專利名稱：一種旋轉(zhuǎn)角度測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于旋轉(zhuǎn)運動的測量裝置，具體涉及一種旋轉(zhuǎn)角度測量裝置， 適用位于深孔或者密封腔體的旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)角度測量。
背景技術(shù)：
目前，用于旋轉(zhuǎn)運動角度測量的裝置有編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器和同 步機等。發(fā)明專利"測量絕對旋轉(zhuǎn)角度的裝置及其方法"(申請?zhí)?01141153.8)中提到，此三類角度測量裝置的傳動方式和安裝方式基本一 致，分別為鍵傳動以及螺釘連接，有代表性的編碼器有Heidenhain ECN 223F型號角度編碼器，日本TAMAGAWA公司的TS2640N321E64型號 旋轉(zhuǎn)變壓器等。楊家軍等主編的教材《機械設計基礎》(武漢華中科技 大學出版社2003年)中第344-349頁提到，通常鍵傳動方式有兩種， 一種是由鍵槽與旋轉(zhuǎn)部件(如電機)軸上的普通鍵相配合，從而實現(xiàn)傳 動；另外一種是利用花鍵鏈接實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的傳動。螺釘連接即通過螺 釘將測試裝置和旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的相對應的安裝孔進行連接，從而實現(xiàn)測試裝 置的安裝固定。
上面提出的傳動連接方式的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，穩(wěn)定可 靠，成本低；但同時也存在一定的缺點旋轉(zhuǎn)部件位于深孔時，上述測 量方式的裝置與定位將變得比較困難，角度測量值也無直觀顯示，需在 被測旋轉(zhuǎn)部件上鉆孔實現(xiàn)連接，由于安裝精度較低從而影響到測試精度。 由此導致現(xiàn)行傳動連接方式對位于大孔徑深孔類或盲孔類被測旋轉(zhuǎn)部件 的安裝測量困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種旋轉(zhuǎn)角度測量裝置，解決現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)角度測量裝置對位于大孔徑深孔類或盲孔類被測旋轉(zhuǎn)部件的安裝測量困難的問題。
本發(fā)明的一種旋轉(zhuǎn)角度測量裝置，包括旋轉(zhuǎn)軸和測量法蘭盤，其特征在于
所述旋轉(zhuǎn)軸為具有階梯孔的空心軸體，其一端具有定位用鍵槽和圓錐形開孔，并與對接法蘭盤固接，對接法蘭盤上裝有孔式接插件，孔式接插件通過導線連接外部數(shù)據(jù)采集裝置；旋轉(zhuǎn)軸中段階梯孔內(nèi)置有拉爪，旋轉(zhuǎn)軸另一端階梯孔內(nèi)穿入拉桿，拉桿一端與拉爪螺紋連接，拉桿另一端套有彈簧并由螺母限位；
所述測量法蘭盤上裝有數(shù)顯屏、角度傳感器及測量電路、針式接插
件和定位錐，數(shù)顯屏、角度傳感器及測量電路與針式接插件電信號連接；測量法蘭盤中心固接定位錐，其錐度與所述旋轉(zhuǎn)軸圓錐形開孔的錐度匹配，定位錐的頂端與拉釘通過螺紋連接；
所述測量法蘭盤上的定位錐插入所述旋轉(zhuǎn)軸圓錐形開孔，定位錐上裝有定位鍵，與旋轉(zhuǎn)軸圓錐形開孔處鍵槽匹配；所述針式接插件與所述孔式接插件匹配。
所述的旋轉(zhuǎn)角度測量裝置，其進一步特征在于-
所述拉爪由四瓣片夾爪、彈簧組和連接桿三部分組成，連接桿嵌入四瓣片夾爪的端部構(gòu)成舌芯，連接桿與四瓣片夾爪的接合部位通過彈簧組周向箍緊固接。
本發(fā)明裝置工作時，在外部動力驅(qū)動部件(氣動或液壓元件)的作用下，動力方向為沿著拉桿軸線方向給螺母施加水平向左的驅(qū)動力并保持，螺母帶動拉桿往左邊平行移動，從而使彈簧被壓縮，同時拉爪向左邊平行移動，當拉爪移動到孔徑大于其合攏孔徑時候，拉爪張開，可將測量法蘭盤插入。
