专利名称：模块化高位多圈绝对式光电编码器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种模块化高位多圈绝对式光电编码器，具体地说是用于电机伺服系统及自动控制系统作为检测元件或反馈元件，属于一种新型的位移和角度传感器。
背景技术：
本实用新型作出以前，在已有技术中，普通单圈绝对式光电轴角编码器，通常是由主轴、壳体、光栅盘、电路板、光电池、光电管等组成，采用光电池、光电管为光电检测方案。由于其结构采用元器件及配置的限制，只能生产低位绝对式编码器，单圈分辩率在直径66的编码器上，最高只能达到14位(即214＝16384)，其生产工艺装配调试困难、成品率低、体积大、可靠性差。并其检测范围限定为0°-360°，超过360°后输出代码重复，无法进行判别，用户无法使用。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种采用高集成度的基本位光电组件读数机构，精密紧凑多齿轮记圈光电组件读数机构，以及主轴加长同心定位、端部制成齿轮的轴系结构，运用了主轴加长同心定位调节，既减小了产品轴向尺寸，又提高了产品制成率，并能降低成本的模块化高位多圈绝对式光电编码器。
本实用新型的主要解决方案是这样实现的本实用新型主要采用主轴1与齿轮轴10结合一整体，齿轮轴10上制有齿轮与记圈齿轮9啮合，通过轴承2与固定部分主体3同心联结，光栅盘5装在主轴1上与轴系结合为一整体；光栅盘5与主体3之间通过轴承支撑，光电组件读数机构6、电路板7、记圈光电组件读数机构8分别安装在壳体4内，并分别紧固在主体3上。
本实用新型与已有技术相比具有以下优点本实用新型结构简单、紧凑，合理；由于采用了新型、高效、高集成度光电器件，选用了主轴加长同心定位调节，既减小了产品轴向尺寸，又提高了产品制成率，降低了成本；由于采用精密紧凑多齿轮记圈光电组件读数机构，同时在主轴端头部制成齿轮带动记圈光电组件读数机构的记圈齿轮可同步转动；该模块化高位多圈绝对式光电轴角编码器的生产、应用填补了编码器行业同类高端产品国内生产的空白；其用途广泛，主要可应用领域为永磁交流伺服电机、水文水利闸门控制、航空航天设备角度位置测量等；同时可应用于纺织机械、港口、水库闸门控制、航空航天、工业控制自动化等。
图1为本实用新型主体直接孔位安装型结构图。
图2为本实用新型主体直接孔位安装型左视图。
图3为本实用新型主体自带伺服法兰型结构图。
图4为本实用新型主体自带伺服法兰型左视图。
图5为本实用新型电路方框原理图。
具体实施方式
下面本实用新型将结合附图中的实施例作进一步描述本实用新型主要由主轴1、轴承2、主体3、壳体4、光栅盘5、光电组件读数机构6、电路板7、记圈光电组件读数机构8、记圈齿轮9、齿轴头10、支柱11、电缆12等组成。
本实用新型主要共由四大部分组成，即可转动部分轴系、固定部分光电组件、主体、记圈光电组件读数机构和电路部分。
采用主体直接孔位安装型和主体自带伺服法兰安装型，都是由将主轴1与端头带齿轮的齿轮轴10结合(或将主轴1与齿轮轴10制成一整体)，通过精密轴承2与固定部分主体3同心联结，基本位光栅盘5装在主轴1上，而基本位光栅盘5与轴系结合为一整体；可转动部分即旋转轴系采用了主轴1加长同心定位调节，轴承2档、光栅盘5托档制成盛胶槽紧固结构，并在主轴1端头齿轮轴10上制有齿轮与记圈齿轮9啮合；光栅盘5与固定部分的主体3之间通过轴承支撑可自由转动的。用户轴通过联轴器与主轴1(即光栅盘5)联结，当用户轴转动时，本产品之主轴(光栅盘5)、主轴端头齿轮也随之同步转动，同时带动记圈光电组件读数机构的记圈齿轮9转动；通过记圈读数机构8内的3-50组齿轮间按一定规律排列转动并光电读数，即实现主轴1转动每圈(360°)内由基本位光电组件读数机构6读数并以矩形波代码输出，主轴旋转超过360°时由记圈光电组件读数机构8进行记圈并以矩形波代码输出。电路板7、记圈光电组件读数机构8分别安装在壳体4内，并分别由螺钉或支柱11紧固在主体3上。电缆12固定在壳体4上。
本产品固定部分其主体直接孔位安装型是通过主体3上三个孔用螺钉固定于用户安装之端面上。或在主体3上制成伺服法兰槽，主体自带伺服法兰安装型同时也可另选择利用伺服法兰槽压装于用户安装之端面上。
