專利名稱：分體式三相時(shí)柵數(shù)顯分度轉(zhuǎn)臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于精密機(jī)械加工和檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種時(shí)柵數(shù)顯分度轉(zhuǎn)臺(tái)。
背景技術(shù)：
在機(jī)械加工領(lǐng)域大量用到分度轉(zhuǎn)臺(tái)，傳統(tǒng)的分度轉(zhuǎn)臺(tái)的角度位移量通過刻在分度轉(zhuǎn) 臺(tái)手輪和機(jī)體上的兩組刻線由操作者人工對(duì)準(zhǔn)讀出。 一方面由于機(jī)械刻線的密度有限， 直接導(dǎo)致人工讀數(shù)時(shí)的精度不高；另一方面，當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)的角度位移量一定時(shí)，不同的操作 者讀數(shù)值也不完全一樣，從而也會(huì)影響加工精度。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型針對(duì)上述問題，公開了一種時(shí)柵數(shù)顯分度轉(zhuǎn)臺(tái)，該轉(zhuǎn)臺(tái)可以精確地用數(shù) 字顯示轉(zhuǎn)臺(tái)的角度位移量，提高轉(zhuǎn)臺(tái)的分度精度，避免人為的讀數(shù)誤差，fe證加工精度 和產(chǎn)品質(zhì)量。
本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是-
時(shí)柵數(shù)顯分度轉(zhuǎn)臺(tái)，用于在0-360度的角度范圍內(nèi)任意位置精確顯示轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)過的角 度，所述分度轉(zhuǎn)臺(tái)由相對(duì)獨(dú)立的數(shù)顯電氣箱和機(jī)械部件兩部分組成，兩者之間僅僅由一 根電纜相連。數(shù)顯電氣箱中包括電源和信號(hào)處理和數(shù)字顯示電路，機(jī)械部件包括機(jī)械轉(zhuǎn) 臺(tái)和角度位移檢測(cè)部件；
所述角度檢測(cè)部件包括定子繞組、動(dòng)測(cè)頭和定測(cè)頭，所述動(dòng)測(cè)頭包括動(dòng)測(cè)頭骨架和 纏繞在動(dòng)測(cè)頭骨架上的動(dòng)測(cè)頭感應(yīng)線圈，所述定測(cè)頭包括定測(cè)頭骨架角纏繞在定測(cè)頭骨 架上的定測(cè)頭感應(yīng)線圈；
電源為定子繞組提供三相交流電源，并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，所述定測(cè)頭與定子繞組位置 相對(duì)固定，固定在所述機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)的靜止部分，所述動(dòng)測(cè)頭和分度轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分剛性聯(lián) 結(jié)，隨轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)；
所述動(dòng)測(cè)頭感應(yīng)線圈信號(hào)輸出端和所述靜測(cè)頭感應(yīng)線圈信號(hào)輸出端分別連接到所 述信號(hào)處理和數(shù)字顯示電路的輸入端；
當(dāng)分度轉(zhuǎn)臺(tái)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生角度位移時(shí)，動(dòng)、定測(cè)頭上的感應(yīng)線圈在定子繞組產(chǎn)生 的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中感應(yīng)出兩路頻率相同但初相位不同的信號(hào)，定測(cè)頭感應(yīng)線圈信號(hào)的初相位 不發(fā)生變化，動(dòng)測(cè)頭感應(yīng)線圈信號(hào)的初相位隨轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)而變化；信號(hào)處理和數(shù)字顯示電路將兩路信號(hào)的相位差轉(zhuǎn)換成角度位移量，并通過數(shù)字顯示電路顯示轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)過的角度。
三相調(diào)頻電源先將交流電轉(zhuǎn)換成直流電，然后主要通過移相電路輸出三相交流電， 電源的頻率可以調(diào)整，三相交流電每?jī)上嘀g的相位差可以精確控制。
