专利名称：编码器安装零位自动调整装置及其使用方法
技术领域：
本发明涉及机械自动化控制的领域，特别涉及一种自动控制机构的编码器安装零位自动调整装置及其使用方法。
背景技术：
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。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供安装和拆卸简便、调整精度较高的编码器安装零位自动调整装置及其使用方法。为解决上述技术问题，本发明提供了一种编码器安装零位自动调整装置，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，计算机控制步进电机动作，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判断该旋转编码器是否到达零位；当该该旋转编码器到达零位时，控制步进电机停止。上述编码器安装零位自动调整装置的使用方法，包括以下步骤
(a)、将旋转编码器的空心转轴上的用于连接被测自动控制机构的转轴的紧定螺钉松开，并将下、上半蜗轮对称紧配合设于所述空心转轴上；
(b)、将所述万向磁力表座组件的表座固定在所述被测自动控制机构上，并调节万向支撑臂的方位，使该万向支撑臂末端的所述弹性孔夹头与蜗轮相邻，进一步微调该万向支撑臂并使所述蜗杆的前端与蜗轮彼此啮合；
(c)、将所述旋转编码器的信号输出端与所述数字量输入模块相连；
(d)、计算机控制步进电机驱动所述蜗杆，直至计算机测得该旋转编码器到达零位时， 控制步进电机停止；
(e)、拧紧所述空心转轴上的紧定螺钉，以重新连接固定该空心转轴和被测自动控制机构的转轴；然后依次移除所述万向磁力表座组件和蜗轮，并断开所述数字量输入模块与旋转编码器的连接线。本发明具有如下优点
1、本发明所涉及的调整装置与使用方法，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、本发明所涉及的调整装置与使用方法，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、本发明所涉及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。
图1为本发明的编码器安装零位自动调整装置的结构示意图； 图2为图1的B-B剖面图，具体涉及蜗轮、蜗杆的装配结构示意图； 图3为本发明涉及的蜗轮主视图； 图4为图1的A-A剖面图，具体涉及旋转编码器的装配结构示意图；图5为图3的C-C剖面图。
具体实施例方式为了使本发明的内容更容易的被理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明
实施例1
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4-1与被测自动控制机构的转轴1传动相连；旋转编码器4的壳体4-3通过一弹性支架4-2设于所述被测自动控制机构的安装板2上。如图1-5，本发明编码器安装零位自动调整装置包括编用于连接一自动控制机构的旋转编码器4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5、蜗杆6和万向磁力表座组件11。蜗轮5用于固定套设于所述旋转编码器4的空心转轴4-1上，该蜗轮5由对称的下、上半蜗轮5-1、5-2彼此连接而成。所述万向磁力表座组件11的表座11-1用于固定在所述被测自动控制机构上，所述蜗杆6活动套设于一轴套7中，该轴套7的前段部紧配合于所述万向磁力表座组件11的弹性孔夹头11-8中；弹性孔夹头11-8通过万向支撑臂11-3与所述表座11-1固定连接；所述弹性孔夹头11-8的位置适于使所述蜗杆6的前端6-1与蜗轮5相啮合。所述轴套7的后段部延伸出所述弹性孔夹头11-8，且该后段部的直径大于所述前段部的直径。在蜗杆6上并于所述弹性孔夹头11-8的前端外侧设有第一限位轴承12，在所述蜗杆6上并于所述第一限位轴承12的前侧具有一环形的限位台阶6-2，该限位台阶6-2的外径大于第一限位轴承12的内圈的内径，并小于第一限位轴承12的外圈的内径。在所述轴套7的后段部内的蜗杆6上前后设有第一挡圈8-1和第二限位轴承8 ； 在所述轴套7上并于第二限位轴承8的后侧依次设有第二挡圈8-2和锁紧螺母10。锁紧螺母10锁紧时，第一限位轴承12的内圈与所述限位台阶6-2贴紧，第一限位轴承12的外圈与所述弹性孔夹头11-8的前端面贴紧；第一挡圈8-1的前侧面与所述轴套7 的前、后段部的连接部7-1贴紧，第二限位轴承8的内、外圈分别与所述第二、第一挡圈8-2、 8-1贴紧。所述蜗杆6的后端通过一联轴器9与一步进电机3传动连接，步进电机3固定在所述轴套7上。工作时，计算机控制步进电机3动作，并通过驱动蜗杆6带动蜗轮5旋转，进而驱动所述空心转轴4-1，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4的输出并判断该旋转编码器4是否到达零位；当该旋转编码器4到达零位时，控制步进电机3停止。具体实施时，下、上半蜗轮5-1、5_2上设有彼此对称的凸台，该凸台上设有一对螺栓孔，以使下、上半蜗轮5-1、5-2通过一对螺栓5-3连接固定。在其他实施方式中，下、上半蜗轮5-1、5-2彼此适于通过磁性连接或通过夹具固定连接。
实施例2