測量法蘭盤插入過程中，定位錐與旋轉(zhuǎn)軸圓錐形開孔實現(xiàn)第一層定位，針式接插件中的導向銷和孔式接插件中的導向孔的匹配實現(xiàn)第二層定位，確認前兩層準確定位后，定位錐上的鍵與法蘭盤上的鍵槽實現(xiàn)第三層對接定位，確認對接成功后，匹配的針式接插件的插針和孔式接插件的插孔實現(xiàn)最后一層定位，整個對接過程完成。
當緩慢卸載施加給螺母的外力，借助彈簧的復原動作，帶動拉爪水平右移，拉爪對拉釘抓緊，從而實現(xiàn)了對測試設備的高精度和高穩(wěn)定性的定位。
本發(fā)明在使用狀態(tài)下，可通過安裝軸承及軸承座周向固定旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸通過齒輪或皮帶與被測旋轉(zhuǎn)部件相連，實現(xiàn)被測旋轉(zhuǎn)部件沿軸線
的360°測量。被測旋轉(zhuǎn)部件開始運動時，角度傳感器及測量電路感知角度的變化，可將測量結(jié)果直接反映到數(shù)碼顯示管上，還可以存儲卡(如SD卡、CF卡等)的形式將測量數(shù)據(jù)長時間保存，待測量完畢后取出分析，或通過針式接插件與孔式接插件的配合，以導線的形式傳遞到旋轉(zhuǎn)機構(gòu)外，用于數(shù)據(jù)處理或控制。
本發(fā)明實現(xiàn)了高精度的安裝定位，解決了對大孔徑深孔類被測結(jié)構(gòu)的安裝困難問題，不僅可以應用于深孔或密閉腔體的旋轉(zhuǎn)角度測量，還可用于振動、擺動及其它運動機構(gòu)相關(guān)物理量的測量。


圖1:本發(fā)明的外形示意圖；圖2:本發(fā)明的剖視圖；圖3:本發(fā)明的部件分解示意圖；圖4:針式接插件示意圖；圖5:孔式接插件示意圖；圖6:拉爪的張開狀態(tài)示意圖；圖7:拉爪的壓緊狀態(tài)示意圖。
具體實施例方式
如圖1、圖2所示，本發(fā)明包括旋轉(zhuǎn)軸1和測量法蘭盤2，旋轉(zhuǎn)軸1為具有階梯孔的空心軸體，其一端具有定位用鍵槽和圓錐形開孔15,并與對接法蘭盤7固接，對接法蘭盤7上裝有孔式接插件6，孔式接插件6通過導線連接外部數(shù)據(jù)采集裝置；旋轉(zhuǎn)軸1中段階梯孔內(nèi)置有拉爪11，旋轉(zhuǎn)軸1另一端階梯孔內(nèi)穿入拉桿10，拉桿10 —端與拉爪11螺紋連接，拉桿另一端套有彈簧9并由螺母8限位；
測量法蘭盤2上裝有數(shù)顯屏3、角度傳感器及測量電路4、針式接插件5、定位錐14和拉釘12，數(shù)顯屏3、角度傳感器及測量電路4與針式接插件5電信號連接；測量法蘭盤2中心固接定位錐14,其錐度與所述旋轉(zhuǎn)軸圓錐形開孔15的錐度匹配，定位錐14的頂端與拉釘12通過螺紋連接；
測量法蘭盤2上的定位錐14插入旋轉(zhuǎn)軸1圓錐形開孔15,定位錐14上裝有定位鍵，與旋轉(zhuǎn)軸圓錐形15開孔處鍵槽匹配；針式接插件5與孔式接插件6匹配。
如圖3所示，裝配時，首先，將測量法蘭盤2和旋轉(zhuǎn)軸1中的各個部件緊固消除配合間隙，以保證測量的精度；其中測量法蘭盤2與定位錐14用螺栓固接；定位錐面14頂端與拉釘12螺紋固接；旋轉(zhuǎn)軸1與對接法蘭盤7用螺栓固接；拉爪11安裝于旋轉(zhuǎn)軸階梯孔中，末端與拉桿10螺紋固接；拉桿10—端與彈簧9配合并拉緊，另一端與螺母8螺紋固接如圖4所示，針式接插件5由絕緣外框5-l、插針5-2及導向定位銷5-3三部分組成；如圖5所示，孔式接插件6由絕緣外框6-1、插孔6-2及導向孔6-3三部分組成。兩個接插件的插孔和插針數(shù)量可根據(jù)實際測試信號的需求適時確定。
如圖6和圖7所示，拉爪ll由四瓣片夾爪ll-l、彈簧組ll-2和連接桿11-3三部分組成，連接桿11-3嵌入四瓣片夾爪11-1的端部構(gòu)成舌芯，連接桿11-3與四瓣片夾爪11-1的接合部位通過彈簧組周向箍緊固接；舌芯的作用相當于杠桿的支點，支配著拉爪ll兩種不同的狀態(tài)張開狀態(tài)和拉緊狀態(tài)。如圖6所示，當夾爪ll-l未受力時，彈簧的周向箍緊夾爪11-1和連接桿11-1，舌芯頂住夾爪11-1保持張開狀態(tài)；如圖7所示，當夾爪ll-l受力時，夾爪ll-l的前端以舌芯為支點向軸線運動，尾端周向拉伸彈簧組11-2向外運動，當夾爪11-1的前端合攏后，完成拉爪11的合攏動作。
測試時，本發(fā)明具體動作順序如下
