CN108692696A - 一种挖掘臂动臂旋转角度测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明一种挖掘臂动臂旋转角度测量装置，安装固定于多功能抢险救援车的待测挖掘臂动臂和动臂安装支座之间，包括有旋转编码器、2个传动齿轮（大、小齿轮）及编码器安装支座，旋转编码器通过编码器安装支座安装固定在待测挖掘臂动臂之外的固定位置，小齿轮固定安装在旋转编码器输出轴端，大齿轮固定安装在待测挖掘臂动臂上，大齿轮跟随待测挖掘臂动臂旋转转动，小齿轮和大齿轮构成齿轮啮合传动且二者之间的位置角度可调，用以采集待测挖掘臂动臂的旋转角度信息。本发明提供的挖掘臂动臂旋转角度测量装置，通过两个齿轮啮合传动测量方法实现旋转角度的精确测量，结构紧凑，安装方便，解决现有方案中对角度传感器在使用和安装过程中造成损伤的问题。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域，具体涉及一种挖掘臂动臂旋转角度测量装置。
背景技术
多功能抢险救援车挖掘臂在整车行驶状态和工作状态时会呈现不同的工作姿态，而挖掘臂姿态的调整是通过其动臂、斗杆的旋转、折叠来实现，为了能够实现多功能抢险救援车挖掘臂姿态调整的可控性和挖掘臂在不同工况下的作业安全性，整车控制系统需要对挖掘臂动臂、斗杆旋转角度信息的检测采集，动臂、斗杆旋转角度信息测量的准确性决定了多功能抢险救援车挖掘臂姿态控制的可靠性和作业安全性。当挖掘臂动臂、斗杆旋转角度超出安全值范围时，整车控制系统会限制挖掘臂动臂、斗杆的动作，以确保挖掘臂作业的安全性，因此需要设计一种简单、可精确测量挖掘臂动臂及斗杆旋转角度的测量装置。
现有技术方案1，挖掘臂动臂旋转角度的测量可采用角度传感器，即将角度传感器直接安装固定于挖掘臂动臂合适位置处，并且该角度传感器的转轴通过摆杆与挖掘臂动臂安装支座相连，通过角度传感器与其转轴的相对转动来测量挖掘臂动臂与安装底座之间的夹角。
现有技术方案1在实际操作过程中，存在以下几个方面的问题：第一，简单地将角度传感器的转轴通过摆杆直接固定挖掘臂动臂安装支座上，在使用过程中，当挖掘臂动臂受到较大扭矩作用下，特别容易造成角度传感器的损伤；第二，现有技术存在测量精度差，可靠性低的问题，不利于实现多功能抢险救援车挖掘臂姿态控制的可靠性和安全性；第三，角度传感器的转轴与摆杆采用锥形销连接，在安装过程中敲打锥形销会造成角度传感器本身的损害。
现有技术方案2，授权公告号CN103471556B的中国发明专利提出了一种旋转角度测量装置，主要应用于具有回转支撑上车结构的回转旋转角度测量，通过设计一套轴系传动结构，采用联轴器将旋转编码器转轴和所设计轴系转动连接，通过轴系传动安装齿轮与回转支撑内齿圈啮合传动实现旋转角度信息测量。
现有技术方案2设计了一套轴系传动，且齿轮啮合传动是通过自身结构（回转支撑内齿圈）来实现，适合应用于具有回转支撑结构旋转角度测量，不适合于本方案。
