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旋转编码器的零位调整装置及其使用方法

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-10-13 16:30:24

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 张海根 | 2023-10-13 16:30:24

本发明涉及一种旋转编码器的零位调整装置及其使用方法。该装置包括:用于连接一自动控制机构的旋转编码器和一电子手轮的数字量输入模块、计算机、数字量输出模块、步进电机驱动器、步进电机、蜗轮、蜗杆和万向磁力表座组件;蜗轮设于旋转编码器的空心转轴上,该蜗轮由对称的下、上半蜗轮彼此连接而成;万向磁力表座组件的表座用于固定在被测自动控制机构上,蜗杆活动套设于一轴套中,该轴套紧配合于万向磁力表座组件的弹性孔夹头中;弹性孔夹头通过万向支撑臂与表座固定连接;弹性孔夹头的位置适于使蜗杆的前端与蜗轮相啮合,以控制步进电机驱动蜗杆转动,直至计算机显示旋转编码器到达零位时用户停止转动电子手轮,步进电机停止。

1、本发明的调整装置,采用蜗轮蜗杆机构调整旋转编码器到零点并固定旋转编码器的空心转轴,由于蜗轮蜗杆机构的稳定性较高,因此适于把编码器转轴快速、准确、可靠地停在零位,以便于连接固定所述空心转轴与转轴。对于不同规格的旋转编码器只需根据其空心转轴外径提供与之配套的蜗轮即可正常工作,并且调整过程中可以通过步进电机驱动所述蜗杆传动装置,通用性较强;2、本发明的调整装置,利用了蜗杆传动系统传动平稳、精度高的优点,使调整过程精度高且易于控制;3、本发明的调整装置各部件结构紧凑,并且把易于拆装的万向磁力表座组件作为蜗杆位置和姿态调整部件使得该装置安装简便,拆卸方便。4、采用电子手轮(即:手摇脉冲发生器)控制步进电机的旋转方向和旋转角度,操控方便,零位调整效率较高。

一般带转轴的自动控制机构在使用过程中需利用旋转编码器检测转轴的角度,当转轴角度为特殊值时(通常为零位置)自动控制机构某一零件运动到某一特殊位置,即机构运动到该位置时,与转轴同轴旋转的旋转编码器正好输出零位信号;自动控制机构上的旋转编码器的安装方式:所述旋转编码器的空心转轴与被测自动控制机构的转轴传动相连;旋转编码器的壳体通过一弹性支架设于所述被测自动控制机构的安装板上。

为了使旋转编码器的输出信号与自动控制机构的转轴协同,带转轴的自动控制机构在工作前一般需要把旋转编码器先回到零点,作为工作起点。

由于旋转编码器在安装过程中可能停在圆周方向任意位置,通常为了使旋转编码器能停靠在零位,一般需要断开编码器转轴与机构转轴的连接(编码器转轴可旋转,而机构转轴不动),手工转动编码器转轴直到输出零位信号为止,由于同时需要将所述旋转编码器的空心转轴与被测自动控制机构的转轴固定相连,因此不易控制其精度。即:传统的手工调整方法很难把编码器转轴快速、准确、可靠地停在零位。

发明人:丁仕燕 戴建国 高瞩 俞庆 唐玮发明团队:常州工学院(Changzhou Institute of Technology,CIT),位于江苏省常州市,是江苏省主管的一所全日制普通本科院校,入选国家“十三五”产教融合发展工程立项高校和首批启动高校,教育部和江苏省卓越工程师教育培养计划试点高校,教育部数据中国“百校工程”培育院校,教育部“科学工作能力提升计划(百千万工程)”首批试点高校,江苏省服务外包人才培养试点高校。学校始于1978年创办的常州市七·二一工业大学,1979年更名为常州市职工大学;1982年,经教育部批准,常州市职业大学更名为常州工业技术学院;2000年3月22日,教育部批准由常州工业技术学院、常州市机械冶金职工大学合并组建常州工学院。截至2023年1月,学校有辽河路校区、巫山路校区、会馆浜路继续教育学院和长江路科技产业园,总占地面积近1300亩;设有18个教学单位,开办59个本科专业(47个专业招生);普通全日制在校生16000余人,在职教职工1300余人,其中专任教师1000余人;馆藏纸质图书131万余册。

本发明要解决的技术问题是提供安装和拆卸简便、调整精度较高的旋转编码器的零位调整装置及其使用方法。

为解决上述技术问题,本发明提供了一种旋转编码器的零位调整装置,其包括:用于连接一自动控制机构的旋转编码器的信号输出端的数字量输入模块、与该数字量输入模块相连的计算机、与该计算机的控制信号输出端相连的数字量输出模块、与该数字量输出模块相连的步进电机驱动器、与该步进电机驱动器相连的步进电机、蜗轮、蜗杆和万向磁力表座组件。

蜗轮用于固定套设于所述旋转编码器的空心转轴上,该蜗轮由对称的下、上半蜗轮彼此连接而成。

所述万向磁力表座组件的表座用于固定在所述被测自动控制机构上,所述蜗杆活动套设于一轴套中,该轴套的前段部紧配合于所述万向磁力表座组件的弹性孔夹头中;弹性孔夹头通过万向支撑臂与所述表座固定连接;所述弹性孔夹头的位置适于使所述蜗杆的前端与蜗轮相啮合。

所述轴套的后段部延伸出所述弹性孔夹头,且该后段部的直径大于所述前段部的直径。

为了使上述所述蜗杆在轴套内不发生径向和轴向窜动,在蜗杆上并于所述弹性孔夹头的前端外侧设有第一限位轴承,在所述蜗杆上并于所述第一限位轴承的前侧具有一环形的限位台阶,该限位台阶的外径大于第一限位轴承的内圈的内径,并小于第一限位轴承的外圈的内径;在所述轴套的后段部内的蜗杆上前后设有第一挡圈和第二限位轴承;在所述轴套上并于第二限位轴承的后侧依次设有第二挡圈和锁紧螺母。

锁紧螺母锁紧时,第一限位轴承的内圈与所述限位台阶贴紧,第一限位轴承的外圈与所述弹性孔夹头的前端面贴紧;第一挡圈的前侧面与所述轴套的前、后段部的连接部贴紧,第二限位轴承的内、外圈分别与所述第二、第一挡圈贴紧。

所述蜗杆的后端通过一联轴器与一步进电机传动连接,步进电机固定在所述轴套上;

工作时,计算机通过所述数字量输入模块获取电子手轮的输出信号,并根据该信号控制步进电机的转动方向,并通过驱动蜗杆带动蜗轮旋转,进而驱动所述空心转轴,同时计算机通过所述数字量输入模块读取所述旋转编码器的输出并显示该旋转编码器是否到达零位;当该旋转编码器到达零位时,用户停止转动电子手轮,计算机控制步进电机停止。

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