专利名称：在齿轮箱中用于定位的传感器组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在齿轮箱中的传感器组件。
背景技术：
在现代岩石钻机上要测量钻臂的位置，以便有可能通过使用自动 控制能在岩石的正确部位钻孔。当测量钻孔的位置时，要测量钻臂每 个接合点和钻臂任一伸缩运动的角度。钻臂通常具有五至六个接合点， 为此必须以高度精确性进行测量，以便能够计算将在何处钻孔。
凡是使用齿轮箱以便在钻臂的接合点获得转动的那些实例中，通 常是对马达输入轴进行测量来测量齿轮箱中的角度，由此乘以齿轮箱 的传动比。
使用传感器组件对齿轮箱马达输入轴进行测量而测量齿轮箱中的 角度所产生的问题是，没有测量几乎所有齿轮箱中存在的游隙，这意 味着，在要求高精度的应用场合，必须使用没有任何游隙的齿轮箱，
这导致要使用昂贵的齿轮箱，因为标准齿轮箱只具有大约0.3度的游 隙，这在定位时无法接受。
发明内容
对齿轮箱马达输入轴进行测量没有测量几乎所有齿轮箱中存在的 游隙的问题，通过本发明在齿轮箱中设置用于定位的传感器组件而得 到解决，其中，传感器组件包括相对于齿轮箱壳体固定的传感器，并 且其中，齿轮箱壳体与齿轮箱输出轴之间的角度使用固定到输出轴上 的轴进行测量，该输出轴固定和连接到传感器上。
通过传感器组件包括在权利要求1中所述的特征获得产生一种传 感器组件的优点，该传感器组件测量齿轮箱中包括齿轮箱游隙的角度,
这样同时提高了精确度，因为可以采用具有游隙的经济型齿轮箱来测 量钻孔的位置。而且，使组件达到耐用，因为在齿轮箱的外侧无需测 量轮或单独测量齿。
下面参照附图将更详细地描述本发明，其中
图l表示岩石钻机的示意图，
图2表示图1中岩石钻机上钻臂的示意图，
图3概略表示本发明一种传感器组件的第一实施例，以及
图4概略表示本发明一种传感器组件的第二实施例。
具体实施例方式
图1表示岩石钻机2的示意图，该岩石钻机2包括钻臂4、推进 器6和切割刀头8。岩石钻机2可由操作人员经电缆(未示出)或通 过无线装置进行遥控，但也可由位于岩石钻机2上驾驶室10中的操作 人员控制。操作人员可手动地、自动地或半自动地控制岩石钻机2。 当操作人员想要使用岩石钻机2在岩石12上钻孔时，重要的是将推进 器6的切割刀头8能够相对于岩石12定位在正确位置和正确的角方 位，以便产生所需的孔，特别是当几个孔将要彼此平行地钻到岩石12 中时，例如当钻一隧道通过山时发生的那样。
图2表示图1中岩石钻机2上的钻臂4的示意图。根据这个实施 例，钻臂4具有五个转动自由度Z1、 Z2、 Z4、 Z5、 Z6、在钻臂4伸 缩部分的伸缩自由度Z3以及以推进运动形式和用于活动推进器6推 进的附加伸缩自由度Z7。当测量钻孔位置时， 一方面要在具有转动自 由度Z1、 Z2、 Z4、 Z5、 Z6的钻臂4的每个接合点，即可能发生转动 的每个接合点测量角度，并且另一方面，还要测量钻臂4的任一伸缩 运动，也就是在钻臂4上具有伸缩自由度Z3、 Z7各个部位的任一伸 缩运动。在这个实施例中，齿轮箱14、 16用来实现在钻臂4接合点中 的两个3、 5的转动，也就是调节钻臂4两个转动自由度Z4、 Z5的角 度。
图3概略表示本发明一种传感器组件的第一实施例。该传感器组 件包括相对于齿轮箱壳体18固定的传感器20、推进马达22、齿轮箱 14、 16的输入轴24、齿轮箱14、 16的输出轴26、固定到输出轴26 上穿过齿轮箱14、 16中心的轴28。在这个实施例中，齿轮箱14、 16 是行星齿轮，由此内部太阳轮30、外部太阳轮32、行星小齿轮34、 36和行星小齿轮架38也示出在图中。穿过齿轮箱14、 16中心的轴28 可以通过粘合、焊接、或机械固定，例如象采用花键或类似方式固定 到输出轴26上。另一种作法是，可将穿过齿轮箱14、 16中心的轴28 固定到输出轴26上，从而形成整体。在这个实施例中，推进马达22 是具有中心通孔40的中空活塞发动机，穿过齿轮箱14、 16中心的轴 28可以穿过该中心通孔40。在图中可以看到，轴28也穿过齿轮箱14、 16的输入轴24。通过使用小型活塞发动机，避免了推进马达22的侧 向突出，这在推进马达22将要安装在钻臂4上时是有利的。通过使用 上述类型的齿轮箱14、 16，以便实现在钻臂4，也就是齿轮箱14、 16 接合点的两个中的转动，其中使用固定到输出轴26上穿过齿轮箱14、 16中心的轴28来测量齿轮箱壳体18与齿轮箱14、 16输出轴26之间 的角度，因此要得到一种在齿轮箱14、 16中测量包括齿轮箱14、 16 游隙角度的传感器组件，该传感器组件当定位钻臂4时在这些接合点 中产生高精确度。
