本发明涉及一种间接式输出轴位置测量装置，该测量装置包括：角位移传感器，丝杠螺杆，丝杠螺母，输出轴；角位移传感器的轴上设有传感器拨叉，与丝杠螺母上的圆柱凸台形成滑动副；输出轴上设有输出轴拨叉，与丝杠螺母上的圆柱凸台形成滑动副。本发明实现旋转类作动器输出轴旋转角度的间接测量，结构紧凑，空间利用率高，有利于实现作动器的小型化设计。
1.一种间接式输出轴位置测量装置的安装调试方法，其特征在于，安装调试方法具体为：S1、将传感器拨叉(3)安装在角位移传感器(2)的轴上，通过安装法兰将角位移传感器(2)固定在基座(1)上；通过轴承A(7)将输出轴(6)固定在基座(1)上；
S2、旋转传感器拨叉(3)和输出轴拨叉(9)，使得二者对齐；将丝杠螺母(4)旋转至丝杠螺杆(5)中部，安装丝杠螺杆(5)，使得传感器拨叉(3)和输出轴拨叉(9)均与丝杠螺母(4)的圆柱凸台形成滑动副；
S3、通过调整轴承A(7)，来调整输出轴(6)的轴向位置；调整安装法兰，来调整角位移传感器(2)的轴向位置；直至，传感器拨叉(3)和输出轴拨叉(9)之间的缝隙为0.2mm；
S4、通过轴承B连接输出轴(6)和端盖(8)，安装并固定端盖(8)和外壳；
S5、旋转丝杠螺杆(5)，使得丝杠螺母(4)通过圆柱凸台带动传感器拨叉(3)和输出轴拨叉(9)转动，使得输出轴(6)转动n个不同角度，n≥3，记录输出轴(6)转动的角度α1(n)和角位移传感器(2)的测量结果α2(n)；
S6、根据输出轴(6)转动的角度α1(n)和角位移传感器(2)的测量结果α2(n)，进行拟合，使得α1(n)＝kiα2i(n)+ki-1α2i-1(n)+L+k1α2(n)，得出ki、L、k1，i为大于等于1的整数；完成测量装置的标定；使用测量装置实际测量过程中，输出轴(6)的角位移满足：θ1＝kiθ2i+ki-1θ2i-1+L+k1θ2；
θ1为输出轴(6)的角位移，θ2为角位移传感器(2)的测量结果。
2.根据权利要求1所述的间接式输出轴位置测量装置的安装调试方法，其特征在于，所述安装调试方法中，步骤S6具体为：根据输出轴(6)转动的角度α1(n)和角位移传感器(2)的测量结果α2(n)，进行拟合，使得α1(n)＝k1α2(n)，得出ki、L、k1，i为大于等于1的整数；完成测量装置的标定；使用测量装置实际测量过程中，输出轴(6)的角位移满足：θ1＝k1θ2；
θ1为输出轴(6)的角位移，θ2为角位移传感器(2)的测量结果。
3.根据权利要求1所述的间接式输出轴位置测量装置的安装调试方法，其特征在于，所述测量装置为一种间接式输出轴位置测量装置，使用的角位移传感器(2)的轴上设有传感器拨叉(3)，与丝杠螺母(4)形成滑动副；
所述输出轴(6)上设有输出轴拨叉(9)，与所述丝杠螺母(4)形成滑动副。
4.根据权利要求3所述的间接式输出轴位置测量装置的安装调试方法，其特征在于，所述输出轴拨叉(9)与传感器拨叉(3)之间设有0.2mm缝隙，且滑动时互不干涉；
所述输出轴拨叉(9)与传感器拨叉(3)之间的缝隙通过所述输出轴(6)两端的轴承和固定所述角位移传感器(2)的安装法兰调整。
5.根据权利要求4所述的间接式输出轴位置测量装置的安装调试方法，其特征在于，所述测量装置外侧设有外壳和端盖(8)，所述外壳和端盖(8)形成内部中空的封闭空间，且封闭空间内设有与外壳内侧的底部固连的基座(1)；
所述角位移传感器(2)通过所述安装法兰固定安装在所述基座(1)上，所述安装法兰可以调整所述角位移传感器(2)的轴向位置。
6.根据权利要求5所述的间接式输出轴位置测量装置的安装调试方法，其特征在于，所述输出轴(6)的一端通过轴承A(7)与所述基座(1)连接，另一端通过轴承B与所述端盖(8)连接，所述轴承A(7)可以调整所述输出轴(6)的轴向位置。
7.根据权利要求4所述的间接式输出轴位置测量装置的安装调试方法，其特征在于，所述角位移传感器(2)的轴线与所述输出轴(6)的轴线平行，并均与所述丝杠螺杆(5)的轴线垂直，且所述角位移传感器(2)的轴线与所述输出轴(6)的轴线形成的平面与所述丝杠螺杆(5)的轴线垂直。
