專利名稱：電磁多圈絕對(duì)值編碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種編碼器，尤其涉及一種電磁絕對(duì)值編碼器的機(jī)械結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
一般對(duì)角度等的位置測(cè)量可以使用絕對(duì)值編碼器，它們的構(gòu)成和工作 原理如下
絕對(duì)值編碼器一般分為單圈和多圈。單圈編碼器的工作原理如圖1所
編碼器在上電后，光源12發(fā)出光束，經(jīng)過(guò)屏蔽光柵13的聚光，再穿 過(guò)具有規(guī)律明暗刻線的碼盤11，最后在光電接收單元14收到一組通斷的編 碼，可以真實(shí)的反映出轉(zhuǎn)軸IO當(dāng)前的角度。但是很多場(chǎng)合下(例如高度、 長(zhǎng)度的測(cè)量)，設(shè)備的工作行程通常會(huì)超過(guò)一圈，達(dá)到多圈工作的狀態(tài)，在 這樣的情況下，單圈編碼器就沒(méi)有辦法真實(shí)的反映多圈的絕對(duì)位置了，為 了解決這個(gè)困難，國(guó)際上出現(xiàn)了多圈絕對(duì)值編碼器，它的工作原理如圖2、
圖3所示
從圖中可以看出，編碼器軸通過(guò)一組變速齒輪的結(jié)構(gòu)，使測(cè)量軸每轉(zhuǎn) 過(guò)一圈就在減速端轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度，通過(guò)測(cè)量減速端轉(zhuǎn)過(guò)的角度值，可以 反映當(dāng)前測(cè)量主軸轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)，這樣，在一定的范圍內(nèi)，就能夠?qū)崿F(xiàn)多圈
數(shù)的測(cè)量。圖2中編碼器軸20、碼盤21、光源22、屏蔽光柵23、光電 接收單元24、 一組變速齒輪25;圖3中編碼器軸200、底座201、光學(xué) 系統(tǒng)202、線路板203、 一組變速齒輪204。
由于該結(jié)構(gòu)需要使用具有明暗刻線的碼盤，而該碼盤刻線的精度取決于制造工藝，所以無(wú)論從成本和環(huán)境保護(hù)角度還是制造工藝上，都需要一 定的生產(chǎn)規(guī)模，這限制了該產(chǎn)品的發(fā)展及普及。另一方面，因?yàn)榭叹€在玻 璃上的穩(wěn)定性較好、精度較高，所以通常碼盤由玻璃構(gòu)成，但是玻璃具有 易碎的特性，在振動(dòng)和沖擊較強(qiáng)的環(huán)境下不適合該產(chǎn)品，加上這個(gè)方案的 光學(xué)系統(tǒng)會(huì)引起產(chǎn)品在灰塵及潮濕環(huán)境中的不穩(wěn)定。為了克服上述的問(wèn)題， 現(xiàn)有技術(shù)中又提出了依靠磁性檢測(cè)原理來(lái)實(shí)現(xiàn)位置測(cè)量的方案。
如圖4所示核心處理元件利用記憶功能將永磁鐵的N、 S極磁場(chǎng)分布 狀態(tài)保存下來(lái)(初始點(diǎn)，也叫零點(diǎn))，當(dāng)跟隨被測(cè)物體一起運(yùn)動(dòng)的磁鐵磁場(chǎng) 分布發(fā)生改變的時(shí)候，處理元件將新檢測(cè)出的磁場(chǎng)分布與原始分布圖做比 較，得出兩圖之間的相對(duì)夾角，從而知道設(shè)備的當(dāng)前絕對(duì)位置。通常利用 該原理實(shí)現(xiàn)的編碼器結(jié)構(gòu)如圖5所示(圖中編碼器軸30、底座31、磁鐵
32、磁檢測(cè)芯片33):
編碼器雖然在振動(dòng)及煙塵環(huán)境下的使用性能很好，但它的局限性是磁 芯必須位于磁檢測(cè)芯片下方，如果仍然按利用光學(xué)系統(tǒng)的多圈齒輪組在單 圈測(cè)量的上方的方法，由于磁芯無(wú)法穿越線路板，所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)多圈連續(xù)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種電磁多圈絕對(duì)值編碼器，旨 在解決上述的問(wèn)題。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 本發(fā)明包括編碼器測(cè)量主軸、磁檢測(cè)芯片、磁鐵、編碼器法蘭底座; 還包括 一個(gè)安置在磁檢測(cè)芯片下的多圈齒輪組，所述的多圈齒輪組通過(guò) 齒輪聯(lián)接機(jī)構(gòu)與安置磁鐵的磁鐵座相接；在多圈齒輪組下安置編碼器法蘭 底座以及穿過(guò)編碼器法蘭底座的編碼器測(cè)量主軸；在磁檢測(cè)芯片上安置一 個(gè)包含DSP數(shù)據(jù)處理、CPU運(yùn)算、存儲(chǔ)單元EEROM、信號(hào)輸出的線路板；一個(gè)數(shù)據(jù)聯(lián)接線連接多圈齒輪組和線路板。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是 一方面可有效解決振動(dòng)及煙 塵等惡劣環(huán)境條件下的編碼器正常使用，另一方面，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)被測(cè)物 體的多圈位置值；解決了這兩點(diǎn)技術(shù)難度，編碼器可以得到更廣泛的應(yīng)用， 特別是在新能源(風(fēng)力發(fā)電、水利發(fā)電等)、運(yùn)動(dòng)控制行業(yè)(伺服控制、巻 揚(yáng)啟閉機(jī)、螺桿機(jī)等)、電梯等行業(yè)的推廣。