本实用新型电路原理光栅盘5按一定规律排列的16位即20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、210、211、212、213、214、215、216；或12位即20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、210、211、212的图案，通过光电组件的通光、不通光的光闸效应进行矩阵数据采集，形成模拟正弦波的光电流，光电组件内部对光电流进行放大整形数据计算处理成电信号；记圈光电组件读数机构8内按一定规律排列转动的3-50组齿轮形成14位即20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、210、211、212、213、214的逻辑信号，在主轴1转动时通过轴头齿轮带动记圈齿轮9同步转动，并通过光电组件的反射光、不反射光的光闸效应进行矩阵数据采集，形成模拟正弦波的光电流，光电组件内部对光电流进行放大整形数据计算处理成电信号；光栅盘5转动产生的电信号和记圈齿轮9随主轴1同步转动而使记圈光电组件读数机构8产生的电信号，两路信号再经过后一级放大整形、逻辑电路IC芯片信号计算处理，即可输出反映用户转轴绝对位置的格雷码(Gray码)或二进制码等绝对位置的代码信号。用户可根据此矩形波(正弦波)在后续电路中进行处理使用。
本实用新型工作原理本实用新型光栅盘5上有用光刻法刻制的，按照一定规律排列的、透光或不透光的图案代码。当用户轴转动带动本产品主轴1同步转动时，光栅盘5也随之同步转动并通过光电组件读数机构6的凹槽，这时光电组件读数机构6就会将光栅盘5上透光或不透光的信号接收并转变为电信号，信号再通过光电组件读数机构6及电路板7上的电子器件组成的逻辑电路，处理成为反映光栅盘5上的代码的矩形波；同时，本产品主轴1(即光栅盘5)和主轴端头齿轮接合(或制成)为一整体，当用户轴转动时，本产品之主轴(光栅盘5)、主轴端头齿轮10也随之同步转动，带动记圈光电组件读数机构的记圈齿轮9转动；通过记圈读数机构内设的3-50组齿轮间按一定规律排列转动并光电读数，即实现主轴1旋转每圈(360°)内由基本位光电组件读数机构6读数并以矩形波代码输出，主轴旋转超过360°时由记圈光电组件读数机构8进行记圈并以矩形波代码输出。输出的矩形波为反映光栅盘的360°以内的位置以及主轴1旋转的圈数，并以格雷码(Gray码)或二进制码等绝对位置码，采用SSI串行、并行或总线的电路输出方式输出，以实现信号的可靠传输。此电信号输出即包含了用户轴运动状态位置的信息，完成了由机械运动物理量(位置、速度、加速度)向电量的转换。
本实用新型在直径60的编码器上基本位分辩率可达到16位(216＝65536)，记圈分辩率可达到14位(214＝16384圈)，总分辩率可达到30位(216214＝230＝1073741824)。
权利要求1.一种模块化高位多圈绝对式光电编码器，主要包括主轴(1)、主体(3)、光栅盘(5)、电路板(7)，其特征是采用主轴(1)与齿轮轴(10)制为一整体，主轴(1)与齿轮轴(10)的端头制有齿轮与记圈齿轮(9)啮合，通过轴承(2)与主体(3)同心联结，光栅盘(5)装在主轴(1)上与轴系结合为一整体；光栅盘(5)与主体(3)之间通过轴承支撑，光电组件读数机构(6)、电路板(7)、记圈光电组件读数机构(8)分别安装在壳体(4)内，并分别紧固在主体(3)上。
2.根据权利要求1所述的模块化高位多圈绝对式光电编码器，其特征在于所述的记圈光电组件读数机构(8)内部有3-50组按一定规律排列的齿轮。
3.根据权利要求1所述的模块化高位多圈绝对式光电编码器，其特征在于所述的光电组件读数机构(6)上制有凹槽。
4.根据权利要求1所述的模块化高位多圈绝对式光电编码器，其特征在于所述的在主体(3)上制成伺服法兰槽。
专利摘要本实用新型涉及一种模块化高位多圈绝对式光电编码器，具体地说是用于电机伺服系统及自动控制系统作为检测元件或反馈元件，属于一种新型的位移和角度传感器。其主要采用主轴与齿轮轴结合成一整体，齿轮轴上制有齿轮与记圈齿轮啮合，光栅盘装在主轴上；光栅盘与主体之间通过轴承支撑，光电组件读数机构、电路板、记圈光电组件读数机构分别安装在壳体内，并分别紧固在主体上。本实用新型结构简单、紧凑，合理；由于采用了新型、高效、高集成度光电器件，选用了主轴加长同心定位调节，既减小了产品轴向尺寸，又提高了产品制成率，降低了成本；其用途广泛，主要可用于永磁交流伺服电机、水文水利闸门控制、航空航天设备角度位置测量等。
文档编号G01D5/26GK2852059SQ20052014033
公开日2006年12月27日 申请日期2005年12月21日 优先权日2005年12月21日
发明者刘权 申请人:无锡市瑞普科技有限公司