CN102705301B - 带有位移传感器的导向套 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有位移传感器的导向套，包括导向套底座、导向套上盖、导向轮组件，导向套底座、与导向杆配合处的两侧前、后分别设有二组导向轮组件，其特点是：导向套底座内两侧，二个导向轮组件中间分别安装有位移测试机构、且位移测试机构的橡胶套与导向杆之间滚动摩擦连接，位移测试机构上端通过导向套上盖固定在导向套底座上。位移测试机构将导向杆的直线位移转换为旋转转角，通过编码器或类似传感元气件实现位移测试。因此，本发明将导向、附加载荷支撑与位移测试结合在一起，减少了位移测试的附加连接机构。

Description

带有位移传感器的导向套

技术领域

本发明涉及一种机械导向机构中的导向套，尤其是一种具有位移测试功能的导向套。

背景技术

在机械结构中常见的导向机构是由导向杆与导向套组成，其作用仅仅是用于导向杆运动导向与承受相应的非工作附加载荷。如在液压油缸等的辅助导向机构中，其作用仅仅是用于导向杆运动导向与承受活塞杆的非工作附加载荷。油缸活塞杆的位移还往往需要另外的位移传感器来进行测试。而现有的机械导向套是无法对油缸活塞杆的位移进行测试。

发明内容

本发明是要提供一种带有位移传感器的导向套，该导向套将导向、附加载荷支撑与位移测试结合在一起，减少了位移测试的附加连接机构。 

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种带有位移传感器的导向套，包括导向套底座、导向套上盖、导向轮组件、导向套底座、与导向杆配合处的两侧前、后分别设有二组导向轮组件，其特点是：导向套底座内两侧，二组导向轮组件中间分别安装有位移测试机构、且位移测试机构的橡胶套与导向杆之间滚动摩擦连接，位移测试机构上端通过导向套上盖固定在导向套底座上。

位移测试机构包括编码器联结套、锁紧螺母、轴套、轴承、压缩弹簧、锥形平键、测试轮主轴、膨胀管、橡胶箍，编码器，测试轮主轴一端锥体上通过锥形平键和膨胀管配合连接橡胶套组成测试轮，锥体大端一侧测试轮主轴上固定连接轴套和轴承，测试轮主轴另一端上通过编码器联结套固定连接编码器，编码器联结套内端面与测试轮主轴通过螺纹联结，编码器联结套内端面至测试轮主轴锥体小端依次安装有锁紧螺母、轴套、轴承和压缩弹簧，其中，压缩弹簧两端面分别与轴承和测试轮主轴的锥体小端面接触连接。

位移测试机构通过其上的两个轴承与导向套底座中的位移测试机构安装孔配合连接。

导向轮组件包括导向轮轴，导向轮和轴端支撑套，导向轮通过导向轴与导向套底座连接，导向轮与导向轴之间通过轴端支撑套轴向固定。

本发明的有益效果是：

导向轮由导向轮、导向轮轴及其上下支撑套组成，用于支撑导向杆，与导向杆形成滚动摩擦，降低摩擦系数减少运动阻力。

位移测试机构将导向杆的直线位移转换为旋转转角，通过编码器或类似传感元气件实现位移测试。

因此，本发明将导向、附加载荷支撑与位移测试结合在一起，减少了位移测试的附加连接机构。

附图说明

图1是本发明的结构主视图；

图2是图1的左剖视图；

图3是图1的俯视图；

图4是位移测试机构的结构剖图；

图5是编码器联结套结构剖视图；

图6是测试轮主轴结合示意图；

图7是膨胀管结构主剖视图；

图8是图7的左视图；

图9是膨胀管、测试轮主轴和锥形平键装配图；

图10是图9中沿A-A的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图3所示，本发明的带有位移传感器的导向套，包括导向套底座2、导向套上盖3、导向轮组件5，位移测试机构100等。

导向杆1穿过导向套底座2处的两侧前、后分别安装二组导向轮组件5，导向轮组件5中的导向轮与导向杆1滚动接触。在导向套底座2内两侧，二个导向轮组件5中间分别安装两组位移测试机构100、且位移测试机构100的橡胶套11与导向杆1之间滚动摩擦连接，位移测试机构100上端通过导向套上盖3用螺栓7固定在导向套底座2上。

导向轮组件5由导向轮、导向轮轴及其上下支撑套组成，共四组。用于支撑导向杆，与导向杆形成滚动摩擦，降低摩擦系数减少运动阻力。它包括导向轮轴18，导向轮19和轴端支撑套20，导向轮19通过导向轴18与导向套底座2连接，导向轮19与导向轮轴18之间通过轴端支撑套20轴向固定。

