由測角傳感器和測長傳感器構成的直線運動雙反饋結構的製作方法

2023-05-27 05:34:46

專利名稱：由測角傳感器和測長傳感器構成的直線運動雙反饋結構的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於測控技術領域，具體涉及一種由測角傳感器和測長傳感器構成的直線運動雙反饋結構。
背景技術：
在長度測量技術領域，絲槓螺母副是常用測量機構，其用途是將絲槓螺母副的旋轉運動轉換為螺母或絲槓的直線運動。理想的絲槓螺母副是無間隙配合，其旋轉運動轉換為直線運動時不存在回程間隙。而實際上，無間隙的配合無法發生相對運動，因此實際應用的絲槓螺母副均為間隙配合，其旋轉運動轉換為直線運動時必然存在回程間隙。基於上述原因，使用現有的絲槓螺母副在進行精密定位時，回程間隙的存在會使定位不可靠。在角度測量領域，碼盤是常用的測量裝置。而單獨使用碼盤進行測角只能實現電機碼盤的內迴路閉環，無法消除回程間隙的影響。
發明內容本實用新型的目的是提供一種消除絲槓回程間隙的由測角傳感器和測長傳感器構成的直線運動雙反饋結構。本實用新型是這樣實現的:一種由測角傳感器和測長傳感器構成的直線運動雙反饋結構，包括支架、測角碼盤、聯軸器、基座、絲槓、主光柵尺、螺母和副光柵；其中，支架為圓筒狀，支架套裝在電機輸出軸、聯軸器和絲槓的外部，與伺服電機和基座固定連接；測角碼盤與電機連接、安裝在支架內部；絲槓與基座連接，並通過聯軸器與電機連接；基座為板狀，在基座側面安裝主光柵尺；螺母套裝在絲槓上，副光柵安裝在螺母上。如上所述的基座為板狀,在其兩端設有軸承座。如上所述的基座採用高強度金屬材料製成，在基座側面安裝主光柵尺。如上所述的支架的一端與伺服電機的基體固定連接，支架的另一端與基座的軸承座的外側固定連接。如上所述測角碼盤採用2500線標準碼盤，它套裝在電機輸出軸的外側、安裝在支架內部，其定盤與支架相連，動盤與伺服電機的輸出軸同軸連接。如上所述的伺服電機採用80CB050交流伺服電機。如上所述的絲槓採用研磨級滾珠絲槓，它的一端通過軸承與基座的一端滾動連接，另一端與聯軸器的一端同軸連接，中部穿過安裝在基座內部的軸承內；聯軸器3的另一端與電機輸出軸連接。如上所述的螺母採用滑塊式螺母，它套裝在絲槓外部，與絲槓同軸。如上所述的副光柵安裝在滑塊式螺母上，並與主光柵尺配合安裝。如上所述的副光柵的刻線位置及主、副光柵的相對距離以調整到副光柵指示燈變綠為準。[0015]本實用新型的有益效果是:本實用新型採用測角傳感器和測長傳感器組成的雙反饋結構形式，消除了絲槓回程間隙的影響，能夠避免由於齒隙的存在而使定位不可靠。在齒隙0.05mm，螺距5mm條件下，定位精度達到0.0Olmm,定位穩定,重複性好。

