一种间接式输出轴位置测量装置的安装调试方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种间接式输出轴位置测量装置，该测量装置包括：角位移传感器，丝杠螺杆，丝杠螺母，输出轴；角位移传感器的轴上设有传感器拨叉，与丝杠螺母上的圆柱凸台形成滑动副；输出轴上设有输出轴拨叉，与丝杠螺母上的圆柱凸台形成滑动副。本发明专利技术实现旋转类作动器输出轴旋转角度的间接测量，结构紧凑，空间利用率高，有利于实现作动器的小型化设计。

An indirect output shaft position measuring device

The invention relates to an indirect type output shaft position measuring device, the measuring device comprises an angular displacement sensor, screw screw, screw nut, output shaft angular displacement sensor; the sensor shaft is provided with a fork, a sliding pair and cylindrical convex screw nut on the form; the output shaft is arranged on an output shaft of the fork, sliding associate with cylindrical convex screw nut on the form. The invention realizes indirect measurement of rotation angle of output shaft of rotary actuator, with compact structure and high space utilization rate, which is conducive to miniaturization design of actuators.

【技术实现步骤摘要】
一种间接式输出轴位置测量装置
本专利技术涉及输出轴角位移测量
，尤其涉及一种间接式输出轴位置测量装置。
技术介绍
对于旋转类作动器，需要实时检测输出轴旋转的角度，对其进行位置闭环控制。通常采用角位移传感器来检测输出轴位置。根据角位移传感器与输出轴安装方式不同，可分为同轴安装和非同轴安装，同轴安装属于直接测量，传感器读数即为输出轴的转动角度，非同轴安装属于间接测量，传感器读数经过换算后可得输出轴的转动角度。同轴安装方式会占用较大的径向空间，非同轴安装会使的结构设计更灵活，空间利用率更高。文献中，非同轴安装通常采用齿轮副来实现输出轴位置检测，输出轴与角位移传感器旋转轴上各安装一个齿轮，两个齿轮处于啮合状态，当输出轴旋转一定角度后，传感器输出轴会成比例旋转一定角度。但当设计空间轴向和径向尺寸都具有严格约束时，采用齿轮传动的非同轴安装方式将难以满足设计要求。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种间接式输出轴位置测量装置，用以解决现有非同轴测量方法使用齿轮传动导致整体尺寸过大的问题。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：一种间接式输出轴位置测量装置，测量装置使用的角位移传感器的轴上设有传感器拨叉，与丝杠螺母形成滑动副；输出轴上设有输出轴拨叉，与丝杠螺母形成滑动副。输出轴拨叉与传感器拨叉之间设有0.2mm缝隙，且滑动时互不干涉；输出轴拨叉与传感器拨叉之间的缝隙通过输出轴两端的轴承和固定角位移传感器的安装法兰调整。测量装置外侧设有外壳和端盖，外壳和端盖形成内部中空的封闭空间，且封闭空间内设有与外壳内侧的底部固连的基座；角位移传感器通过安装法兰固定安装在基座上，安装法兰可以调整角位移传感器的轴向位置。输出轴的一端通过轴承A与基座连接，另一端通过轴承B与端盖连接，轴承A可以调整输出轴的轴向位置。