自动细分多齿分度台的研制

　　0 引言

　　细分多齿分度台是一种精密的角度标准装置。它具有分度误差小、重复定位准确度高、可以连续分度的优点。主要用于生产、科研、计量部门的角度精密加工、精密测试、计量检定。

　　普通的细分多齿分度台为纯机械结构、手动操作方式，使用不方便。研制自动细分多齿分度台，能够实现对分度台升降、转位、细分动作的自动控制以及角度的数字显示，操作简便，避免了人为操作对准确度的影响，并且满足自动测量的需求。

　　1 总体设计

　　仪器由细分台和控制箱组成，控制箱实时显示细分台的角度，并接收控制指令，控制细分台进行相应转位。

　　细分台结构如图 1 所示，它由底座、多齿分度台、细分机构及相应的传动机构组成。仪器的角度输出是由多齿分度台的整分角度和细分机构的细分角度两部分合成，在自动控制的设计中，整分角度的准确度由机械结构本身保证，控制传动机构不对其产生干涉从而影响啮合准确度。而对于细分角度，其误差在原有机械结构的基础上，可以通过位置传感器进行标定并修正得以减小。

　　2 多齿分度台

　　多齿分度台由齿盘、升降机构、转位机构三部分组成，齿盘是减小多齿分度台误差的关键部分。多齿分度台在上下齿盘啮合时，由于端面上的全部齿参与工作，使它具有平均效应，即它的分度误差是多个啮合齿分度误差的平均值。因此多齿分度台可以达到很高的定位准确度和重复性。设计中采用了720等份齿，将360°等分，每转一齿代表0. 5°的标准角。齿盘升降机构的主要作用是带动上齿盘平稳地上升或下降，在上下齿盘啮合时提供均匀、恒定的轴向锁紧力。采用偏心轴升降锁紧机构，利用偏心量产生的变形，给多齿分度台啮合提供一个恒定的轴向压力，使上下齿盘齿面完全接触啮合。升降部分的自动控制，用步进电机加齿轮传动带动偏心轴转动，在偏心轴转动两极限位置安装接近开关限位。转位机构采用步进电机加齿轮传动带动上齿盘旋转，并通过圆光栅实现角度反馈。转位机构的定位采用粗定位，定位误差要求不高 ( ± 5') ，最后的定位误差由齿盘的啮合误差保证。设计上，必须保证传动机构和角度反馈装置不对上下齿盘的啮合产生干涉。在角度传感器的选择上，光电编码器准确度也可以满足要求，但由于上齿盘不仅要旋转，还要升降，因此对于接触测量方式的传感器，在安装上需要有上下的滑动装置，这个滑动装置必然存在间隙，间隙过大会造成反馈准确度降低，而间隙过小又可能造成对齿盘啮合的干涉，因此，最终选择了圆光栅，它是非接触测量方式，而且通过实验验证，光栅刻盘随上齿盘升降 2 mm 对读数头的测量没有影响。