CN113433890A - 一种适用于电磁控制元件的非接触式同轴对位方法和装置 - Google Patents

一种适用于电磁控制元件的非接触式同轴对位方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于电磁控制元件的非接触式同轴对位方法和装置，基于被测电磁控制元件定子和转子为圆柱形，依靠端面螺纹安装紧固，利用激光位移传感器进行轴心偏移量的非接触测量，利用X、Z两轴直线位移台实现两个正交方向轴心的对位调整，利用回转台提供同轴对位调整的参照基准。本发明的同轴对位方法可以实现电磁控制元件产品在制造过程中进行性能测试前的同轴对位调整，与现有的工装限位的方法相比能够提高测试前定子和转子的同轴度，实现更加真实、准确的反映电磁控制元件产品的性能，同时避免划伤产品表面。本发明的同轴对位方法也可以用于实现其他圆形产品间的同轴对位调整。

Description

一种适用于电磁控制元件的非接触式同轴对位方法和装置
技术领域
本发明涉及一种适用于电磁控制元件的非接触式同轴对位方法和装置，属于同轴对位技术领域。
背景技术
自动控制系统中常用的各类电磁控制元件是基于电磁感应原理将电能转化为机械能或其他动能，电磁控制元件外形一般为圆柱形，由定子、转子(或动子)两部分组成，在进行制造的过程中经常需要对其进行多种性能测试，测试时对定子、转子有较高的同轴度要求。因此，在测试前需要将定子和转子之间进行同轴对位调整，从而提高测试精度。
目前电磁控制元件在进行同轴对位调整时，定子、转子往往依靠端面螺纹紧固安装，两者间的同轴度难以直接检测，传统的方法主要依靠工装限位保证两者同轴，但由于结构件加工公差的存在，同轴度不可避免存在一定误差，导致测试误差大，且依靠工装限位容易划伤产品表面。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种适用于电磁控制元件的非接触式同轴对位方法和装置，能够有效提高同轴对位调整精度，实现更加真实、准确的反映电磁控制元件产品的性能。
本发明解决技术的方案是：一种电磁控制元件定子和转子的非接触式同轴对位方法，所述电磁控制元件定子和转子为圆柱体，圆柱体的一端端面为安装面，该方法包括如下步骤：
S1、构建对位测试平台，所述对位测试平台包括X轴直线位移台、Z轴直线位移台和回转台，X轴直线位移台能够平行于地面移动，Z轴直线位移台装在X轴直线位移台上且能够垂直于地面移动，回转台安装在Z轴直线位移台上，其回转轴平行于地面，且与X、Z轴直线位移台移动方向相互正交；
S2、将定子固定安装，将转子安装在对位测试平台的回转台上，定子和转子的安装面相互平行且垂直于地面；
S3、采用非接触方式确定定子与回转台的偏离位置，以定子为基准，调整回转台的位置，使得回转台与定子同轴；
S4、采用非接触方式确定转子与回转台的偏心距离和偏移角度，调整回转台和转子的位置，使转子与定子同轴。
优选地，所述步骤S3的具体步骤为：
S3.1、将激光位移传感器从回转台上0°位置引出安装，激光位移传感器激光光束垂直打在定子外圆表面；
S3.2、将回转台带动激光位移传感器旋转，分别测量回转台转至0°、90°、180°、270°位置时，激光位移传感器到定子外圆的距离；
S3.3、移动X轴直线位移台和Z轴直线位移台，使得再次旋转回转台，分别测量回转台转至0°、90°、180°、270°位置时激光位移传感器到定子外圆的距离相等。
优选地，所述步骤S3.3中，X轴直线位移台的移动距离x1为：
Figure BDA0003108889660000021
其中，d0为回转台转至0°位置时，激光位移传感器到定子外圆的距离；d180为回转台转至180°位置时，激光位移传感器到定子外圆的距离。
优选地，所述步骤S3.3中，Z轴直线位移台的移动距离z1为：
Figure BDA0003108889660000022
其中，d90为回转台转至90°位置时，激光位移传感器到定子外圆的距离；d270为回转台转至270°位置时，激光位移传感器到定子外圆的距离。
优选地，所述步骤S4的具体步骤为：
S4.1、将激光位移传感器从回转台上拆下，装在Z轴位移台上，安装位置保证激光光束方向垂直于地面、穿过回转轴轴心且打在转子外圆表面；