8.根据权利要求7所述的间接式输出轴位置测量装置的安装调试方法，其特征在于，所述输出轴拨叉(9)、传感器拨叉(3)均与所述丝杠螺母(4)的圆柱凸台形成滑动副；
所述输出轴拨叉(9)、传感器拨叉(3)均包括1个叉柄和2个叉体，所述叉体的根部与所述叉柄的一端连接，形成Y字形结构，所述2个叉体平行，且与所述丝杠螺母(4)上的圆柱凸台接触。
9.根据权利要求8所述的间接式输出轴位置测量装置的安装调试方法，其特征在于，所述圆柱凸台只有1个，设置在所述丝杠螺母(4)上，且圆柱凸台的轴线与所述输出轴(6)、角位移传感器(2)的轴平行；
所述丝杠螺母(4)的圆柱凸台朝向所述角位移传感器(2)。
10.根据权利要求9所述的间接式输出轴位置测量装置的安装调试方法，其特征在于，所述输出轴(6)与输出轴拨叉(9)为一体成形结构；所述传感器拨叉(3)与所述角位移传感器(2)的轴通过焊接形成一体结构，或直接一体成形。
一种间接式输出轴位置测量装置的安装调试方法
技术领域
[0001] 本发明涉及输出轴角位移测量技术领域，尤其涉及一种间接式输出轴位置测量装置的安装调试方法。
背景技术
[0002] 对于旋转类作动器，需要实时检测输出轴旋转的角度，对其进行位置闭环控制。通常采用角位移传感器来检测输出轴位置。根据角位移传感器与输出轴安装方式不同，可分为同轴安装和非同轴安装，同轴安装属于直接测量，传感器读数即为输出轴的转动角度，非同轴安装属于间接测量，传感器读数经过换算后可得输出轴的转动角度。
[0003] 同轴安装方式会占用较大的径向空间，非同轴安装会使的结构设计更灵活，空间利用率更高。文献中，非同轴安装通常采用齿轮副来实现输出轴位置检测，输出轴与角位移传感器旋转轴上各安装一个齿轮，两个齿轮处于啮合状态，当输出轴旋转一定角度后，传感器输出轴会成比例旋转一定角度。但当设计空间轴向和径向尺寸都具有严格约束时，采用齿轮传动的非同轴安装方式将难以满足设计要求。
发明内容
[0004] 鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种间接式输出轴位置测量装置，用以解决现有非同轴测量方法使用齿轮传动导致整体尺寸过大的问题。
[0005] 本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0006] 一种间接式输出轴位置测量装置，测量装置使用的角位移传感器的轴上设有传感器拨叉，与丝杠螺母形成滑动副；
[0007] 输出轴上设有输出轴拨叉，与丝杠螺母形成滑动副。
[0008] 输出轴拨叉与传感器拨叉之间设有0.2mm缝隙，且滑动时互不干涉；
[0009] 输出轴拨叉与传感器拨叉之间的缝隙通过输出轴两端的轴承和固定角位移传感器的安装法兰调整。
[0010] 测量装置外侧设有外壳和端盖，外壳和端盖形成内部中空的封闭空间，且封闭空间内设有与外壳内侧的底部固连的基座；
[0011] 角位移传感器通过安装法兰固定安装在基座上，安装法兰可以调整角位移传感器的轴向位置。
[0012] 输出轴的一端通过轴承A与基座连接，另一端通过轴承B与端盖连接，轴承A可以调整输出轴的轴向位置。
[0013] 角位移传感器的轴线与输出轴的轴线平行，并均与丝杠螺杆的轴线垂直，且角位移传感器的轴线与输出轴的轴线形成的平面与丝杠螺杆的轴线垂直。
[0014] 输出轴拨叉、传感器拨叉均与丝杠螺母的圆柱凸台形成滑动副；
[0015] 输出轴拨叉、传感器拨叉均包括1个叉柄和2个叉体，叉体的根部与叉柄的一端连接，形成Y字形结构，2个叉体平行，且与丝杠螺母上的圆柱凸台接触。
[0016] 圆柱凸台只有1个，设置在丝杠螺母上，且圆柱凸台的轴线与输出轴、角位移传感器的轴平行；
[0017] 丝杠螺母的圆柱凸台朝向角位移传感器。
