CN214888432U - 一种补偿轴向窜动的圆光栅组件 - Google Patents

Abstract

一种补偿轴向窜动的圆光栅组件，包括主轴，所述主轴的下端固定有弹性轴，主轴的上端固定有止推板，止推板上端固定有光栅座，光栅座上端固定有圆光栅，所述主轴上还套装有轴套，轴套的外圈上端固定有定子座，定子座上端固定有读数座，读数座内安装有读数头，所述轴套的内圈上端经上保持架安装有上圆柱滚子，轴套的内圈下端经下保持架安装有下圆柱滚子，轴套的内侧经径向保持架安装有径向圆柱滚子。本实用新型可以有效的隔离外部轴系传递的干扰量，圆光栅的主轴仅接收来自外部轴的角度信息，并由自身轴系精度稳定圆光栅的输出精度。

Description

一种补偿轴向窜动的圆光栅组件

技术领域

本实用新型涉及一种补偿轴向窜动的圆光栅组件。

背景技术

常用角度传感器有圆光栅、圆光栅、时栅和旋转变压器等，其中圆光栅作为一种精密测量工具，已在精密仪器、精确定位和高精度精密加工等领域有广泛的应用。由于制造和安装误差，导致圆光栅的实际输出精度与本身的系统精度之间存在偏离，圆光栅误差主要在两个方面：（1）外部轴系误差，包括外部轴系自身的跳动误差和圆光栅的安装误差；（2）圆光栅系统误差，包括圆光栅制造误差和信号处理电路误差。

目前修正圆光栅输出误差的措施主要是在两个方面：（1）在外部轴系一定的情况下，用千分表修正圆光栅的偏心误差；（2）利用自准直仪和多面棱体测量圆光栅旋转一圈的读数，利用测得的数据修正圆光栅的系统误差。但这种方式仅适用于外部轴系环境温度恒定，轴向跳动误差小且稳定的情况。比如，在惯导测试设备的研制过程中，经常将温箱与内框框架固定，且安装惯导的工作台面是处在温箱内部的，因此温箱温度的升降将会导致与其固定的框架变形，进而带动安装圆光栅的外部轴系沿轴向变形，最终导致圆光栅沿轴向和径向都存在微小位移，因此这种工况下的圆光栅输出精度是不稳定和不准确的。

实用新型内容

本实用新型其目的就在于提供一种补偿轴向窜动的圆光栅组件，以解决上述背景技术中的问题。

为实现上述目的而采取的技术方案是，一种补偿轴向窜动的圆光栅组件，包括主轴，所述主轴的下端固定有弹性轴，主轴的上端固定有止推板，止推板上端固定有光栅座，光栅座上端固定有圆光栅，所述主轴上还套装有轴套，轴套的外圈上端固定有定子座，定子座上端固定有读数座，读数座内安装有读数头，所述轴套的内圈上端经上保持架安装有上圆柱滚子，轴套的内圈下端经下保持架安装有下圆柱滚子，轴套的内侧经径向保持架安装有径向圆柱滚子。

所述上圆柱滚子经上保持架安装在轴套的内圈与止推板之间；所述下圆柱滚子经下保持架安装在轴套的内圈与主轴之间；所述径向圆柱滚子经径向保持架安装在轴套的内侧，位于轴套的内圈与主轴之间。

所述弹性轴为一种轴向可变形的弹性联轴器；弹性轴包括外轴连接端，外轴连接端的两侧对称连接有沟槽结构，沟槽结构的一端连接有主轴连接耳，主轴连接耳与主轴固定连接；所述沟槽结构为矩形槽状结构。

所述轴套的外圈为法兰结构，定子座安装在轴套外圈的法兰面上。

有益效果

与现有技术相比本实用新型具有以下优点。

1.为圆光栅配置了一套由主轴、止推板和轴套构成的独立的轴系，进一步隔离了来自外部轴的干扰因素，只需提高该轴系的回转精度和圆光栅的安装精度就能保证圆光栅的输出精度；

