CN104197978B - 一种角度旋转控制设备的数据检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种角度旋转控制设备的数据检测装置，包括主轴、标定编码器；其特征是：所述标定编码器为空心轴编码器，标定编码器的空心轴装配在主轴上；主轴的一端设有锥轴，另一端装有手轮。转动主轴，同步实时获得标定编码器和待测编码器输出数据，形成同步数据对比，直观准确地反应待测编码器或旋变性能数据。本发明装置，结构简单，可快速装拆待测编码器或旋变，在不依赖于伺服系统为载体的前提下，实时获得稳定的数据读取。可控制机械结构转动到同一角度位置重复定位，并读取同一位置时待测编码器的多次数据，每次数据与前次数据进行差值对比，可直观得到待测编码器或旋变的重复定位精度。

Description

一种角度旋转控制设备的数据检测装置

技术领域

本发明涉及一种角度旋转控制设备的数据检测装置，利用高精度编码器获得同步稳定的对比数据，所述角度旋转控制设备可以是编码器、旋转变压器（简称旋变）等。

背景技术

编码器是一种将机械结构、电子结构、软件协议等各部分有机的组合成一个整体，并对其他运动设备或伺服控制系统提供精确旋转定位或角度控制的一种精密的设备。它能将精确角度位置数据通过电子器件的转换，输出给使用者精确的电信号或者脉冲波形。目前市面上这样的设备种类繁多，主流的设备主要有绝对值编码器、增量式编码器及旋变；在需要对这些产品进行绝对精度、重复精度的测试，并对比分辨率数据时，大部分厂家均利用现有伺服电机上安装待测编码器或旋变，然后通过驱动器控制伺服电机转动或者停止，来使用示波器等仪器同步读取待测编码器及旋变的相关数据；有的厂家甚至无法满足测试所需的最基本要求，对编码器的数据测试直接放弃，转而只能片面的依据编码器或旋变厂家提供的数据来使用，或者将自家生产的编码器或旋变转交第三方进行测试；在使用伺服电机测试的方法中，主要测试所需载体为驱动器控制的伺服电机，伺服电机在工作时，会受到电流交变、电压不稳、电磁转化造成抖动等因素的影响，使得无论电机轴是否在转动过程中，都会发生或多或少的旋转抖动，这种现象是伺服电机无法避免的情况，那么待测设备在读取相关数据时，因电机轴产生的旋转抖动，便会对读取数据及数据的准确性造成很大的影响；同时还发现待测编码器或旋变在往伺服电机上安装时耗时较长，并且要求安装方法严谨，拆卸时比较不容易进行操作，若强行拆卸，很容易对电机或者待测设备本体造成损坏，无法修复。本发明提供一种不受伺服电机旋转抖动影响，能获得稳定的数据读取状态，并且有效避免了待测设备在安装、拆卸时不便的半自动机械装置，同时也完全适用于没有伺服电机应用条件的场合。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种角度旋转控制设备的数据检测装置，利用高精度标定编码器获得同步稳定的对比数据，在不依赖于伺服系统为载体的前提下，实时获得稳定的数据读取，并与标定编码器（精度高于待测编码器或旋变精度，符合作为标定数据的精度要求）形成同步数据对比，直观准确地反应待测编码器或旋变性能数据。

本发明一种角度旋转控制设备的数据检测装置，包括主轴、标定编码器；所述标定编码器为空心轴编码器，标定编码器的空心轴装配在主轴上；主轴的一端设有锥轴，另一端装有手轮（可用其它驱动机构替代）。

将待测编码器（或旋变）轴装在主轴的锥轴上，转动主轴，同步实时获得标定编码器和待测编码器（或旋变）输出数据，形成同步数据对比，直观准确地反应待测编码器或旋变性能数据。此方法采用半自动机械式结构，手动旋转机械装置，读取高精度标定编码器实时数据波形与待测编码器或旋变波形图数据，并将两组数据形成位置值偏差曲线图，可直观得出待测编码器或旋变的绝对精度数据。可以将待测编码器或旋变信号输出连接于调试专用PLC及上位机，可实时对其进行固有分辨率调试与确认。可控制机械结构转动到同一角度位置重复定位，并读取同一位置时待测编码器或旋变的多次数据，每次数据与前次数据进行差值对比，可直观得到待测编码器或旋变的重复定位精度。

