CN113932807B - 用于旋转式惯导系统轴系的编码器安装结构及安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于旋转式惯导系统轴系的编码器安装结构及安装方法，其中，编码器安装结构包括壳体和旋转台体，旋转台体的一端沿轴向设有安装孔，壳体上对应安装孔的位置具有凸起形成的安装轴，安装轴与安装孔转动配合；安装轴上活动套设有与壳体可拆卸连接的电磁式编码器定子，安装轴上还活动套设有与旋转台体可拆卸连接的电磁式编码器转子，电磁式编码器转子位于电磁式编码器定子与旋转台体之间，电磁式编码器转子和电磁式编码器定子之间有间距。本发明在轴系的壳体内直接构件电磁式编码器，省去一般电磁编码的的外壳和多余的连接组件，安装定位更加可靠，结构更为紧凑，使角位移的检测精度得以提高，有效缩短旋转式惯导系统轴系的轴向尺寸。

Description

用于旋转式惯导系统轴系的编码器安装结构及安装方法

技术领域

本发明属于惯性导航系统的技术领域，具体涉及一种用于旋转式惯导系统轴系的编码器安装结构及安装方法。

背景技术

惯导系统是惯性导航系统的简称，是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统；其基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。

在惯导系统中，因为旋转式惯导系统可以很好地发掘惯性器件的精度潜力和消除测量误差，其应用也变得越来越广泛；旋转式惯导系统的轴系包括壳体和位于壳体内的旋转台体，旋转台体为镂空结构便于安装各种测量元件和电路，轴系上还安装有测角传感器和位于壳体外的驱动元件，其中，驱动元件用于带动轴系中的旋转台体转动，测角传感器用于测量旋转台体的角位移，轴系的角位移精度是旋转式惯导系统的重要技术指标之一，而测角传感器的类型以及测角传感器与轴系的安装组合方式是影响角位移测量的重要因素。

电磁式编码器因不存在接触磨损、体积较小和精度较高等优点，而在旋转式惯导系统的轴系中作为测角传感器使用；目前电磁式编码器一般安装在壳体外，旋转台体通过伸出至壳体外的转轴与电磁式编码器相连，导致轴系整体的体积较大，又由于需要额外设置转轴，导致所需组件较多，不仅安装结构较为复杂，且较多组件之间的配合和定位，对角位移测量的精度影响较大；因此需要对电磁式编码器与轴系之间的安装组合进行改进，使电磁式编码器与轴系的安装更加简单，结构更加紧凑，测量精度更高。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明要解决的技术问题是提供一种用于旋转式惯导系统轴系的编码器安装结构及安装方法，解决目前旋转式惯导系统的轴系与编码器的安装结构较为复杂，测量精度较低的问题，取得缩短轴系的轴向尺寸和提高测量精度的效果。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于旋转式惯导系统轴系的编码器安装结构，包括壳体和沿自身回转轴线可转动设于壳体中的旋转台体；旋转台体沿自身回转轴线的一端的回转中心位置开设有与回转轴线同轴的安装孔，壳体的内壁上凸起形成有与所述安装孔对应的安装轴，安装轴的自由端延伸至安装孔内并与安装孔转动配合；

壳体与旋转台体之间的安装轴段上套设有电磁式编码器定子和电磁式编码器转子，电磁式编码器转子位于电磁式编码器定子与旋转台体之间，电磁式编码器转子和电磁式编码器定子在安装轴的轴向上有间距，电磁式编码器定子可拆卸固定于壳体上，电磁式编码器转子可拆卸固定于旋转台体上以与旋转台体同步转动。

进一步地，壳体对应安装孔的一端具有开口，壳体包括与所述开口相匹配的端盖，所述安装轴凸起形成于端盖上，端盖与壳体可拆卸连接，开口的尺寸大于电磁式编码器定子和电磁式编码器转子的尺寸。

进一步地，安装轴的根部与端盖之间呈锥形过渡；端盖上具有沿安装轴轴线贯穿的孔道以减轻端盖重量和便于走线。

进一步地，所述安装孔为两段式的台阶孔且形成的台阶面朝向端盖，安装轴为两段式的台阶轴且形成的台阶面朝向安装孔；安装轴与安装孔之间设有轴承以使安装轴与安装孔转动配合，轴承位于安装孔的台阶面和安装轴的台阶面之间。

