CN111906589B - 测量背隙的方法、感测装置及分度盘装置 - Google Patents

测量背隙的方法、感测装置及分度盘装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种测量背隙的方法、感测装置及分度盘装置，该分度盘装置包含一壳体、一盘体、一感测装置、一主轴及一传动单元。该壳体容纳该感测装置、该主轴及该传动单元，该盘体同轴地设置于该主轴。该传动单元具有一蜗杆、一转盘及一动力组件，该转盘同轴地设置于该主轴，该蜗杆啮合带动该转盘旋转，该转盘进而带动该主轴同步旋转。本发明的分度盘装置能快速测量背隙并增加测量的精准度，且能测量不同旋转位置的背隙大小，更具有归零侦测的功能，使测量过程不仅省时省力，更方便使用者使用。

Description

测量背隙的方法、感测装置及分度盘装置
技术领域
本发明涉及一种分度盘装置，尤指一种能测量背隙的分度盘装置。
背景技术
随着加工产业日渐发达，加工工具机也逐渐往高精度化发展，例如分度盘装置，对旋转角度的精度要求极高，现有的分度盘装置，例如TWM491544号中国台湾专利图1，是一分度盘安装于一CNC中心加工机，该分度盘包含一壳体、一出力轴回转盘、一蜗杆入力轴、一马达，该壳体容置该出力轴回转盘及该蜗杆入力轴，该出力回转盘与该蜗杆入力轴啮合旋转，该马达设置于该壳体并驱动该蜗杆入力轴绕自身轴线旋转，然而，该出力回转盘能与该蜗杆入力轴在啮合旋转的过程中持续磨耗，使用一段时间后便会产生背隙，造成分度盘装置的旋转精度下降。
传统测量背隙的方式，系以人力手持千分表进行测量，若测量出的背隙过大，则需拆解分度盘装置以调整蜗杆或更换零件，再以千分表重复测量并调整，直到消除背隙。此种测量及消除背隙的方式可能产生人为误差，且过程繁琐又耗费时间、人力，若千分表本身精准度不佳，更会增加测量误差。进一步而言，在测量过程中，分度盘装置必须由旋转状态变成静止状态以便读取刻度，此状态转变的过程也可能造成误差，再者，依分度盘装置不同旋转位置的使用程度不同，其磨耗程度也不同，故不同旋转位置的背隙大小也不同，若欲测量不同旋转位置的背隙值，单靠人力更是难以完成。
发明内容
本发明的其中一项目的在于提供一种分度盘装置，系以侦测器测量背隙，能快速测量背隙并增加测量的精准度，且能测量不同旋转位置的背隙大小，更具有归零侦测的功能，使测量过程不仅省时省力，更方便使用者使用。
为达成上述目的，本发明提供一种分度盘装置，该分度盘装置包含一壳体、一盘体、一感测装置、一主轴及一传动单元。该壳体能容纳该感测装置、该主轴及该传动单元，该盘体位于该壳体一侧，该盘体同轴地设置于该主轴。该传动单元带动该主轴旋转，该传动单元具有一蜗杆、一转盘及一动力组件，该转盘同轴地设置于该主轴，该蜗杆啮合带动该转盘旋转，该转盘进而带动该主轴同步旋转，该动力组件驱动该蜗杆旋转。该感测装置用于侦测该蜗杆啮合带动该转盘正反旋转时所产生的背隙，该感测装置包含一从动件、一第一侦测器及一第二侦测器，该从动件同轴地设置于该主轴，该从动件具有一外径面、一第一受测部及一第二受测部，该第一受测部及该第二受测部间隔设置于该从动件的该外径面，该第一侦测器与该第二侦测器位于该从动件的该外径面周围并朝向该外径面，该第一侦测器感测该第一受测部以测量背隙，该第二侦测器感测该第二受测部，当该第二侦测器感测到该第二受测部时，该主轴位于归零位置。
在某些情况中，该从动件的该外径面具有复数个第一受测部，该复数个第一受测部与该第二受测部等间隔地设置于该从动件的该外径面。
在某些情况中，该第一侦测器与该第二侦测器朝向该从动件的不同轴向位置。
在某些情况中，该第一受测部及该第二受测部位于该从动件的不同轴向位置。
在某些情况中，该第一受测部及该第二受测部凸出于该从动件的该外径面。
在某些情况中，该第一受测部沿该从动件轴向的长度与该第二受测部不同。
在某些情况中，该第二受测部更具有一第一测定区及一第二测定区，该第一测定区被该第一侦测器所感测，该第二测定区被该第二侦测器所感测。