上述实施例1中的编码器安装零位自动调整装置的使用方法，包括 将旋转编码器4的空心转轴4-1上的用于连接被测自动控制机构的转轴1的紧定螺钉 4-4松开，并将下、上半蜗轮5-1、5-2对称紧配合设于所述空心转轴4-1上，使所述空心转轴 4-1可以与所述蜗轮5同步旋转。拧紧旋钮11-9，将所述轴套7紧配合于所述万向磁力表座组件11的弹性孔夹头 11-8中；转动手柄11-2至“0N”，使万向磁力表座组件11的表座11-1固定在所述被测自动控制机构上；
调节磁力表座组件11的万向支撑臂11-3的方位，使该万向支撑臂11-3末端的所述弹性孔夹头11-8与蜗轮5相邻，进一步微调该万向支撑臂11-3并使所述蜗杆6的前端6-1 与蜗轮5彼此啮合；
将所述旋转编码器4的信号输出端与所述数字量输入模块相连； 计算机控制步进电机驱动所述蜗杆6，直至计算机测得该旋转编码器4到达零位时，控制步进电机3停止；
拧紧所述空心转轴4-1上的紧定螺钉4-4，以重新连接固定该空心转轴4-1和被测自动控制机构的转轴1 ；然后依次移除所述万向磁力表座组件11和蜗轮5，并断开所述数字量输入模块与旋转编码器4的连接线。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
权利要求
1.一种编码器安装零位自动调整装置，其特征在于包括用于连接一自动控制机构的旋转编码器(4)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(5)、蜗杆(6)和万向磁力表座组件(11)；蜗轮(5)用于固定套设于所述旋转编码器(4)的空心转轴(4-1)上，该蜗轮(5)由对称的下、上半蜗轮(5-1、5-2)彼此连接而成；所述万向磁力表座组件(11)的表座(11-1)用于固定在所述被测自动控制机构上，所述蜗杆(6)活动套设于一轴套(7)中，该轴套(7)的前段部紧配合于所述万向磁力表座组件(11)的弹性孔夹头(11-8)中；弹性孔夹头(11-8)通过万向支撑臂(11-3)与所述表座 (11-1)固定连接；所述弹性孔夹头(11-8)的位置适于使所述蜗杆(6)的前端(6-1)与蜗轮 (5)相啮合;所述轴套(7)的后段部延伸出所述弹性孔夹头(11-8)，且该后段部的直径大于所述前段部的直径；在蜗杆(6)上并于所述弹性孔夹头(11-8)的前端外侧设有第一限位轴承(12)，在所述蜗杆(6)上并于所述第一限位轴承(12)的前侧具有一环形的限位台阶(6-2)，该限位台阶 (6-2)的外径大于第一限位轴承(12)的内圈的内径，并小于第一限位轴承(12)的外圈的内径；在所述轴套(7)的后段部内的蜗杆(6)上前后设有第一挡圈(8-1)和第二限位轴承 (8)；在所述轴套(7)上并于第二限位轴承(8)的后侧依次设有第二挡圈(8-2)和锁紧螺母 (10)；锁紧螺母(10)锁紧时，第一限位轴承(12)的内圈与所述限位台阶(6-2)贴紧，第一限位轴承(12)的外圈与所述弹性孔夹头(11-8)的前端面贴紧；第一挡圈(8-1)的前侧面与所述轴套(7)的前、后段部的连接部(7-1)贴紧，第二限位轴承(8)的内、外圈分别与所述第二、第一挡圈(8-2、8-1)贴紧；所述蜗杆(6 )的后端通过一联轴器(9 )与一步进电机(3 )传动连接，步进电机(3 )固定在所述轴套(7)上；工作时，计算机控制步进电机(3)动作，并通过驱动蜗杆(6)带动蜗轮(5)旋转，进而驱动所述空心转轴(4-1)，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(4)的输出并判断该旋转编码器(4)是否到达零位；当该该旋转编码器(4)到达零位时，控制步进电机(3)停止。
2.根据权利要求1所述的编码器安装零位自动调整装置的使用方法，其特征在于包括以下步骤(a)、将旋转编码器(4)的空心转轴(4-1)上的用于连接被测自动控制机构的转轴(1) 的紧定螺钉(4-4)松开，并将下、上半蜗轮(5-1、5-2)对称紧配合设于所述空心转轴(4-1) 上；(b)、将所述万向磁力表座组件(11)的表座(11-1)固定在所述被测自动控制机构上， 并调节万向支撑臂(11-3)的方位，使该万向支撑臂(11-3)末端的所述弹性孔夹头(11-8) 与蜗轮(5)相邻，进一步微调该万向支撑臂(11-3)并使所述蜗杆(6)的前端(6-1)与蜗轮 (5)彼此啮合；(C)、将所述旋转编码器(4)的信号输出端与所述数字量输入模块相连；(d)、计算机控制步进电机驱动所述蜗杆(6)，直至计算机测得该旋转编码器(4)到达零位时，控制步进电机(3 )停止；(e)、拧紧所述空心转轴(4-1)上的紧定螺钉(4-4)，以重新连接固定该空心转轴(4-1) 和被测自动控制机构的转轴(1);然后依次移除所述万向磁力表座组件(11)和蜗轮(5)，并断开所述数字量输入模块与旋转编码器(4)的连接线。
全文摘要
本发明涉及一种编码器安装零位自动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；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，蜗杆活动套设于一轴套中，该轴套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，以控制步进电机驱动蜗杆转动，直至计算机判断所述旋转编码器到达零位时停止。
文档编号G01D11/00GK102519506SQ20111043301
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月21日 优先权日2011年12月21日
发明者丁仕燕, 刘祖朋, 唐国兴, 干为民, 金祥曙, 黄志荣 申请人:常州工学院