CN106944821B - 易更换的精确定位装置及实施方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种易更换的精确定位装置，包括齿圈、齿轮以及角度传感器，齿轮与齿圈啮合，角度传感器安装在齿轮的齿轮中心轴上，还包括固定在旋转体转子上用于给齿圈定位的齿圈支座，所述的齿圈支座底部还设有齿圈安装块和齿圈安装支架，所述的齿圈通过齿圈安装块、齿轮安装支架安装在齿轮支座上；所述的齿圈由若干段圆弧段构成，每个圆弧段的内圆柱面上设有上下布置的光滑表面和齿圈齿，每个圆弧段的分开位置在齿根位置。本发明设置齿圈支座，防止齿圈在使用过程中变形，保证齿圈的位置精度，从而提高了检测精度，更换方便；通过设置每个齿圈圆弧段的分开位置为齿根位置，在齿圈齿的上部设有一圈光滑表面，从而保证齿圈的安装精度。

Description

易更换的精确定位装置及实施方法

技术领域

本发明涉及建筑施工设备领域，具体涉及一种易更换的精确定位装置及实施方法。

背景技术

目前在机床或建筑施工设备领域，高精度的角度定位一般采用编码器、光栅尺及磁栅尺等角度传感器。编码器的应用一般安装在旋转的轴线上，编码器的轴心需要与旋转体的轴心同轴；若当旋转体的旋转轴线有阻挡或者走线等原因，不能在旋转轴线上直接安装应用编码器的时候，我们可以选择采用的环带式的光栅尺、磁栅尺及钢栅尺，但是上述三者都价格非常昂贵且对于安装精度要求非常高，出现故障或者损坏后，维修或者替换难度大。

编码器也可以采用机械转换的方式，通过增加旋转体与之前的机构传动，然后在增加旋转体旋转轴线上安装编码器，通过检测增加旋转体间的旋转角度，然后根据传动的比例关系，间接计算出目标物体的旋转角度，但由于对了以及机械传动，而传动一般都有回程误差和安装误差，经传动比例放大后，导致最终的检测精度不高，甚至无法满足要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种易更换的精确定位装置及实施方法，检测精度高，维修或者替换方便。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种易更换的精确定位装置，包括固定在旋转体转子上的齿圈、固定在旋转体定子上的齿轮、以及角度传感器，齿轮与齿圈啮合，用于检测齿轮角度的角度传感器安装在齿轮的齿轮中心轴上，其特征在于：它还包括固定在旋转体转子上用于给齿圈定位的齿圈支座，所述的齿圈支座底部还设有齿圈安装块和齿圈安装支架，所述的齿圈通过齿圈安装块、齿轮安装支架安装在齿轮支座上；所述的齿圈由若干段圆弧段构成，每个圆弧段的内圆柱面上设有上下布置的光滑表面和齿圈齿，每个圆弧段的分开位置在齿根位置。

按上述装置，所述的齿圈支座包括环形支座和支撑支座；其中环形支座的内径与所述的齿圈的外径相等；支撑支座设置在环形支座的底部，并与环形支座整体成型；支撑支座上设有用于与齿圈连接的螺纹孔。

按上述装置，所述的齿轮上设有与所述的齿圈齿啮合的齿轮齿，每个齿轮齿包括2个通过弹簧连接的片状齿。

按上述装置，所述的齿轮套在齿轮中心轴上并固定在一起，齿轮中心轴通过压紧装置与所述的旋转体定子连接；压紧装置包括与齿轮中心轴相对转动连接的齿轮滑块、压紧弹簧、以及与所述的旋转体定子固定的齿轮安装支架；其中齿轮安装支架上设有与所述的齿轮滑块配合的滑槽结构，所述的压紧弹簧的两端分别通过弹簧定位销与齿轮滑块和齿轮安装支架连接。

按上述装置，所述的角度传感器设有转轴，转轴通过弹性联轴器与所述的齿轮中心轴连接；角度传感器通过竖向编码器支座和横向编码器支座栓接固定在所述的齿轮滑块上。

一种所述的易更换的精确定位装置的实施方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、将齿圈安装支架、齿圈安装块和齿圈支座依次安装在旋转体转子上固定，固定时调整齿圈支座的精度；