图4概略表示本发明一种传感器组件的第二实施例。该实施例与 图3所述的实施例不同之处仅在于，推进马达22布置成离开齿轮箱 14、 16的输入轴24的中心，由此两个齿轮42、 44布置成将转矩从推 进马达22传递到齿轮箱14、 16的输入轴24。
因此，本发明涉及一种在齿轮箱中用于定位的传感器组件，其中， 该传感器组件包括相对于齿轮箱壳体18固定的传感器20，并且其中， 使用固定到输出轴26且连接到传感器20上的轴28来测量在齿轮箱壳 体18与齿轮箱14、 16的输出轴26之间的角度。
当使用齿轮箱定位时，重要的是具有用于转动的端部位置，使得
不会损坏软管等。通过使用机械止动装置可以做到这点，但缺点是，
这种装置必须牢固，以便吸收转动力，并且在>360度的转动下，实际 上难以产生端部位置止动装置足够的空间。通过使用本发明的传感器 组件，测量在钻臂上设置的齿轮箱中的角度。由此可提供一种控制系 统，当接近预编程的端部位置时，该控制系统接收关于实际角度的信 息并且降低齿轮箱马达的动力。通过在靠近端部位置逐步地降低马达 动力，实现减小钻臂上应力的软停机。如果想要例如对钻臂的转动能 够设定小的容许角度，以及钻臂不能碰撞到例如位于岩石钻机一侧的 岩石表面或与岩石钻机本身，也可对端部位置便利地进行调整，这样 提高了安全性。这是一种产生端部位置经济的方法，因为已经测量了 用于定位的角度。因此，传感器组件包括一种控制系统，当齿轮箱14、 16接近预编程的端部位置时，该控制系统接收关于齿轮箱14、 16中 实际角度的信息并且降低至齿轮箱14、 16马达22的动力。
本发明的传感器组件举例说明被布置在岩石钻机上钻臂中的齿轮
也就是传:器的角度传感器在所述的实施例中优选地^单转传感器， 因为多于一转的转动可能造成对软管等的破坏，但在上述所需要的应 用中，角度传感器当然可以设置为多转传感器。
权利要求
1.一种在齿轮箱中用于定位的传感器组件，其中，传感器组件包括相对于齿轮箱壳体(18)固定的传感器(20)，其特征在于，使用固定到输出轴(26)并连接到传感器(20)上的轴(28)测量齿轮箱壳体(18)与齿轮箱(14、16)的输出轴(26)之间的角度。
2. 根据权利要求1所述的传感器组件，其特征在于，固定到输出 轴(26)并连接到传感器(20)上的轴(28)穿过齿轮箱(14、 16) 的中心。
3. 根据权利要求2所述的传感器组件，其特征在于，齿轮箱(14、 16)是行星齿轮。
4. 根据以上权利要求中任一项所述的传感器组件，其特征在于， 固定到输出轴(26)并连接到传感器(20)上的轴(28)穿过连接到 齿轮箱(14、 16)的输入轴上的齿轮箱推进马达(22)中的中心通孔(40)。
5. 根据以上权利要求中任一项所述的传感器组件，其特征在于， 齿轮箱(14、 16)设置在采矿或施工机械中。
6. 根据以上权利要求中任一项所述的传感器组件，其特征在于， 齿轮箱(14、 16)设置成实现用于在岩石钻机(2)上钻臂(4)接合 点(3、 5)中转动自由度(Z4、 Z5)的转动。
7. 根据以上权利要求中任一项所述的传感器组件，其特征在于， 输出轴(26)和固定到输出轴(26)并连接到传感器(20)上的轴(28) 形成一体。
8. 根据以上权利要求中任一项所述的传感器组件，其特征在于， 传感器组件包括一种控制系统，当齿轮箱(14、 16)接近预编程的端 部位置时，该控制系统接收关于齿轮箱(14、 16)中实际角度的信息， 并且降低至齿轮箱(14、 16)的马达(22)的动力。
全文摘要
本发明涉及一种在齿轮箱中用于定位的传感器组件，其中，传感器组件包括相对于齿轮箱壳体(18)固定的传感器(20)，并且其中，使用固定到输出轴(26)并连接到传感器(20)上的轴(28)来测量齿轮箱壳体(18)与齿轮箱(14、16)输出轴(26)之间的角度，因此要得到一种测量齿轮箱(14、16)中包括在齿轮箱(14、16)中游隙角度的传感器组件，这样同时提高了精确度，因为具有游隙的齿轮箱(14、16)可用于精确角度定位。
文档编号E21B15/00GK101116041SQ200680004250
公开日2008年1月30日 申请日期2006年3月8日 优先权日2005年3月11日
发明者F·塞夫 申请人:阿特拉斯科普科凿岩机股份公司