[0018] 输出轴与输出轴拨叉为一体成形结构；传感器拨叉与角位移传感器的轴通过焊接形成一体结构，或直接一体成形。
[0019] 一种该测量装置的安装调试方法，该测量方法具体为：
[0020] S1、将传感器拨叉安装在角位移传感器的轴上，通过安装法兰将角位移传感器固定在基座上；通过轴承A将输出轴固定在基座上；
[0021] S2、旋转传感器拨叉和输出轴拨叉，使得二者对齐；将丝杠螺母旋转至丝杠螺杆中部，安装丝杠螺杆，使得传感器拨叉和输出轴拨叉均与丝杠螺母的圆柱凸台形成滑动副；
[0022] S3、通过调整轴承A，来调整输出轴的轴向位置；调整安装法兰，来调整角位移传感器的轴向位置；直至，传感器拨叉和输出轴拨叉之间的缝隙为0.2mm；
[0023] S4、通过轴承B连接输出轴和端盖，安装并固定端盖和外壳；
[0024] S5、旋转丝杠螺杆，使得丝杠螺母通过圆柱凸台带动传感器拨叉和输出轴拨叉转动，使得输出轴转动n个不同角度，n≥3，记录输出轴转动的角度α1(n)和角位移传感器的测量结果α2(n)；
[0025] S6、根据输出轴转动的角度α1(n)和角位移传感器的测量结果α2(n)，进行拟合，使得α1(n)＝kiα2i(n)+ki-1α2i-1(n)+…+k1α2(n)，得出ki、…、k1，i为大于等于1的整数；完成测量装置的标定；使用测量装置实际测量过程中，输出轴的角位移满足：
[0026] θ1＝kiθ2i+ki-1θ2i-1+…+k1θ2；
[0027] θ1为输出轴的角位移，θ2为角位移传感器的测量结果。
[0028] 测量方法中，步骤S6具体为：
[0029] 根据输出轴转动的角度α1(n)和角位移传感器的测量结果α2(n)，进行拟合，使得α1(n)＝k1α2(n)，得出ki、…、k1，i为大于等于1的整数；完成测量装置的标定；使用测量装置实际测量过程中，输出轴的角位移满足：
[0030] θ1＝k1θ2；
[0031] θ1为输出轴的角位移，θ2为角位移传感器的测量结果。
[0032] 本发明有益效果如下：
[0033] 1、本发明在丝杠副上使用拨叉的滑动副，实现了输出轴与丝杠螺杆的动力传动，且避免了在角位移传感器、丝杠螺杆、输出轴之间使用齿轮，相对现有技术能够缩小整个测量装置的轴向尺寸，更有利于整个装置的微小型化设计和使用；本发明还将两个拨叉之间保留了0.2mm的缝隙，在使两个拨叉不相互干涉的情况下，使得轴向距离最小，进一步缩小了整个测量装置的轴向尺寸；
[0034] 2、本发明通过丝杠螺母同时带动两个拨叉进行转动，由于整体结构紧凑、转动角度较小，输出轴的角位移于角位移传感器的测量结果近似成正比，也可根据丝杠螺杆到输出轴、角位移传感器的距离等对测量结果进行高精度的修正，使得本发明在精度需求不高的情况下，简单有效的测量输出轴的角位移，在精度要求较高的情况下，根据简单的几何运算即可对测量结果进行修正，满足了高精度的需求；
[0035] 3、本发明将输出轴、角位移传感器安装在同一平面并保证二者平行，使得本发明的装置在满足了输出轴角位移的测量需求的基础上，结构更加紧凑，空间利用率高，有利于实现作动器的小型化设计；
[0036] 4、本发明在测量装置安装过程中使用轴承A和安装法兰，调整传感器拨叉和输出轴拨叉之间的缝隙，使得传感器拨叉和输出轴拨叉之间的调整更加简单方便，不会影响装个装置的安装过程；
[0037] 5、本发明在测量装置实际使用前，添加校准和标定的步骤，通过曲线拟合来修正测量结果，还可以根据不同的测量精度要求来确定修正的精度，使得校准标定的复杂程度和测量精度要求达到最优平衡，使得实际测量的准确度最佳。
[0038] 本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0039] 附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0040] 图1为一种间接式输出轴位置测量装置的内部结构的主视图；
