CN102401643A - 旋转角度传递测量装置及其方法 - Google Patents

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房伟
宁晓明
赵明达
徐薪标
毛维章
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Abstract

本发明所述旋转角度传递测量装置及其方法，采用2组齿轮组进行传动测量方法，以实现精确传递旋转方向与角度的测量装置和工艺。采用齿轮间旋转角度与方向的传递，提高2个发生相对旋转部件之间的角度测量精度。旋转角度传递测量装置连接于旋转体与座之间，包括有在旋转体上安装第一齿轮，第一齿轮啮合连接于套设在一旋转轴侧端的齿轮组，旋转轴的另一侧端，通过联轴器连接一用于检测旋转体旋转角度的旋转编码器，旋转编码器安装于座，齿轮组包括有至少2个相互同轴连接、齿轮轴线相互错开一定角度的齿轮。

Description

旋转角度传递测量装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种旋转角度传递测量装置及其方法，应用于2个发生相对旋转部件之间的旋转方向、角度的测量，属于机械与生产自动化控制领域。
背景技术
随着机电设备检测技术的发展与广泛应用，相对旋转或摆转2个部件之间的角度测量精度的要求也越来越高。通常旋转角度测量的准确与否，关系着精密部件安装、测量和运行结果的可控度、可行性。
目前的旋转角度测量通常采用旋转编码器，通过2个相对旋转或摆转部件之间位置相错时产生的光电信号进而进行量化与数据反馈。对于体积较大和旋转角度测量较为精密的设备来说，简单地在部件端部安装旋转编码器，在扭矩较大的前提下，既易于造成旋转编码器的损伤，又不利于旋转角度的传递与精确测量。
发明内容
本发明所述旋转角度传递测量装置及其方法，在于解决上述现有技术存在的问题而采用2组齿轮组进行传动测量方法，以实现精确传递旋转方向与角度的测量装置和工艺。
本发明的目的是，采用齿轮间旋转角度与方向的传递，提高2个发生相对旋转部件之间的角度测量精度。
另一发明目的是，针对旋转编码器的传动连接、安装定位等结构进行改进，以提高旋转编码器的测量稳定性，保护旋转编码器不受损伤、延长其使用寿命。
为实现上述发明目的，所述的旋转角度传递测量装置连接于旋转体与座之间，主要包括有：
在旋转体上安装第一齿轮，第一齿轮啮合连接于套设在一旋转轴侧端的齿轮组，
旋转轴的另一侧端，通过联轴器连接一用于检测旋转体旋转角度的旋转编码器，旋转编码器安装于座，
齿轮组包括有至少2个相互同轴连接、齿轮轴线相互错开一定角度的齿轮。
如上述基本方案，在旋转体相对于座进行旋转时，旋转体带动第一齿轮绕其轴线以相同方向、相同角度进行旋转。
第一齿轮通过轮齿啮合将旋转角度传递到齿轮组，齿轮组将旋转方向、角度通过旋转轴、联轴器传递到旋转编码器，通过光电信号检测而计算出旋转体实际的旋转方向、准确的旋转角度值。
齿轮组中包括有至少2个齿轮，主要是针对长时间测量操作后，第一齿轮与齿轮组中齿轮轴线经相互磨损而出现间隙，则直接影响到最终旋转角度的精确传递。
2个同轴连接、齿轮轴线相互错开一定角度的齿轮，可以较好地弥补上述间隙带来的测量误差问题。
进一步需要考虑并解决的问题是，经长时间时间后齿轮之间的磨损、或是安装调试后的定位精度有所降低等条件下，齿轮组中2个齿轮之间齿轮轴线的间隙相应地发生变化，为满足动态调整齿轮轴线间隙的问题，可以采用如下2个齿轮之间定位结构的改进方案：
所述的齿轮组包括有同轴连接的第二齿轮、第三齿轮，
在第二齿轮上等距地设置有，若干个用于螺接第三齿轮、并且用于调节与第三齿轮的齿轮轴线相互错开一定角度的长弧形槽孔。
当需要调节改变齿轮轴线的间隙时，可将2个齿轮的螺钉松开，沿长弧形槽孔的周向调节2个齿轮之间相互位置的角度，即调整2个齿轮的轮齿相对地错开一定角度，从而消除齿轮组与第一齿轮的轮齿之间的间隙。
调整完毕后，再将螺钉紧固以实现保证齿轮组之间角度传递测量的精度。
为进一步地保证齿轮组中齿轮之间定位的同轴度，可在第二齿轮上设置有，用于与第三齿轮同轴套接的环形凸台。
更为优化旋转编码器传动连接、安装定位性能的措施是，所述的旋转轴通过外部套设的轴承安装于连接座的支架，旋转编码器通过安装架安装于支架。
基于上述旋转角度传递测量装置的改进，本发明还提供如下旋转角度传递测量方法。具体地，
旋转体旋转的同时，旋转方向与角度通过第一齿轮传递至齿轮组。
齿轮组包括有至少2个相互同轴连接、齿轮轴线相互错开一定角度的齿轮。
套设在齿轮组上的旋转轴以相同的旋转方向和角度进行旋转，安装于座的旋转编码器测量并反馈旋转轴的旋转方向和角度。
为实现第一齿轮与齿轮组之间的齿轮轴线间隙能够动态地加以调整，可采取如下改进方案，齿轮组包括有第二齿轮和第三齿轮，
在第二齿轮上，等距地设置有若干个用于螺接固定的长弧形槽孔；
松开安装螺钉，沿长弧形槽孔周向地旋转第三齿轮，以改变2个齿轮之间齿轮轴线相互错开的方向和角度。
为保证并维持齿轮组中齿轮之间的安装、旋转角度测量与传递的同轴度，可通过第二齿轮上设置的环形凸台，第二齿轮与第三齿轮同轴地套接。
综上内容，本发明旋转角度传递测量装置及其方法具有的优点是：
1、采用2组齿轮组进行旋转角度的传动测量，能够实现精确传递旋转方向与角度的测量装置和工艺。
2、采用齿轮间旋转角度与方向的传递，能够提高2个发生相对旋转部件之间的角度测量精度。
3、提高了旋转编码器的传动连接、安装定位等性能，有利于延长旋转编码器的使用寿命。
附图说明
现结合附图对本发明做进一步的说明
图1是所述旋转角度传递测量装置的结构示意图；
图2是图1中的I部放大示意图；
图3是所述第二齿轮的结构示意图；
图4是所述第三齿轮的结构示意图；
图5是2个齿轮轴线间隙调整前后的对比示意图；
如图1至图5所示，旋转体1，座2，支架3，第一齿轮10，齿轮组11，第二齿轮12、第三齿轮13，长弧形槽孔14，环形凸台15，
旋转轴20，联轴器21，旋转编码器22，轴承23，安装架24。
具体实施方式
实施例1，如图1至图5所示，所述的旋转角度传递测量装置，连接于旋转体1与座2之间。具体地，
在旋转体1上安装第一齿轮10，第一齿轮10啮合连接于套设在一旋转轴20侧端的齿轮组11。
齿轮组11包括有至少2个相互同轴连接、齿轮轴线相互错开一定角度的第二齿轮12和第三齿轮13。
在第二齿轮12上等距地设置有，4个用于螺接第三齿轮13、并且用于调节与第三齿轮13的齿轮轴线相互错开一定角度的长弧形槽孔14。
在第二齿轮12上设置有，用于与第三齿轮13同轴套接的环形凸台15。
在第三齿轮13上等距地设置有4个用于螺接在第二齿轮12上的螺孔。
旋转轴20的另一侧端，通过联轴器21连接一用于检测旋转体1旋转角度的旋转编码器22。
旋转轴20通过外部套设的轴承23安装于连接座2的支架3，旋转编码器22通过安装架24安装于支架3。
在具体测量过程中，旋转体1旋转的同时，旋转方向与角度通过第一齿轮10传递至齿轮组11。
齿轮组11包括有至少2个相互同轴连接、齿轮轴线相互错开一定角度的齿轮，套设在齿轮组11上的旋转轴20以相同的旋转方向和角度进行旋转。
安装于座2的旋转编码器22测量并反馈旋转轴20的旋转方向和角度。
当齿轮组11中的第二齿轮12和第三齿轮13的齿轮轴线出现较大的间隙而影响到角度测量精度时，松开安装螺钉，沿长弧形槽孔14周向地旋转第三齿轮13，以改变2个齿轮之间齿轮轴线相互错开的方向和角度。
另外，通过第二齿轮12上设置的环形凸台15，第二齿轮12与第三齿轮13同轴地套接。