S4.2、回转台带动转子旋转360°，期间连续测量激光位移传感器到转子外圆的距离，得到最大距离zmax和最小距离zmin，并记录其相应的转角位置θmax和θmin；
S4.3、计算转子与回转台轴心的偏心距离z2；
S4.4、将回转台转至θmax或θmin的位置，Z轴直线位移台移动z2，使得完成移动后激光位移传感器到转子外圆面的距离变为z，其中：
Figure BDA0003108889660000031
此时转子与定子同轴。
优选地，所述步骤S4.3中转子与回转台轴心的偏心距离z2的计算公式为：
Figure BDA0003108889660000032
优选地，定子和转子安装面的平面度优于同轴对位精度的1/10倍。
优选地，定子和转子安装面的平行度优于同轴对位精度的1/5倍。
优选地，所述定子和转子轴线与安装面的垂直度优于1/5倍的同轴对位精度。
优选地，激光位移传感器测量精度优于同轴对位精度的1/10倍，位移台定位精度优于同轴对位精度1/10倍。
本发明提供了一种适用于电磁控制元件的非接触式同轴对位装置，该装置包括定子安装支架和对位测试平台，所述对位测试平台包括X轴直线位移台、Z轴直线位移台和回转台，X轴直线位移台能够平行于地面移动，Z轴直线位移台装在X轴直线位移台上且能够垂直于地面移动，回转台安装在Z轴直线位移台上，其回转轴平行于地面，且与X、Z轴直线位移台移动方向相互正交；定子安装支架用于固定安装定子，回转台用于安装转子，转子的安装面与固定安装的定子安装面相互平行且垂直于地面。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)、本发明提供的适用于电磁控制元件性能测试的非接触式同轴对位方法可以实现电磁控制元件产品在制造过程中进行性能测试前的同轴对位调整，与现有的工装限位的方法相比能够提高测试前定子和转子的同轴度，实现更加真实、准确的反映电磁控制元件产品的性能；
(2)、本发明采用非接触式测量，可以避免划伤产品表面；
(3)、本发明的同轴对位方法也可以用于实现其他圆形产品间的同轴对位调整
附图说明
图1为本发明实施例非接触式同轴对位方法的结构示意图；
图2为本发明实施例非接触式同轴对位方法的步骤1)中激光位移传感器安装位置的结构示意图；
图3为本发明实施例非接触式同轴对位方法的步骤5)中激光位移传感器安装位置的结构示意图；
图4为本发明实施例非接触式同轴对位方法的步骤2)回转台带动激光位移传感器旋转至0°、90°、180°、270°四个位置的示意图；
图中标识如下：X轴直线位移台1、Z轴直线位移台2、回转台3、转子4、定子5、激光位移传感器6。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明提供了一种电磁控制元件定子和转子的非接触式同轴对位方法，所述电磁控制元件定子和转子为圆柱体，圆柱体的一端端面为安装面，定子和转子的外圆圆度优于1/5倍的同轴对位精度，依靠端面螺纹安装紧固。
电磁控制元件定子和转子的非接触式同轴对位方法包括如下步骤：
S1、构建对位测试平台，所述对位测试平台包括X轴直线位移台、Z轴直线位移台和回转台，X轴直线位移台能够平行于地面移动，Z轴直线位移台装在X轴直线位移台上且能够垂直于地面移动，回转台安装在Z轴直线位移台上，其回转轴平行于地面，且与X、Z轴直线位移台移动方向相互正交；
S2、将定子固定安装，将转子安装在对位测试平台的回转台上，定子和转子的安装面相互平行且垂直于地面；定子和转子安装面的平面度优于同轴对位精度的1/10倍。定子和转子安装面的平行度优于同轴对位精度的1/5倍。所述定子和转子轴线与安装面的垂直度优于1/5倍的同轴对位精度。激光位移传感器测量精度优于同轴对位精度的1/10倍，位移台定位精度优于同轴对位精度1/10倍。
S3、采用非接触方式确定定子与回转台的偏离位置，以定子为基准，调整回转台的位置，使得回转台与定子同轴；
具体步骤为：
S3.1、将激光位移传感器从回转台上0°位置引出安装，激光位移传感器激光光束垂直打在定子外圆表面；
S3.2、将回转台带动激光位移传感器旋转，分别测量回转台转至0°、90°、180°、270°位置时，激光位移传感器到定子外圆的距离；
S3.3、移动X轴直线位移台和Z轴直线位移台，使得再次旋转回转台，分别测量回转台转至0°、90°、180°、270°位置时激光位移传感器到定子外圆的距离相等。