[0041] 图2为一种间接式输出轴位置测量装置的内部结构的局部俯视图的剖视图；
[0042] 图中：1-基座、2-角位移传感器、3-传感器拨叉、4-丝杠螺母、5-丝杠螺杆、6-输出轴、7-轴承A、8-端盖、9-输出轴拨叉。
具体实施方式
[0043] 下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
[0044] 角位移传感器2与作动器输出轴6同轴安装会占用较大的径向空间，采用基于齿轮副的非同轴安装会占用较大的轴向空间，难以应用于对轴向和径向尺寸均具有严格要求的场合。针对上述问题，本发明提出了一种间接式输出轴6位置测量装置，占用较少的轴向和径向空间，结构紧凑，空间利用率高。针对轴向和径向尺寸具有严格约束的作动器输出轴6 位置检测设计问题，本发明提出了一种间接式输出轴6位置测量装置，其特点是输出轴6与传感器非同轴安装，角位移传感器2旋转轴与输出轴6通过两个拨叉传动，间接检测输出轴6的旋转角度。
[0045] 如图1、图2所示，一种间接式输出轴位置测量装置，测量装置使用的角位移传感器2的轴上设有传感器拨叉3，与丝杠螺母4形成滑动副；
[0046] 输出轴6上设有输出轴拨叉9，与丝杠螺母4形成滑动副。
[0047] 避免了在角位移传感器2、丝杠螺杆5、输出轴6之间使用齿轮，相对现有技术能够缩小整个测量装置的轴向尺寸，更有利于整个装置的微小型化设计和使用。
[0048] 输出轴拨叉9与传感器拨叉3之间设有0.2mm缝隙，且滑动时互不干涉；缝隙小于0.2mm时，输出轴拨叉9与传感器拨叉3再运动时会发生干涉，互相摩擦，影响整个测量装置的测量精度，减少测量装置的使用寿命；缝隙大于0.2mm时，会使测量装置的轴向距离增大，不利于测量装置的小型化和集成化设计。
[0049] 输出轴拨叉9与传感器拨叉3之间的缝隙通过输出轴6两端的轴承和固定角位移传感器2的安装法兰调整。
[0050] 测量装置外侧设有外壳和端盖8，外壳和端盖8形成内部中空的封闭空间，且封闭空间内设有与外壳内侧的底部固连的基座1；
[0051] 角位移传感器2通过安装法兰固定安装在基座1上，安装法兰可以调整角位移传感器2的轴向位置，外壳、端盖8、基座1有助于保证整个测量装置的结构的稳定性。
[0052] 输出轴6的一端通过轴承A7与基座1连接，另一端通过轴承B与端盖8连接，轴承A7可以调整输出轴6的轴向位置。
[0053] 角位移传感器2的轴线与输出轴6的轴线平行，并均与丝杠螺杆5 的轴线垂直，且角位移传感器2的轴线与输出轴6的轴线形成的平面与丝杠螺杆5的轴线垂直，使得本发明的装置在满足了输出轴6角位移的测量需求的基础上，结构更加紧凑，空间利用率高，有利于实现作动器的小型化设计；。
[0054] 输出轴拨叉9、传感器拨叉3均与丝杠螺母4的圆柱凸台形成滑动副；
[0055] 输出轴拨叉9、传感器拨叉3均包括1个叉柄和2个叉体，叉体的根部与叉柄的一端连接，形成Y字形结构，2个叉体平行，且与丝杠螺母4 上的圆柱凸台接触。
[0056] 圆柱凸台只有1个，设置在丝杠螺母4上，且圆柱凸台的轴线与输出轴6、角位移传感器2的轴平行；
[0057] 丝杠螺母4的圆柱凸台朝向角位移传感器2。
[0058] 丝杠螺杆5转动时，带动丝杠螺母4沿丝杠螺杆5平移，通过圆柱凸台同时带动传感器拨叉3和输出轴拨叉9摆动，最终使得输出轴6和角位移传感器2的轴转动，即可根据角位移传感器2的测量数值计算输出轴6的角位移大小。
[0059] 输出轴6与输出轴拨叉9为一体成形结构；传感器拨叉3与角位移传感器2的轴通过焊接形成一体结构，或直接一体成形。
[0060] 一种该测量装置的安装调试方法，该测量方法具体为：
[0061] S1、将传感器拨叉3安装在角位移传感器2的轴上，通过安装法兰将角位移传感器2固定在基座1上；通过轴承A7将输出轴6固定在基座1上；