在某些情况中，该第一受测部沿该从动件轴向的长度小于该第二受测部，且该第一测定区与该第一受测部位于该从动件的相同轴向位置，该第二测定区与该第一受测部位于该从动件的不同轴向位置。
如此，本发明所提供的分度盘装置能凭借第一侦测器与第二侦测器感测从动件的第一受测部及第二受测部，能进行归零并测量蜗杆啮合带动转盘正反旋转时所产生的背隙，并可利用测得的背隙值来调整分度盘装置的旋转数据来进行补偿，毋须手动测量，也毋须拆解分度盘装置来调整蜗杆或其他零件，因此，本发明的分度盘装置不仅节省人力、时间，更能减少手动测量所可能产生的人为误差，确保测量的精准度，再者，本发明的分度盘装置能针对不同旋转位置测量背隙，故可精准地掌握不同旋转位置的背隙大小。
附图说明
图1为本发明分度盘装置的立体图。
图2为本发明分度盘装置的剖视图。
图3为本发明感测装置的立体图。
图4为本发明感测装置的俯视图。
图5为本发明分度盘装置的局部俯视图。
附图标记说明：壳体10；盘体20；感测装置30；从动件31；外径面311；第一受测部32；第二受测部33；第一测定区331第二测定区332；第一侦测器34；第二侦测器35；主轴40；蜗杆50；转盘51；动力组件52。
具体实施方式
本发明提供一种分度盘装置，具有归零及测量背隙的功能。本发明第一实施例，请参考图1至图2，本实施例包含壳体10、盘体20、感测装置30、主轴40及传动单元。
壳体10大致呈圆柱状，壳体10容纳感测装置30、主轴40及传动单元。
盘体20呈圆盘状，盘体20位于壳体10一侧，盘体20同轴地设置于主轴40，盘体20能装载工件，使工件旋转及分度定位。
请参考第3、4图，感测装置30包含从动件31、第一受测部32、第二受测部33、第一侦测器34及一第二侦测器35，从动件31同轴地设置于主轴40，从动件31具有外径面311，三个第一受测部32及一个第二受测部33彼此等间隔地均匀环设于外径面311，以测量不同旋转位置的背隙值，第一受测部32及第二受测部33凸出于外径面311，第一受测部32及第二受测部33例如但不限于凭借粘合、焊接或一体成型设置于外径面311，第一受测部32沿从动件31轴向的长度小于第二受测部33，第二受测部33更具有第一测定区331及第二测定区332，第一测定区331与第一受测部32位于从动件31的相同轴向位置，使从动件31旋转时，第一侦测器34能感测第一受测部32及第一测定区331。第二测定区332与第一受测部32位于从动件31的不同轴向位置，第二测定区332被第二侦测器35所感测，需要说明的是，第一测定区331及第二测定区332系指不同的受测区域，请参考图3，第一测定区331及第二测定区332系用虚线划分，以说明第一测定区331及第二测定区332系被不同的侦测器所感测，此虚线并非实际上存在的线。第一侦测器34与第二侦测器35位于从动件31的外径面311周围并朝向外径面311，第一侦测器34及第二侦测器35例如但不限于为光学侦测器，第一侦测器34与该第二侦测器35朝向外径面311的不同轴向位置，以感测不同轴向位置，第一侦测器34感测第一受测部32及第一测定区331以测量背隙，第二侦测器35感测第二受测部33的第二测定区332，当第二侦测器35感测到第二测定区332时，主轴40位于归零位置。
请参考图1、图5，传动单元带动主轴40及从动件31旋转，传动单元具有蜗杆50、转盘51及动力组件52，转盘51例如为齿盘或滚子凸轮，在本实施例中，转盘51为齿盘，蜗杆50可转动地啮合转盘51，转盘51同轴地设置于主轴40，动力组件52例如但不限于为马达，动力组件52能驱动蜗杆50旋转。