设置支撑装置，所述支撑装置包括主支架，通过轴承将主轴安装在主支架上；主支架上设有角度标尺盘，角度标尺盘圆心位于主轴轴线上；角度标尺盘设有伸缩止转导柱，主轴上设有主轴止转销，主轴止转销位于伸缩止转导柱的伸展位上。

角度标尺盘和伸缩止转导柱以及止转销配合，可控制机械结构转动到同一角度位置重复定位，并读取同一位置时待测编码器或旋变的多次数据，每次数据与前次数据进行差值对比，可直观得到待测编码器或旋变的重复定位精度。

在主轴上，还设有惯量盘，用于增加主轴的转动惯量。

所述支撑装置包括底板，主支架垂直安装在底板上；底板沿主轴轴线方向设有滑轨，滑轨上安装压紧柱固定架，压紧柱固定架上设置沿主轴轴线方向伸缩的压紧柱，压紧柱轴线与主轴轴线重合；压紧柱位置与主轴锥轴的位置相对。压紧柱固定架和压紧柱用于压紧待测编码器或旋变。

本发明装置，结构简单，可快速装拆待测编码器或旋变，在不依赖于伺服系统为载体的前提下，实时获得稳定的数据读取，并与标定编码器形成同步数据对比，直观准确的反应待测编码器或旋变性能数据。采用半自动机械式结构，手动旋转机械装置，读取标定高精度编码器实时数据波形与待测编码器或旋变波形图数据，并将两组数据形成位置值偏差曲线图，可直观得出待测编码器或旋变的绝对精度数据；可以将标定编码器和待测编码器或旋变信号输出连接于调试专用PLC及上位机，可实时对其进行固有分辨率调试与确认。可控制机械结构转动到同一角度位置重复定位，并读取同一位置时待测编码器或旋变的多次数据，每次数据与前次数据进行差值对比，可直观得到待测编码器或旋变的重复定位精度。

