一種高精度手搖低速轉(zhuǎn)臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明用于角位移檢測(cè)，可W對(duì)電位計(jì)、同步器和巧螺等產(chǎn)品的線性度與梯度進(jìn) 行測(cè)量，具體設(shè)及一種高精度手搖低速轉(zhuǎn)臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的手搖低速轉(zhuǎn)臺(tái)均采用蝸輪-蝸桿副傳動(dòng)結(jié)構(gòu)（如圖1)，在蝸輪16端面沿圓 周進(jìn)行360度分度刻線13,與殼體標(biāo)記線12 -并指示出轉(zhuǎn)臺(tái)工作角度。結(jié)合蝸輪16與蝸 桿17副傳動(dòng)結(jié)構(gòu)自身具有自鎖與單級(jí)轉(zhuǎn)速比大的特點(diǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄7可W使蝸輪16沿順、逆 時(shí)針進(jìn)行平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使鍵14與轉(zhuǎn)動(dòng)軸15實(shí)現(xiàn)在低速、低載荷條件下的應(yīng)用。
[0003] 目前的手搖轉(zhuǎn)臺(tái)其刻線精度低、最高分辨率大于1度。結(jié)合蝸輪-蝸桿副傳動(dòng)結(jié) 構(gòu)自身具有的自鎖結(jié)構(gòu)與單級(jí)速比大的特點(diǎn)，可W使蝸輪測(cè)頃、逆時(shí)針進(jìn)行平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)，適合 低速、低載荷條件下應(yīng)用。同時(shí)，因?yàn)槲佪喤c蝸桿加工復(fù)雜，精度不易保證，往往造成轉(zhuǎn)動(dòng)軸 沿順、逆時(shí)針?lè)较蛲颠\(yùn)動(dòng)時(shí)，其零位標(biāo)記的回零精度差、重復(fù)性差、累計(jì)誤差大，給角位移 測(cè)量引入較大的誤差。
[0004] 另一方面，蝸輪-蝸桿副傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的制造成本高，因蝸輪、蝸桿零件均采用銅合金 材料，齒形加工復(fù)雜、精度要求高，蝸輪端面分度刻線分辨率低、加工精度低；同時(shí)，為保證 傳動(dòng)間隙與精度，在裝配時(shí)還必須針對(duì)齒面變形量進(jìn)行調(diào)整，使組裝時(shí)的輪齒接觸狀態(tài)與 軸承間隙達(dá)到最小。由此可知，蝸輪-蝸桿副傳動(dòng)結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)、裝配、調(diào)試過(guò)程中困難較大、 要求較高，維護(hù)保養(yǎng)繁瑣，且只能在低載荷條件下應(yīng)用。長(zhǎng)期使用中易出現(xiàn)齒面磨損嚴(yán)重、 傳動(dòng)間隙增大、調(diào)整困難、重復(fù)精度差、累計(jì)誤差大，影響轉(zhuǎn)動(dòng)的角位移精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：設(shè)計(jì)出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、單級(jí)轉(zhuǎn)速比大、傳動(dòng)比大、 裝配難度低的高精度手搖低速轉(zhuǎn)臺(tái)。其構(gòu)成零件數(shù)量少，轉(zhuǎn)角位移測(cè)量精度高，生產(chǎn)、制造 成本低，裝配調(diào)試簡(jiǎn)單，維護(hù)保養(yǎng)便捷，轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)、可靠，可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)軸大載荷條件下的應(yīng) 用。可用于替代目前采用蝸輪-蝸桿副傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的手搖轉(zhuǎn)臺(tái)。