S2、将若干段圆弧段依次放入齿圈支座中，进行固定；固定时利用光滑表面检测齿圈的内圆柱面的跳动；

S3、将齿轮固定在旋转体定子上，使得齿轮与所述的齿圈啮合；

S4、将角度传感器固定在齿轮中心轴上；

S5、更换齿圈时，分别卸下若干段圆弧段，再将新的若干段圆弧段依次放入齿圈支座中，进行固定；固定时利用光滑表面检测齿圈的内圆柱面的跳动。

按上述方法，所述的齿圈支座包括环形支座和支撑支座；其中环形支座的内径与所述的齿圈的外径相等；支撑支座设置在环形支座的底部，并与环形支座整体成型；支撑支座上设有用于与齿圈连接的螺纹孔；

所述的S2中将若干段圆弧段依次放入环形支座中，通过支撑支座上的螺纹孔利用螺钉固定；所述的S5中在更换齿圈时，利用螺纹孔与螺钉之间的顶升拆卸齿圈。

按上述方法，所述的齿轮上设有与所述的齿圈齿啮合的齿轮齿，每个齿轮齿包括2个通过弹簧连接的片状齿；所述的S3安装齿轮时使用双片薄齿轮错齿调整法进行安装。

按上述方法，所述的齿轮套在齿轮中心轴上并固定在一起，齿轮中心轴通过压紧装置与所述的旋转体定子连接；压紧装置包括与齿轮中心轴相对转动连接的齿轮滑块、压紧弹簧、以及与所述的旋转体定子固定的齿轮安装支架；其中齿轮安装支架上设有与所述的齿轮滑块配合的滑槽结构，所述的压紧弹簧的两端分别通过弹簧定位销与齿轮滑块和齿轮安装支架连接；

所述的S3首先将齿轮、齿轮中心轴、齿轮滑块、齿轮安装支架、弹簧定位销及压紧弹簧连接成一个组件，然后利用压紧弹簧的弹性将齿轮压入到齿圈内，再将齿轮安装支架与旋转体定子连接固定。

本发明的有益效果为：通过在齿圈外设置与齿圈精密配合的齿圈支座，能够防止齿圈在使用过程中变形，保证齿圈的位置精度，从而提高了检测精度；并且在齿圈更换时无需再重新考虑齿圈的位置精度问题，直接将齿圈卸下、新的齿圈安装在已经精确定位好的齿圈支座上即可，更换方便；由于旋转定子设置在中间，因此齿圈通常为若干段圆弧段构成，通过设置每个齿圈圆弧段的分开位置为齿根位置，从而保证齿轮啮合过程中的平稳，并且在齿圈齿的上部设有一圈光滑表面，可以在安装的时候，方便检测内圆柱面的跳动，从而保证齿圈的安装精度。

附图说明

图1为本发明一实施例的整体示意图。

图2是本发明的分解示意图。

图3是齿圈的整体示意图。

图4是齿圈的分解示意图。

图5是齿轮组件的示意图。

图6是齿轮组件的分解示意图。

图7是齿圈支座示意图。

图中：1-旋转体定子、2-旋转体转子、3-齿圈安装支架、4-齿圈安装块、5-齿圈支座、6-圆弧段、7-齿圈固定块、8-齿圈定位销、9-齿圈固定螺栓组件、10-齿轮安装支架、11-下轴承端盖、12-轴承、13-齿轮、14-齿轮滑块、15-键、16-齿轮中心轴、17-上轴承端盖、18-竖向编码器支座、19-弹性联轴器、20-角度传感器、21-横向编码器支座、22-弹簧定位销，23-压紧弹簧，5-1-环形支座，5-2-支撑支座，5-3-螺纹孔，6-1-光滑表面，6-2-齿圈齿。

