专利名称：回转角度测量装置及工程机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种回转角度测量装置及设置有该回转角度测量装置的工程机械。
背景技术：
目前，许多工程机械如挖掘机、旋挖钻机、掘进机等都包括上车体和底盘，上车体通过回转支承可转动地与底盘连接，通过回转支承的转动带动上车体旋转至适合的工作位置。通常，这种工程机械需要上车体循环往复的转动进行工作，同时也需要监控上车体与底盘之间相对转动的角度，如旋挖钻机是一种取土成孔施工机械，通过不断的切削岩土，然后提升至孔外卸土，经过周期性循环作业钻进同一孔，此时需要对上车体的回转角度进行准确的测量。为了便于操作人员精确控制和实时了解上车体的旋转角度，使上车体旋转到需要的角度、位置下工作，通常在上车体上设置一个回转角度测量装置。现有的回转角度测量装置，通常是采用固定螺栓将旋转编码器连接在上车体的车架或机架上，然后将旋转编码器的输入轴通过联轴器与底盘的传动轴连接，再由底盘的传动轴与底盘的内齿圈啮合连接，在上车体相对底盘转动时，旋转编码器随着上车体旋转，旋转编码器的输入轴有齿轮带动，输入轴自身旋转，从而旋转编码器能够根据输入轴的旋转计算出上车体的转角，并反馈给操作人员。然而，现有的回转角度测量装置中的工作装置即旋转编码器和上车体连接采用螺栓固定，同时编码器的输入轴又与底盘的传动轴通过联轴器固定连接，在上车体回转工作时，固定连接旋转编码器和上车体的螺栓会受到很大的径向作用力，而常常被剪断，导致测量工作失效，甚至造成编码器损坏。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种回转角度测量装置及设置有该回转角度测量装置的工程机械，该回转角度测量装置将旋转编码器设置在可以摆动的基座上，并通过弹性连接件保持旋转编码器的输入轴与底盘内齿圈始终啮合，在实现精准测量上车体旋转角度的同时，实现了旋转编码器与底盘之间的柔性连接，能够有效防止旋转编码器与上车体之间的连接件被剪断。一方面，本发明提供了一种回转角度测量装置，包括基座、连接轴、弹性连接件、旋转编码器、传动轴、内齿圈，其中所述旋转编码器设置在所述基座上，所述旋转编码器包括输入轴，所述输入轴与所述传动轴连接；所述传动轴的下部固定设置有外齿轮，所述外齿轮与所述内齿圈啮合，所述内齿圈固定设置在工程机械的底盘上；所述连接轴固定设置在工程机械的上车体上，所述基座可摆动地连接至所述连接轴；
所述弹性连接件的第一端连接至所述基座，第二端连接至所述上车体，将所述基座、向所述内齿圈的外部拉动或推动所述旋转编码器及所述传动轴，使所述传动轴底部的所述外齿轮与所述内齿圈保持啮合。进一步地，所述基座包括托架，所述托架包括从所述基座的相对的两侧伸出的端部，其中，所述托架的一个端部可摆动地连接至所述连接轴，另一端部与所述弹性连接件的
第一端连接。进一步地，所述连接轴的外部套设有可转动的轴套，所述托架的一个端部通过所述轴套可摆动地连接至所述连接轴。进一步地，还包括固定设置在所述上车体上的连接杆，所述弹性连接件的第二端通过所述连接杆连接至所述工程机械的上车体。进一步地，所述上车体上固定设置有固定板，所述连接轴和所述连接杆固定设置在所述固定板上。进一步地，所述基座内固定设置有轴承，所述传动轴可转动地设置在所述轴承内。进一步地,所述轴承为角接触球轴承。进一步地，所述旋转编码器为非接触式编码器，所述非接触式编码器还包括编码器主体、盖和磁环；所述编码器主体固定设置在所述盖的顶部；所述盖的底部与所述基座连接，形成封闭空间，所述磁环和所述输入轴位于所述封闭空间内，且所述盖与所述磁环之间有间隙；所述磁环固定套设在所述输入轴上，所述输入轴固定连接至所述传动轴。