[发明专利]一种四均布读数头大尺寸中空轴一体式角度传感器

说明书

一种四均布读数头大尺寸中空轴一体式角度传感器，包括密珠轴套，所述密珠轴套内安装有密珠轴，密珠轴的上端安装有上止推板，上止推板的上端安装有圆光栅，所述密珠轴套的外圈上端均布安装有4个读数头，所述密珠轴套的内侧与密珠轴之间经中保持架安装有径向钢球，所述密珠轴套的下端与密珠轴之间经下保持架安装有下钢球，所述密珠轴套的上端与上止推板之间经上保持架安装有上钢球，所述密珠轴的下端安装有过渡轴。本发明依靠过渡轴在与密珠轴的联接可过滤微小的轴向跳动量，依靠4个均布的读数头，可以实时的消除圆光栅的径向跳动量，这样在轴向和径向两个方面对圆光栅均实现了补偿。

技术领域

本发明属于角度传感器测试及应用领域，涉及一种四均布读数头大尺寸中空轴一体式角度传感器。

背景技术

常用角度传感器有圆光栅、同步器、时栅和旋转变压器等，其中圆光栅作为一种精密测量工具，已在精密仪器、精确定位和高精度精密加工等领域有广泛的应用。

按照圆光栅与读数头的配合方式角度传感器可以分为两种：（1）带内置轴承的一体式角度传感器；（2）不带内置轴承的分体式角度传感器。而最常见到的角度传感器大多数均为分体式的，即都是不带内置轴承的。

一体式角度传感器，生产厂家在出厂时已经将圆光栅和读数头之间的位置关系固定，外部机械接口只有两种，最外圈的定子法兰与用户基座联接，内圈的转子法兰与用户主轴联接，不需要调整圆光栅的径向和轴向跳动，也不需要调整读数头与圆光栅之间的位置关系，使用起来方便和高效；分体式角度传感器，在用户实际使用时，圆光栅和读数头是分体的，需要用户自己安装圆光栅，并调整径向和轴向的跳动，在两个方向的跳动误差调整完毕以后，再调整读数头与圆光栅之间的位置关系，在全部工作完成以后机械装配工作才算完成。

其现存的主要问题是：1）对于中空直径大于φ150mm的应用场合，现有的一体式角度传感器无法满足使用要求，只能选用分体式角度传感器圆光栅实现，圆光栅可选尺寸范围大，常见尺寸范围是φ30mm～φ400mm，因此对于φ150mm以上的中空应用中，可采用自制精密轴系配分体式圆光栅的方式，形成一体式角度传感器进行使用；2）由于制造和安装误差，导致圆光栅的实际输出精度与本身的系统精度之间存在偏离，圆光栅误差主要在两个方面：（1）内在原因，即圆光栅系统误差，包括圆光栅制造误差和信号处理电路误差；（2）外在原因，即安装轴系误差，包括使用轴系自身的跳动误差和圆光栅的安装误差。

在使用过程中由内在原因引起的误差无法改变，只能修正外在原因引起的误差，目前修正圆光栅误差的措施：（1）在外部轴系一定的情况下，用千分表修正圆光栅的偏心误差；（2）利用自准直仪和多面棱体测量圆光栅旋转一圈的读数，利用测得的数据修正圆光栅的系统误差。（3）由于圆光栅安装存在偏心误差，依靠单读数头很难消除系统误差，在高精度测角系统中经常使用多个读数头来实时的消除光栅径向跳动引入的系统误差。

发明内容

本发明其目的就在于提供一种四均布读数头大尺寸中空轴一体式角度传感器，以解决上述背景技术中的问题，本发明采用密珠轴承实现高精度轴系，减小主轴跳动，进而减小圆光栅跳动；采用4个均布的读数头实时修正圆光栅径向误差；同时采用过渡轴实现间接与外部主轴联接，可隔离轴向微小跳动量。

为实现上述目的而采取的技术方案是，一种四均布读数头大尺寸中空轴一体式角度传感器，包括密珠轴套，所述密珠轴套内安装有密珠轴，密珠轴的上端安装有上止推板，上止推板的上端安装有圆光栅，所述密珠轴套的外圈上端均布安装有4个读数头，所述密珠轴套的内侧与密珠轴之间经中保持架安装有径向钢球，所述密珠轴套的下端与密珠轴之间经下保持架安装有下钢球，所述密珠轴套的上端与上止推板之间经上保持架安装有上钢球，所述密珠轴的下端安装有过渡轴。

进一步，所述密珠轴套的外圈上端固定安装有4个读数头，4个所述的读数头均布在圆光栅的四周。

进一步，所述上止推板的下端面与密珠轴的上端面固联，上止推板的下端面与多个所述的上钢球点面接触，上止推板的上端面上固定安装圆光栅。