具体实施方式

下面结合具体实例和附图对本发明做进一步说明。

本发明提供一种易更换的精确定位装置，如图1和图2所示，包括固定在旋转体转子2上的齿圈、固定在旋转体定子1上的齿轮13、以及角度传感器20，齿轮13与齿圈啮合，用于检测齿轮13角度的角度传感器20安装在齿轮的齿轮中心轴上，还包括固定在旋转体转子2上用于给齿圈定位的齿圈支座5，所述的齿圈支座5底部还设有齿圈安装块4和齿圈安装支架3，所述的齿圈通过齿圈安装块4、齿轮安装支架3安装在齿轮支座5上；所述的齿圈由若干段圆弧段6构成，每个圆弧段6的内圆柱面上设有上下布置的光滑表面6-1和齿圈齿6-2，可以在安装的时候，方便检测内圆柱面的跳动，从而保证齿圈的安装精度，如图3所示，每个圆弧段6的分开位置在齿根位置，从而保证齿轮13啮合过程中的平稳。如图4所示，本实施例中，若干段圆弧段6连接时，在连接处通过齿圈固定块7、齿圈固定销8和齿圈固定螺栓组件9进行连接。

优选的，如图7所示，所述的齿圈支座5包括环形支座5-1和支撑支座5-2；其中环形支座5-1的内径与所述的齿圈的外径相等；支撑支座5-2设置在环形支座5-1的底部，并与环形支座5-1整体成型；支撑支座5-2上设有用于与齿圈连接的螺纹孔5-3。

优选的，所述的齿轮13上设有与所述的齿圈齿6-2啮合的齿轮齿，每个齿轮齿包括2个通过弹簧连接的片状齿，通过双片薄齿轮错齿调整法来消除齿侧间隙。

进一步优选的，如图5和图6所示，所述的齿轮13套在齿轮中心轴16上并通过键15固定在一起，齿轮中心轴16通过压紧装置与所述的旋转体定子1连接；压紧装置包括与齿轮中心轴16相对转动连接的齿轮滑块14、压紧弹簧23、以及与所述的旋转体定子1固定的齿轮安装支架10；其中齿轮安装支架10上设有与所述的齿轮滑块14配合的滑槽结构，所述的压紧弹簧23的两端分别通过弹簧定位销22与齿轮滑块14和齿轮安装支架10连接。本实施例中，齿轮中心轴16通过轴承12与所述的齿轮滑块14连接，通过轴承来减小摩擦力，轴承12上下分别设有上轴承端盖17和下轴承端盖11，用于保护轴承12。

所述的角度传感器20设有转轴，转轴通过弹性联轴器19与所述的齿轮中心轴16连接；角度传感器20通过竖向编码器支座18和横向编码器支座21栓接固定在所述的齿轮滑块14上。

上述易更换的精确定位装置的实施方法，包括以下步骤：

S1、将齿圈安装支架3、齿圈安装块4和齿圈支座5依次安装在旋转体转子2上固定，固定时调整齿圈支座5的精度。一旦确定好了齿圈支座5的位置精度，那么在以后的更换齿圈时，就可以不需要考虑齿圈的位置精度，直接安装在齿圈支座5上即可，大大降低了安装和维修替换的难度。

S2、将若干段圆弧段6依次放入环形支座5-1中，通过支撑支座5-2上的螺纹孔5-3利用螺钉固定；固定时利用光滑表面6-1检测齿圈的内圆柱面的跳动。

S3、将齿轮13固定在旋转体定子1上，使得齿轮13与所述的齿圈啮合；安装齿轮13时使用双片薄齿轮错齿调整法进行安装；安装时首先将齿轮13、齿轮中心轴16、齿轮滑块14、齿轮安装支架10、弹簧定位销22及压紧弹簧23连接成一个组件，然后利用压紧弹簧23的弹性将齿轮13压入到齿圈内，再将齿轮安装支架10与旋转体定子1连接固定。压紧弹簧23处于压紧状态下，从而可以保证齿轮13与齿圈之间紧密配合，消除齿侧间隙。

