專利名稱：非接觸圓環(huán)形磁電旋轉(zhuǎn)編碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開(kāi)了一種傳感器，具體的說(shuō)是一種非接觸圓環(huán)形磁電旋轉(zhuǎn)編碼器，該編碼器可廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、電梯行業(yè)、航海、自動(dòng)化、航空、電機(jī)控制和工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
編碼器是一種將角度位移轉(zhuǎn)換成一連串?dāng)?shù)字脈沖的旋轉(zhuǎn)式傳感器。其基本結(jié)構(gòu)是由發(fā)光器件、碼盤、狹縫、接收元件組成。當(dāng)編碼器軸帶動(dòng)碼盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，經(jīng)發(fā)光元件發(fā)出的光被碼盤、狹縫切割成斷續(xù)光線并被接收元件接收，產(chǎn)生初始信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)后續(xù)電路處理后，輸出信號(hào)。旋轉(zhuǎn)編碼器的精度取決于機(jī)械和電氣的因素，這些因素有光盤偏心、軸承偏心、以及光學(xué)部分的不精確性。傳統(tǒng)的光電編碼器由于其碼盤一般為玻璃制品，易碎，在抗振動(dòng)方面具有先天的缺點(diǎn)，防護(hù)等級(jí)低，工作溫度范圍窄，-20 tlC到+50 °C，并且碼盤刻劃時(shí)精度要求高，難度大。裝配成本高，生產(chǎn)效率低。結(jié)構(gòu)上需要主軸和軸承，采購(gòu)成本高。 組裝調(diào)試時(shí)對(duì)于軸承，主軸，主體，光學(xué)器件等之間的配合要求嚴(yán)格，在減少誤差上難度大， 生產(chǎn)效率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是采用磁電原理，解決傳統(tǒng)光電編碼器碼盤易碎、精度要求高，機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝調(diào)過(guò)程繁瑣等缺點(diǎn)，選用磁電集成芯片實(shí)現(xiàn)信號(hào)的產(chǎn)生，接收與處理，省去傳統(tǒng)光電式復(fù)雜的調(diào)試過(guò)程，大幅度提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的性能，提供一種微型化、可靠性高、抗振動(dòng)、高頻響、低成本、精度高、誤差小、壽命長(zhǎng)的非接觸圓環(huán)形磁電旋轉(zhuǎn)編碼器。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，該編碼器包括環(huán)形編碼器主體I和與環(huán)形編碼器主體I之間帶有間隙、對(duì)應(yīng)編碼器主體I設(shè)置的采集頭II ；所述的編碼器主體I包括承載環(huán)體、貼套在承載主體上沿部位的磁圈、設(shè)置在承載環(huán)體和磁圈外面起保護(hù)磁圈作用的保護(hù)罩，所述的采集頭II內(nèi)設(shè)置有磁感應(yīng)芯片。所述的磁圈根據(jù)不同脈沖要求經(jīng)過(guò)特別沖磁，其沿磁圈的圓周面N、S極性交替設(shè)置，且個(gè)數(shù)為偶數(shù)。所述的采集頭II包括上蓋、端面帶有刷頭的下蓋、設(shè)置在上蓋和下蓋內(nèi)部的電路板、電路板上設(shè)置的磁感應(yīng)芯片。所述的刷頭是兩個(gè)，分別插入下蓋下面的槽內(nèi)。本發(fā)明由于采用上述結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、本發(fā)明編碼器主體機(jī)械外形上采用大圓環(huán)的空心結(jié)構(gòu)，無(wú)主軸和軸承，無(wú)需碼盤，大大的簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)，同時(shí)也降低了采購(gòu)成本，采用了非接觸設(shè)計(jì)，精度高、壽命長(zhǎng)、減少機(jī)械誤差。其采集頭電路板上選用了高精度的磁傳感芯片7，采用磁電式原理，可以識(shí)別位于芯片下方的永久磁圈的角度位置，內(nèi)有集成電路對(duì)其進(jìn)行處理，可根據(jù)需要編入不同的程序，來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的脈沖數(shù)和相位關(guān)系，是電路簡(jiǎn)單，重量小，使用起來(lái)更加輕便。CN 102538835 A