进一步地，所述盖和所述输入轴由铝材质制成。另一方面，本发明还提供一种工程机械，包括上车体和底盘，所述上车体可转动地设置在所述底盘上，所述工程机械设置有如上所述的回转角度测量装置。本发明提供的回转角度测量装置能够用于测量工程机械的上车体的旋转角度。工作时，当上车体相对底盘转动时，回转角度测量装置作为一个整体，随着上车体绕上车体的回转中心旋转，同时，由于外齿轮与内齿圈啮合，因此外齿轮自转，进而带动传动轴、旋转编码器的输入轴转动，旋转编码器检测输入轴的转动角度信号，通过计算得出测量装置整体随着上车体已旋转的角度，即上车体已旋转的角度。测量过程中，弹性连接部件能够将基座及与基座连接的其他部件，包括外齿轮在内，拉向或推向内齿圈的外部，使外齿轮与内齿圈始终保持啮合，精准测量旋转角度，并且在受到径向力时，外齿轮包括与基座及与其连接的其他部件整体绕连接轴摆动，避免回转角度测量装置的部件受到较大的径向力。因而，本发明的回转角度测量装置在实现精准测量上车体旋转角度的同时，实现了旋转编码器与底盘之间的柔性连接，避免回转角度测量装置的部件受到较大的径向力，能够有效防止旋转编码器与上车体之间的连接件被剪断。本发明的工程机械设置有上述的回转角度测量装置，因此也具有上述技术效果，不再赘述。
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中
图1为本发明实施例提供一种回转角度测量装置的结构剖视示意图；图2为图1所示的回转角度测量装置的结构示意图；图3为图1所示的回转角度测量装置的另一角度的结构示意图；图4为图1所示的回转角度测量装置的俯视示意图。附图标记说明1、基座；2、连接轴；3、弹性连接件；4、旋转编码器；5、传动轴；6、连接杆；7、输入轴；8、外齿轮；9、内齿圈；10、底盘；11、上车体；12、固定板；13、轴套；14、托架；15、轴承；16、磁环；17、盖；18、编码器主体。
具体实施例方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。本发明的基本思想在于鉴于现有的回转角度测量装置中的旋转编码器与上车体和底盘之间均为刚性连接，导致在工作过程中，旋转编码器与上车体之间的固定螺栓承受的应力过大而被剪断，本发明将旋转编码器与底盘之间的刚性连接改为“柔性连接”，使旋转编码器以及其与上车体之间的固定螺栓能够承受更大的应力作用，固定螺栓不易被剪断，保证旋转编码器的安全工作；进一步地，本发明采用非接触式的旋转编码器，进一步降低旋转编码器受车体振动影响导致损坏的可能性。下面结合附图，对本发明的实施例作进一步详细说明如图1至图4所示，为本发明实施例提供的一种回转角度测量装置，包括基座1、连接轴2、弹性连接件3、旋转编码器4、传动轴5、内齿圈9，其中旋转编码器4设置在基座I上，旋转编码器4的输入轴7与传动轴5连接；传动轴5的下部固定设置有外齿轮8，外齿轮8与内齿圈9啮合，内齿圈9固定设置在工程机械的底盘10上；连接轴固定设置在工程机械的上车体11上，基座I可摆动地连接至连接轴2 ;弹性连接件3的第一端连接至基座1，第二端连接至工程机械的上车体11，向内齿圈9的外部拉动或推动将基座1、旋转编码器4及传动轴5，使传动轴5的外齿轮8与内齿圈9保持啮合。