角位移檢測(cè)部分定子繞組的結(jié)構(gòu)和普通電機(jī)的定子繞組完全類似，按照星形接法或 三角形接法與電源相位互差120度的三路輸出相連，則在定子繞組和動(dòng)、定測(cè)頭的氣隙 中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。動(dòng)測(cè)頭和定測(cè)頭的結(jié)構(gòu)完全一樣，都是在骨架上繞感應(yīng)線圈。旋轉(zhuǎn)磁 場(chǎng)分別掠過動(dòng)測(cè)頭和定測(cè)頭上感應(yīng)線圈中與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向垂直的感應(yīng)導(dǎo)線時(shí)，動(dòng)、定測(cè) 頭上分別感應(yīng)出兩路正弦電壓信號(hào)。信號(hào)的強(qiáng)弱受到磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度 以及感應(yīng)導(dǎo)線的匝數(shù)有關(guān)。動(dòng)測(cè)頭和分度轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)軸剛性相連，隨轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)而同步轉(zhuǎn) 動(dòng)；定測(cè)頭和轉(zhuǎn)臺(tái)的靜止部分相連。定測(cè)頭上感應(yīng)出的信號(hào)的初相位固定不變，動(dòng)測(cè) 頭上感應(yīng)出的信號(hào)的初相位隨定測(cè)頭在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中的位置不同而不同。當(dāng)動(dòng)測(cè)頭相對(duì)于 定測(cè)頭轉(zhuǎn)過一周時(shí)，動(dòng)測(cè)頭上的感應(yīng)信號(hào)的初相位相對(duì)于定測(cè)頭上感應(yīng)信號(hào)的初相位變 化360度，則兩路信號(hào)的相位差和轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)過的角度一一對(duì)應(yīng)。濾波電路的兩個(gè)輸入端分 別與動(dòng)測(cè)頭信號(hào)和定測(cè)頭信號(hào)相連，信號(hào)經(jīng)濾波后，由放大電路進(jìn)行放大，然后由比相 電路對(duì)兩路信號(hào)的相位進(jìn)行比較，轉(zhuǎn)換成角位移量，數(shù)字顯示電路顯示角位移量。
為保證分度轉(zhuǎn)臺(tái)工作的穩(wěn)定性，定子繞組的骨架、動(dòng)側(cè)頭和定測(cè)頭的材料采用機(jī)械 性能和金屬相近、磁導(dǎo)率接近于空氣的非金屬材料，如聚甲醛、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯 共聚物、聚酰胺6等。為避免外界磁場(chǎng)對(duì)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的干擾，定子繞組、動(dòng)測(cè)頭和定測(cè)頭 必須安裝在磁導(dǎo)率高的金屬外殼中。
由于采用了角度位移檢測(cè)部件和用數(shù)字顯示代替了傳統(tǒng)的機(jī)械刻線，可以大大提 高加工精度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，本實(shí)用新型可廣泛的用于機(jī)械加工中的精確定位和檢測(cè)。


圖1是分體式三相時(shí)柵數(shù)顯分度轉(zhuǎn)臺(tái)示意圖2是分體式三相時(shí)柵數(shù)顯分度轉(zhuǎn)臺(tái)角度檢測(cè)部分結(jié)構(gòu)示意圖3是分體式三相時(shí)柵數(shù)顯分度轉(zhuǎn)臺(tái)信號(hào)處理框圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合說(shuō)明書附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。參見圖1，本分體式分度轉(zhuǎn)臺(tái)在結(jié)構(gòu)上由相對(duì)獨(dú)立的數(shù)顯電氣箱1和機(jī)械部件2兩 部分組成，兩者之間僅僅由一根電纜相連。數(shù)顯電氣箱1中包括專三相調(diào)頻電源11和 信號(hào)處理電路12，所述信號(hào)處理電路包括濾波電路、信號(hào)放大電路、比相電路、數(shù)字顯 示電路和LED顯示模塊。機(jī)械部件2包括機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)21和角度位移檢測(cè)部件22。
參見圖2，角度檢測(cè)部件22主要有定子繞組221、動(dòng)測(cè)頭222和定測(cè)頭223組成。
