用于角位移测控的圆柱滚子轴承单元制造技术

用于角位移测控的圆柱滚子轴承单元，由动圈、静圈、轴向滚子、径向滚子、磁栅尺、传感器和固定架组成，固定架绕动圈的内壁一周设置在静圈上，在动圈的内壁上设有磁栅尺，与磁栅尺相对的支撑圈上至少设有一个传感器，传感器与磁栅尺之间的间隙为０．１ｍｍ－１ｍｍ。本实用新型专利技术将圆柱滚子组合轴承直接与磁栅相结合，跨越轴承的单纯支承理念，而形成一个全新的带角度控制与测量的高精度回转单元，通过在轴承动圈上设置磁栅尺，并结合传感器对轴承实时测量监控。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于一种组合轴承，具体地说是一种用于角位移测控的圆柱滚子轴承 单元。
技术介绍
目前，圆柱滚子组合轴承的应用范围越来越广，其使用性能也在不断的提高，一些 精密设备不仅需要其高刚性支承、高精度旋转，而且还需要在运动过程中不断的实施测量 监控，为此，结合一些测量系统的轴承便应运而生，例如中国专利一种传感器轴承，申请号 为200910100833. 4，其介绍了一种利用霍尔传感器和多极磁环来检测轴承转速和转动方向 的传感器轴承结构，该种轴承用于检测转动速度和转动方向，其装配简单高效、以实现自动 化生产，此种类型轴承有以下缺点其一、测量精度较低，误差范围较大，不能满足精密设备 的需求；其二、当轴承组件受力部件产生挠度时，将会严重影响测量结果；其三，使用时间 较长或环境恶劣时，多极磁环极易被磨损或者被粉尘覆盖，将严重影响测量的结果。从而造 成此种类型的轴承无法满足一些需要精密角度位移控制和测量的机械设备，例如数控机床 及数控加工中心转台、火箭导弹发射台、卫星发射台、坦克炮塔、雷达旋转台、手术旋转台、 电子元部件焊接转台等高精密控制设备，终将无法在该领域中得到广泛应用。
技术实现思路
本技术的目的旨在解决上述技术问题的不足，提供一种用于角位移测控的圆 柱滚子轴承单元，其测量精度高，安装灵活方便，结合高精度轴承实时测量，并将角位移信 号反馈给控制系统，实现了精确控制的目的。本技术为解决上述技术问题，所采用的技术方案是用于角位移测控的圆柱 滚子轴承单元，由动圈、静圈、轴向滚子、径向滚子、磁栅尺、传感器和固定架组成，固定架绕 动圈的内壁一周设置在静圈上，在动圈的内壁一周设有磁栅尺，与磁栅尺相对的固定架上 至少设有一个传感器，传感器与磁栅尺之间的间隙为0. lmm-lmm。根据要求精度的变化及工 作场合的不同，间隙还可以放大，最大可以到10mm。所述的轴向滚子和径向滚子为圆柱滚子。所述的磁栅尺，其具有三层结构，其内层为钢质固定层，中间层为磁性材料层，外 层为金属覆盖层，所述的钢质固定层与轴承的动圈的内壁表面相配合。所述的磁性材料层，具有N、S极交替设置的磁化表面。所述的传感器，其信号输出端与控制系统联接。所述的传感器包括一个集成的霍尔芯片及一个外壳，所述的霍尔芯片封装在外壳 内，该霍尔芯片内集成有霍尔元件及信号处理电路。本技术的有益效果是1、将圆柱滚子组合轴承直接与磁栅相结合，跨越轴承的单纯支承理念，而形成一 个全新的带角度控制与测量的高精度回转轴承单元，通过在轴承动圈上设置磁栅尺，并结合传感器对轴承实时测量监控。2、当采用两个或两个以上的传感器分布在轴承圆周时，可有效防止由于加工力使 得轴承滚道系统产生挠度对测量产生的影响，传感器实时测量将信号传输给外部控制系 统，有效提高测量精度。3、本技术中所述的磁栅尺，其基体为钢质固定层，在其钢质基体上面涂敷一 层的磁性材料层，在其最外层还粘结一层不锈钢覆盖条，从而对磁性表面进行保护，使得本 技术对环境要求不高(灰尘、铁屑和湿度都要求不敏感)、非接触的读磁方式(间隙 0. 1 Imm以上)保证了其永不磨损的长寿命其次钢制固定层直接与轴承表面相配合，安 装方便，无需辅助结构，灵活方便。4、在传感器内置加信号处理电路，有效地将传感器输入的信号处理成外部控制系 统可接受的正弦波或者矩形方波，因此该轴承为一个测量独立结构，无需外部处理装置，体 积小，便于安装使用。