本实施例的分度盘装置测量背隙时，首先执行前置步骤，将蜗杆50往一第一方向旋转，第一方向例如为顺时针方向，使蜗杆50带动转盘51旋转，转盘51进而带动主轴40及从动件31同步旋转，第一侦测器34感测到第一受测部32或第一测定区331的靠近，此时第一侦测器34发生第一次信号变换。蜗杆50继续旋转，使第一受测部32或第一测定区331经过并远离第一侦测器34，当第一侦测器34感测到第一受测部32或第一测定区331远离而发生第二次信号变换，此时蜗杆50位于一起算位置。接着执行转折步骤，蜗杆50从起算位置继续往第一方向旋转一第一角度后，此时蜗杆50位于一转折位置，蜗杆50再从转折位置反向(例如为逆时针方向)旋转一第二角度，使转盘51、主轴40及从动件31反向旋转，值得注意的是，第二角度必须大于第一角度，以使第一侦测器34能再次感测到第一受测部32或第一测定区331，当第一侦测器34再次感测到第一受测部32或第一测定区331的靠近而发生第三次信号变换时，蜗杆50位于一再测位置，蜗杆50从转折位置到再测位置所旋转的角度为一再测角度。最后执行计算步骤，由人工或计算装置(例如电脑或计算机)将再测角度与第一角度相减后得到一误差角度，误差角度能进一步换算为背隙值。此外，本实施例的分度盘装置欲归零时，将蜗杆50旋转，使蜗杆50带动转盘51旋转，转盘51进而带动主轴40及从动件31同步旋转，当第二侦测器35感测到第二受测部33的第二测定区332，此时主轴40位于归零位置。
在上述实施例中，从动件及转盘分别同轴地设置于主轴，然而，在本发明其他可能的实施例中，从动件可一体成型于转盘或主轴上，只要从动件能与主轴同轴，本发明不以此为限。
在上述实施例中，三个第一受测部及一个第二受测部彼此等间隔地均匀环设外径面，然而，在本发明其他可能的实施例中，第一受测部的数量可依实际需求调整为1～7个。此外，第一受测部及第二受测部也可不等间隔地环设于外径面，只要不影响旋转精度，本发明不以此为限。
在上述实施例中，第一受测部沿从动件轴向的长度小于第二受测部，且第二受测部更具有第一测定区及第二测定区，然而，在本发明其他可能的实施例中，第二受测部可不具有第一测定区而具有与第一受测部相同的轴向长度，只要第一受测部及第二受测部位于该从动件的不同轴向位置，使第一侦测器感测第一受测部，第二侦测器感测第二受测部，本发明不以此为限。
在上述实施例中，第一受测部及第二受测部凸出于外径面，且第一受测部及第二受测部位于该从动件的不同轴向位置，然而，在本发明其他可能的实施例中，第一受测部及第二受测部也可凹入外径面，或第一受测部及第二受测部位于相同轴向位置而凸出于外径面的高度不同，只要第一受测部及第二受测部能分别被第一侦测器及第二侦测器所感测，本发明不以此为限。
在上述实施例中，前置步骤时，当第一侦测器感测到第一受测部或第一测定区远离而发生第二次信号变换，此时蜗杆位于一起算位置，而在转折步骤时，当第一侦测器再次感测到第一受测部或第一测定区的靠近而发生第三次信号变换时，蜗杆位于一再测位置，然而，在本发明其他可能的实施例中，起算位置及再测位置的认定点可以变更，例如在前置步骤时，改以当第一侦测器感测到第一受测部或第一测定区的靠近而发生第一次信号变换时，蜗杆位于一起算位置，而在转折步骤时，蜗杆反向旋转，改以当第一侦测器感测到第一受测部或第一测定区远离而发生第二次信号变换时，蜗杆位于一再测位置，仍可以获得相似的测量效果。
在上述实施例中，转折步骤时，蜗杆从转折位置反向旋转一第二角度，使第一侦测器能再次感测到第一受测部，进而得到再测角度，然而，在本发明其他可能的实施例中，蜗杆也可不受限于第二角度，即蜗杆从转折位置反向持续旋转，直到使第一侦测器再次感测到第一受测部后才停止，只要能使第一侦测器能再次感测到第一受测部以得到再测角度，本发明不以此为限。
综上所述，本发明的分度盘装置系通过传动单元带动感测装置及主轴旋转并感测旋转情况(即第一侦测器感测第一受测部或第一测定区的靠近及远离)，并凭借第一侦测器的信号变换来纪录蜗杆的旋转位置(起算位置及再测位置)，进而得到第一角度及再测角度，再利用再测角度与第一角度相减得到误差角度，最后从误差角度进一步换算成背隙值。值得一提的是，第一侦测器系在从动件旋转的状态下进行感测，也就是在感测当下从动件系正在旋转中，故能确保从动件在相同背景条件(旋转状态)下被感测，能避免因感测时的背景条件变化(从旋转到静止，或从静止到旋转)而增加误差的可能性，进一步而言，本发明的分度盘装置系利用第一侦测器于从动件旋转时测量背隙，并利用第二侦测器进行归零，且本发明的分度盘装置所测得的背隙值可通过程式修正补偿，以增加旋转精度，毋须人力进行手动测量，也毋须拆解分度盘装置来调整蜗杆或其他零件，因此，本发明的分度盘装置不仅节省人力、时间，更能减少手动测量及背景条件变化所可能产生的误差，确保测量的精准度，再者，本发明的分度盘装置能随时测量背隙，且能针对不同旋转位置测量背隙，故可精准地掌握不同旋转位置的背隙大小。