进一步地，安装轴的小直径段的自由端还螺纹连接有锁紧螺母，轴承位于锁紧螺母和安装轴的台阶面之间，轴承的内圈端面分别与锁紧螺母和安装轴的台阶面抵接。

进一步地，安装轴的大直径段上还活动套设有压圈，压圈位于旋转台体和电磁式编码器转子之间，压圈分别与旋转台体和电磁式编码器转子可拆卸连接。

进一步地，通过若干螺钉贯穿端盖并将端盖可拆卸连接于壳体上；

壳体的内壁上具有一圈环状凸起，电磁式编码器定子的下表面与所述环状凸起抵接，通过若干螺钉贯穿电磁式编码器定子并将电磁式编码器定子可拆卸连接于环状凸起上；

通过若干螺钉依次贯穿电磁式编码器转子和压圈并将电磁式编码器转子和压圈一并可拆卸连接于旋转台体上。

进一步地，压圈与旋转台体之间还夹设有环状的调整垫片，调整垫片活动套设在安装轴外侧。

进一步地，壳体的侧壁上开设有沿径向延伸至壳体内部的检测窗口，检测窗口的上沿与电磁式编码器定子的下沿齐平，检测窗口的下沿低于电磁式编码器转子的上沿。

本发明还包括一种用于旋转式惯导系统轴系的编码器安装方法，本方法为上述的用于旋转式惯导系统轴系的编码器安装结构的安装方法，包括如下步骤：

1）将轴承安放于台阶孔内；

2）将调整垫片、压圈和电磁式编码器转子依次安放在旋转台体上，通过螺钉将电磁式编码器转子、压圈和调整垫片可拆卸连接到旋转台体上；

3）将电磁式编码器定子安放到环状凸起上，通过螺钉将电磁式编码器定子可拆卸连接到壳体上；

4）将端盖上的安装轴依次穿过电磁式编码器定子、电磁式编码器转子、压圈、调整垫片和轴承，通过螺钉将端盖可拆卸连接到壳体上；

5）将锁紧螺母与安装轴螺纹连接，并使轴承的内圈端面被安装轴的台阶面和锁紧螺母夹紧；实施时，旋转台体和壳体均为镂空结构，镂空的旋转台体便于安装各种测量元件和布置电路，镂空的壳体便于旋转台体以及相关部件与壳体的装配，如此处锁紧螺母的安装，同时也便于后期维护。

6）通过检测窗口使用塞规对电磁式编码器定子和电磁式编码器转子的间距进行检测；

若所述间距符合要求，则完成安装；

若所述间距不符合要求，则按步骤2）到5）进行逆向拆卸，然后调整调整垫片的厚度并重复步骤2）到步骤6）直至所述间距符合要求。

相比现有技术，本发明的有益效果如下：

本发明所述用于旋转式惯导系统轴系的编码器安装结构将电磁式编码器安装在轴系的壳体内部，基于安装轴直接将电磁式编码器转子和电磁式编码器定子安装在壳体内，电磁式编码器定子与壳体连接，电磁式编码器转子与旋转台体连接，电磁式编码器转子可随旋转台体相对电磁式编码器定子转动，以构成用于检测旋转台体角位移的电磁式编码器；省去一般电磁编码的的外壳和多余的连接组件，降低了生产成本，使安装定位的把控更为简单，从而有效提高角位移的检测精度；所用组件较少，电磁式编码器的安装结构更为紧凑，可有效缩短旋转式惯导系统轴系的轴向尺寸，减轻了重量，从而为旋转式惯导系统轴系小型化和紧凑化的设计和发展提供了一种新的思路。

附图说明

图1为实施例的用于旋转式惯导系统轴系的编码器安装结构的剖视图；

图2为图1中A处的放大图；

其中，壳体1，旋转台体2，端盖3，安装轴31，孔道32，电磁式编码器定子4，电磁式编码器转子5，锁紧螺母6，轴承7，压圈8，检测窗口9，环状凸起10。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

实施例：

请参见图1和图2，一种用于旋转式惯导系统轴系的编码器安装结构，包括壳体1和沿自身回转轴线可转动设于壳体1中的旋转台体2，旋转台体2的一端与壳体1外的驱动元件（图中未示出）相连；

旋转台体2另一端沿自身回转轴线开设有安装孔，壳体1的内壁上沿轴向凸起形成有与所述安装孔对应的安装轴31，安装轴31位于安装孔内并与安装孔转动配合；

所述安装轴31上活动套设有电磁式编码器定子4，电磁式编码器定子4与壳体1可拆卸连接，安装轴31上还活动套设有电磁式编码器转子5，电磁式编码器转子5和电磁式编码器定子4共轴线，电磁式编码器转子5位于电磁式编码器定子4与旋转台体2之间，电磁式编码器转子5与旋转台体2可拆卸连接，电磁式编码器转子5和电磁式编码器定子4之间有间距。本实施例中，电磁式编码器定子4有部分延伸至壳体1外以便于将电磁式编码器接入到检测电路中。