定子繞組221和一般電機(jī)的定子繞組結(jié)構(gòu)完全類似，通過在骨架上繞制三相交流繞組 而成。但是骨架材料不是電機(jī)通常采用的硅鋼片或其他金屬材料，而是采用機(jī)械性能 和金屬相近、磁導(dǎo)率接近于空氣的非金屬材料。動(dòng)測(cè)頭222和定測(cè)頭223的結(jié)構(gòu)完全 一致，都是在非金屬盤狀骨架的上繞以多匝感應(yīng)線圈224。定子繞組221、動(dòng)測(cè)頭222 和定測(cè)頭223同心安裝，定子繞組和動(dòng)、定測(cè)頭之間形成氣隙，定子繞組固定在機(jī)械 轉(zhuǎn)臺(tái)的靜止部分，動(dòng)測(cè)頭和機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分剛性聯(lián)結(jié)，隨轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，定 測(cè)頭和定子繞組剛性聯(lián)結(jié)在一起，靜止不動(dòng)。
參見圖3，位于數(shù)顯電氣箱中三相調(diào)頻電源的三相輸出通過電纜與定子繞組的三相 交流繞組連接，給定子繞組供電。為保證角度檢測(cè)部件的可靠穩(wěn)定地工作，要求電源 信號(hào)的頻率要精確、穩(wěn)定，三相輸出的初相位要精確互差120度。交流繞組通電后， 在氣隙中形成轉(zhuǎn)速恒定的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)掠過動(dòng)、定測(cè)頭感應(yīng)線圈中垂直于磁場(chǎng)轉(zhuǎn) 動(dòng)方向的導(dǎo)線時(shí)，在動(dòng)、定測(cè)頭感應(yīng)線圈上分別感應(yīng)出正弦交流信號(hào)。兩路信號(hào)的頻 率相同，但初相位不同。在轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中定測(cè)頭信號(hào)的初相位不發(fā)生變化，動(dòng)測(cè)頭 信號(hào)的初相位隨著轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)而變化，轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)過一周時(shí)，初相位變化360度。兩路信 號(hào)分別經(jīng)信號(hào)處理電路的濾波、放大等處理后，輸入比相電路進(jìn)行比相，兩路信號(hào)的 相位差對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)過的角度，數(shù)字顯示電路顯示轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)過的角度。
權(quán)利要求1.分體式三相時(shí)柵數(shù)顯分度轉(zhuǎn)臺(tái)，用于在0-360度的角度范圍內(nèi)任意位置精確顯示轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)過的角度，所述時(shí)柵數(shù)顯分度轉(zhuǎn)臺(tái)包括機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)、角度檢測(cè)部件、電源、信號(hào)處理和數(shù)字顯示電路，其特征在于所述分度轉(zhuǎn)臺(tái)由相對(duì)獨(dú)立的數(shù)顯電氣箱和機(jī)械部件兩部分組成，兩者之間僅僅由一根電纜相連，數(shù)顯電氣箱中包括電源和信號(hào)處理和數(shù)字顯示電路，機(jī)械部件包括機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)和角度位移檢測(cè)部件；所述角度檢測(cè)部件包括定子繞組、動(dòng)測(cè)頭和定測(cè)頭，所述動(dòng)測(cè)頭包括動(dòng)測(cè)頭骨架和纏繞在動(dòng)測(cè)頭骨架上的動(dòng)測(cè)頭感應(yīng)線圈，所述定測(cè)頭包括定測(cè)頭骨架角纏繞在定測(cè)頭骨架上的定測(cè)頭感應(yīng)線圈；所述電源為定子繞組提供三相交流電源，并產(chǎn)生交流旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，所述定測(cè)頭與定子繞組位置相對(duì)固定，固定在所述機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)的靜止部分，所述動(dòng)測(cè)頭和所述機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分剛性聯(lián)結(jié)，隨機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)；所述動(dòng)測(cè)頭感應(yīng)線圈的信號(hào)輸出端和所述定測(cè)頭感應(yīng)線圈的信號(hào)輸出端分別連接到所述信號(hào)處理和數(shù)字顯示電路的輸入端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分體式三相時(shí)柵數(shù)顯分度轉(zhuǎn)臺(tái)，其特征在于所述電源采用 三相調(diào)頻電源，先將交流電轉(zhuǎn)換成直流電，然后通過移相電路輸出三相交流電。