附图说明

图1是本发明角度旋转控制设备的数据检测装置结构示意图。

图2是本发明角度旋转控制设备的数据检测装置纵向剖面示意图。

图3是本发明角度旋转控制设备的数据检测装置仰视示意图。

图4是本发明角度旋转控制设备的数据检测装置立体示意图（未安装待测设备）。

图5是本发明角度旋转控制设备的数据检测装置立体示意图（安装待测设备）。

图6是待测编码器或旋变安装部位局部放大图。

图7是主支架、角度标尺盘部位局部放大图。

图8是主支架、角度标尺盘部位局部放大图（主轴止转销位于伸缩止转导柱的伸展位上）。

图9是主轴示意图。

图10是图1A-A剖面图。

图11是图1B-B剖面图。

图12是图1C-C剖面图。

图13是图1F-F剖面图。

图14是线性旋转衬套示意图。

图15是角度标尺盘立体示意图。

图16是编码器或旋变安装固定板示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步详细说明。

如图所示：一种角度旋转控制设备的数据检测装置，包括主轴2、标定编码器6。所述标定编码器为空心轴编码器，标定编码器的空心轴装配在主轴上。标定编码器的精度、分辨率等数据需大于待测设备，理想倍数为3倍。主轴的一端设有锥轴，另一端安装手轮1。将惯量盘9安装于主轴2相应位置，插入长键10，使惯量盘9可与主轴2同步转动；将两个深沟球轴承（28、29）分别装于主轴2上两轴承限位端面；将电磁铁e30（两片）分别黏贴于支架B11相应异形沉孔内， 并将电磁铁e30的电线从支架B中向下穿出；将支架A8与深沟球轴承28的外圈配合安装于一起。将支架B与深沟球轴承29的外圈配合安装于一起。将安装固定板A7安装于支架A的对应端面上。将伸缩式电磁铁止转销31两件分别安装于安装固定板B12对应的孔内。再将安装好伸缩式电磁铁止转销31的安装固定板B安装于支架B对应的端面上，将伸缩式电磁铁止转销31的电线从支架B中向下穿出。利用螺钉、销钉将支架A、支架垂直安装于底板21对应的孔位上，从支架B下方引出的电磁铁线缆引至电磁铁控制开关A20安装位处；将预先准备好的高精度空心轴标定编码器6安装于主轴2上，标定编码器底座与安装固定板A7固定。将滚针轴承27安装于支架A中；再将角度标尺盘4与滚针轴承27内孔进行配合安装。将主轴2穿过安装好角度标尺盘4的支架A，并将支架A与底板21用螺钉、销钉进行固定。将主轴止转销3插入主轴2对应销钉孔中固定。将伸缩止转导柱24穿过角度标尺盘4上的导柱孔，将电磁铁Ca（23）与电磁铁Cb（25）分别固定于伸缩止转导柱的两端。将电磁铁d26安装于角度标尺盘4上对应的孔内。将电磁铁Ca、电磁铁Cb、电磁铁D线缆引出至底板21上安装电磁铁控制开关B22安装处。将手轮1安装于主轴2轴端，并紧固。将线性旋转衬套17安装于压紧柱固定架14上。将压紧柱16穿入线性旋转衬套17内。将深沟球轴承32安装于弹簧挡块13对应的安装孔中。将压缩弹簧18套于压紧柱16上，再将深沟球轴承32内孔安装于压紧柱16上，至限位处为止。将“C”形卡19卡入压紧柱16上，对轴承进行限位，同时将压缩弹簧18导入弹簧挡块13的孔中。在压紧柱固定架14后部对应的孔中安装固定电磁铁a33；将电磁铁b15安装于压紧柱16尾端，并固定。将压紧柱固定架14放置于底板21上对应的导轨槽内，并用螺钉与固定架锁紧块34配合使用，将压紧柱固定架14进行位置的锁紧固定。将电磁铁a 与电磁铁b 的线缆引出至底板21上电磁铁控制开关A20安装处。将电磁铁控制开关A20、电磁铁控制开关B22安装于底板21上，并固定电磁铁引出的线缆分别连接于电磁铁控制开关A、电磁铁控制开关B上指定的焊接位置，并将电磁铁控制开关A、电磁铁控制开关B连通指定电源。