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種高精度手搖低速轉(zhuǎn)臺(tái)，用于角位移檢測(cè)，包括齒輪A、 鍵、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、彈黃、螺釘、小齒輪、手柄、阻尼器、數(shù)顯表、光柵編碼器、齒輪B;其中齒輪A與齒 輪B的齒數(shù)與模數(shù)相同且穿過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸錯(cuò)齒貼緊安裝從而構(gòu)成雙片齒輪，螺釘軸向穿過(guò)齒輪 A與齒輪B進(jìn)行初步限位，齒輪A與轉(zhuǎn)動(dòng)軸通過(guò)鍵連接，對(duì)稱設(shè)置的彈黃在周向上、一端安裝 在齒輪A上且另一端拉緊在齒輪B上；手柄可帶動(dòng)小齒輪旋轉(zhuǎn)，且在下端具有阻尼器，通過(guò) 小齒輪與雙片齒輪的曬合消除傳動(dòng)間隙；光柵編碼器與轉(zhuǎn)動(dòng)軸直接聯(lián)接，并通過(guò)數(shù)顯表顯 /J、-〇
[0007] 轉(zhuǎn)動(dòng)手柄從而使轉(zhuǎn)動(dòng)軸沿順、逆時(shí)針低速平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0008] 本發(fā)明的有益效果是：該種高精度手搖轉(zhuǎn)臺(tái)采用一級(jí)直齒齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單、單級(jí)轉(zhuǎn)速比大、傳動(dòng)比大，直齒齒輪加工簡(jiǎn)單、裝配難度低、精度高，生產(chǎn)、制造成本 低，轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)、可靠，轉(zhuǎn)動(dòng)軸可實(shí)現(xiàn)大載荷條件下的應(yīng)用。同時(shí)，對(duì)一級(jí)直齒齒輪傳動(dòng)增加了 阻尼器結(jié)構(gòu)，在使用過(guò)程中可W實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)軸自鎖。即使長(zhǎng)期使用出現(xiàn)齒面磨損、傳動(dòng)間隙增 大等情況，因轉(zhuǎn)動(dòng)軸與光柵編碼器直接聯(lián)接，也不會(huì)影響轉(zhuǎn)動(dòng)的角位移測(cè)量精度。通過(guò)采用 高分辨率的光柵編碼器與數(shù)顯表完成對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸角位移信號(hào)的精確采集與實(shí)時(shí)顯示，并且光 柵編碼器具有回零精度高、無(wú)累計(jì)誤差、重復(fù)精度高的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是現(xiàn)有技術(shù)采用蝸輪-蝸桿副傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的手搖轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010] 圖2是本發(fā)明高精度手搖低速轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011] 圖3是本發(fā)明高精度手搖低速轉(zhuǎn)臺(tái)的雙片齒輪主視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，參見(jiàn)圖2、圖3。
[0013] 一種高精度手搖低速轉(zhuǎn)臺(tái)，用于角位移檢測(cè)，包括齒輪A1、鍵2、轉(zhuǎn)動(dòng)軸3、彈黃4、 螺釘5、小齒輪6、手柄7、阻尼器8、數(shù)顯表9、光柵編碼器10、齒輪B11 ;其中齒輪A1與齒輪 B11的齒數(shù)與模數(shù)相同且穿過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸3錯(cuò)齒貼緊安裝從而構(gòu)成雙片齒輪，螺釘5軸向穿過(guò)齒 輪A1與齒輪B11進(jìn)行初步限位，齒輪A1與轉(zhuǎn)動(dòng)軸3通過(guò)鍵2連接，對(duì)稱設(shè)置的彈黃4在周 向上、一端安裝在齒輪A1上且另一端拉緊在齒輪B11上；手柄7可帶動(dòng)小齒輪6旋轉(zhuǎn)，且在 下端具有阻尼器8,通過(guò)小齒輪6與雙片齒輪的曬合消除傳動(dòng)間隙；光柵編碼器10與轉(zhuǎn)動(dòng) 軸3直接聯(lián)接，并通過(guò)數(shù)顯表9顯示。