S4、将角度传感器20固定在齿轮中心轴上；

S5、更换齿圈时，利用螺纹孔与螺钉之间的顶升分别拆卸齿圈的若干段圆弧段，再将新的若干段圆弧段依次放入齿圈支座中，进行固定；固定时利用光滑表面检测齿圈的内圆柱面的跳动。

本发明装置不用安装旋转体的旋转轴心上，适用于轴心线上有阻挡的情况。齿圈安装在齿圈支座5内，齿圈支座5保证齿圈与旋转体的轴心同轴度，齿圈由若干段圆弧段6组成，可以方便齿圈的拆卸和更换。齿轮13通过压紧弹簧23以及齿轮安装支架10与齿轮滑块14的滑槽结构，可以保证齿轮13与齿圈紧密啮合，消除齿侧间隙，提高检测精度。本发明方法安装更换方便，简单经济，精度高，应用范围广。

以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种易更换的精确定位装置，包括固定在旋转体转子上的齿圈、固定在旋转体定子上的齿轮、以及角度传感器，齿轮与齿圈啮合，用于检测齿轮角度的角度传感器安装在齿轮的齿轮中心轴上，其特征在于：它还包括固定在旋转体转子上用于给齿圈定位的齿圈支座，所述的齿圈支座底部还设有齿圈安装块和齿圈安装支架，所述的齿圈支座通过齿圈安装块、齿圈安装支架安装在旋转体转子上；所述的齿圈由若干段圆弧段构成，每个圆弧段的内圆柱面上设有上下布置的光滑表面和齿圈齿，每个圆弧段的分开位置在齿根位置；若干段圆弧段连接时，在连接处通过齿圈固定块、齿圈固定销和齿圈固定螺栓组件进行连接；

所述的齿圈支座包括环形支座和支撑支座；其中环形支座的内径与所述的齿圈的外径相等；支撑支座设置在环形支座的底部，并与环形支座整体成型；支撑支座上设有用于与齿圈连接的螺纹孔；

所述的齿轮上设有与所述的齿圈齿啮合的齿轮齿，每个齿轮齿包括2个通过弹簧连接的片状齿；

所述的齿轮套在齿轮中心轴上并固定在一起，齿轮中心轴通过压紧装置与所述的旋转体定子连接；压紧装置包括与齿轮中心轴相对转动连接的齿轮滑块、压紧弹簧、以及与所述的旋转体定子固定的齿轮安装支架；其中齿轮安装支架上设有与所述的齿轮滑块配合的滑槽结构，所述的压紧弹簧的两端分别通过弹簧定位销与齿轮滑块和齿轮安装支架连接；

所述的角度传感器设有转轴，转轴通过弹性联轴器与所述的齿轮中心轴连接；角度传感器通过竖向编码器支座和横向编码器支座栓接固定在所述的齿轮滑块上。

2.一种权利要求1所述的易更换的精确定位装置的实施方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、将齿圈安装支架、齿圈安装块和齿圈支座依次安装在旋转体转子上固定，固定时调整齿圈支座的精度；

S2、将将若干段圆弧段依次放入环形支座中，通过支撑支座上的螺纹孔利用螺钉固定；固定时利用光滑表面检测齿圈的内圆柱面的跳动；

S3、将齿轮固定在旋转体定子上，使得齿轮与所述的齿圈啮合；安装齿轮时使用双片薄齿轮错齿调整法进行安装；具体的，首先将齿轮、齿轮中心轴、齿轮滑块、齿轮安装支架、弹簧定位销及压紧弹簧连接成一个组件，然后利用压紧弹簧的弹性将齿轮压入到齿圈内，再将齿轮安装支架与旋转体定子连接固定；

S4、将角度传感器固定在齿轮中心轴上；

S5、更换齿圈时，分别卸下若干段圆弧段，再将新的若干段圆弧段依次放入齿圈支座中，进行固定；固定时利用光滑表面检测齿圈的内圆柱面的跳动；在更换齿圈时，利用螺纹孔与螺钉之间的顶升拆卸齿圈。

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