专利名称：一种旋转角度测量装置的制作方法
技术领域：
本发明属于旋转运动的测量装置，具体涉及一种旋转角度测量装置， 适用位于深孔或者密封腔体的旋转部件的旋转角度测量。
背景技术：
目前，用于旋转运动角度测量的装置有编码器、旋转变压器和同 步机等。发明专利"测量绝对旋转角度的装置及其方法"(申请号 01141153.8)中提到，此三类角度测量装置的传动方式和安装方式基本一 致，分别为键传动以及螺钉连接，有代表性的编码器有Heidenhain ECN 223F型号角度编码器，日本TAMAGAWA公司的TS2640N321E64型号 旋转变压器等。杨家军等主编的教材《机械设计基础》(武汉华中科技 大学出版社2003年)中第344-349页提到，通常键传动方式有两种， 一种是由键槽与旋转部件(如电机)轴上的普通键相配合，从而实现传 动；另外一种是利用花键链接实现稳定可靠的传动。螺钉连接即通过螺 钉将测试装置和旋转机构的相对应的安装孔进行连接，从而实现测试装 置的安装固定。
上面提出的传动连接方式的优点是结构简单，容易实现，稳定可 靠，成本低；但同时也存在一定的缺点旋转部件位于深孔时，上述测 量方式的装置与定位将变得比较困难，角度测量值也无直观显示，需在 被测旋转部件上钻孔实现连接，由于安装精度较低从而影响到测试精度。 由此导致现行传动连接方式对位于大孔径深孔类或盲孔类被测旋转部件 的安装测量困难。
发明内容
本发明提供一种旋转角度测量装置，解决现有旋转角度测量装置对位于大孔径深孔类或盲孔类被测旋转部件的安装测量困难的问题。
本发明的一种旋转角度测量装置，包括旋转轴和测量法兰盘，其特征在于
所述旋转轴为具有阶梯孔的空心轴体，其一端具有定位用键槽和圆锥形开孔，并与对接法兰盘固接，对接法兰盘上装有孔式接插件，孔式接插件通过导线连接外部数据采集装置；旋转轴中段阶梯孔内置有拉爪，旋转轴另一端阶梯孔内穿入拉杆，拉杆一端与拉爪螺纹连接，拉杆另一端套有弹簧并由螺母限位；
所述测量法兰盘上装有数显屏、角度传感器及测量电路、针式接插
件和定位锥，数显屏、角度传感器及测量电路与针式接插件电信号连接；测量法兰盘中心固接定位锥，其锥度与所述旋转轴圆锥形开孔的锥度匹配，定位锥的顶端与拉钉通过螺纹连接；
所述测量法兰盘上的定位锥插入所述旋转轴圆锥形开孔，定位锥上装有定位键，与旋转轴圆锥形开孔处键槽匹配；所述针式接插件与所述孔式接插件匹配。
所述的旋转角度测量装置，其进一步特征在于-
所述拉爪由四瓣片夹爪、弹簧组和连接杆三部分组成，连接杆嵌入四瓣片夹爪的端部构成舌芯，连接杆与四瓣片夹爪的接合部位通过弹簧组周向箍紧固接。
本发明装置工作时，在外部动力驱动部件(气动或液压元件)的作用下，动力方向为沿着拉杆轴线方向给螺母施加水平向左的驱动力并保持，螺母带动拉杆往左边平行移动，从而使弹簧被压縮，同时拉爪向左边平行移动，当拉爪移动到孔径大于其合拢孔径时候，拉爪张开，可将测量法兰盘插入。
测量法兰盘插入过程中，定位锥与旋转轴圆锥形开孔实现第一层定位，针式接插件中的导向销和孔式接插件中的导向孔的匹配实现第二层定位，确认前两层准确定位后，定位锥上的键与法兰盘上的键槽实现第三层对接定位，确认对接成功后，匹配的针式接插件的插针和孔式接插件的插孔实现最后一层定位，整个对接过程完成。