本发明的回转角度测量装置包括旋转编码器4和基座I，旋转编码器4设置在基座I上，基座I通过连接轴2可摆动地设置在上车体11上；旋转编码器4的输入轴7与底盘10上固定的内齿圈9啮合传动连接；弹性连接件3将基座I及与基座I连接的部件整体拉向或推向内齿圈9的外部，使得外齿轮8与内齿圈9始终保持啮合。工作时，当上车体11相对底盘10转动时，回转角度测量装置作为一个整体，随着上车体11绕上车体11的回转中心旋转，同时，由于外齿轮8与内齿圈9啮合，因而外齿轮8自转，进而带动传动轴5、旋转编码器4的输入轴7转动，旋转编码器4检测输入轴7的转动角度信号，通过计算得出测量装置整体随着上车体11已旋转的角度，即上车体11已旋转的角度。角度测量过程中，弹性连接件3能够将基座I及与基座I连接的其他部件，包括外齿轮8在内，拉向或推向内齿圈9的外部，使外齿轮8与内齿圈9始终保持啮合，精准测量旋转角度，并且在受到径向力时，外齿轮8包括与基座I及与其连接的其他部件整体绕连接轴2摆动，避免回转角度测量装置的部件受到较大的径向力。因而，本发明的回转角度测量装置在实现精准测量上车体旋转角度的同时，实现了旋转编码器与底盘之间的柔性连接，避免回转角度测量装置的部件受到较大的径向力，能够有效防止旋转编码器与上车体之间的连接件被剪断，延长使用寿命，并在一定程度上降低了回转角度测量装置受底盘振动的影响。需要说明的是，上述实施例中的弹性连接件3将基座I及与基座I连接的其他部件(包括外齿轮8)拉向或压向内齿圈9的外部，具体是指，弹性连接件3的弹性力(弹性拉力或弹性压力)使基座I的整体具有向内齿圈9外部移动的倾向，使基座I的整体绕连接轴2向内齿圈的外部摆动，使外齿轮8与内齿圈9啮合连接，保证回转角度测量装置能够准确测量上车体11的旋转角度。此外，上车体11和底盘10之间通常通过回转支承实现上车体11的旋转，此处所述的内齿圈9可以是回转支承上的内齿圈。本发明实施例还提供一种优选的回转角度测量装置，如图1至图4所示，上车体11上的预定位置开设有用于安装回转角度测量装置的孔，孔上设置一块固定板12，回转角度测量装置的连接轴2可以固定设置在该固定板12上，基座I可摆动地套设在该连接轴2上。优选地，如图3所示，连接轴2外设置有套可转动的轴套13，基座I与该轴套13固定连接，进而可摆动地连接至连接轴2。基座I内嵌设有轴承15，传动轴5可转动地设置在该轴承15内，传动轴15的上端固定连接旋转编码器4的输入轴7。轴承15优选采用角接触球轴承，以承受更大的轴向和径向作用力。该实施例中的旋转编码器4优选为非接触式编码器，除输入轴7外，非接触式编码器还包括编码器主体18、盖17和磁环16。输入轴7外周固定设置有磁环16，磁环16优选通过螺钉固定在输入轴7上。旋转编码器4还包括一个盖17，盖17倒扣在基座I上，并优选通过螺钉与基座I的侧面固定连接，旋转编码器4的编码器主体18设置在盖17的顶部。盖17与基座I形成一个封闭空间，输入轴7和磁环16均位于该封闭空间内，且磁环16与盖17之间具有间隙，以便磁环16能够正常顺畅旋转。非接触式编码器的磁环16与编码器主体18之间没有刚性连接，能够避免传动轴5将底盘9的振动传递至编码器主体18，减小底盘振动对编码器损坏；此外，非接触式编码器的输入轴和磁环与传动轴之间固定连接，取消使用联轴器，解决了现有的回转角度测量装置安装时，输入轴与传动轴之间同轴度的问题。此处需要说明的是，输入轴7和盖17均优选采用铝材质制造而成，以减少磁干扰对旋转编码器测量时产生影响。盖17与基座I的接触面之间还可以设置密封圈，有效防尘、防潮，以保证封闭空间的部件不受外部条件的干扰。传动轴5的下部设置有外齿轮8，并优选通过平键与外齿轮8固定连接。