CN109372974B - 一种带多位置锁紧机构的高精度轴系 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带多位置锁紧机构的高精度轴系。该轴系采用精密交叉滚子轴承做为支撑元件，轴承外圈做为固定，轴承内圈用于回转，在轴承的内圈安装高精度元光栅，以及动齿盘，轴承的外圈上安装读数头用于与光栅配套使用。同时在轴承外圈上还装有一套锁紧机构，该锁紧机构用于将轴承的定子和转子锁定，使得轴系能够锁住不旋转。

Description

一种带多位置锁紧机构的高精度轴系
技术领域：
本发明涉及一种带锁紧机构的高精度轴系，该轴系可以在高低温(-40℃～60℃)的环境下使用，同时还可以早冲击和振动的环境中使用。该轴系的绝对位置定位精度能够达到3″以内，在轴系不回转的情况下，锁紧机构工作可使得轴承的内外圈锁紧，并且断电之后可保证轴系可靠锁紧，锁紧精度能够保证在10″以内。
背景技术：
随着新技术的发展和工业的需要，很多惯导测试设备在对惯导测试过程之中，需要进行多位置的标定，而且标定时间比较长，因此常规设备在对其标定时需要在某一位置进行长时间的电控锁紧，这样操作电机很容易发热，并且只能在实验室环境下进行，在有振动和冲击，或者是高低温的环境下，难以进行电控锁紧，因此需要一个能够在多位置进行锁紧的轴系。
发明内容：
本发明的目的是为了能够使现有的标定设备能够在复杂环境下进行长时间的标定，该设备简单且容易装配，并且通用性强。该设备中还含有光栅传感器，可实现3″的位置精度，具备了高精度的定位功能。
本发明的目的是这样实现的：根据精密交叉滚子轴承有安装法兰以及有安装螺纹孔的特点，为了能够将锁紧和测角一体化，并且组成一个通用性较好的轴系，因此在该轴承上加入测角元件以及锁紧机构，使其能够组成一个带锁紧和测角的轴系。
精密交叉滚子轴承通过其法兰可以与某个带驱动的设备相连接，外圈与设备的框架连接，内圈与设备的转动部分连接，可实现内圈的转动。由于在精密交叉滚子轴承的内圈上通过螺纹孔安装了高精度的元光栅(读数头安装在轴承外圈上)，因此在轴承内圈转动的时候光栅可以给出轴系的测角输出，实现了轴系转动的精确定位。而外圈上安装的锁紧机构通过与内圈上安装的齿盘相啮合，实现了轴系的锁紧，从而实现了整个轴系的机械锁紧，由于齿盘的齿数为90齿(或更多)，因此可以实现多位置的锁紧。
附图说明：
图1一种带多位置锁紧机构的高精度轴系示意图
图2轴系结构图1
图3轴系结构图2
如下图中示：
1、精密交叉滚子轴承 2、光栅读数头 3、光栅
4、锁紧座 5、导向杆 6、密珠
7、导向座 8、角接触球轴承 9、蜗轮
10、蜗杆 11、密珠座 12、定齿盘
13、动齿盘 14、动齿盘转接座 15、锁紧座支架
16、伺服电机 17、行程开关 18、红外传感器
具体实施方式：
下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步说明。
一种带多位置锁紧机构的高精度轴系，包括由精密交叉滚子轴承、元光栅、锁紧机构等部件组成。
精密交叉滚子轴承(1)做为该轴系的主要支撑零件，是实现高精度转动以及锁紧的关键。在其内圈上安装有一个高精度的光栅(3)，与光栅相配合的读数头(2)安装在精密交叉滚子轴承(1)的外圈上。
锁紧机构整个安装在精密交叉滚子轴承(1)的外圈上，其组成有锁紧座、蜗轮蜗杆，密珠轴系，导向轴系等。其中锁紧座(4)是锁紧机构的主要支撑，在锁紧座上安装有导向轴系，做为锁紧导向使用，其主要由导向杆(5)、密珠(6)以及导向座(7)组成。
整个锁紧机构的主要驱动方式是蜗轮蜗杆运动，因此在锁紧机构的中心安装有蜗轮(9)，蜗轮的轴承支撑来源于角接触球轴承(8)，该轴承可以使得蜗轮在进行转动的时候保持稳定。与蜗轮(9)配套的蜗杆(10)安装在锁紧座(4)的一侧，其轴向的支撑也是一对角接触球轴承(8)。在蜗杆(10)一端的两侧还安装有一对红外传感器(18)固定在锁紧座上(4)，用于锁紧机构运动时的控制闭环。
在锁紧座(4)下方安装有一套密珠轴系，其组成有密珠座(11)和密珠(6)。与密珠轴系配合的是定齿盘(12)，该齿盘的径向支撑依靠密珠轴系，轴向通过螺纹与蜗轮(9)相连接。在定齿盘(12)的下端安装有动齿盘(13)，该两个齿盘配套使用，实现锁紧功能。动齿盘(13)通过动齿盘转接座(14)与精密交叉滚子轴承(1)的内圈相连接。在锁紧座(4)上和定齿盘(12)上还安装有行程开关(17)同样做为锁紧运动的控制闭环。
整套锁紧机构通过锁紧座支架(15)安装在精密交叉滚子轴承(1)的外圈上，伺服电机(16)安装在锁紧座支架(15)上，并与蜗杆(10)相连接
工作方式：将带多位置锁紧机构的高精度轴系安装在设备的一端，且与设备的驱动轴系相连接，使其能够带动精密交叉滚子轴承转子运动，当轴系运动的时候，通过测控板卡的数据采集可以得到轴系的角位置，该精度可保证在3″以内。当需要锁紧的时候，给出锁紧信号，此时定齿盘做直线运动，可与动齿盘相连接，使得精密交叉滚子轴承的内外圈固连，从而实现了锁紧功能。锁紧位置数量可根据齿盘的齿数而定。