整个机构初始状态时，控制电磁铁控制开关A中按钮f，使电磁铁b15与电磁铁a33通电后磁性相斥，电磁铁b带动压紧柱16向压缩弹簧18的方向运动，至合适位置时，磁力与压缩弹簧18压缩力相等。此时固定架锁紧块34处于松弛状态，可随时调整压紧柱固定架14在底板21导槽中的位置。控制电磁铁控制开关A中按钮d，使电磁铁e与伸缩式电磁铁止转销31通电产生相吸磁性，使伸缩式电磁铁止转销31缩入安装固定板B12孔内；控制电磁铁控制开关B22中的按钮a，使电磁铁Ca23与电磁铁d通电产生相吸磁性，使伸缩止转导柱24在磁力的作用下向角度标尺盘4的方向运动，最后使电磁铁Ca与电磁铁d贴合；此时可控制电磁铁控制开关A中的按钮e，使电磁铁e30与伸缩式电磁铁止转销31产生相斥磁性，推动伸缩式电磁铁止转销31向安装固定板B12外侧运动，直至运动到限位死点后，停止运动。现可安装待测设备，例如编码器或旋变，将待测设备的轴安装于主轴2的锥轴上，将待测设备的弹片孔导入至伸缩式电磁铁止转销31上，起到止转的作用。再将压紧柱固定架14移动至合适位置，并将螺钉与固定架锁紧块34锁紧，将压紧柱固定架进行位置固定。此时可控制电磁铁控制开关A中按钮f，使电磁铁b与电磁铁a断电，并缓慢的消除磁力作用，压紧柱16在压缩弹簧18的弹力作用下，缓慢的压紧于待测设备的主轴上，同时压紧柱16可随测试时待测设备的主轴一起进行旋转，并且对压缩弹簧18不会产生旋转影响。此时可将标定编码器6与待测设备的输出线缆连接于同一台PLC与上位机上，用手向同一方向平稳转动手轮1，使PLC及上位机获取相关读数，并进行相关运算，得出待测设备的绝对精度与对比数据，也可以直接操作PLC分析待测设备固有分辨率。运行过程中，惯量盘9可起到产生惯性，使转动平稳的作用。此时，将角度标尺盘4与主支架5刻度进行对调，将角度标尺盘4上的360°的刻度线进行任意调节旋转，至一固定角度位置时，利用主支架5上旋入的螺钉对角度标尺盘4进行位置固定。控制电磁铁控制开关B22按钮b，使电磁铁Ca23与电磁铁d26产生相斥磁力，将推动伸缩止转导柱24向远离角度标尺盘4的方向运动至限位死点，再控制电磁铁控制开关B中的按钮c，使电磁铁Cb25产生磁性。用手旋转手轮1，使止转销3旋转至与电磁铁Cb相吸贴合，此时采集PLC及上位机相关数据，并记录。然后控制电磁铁控制开关B按钮c、a，使电磁铁Cb断电，磁性消失，使电磁铁Ca与电磁铁d产生相吸磁性，并运动至贴合。用手继续旋转手轮1，带动主轴2旋转，旋转360°或者360°的n倍后，重新操作电磁铁控制开关B按钮b与按钮c，使电磁铁Ca与电磁铁d产生相斥磁性，带动伸缩止转导柱24向远离角度标尺盘4的方向运动，直至限位死点，使电磁铁Cb通电后拥有磁性，止转销3与电磁铁Cb相吸并贴合，再次读取相关数据，并记录。可重复上述过程多次，将每次采集的数据进行对比，可得出待测设备的重复定位精度数据。再次控制电磁铁控制开关B按钮a、c，使电磁铁Ca与电磁铁d相吸并贴合，同时电磁铁Cb断电后，磁性消失。操作电磁铁控制开关A20按钮d、f，使电磁铁e与伸缩式电磁铁止转销31产生磁性相吸，并促使伸缩式电磁铁止转销31退入安装固定板B12孔内，同时电磁铁a33与电磁铁b15产生相斥磁性，带动压紧柱16向压缩压缩弹簧18的方向运动，直至磁力与压缩弹簧18的弹力平衡时，压紧柱16停止运动，使待测设备的压紧与止转限制全部去除，取出已经测好的设备，完成测试。

因整个过程中，除手动控制外，主要是靠电磁铁通电控制磁性大小，来完成相关机械动作，在调试测试时，我们可以随时改变电流大小，从而控制电磁铁磁性增加或者降低。

本发明装置采用空心轴安装的高精度编码器为标定物（精度、分辨率等数据需远大于待测设备，理想倍数为3倍），适用对具有同样性质的角度精度设备进行对比测试与调试，效果稳定，操作简单方便，具有其他装置无法替代的优点。本发明装置，可快速装拆待测编码器或旋变，在不依赖于伺服系统为载体的前提下，实时获得稳定的数据读取，并与标定编码器形成同步数据对比，直观准确的反应待测编码器或旋变性能数据。

Claims (3)

1. 一种角度旋转控制设备的数据检测装置，包括主轴、标定编码器；其特征是：所述标定编码器为空心轴编码器，标定编码器的空心轴装配在主轴上；主轴的一端设有锥轴，另一端装有手轮；设有支撑装置，所述支撑装置包括主支架和底板，主支架垂直安装在底板上；通过轴承将主轴安装在主支架上；底板沿主轴轴线方向设有滑轨，滑轨上安装压紧柱固定架，压紧柱固定架上设置沿主轴轴线伸缩的压紧柱，压紧柱轴线与主轴轴线重合；压紧柱位置与主轴锥轴的位置相对，主轴的锥轴用于安装待测设备，压紧柱与锥轴配合用于压紧待测设备。

2.根据权利要求1所述角度旋转控制设备的数据检测装置，其特征是：所述主支架上设有角度标尺盘，角度标尺盘圆心位于主轴轴线上；角度标尺盘设有伸缩止转导柱，主轴上设有主轴止转销，主轴止转销位于伸缩止转导柱的伸展位上。

3.根据权利要求1或2所述角度旋转控制设备的数据检测装置，其特征是：在所述主轴上设有惯量盘。