如图4所示，位移测试机构100包括编码器联结套17、锁紧螺母16、轴套8、轴承9、压缩弹簧15、锥形平键13、测试轮主轴12、轴套8、膨胀管10、橡胶套11，编码器4，测试轮主轴12一端锥体上通过锥形平键13和膨胀管10配合连接，膨胀管10上套有橡胶套11组成测试轮，锥体大端一侧测试轮主轴12上固定连接轴套8和轴承9，测试轮主轴12另一端上通过编码器联结套17固定连接编码器4，而且编码器4与导向套上盖3用螺钉固定在一起。编码器联结套17内端面与测试轮主轴12通过螺纹联结，从编码器联结套17内端面至测试轮主轴12锥体小端依次安装有锁紧螺母16、轴套8、轴承9和压缩弹簧15，其中，压缩弹簧15两端面分别与轴承9和测试轮主轴12的锥体小端面接触连接。

位移测试机构100通过其上的两个轴承9与导向套底座2中的位移测试机构100安装孔配合连接。将导向杆1的直线位移转换为旋转转角，通过编码器4或类似传感元气件实现位移测试。即测试轮的周长等于对应的直线位移：

L=n×πD

L—直线位移  n—旋转圈数  D—测试轮直径

本发明的导向套用于支撑、安装导向轮与位移测试机构。对导向杆实施导向作用并承受相应的非工作附加载荷并同步实施位移测试。

本发明的各零部件的功能为：

（1）编码器联结套17：用于联结测试轮主轴12与编码器4，见图5。

（2）锁紧螺母16：双螺母结构，用于锁紧、固定在测试轮主轴12上的轴承9、轴套8、膨胀管10、压缩弹簧15等零件，并给压缩弹簧15一定的预压力。

（3）轴套8：圆环形结构，主要用于轴承9定位用，见图4。

（4）轴承9：支撑测试轮主轴12的旋转，见图4。

（5）压缩弹簧15：利用其弹性力推动膨胀管10。安装初始时弹簧处于预紧状态，见图4。 

（6）锥形平键13：用于测试轮主轴12与膨胀管10的转动传递，见图4.

（7）测试轮主轴12：与测试轮同步旋转并带动编码器4完成位移测试。一端为联结螺纹用于和编码器联结套17以及锁紧螺母16联结，中间光轴部分用于安装轴套8、轴承9和压缩弹簧15。另一端为光轴部分用于安装轴套8、轴承9。中间圆锥体部分加工有锥形平键键槽，用于安装锥形平键13以及膨胀管10，见图4，6，9，10。

（8）膨胀管10：圆形管件，内圆为圆锥孔，在轴向切有斜楔槽与锥形平键13联结。与橡胶套11组成测试轮，图7，8。

（9）橡胶套11：与膨胀管10组成测试轮。利用橡胶与金属良好的摩擦关系将导向杆的直线位移转换为主轴的旋转。

（4）编码器：将导向杆1的直线位移转换为旋转转角的传感元气件。

本发明的工作原理：

将导向杆1引入导向套后调整导向轮19及位移机构100中的测试轮与导向杆1之间的间隙，使导向杆1与导向轮19及位移机构100中的测试轮贴紧并保证其运动自由无跳动。在工作时导向杆1在导向套内往复运动。由于测试轮在橡胶套11、膨胀管10与预紧弹簧力的作用下始终与导向杆1贴紧，实现无相对滑动的旋转运动。在测试轮通过锥形键的带动下测试轮主轴12跟随其一起旋转，由于光电编码器4与测试轮主轴12连接在一起，利用光电编码器4的工作原理完成将直线运动转换为旋转运动的测试过程。其转换关系为：L=n×πD