附图说明图1是本技术第一种实施方式的剖视图。图2是本技术第二种实施方式的剖视图。图中标记1、动圈，2、静圈，3、轴向滚子，4、径向滚子，5、磁栅尺，6、传感器，7、固定 架，8、控制系统。具体实施方式如图1所示，本技术，用于角位移测控的圆柱滚子轴承单元的第一种实施方 式的剖视图，包括轴承本体和测量系统，并结合外部控制系统构成一个测控单元，所述的轴 承本体包括动圈1和静圈2，沿轴向静圈2的上下端面与动圈1之间形成的轴向推力滚道 内设有轴向滚子3和保持架，沿径向静圈2的右端面与动圈1之间形成的径向滚道内设有 径向滚子4和保持架，所述的测量系统主要由磁栅尺5和传感器6构成，磁栅尺5呈环状设 在动圈1的内径表面，对应磁栅尺5设有传感器6，传感器6设在固定架7上的安装孔内，固 定架7与静圈2通过螺栓或其它连接方式连接。所述的轴向滚子3和径向滚子4为圆柱滚子。本技术，所述的动圈为轴承中与运动回转台所连接的部件，即为在工作过程 中伴随回转台做旋转运动部件；所述的静圈为轴承中与支承座所连接的部件，即为在工作 过程中相对静止的部件。本技术，所述的固定架其对应磁栅尺的径向位置设有传感器安装孔，安装孔 的数量根据所需传感器的数量来配置。本实施例为一种内置传感器的结构，根据应用的场合和要求精度的不同，可以采 用单传感器、双传感器、四个或更多传感器布置，当要求精度略低时，可采用单个传感器即 可，当设备要求高精密角位移测量时，可采用双传感器或者更多，采用双传感器器时须将其 相对设置在固定架上，可提高测量精度。如图2所示，为第二种实施方式的剖视图，其属于外置传感器的结构，当设备上存 在空间限制时，可采用此种结构，安装更灵活。本技术中所述的磁栅尺，其基体为钢质固定层，可选用不锈钢钢带，在其钢质 基体上面涂敷一层的磁性材料层，在其最外层还粘结一层不锈钢覆盖条，从而对磁性表面进行保护。磁栅尺的钢质基体可以与轴承的动圈外径表面配合安装，此时构成外置传感器 结构；当磁栅尺的钢质基体与轴承的动圈内径表面直接配合安装时，构成内置传感器结构， 安装时可在钢质基体上涂敷有一层高强度胶质层直接与轴承配合表面牢固粘接，保证长久 使用不脱离。本技术中所述的磁栅尺，其上的磁性材料层具有N、S极交替的磁化表面，且 其上的N、S极等间距分布，根据设备需要的控制精度来设置磁极对的数量，要求精度越高， 设置磁极对的数量应越多。本技术，所述的传感器与磁栅尺之间的间隙为0. lmm-lmm，设备要求角位移测 量的精度越高，其间隙应越小。根据要求精度的变化及工作场合的不同，间隙还可以放大， 最大可以到10mm。本技术，所述的传感器包括一个高度集成的霍尔芯片及一个外壳，所述的霍 尔芯片封装在外壳内，该霍尔芯片内集成有霍尔元件及信号处理电路。所述的外壳可采用 PVC材质或锌压铸件，保护等级高达IP67，抗干扰等级符合IEC801国际标准3级。信号处理 电路主要由微分电路和积分电路构成，旋转过程中，霍尔元件感应磁通量变化而产生电压 信号，电压信号传输给信号处理电路，根据整个磁栅尺上所设置的磁极对数，经信号处理电 路计算成带有角位移的数字信号反馈给CNC，CNC便可得知其角位移的偏差量，进行修正， 重新调整设备参数，从而达到了精密角位移测量、控制的目的。由于整个环状磁栅尺上均勻设置多个磁极对，设置磁极对的数量根据所要求的精 度来确定，设备要求精度越高时，应需设置的磁极对越密，霍尔元件感应磁通量变化而产生 电压信号，根据整个磁栅尺上所设置的磁极对数，每一个信号可换算成一个确定的角位 移，以原始角位置为基准点，可经信号处理电路内累计计算成角度增量，其后反馈给控制系 统。本技术，其工作原理为工作台在旋转过程中，轴承动圈同时同步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王迪，郝希平，梅建洛，陈绍刚，李培培，
申请(专利权)人：洛阳世必爱特种轴承有限公司，
类型：实用新型
国别省市：41