外齿轮8与固定设置在底盘10上的内齿圈9啮合。基座I包括有托架14，托架14与基座I固定连接，并且托架14包括从基座I相对的两侧延伸出的端部，其中，一个端部可摆动地连接至连接轴2，另一端部固定连接至弹性连接件3的第一端，该弹性连接件3优选为弹簧，也可以采用其他弹性连接件。上车体11的固定板12上还还优选设置有连接杆6，弹性连接件3即弹簧的第一端连接托架14的另一端部，第二端连接至连接杆6，弹簧呈拉伸状态，将包括基座8、轴承15、传动轴5、外齿轮8在内回转角度测量装置的部件，全部拉向内齿圈9的外部，即大约沿内齿圈9的径向方向拉向内齿圈的外部，弹性连接件3施加于托架14的作用力的方向为从弹性连接件13的第一端指向第二端，使外齿轮8与内齿圈9始终保持啮合。此处需要说明的是，弹性连接件3的作用是为了使外齿轮8与内齿圈9始终保持啮合，因此，在能够发挥弹性连接件的该作用的前提下，其他实施例也可以采用其他的结构配置，如改变连接杆的位置，将弹性连接件配置为压缩状态，产生压力，将外齿轮8推向内齿圈9方向，保持始终啮合。该优选的回转角度测量装置在进行测量工作时，上车体11相对底盘10转动，带动固定设置在上车体11上的连接轴2，以及与连接轴2固定连接的基座1、旋转编码器4、传动轴5以及外齿轮8等一起转动；传动轴5下端的外齿轮8与内齿圈9啮合，外齿轮8进行自转；进而带动传动轴5、输入轴7、磁环16 —起绕传动轴5的轴心自转；编码器主体18检测到磁环16的转动信号，并记录其旋转角度，然后根据旋转角度计算外齿轮8相对内齿圈9的旋转角度，进而得出上车体11相对底盘10之间的旋转角度。旋转时，弹性连接件3保持外齿轮8与内齿圈9始终保持啮合，确保旋转编码器4精确测量上车体11的旋转角度。因此，与现有的回转角度测量装置相比，本发明实施例提供的回转角度测量装置至少具有以下优点1、弹性连接件使外齿轮始终与内齿圈很好的啮合，工作时不管回转角度测量装置是受到顺时针或逆时针的侧向力或径向力，都会作为一个整体相对连接轴摆动，在回转角度测量装置上基本不会产生引起内部破坏的应力，从而实现柔性连接，保证测量精度同时保护角度测量装置的部件，延长使用寿命，并在一定程度上降低了回转角度测量装置受底盘振动的影响；2、采用非接触式编码器，既降低了底盘振动对编码器的影响导致损坏，也解决了组装时旋转编码器输入轴与传动轴的同轴度的问题；3、铝材质的输入轴和盖，减少非接触式编码器的磁干扰，增加测量精度；4、传动轴与基座之间设置有角接触球轴承，能够承受较大的轴向或径向作用力。相应地，本发明实施例还提供一种工程机械，其包括上车体和底盘，上车体可转动地设置在底盘上，还设置有如上所述的回转角度测量装置。进一步地，该工程机械包括旋挖钻机、起重机、挖掘机等。本发明实施例提供的工程机械，如旋挖钻机、起重机、挖掘机设置有上述的回转角度测量装置，因此也具有上述的各种优点，不再赘述。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种回转角度测量装置，其特征在于，包括基座(I)、连接轴(2)、弹性连接件(3)、旋转编码器(4)、传动轴(5)、内齿圈(9)，其中 所述旋转编码器(4 )设置在所述基座(I)上，所述旋转编码器(4 )包括输入轴(7 )，所述输入轴(7)与所述传动轴(5)连接；所述传动轴(5)的下部固定设置有外齿轮(8)，所述外齿轮(8)与所述内齿圈(9)啮合，所述内齿圈(9)固定设置在工程机械的底盘(10)上； 所述连接轴(2 )固定设置在工程机械的上车体(11)上，所述基座(I)可摆动地连接至所述连接轴(2)； 所述弹性连接件(3 )的第一端连接至所述基座(I)，第二端连接至所述上车体(11)，向所述内齿圈(9)的外部拉动或推动所述基座(I)、所述旋转编码器(4)及所述传动轴(5)，使所述传动轴(5)底部的所述外齿轮(8)与所述内齿圈(9)保持啮合。