2、本發(fā)明解決了傳統(tǒng)光電編碼器碼盤易碎、精度要求高，機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝調(diào)過(guò)程復(fù)雜等缺點(diǎn)。選用磁電集成芯片進(jìn)行信號(hào)的產(chǎn)生，接收與處理，省去了傳統(tǒng)光電式復(fù)雜的調(diào)試過(guò)程，具有明顯的優(yōu)勢(shì)，大幅度提高生產(chǎn)效率，提高了產(chǎn)品的性能，具有微型化、高可靠性、抗振動(dòng)、高頻響、低成本等優(yōu)點(diǎn)。3、機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化堅(jiān)固無(wú)需碼盤和軸承，以及主軸，可直接安裝在所測(cè)物體主軸上，可使編碼器的轉(zhuǎn)速與所測(cè)物體轉(zhuǎn)速一致。外形更輕巧，靈活，提供了長(zhǎng)期工作的可靠性。 設(shè)計(jì)堅(jiān)固，防護(hù)等級(jí)高，能防油、防水、防灰塵等，可達(dá)IP64，能抵御高強(qiáng)度撞擊和震動(dòng)。4、靈活可靠、精確非接觸、無(wú)磨損設(shè)計(jì)，即使在較高溫度下信號(hào)仍舊很穩(wěn)定，工作溫度范圍寬，-40 tlC到+125 %?？商峁┒喾N工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)格式輸出。在芯片中有大陣列霍爾效果傳感器，結(jié)合非常精確的輸出信號(hào)，確保了高純度信號(hào)和精度。5、提高生產(chǎn)效率產(chǎn)品調(diào)試方便快捷，內(nèi)有專用的磁電集成芯片，更智能化，不需要像傳統(tǒng)的光電式結(jié)構(gòu)在產(chǎn)品調(diào)試中需要花費(fèi)大量時(shí)間去調(diào)整主體與電路板、光學(xué)器件之間的位置關(guān)系，才能獲得信號(hào)。


圖1是非接觸圓環(huán)形磁電旋轉(zhuǎn)編碼器整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明環(huán)形編碼器主體A-A剖面圖。圖3是本發(fā)明環(huán)形編碼器主體上磁圈展開(kāi)后的磁環(huán)圓周面N、S極性分布設(shè)置圖。圖4是本發(fā)明采集頭整體分解結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明非接觸圓環(huán)形磁電旋轉(zhuǎn)編碼器工作原理框圖。
具體實(shí)施例方式由附圖1、2所示該編碼器由環(huán)形編碼器主體I和與環(huán)形編碼器主體I之間帶有間隙、對(duì)應(yīng)編碼器主體I設(shè)置的采集頭II兩部分組成，所述的編碼器主體I包括承載環(huán)體 1、貼套在承載主體1上沿部位的磁環(huán)2、設(shè)置在環(huán)承載環(huán)體1和磁圈2外面起保護(hù)磁圈2作用的保護(hù)罩3。由附圖3所示所述的磁圈2根據(jù)不同脈沖要求經(jīng)過(guò)特別沖磁，其沿磁圈2的圓周面N、S極性交替設(shè)置，且個(gè)數(shù)為偶數(shù)。由附圖4所示所述的采集頭II包括上蓋4、端面帶有刷頭8的下蓋5、設(shè)置在上蓋 4和下蓋5內(nèi)部的電路板6、電路板6上設(shè)置的磁感應(yīng)芯片7。所述的刷頭8采用羊毛氈質(zhì)地，兩個(gè)刷頭8分別插入下蓋5下面的兩個(gè)槽內(nèi)，以便在使用時(shí)能夠及時(shí)清理編碼器主體I上保護(hù)罩3的表面，防止灰塵對(duì)信號(hào)產(chǎn)生影響，延長(zhǎng)實(shí)用壽命。所述的電路板6固定在下蓋5的卡槽位置，并用密封膠密封，從而能防水，防油；上蓋4與下蓋5的下端分別有四個(gè)對(duì)應(yīng)的沉頭螺釘孔，用長(zhǎng)螺釘從下蓋5處連接，使采集頭外形上下蓋保持一致；設(shè)置在采集頭體內(nèi)的電路板6處于密封狀態(tài)，能更好的抗干擾，延長(zhǎng)實(shí)用時(shí)間，上蓋4留有出線孔，用于信號(hào)傳輸。該發(fā)明選用了磁感應(yīng)芯片7來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)接收和處理，磁感應(yīng)芯片7周圍有相應(yīng)的外圍電路，對(duì)通過(guò)磁感應(yīng)芯片輸出的信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的處理，該磁感應(yīng)芯片7可以根據(jù)自己的需要編入不同的程序，從而控制脈沖數(shù)，相位關(guān)系等。可以根據(jù)用戶需要通過(guò)后續(xù)電路的處理，提供不同的輸出形式。電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性強(qiáng)，耐高溫。磁感應(yīng)芯片7所在電路板用密封膠密封以后可以在液體介質(zhì)中正常安全的使用。 由附圖5所示使用時(shí)，將環(huán)形編碼器主體I直接固定在所測(cè)量物體的主軸上，采集頭II水平固定在環(huán)形編碼器主體I外側(cè)，兩者處于同一平面內(nèi)，使采集頭II與環(huán)形編碼器主體I間帶有一定的間隙，從而實(shí)現(xiàn)非接觸，無(wú)磨擦的設(shè)計(jì)，保證長(zhǎng)期工作的可靠性。