[0014] 轉(zhuǎn)動(dòng)手柄7從而使轉(zhuǎn)動(dòng)軸3沿順、逆時(shí)針低速平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0015] 采用一級(jí)直齒齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，利用雙片齒輪的曬合消除傳動(dòng)間隙，并增加阻尼器 結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)軸自鎖功能。轉(zhuǎn)角測(cè)量采用光柵編碼器與轉(zhuǎn)動(dòng)軸直接聯(lián)接，消除轉(zhuǎn)臺(tái)因裝配 間隙產(chǎn)生的角位移測(cè)量誤差，使角位移測(cè)量精度不受齒輪傳動(dòng)間隙的影響，提高了轉(zhuǎn)動(dòng)軸 抗干擾能力。通過(guò)采用高分辨率的光柵編碼器與數(shù)顯表完成對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸角位移信號(hào)的精確采 集與實(shí)時(shí)顯示，實(shí)現(xiàn)了角位移的精確測(cè)量，并且具有回零精度高、無(wú)累計(jì)誤差、重復(fù)精度高 的優(yōu)點(diǎn)。
[0016] 在雙片齒輪設(shè)計(jì)時(shí)選取齒輪標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=2,齒頂高系數(shù)ha*=1. 0,頂隙系數(shù)C* = 0.25。標(biāo)準(zhǔn)壓力角α=20。，給定傳動(dòng)比= 由傳動(dòng)比確定小齒輪的齒數(shù)為zl =8,齒輪A、B的齒數(shù)為z2 = 120。具體計(jì)算如下：
[0017] 由式/"=戶得，齒距P=m π=2 π 7Γ
[001引 由式ha二ha*·m得，齒頂高h(yuǎn)a二ha*·m二 2
[0019] 由式hf二化a*+c*)·m得，齒根高h(yuǎn)f二化a*+c*)·m二2. 5
[0020] 由式s'=β= §得，=口 = 2 -η巧中齒厚s，齒槽寬e
[0021] 由式h=(化a*+c*) ·m得，全齒高h(yuǎn)=(化a*+c*) ·m= 4. 5
[002引 由式d=mz得，小齒輪的分度圓直徑為：dl=mzl= 16
[0023]齒輪A、B的分度圓直徑為：d2 =mz2 = 240
[0024]由式幻=享（z帕苗得，中屯、距α =亭（ζ1+?Η進(jìn)
[00巧]由式db=dcosα得，小齒輪的基圓直徑為；dbl=dlcosα= 16cos20。
[0026]齒輪A、B的基圓直徑為：化2 =d2cosα= 240cos20°
[0027] 由式da=d+化a得，小齒輪的齒頂圓直徑為：dal=dl巧ha= 18
[0028] 齒輪A、B的齒頂圓直徑為：da2 =d2巧ha= 242
[0029] 由式壯=d-aif得，小齒輪的齒根圓直徑為：壯1 =dl-2hf= 3
[0030] 齒輪A、B的齒根圓直徑為：壯2 =d2-2hf= 115
[0031] 轉(zhuǎn)動(dòng)軸角位移測(cè)量裝置選用長(zhǎng)春Ξ峰公司生產(chǎn)的PKT85型增量式光電編碼器，碼 盤(pán)上刻有節(jié)距相等的福射狀透光縫隙，相鄰兩個(gè)透光縫隙之間代表一個(gè)增量周期；當(dāng)碼盤(pán) 隨著被測(cè)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，檢測(cè)光柵不動(dòng)，光線透過(guò)碼盤(pán)和檢測(cè)光柵上的透過(guò)縫隙照射到光電 檢測(cè)器件上，光電檢測(cè)器件就會(huì)輸出A、B兩相位互差90°電角度的脈沖信號(hào)（即所謂的兩 組正交輸出信號(hào)），即：相位差為90°電角度的A、B兩組脈沖信號(hào)，從而可方便地判斷出旋 轉(zhuǎn)方向。同時(shí)還有用作參考零位的Z相標(biāo)志（指示）脈沖信號(hào)，碼盤(pán)每旋轉(zhuǎn)一周，就發(fā)出一 個(gè)標(biāo)志信號(hào)，標(biāo)志脈沖通常用來(lái)指示機(jī)械位置或?qū)Ψe累量清零，用于基準(zhǔn)點(diǎn)定位。
[0032] 當(dāng)分辨率選用7200個(gè)脈沖/圈，單個(gè)脈沖的檢測(cè)精度即：
[0033]