当缓慢卸载施加给螺母的外力，借助弹簧的复原动作，带动拉爪水平右移，拉爪对拉钉抓紧，从而实现了对测试设备的高精度和高稳定性的定位。
本发明在使用状态下，可通过安装轴承及轴承座周向固定旋转轴，旋转轴通过齿轮或皮带与被测旋转部件相连，实现被测旋转部件沿轴线
的360°测量。被测旋转部件开始运动时，角度传感器及测量电路感知角度的变化，可将测量结果直接反映到数码显示管上，还可以存储卡(如SD卡、CF卡等)的形式将测量数据长时间保存，待测量完毕后取出分析，或通过针式接插件与孔式接插件的配合，以导线的形式传递到旋转机构外，用于数据处理或控制。
本发明实现了高精度的安装定位，解决了对大孔径深孔类被测结构的安装困难问题，不仅可以应用于深孔或密闭腔体的旋转角度测量，还可用于振动、摆动及其它运动机构相关物理量的测量。
图1:本发明的外形示意图；图2:本发明的剖视图；图3:本发明的部件分解示意图；图4:针式接插件示意图；图5:孔式接插件示意图；图6:拉爪的张开状态示意图；图7:拉爪的压紧状态示意图。
具体实施例方式
如图1、图2所示，本发明包括旋转轴1和测量法兰盘2，旋转轴1为具有阶梯孔的空心轴体，其一端具有定位用键槽和圆锥形开孔15,并与对接法兰盘7固接，对接法兰盘7上装有孔式接插件6，孔式接插件6通过导线连接外部数据采集装置；旋转轴1中段阶梯孔内置有拉爪11，旋转轴1另一端阶梯孔内穿入拉杆10，拉杆10 —端与拉爪11螺纹连接，拉杆另一端套有弹簧9并由螺母8限位；
测量法兰盘2上装有数显屏3、角度传感器及测量电路4、针式接插件5、定位锥14和拉钉12，数显屏3、角度传感器及测量电路4与针式接插件5电信号连接；测量法兰盘2中心固接定位锥14,其锥度与所述旋转轴圆锥形开孔15的锥度匹配，定位锥14的顶端与拉钉12通过螺纹连接；
测量法兰盘2上的定位锥14插入旋转轴1圆锥形开孔15,定位锥14上装有定位键，与旋转轴圆锥形15开孔处键槽匹配；针式接插件5与孔式接插件6匹配。
如图3所示，装配时，首先，将测量法兰盘2和旋转轴1中的各个部件紧固消除配合间隙，以保证测量的精度；其中测量法兰盘2与定位锥14用螺栓固接；定位锥面14顶端与拉钉12螺纹固接；旋转轴1与对接法兰盘7用螺栓固接；拉爪11安装于旋转轴阶梯孔中，末端与拉杆10螺纹固接；拉杆10—端与弹簧9配合并拉紧，另一端与螺母8螺纹固接如图4所示，针式接插件5由绝缘外框5-l、插针5-2及导向定位销5-3三部分组成；如图5所示，孔式接插件6由绝缘外框6-1、插孔6-2及导向孔6-3三部分组成。两个接插件的插孔和插针数量可根据实际测试信号的需求适时确定。
如图6和图7所示，拉爪ll由四瓣片夹爪ll-l、弹簧组ll-2和连接杆11-3三部分组成，连接杆11-3嵌入四瓣片夹爪11-1的端部构成舌芯，连接杆11-3与四瓣片夹爪11-1的接合部位通过弹簧组周向箍紧固接；舌芯的作用相当于杠杆的支点，支配着拉爪ll两种不同的状态张开状态和拉紧状态。如图6所示，当夹爪ll-l未受力时，弹簧的周向箍紧夹爪11-1和连接杆11-1，舌芯顶住夹爪11-1保持张开状态；如图7所示，当夹爪ll-l受力时，夹爪ll-l的前端以舌芯为支点向轴线运动，尾端周向拉伸弹簧组11-2向外运动，当夹爪11-1的前端合拢后，完成拉爪11的合拢动作。
测试时，本发明具体动作顺序如下