本發(fā)明利用磁電感應(yīng)原理，通過(guò)環(huán)形編碼器主體I上磁圈2的轉(zhuǎn)動(dòng)，從磁圈N、S極發(fā)出相應(yīng)角度位置的磁感信號(hào)，采集頭II內(nèi)設(shè)置的磁感應(yīng)芯片7能接收并感應(yīng)磁圈2發(fā)出的磁感信號(hào)， 在磁感應(yīng)芯片7內(nèi)有霍爾邏輯陣列，能完成磁電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，該磁電芯片7是一種可編程器件，可以根據(jù)不同脈沖的需要編入相應(yīng)的程序。在磁感應(yīng)芯片7周圍設(shè)有相應(yīng)的外圍電路， 對(duì)從該芯片輸出的信號(hào)進(jìn)行整形、濾波、輸出等處理。根據(jù)客戶不同的需求，設(shè)置不同的后續(xù)電路，提供不同的輸出形式。
權(quán)利要求
1.一種非接觸圓環(huán)形磁電旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于該編碼器包括環(huán)形編碼器主體 (I )和與環(huán)形編碼器主體(I )之間帶有間隙、對(duì)應(yīng)編碼器主體(I )設(shè)置的采集頭(II)；所述的編碼器主體(I )包括承載環(huán)體(1)、貼套在承載主體(1)上沿部位的磁圈(2)、設(shè)置在環(huán)承載環(huán)體(1)和磁圈(2)外面起保護(hù)磁圈(2)作用的保護(hù)罩(3)，所述的采集頭(II)內(nèi)設(shè)置有磁感應(yīng)芯片(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非接觸圓環(huán)形磁電旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于所述的磁圈(2)根據(jù)不同脈沖要求經(jīng)過(guò)特別沖磁，其沿磁圈(2)的圓周面N、S極性交替設(shè)置，且個(gè)數(shù)為偶數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非接觸圓環(huán)形磁電旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于所述的采集頭(II)包括上蓋(4)、端面帶有刷頭(8)的下蓋(5)、設(shè)置在上蓋(4)和下蓋(5)內(nèi)部的電路板(6 )、電路板(6 )上設(shè)置的磁感應(yīng)芯片(7 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種非接觸圓環(huán)形磁電旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于所述的刷頭(8 )是兩個(gè)羊毛氈質(zhì)地的刷頭，分別插入下蓋(5 )下面的槽內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種非接觸圓環(huán)形磁電旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于所述的電路板(6)固定在下蓋(5)的卡槽位置，并用密封膠密封；上蓋(4)與下蓋(5)的下端分別有四個(gè)對(duì)應(yīng)的沉頭螺釘孔，用長(zhǎng)螺釘從下蓋(5)處連接，使采集頭外形上下蓋保持一致。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種傳感器，具體的說(shuō)是一種非接觸圓環(huán)形磁電旋轉(zhuǎn)編碼器，該編碼器包括環(huán)形編碼器主體Ⅰ和與環(huán)形編碼器主體Ⅰ之間帶有間隙、對(duì)應(yīng)編碼器主體Ⅰ設(shè)置的采集頭Ⅱ；所述的編碼器主體Ⅰ包括承載環(huán)體、貼套在承載主體上沿部位的磁圈、設(shè)置在承載環(huán)體和磁圈外面起保護(hù)磁圈作用的保護(hù)罩，所述的采集頭Ⅱ內(nèi)設(shè)置有磁感應(yīng)芯片。本發(fā)明采用磁電原理，解決傳統(tǒng)光電編碼器碼盤易碎、精度要求高，機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝調(diào)過(guò)程繁瑣等缺點(diǎn)，選用磁電集成芯片實(shí)現(xiàn)信號(hào)的產(chǎn)生，接收與處理，省去傳統(tǒng)光電式復(fù)雜的調(diào)試過(guò)程，大幅度提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的性能，提供一種微型化、可靠性高、抗振動(dòng)、高頻響、低成本、精度高、誤差小、壽命長(zhǎng)的非接觸圓環(huán)形磁電旋轉(zhuǎn)編碼器。
文檔編號(hào)G01D5/244GK102538835SQ20101059610
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者倪國(guó)東 申請(qǐng)人:長(zhǎng)春榮德光學(xué)有限公司