L—直线位移  n—旋转圈数  D—测试轮直径

橡胶套11与膨胀管10组成测试轮，利用橡胶与金属良好的摩擦关系将导向杆的直线位移转换为主轴的旋转。橡胶套11套箍在膨胀管10外侧，利用其固有的弹性特性以及受到导向杆的压力，膨胀管10受到一定的径向膨胀约束力并与压缩弹簧15的推力形成自膨胀效果。见图4，9，10，即导向杆1紧压橡胶套11、膨胀管10组成的测试轮，在导向杆1的压力作用下沿具有同样圆锥面的测试轮主轴12向直径小的一处滑动并挤压压缩弹簧15，此时由橡胶套11与膨胀管10组成测试轮直径为初始测试直径。当橡胶套磨损厚度变小后，导向杆1对橡胶套11的压力减少，此时在压缩弹簧15的作用下膨胀管10沿具有同样圆锥面的测试轮主轴12向直径大的一处滑动，此时由橡胶套11与膨胀管10组成测试轮直径增大，并使橡胶套11与导向杆1的压力增大，直至导向杆1对测试轮的压力与压缩弹簧15的力平衡并恢复为初始测试直径。这两种状态的变化过程中，利用膨胀管11的自身弹性作用，在胀开与收缩过程中其斜楔槽始终与锥形平键侧面贴合在一起，而其圆锥孔与测试轮主轴12圆锥面测贴合在一起。测试轮与导向杆1接触处的直径始终不变，从而保证测试精度及使用寿命的长期性。

本发明的特点：

（1）由膨胀管与橡胶套组成的测试轮。利用橡胶与金属良好的摩擦关系及膨胀管的特性将导向杆的直线位移转换为主轴的旋转角位移。克服了转换过程中的打滑现象从而提高了测试精度。由于膨胀管内部为圆锥体以及其锥形体槽的结构特性，在弹簧力和主轴圆锥面的作用下，膨胀管的膨胀部位产生径向膨胀，可以有效地补偿因橡胶套磨损等造成的测试轮直径变化。并有消除间隙与防松的作用。从而提高了测试精度。

（2）        两套位移测试机构的并用，利用各自的测试轮分别进行数据采集和调理，再进行数据分析。设定一个许用范围，即两者测试值之间的绝对值之差不大于3‰。如在此范围内可以两组数据进行加权平均，从而减小了机械系统和电子系统对于数据的干扰，使测量值更接近真值；如在此范围之外，停止使用并对测试系统进行检查，从而实现互检，及时发现问题。

（3）        采用锥形平键和在膨胀套上开锥形槽。当橡胶套发生磨损后，膨胀管沿测试轮主轴轴线方向移动，锥形的键和锥形的开槽使是平键的两个工作表面始终和锥形槽贴合，从而在正反转切换的时候锥形平键、膨胀套、测试轮主轴始终紧贴在一起，消除传动间隙，提高测量精度。

（4）使用方便，结构简单。导向套的特殊结构可以很好地将导向、附加载荷支撑与位移测试结合在一起，减少了位移测试的附加连接机构。

Claims (2)

1.一种带有位移传感器的导向套，包括导向套底座（2）、导向套上盖（3）、导向轮组件（5）、导向套底座（2）与导向杆（1）配合处的两侧前、后分别设有二组导向轮组件（5），其特征在于：所述导向套底座（2）内两侧，二组导向轮组件（5）中间分别安装有位移测试机构（100）、且位移测试机构（100）的橡胶套（11）与导向杆（1）之间滚动摩擦连接，位移测试机构（100）上端通过导向套上盖（3）固定在导向套底座（2）上；所述位移测试机构（100）包括编码器联结套（17）、锁紧螺母（16）、轴套（8）、轴承（9）、压缩弹簧（15）、锥形平键（13）、测试轮主轴（12）、膨胀管（10）、橡胶套（11）、编码器（4）；所述测试轮主轴（12）锥体上通过锥形平键（13）和膨胀管（10）配合连接，膨胀管（10）上套有橡胶套（11）并组成测试轮，位于测试轮主轴（12）锥体大端一侧的测试轮主轴（12）上固定连接轴套（8）和轴承（9），测试轮主轴（12）另一端上通过编码器联结套（17）固定连接编码器（4），编码器联结套（17）内端面与测试轮主轴（12）通过螺纹联结，编码器联结套（17）内端面至测试轮主轴（12）锥体小端依次安装有锁紧螺母（16）、轴套（8）、轴承（9）和压缩弹簧（15），其中，压缩弹簧（15）两端面分别与轴承（9）和测试轮主轴（12）的锥体小端面接触连接；所述导向轮组件（5）包括导向轮轴（18），导向轮（19）和轴端支撑套（20），导向轮（19）通过导向轮轴（18）与导向套底座（2）连接，导向轮（19）与导向轮轴（18）之间通过轴端支撑套（20）轴向固定。

2. 根据权利要求1所述的带有位移传感器的导向套，其特征在于：所述位移测试机构（100）通过其上的两个轴承（9）与导向套底座（2）中的位移测试机构（100）安装孔配合连接。