角位移传感器的轴线与输出轴的轴线平行，并均与丝杠螺杆的轴线垂直，且角位移传感器的轴线与输出轴的轴线形成的平面与丝杠螺杆的轴线垂直。输出轴拨叉、传感器拨叉均与丝杠螺母的圆柱凸台形成滑动副；输出轴拨叉、传感器拨叉均包括1个叉柄和2个叉体，叉体的根部与叉柄的一端连接，形成Y字形结构，2个叉体平行，且与丝杠螺母上的圆柱凸台接触。圆柱凸台只有1个，设置在丝杠螺母上，且圆柱凸台的轴线与输出轴、角位移传感器的轴平行；丝杠螺母的圆柱凸台朝向角位移传感器。输出轴与输出轴拨叉为一体成形结构；传感器拨叉与角位移传感器的轴通过焊接形成一体结构，或直接一体成形。一种该测量装置的安装调试方法，该测量方法具体为：S1、将传感器拨叉安装在角位移传感器的轴上，通过安装法兰将角位移传感器固定在基座上；通过轴承A将输出轴固定在基座上；S2、旋转传感器拨叉和输出轴拨叉，使得二者对齐；将丝杠螺母旋转至丝杠螺杆中部，安装丝杠螺杆，使得传感器拨叉和输出轴拨叉均与丝杠螺母的圆柱凸台形成滑动副；S3、通过调整轴承A，来调整输出轴的轴向位置；调整安装法兰，来调整角位移传感器的轴向位置；直至，传感器拨叉和输出轴拨叉之间的缝隙为0.2mm；S4、通过轴承B连接输出轴和端盖，安装并固定端盖和外壳；S5、旋转丝杠螺杆，使得丝杠螺母通过圆柱凸台带动传感器拨叉和输出轴拨叉转动，使得输出轴转动n个不同角度，n≥3，记录输出轴转动的角度α1(n)和角位移传感器的测量结果α2(n)；S6、根据输出轴转动的角度α1(n)和角位移传感器的测量结果α2(n)，进行拟合，使得α1(n)＝kiα2i(n)+ki-1α2i-1(n)+…+k1α2(n)，得出ki、…、k1，i为大于等于1的整数；完成测量装置的标定；使用测量装置实际测量过程中，输出轴的角位移满足：θ1＝kiθ2i+ki-1θ2i-1+…+k1θ2；θ1为输出轴的角位移，θ2为角位移传感器的测量结果。测量方法中，步骤S6具体为：根据输出轴转动的角度α1(n)和角位移传感器的测量结果α2(n)，进行拟合，使得α1(n)＝k1α2(n)，得出ki、…、k1，i为大于等于1的整数；完成测量装置的标定；使用测量装置实际测量过程中，输出轴的角位移满足：θ1＝k1θ2；θ1为输出轴的角位移，θ2为角位移传感器的测量结果。本专利技术有益效果如下：1、本专利技术在丝杠副上使用拨叉的滑动副，实现了输出轴与丝杠螺杆的动力传动，且避免了在角位移传感器、丝杠螺杆、输出轴之间使用齿轮，相对现有技术能够缩小整个测量装置的轴向尺寸，更有利于整个装置的微小型化设计和使用；本专利技术还将两个拨叉之间保留了0.2mm的缝隙，在使两个拨叉不相互干涉的情况下，使得轴向距离最小，进一步缩小了整个测量装置的轴向尺寸；2、本专利技术通过丝杠螺母同时带动两个拨叉进行转动，由于整体结构紧凑、转动角度较小，输出轴的角位移于角位移传感器的测量结果近似成正比，也可根据丝杠螺杆到输出轴、角位移传感器的距离等对测量结果进行高精度的修正，使得本专利技术在精度需求不高的情况下，简单有效的测量输出轴的角位移，在精度要求较高的情况下，根据简单的几何运算即可对测量结果进行修正，满足了高精度的需求；3、本专利技术将输出轴、角位移传感器安装在同一平面并保证二者平行，使得本专利技术的装置在满足了输出轴角位移的测量需求的基础上，结构更加紧凑，空间利用率高，有利于实现作动器的小型化设计；4、本专利技术在测量装置安装过程中使用轴承A和安装法兰，调整传感器拨叉和输出轴拨叉之间的缝隙，使得传感器拨叉和输出轴拨叉之间的调整更加简单方便，不会影响装个装置的安装过程；5、本专利技术在测量装置实际使用前，添加校准和标定的步骤，通过曲线拟合来修正测量结果，还可以根据不同的测量精度要求来确定修正的精度，使得校准标定的复杂程度和测量精度要求达到最优平衡，使得实际测量的准确度最佳。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1为一种间接式输出轴位置测量装置的内部结构的主视图；图2为一种间接式输出轴位置测量装置的内部结构的局部俯视图的剖视图；图中：1-基座、2-角位移传感器、3-传感器拨叉、4-丝杠螺母、5-丝杠螺杆、6-输出轴、7-轴承A、8-端盖、9-输出轴拨叉。