Claims (1)

1.一种带多位置锁紧机构的高精度轴系，其特征在于:包括由精密交叉滚子轴承、光栅、锁紧机构；
所述精密交叉滚子轴承(1)为所述高精度轴系的主要支撑零件，是实现高精度转动以及锁紧的关键；在其内圈上安装有一个高精度的光栅(3)，与光栅相配合的读数头(2)安装在精密交叉滚子轴承(1)的外圈上；
所述锁紧机构整个安装在精密交叉滚子轴承(1)的外圈上，其组成有锁紧座、蜗轮蜗杆，密珠轴系，导向轴系；其中锁紧座(4)是锁紧机构的主要支撑，在锁紧座上安装有导向轴系，作为锁紧导向使用，
其主要由导向杆(5)、密珠(6)以及导向座(7)组成；
所述锁紧机构的主要驱动方式是蜗轮蜗杆运动，因此在锁紧机构的中心安装有蜗轮(9)，蜗轮的轴承支撑来源于角接触球轴承(8)，该轴承可以使得蜗轮在进行转动的时候保持稳定；与蜗轮(9)配套的蜗杆(10)安装在锁紧座(4)的一侧，其轴向的支撑也是一对角接触球轴承(8)；在蜗杆(10)一端的两侧还安装有一对红外传感器(18)，其固定在锁紧座(4)上，用于锁紧机构运动时的控制闭环；
在所述锁紧座(4)下方安装有一套密珠轴系，其组成有密珠座(11)和密珠(6)；与密珠轴系配合的是定齿盘(12)，该齿盘的径向支撑依靠密珠轴系，轴向通过螺纹与蜗轮(9)相连接；在定齿盘(12)的下端安装有动齿盘(13)，该两个齿盘配套使用，实现锁紧功能；所述动齿盘(13)通过动齿盘转接座(14)与精密交叉滚子轴承(1)的内圈相连接；在所述锁紧座(4)上和定齿盘(12)上还安装有行程开关(17)，同样作为锁紧运动的控制闭环；所述锁紧机构通过锁紧座支架(15)安装在精密交叉滚子轴承(1)的外圈上，伺服电机(16)安装在锁紧座支架(15)上，并与蜗杆(10)相连接；
所述高精度轴系是将回转轴系直接与锁紧机构相连接，通过将轴承的内圈和外圈锁定实现轴系的锁紧；
所述高精度轴系是采用端齿定位的方式进行锁紧，其工作原理是采用多齿分度技术，通过机械定位和锁紧的方式，使动齿盘和定齿盘刚性的啮合在一起，并且可以根据齿数，进行多位置锁紧；
所述高精度轴系是在轴承上直接安装光栅，使得该轴系能够在实现锁紧功能的同时还能够实现轴系的角位置精度测量。
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