专利名称：机床主轴磁性编码器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种机床主轴编码器，尤其是涉及一种机床主轴磁性编码器。
背景技术：
现如今，市场上常用的机床主轴编码器主要有光电编码器、激光编码器、半导体编 码器和光纤编码器等几种类型，其中应用最为广泛的是光电增量式编码器。光电编码器以高精度计量圆光栅为核心部件，集光机电为一体，通过光电转换，将 输入的机械量转换成数字量。它能够实现机器与仪器的自动测量、数字测量和数字控制，并 且体积小、重量轻，但其存在不易维护等固有缺陷。光电编码器主要由轴系系统、动静光栅、 发光元件及光电接收元件等几个部件组成。其工作原理是，与主轴相连接的动光栅随主轴 一起旋转，和静光栅重叠形成摩尔条纹，通过光电转换，输出与转角一一对应的光电位移信 号，经过放大、整形等后续电路处理，便可以实现位移、角度的控制和测量。而当光电编码器在机床主轴上使用时，其不能直接和主轴连接，通常以同步轮、皮 带等机械传动机构与车床主轴间接连接。综上，由于光电编码器不可避免的存在上述固有 缺点，并且必须通过机械传动机构与机床主轴间接连接，因而实际使用过程中存在以下缺 陷和不足1、机械传动结构的连接问题不易解决所采用的机械传动结构及其传动过程为 机床主轴带动同步轮旋转，同步轮带动皮带运动，皮带带动光电编码器主轴旋转，因而整个 机械传动结构比较复杂，容易出现问题，其中最常见的问题是皮带不同心并导致光电编码 器的主轴系统损坏。2、所采用的机械传动结构装配麻烦且不易操作。3、实际应用中，光电 编码器容易受到震动、光源的寿命等因素影响，使得其性能的长期可靠性大打折扣。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种机床 主轴磁性编码器，其结构简单、体积小、重量轻且抗冲击能力及环境适应性强、工作性能可 靠，在降低成本、减少复杂机械传动机构的同时，也大幅提高了测量精度，延长了使用寿命。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种机床主轴磁性编码器， 其特征在于包括套装在机床主轴上且随机床主轴同步转动的磁性轮和与磁性轮配合使用 的磁感应读取头，所述磁感应读取头位于磁性轮外侧上方；所述磁性轮包括沿圆周方向均 勻布设有多极充磁磁鼓并相应形成周期性强弱变化磁场的多极磁环和扣装在多极磁环外 侧的护罩；所述磁感应读取头包括外部壳体和布设在所述外部壳体内部的电路板，所述电 路板上设置有对多极磁环上的磁场强度变化情况进行实时检测的霍尔检测元件、与霍尔检 测元件相接的信号调理电路和与信号调理电路相接的接口电路。所述霍尔检测元件与多极磁环位于同一水平面上。所述多极磁环和护罩间以铆接方式进行连接。所述外部壳体包括下盖和扣装在下盖正上方的上盖。所述电路板安装在上盖内部且其外侧套装有金属防水接头。[0011]所述下盖和上盖之间通过螺钉进行连接且下盖外侧设置有通过顶丝进行固定的 羊毛刷。所述霍尔检测元件为AS5304高性能线性霍尔传感器集成电路。本实用新型与现有技术相比具有以下优点1、结构简单、体积小、重量轻且抗冲击能力强，同时工作性能稳定，可靠性高。2、适用范围广且环境适应性能好，具有较强的恶劣环境抵抗能力，不怕油、灰尘， 可在温度变化大的地方有效使用。3、检测精度高且能进行高速响应，磁性轮能直接套装在被检测机床主轴上且能随 机床主轴一道进行高速旋转，因而无需再使用机械传动机构进行间接连接，在大幅节约成 本的同时，也能大大提高编码器的检测精度。4、测量电路精度高，采用先进的AS5304单芯片测量电路(即AS5304高性能线性 霍尔传感器集成电路)进行测量，能够实现高精度、高可靠性测量。5、使用寿命长，由于本实用新型无需使用机械传动机构和发光二极管，因而使用 寿命长。6、安装布设方便且使用操作简便，旋转体(即磁性轮)和读取装置(即磁感应读 取头)之间采用非接触式磁感应式测量方式，因而安装方便且无需考虑机械安装精度问 题，省时省力。综上所述，本实用新型结构简单、体积小、重量轻且抗冲击能力及环境适应性强、 工作性能可靠，在降低成本、减少复杂机械传动机构的同时，也大幅提高了测量精度，延长 了使用寿命。下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
[0022]图1为本实用新型的结构示意图。[0023]图2为本实用新型的左视图。[0024]图3为本实用新型的电路原理框图。[0025]附图标记说明[0026]1-磁性轮； 1-1-多极磁环；1-2- 充磁磁鼓；[0027]1-3-护罩； 2-磁感应读取头；2-1-霍尔检测元件；[0028]2-2-信号调理电路；2-3-下盖；2-4-上盖；[0029]2-5-顶丝； 2-6-接口电路；2-7-金属防水接头。
