回转角度测量装置及作业机械的制作方法

1.本实用新型涉及一种角度测量装置，更具体地说，涉及一种回转角度测量装置及作业机械。


背景技术：

2.回转机构广泛存在于各类作业机械中(例如挖掘机、起重机、塔机、混凝土泵车等)，回转角度的测量对于作业机械动作的控制及安全性至关重要，因此，作业机械需要装备可靠性和准确度较高的回转角度测量设备。
3.现有作业机械通常采用回转编码器对回转机构的回转角度进行测量，其测量精度较高，但回转编码器耐冲击能力较差，不能适用于作业机械恶劣的工作环境中。另外，回转编码器与控制器通常采用can总线通讯，至少需要使用到5个控制器端口。在日益电气化智能化控制的作业机械上，控制器需连接的传感器件和控制器件日益增多，其所需的端口也相应增多，因此使用回转编码器会加剧控制器端口的稀缺程度，作业机械为满足其需求，需要增加控制器或者提升控制器的配置，从而导致产品成本增加。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是现有作业机械上检测回转角度的回转编码器耐冲击能力较差、占用控制器端口资源多的问题，而提供一种回转角度测量装置及作业机械，回转角度测量装置耐冲击能力较好、占用控制器端口资源少。
5.本实用新型为实现其目的的技术方案是这样的：构造一种回转角度测量装置，其特征在于包括：支架和转动安装于支架上的转轴系、固定连接于转轴系输出端的感应齿轮、固定连接于转轴系输入端并能够与回转机构中回转齿轮啮合的输入齿轮、控制器、至少两个接近开关；
6.所述接近开关固定安装于所述支架上并与控制器电连接，每一个所述接近开关在感应到感应齿轮的齿时发出感应脉冲且各接近开关发出感应脉冲之间具有脉冲相位差；
7.所述控制器用于根据各所述接近开关的感应脉冲和脉冲相位差确定回转机构的回转角度。
8.在本实用新型中，回转机构回转时，输入齿轮通过转轴系带动感应齿轮，接近开关与感应齿轮的齿感应与否产生脉冲信号，通过设计接近开关的位置，使得感应齿轮顺时针转动和逆时针转动时两接近开关产生的脉冲相位差不同，依据感应脉冲个数和脉冲相位差确定回转机构的回转角度。本实用新型中，由于接近开关无需与感应齿轮直接机械接触，因此耐冲击能力较高，能够很好的适应工程机械的作业环境。每个接近开关与控制器连接仅需一个端口，端口占用资源少。
9.本实用新型回转角度测量装置中，所述转轴系包括至少两根转轴且输入端与输出端的角速度的比值小于1，通过转轴系传动连接输入齿轮和感应齿轮，增加感应齿轮的角速度，从而提高测量精度。
10.本实用新型回转角度测量装置中，所述转轴系由一根转轴构成。进一步地，所述支架呈u形状，所述转轴的轴心线与支架的侧板呈垂直状态布置，所述感应齿轮布置在所述支架的两侧板之间，输入齿轮布置在所述支架一侧的侧板外侧，所述接近开关固定在所述支架一侧的侧板上。
11.本实用新型回转角度测量装置中，所述支架一侧的侧板上安装有轴套，所述转轴转动安装在所述轴套中。
12.本实用新型为实现其目的的技术方案是这样的：构造一种作业机械，包括回转机构，所述回转机构包括转动配合的内圈和外圈，所述内圈和外圈中其中一部件设有用于与减速机输出齿轮啮合的回转齿的齿部件，另一部件是相对齿部件转动的转动部件，其特征在于还包括前述的回转角度测量装置，所述支架相对所述转动部件固定安装，所述输入齿轮与所述回转齿啮合。
13.本实用新型与现有技术相比，本实用新型中，由于接近开关无需与感应齿轮直接机械接触，因此耐冲击能力较高，能够很好的适应工程机械的作业环境。每个接近开关与控制器连接仅需一个端口，端口占用资源少。
附图说明
14.图1是本实用新型回转角度测量装置的结构示意图。
15.图2是本实用新型回转角度测量装置的分解结构示意图。
16.图3是本实用新型回转角度测量装置中感应齿轮转动时两接近开关的脉冲波形图。
17.图4是作业机械中回转机构上安装回转角度测量装置的示意图。
18.图中零部件名称及序号：