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理。角位移传感器2与作动器输出轴6同轴安装会占用较大的径向空间，采用基于齿轮副的非同轴安装会占用较大的轴向空间，难以应用于对轴向和径向尺寸均具有严格要求的场合。针对上述问题，本专利技术提出了一种间接式输出轴6位置测量装置，占用较少的轴向和径向空间，结构紧凑，空间利用率高。针对轴向和径向尺寸具有严格约束的作动器输出轴6位置检测设计问题，本专利技术提出了一种间接式输出轴6位置测量装置，其特点是输出轴6与传感器非同轴安装，角位移传感器2旋转轴与输出轴6通过两个拨叉传动，间接检测输出轴6的旋转角度。如图1、图2所示，一种间接式输出轴位置测量装置，测量装置使用的角位移传感器2的轴上设有传感器拨叉3，与丝杠螺母4形成滑动副；输出轴6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种间接式输出轴位置测量装置，其特征在于，所述测量装置使用的角位移传感器(2)的轴上设有传感器拨叉(3)，与丝杠螺母(4)形成滑动副；所述输出轴(6)上设有输出轴拨叉(9)，与所述丝杠螺母(4)形成滑动副。

【技术特征摘要】
1.一种间接式输出轴位置测量装置，其特征在于，所述测量装置使用的角位移传感器(2)的轴上设有传感器拨叉(3)，与丝杠螺母(4)形成滑动副；所述输出轴(6)上设有输出轴拨叉(9)，与所述丝杠螺母(4)形成滑动副。2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述输出轴拨叉(9)与传感器拨叉(3)之间设有0.2mm缝隙，且滑动时互不干涉；所述输出轴拨叉(9)与传感器拨叉(3)之间的缝隙通过所述输出轴(6)两端的轴承和固定所述角位移传感器(2)的安装法兰调整。3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置外侧设有外壳和端盖(8)，所述外壳和端盖(8)形成内部中空的封闭空间，且封闭空间内设有与外壳内侧的底部固连的基座(1)；所述角位移传感器(2)通过所述安装法兰固定安装在所述基座(1)上，所述安装法兰可以调整所述角位移传感器(2)的轴向位置。4.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所述输出轴(6)的一端通过轴承A(7)与所述基座(1)连接，另一端通过轴承B与所述端盖(8)连接，所述轴承A(7)可以调整所述输出轴(6)的轴向位置。5.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述角位移传感器(2)的轴线与所述输出轴(6)的轴线平行，并均与所述丝杠螺杆(5)的轴线垂直，且所述角位移传感器(2)的轴线与所述输出轴(6)的轴线形成的平面与所述丝杠螺杆(5)的轴线垂直。6.根据权利要求5所述的测量装置，其特征在于，所述输出轴拨叉(9)、传感器拨叉(3)均与所述丝杠螺母(4)的圆柱凸台形成滑动副；所述输出轴拨叉(9)、传感器拨叉(3)均包括1个叉柄和2个叉体，所述叉体的根部与所述叉柄的一端连接，形成Y字形结构，所述2个叉体平行，且与所述丝杠螺母(4)上的圆柱凸台接触。7.根据权利要求6所述的测量装置，其特征在于，所述圆柱凸台只有1个，设置在所述丝杠螺母(4)上，且圆柱凸台的轴线与所述输出轴(6)、角位移传感器(2)的轴平行；所述丝杠螺母(4)的圆柱凸台朝向所述角位移传感器(2)。8.根据权利要求7所述的测量装置，其特征在于，所述输出轴(6)与输出轴拨叉(9)为一体成形结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：余东东，刘超，张聪，魏慧，魏厚震，郭勉，黄伯超，
申请(专利权)人：北京机械设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11