本发明所述编码器安装结构中，旋转台体2的一端与驱动元件相连，以通过驱动元件带动旋转台体2转动，旋转台体2的另一端通过安装轴31与安装孔的配合实现与壳体1的转动配合，以确保旋转台体2转动的稳定性；基于安装轴31直接将电磁式编码器转子5和电磁式编码器定子4安装在壳体1内，电磁式编码器定子4与壳体1连接，电磁式编码器转子5与旋转台体2连接，电磁式编码器转子5可随旋转台体2相对电磁式编码器定子4转动，以构成用于检测旋转台体2角位移的电磁式编码器；省去一般电磁编码的的外壳和多余的连接组件，降低了生产成本，使安装定位的把控更为简单，从而有效提高角位移的检测精度；所用组件较少，电磁式编码器的安装结构更为紧凑，可有效缩短旋转式惯导系统轴系的轴向尺寸，为旋转式惯导系统体积的进一步缩小提供基础。

进一步地，壳体1对应安装孔的一端具有开口，壳体1包括与所述开口相匹配的端盖3，所述安装轴31凸起形成于端盖3上，端盖3与壳体1可拆卸连接，开口的尺寸大于电磁式编码器定子4和电磁式编码器转子5的尺寸。

这样，将壳体1设有安装轴31的一端设为可拆卸端盖3的形式，将端盖3拆下就可以对电磁式编码器定子4和电磁式编码器转子5进行安装调整或维护，使装配和拆卸更为简单。

作为优选，安装轴31的根部与端盖3之间呈锥面过渡。这样，可使安装轴31具有更好的结构强度以保证旋转台体2可稳定旋转。

作为优选，端盖3上具有沿安装轴31中心贯穿的孔道32，这样可以减轻端盖3重量，使轴系的重量更轻，同时安装于旋转台体2内的各种测量元件和电路的线路可从所述孔道32引出，使轴系的布线更加简单。

本实施例中，安装轴31与安装孔的转动配合采用如下结构：所述安装孔为两段式的台阶孔且形成的台阶面朝向端盖3，安装轴31为两段式的台阶轴且形成的台阶面朝向安装孔；安装轴31的小直径段上套设有轴承7，轴承7的内圈端面和与安装轴31的台阶面抵接，轴承7的外圈端面与安装孔的台阶面抵接。

进一步地，安装轴31的小直径段的自由端还螺纹连接有锁紧螺母6，轴承7位于锁紧螺母6和安装轴31的台阶面之间，轴承7的内圈端面分别与锁紧螺母6和安装轴31的台阶面抵接；

安装轴31的大直径段上还活动套设有压圈8，压圈8位于旋转台体2和电磁式编码器转子5之间，压圈8分别与旋转台体2和电磁式编码器转子5可拆卸连接。

这样，轴承7内圈的两个端面均被抵接，以使旋转台体2通过安装孔与安装轴31实现的转动配合更加稳定可靠，从而提高旋转的稳定性和电磁式编码器的测量精度。

本实施例中，上述可拆卸连接均采用螺钉（图中未示出）连接，具体结构如下：端盖3上设有一圈杆部竖向延伸至壳体1内的螺钉以使端盖3与壳体1可拆卸连接；

壳体1的内壁上具有一圈环状凸起10，电磁式编码器定子4的下表面与所述环状凸起10抵接，电磁式编码器定子4上设有一圈杆部竖向延伸至环状凸起10内的螺钉以使电磁式编码器定子4与壳体1可拆卸连接；

电磁式编码器转子5上设有一圈杆部贯穿压圈8并延伸至旋转台体2内的螺钉以使电磁式编码器转子5、压圈8和旋转台体2可拆卸连接。

进一步地，压圈8与旋转台体2之间还夹设有环状的调整垫片（图中未示出），调整垫片活动套设在安装轴31外侧。

这样，可通过改变调整垫片的数量或厚度，来改变电磁式编码器定子4与电磁式编码器转子5之间的间距，以满足不同规格电磁式编码器的安装要求。

进一步地，壳体1的侧壁上开设有沿径向延伸至壳体1内部的检测窗口9，检测窗口9的上沿与电磁式编码器定子4的下沿齐平，检测窗口9的下沿低于电磁式编码器转子5的上沿。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.用于旋转式惯导系统轴系的编码器安装结构，包括壳体和沿自身回转轴线可转动设于壳体中的旋转台体；其特征在于：旋转台体沿自身回转轴线的一端的回转中心位置开设有与回转轴线同轴的安装孔，壳体的内壁上凸起形成有与所述安装孔对应的安装轴，安装轴的自由端延伸至安装孔内并与安装孔转动配合；

