12。
本实施实例的工作过程主要利用了电路开关和闭合的原理，在A电极2接电池的正极，并根据定位需要，通过代入相邻两电极相差角度进行计算，合理地选择电极14，将电池负极与所选电极的接线插头12相连。当接线插头12接通时，电机1开始工作，并最终使滑动多触头电刷9停在预定电极14的断口15位置，从而达到定位目的。
Claims (5)
1.一种精确旋转定位装置，包括电机(1)、电机外接的A电极(2)和B电极(3)，以及绝缘导线(4)，其特征在于还包括固定电刷(5)、滑环(6)、滑动多触头电刷(9)和电极板(10)，将滑动多触头电刷的电刷轴套(19)固定在电机主轴(11)上，并使滑动多触头电刷(9)的表面与电极板(10)的表面接触；滑环(6)套装在电机主轴(11)上，该滑环的外圆周表面须与固定电刷(5)相接触；滑环(6)与滑动多触头电刷(9)之间通过绝缘单芯导线(7)连接；将电极板(10)固定在电机(1)上，并在电极板(10)的下端制作接线插头(12)；电机外接的B电极(3)与固定电刷(5)相接；电极板(10)上有多条同心圆环形轨道式的电极(14)；依次在电极板(10)上相邻的电极(14)上刻有长度大于滑动多触头电刷(9)宽度的断口(15)，并且相邻两个断口的中心线所成的夹角等于360度除以电极的条数；在电极板(10)上的各条电极(14)上分别选取一个轨道连接点(17)，在该点处穿透电极板(10)，并将该电极板的背面的连接点通过连接线(16)与电极板的正面的电极(14)连接。
2.如权利要求1所述精确旋转定位装置，其特征在于滑动多触头电刷由电刷轴套(19)、电刷头(20)、电刷轴套紧固头(21)和紧固螺栓(22)组成，细长杆状的电刷头(20)位于电刷轴套(19)的外圆周一侧，在电刷轴套(19)外圆周的另一侧有轴套紧固头(21)；电刷头的中心线通过电刷轴套(19)的中心。
3.如权利要求2所述精确旋转定位装置，其特征在于在电刷轴套(19)内壁涂敷环氧树脂。
4.如权利要求1所述精确旋转定位装置，其特征在于电极板(10)与所选用电机的主轴同圆心；电极板(10)上相邻各条电极的半径差不小于1mm。
5.如权利要求1所述精确旋转定位装置，其特征在于断口(15)是将圆弧形的电极截断而成，其中心线过电极板(10)的圆心。
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