现有技术方案3，授权公告号CN107941144A的中国发明专利提出了一种挖掘机斗杆旋转角度测量装置，主要通过一定位杆、传动杆、旋转盘和磁阻传感器来实现。现有技术方案3通过一定位杆、传动杆、旋转盘和磁阻传感器来实现，且定位杆和旋转盘之间通过一轴承连接，其结构复杂，考虑到多功能抢险救援车挖掘臂安装结构空间，不适合于本方案。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种挖掘臂动臂旋转角度测量装置，可实现多功能抢险救援车挖掘臂动臂旋转角度的准确、可靠测量，并且能够很好地解决现有技术中对角度传感器在使用和安装过程中造成损伤的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种挖掘臂动臂旋转角度测量装置，安装固定于多功能抢险救援车的待测挖掘臂动臂和动臂安装支座之间，待测挖掘臂动臂安装于动臂安装支座上，包括旋转编码器、小齿轮、大齿轮和编码器安装支座，旋转编码器设置在多功能抢险救援车待测挖掘臂动臂之外的固定位置，小齿轮通过螺栓固定安装在编码器输出轴端，大齿轮通过螺栓固定安装在待测挖掘臂动臂的合适位置，大齿轮跟随待测挖掘臂动臂旋转运动，大齿轮和小齿轮构成齿轮啮合传动且二者之间的位置角度可调，用以采集待测挖掘臂动臂的旋转角度信息。
进一步的，所述旋转编码器通过所述编码器安装支座连接到所述固定位置。
进一步的，所述旋转编码器安装支座呈Z形，包括第一水平连接部、第二水平连接部以及连接所述第一水平连接部和所述第二水平连接部的竖向连接部，所述旋转编码器通过第一水平连接部固定安装在编码器安装支座上，所述第二水平连接部用于将编码器安装支座安装在所述固定位置。
进一步的，所述第一水平连接部上开设有若干个安装孔，用于将旋转编码器安装于编码器安装支座上。
进一步的，所述第一水平连接部上开设有3个安装孔，用于将旋转编码器螺栓固定安装于编码器安装支座上。
进一步的，所述第二水平连接部上开设有一个圆孔和一个长弧形槽孔，其中所述圆孔用于固定安装所述编码器安装支座到所述固定位置处，所述长弧形槽孔用于调节所述大齿轮和所述小齿轮之间位置的角度，使所述大齿轮和所述小齿轮相对地错开一定角度，进而消除所述大齿轮和所述小齿轮轮齿之间的间隙，以提高测量精度。
进一步的，所述固定位置为所述待测挖掘臂动臂与所述动臂安装支座铰接连接销轴的轴端位置。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明公开了一种挖掘臂动臂旋转角度测量装置，安装固定于多功能抢险救援车的待测挖掘臂动臂和动臂安装支座之间，待测挖掘臂动臂安装于动臂安装支座上，包括旋转编码器、小齿轮、大齿轮和编码器安装支座，旋转编码器设置在多功能抢险救援车待测挖掘臂动臂之外的固定位置，小齿轮通过螺栓固定安装在编码器输出轴端，大齿轮通过螺栓固定安装在待测挖掘臂动臂的合适位置，大齿轮跟随待测挖掘臂动臂旋转运动，大齿轮和小齿轮构成齿轮啮合传动且二者之间的位置角度可调，用以采集待测挖掘臂动臂的旋转角度信息。本发明提供的挖掘臂动臂旋转角度测量装置，相比现有技术方案，结构紧凑、安装方便，并且可以很好地利用现有结构有限的安装空间实现旋转角度的测量；旋转角度测量通过一组大、小齿轮啮合传动实现旋转角度的信息采集，采集信息准确、可靠，可实现旋转角度的精确测量；很好地解决了现有方案中对角度传感器在使用和安装过程中造成损伤的问题。
附图说明
图1是本发明的安装示意图；
图2是本发明的编码器安装支座的主视图；
图3是本发明的编码器安装支座的俯视图；
图4是本发明的大、小齿轮轮齿间隙调整后结构主视图；
其中，1-旋转编码器；2-小齿轮；3-大齿轮；4-编码器安装支座；5-待测挖掘臂动臂；6-动臂安装支座；41-第一水平连接部；42-第二水平连接部；43-竖向连接部；411-安装孔；421-圆孔；422-长弧形槽孔；7-连接销轴。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。