2.在主轴的下端面增加了一个弹性轴，利用弹性轴自身的弹性特性，过滤掉来自外部轴的轴向干扰量，仅接收外部轴的角度输入量；

3.本实用新型可以进行模块化生产，并根据不同使用场合与多种设备的外部轴系配套使用。

附图说明

以下结合附图对本实用新型作进一步详述。

图1是本实用新型的剖面结构图；

图2是本实用新型的三维示意图1；

图3是本实用新型的三维示意图2；

图4是本实用新型中弹性轴三维示意图；

图中所示：1.弹性轴，2.主轴，3.轴套，4.定子座，5.止推板，6.读数头座，7.读数头，8.圆光栅，9.光栅座，10.上圆柱滚子，11.上保持架，12.下保持架，13.下圆柱滚子，14.径向圆柱滚子，15.径向保持架，101.外轴连接端，102. 沟槽结构，103. 主轴连接耳。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步描述。

一种补偿轴向窜动的圆光栅组件，包括主轴2，如图1-图4所示，所述主轴2的下端固定有弹性轴1，主轴2的上端固定有止推板5，止推板5上端固定有光栅座9，光栅座9上端固定有圆光栅8，所述主轴2上还套装有轴套3，轴套3的外圈上端固定有定子座4，定子座4上端固定有读数座6，读数座6内安装有读数头7，所述轴套3的内圈上端经上保持架11安装有上圆柱滚子10，轴套3的内圈下端经下保持架12安装有下圆柱滚子13，轴套3的内侧经径向保持架15安装有径向圆柱滚子14。

所述上圆柱滚子10经上保持架11安装在轴套3的内圈与止推板5之间；所述下圆柱滚子13经下保持架12安装在轴套3的内圈与主轴2之间；所述径向圆柱滚子14经径向保持架15安装在轴套3的内侧，位于轴套3的内圈与主轴2之间。

所述弹性轴1为一种轴向可变形的弹性联轴器；弹性轴1包括外轴连接端101，外轴连接端101的两侧对称连接有沟槽结构102，沟槽结构102的一端连接有主轴连接耳103，主轴连接耳103与主轴2固定连接；所述沟槽结构102为矩形槽状结构。

所述轴套3的外圈为法兰结构，定子座4安装在轴套3外圈的法兰面上。

本实用新型中，由主轴2、止推板5和轴套3构成一个独立轴系，所述读数头7经读数座6通过定子座4间接与轴套3联接，所述圆光栅8通过光栅座9间接与止推板5联接，弹性轴1与主轴2下端直接联接，弹性轴1是一种横截面有矩形槽状结构，轴向可弹性变形的联轴器；所述的上圆柱滚子10、下圆柱滚子13、径向圆柱滚子14、主轴2、止推板5和轴套3构成了刚性轴系，主轴2旋转带动圆光栅8相对读数头7旋转，读数头7相对与圆光栅8的端跳和径跳由刚性轴系决定；整个组件由轴套3支撑，外部输入轴与弹性轴1联接，并由弹性轴1将角度信息依次传递至主轴2、止推板5、光栅座9以及圆光栅8。

本实用新型的工作原理是，1）在常规方案的基础上为圆光栅增加一套独立的轴系，将圆光栅8的转子通过光栅座9安装在止推板5上，与圆光栅联接的止推板，在轴向和径向都用精密轴承进行约束，仅允许圆光栅随主轴绕轴向旋转；显然，在没有外界干扰的情况下，圆光栅的输出精度直接取决于圆光栅轴系的跳动和圆光栅的安装精度；2）在主轴2的下端面安装一个弹性轴1，由弹性轴1与外部轴系刚性联接，通过弹性轴1将外部轴系沿轴向传递的变形量隔离，主轴2及光栅座9的跳动量仅取决于圆光栅轴系的跳动，圆光栅输出精度的稳定性将不再受外部轴系跳动的影响。由于上述两项措施的实施，可以有效的隔离外部轴系传递的干扰量，圆光栅的主轴仅接收来自外部轴的角度信息，并由自身轴系精度稳定圆光栅的输出精度。