[0034]由此可知，其單個(gè)脈沖的檢測(cè)精度為0. 05°，較傳統(tǒng)的蝸輪-蝸桿副結(jié)構(gòu)的檢測(cè) 精度高出二十倍W上。通過(guò)數(shù)顯表對(duì)增量型光柵編碼器各輸出信號(hào)的采集與計(jì)數(shù)，就可W 得到轉(zhuǎn)動(dòng)軸角位移的數(shù)據(jù)并進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。同時(shí)，數(shù)顯表可在轉(zhuǎn)動(dòng)軸處于任意位置時(shí)對(duì)脈 沖數(shù)據(jù)進(jìn)行清零操作，W標(biāo)記零位起始位置，配合不同類型的數(shù)顯表則可實(shí)時(shí)顯示出轉(zhuǎn)動(dòng) 軸的角位移與轉(zhuǎn)速信息。同理，當(dāng)數(shù)顯表連接絕對(duì)型光柵編碼器時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸的零位就唯一確 定了，并且光柵編碼器具有回零精度高、無(wú)累計(jì)誤差、重復(fù)精度高的優(yōu)點(diǎn)，從而保證了轉(zhuǎn)動(dòng) 軸角位移量的精確測(cè)量與顯示，擴(kuò)展轉(zhuǎn)臺(tái)的應(yīng)用范圍，增加轉(zhuǎn)臺(tái)應(yīng)用的適應(yīng)性、靈活性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高精度手搖低速轉(zhuǎn)臺(tái)，用于角位移檢測(cè)，其特征在于：該轉(zhuǎn)臺(tái)包括齒輪A(1)、鍵 ⑵、轉(zhuǎn)動(dòng)軸（3)、彈簧（4)、螺釘（5)、小齒輪（6)、手柄（7)、阻尼器（8)、數(shù)顯表（9)、光柵編 碼器（10)、齒輪B(ll);其中齒輪A(l)與齒輪B(ll)的齒數(shù)與模數(shù)相同且穿過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸（3) 錯(cuò)齒貼緊安裝從而構(gòu)成雙片齒輪，螺釘（5)軸向穿過(guò)齒輪A(l)與齒輪B(ll)進(jìn)行初步限 位，齒輪A(l)與轉(zhuǎn)動(dòng)軸（3)通過(guò)鍵⑵連接，對(duì)稱設(shè)置的彈簧（4)在周向上、一端安裝在齒 輪A(l)上且另一端拉緊在齒輪B(ll)上；手柄（7)可帶動(dòng)小齒輪（6)旋轉(zhuǎn)，且在下端具有 阻尼器（8)，通過(guò)小齒輪（6)與雙片齒輪的嚙合消除傳動(dòng)間隙；光柵編碼器（10)與轉(zhuǎn)動(dòng)軸 (3)直接聯(lián)接，并通過(guò)數(shù)顯表（9)顯示。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度手搖低速轉(zhuǎn)臺(tái)，其特征在于：轉(zhuǎn)動(dòng)手柄（7)從而使轉(zhuǎn) 動(dòng)軸（3)沿順、逆時(shí)針低速平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)。
【專利摘要】本發(fā)明用于角位移檢測(cè)，可以對(duì)電位計(jì)、同步器和陀螺等產(chǎn)品的線性度與梯度進(jìn)行測(cè)量，具體涉及一種高精度手搖低速轉(zhuǎn)臺(tái)。目前的手搖低速轉(zhuǎn)臺(tái)均采用蝸輪-蝸桿副傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，其刻線精度低、最高分辨率大于1度，并且因?yàn)槲佪喤c蝸桿加工復(fù)雜，精度不易保證，往往造成轉(zhuǎn)動(dòng)軸沿順、逆時(shí)針?lè)较蛲颠\(yùn)動(dòng)時(shí)，其零位標(biāo)記的回零精度差、重復(fù)性差、累計(jì)誤差大，給角位移測(cè)量引入較大的誤差。本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、單級(jí)轉(zhuǎn)速比大、傳動(dòng)比大、裝配難度低的高精度手搖低速轉(zhuǎn)臺(tái)。其轉(zhuǎn)角位移測(cè)量精度高，生產(chǎn)、制造成本低，裝配調(diào)試簡(jiǎn)單，維護(hù)保養(yǎng)便捷，轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)、可靠，可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)軸大載荷條件下的應(yīng)用。
【IPC分類】F16H1/16, G01B11/26
【公開(kāi)號(hào)】CN105277142
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510780872
【發(fā)明人】蘇建剛, 劉永彪, 蔡艷萍, 王鵬斌, 耿進(jìn)飛
【申請(qǐng)人】蘭州飛行控制有限責(zé)任公司
【公開(kāi)日】2016年1月27日
【申請(qǐng)日】2015年11月13日