壳体与旋转台体之间的安装轴段上套设有电磁式编码器定子和电磁式编码器转子，电磁式编码器转子位于电磁式编码器定子与旋转台体之间，电磁式编码器转子和电磁式编码器定子在安装轴的轴向上有间距，电磁式编码器定子可拆卸固定于壳体上，电磁式编码器转子可拆卸固定于旋转台体上以与旋转台体同步转动；

壳体对应安装孔的一端具有开口，壳体包括与所述开口相匹配的端盖，所述安装轴凸起形成于端盖上，端盖与壳体可拆卸连接，所述开口的尺寸大于电磁式编码器定子和电磁式编码器转子的尺寸。

2.根据权利要求1所述用于旋转式惯导系统轴系的编码器安装结构，其特征在于：安装轴的根部与端盖之间呈锥形过渡，端盖上具有沿安装轴轴线贯穿的孔道以减轻端盖重量和便于走线。

3.根据权利要求1所述用于旋转式惯导系统轴系的编码器安装结构，其特征在于：所述安装孔为两段式的台阶孔且形成的台阶面朝向端盖，安装轴为两段式的台阶轴且形成的台阶面朝向安装孔；安装轴与安装孔之间设有轴承以使安装轴与安装孔转动配合，轴承位于安装孔的台阶面和安装轴的台阶面之间。

4.根据权利要求3所述用于旋转式惯导系统轴系的编码器安装结构，其特征在于：安装轴的小直径段的自由端还螺纹连接有锁紧螺母，轴承位于锁紧螺母和安装轴的台阶面之间，轴承的内圈端面分别与锁紧螺母和安装轴的台阶面抵接。

5.根据权利要求4所述用于旋转式惯导系统轴系的编码器安装结构，其特征在于：安装轴的大直径段上还活动套设有压圈，压圈位于旋转台体和电磁式编码器转子之间，压圈分别与旋转台体和电磁式编码器转子可拆卸连接。

6.根据权利要求5所述用于旋转式惯导系统轴系的编码器安装结构，其特征在于：通过若干螺钉贯穿端盖并将端盖可拆卸连接于壳体上；

壳体的内壁上具有一圈环状凸起，电磁式编码器定子的下表面与所述环状凸起抵接，通过若干螺钉贯穿电磁式编码器定子并将电磁式编码器定子可拆卸连接于环状凸起上；

通过若干螺钉依次贯穿电磁式编码器转子和压圈并将电磁式编码器转子和压圈一并可拆卸连接于旋转台体上。

7.根据权利要求6所述用于旋转式惯导系统轴系的编码器安装结构，其特征在于：压圈与旋转台体之间还夹设有环状的调整垫片，调整垫片活动套设在安装轴外侧。

8.根据权利要求7所述用于旋转式惯导系统轴系的编码器安装结构，其特征在于：壳体上贯穿开设有检测窗口以便于通过所述检测窗口检测电磁式编码器转子和电磁式编码器定子之间的间距。

9.用于旋转式惯导系统轴系的编码器安装方法，其特征在于：本方法为权利要求8所述的用于旋转式惯导系统轴系的编码器安装结构的安装方法，包括如下步骤：

1）将轴承安放于台阶孔内；

2）将调整垫片、压圈和电磁式编码器转子依次安放在旋转台体上，通过螺钉将电磁式编码器转子、压圈和调整垫片可拆卸连接到旋转台体上；

3）将电磁式编码器定子安放到环状凸起上，通过螺钉将电磁式编码器定子可拆卸连接到壳体上；

4）将端盖上的安装轴依次穿过电磁式编码器定子、电磁式编码器转子、压圈、调整垫片和轴承，通过螺钉将端盖可拆卸连接到壳体上；

5）将锁紧螺母与安装轴螺纹连接，并使轴承的内圈端面被安装轴的台阶面和锁紧螺母夹紧；

6）通过检测窗口使用塞规对电磁式编码器定子和电磁式编码器转子的间距进行检测；

若所述间距符合要求，则完成安装；

若所述间距不符合要求，则按步骤2）到5）逆向拆卸，调整调整垫片的厚度后重复步骤2）到6），直至所述间距符合要求。

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