如图1-4所示，一种挖掘臂动臂旋转角度测量装置，固定安装于多功能抢险救援车的待测挖掘臂动臂5和动臂安装支座6之间，包括旋转编码器1、小齿轮2、大齿轮3和编码器安装支座4，旋转编码器1安装于编码器安装支座4上再通过编码器安装支座4安装在待测挖掘臂动臂5之外的固定位置，固定位置为待测挖掘臂动臂5与动臂安装支座6铰接连接销轴7的轴端位置，通过连接销轴7实现待测挖掘臂动臂5与动臂安装支座6的转动副连接，小齿轮2固定安装在旋转编码器1输出轴端，大齿轮3固定安装在待测挖掘臂动臂5上，大齿轮3跟随待测挖掘臂动臂5一起旋转转动，小齿轮2和大齿轮3构成齿轮啮合传动且二者之间的位置角度可调，用以采集待测挖掘臂动臂5的旋转角度信息。
小齿轮2通过螺栓固定安装在旋转编码器1输出轴的轴端位置，大齿轮3通过螺栓固定安装在待测挖掘臂动臂5动臂头端面位置。
旋转编码器安装支座4呈Z形，包括第一水平连接部41、第二水平连接部42以及连接第一水平连接部41和第二水平连接部42的竖向连接部43，旋转编码器1通过第一水平连接部41固定安装于编码器安装支座4上，编码器安装支座4通过第二水平连接部42安装于待测挖掘臂动臂5之外的固定位置，即待测挖掘臂动臂5与动臂安装支座6铰接连接销轴7的轴端位置。
第一水平连接部41上开设有3个安装孔411，旋转编码器1通过3个安装孔411螺栓固定安装于编码器安装支座4上，第二水平连接部42上开设有一个圆孔421和一个长弧形槽孔422，编码器安装支座4通过圆孔421固定安装在待测挖掘臂动臂5与动臂安装支座6铰接连接销轴7的轴端位置，长弧形槽孔422用于调节小齿轮2和大齿轮3之间的位置角度，使小齿轮2和大齿轮3相对地错开一定角度，进而消除小齿轮2和大齿轮3轮齿之间存在的间隙，以提高测量精度，具体的位置角度以及错开的角度范围可根据实际需求进行调节。
通过长弧形槽孔422调节小齿轮2和大齿轮3之间的位置角度的步骤为：首先拧松安装在编码器安装支座4的第二水平连接部42上的圆孔421上的螺栓，然后将安装在第二连接部42上的长弧形槽孔422上的螺栓拧松，使得编码器安装支座4可以沿第二水平连接部42上的长弧形槽孔422绕安装在第二水平连接部42上的圆孔421上的螺栓旋转，实现小齿轮2和大齿轮3轴向相对错开一定角度，以消除小齿轮2和大齿轮3轮齿之间的间隙。
本发明的安装及工作原理为：
旋转编码器1首先通过编码器安装支座4的第一水平连接部41上的3个安装孔411固定安装在编码器安装支座4上，固定方式采用螺栓连接固定；小齿轮2安装固定于旋转编码器1的输出轴的轴端位置，固定方式采用螺栓连接固定；大齿轮3安装固定在多功能抢险救援车待测挖掘臂动臂5上，使得大齿轮3可以随从待测挖掘臂动臂5一起旋转转动，固定方式采用螺栓固定连接；编码器安装支座4通过编码器安装支座4上的第二水平连接部42上的圆孔421固定安装在固定位置，即待测挖掘臂动臂5与动臂安装支座6铰接连接销轴7的轴端位置；编码器安装支座4安装固定时要求将安装在旋转编码器1输出轴轴端的小齿轮2和安装固定在待测挖掘臂动臂5上的大齿轮3构成齿轮啮合传动，用以采集待测挖掘臂动臂5的旋转角度信息。