19.转轴1、输入齿轮2、压盘3、轴套4、支架5、上侧板51、下侧板52、感应齿轮6、第一接近开关71、第二接近开关72、回转角度测量装置10、内圈11、外圈12、驱动马达总成13。
具体实施方式
20.下面结合附图说明具体实施方案。
21.图1至图3示出了本实用新型回转角度测量装置10的结构示意图。
22.如图1图2所示，回转角度测量装置包括支架5和转动安装于支架上的转轴系、固定连接于转轴系输出端的感应齿轮6、固定连接于转轴系输入端并能够与回转机构中回转齿轮啮合的输入齿轮2、控制器(图中未示出)、第一接近开关71、第二接近开关72。
23.两个接近开关固定安装于支架5上并与控制器电连接，每一个接近开关在感应到感应齿轮6的齿时发出感应脉冲且各接近开关发出感应脉冲之间具有脉冲相位差。
24.控制器用于根据各接近开关的感应脉冲信号和脉冲相位差确定回转机构的回转角度。
25.在本实施例中，转轴系由一根转轴1构成。支架5呈u形状，转轴1的轴心线与支架5的上侧板呈垂直状态布置，感应齿轮6布置在支架5的两侧板之间，输入齿轮2布置在支架上侧的上侧板51外侧(也即上侧)。
26.支架上侧的上侧板51上安装有轴套4，转轴转动安装在轴套中，输入齿轮2通过压
盘3固定在转轴1的上端。第一接近开关71和第二接近开关72固定在支架下侧的下侧板52上。
27.在本实用新型中，回转机构回转时，输入齿轮2通过转轴1带动感应齿轮6转动，第一接近开关71和第二接近开关72与感应齿轮6的齿感应时输出高电位信号(如5伏电压信号)，接近开关脱离齿的感应区时停止输出高电位信号，齿轮转动，接近开关交替与感应齿轮感应，由此产生脉冲。通过设计第一接近开关71和第二接近开关72的位置，使得感应齿轮顺时针转动和逆时针转动时两接近开关产生的脉冲相位差不同，依据感应脉冲个数和脉冲相位差确定回转机构的回转角度。
28.如图3所示，感应齿轮6顺时针转动时，第一接近开关71先于第二接近开关72与感应齿轮6的齿感应，而在逆时针转动时，第二接近开关72先于第一接近开关71与感应齿轮6的齿感应，感应齿轮顺时针与逆时针转动时，接近开关产生的脉冲信号波形不同，控制器依据脉冲信号波形判断感应齿轮的转动方向，也即确定回转机构的回转方向。控制器通过读取脉冲信号的脉冲个数并结合输入齿轮与感应齿轮的齿数比，计算得出回转机构的回转角度。
29.在本实施例中，由于接近开关无需与感应齿轮直接机械接触，因此耐冲击能力较高，能够很好的适应工程机械的作业环境。每个接近开关与控制器连接仅需一个端口，端口占用资源少。
30.在一些实施例中，转轴系还可以是包括两根甚至多于两根的转轴，在转轴上安装对应啮合的齿轮，从而使得轴系的输入端与输出端的角速度的比值小于1，通过转轴系传动连接输入齿轮和感应齿轮，增加感应齿轮的角速度，从而提高测量精度。
31.图4示出了一种作业机械，该作业机械包括回转机构，回转机构包括转动配合的内圈11和外圈12、前述的回转角度测量装置10。内圈11和外圈12中其中一部件设有用于与驱动马达总成13的输出齿轮啮合的回转齿的齿部件，另一部件是相对齿部件转动的相对转动部件。支架固定安装在相对转动部件上，输入齿轮与回转齿啮合。
32.在图4所示的示例中，外圈12为齿部件，其上设置有回转齿。内圈11是相对外圈转动的相对转动部件。内圈11相对固定安装，例如与车架固定连接，外圈12与回转平台固定连接，回转平台作为安装平台，可安装工作装置、驾驶室、动力系统等。驱动外圈转动的驱动马达总成13相对内圈固定安装，驱动马达总成13(例如液压马达与减速机)的输出齿轮与回转齿啮合，驱动外圈转动(内圈相对外圈转动)。回转机构回转时，回转角度测量装置测量回转机构的回转角度。
33.在一些实施方式中，内圈11也可以是齿部件，其上设置有回转齿，外圈则作为相对内圈转动的相对转动部件，相应地，回转角度测量装置10直接或间接地固定安装在外圈上。作业机械可以是挖掘机、起重机、塔机、混凝土泵车中的一种，其均配置有回转平台，回转平台通过回转机构支撑回转。