一、 由動力驅(qū)動部件(氣動或液壓元件，動力方向為沿著拉桿軸線方向)給螺母8施加水平向左力并保持，螺母8通過螺紋連接將動力傳遞給拉桿10，帶動拉桿10往左邊平行移動，從而彈簧9被壓縮，拉爪ll也往左邊平行移動，當拉爪ll移動到孔徑大于其合攏孔徑時候，拉爪11結(jié)構(gòu)中的彈簧組11-2彈開，從而實現(xiàn)拉爪11的張開動作。
二、 定位錐14與旋轉(zhuǎn)軸圓錐形開孔15實現(xiàn)第一層定位，然后匹配的針式接插件5中的導向銷5-3和孔式接插件6中的導向孔6-3實現(xiàn)第二層定位，確認前兩層準確定位后，定位錐上的鍵與法蘭盤上的鍵槽實現(xiàn)第三層對接定位，確認對接成功后，匹配的針式接插件5中的插針5-2和孔式接插件6中的插孔6-2實現(xiàn)最后一層定位，整個對接過程完成。
三、 緩慢卸載動力驅(qū)動部件給螺母8的力，由于彈簧9的復原動作，
7帶動拉爪ll往水平右移，從而實現(xiàn)拉爪11對拉釘10的抓緊動作。此三
個動作完全實現(xiàn)了對測試設備的高精度和高穩(wěn)定性的定位。
可通過安裝軸承及軸承座周向固定旋轉(zhuǎn)軸1，旋轉(zhuǎn)軸通過齒輪或皮帶
與被測旋轉(zhuǎn)部件相連，用以實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸1沿著軸線的360。測量。
8
權(quán)利要求
1. 一種旋轉(zhuǎn)角度測量裝置，包括旋轉(zhuǎn)軸(1)和測量法蘭盤(2)，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)軸(1)為具有階梯孔的空心軸體，其一端具有定位用鍵槽和圓錐形開孔(15)，并與對接法蘭盤(7)固接，對接法蘭盤(7)上裝有孔式接插件(6)，孔式接插件(6)通過導線連接外部數(shù)據(jù)采集裝置；旋轉(zhuǎn)軸(1)中段階梯孔內(nèi)置有拉爪(11)，旋轉(zhuǎn)軸(1)另一端階梯孔內(nèi)穿入拉桿(10)，拉桿(10)一端與拉爪(11)螺紋連接，拉桿另一端套有彈簧(9)并由螺母(8)限位；所述測量法蘭盤(2)上裝有數(shù)顯屏(3)、角度傳感器及測量電路(4)、針式接插件(5)和定位錐(14)，數(shù)顯屏(3)、角度傳感器及測量電路(4)與針式接插件(5)電信號連接；測量法蘭盤(2)中心固接定位錐(14)，其錐度與所述旋轉(zhuǎn)軸圓錐形開孔(15)的錐度匹配，定位錐(14)的頂端與拉釘(12)通過螺紋連接；所述測量法蘭盤(2)上的定位錐(14)插入所述旋轉(zhuǎn)軸(1)圓錐形開孔(15)，定位錐(14)上裝有定位鍵，與旋轉(zhuǎn)軸圓錐形(15)開孔處鍵槽匹配；所述針式接插件(5)與所述孔式接插件(6)匹配。
2. 如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)角度測量裝置，其特征在于 所述拉爪由四瓣片夾爪、彈簧組和連接桿三部分組成，連接桿嵌入四瓣片夾爪的端部構(gòu)成舌芯，連接桿與四瓣片夾爪的接合部位通過彈簧 組周向箍緊固接。
全文摘要
一種旋轉(zhuǎn)角度測量裝置，屬于旋轉(zhuǎn)運動的測量裝置，解決現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)角度測量裝置對大孔徑深孔類或盲孔類被測旋轉(zhuǎn)部件的安裝測量困難問題。本發(fā)明包括旋轉(zhuǎn)軸和測量法蘭盤，旋轉(zhuǎn)軸一端具有圓錐形開孔，并與對接法蘭盤固接，對接法蘭盤上裝有孔式接插件；旋轉(zhuǎn)軸內(nèi)置有拉爪、拉桿，拉桿與拉爪螺紋連接；測量法蘭盤上裝有數(shù)顯屏、角度傳感器及測量電路、針式接插件和定位錐；定位錐的頂端螺紋連接拉釘；定位錐插入旋轉(zhuǎn)軸圓錐形開孔，針式接插件與所述孔式接插件匹配。本發(fā)明實現(xiàn)了高精度的安裝定位，解決了對大孔徑深孔類被測結(jié)構(gòu)的安裝困難問題，不僅可以應用于深孔或密閉腔體的旋轉(zhuǎn)角度測量，還可用于振動、擺動及其它運動機構(gòu)相關(guān)物理量的測量。
文檔編號G01B7/30GK101464128SQ200910060560
公開日2009年6月24日 申請日期2009年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月16日
發(fā)明者馮丹鳳, 異 宋, 曦 李 申請人:華中科技大學