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种测量背隙的方法，该方法用于测量一蜗杆啮合带动一转盘正反旋转时所产生的背隙，该转盘及一从动件同轴地设置于一主轴，该蜗杆啮合带动该转盘旋转，该转盘进而带动该主轴及该从动件同步旋转，该从动件设有一第一受测部，当该第一受测部靠近或远离一第一侦测器时，该第一侦测器会发生信号变换，其特征在于，该方法包括下述步骤：
前置步骤：将该蜗杆往一第一方向旋转，使该蜗杆带动该转盘旋转，该转盘进而带动该主轴及该从动件同步旋转，当该第一侦测器发生信号变换时，该蜗杆位于一起算位置；
转折步骤：该蜗杆从该起算位置继续往该第一方向旋转一第一角度，此时该蜗杆位于一转折位置，该蜗杆再从该转折位置反向旋转，使该转盘、该主轴及该从动件反向旋转，当该第一侦测器再次发生信号变换时，该蜗杆位于一再测位置，该蜗杆从该转折位置到该再测位置所旋转的角度为一再测角度；
计算步骤：将该再测角度与该第一角度相减后得到一误差角度，该误差角度能进一步换算为背隙值。
2.根据权利要求1所述的测量背隙的方法，其特征在于，在前置步骤时，当该第一侦测器感测到该第一受测部远离而发生信号变换，此时该蜗杆位于该起算位置，而在转折步骤时，当该第一侦测器再次感测到该第一受测部的靠近而发生信号变换时，该蜗杆位于该再测位置。
3.根据权利要求1所述的测量背隙的方法，其特征在于，在转折步骤时，该蜗杆从该转折位置反向旋转一第二角度，该第二角度大于该第一角度，以使该第一侦测器能再次感测到该第一受测部。
4.一种感测装置，用于侦测一蜗杆啮合带动一转盘正反旋转时所产生的背隙，该转盘同轴地设置于一主轴，该蜗杆啮合带动该转盘旋转，该转盘进而带动该主轴同步旋转，其特征在于，该感测装置包含：
一从动件，该从动件供同轴地设置于该主轴并随该主轴同步旋转，该从动件具有一外径面与复数个第一受测部，该复数个第一受测部间隔设置于该从动件的该外径面；
一第一侦测器，该第一侦测器位于该从动件的该外径面周围并朝向该外径面，当该从动件随该主轴旋转时该第一侦测器感测该复数个第一受测部靠近或远离。
5.根据权利要求4所述的感测装置，其特征在于，该从动件还具有一第二受测部，该复数个第一受测部与该第二受测部等间隔地设置于该从动件的该外径面，该感测装置还包含一第二侦测器，该第二侦测器位于该从动件的该外径面周围并朝向该外径面，该第二侦测器感测该第二受测部。
6.根据权利要求5所述的感测装置，其特征在于，该第一侦测器与该第二侦测器朝向该从动件的不同轴向位置，且该第一受测部及该第二受测部位于该从动件的不同轴向位置。
7.根据权利要求5所述的感测装置，其特征在于，该第一受测部及该第二受测部凸出于该从动件的该外径面。
8.根据权利要求5所述的感测装置，其特征在于，该第一受测部沿该从动件轴向的长度与该第二受测部不同，且该第二受测部还具有一第一测定区及一第二测定区，该第一测定区被该第一侦测器所感测，该第二测定区被该第二侦测器所感测。
9.根据权利要求8所述的感测装置，其特征在于，该第一受测部沿该从动件轴向的长度小于该第二受测部，且该第一测定区与该第一受测部位于该从动件的相同轴向位置，该第二测定区与该第一受测部位于该从动件的不同轴向位置。
10.一种分度盘装置，包含如权利要求4至9中任一项所述的感测装置，其特征在于，还包含：
该主轴；
一传动单元，该传动单元带动该主轴旋转，该传动单元具有该蜗杆、该转盘及一动力组件，该感测装置用于侦测该蜗杆啮合带动该转盘正反旋转时所产生的背隙，该动力组件驱动该蜗杆旋转；
一壳体，该壳体能容纳该感测装置、该主轴及该传动单元；
一盘体，该盘体位于该壳体一侧，该盘体同轴地设置于该主轴。
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