Claims (7)

1.一种旋转角度传递测量装置，连接于旋转体(1)与座(2)之间，其特征在于：在旋转体(1)上安装第一齿轮(10)，第一齿轮(10)啮合连接于套设在一旋转轴(20)侧端的齿轮组(11)，
旋转轴(20)的另一侧端，通过联轴器(21)连接一用于检测旋转体(1)旋转角度的旋转编码器(22)，旋转编码器(22)安装于座(2)，
齿轮组(11)包括有至少2个相互同轴连接、齿轮轴线相互错开一定角度的齿轮。
2.根据权利要求1所述的旋转角度传递测量装置，其特征在于：齿轮组(11)包括有同轴连接的第二齿轮(12)、第三齿轮(13)，
在第二齿轮(12)上等距地设置有，若干个用于螺接第三齿轮(13)、并且用于调节与第三齿轮(13)的齿轮轴线相互错开一定角度的长弧形槽孔(14)。
3.根据权利要求2所述的旋转角度传递测量装置，其特征在于：在第二齿轮(12)上设置有，用于与第三齿轮(13)同轴套接的环形凸台(15)。
4.根据权利要求1、2或3所述的旋转角度传递测量装置，其特征在于：所述的旋转轴(20)，通过外部套设的轴承(23)安装于连接座(2)的支架(3)；
旋转编码器(22)通过安装架(24)安装于支架(3)。
5.一种旋转角度传递测量方法，用于测量旋转体(1)在轴向上相对于座(2)的旋转角度，其特征在于：
旋转体(1)旋转的同时，旋转方向与角度通过第一齿轮(10)传递至齿轮组(11)，
齿轮组(11)包括有至少2个相互同轴连接、齿轮轴线相互错开一定角度的齿轮，
套设在齿轮组(11)上的旋转轴(20)以相同的旋转方向和角度进行旋转，
安装于座(2)的旋转编码器(22)测量并反馈旋转轴(20)的旋转方向和角度。
6.根据权利要求5所述的旋转角度传递测量方法，其特征在于：齿轮组(11)包括有第二齿轮(12)和第三齿轮(13)，
第二齿轮(12)上，等距地设置有若干个用于螺接固定的长弧形槽孔(14)；
松开安装螺钉，沿长弧形槽孔(14)周向地旋转第三齿轮(13)，以改变2个齿轮之间齿轮轴线相互错开的方向和角度。
7.根据权利要求6所述的旋转角度传递测量方法，其特征在于：通过第二齿轮(12)上设置的环形凸台(15)，第二齿轮(12)与第三齿轮(13)同轴地套接。
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