X轴直线位移台的移动距离x1为：
Figure BDA0003108889660000051
其中，d0为回转台转至0°位置时，激光位移传感器到定子外圆的距离；d180为回转台转至180°位置时，激光位移传感器到定子外圆的距离。
Z轴直线位移台的移动距离z1为：
Figure BDA0003108889660000052
其中，d90为回转台转至90°位置时，激光位移传感器到定子外圆的距离；d270为回转台转至270°位置时，激光位移传感器到定子外圆的距离。
S4、采用非接触方式确定转子与回转台的偏心距离和偏移角度，调整回转台和转子的位置，使转子与定子同轴。
具体步骤为：
S4.1、将激光位移传感器从回转台上拆下，装在Z轴位移台上，安装位置保证激光光束方向垂直于地面、穿过回转轴轴心且打在转子外圆表面；
S4.2、回转台带动转子旋转360°，期间连续测量激光位移传感器到转子外圆的距离，得到最大距离zmax和最小距离zmin，并记录其相应的转角位置θmax和θmin；
S4.3、计算转子与回转台轴心的偏心距离z2；
转子与回转台轴心的偏心距离z2的计算公式为：
Figure BDA0003108889660000061
S4.4、将回转台转至θmax或θmin的位置，Z轴直线位移台移动z2，使得完成移动后激光位移传感器到转子外圆面的距离变为z，其中：
Figure BDA0003108889660000062
此时转子与定子同轴。
本发明利用激光位移传感器进行轴心偏移量的非接触测量，利用回转台提供同轴对位调整的参照基准，利用X、Z两轴直线位移台实现两个正交方向轴心的对位调整。
实施例：
图1～图3显示了实施本发明的非接触式同轴对位方法的结构示意图，它包括X轴直线位移台1、Z轴直线位移台2、回转台3、转子4、定子5、激光位移传感器6。
被测电磁控制元件定子5和转子4为圆柱形，依靠端面螺纹安装紧固，
激光位移传感器6主要实现轴心偏移量的非接触测量。
回转台3主要实现为同轴对位调整提供参照基准。
X轴直线位移台1和Z轴直线位移台2主要实现转子4轴心位置的对位调整。
所述的X轴直线位移台1平行于地面移动，Z轴直线位移台2装在X轴直线位移台1上且垂直于地面移动，回转台3安装在Z轴直线位移台上，其回转轴平行于地面且与X、Z轴直线位移台移动方向相互正交。
所述的转子4依靠端面螺纹安装紧固在回转台3上，定子5依靠依靠端面螺纹安装紧固在固定位置，转子4和定子5的安装面相互平行且垂直于地面。
本发明的实施例提供了一种非接触式同轴对位方法，包括以下步骤：
1)参见图2、图4所示，将定子、转子分别用螺纹安装到其安装面，将激光位移传感器安装在回转台上0°位置，使激光光束垂直打在定子外圆表面；
2)参见图4所示，回转台带动激光位移传感器旋转，分别测量转至回转台0°、90°、180°、270°位置时到定子外圆面的距离，依次定义为d0d0、d90d90、d180d180、d270d270；
3)X轴直线位移台移动x1x1，Z轴直线位移台移动z1z1，其中：
Figure BDA0003108889660000071
4)再次旋转回转台，带动激光位移传感器分别测量转至回转台0°、90°、180°270°位置时到定子外圆面的距离，，此时四个位置测得的距离应相等，回转台与定子同轴；
5)将激光位移传感器从回转台上拆下，装在Z轴位移台上，参见图3所示，安装位置保证激光光束方向垂直于地面、穿过回转轴轴心且打在转子外圆表面；
6)回转台带动转子旋转360°，期间激光位移传感器连续测量到转子外圆的距离，得到最大距离zmax和最小距离zmin，并记录其相应的转角位置θmaxθ和θminθ；
7)定义转子与回转台轴心的偏心距离为z2，将回转台转至θmax或θmin的位置，Z轴直线位移台移动z2，完成移动后激光位移传感器该位置测得的距离变为zz，其中：
Figure BDA0003108889660000081
此时转子与定子同轴。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (11)

1.一种适用于电磁控制元件的非接触式同轴对位方法，所述电磁控制元件定子和转子为圆柱体，圆柱体的一端端面为安装面，其特征在于包括如下步骤：
