一种角度可调式精密锁定机构及其标定方法与流程

本发明属于机械精密定位与锁定，尤其涉及一种角度可调式精密锁定机构及其标定方法，用于两个同轴相对转动零件。

背景技术：

1、在机械传动与结构中，经常存在两个可同轴相对转动的零件，需要在特定相对角度位置进行锁定（例如雷达天线展开机构、大型机械臂关节、工业阀门等）。目前普遍采用的方式是加工“到位销孔”并插入圆锥销或圆柱销进行机械锁定。这种传统方式存在明显缺点：

2、1)对加工精度要求极高：销与销孔的配合精度直接决定了最终的角度锁定精度。为了达到高精度（如角秒级），需要对销和销孔进行µm级的超高精度加工，成本高昂。

3、2)缺乏调整能力：一旦加工完成，锁定的角度就固定无法改变。无法补偿因零件加工误差、装配误差、结构变形等带来的角度偏差。

4、3)不可自证：锁定后的实际角度值无法通过机构自身进行验证，需增加角度传感器进行测量或使用外部手段进行测量。

5、因此，本领域迫切需要一种既能降低加工精度要求，又能实现高精度角度锁定并可验证的机构与方法。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明提供了一种角度可调式精密锁定机构及其标定方法，通过引入可调销座，设置主尺刻度和游标刻度，结合高精度外部测量仪器，实现对零部件相对角度的精确调节与锁定，显著降低机械加工精度要求和制造成本。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案为：

3、本发明第一方面提供了一种角度可调式精密锁定机构，用于锁定同轴相对转动的第一旋转件和第二旋转件，包括可调销座、锁定销，所述可调销座可拆卸地安装在所述第一旋转件上，且所述可调销座的旋转轴与所述第一旋转件和第二旋转件的旋转轴同轴；

4、所述可调销座上设置第一销孔，所述第一旋转件上设置至少一个第二销孔，第二旋转件上设置至少一个第三销孔；所述第二销孔为腰型孔；

5、所述可调销座侧面上具有沿圆周设置的游标刻度，所述第一旋转件的侧面具有沿周向设置的主尺刻度，所述游标刻度与所述主刻度相匹配，用于实现精细角度读数。

6、优选地，所述锁定机构还包括紧固件，所述可调销座上开设有紧固件腰型孔，所述第一旋转件上开设有可调销座安装接口，所述紧固件穿过所述紧固件腰型孔、可调销座安装接口实现所述可调销座与所述第一旋转件的固定。

7、优选地，所述紧固件腰型孔为以第一旋转件和第二旋转件转动圆心为圆心的弧形。

8、本发明第二方面提供了一种基于所述的角度可调式精密锁定机构的标定方法，包括以下步骤：

9、步骤一：粗调与预锁定：根据第一旋转件和第二旋转件的目标角度值α，调节可调销座在第一旋转件上的周向位置，并预固定可调销座和第一旋转件；转动第一旋转件和第二旋转件使得第一销孔和第三销孔重合，插入锁定销预固定第一旋转件和第二旋转件；

10、步骤二：精密测量：使用高精度角度测量设备测量此时第一旋转件和第二旋转件的实际角度值β；

11、步骤三：差值计算与读数：计算目标角度值α与实际角度值β的角度差值δ，δ=α-β，同时，从第一旋转件的主尺刻度和可调销座的游标刻度上，读出当前的锁定机构指示角度值γ；

12、步骤四：精调与修正：根据角度差值δ和指示角度值γ，计算出可调销座需要调整的修正量θ，θ=γ+δ；然后，将第一旋转件和可调销座不固定，微调节可调销座的位置，使可调销座上的读数对准第一旋转件主尺刻度上的修正量θ刻度值；

13、步骤五：重新锁定第一旋转件和可调销座，此时，锁定角度即被精确标定为目标角度α，此后，若只要第一旋转件和第二旋转件的目标角度α，只需要简单将可调销座上的读数对准第一旋转件主尺刻度上的修正量θ刻度值，然后可调销座上的第一销孔和第二旋转件的第三销孔对齐，插入锁定销，即可实现第一旋转件和第二旋转件的高精度角度锁定。

14、优选地，所述步骤二的高精度角度测量设备为经纬仪或角度仪。

15、本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

16、显著降低加工成本：大幅降低了对销孔和销的加工精度要求，从µm级精度要求降低到普通机加工精度即可，极大节约了制造成本。

17、实现高精度锁定：最终的锁定精度依赖于高精度外部测量设备（如经纬仪、角度仪）的精度和调节精度，而非机械加工精度，可实现分级以上的高精度锁定。

18、具备可调性与适应性：可以对因加工、装配、变形等因素引起的角度误差进行补偿，适应性更强。

19、具备可验证性：锁定后的角度可以通过机构自身的刻度盘进行读数和验证，也可再次通过外部测量设备进行复核。

1.一种角度可调式精密锁定机构，用于锁定同轴相对转动的第一旋转件和第二旋转件，其特征在于，包括可调销座、锁定销，所述可调销座可拆卸地安装在所述第一旋转件上，且所述可调销座的旋转轴与所述第一旋转件和第二旋转件的旋转轴同轴；

2.根据权利要求1所述的角度可调式精密锁定机构，其特征在于，还包括紧固件，所述可调销座上开设有紧固件腰型孔，所述第一旋转件上开设有可调销座安装接口，所述紧固件穿过所述紧固件腰型孔、可调销座安装接口实现所述可调销座与所述第一旋转件的固定。

3.根据权利要求2所述的角度可调式精密锁定机构，其特征在于，所述紧固件腰型孔为以第一旋转件和第二旋转件转动圆心为圆心的弧形。

4.一种基于权利要求1-3任意一项所述的角度可调式精密锁定机构的标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的角度可调式精密锁定机构的标定方法，其特征在于，所述步骤二的高精度角度测量设备为经纬仪或角度仪。