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中利用光學(xué)系統(tǒng)的單圈編碼器結(jié)構(gòu)立體示意圖； 圖2是現(xiàn)有技術(shù)中利用光學(xué)系統(tǒng)的多圈編碼器結(jié)構(gòu)立體示意圖； 圖3是圖2機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是磁性原理檢測(cè)絕對(duì)位置的原理圖； 圖5是圖4機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述 由圖6可見(jiàn)本發(fā)明包括編碼器測(cè)量主軸l、磁檢測(cè)芯片4、磁鐵6、 編碼器法蘭底座9;還包括 一個(gè)安置在磁檢測(cè)芯片4下的多圈齒輪組2， 所述的多圈齒輪組2通過(guò)齒輪聯(lián)接機(jī)構(gòu)8與安置磁鐵6的磁鐵座7相接；
在多圈齒輪組2下安置編碼器法蘭底座9以及穿過(guò)編碼器法蘭底座9的編 碼器測(cè)量主軸l;在磁檢測(cè)芯片4上安置一個(gè)包含DSP數(shù)據(jù)處理、CPU運(yùn) 算、存儲(chǔ)單元EEROM、信號(hào)輸出的線路板5; —個(gè)數(shù)據(jù)連接線3連接多圈 齒輪組2和線路板5。
本發(fā)明中的多圈齒輪組的結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)有技術(shù)中利用光學(xué)系統(tǒng)的多圈編 碼器中的一組變速齒輪。
多圈齒輪組被通過(guò)齒輪聯(lián)接機(jī)構(gòu)所帶動(dòng)的與設(shè)備聯(lián)接的編碼器測(cè)量主
5軸一起旋轉(zhuǎn)，齒輪組通過(guò)檢測(cè)減速齒輪端轉(zhuǎn)過(guò)的角度值，計(jì)算出編碼器測(cè) 量主軸轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)，通過(guò)數(shù)據(jù)連接線傳送至線路板，作為數(shù)據(jù)的高位，再 累加上磁檢測(cè)芯片所檢測(cè)到的安裝于磁鐵座上磁鐵所轉(zhuǎn)過(guò)的角度，作為數(shù) 據(jù)的低位，疊加后經(jīng)過(guò)CPU的運(yùn)算，最后通過(guò)輸出端口以用戶需要的信號(hào) 形式發(fā)送出去。
本發(fā)明利用磁性檢測(cè)原理的抗振性及多圈編碼器的圈數(shù)檢測(cè)，特別是 解決了原來(lái)多圈編碼器齒輪軸需穿過(guò)線路板的機(jī)械設(shè)計(jì)，而磁檢測(cè)原理中 磁鐵需置于磁檢測(cè)芯片下方的設(shè)計(jì)規(guī)則，將兩者有機(jī)的結(jié)合在一起，把兩 者的數(shù)據(jù)進(jìn)行混合運(yùn)算，能夠做到對(duì)被測(cè)設(shè)備的當(dāng)前圈數(shù)及當(dāng)前位置的檢 測(cè)功能，實(shí)現(xiàn)角度、速度特別是通過(guò)運(yùn)算后的長(zhǎng)度測(cè)量。
權(quán)利要求
1.一種電磁多圈絕對(duì)值編碼器，包括編碼器測(cè)量主軸(1)、磁檢測(cè)芯片(4)、磁鐵(6)、編碼器法蘭底座(9)；其特征在于還包括一個(gè)安置在磁檢測(cè)芯片(4)下的多圈齒輪組(2)，所述的多圈齒輪組(2)通過(guò)齒輪聯(lián)接機(jī)構(gòu)(8)與安置磁鐵(6)的磁鐵座(7)相接；在多圈齒輪組(2)下安置編碼器法蘭底座(9)以及穿過(guò)編碼器法蘭底座(9)的編碼器測(cè)量主軸(1)；在磁檢測(cè)芯片(4)上安置一個(gè)包含DSP數(shù)據(jù)處理、CPU運(yùn)算、存儲(chǔ)單元EEROM、信號(hào)輸出的線路板(5)；一個(gè)數(shù)據(jù)連接線(3)連接多圈齒輪組(2)和線路板(5)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電磁多圈絕對(duì)值編碼器，包括編碼器測(cè)量主軸(1)、磁檢測(cè)芯片(4)、磁鐵(6)、編碼器法蘭底座(9)；還包括一個(gè)安置在磁檢測(cè)芯片(4)下的多圈齒輪組(2)，所述的多圈齒輪組(2)通過(guò)齒輪聯(lián)接機(jī)構(gòu)(8)與安置磁鐵(6)的磁鐵座(7)相接；在多圈齒輪組(2)下安置編碼器法蘭底座(9)以及穿過(guò)編碼器法蘭底座(9)的編碼器測(cè)量主軸(1)；在磁檢測(cè)芯片(4)上安置一個(gè)包含DSP數(shù)據(jù)處理、CPU運(yùn)算、存儲(chǔ)單元EEROM、信號(hào)輸出的線路板(5)；一個(gè)數(shù)據(jù)連接線(3)連接多圈齒輪組(2)和線路板(5)；一方面可有效解決振動(dòng)及煙塵等惡劣環(huán)境條件下的編碼器正常使用，另一方面可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)被測(cè)物體的多圈位置值。
文檔編號(hào)G01D5/12GK101493342SQ200810032860
公開(kāi)日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2008年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月22日
發(fā)明者奮 裘 申請(qǐng)人:上海精浦機(jī)電有限公司