S1、构建对位测试平台，所述对位测试平台包括X轴直线位移台、Z轴直线位移台和回转台，X轴直线位移台能够平行于地面移动，Z轴直线位移台装在X轴直线位移台上且能够垂直于地面移动，回转台安装在Z轴直线位移台上，其回转轴平行于地面，且与X、Z轴直线位移台移动方向相互正交；
S2、将定子固定安装，将转子安装在对位测试平台的回转台上，定子和转子的安装面相互平行且垂直于地面；
S3、采用非接触方式确定定子与回转台的偏离位置，以定子为基准，调整回转台的位置，使得回转台与定子同轴；
S4、采用非接触方式确定转子与回转台的偏心距离和偏移角度，调整回转台和转子的位置，使转子与定子同轴。
2.根据权利要求1所述的一种适用于电磁控制元件的非接触式同轴对位方法，其特征在于所述步骤S3的具体步骤为：
S3.1、将激光位移传感器从回转台上0°位置引出安装，激光位移传感器激光光束垂直打在定子外圆表面；
S3.2、将回转台带动激光位移传感器旋转，分别测量回转台转至0°、90°、180°、270°位置时，激光位移传感器到定子外圆面的距离；
S3.3、移动X轴直线位移台和Z轴直线位移台，使得再次旋转回转台，分别测量回转台转至0°、90°、180°、270°位置时激光位移传感器到定子外圆面的距离相等。
3.根据权利要求1所述的一种适用于电磁控制元件的非接触式同轴对位方法，其特征在于所述步骤S3.3中，X轴直线位移台的移动距离x1为：
Figure FDA0003108889650000011
其中，d0为回转台转至0°位置时，激光位移传感器到定子外圆面的距离；d180为回转台转至180°位置时，激光位移传感器到定子外圆面的距离。
4.根据权利要求1所述的一种适用于电磁控制元件的非接触式同轴对位方法，其特征在于所述步骤S3.3中，Z轴直线位移台的移动距离z1为：
Figure FDA0003108889650000021
其中，d90为回转台转至90°位置时，激光位移传感器到定子外圆面的距离；d270为回转台转至270°位置时，激光位移传感器到定子外圆面的距离。
5.根据权利要求1所述的一种适用于电磁控制元件的非接触式同轴对位方法，其特征在于所述步骤S4的具体步骤为：
S4.1、将激光位移传感器从回转台上拆下，装在Z轴位移台上，安装位置保证激光光束方向垂直于地面、穿过回转轴轴心且打在转子外圆表面；
S4.2、回转台带动转子旋转360°，期间连续测量激光位移传感器到转子外圆面的距离，得到最大距离zmax和最小距离zmin，并记录其相应的转角位置θmax和θmin；
S4.3、计算转子与回转台轴心的偏心距离z2；
S4.4、将回转台转至θmax和或θmin的位置，Z轴直线位移台移动z2，使得完成移动后激光位移传感器测得到转子外圆面的距离变为z，其中：
Figure FDA0003108889650000022
此时转子与定子同轴。
6.根据权利要求1所述的一种适用于电磁控制元件的非接触式同轴对位方法，其特征在于所述步骤S4.3中转子与回转台轴心的偏心距离z2的计算公式为：
Figure FDA0003108889650000023
7.根据权利要求1所述的一种适用于电磁控制元件的非接触式同轴对位方法，其特征在于定子和转子安装面的平面度优于同轴对位精度的1/10倍。
8.根据权利要求1所述的一种适用于电磁控制元件的非接触式同轴对位方法，其特征在于定子和转子安装面的平行度优于同轴对位精度的1/5倍。
9.根据权利要求1所述的一种适用于电磁控制元件的非接触式同轴对位方法，其特征在于定子和转子轴线与安装面的垂直度优于同轴对位精度的1/5倍。
10.根据权利要求1所述的一种适用于电磁控制元件的非接触式同轴对位方法，其特征在于激光位移传感器测量精度优于同轴对位精度的1/10倍，位移台定位精度优于同轴对位精度1/10倍。
11.根据权利要求1所述的一种适用于电磁控制元件的非接触式同轴对位装置，其特征在于包括定子安装支架和对位测试平台，所述对位测试平台包括X轴直线位移台、Z轴直线位移台和回转台，X轴直线位移台能够平行于地面移动，Z轴直线位移台装在X轴直线位移台上且能够垂直于地面移动，回转台安装在Z轴直线位移台上，其回转轴平行于地面，且与X、Z轴直线位移台移动方向相互正交；定子安装支架用于固定安装定子，回转台用于安装转子，转子的安装面与固定安装的定子安装面相互平行且垂直于地面。
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