具体实施方式如图1、图2及图3所示，本实用新型包括套装在机床主轴上且随机床主轴同步转 动的磁性轮1和与磁性轮1配合使用的磁感应读取头2，所述磁感应读取头2位于磁性轮 1外侧上方。所述磁性轮1包括沿圆周方向均勻布设有多极充磁磁鼓1-2并相应形成周期 性强弱变化磁场的多极磁环1-1和扣装在多极磁环1-1外侧的护罩1-3，多极充磁磁鼓1-2 将多极磁环1-1沿圆周分割成以一定磁极间距且具有周期性强弱变化磁场的磁环。所述磁 感应读取头2包括外部壳体和布设在所述外部壳体内部的电路板，所述电路板上设置有多极磁环1-1上的磁场强度变化情况进行实时检测的霍尔检测元件2-1、与霍尔检测元件2-1 相接的信号调理电路2-2和与信号调理电路2-2相接的接口电路2-6。本实施例中，所述霍尔检测元件2-1为AS 5304高性能线性霍尔传感器集成电路。 所述霍尔检测元件2-1与多极磁环1-1位于同一水平面上。也就是说，多极磁环1-1位于 磁性轮1正上方。所述多极磁环1-1和护罩1-3间以铆接方式进行连接。所述外部壳体包 括下盖2-3和扣装在下盖2-3正上方的上盖2-4。所述电路板安装在上盖2-4内部且其外 侧套装有金属防水接头2-7。所述下盖2-3和上盖2-4之间通过螺钉进行连接且下盖2-3 外侧设置有通过顶丝2-5进行固定的羊毛刷。本实用新型的工作过程是所述磁性轮1 (包括多极磁环1-1)随机床主轴同步转 动，且当多极磁环1-1转动时，霍尔检测元件2-1作为敏感元件，以非接触方式感应多极磁 环1-1上的磁场强度变化情况，并将所感应到的信号转化成数字信号后送至信号调理电路 2-2进行处理，经过信号调理电路2-2将上述数字信号处理为标准的TTL矩形脉冲信号并将 处理得到的标准TTL矩形脉冲信号送至接口电路2-6输出。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根 据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍 属于本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求一种机床主轴磁性编码器，其特征在于包括套装在机床主轴上且随机床主轴同步转动的磁性轮(1)和与磁性轮(1)配合使用的磁感应读取头(2)，所述磁感应读取头(2)位于磁性轮(1)外侧上方；所述磁性轮(1)包括沿圆周方向均匀布设有多极充磁磁鼓(1-2)并相应形成周期性强弱变化磁场的多极磁(1-1)和扣装在多极磁环(1-1)外侧的护罩(1-3)；所述磁感应读取头(2)包括外部壳体和布设在所述外部壳体内部的电路板，所述电路板上设置有对多极磁环(1-1)上的磁场强度变化情况进行实时检测的霍尔检测元件(2-1)、与霍尔检测元件(2-1)相接的信号调理电路(2-2)和与信号调理电路(2-2)相接的接口电路(2-6)。
2.按照权利要求1所述的机床主轴磁性编码器，其特征在于所述霍尔检测元件(2-1) 与多极磁环(1-1)位于同一水平面上。
3.按照权利要求1或2所述的机床主轴磁性编码器，其特征在于所述多极磁环(1-1) 和护罩(1-3)间以铆接方式进行连接。
4.按照权利要求1或2所述的机床主轴磁性编码器，其特征在于所述外部壳体包括 下盖(2-3)和扣装在下盖(2-3)正上方的上盖(2-4)。
5.按照权利要求4所述的机床主轴磁性编码器，其特征在于所述电路板安装在上盖 (2-4)内部且其外侧套装有金属防水接头(2-7)。
6.按照权利要求4所述的机床主轴磁性编码器，其特征在于所述下盖(2-3)和上盖 (2-4)之间通过螺钉进行连接且下盖(2-3)外侧设置有通过顶丝(2-5)进行固定的羊毛刷。
7.按照权利要求1或2所述的机床主轴磁性编码器，其特征在于所述霍尔检测元件 (2-1)为AS5304高性能线性霍尔传感器集成电路。
专利摘要本实用新型公开了一种机床主轴磁性编码器，包括套装在机床主轴上且随机床主轴同步转动的磁性轮和与磁性轮配合使用的磁感应读取头；磁性轮包括沿圆周方向均匀布设有多极充磁磁鼓并形成周期性强弱变化磁场的多极磁环和扣装在多极磁环外侧的护罩；磁感应读取头包括外部壳体和布设在外部壳体内的电路板，电路板上设置有对多极磁环上的磁场强度变化情况进行实时检测的霍尔检测元件、与霍尔检测元件相接的信号调理电路和与信号调理电路相接的接口电路。本实用新型结构简单、体积小、重量轻且抗冲击能力及环境适应性强、工作性能可靠，在降低成本、减少复杂机械传动机构的同时，也大幅提高了测量精度，延长了使用寿命。
文档编号G01B7/30GK201579419SQ200920245930
公开日2010年9月15日 申请日期2009年12月22日 优先权日2009年12月22日
发明者任敏, 史绍明, 夏明通, 徐丽, 李宝卉, 杨洁, 杨荣在, 王润平, 罗忠, 高军, 黄亚双 申请人:西安腾达电器有限责任公司;云南Cy集团有限公司