本实用新型在具体实施时，如图1所示，上圆柱滚子10通过上保持架11固定在止推板5和轴套3上端面之间，下圆柱滚子13通过下保持架12固定在轴套3下端面和主轴2的法兰上端面之间，径向保持架15将径向圆柱滚子14固定在轴套3内的圆柱面和主轴2外圆柱面之间，主轴2和止推板5构成圆光栅轴系的转子，轴套3为圆光栅轴系的定子并支撑整个组件，以轴套为参考，圆光栅轴系转子被约束到一个自由度，仅允许绕主轴轴线线旋转。

在轴套3的外法兰面上固定定子座4，并在定子座4上端面安装读数头座6和读数头7，在止推板5的上端面安装光栅座9和圆光栅8，并通过读数座6调整读数头7与圆光栅8径向和轴向的距离。

在工程实施过程中，首先缓慢旋转主轴2并用千分表校准圆光栅8的偏心量至±0.001mm；然后调整读数座6的厚度，保证读数头7的与圆光栅8的轴向距离为规定值；最后通过调整读数座6与圆光栅8的径向距离，使读数头7信号强度为最优，至此可确保圆光栅输出精度为最佳。

将轴套3的外圈法兰与外部轴系的框架联接，在主轴2的下端面安装弹性轴1，通过弹性轴1与外部轴系的轴端联接，依靠弹性轴1自身的特性，在传递外部轴角度信息的同时，又能过滤掉外部轴轴向的变化量。

在实际使用过程中，外部轴轴向的变化量是连续的，配有弹性轴1的圆光栅轴系有过滤外部轴系轴向窜动量的能力，可以保证圆光栅信号的稳定输出；具体过滤轴向窜动量的大小将取决于弹性轴的特性，一般过滤能力为±0.001～±0.1mm，中等过滤能力为±0.1~±0.2mm，0.2mm以上的过滤量为特殊情况。

本实用新型为圆光栅增加一套独立的轴系，将圆光栅通过光栅座安装在止推板上端面，在轴向和径向都进行约束，圆光栅的输出精度直接取决于独立轴系的精度和圆光栅的安装精度。在主轴的下端面安装一个弹性轴，通过弹性轴将外部轴系沿轴向传递的变形量隔离，主轴的跳动量仅取决于圆光栅轴系的精度。

Claims (4)

1.一种补偿轴向窜动的圆光栅组件，包括主轴（2），其特征在于，所述主轴（2）的下端固定有弹性轴（1），主轴（2）的上端固定有止推板（5），止推板（5）上端固定有光栅座（9），光栅座（9）上端固定有圆光栅（8），所述主轴（2）上还套装有轴套（3），轴套（3）的外圈上端固定有定子座（4），定子座（4）上端固定有读数座（6），读数座（6）内安装有读数头（7），所述轴套（3）的内圈上端经上保持架（11）安装有上圆柱滚子（10），轴套（3）的内圈下端经下保持架（12）安装有下圆柱滚子（13），轴套（3）的内侧经径向保持架（15）安装有径向圆柱滚子（14）。

2.根据权利要求1所述的一种补偿轴向窜动的圆光栅组件，其特征在于，所述上圆柱滚子（10）经上保持架（11）安装在轴套（3）的内圈与止推板（5）之间；所述下圆柱滚子（13）经下保持架（12）安装在轴套（3）的内圈与主轴（2）之间；所述径向圆柱滚子（14）经径向保持架（15）安装在轴套（3）的内侧，位于轴套（3）的内圈与主轴（2）之间。

3.根据权利要求1所述的一种补偿轴向窜动的圆光栅组件，其特征在于，所述弹性轴（1）为一种轴向可变形的弹性联轴器；弹性轴（1）包括外轴连接端（101），外轴连接端（101）的两侧对称连接有沟槽结构（102），沟槽结构（102）的一端连接有主轴连接耳（103），主轴连接耳（103）与主轴（2）固定连接；所述沟槽结构（102）为矩形槽状结构。

4.根据权利要求1所述的一种补偿轴向窜动的圆光栅组件，其特征在于，所述轴套（3）的外圈为法兰结构，定子座（4）安装在轴套（3）外圈的法兰面上。

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