技术特征：
1.一种回转角度测量装置，其特征在于包括：支架和转动安装于支架上的转轴系、固定连接于转轴系输出端的感应齿轮、固定连接于转轴系输入端并能够与回转机构中回转齿轮啮合的输入齿轮、控制器、至少两个接近开关；所述接近开关固定安装于所述支架上并与控制器电连接，每一个所述接近开关在感应到感应齿轮的齿时发出感应脉冲且各接近开关发出感应脉冲之间具有脉冲相位差；所述控制器用于根据各所述接近开关的感应脉冲和脉冲相位差确定回转机构的回转角度。2.根据权利要求1所述的回转角度测量装置，其特征在于所述转轴系包括至少两根转轴且输入端与输出端的角速度的比值小于1。3.根据权利要求1所述的回转角度测量装置，其特征在于所述转轴系由一根转轴构成。4.根据权利要求3所述的回转角度测量装置，其特征在于所述支架呈u形状，所述转轴的轴心线与支架的侧板呈垂直状态布置，所述感应齿轮布置在所述支架的两侧板之间，输入齿轮布置在所述支架一侧的侧板外侧，所述接近开关固定在所述支架一侧的侧板上。5.根据权利要求4所述的回转角度测量装置，其特征在于所述支架一侧的侧板上安装有轴套，所述转轴转动安装在所述轴套中。6.一种作业机械，包括回转机构，所述回转机构包括转动配合的内圈和外圈，所述内圈和外圈中其中一部件设有用于与减速机输出齿轮啮合的回转齿的齿部件，另一部件是相对齿部件转动的相对转动部件，其特征在于还包括权利要求1至5中任一项所述的回转角度测量装置，所述支架相对所述相对转动部件固定安装，所述输入齿轮与所述回转齿啮合。

技术总结
本实用新型涉及角度测量装置，为解决现有作业机械上检测回转角度的回转编码器耐冲击能力较差、占用控制器端口资源多的问题，本实用新型构造一种回转角度测量装置及作业机械，其中回转角度测量装置包括：支架和转动安装于支架上的转轴系、固定连接于转轴系输出端的感应齿轮、固定连接于转轴系输入端并能够与回转机构中回转齿轮啮合的输入齿轮、控制器、至少两个接近开关；接近开关固定安装于支架上并与控制器电连接。本实用新型中，由于接近开关无需与感应齿轮直接机械接触，因此耐冲击能力较高，能够很好的适应工程机械的作业环境。每个接近开关与控制器连接仅需一个端口，端口占用资源少。资源少。资源少。


技术研发人员：李海波 卢信宇 卢书湘 党瑞雄
受保护的技术使用者：广西柳工机械股份有限公司
技术研发日：2023.04.17
技术公布日：2023/9/16