一、 由动力驱动部件(气动或液压元件，动力方向为沿着拉杆轴线方向)给螺母8施加水平向左力并保持，螺母8通过螺纹连接将动力传递给拉杆10，带动拉杆10往左边平行移动，从而弹簧9被压縮，拉爪ll也往左边平行移动，当拉爪ll移动到孔径大于其合拢孔径时候，拉爪11结构中的弹簧组11-2弹开，从而实现拉爪11的张开动作。
二、 定位锥14与旋转轴圆锥形开孔15实现第一层定位，然后匹配的针式接插件5中的导向销5-3和孔式接插件6中的导向孔6-3实现第二层定位，确认前两层准确定位后，定位锥上的键与法兰盘上的键槽实现第三层对接定位，确认对接成功后，匹配的针式接插件5中的插针5-2和孔式接插件6中的插孔6-2实现最后一层定位，整个对接过程完成。
三、 缓慢卸载动力驱动部件给螺母8的力，由于弹簧9的复原动作，
7带动拉爪ll往水平右移，从而实现拉爪11对拉钉10的抓紧动作。此三
个动作完全实现了对测试设备的高精度和高稳定性的定位。
可通过安装轴承及轴承座周向固定旋转轴1，旋转轴通过齿轮或皮带
与被测旋转部件相连，用以实现旋转轴1沿着轴线的360。测量。
8
权利要求
1. 一种旋转角度测量装置，包括旋转轴(1)和测量法兰盘(2)，其特征在于所述旋转轴(1)为具有阶梯孔的空心轴体，其一端具有定位用键槽和圆锥形开孔(15)，并与对接法兰盘(7)固接，对接法兰盘(7)上装有孔式接插件(6)，孔式接插件(6)通过导线连接外部数据采集装置；旋转轴(1)中段阶梯孔内置有拉爪(11)，旋转轴(1)另一端阶梯孔内穿入拉杆(10)，拉杆(10)一端与拉爪(11)螺纹连接，拉杆另一端套有弹簧(9)并由螺母(8)限位；所述测量法兰盘(2)上装有数显屏(3)、角度传感器及测量电路(4)、针式接插件(5)和定位锥(14)，数显屏(3)、角度传感器及测量电路(4)与针式接插件(5)电信号连接；测量法兰盘(2)中心固接定位锥(14)，其锥度与所述旋转轴圆锥形开孔(15)的锥度匹配，定位锥(14)的顶端与拉钉(12)通过螺纹连接；所述测量法兰盘(2)上的定位锥(14)插入所述旋转轴(1)圆锥形开孔(15)，定位锥(14)上装有定位键，与旋转轴圆锥形(15)开孔处键槽匹配；所述针式接插件(5)与所述孔式接插件(6)匹配。
2. 如权利要求1所述的旋转角度测量装置，其特征在于 所述拉爪由四瓣片夹爪、弹簧组和连接杆三部分组成，连接杆嵌入四瓣片夹爪的端部构成舌芯，连接杆与四瓣片夹爪的接合部位通过弹簧 组周向箍紧固接。
全文摘要
一种旋转角度测量装置，属于旋转运动的测量装置，解决现有旋转角度测量装置对大孔径深孔类或盲孔类被测旋转部件的安装测量困难问题。本发明包括旋转轴和测量法兰盘，旋转轴一端具有圆锥形开孔，并与对接法兰盘固接，对接法兰盘上装有孔式接插件；旋转轴内置有拉爪、拉杆，拉杆与拉爪螺纹连接；测量法兰盘上装有数显屏、角度传感器及测量电路、针式接插件和定位锥；定位锥的顶端螺纹连接拉钉；定位锥插入旋转轴圆锥形开孔，针式接插件与所述孔式接插件匹配。本发明实现了高精度的安装定位，解决了对大孔径深孔类被测结构的安装困难问题，不仅可以应用于深孔或密闭腔体的旋转角度测量，还可用于振动、摆动及其它运动机构相关物理量的测量。
文档编号G01B7/30GK101464128SQ200910060560
公开日2009年6月24日 申请日期2009年1月16日 优先权日2009年1月16日
发明者冯丹凤, 异 宋, 曦 李 申请人:华中科技大学