圖1是本實用新型的一種由測角傳感器和測長傳感器構成的直線運動雙反饋結構的結構示意圖；圖中:1.電機，2.支架，3.測角碼盤，4.聯軸器，5.基座，6.絲槓，7.主光柵尺，
8.螺母，9.副光柵。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型的一種由測角傳感器和測長傳感器構成的直線運動雙反饋結構進行介紹:如圖1所示，一種由測角傳感器和測長傳感器構成的直線運動雙反饋結構，包括支架2、測角碼盤3、聯軸器4、基座5、絲槓6、主光柵尺、螺母8和副光柵9。其中，支架2為圓筒狀，在的筒壁上開有通孔，用於調整電機和絲槓的同心度，它採用剛度較好的金屬製成,如45#鋼,它的一端與伺服電機I的基體固定連接，套裝在電機I輸出軸、聯軸器4和絲杆6的外部，支架2的另一端與基座5的軸承座的外側固定連接。測角碼盤3採用2500線標準碼盤，它套裝在電機I輸出軸的外側、安裝在支架2內部，其定盤與支架2相連，動盤與伺服電機I的輸出軸同軸連接。伺服電機採用80CB050交流伺服電機。絲槓6採用研磨級滾珠絲槓，它的一端通過軸承與基座5的一端滾動連接，另一端與聯軸器的一端同軸連接，中部穿過安裝在基座5內部的軸承內。聯軸器3的另一端與電機輸出軸連接。螺母8採用滑塊式螺母，它套裝在絲槓6外部，與絲槓6同軸。基座5為板狀，在其兩端設有軸承座，採用高強度金屬材料，在基座5側面安裝主光柵尺7。滑塊式螺母8套裝在絲槓上，副光柵9安裝在滑塊式螺母8上，並與主光柵尺配合安裝，安裝時，副光柵的刻線位置及主、副光柵的相對距離以調整到副光柵指示燈變綠為準。主光柵尺和副光柵構成長度測量傳感器。工作時，測角碼盤3的動盤隨伺服電機I的轉子一起轉動，通過測角碼盤3對電機的旋轉角度進行實時測量，作為角度反饋結構。伺服電機I的旋轉運動通過絲槓螺母副變成由螺母構成的移動部件的直線運動。主光柵尺7和副光柵9共同構成長度測量傳感器，測量絲槓與螺母之間的實際相對位移，作為位置反饋結構。基於角度反饋結構的測量信號和位置反饋信號，採用現有的角位置、線位置雙閉環控制迴路，能夠有效消除絲槓回程間隙的影響，避免了單獨使用碼盤進行測角無法消除回程間隙影響的問題。本實用新型採用測角傳感器和測長傳感器組成的雙反饋結構形式，消除了絲槓回程間隙的影響，能夠避免由於齒隙的存在而使定位不可靠。在齒隙0.05mm，螺距5mm條件下，定位精度達到0.0Olmm,定位穩定,重複性好。
權利要求1.一種由測角傳感器和測長傳感器構成的直線運動雙反饋結構，其特徵在於:它包括支架(2)、測角碼盤(3)、聯軸器(4)、基座(5)、絲槓(6)、主光柵尺、螺母(8)和副光柵(9)；其中，支架(2)為圓筒狀，支架(2)套裝在電機(I)輸出軸、聯軸器(4)和絲槓(6)的外部，與伺服電機(I)和基座(5 )固定連接；測角碼盤(3 )與電機連接、安裝在支架(2 )內部；絲槓(6 )與基座(5 )連接，並通過聯軸器與電機連接；基座(5 )為板狀，在基座(5 )側面安裝主光柵尺(7);螺母(8)套裝在絲槓上，副光柵(9)安裝在螺母(8)上。
2.根據權利要求1所述的由測角傳感器和測長傳感器構成的直線運動雙反饋結構，其特徵在於:所述的基座(5)為板狀，在其兩端設有軸承座。
3.根據權利要求2所述的由測角傳感器和測長傳感器構成的直線運動雙反饋結構，其特徵在於:所述的基座(5)採用高強度金屬材料製成，在基座(5)側面安裝主光柵尺(7)。
4.根據權利要求2或3所述的由測角傳感器和測長傳感器構成的直線運動雙反饋結構，其特徵在於:所述的支架(2)的一端與伺服電機(I)的基體固定連接，支架(2)的另一端與基座(5)的軸承座的外側固定連接。
5.根據權利要求1所述的由測角傳感器和測長傳感器構成的直線運動雙反饋結構，其特徵在於:所述測角碼盤(3)採用2500線標準碼盤，它套裝在電機(I)輸出軸的外側、安裝在支架(2)內部，其定盤與支架(2)相連，動盤與伺服電機(I)的輸出軸同軸連接。
6.根據權利要求1所述的由測角傳感器和測長傳感器構成的直線運動雙反饋結構，其特徵在於:所述的伺服電機採用80CB050交流伺服電機。
7.根據權利要求1所述的由測角傳感器和測長傳感器構成的直線運動雙反饋結構，其特徵在於:所述的絲槓(6)採用研磨級滾珠絲槓，它的一端通過軸承與基座(5)的一端滾動連接，另一端與聯軸器的一端同軸連接，中部穿過安裝在基座(5)內部的軸承內；聯軸器3的另一端與電機輸出軸連接。
8.根據權利要求1所述的由測角傳感器和測長傳感器構成的直線運動雙反饋結構，其特徵在於:所述的螺母(8)採用滑塊式螺母，它套裝在絲槓(6)外部，與絲槓(6)同軸。
9.根據權利要求1所述的由測角傳感器和測長傳感器構成的直線運動雙反饋結構，其特徵在於:所述的副光柵(9)安裝在滑塊式螺母(8)上，並與主光柵尺(7)配合安裝。
10.根據權利要求9所述的由測角傳感器和測長傳感器構成的直線運動雙反饋結構，其特徵在於:所述的副光柵(9)的刻線位置及主、副光柵的相對距離以調整到副光柵(9)指示燈變綠為準。
專利摘要本實用新型屬於測控技術領域，具體涉及一種由測角傳感器和測長傳感器構成的直線運動雙反饋結構，目的是提供一種消除絲槓回程間隙的由測角傳感器和測長傳感器構成的直線運動雙反饋結構。包括支架(2)、測角碼盤(3)、聯軸器(4)、基座(5)、絲槓(6)、主光柵尺、螺母(8)和副光柵(9)。本實用新型採用測角傳感器和測長傳感器組成的雙反饋結構形式，消除了絲槓回程間隙的影響，能夠避免由於齒隙的存在而使定位不可靠。在齒隙0.05mm，螺距5mm條件下，定位精度達到0.001mm，定位穩定，重複性好。
文檔編號G01B21/22GK202947687SQ20122050029
公開日2013年5月22日 申請日期2012年9月28日 優先權日2012年9月28日
發明者梁雅軍, 宋金城, 劉柯, 孫增玉 申請人:北京航天計量測試技術研究所, 中國運載火箭技術研究院