[0062] S2、旋转传感器拨叉3和输出轴拨叉9，使得二者对齐；将丝杠螺母 4旋转至丝杠螺杆5中部，安装丝杠螺杆5，使得传感器拨叉3和输出轴拨叉9均与丝杠螺母4的圆柱凸台形成滑动副；
[0063] S3、通过调整轴承A7，来调整输出轴6的轴向位置；调整安装法兰，来调整角位移传感器2的轴向位置；直至，传感器拨叉3和输出轴拨叉9 之间的缝隙为0.2mm；
[0064] S4、通过轴承B连接输出轴6和端盖8，安装并固定端盖8和外壳；
[0065] S5、旋转丝杠螺杆5，使得丝杠螺母4通过圆柱凸台带动传感器拨叉 3和输出轴拨叉9转动，使得输出轴6转动n个不同角度，n≥3，记录输出轴6转动的角度α1(n)和角位移传感器2的测量结果α2(n)；
[0066] S6、根据输出轴6转动的角度α1(n)和角位移传感器2的测量结果α2(n)，进行拟合，i i-1使得α1(n)＝kiα2 (n)+ki-1α2 (n)+…+k1α2(n)，得出ki、…、k1， i为大于等于1的整数；完成测量装置的标定；使用测量装置实际测量过程中，输出轴6的角位移满足：
[0067] θ1＝kiθ2i+ki-1θ2i-1+…+k1θ2；
[0068] θ1为输出轴6的角位移，θ2为角位移传感器2的测量结果。
[0069] 其中，i的大小直接影响公式α1(n)＝kiα2i(n)+ki-1α2i-1(n)+…+k1α2(n)中 ki、…、k1的计算精度，根据求得的ki、…、k1，可以计算 kiα2i(n)+ki-1α2i-1(n)+…+k1α2(n)的计算值大小，与实际值α1(n)进行比较即可得到实际测量过程的计算误差大小，再根据测量精度的要求，确定i 的大小。
[0070] 实施例
[0071] 该测量装置通过如下步骤进行安装并调试：
[0072] S1、将传感器拨叉3安装在角位移传感器2的轴上，通过安装法兰将角位移传感器2固定在基座1上；通过轴承A 7将输出轴6固定在基座1上；
[0073] S2、旋转传感器拨叉3和输出轴拨叉9，使得二者对齐；将丝杠螺母 4旋转至丝杠螺杆5中部，安装丝杠螺杆5，使得传感器拨叉3和输出轴拨叉9均与丝杠螺母4的圆柱凸台形成滑动副；
[0074] S3、通过调整轴承A 7，来调整输出轴6的轴向位置；调整安装法兰，来调整角位移传感器2的轴向位置；直至，传感器拨叉3和输出轴拨叉9 之间的缝隙为0.2mm；
[0075] S4、通过轴承B连接输出轴6和端盖8，安装并固定端盖8和外壳；
[0076] S5、旋转丝杠螺杆5，使得丝杠螺母4通过圆柱凸台带动传感器拨叉 3和输出轴拨叉9转动，使得输出轴6转动n个不同角度，n≥3，记录输出轴6转动的角度α1(n)和角位移传感器2的测量结果α2(n)；
[0077] S6、根据输出轴6转动的角度α1(n)和角位移传感器2的测量结果α2(n)，进行拟合，使得α1(n)＝k1α2(n)，得出ki、…、k1，i为大于等于1的整数；完成测量装置的标定；使用测量装置实际测量过程中，输出轴6 的角位移满足：
[0078] θ1＝k1θ2；
[0079] θ1为输出轴6的角位移，θ2为角位移传感器2的测量结果。
[0080] 综上所述，本发明实施例提供了一种间接式输出轴位置测量装置，本发明在丝杠副上使用拨叉的滑动副，实现了输出轴与丝杠螺杆的动力传动，且避免了在角位移传感器、丝杠螺杆、输出轴之间使用齿轮，相对现有技术能够缩小整个测量装置的轴向尺寸，更有利于整个装置的微小型化设计和使用；本发明通过丝杠螺母同时带动两个拨叉进行转动，由于整体结构紧凑、转动角度较小，输出轴的角位移于角位移传感器的测量结果近似成正比，也可根据丝杠螺杆到输出轴、角位移传感器的距离等对测量结果进行高精度的修正，使得本发明在精度需求不高的情况下，简单有效的测量输出轴的角位移，在精度要求较高的情况下，根据简单的几何运算即可对测量结果进行修正，满足了高精度的需求。
[0081] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