2.根据权利要求1所述的回转角度测量装置，其特征在于，所述基座(I)包括托架(14)，所述托架(14)包括从所述基座(I)的相对的两侧伸出的端部，其中，所述托架(14)的一个端部可摆动地连接至所述连接轴(2 )，另一端部与所述弹性连接件(3 )的第一端连接。
3.根据权利要求2所述的回转角度测量装置，其特征在于，所述连接轴(2)的外部套设有可转动的轴套(13)，所述托架(14)的一个端部通过所述轴套(13)可摆动地连接至所述连接轴(2)。
4.根据权利要求1所述的回转角度测量装置，其特征在于，还包括固定设置在所述上车体(11)上的连接杆(6 )，所述弹性连接件(3 )的第二端通过所述连接杆(6 )连接至所述上车体(11)。
5.根据权利要求4所述的回转角度测量装置，其特征在于，所述上车体(11)上固定设置有固定板(12 )，所述连接轴(2 )和所述连接杆(6 )固定设置在所述固定板(12 )上。
6.根据权利要求1所述的回转角度测量装置，其特征在于，所述基座(I)内固定设置有轴承(15)，所述传动轴(5)可转动地设置在所述轴承(15)内。
7.根据权利要求6所述的回转角度测量装置，其特征在于，所述轴承(15)为角接触球轴承。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的回转角度测量装置，其特征在于，所述旋转编码器(4)为非接触式编码器，所述非接触式编码器还包括编码器主体(18)、盖(17)和磁环(16)； 所述编码器主体(18)固定设置在所述盖(17)的顶部；所述盖(17)的底部与所述基座(I)连接，形成封闭空间，所述磁环(16)和所述输入轴(7)位于所述封闭空间内，且所述盖(17)与所述磁环(16)之间有间隙；所述磁环(16)固定套设在所述输入轴(7)上，所述输入轴(7)固定连接至所述传动轴(5)。
9.根据权利要求1所述的回转角度测量装置，其特征在于，所述盖(17)和所述输入轴(7)由铝材质制成。
10.一种工程机械，包括上车体(11)和底盘(10 )，所述上车体(11)可转动地设置在所述底盘(10)上，其特征在于，所述工程机械设置有如1-9中任意一项所述的回转角度测量>j-U ρ α装直。
全文摘要
本发明公开了一种回转角度测量装置及工程机械，回转角度测量装置包括基座、连接轴、弹性连接件、旋转编码器、传动轴、内齿圈，其中旋转编码器设置在基座上，旋转编码器输入轴与传动轴连接；传动轴的下部固定设置有外齿轮，外齿轮与设置在底盘上的内齿圈啮合；连接轴固定设置在上车体上，基座可摆动地连接至连接轴；弹性连接件的第一端连接至基座，第二端连接至上车体，向内齿圈的外部拉动基座及传动轴，使传动轴底部的外齿轮与内齿圈保持啮合。本发明的装置在实现精准测量上车体旋转角度的同时，实现了旋转编码器与底盘之间的柔性连接，避免回转角度测量装置的部件受到较大的径向力，能够有效防止旋转编码器与上车体之间的连接件被剪断。
文档编号G01B21/22GK103075993SQ20121058161
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者蒋颖, 崔喜彬 申请人:三一重工股份有限公司