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分體式三相時(shí)柵數(shù)顯分度轉(zhuǎn)臺(tái)，其特征在于所述動(dòng)測(cè)頭和 定測(cè)頭的結(jié)構(gòu)完全一樣，都是在骨架上繞感應(yīng)線圈。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分體式三相時(shí)柵數(shù)顯分度轉(zhuǎn)臺(tái)，其特征在于信號(hào)處理和數(shù) 字顯示電路部分包括放大電路、濾波電路、比相電路和數(shù)字顯示電路；信號(hào)處理和顯示電路以及電源裝在數(shù)顯箱內(nèi)；第一濾波電路的輸入端與所述動(dòng)測(cè)頭感應(yīng)線圈信號(hào)輸出端相連，輸出端連接至第一 放大電路，第一放大電路的輸出端連接至比相電路的一輸入端；第二濾波電路的輸入端與所述定測(cè)頭感應(yīng)線圈信號(hào)輸出端相連，輸出端連接至第二 放大電路，第二放大電路的輸出端連接至比相電路的另一輸入端；所述動(dòng)測(cè)頭感應(yīng)線圈信號(hào)和所述定測(cè)頭感應(yīng)線圈信號(hào)分別經(jīng)第一濾波電路、第二濾 波電路濾波后，再分別由第一放大電路和第二放大電路進(jìn)行信號(hào)放大，然后通過比相電 路對(duì)兩路信號(hào)的相位進(jìn)行比較，轉(zhuǎn)換成角位移量，由數(shù)字顯示電路顯示轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)過的角度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所示的分體式三相時(shí)柵數(shù)顯分度轉(zhuǎn)臺(tái)，其特征在于所述定子繞組 的骨架、動(dòng)測(cè)頭和定測(cè)頭的材料采用機(jī)械性能和金屬相近、磁導(dǎo)率接近于空氣的非金屬 材料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所示的分度轉(zhuǎn)臺(tái)，其特征在于所述非金屬選自聚甲醛、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或聚酰胺6。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分度轉(zhuǎn)臺(tái)，其特征在于，所述定子繞組、動(dòng)測(cè)頭和定測(cè)頭安裝在磁導(dǎo)率高的金屬外殼中。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的分度轉(zhuǎn)臺(tái)，其特征在于，所述磁導(dǎo)率高的金屬包括硅鋼、碳鋼、鑄鐵。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于精密機(jī)械加工的數(shù)顯分度轉(zhuǎn)臺(tái)，包括分度轉(zhuǎn)臺(tái)、角度位移檢測(cè)部件、濾波電路、放大電路、信號(hào)處理和數(shù)字顯示電路等組成。當(dāng)分度轉(zhuǎn)臺(tái)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生角度位移時(shí)，角度位移檢測(cè)部件的動(dòng)測(cè)頭隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)、定測(cè)頭上的感應(yīng)線圈在定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中感應(yīng)出兩路頻率相同但初相位不同的信號(hào)。濾波電路的兩個(gè)輸入端與時(shí)柵角度位移傳感器的動(dòng)測(cè)頭信號(hào)和定測(cè)頭信號(hào)相連，信號(hào)經(jīng)濾波后，由放大電路進(jìn)行放大，信號(hào)處理電路中的比相電路把兩路信號(hào)的相位差轉(zhuǎn)換成角度位移量，數(shù)字顯示電路顯示轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)過的角度。由于采用了新型角度位移檢測(cè)部件和用數(shù)字顯示代替了傳統(tǒng)的機(jī)械刻線，可以大大提高加工精度，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
文檔編號(hào)B23Q16/00GK201316933SQ20082009917
公開日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2008年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月23日
發(fā)明者萬(wàn)文略, 劉小康, 張興紅, 彭東林, 偉 楊, 王先全, 陳錫侯 申請(qǐng)人:重慶工學(xué)院