当小齿轮2和大齿轮3轮齿间隙较大时，通过编码器安装支座4的第二水平连接部42上的长弧形槽孔422调节小齿轮2和大齿轮3之间的位置角度，使小齿轮2和大齿轮3相对地错开一定角度，以消除小齿轮2和大齿轮3轮齿之间的间隙，保证测量结果的准确性。
上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种挖掘臂动臂旋转角度测量装置，其特征在于，所述测量装置安装固定于多功能抢险救援车的待测挖掘臂动臂（5）和动臂安装支座（6）之间，包括旋转编码器（1）、小齿轮（2）、大齿轮（3）和编码器安装支座（4），所述旋转编码器（1）安装于编码器安装支座（4）上再通过编码器安装支座（4）安装在待测挖掘臂动臂（5）之外的固定位置，小齿轮（2）固定安装在旋转编码器（1）输出轴端，大齿轮（3）固定安装在待测挖掘臂动臂（5）上，大齿轮（3）跟随待测挖掘臂动臂（5）一起旋转转动，小齿轮（2）和大齿轮（3）构成齿轮啮合传动且二者之间的位置角度可调，用以采集待测挖掘臂动臂（5）的旋转角度信息。
2.根据权利要求1所述的一种挖掘臂动臂旋转角度测量装置，其特征在于，所述固定位置为待测挖掘臂动臂（5）与动臂安装支座（6）铰接连接销轴（7）的轴端位置。
3.根据权利要求1所述的一种挖掘臂动臂旋转角度测量装置，其特征在于，所述小齿轮（2）通过螺栓固定安装于所述旋转编码器（1）输出轴的轴端位置。
4.根据权利要求1所述的一种挖掘臂动臂旋转角度测量装置，其特征在于，所述大齿轮（3）通过螺栓固定安装在待测挖掘臂动臂（5）动臂头端面位置，大齿轮（3）随从待测挖掘臂动臂（5）一起旋转转动。
5.根据权利要求1所述的一种挖掘臂动臂旋转角度测量装置，其特征在于，所述编码器安装支座（4）呈Z形，包括第一水平连接部（41）、第二水平连接部（42）以及连接所述第一水平连接部（41）和所述第二水平连接部（42）的竖向连接部（43）。
6.根据权利要求5所述的一种挖掘臂动臂旋转角度测量装置，其特征在于，所述旋转编码器（1）通过第一水平连接部（41）固定安装于编码器安装支座（4）上，编码器安装支座（4）通过第二水平连接部（42）安装于待测挖掘臂动臂（5）与动臂安装支座（6）铰接连接销轴（7）的轴端位置。
7.根据权利要求5或6所述的一种挖掘臂动臂旋转角度测量装置，其特征在于，所述第一水平连接部（41）上开设有若干个安装孔（411），旋转编码器（1）通过安装孔（411）安装于编码器安装支座（4）上。
8.根据权利要求7所述的一种挖掘臂动臂旋转角度测量装置，其特征在于，所述第一水平连接部（41）上开设有3个安装孔（411），所述旋转编码器（1）通过3个安装孔（411）螺栓固定安装于编码器安装支座（4）上。
9.根据权利要求5或6所述的一种挖掘臂动臂旋转角度测量装置，其特征在于，所述第二水平连接部（42）上开设有一个圆孔（421），编码器安装支座（4）通过圆孔（421）固定安装在待测挖掘臂动臂（5）与动臂安装支座（6）铰接连接销轴（7）的轴端位置。
10.根据权利要求5或6所述的一种挖掘臂动臂旋转角度测量装置，其特征在于，所述第二水平连接部（42）上开设有一个长弧形槽孔（422），通过长弧形槽孔（422）调节小齿轮（2）和大齿轮（3）之间的位置角度，使小齿轮（2）和大齿轮（3）相对地错开一定角度，消除小齿轮（2）和大齿轮（3）的轮齿之间的间隙。
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