专利名称：一种增量式编码器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及数控车床领域，具体地，涉及一种增量式编码器。
背景技术：
目前，双通道模块在打印机领域已经有较为广泛的应用。最早是安捷伦公司生产的9700系列，后来又有日本韩国类似产品出现，如韩国可天士的KE2109、KE214，霍尼韦尔的0GT30-DC1、0GT30-D71等。这些双通道模块，利用光的莫尔条纹技术原理，将光源发光管和光敏元件还有后面的电路处理都集成一个模块(即双通道编码器模块)，其产生相位相差 90度的A，B信号。而常规增量式编码器需要的不仅是脉冲控制信号(即A信号与B信号)， 还要有零位信号(即Z信号)。本申请人原先采用的生产方法是根据用户的应用特点(数控车床，Z信号用于定位螺纹加工的起始角度)，选用反射传感器，利用发光管发射的平行光照到圆形反射片上， 反射片上开有一条狭缝，狭缝处不能很好的将光反射回来，这样接收管在狭缝处不能接受到反射光，就不能产生电信号；接收管在非狭缝处接收到反射光，产生电信号，即原始信号， 即轴转到反射片狭缝处，无信号产生，经过后续电路反相，放大等信号处理后变成——轴转到反射片狭缝处，有Z信号产生，输出。但是，由上述方法获得的Z信号，宽度特别宽，而且宽度不统一；并且，由于编码器易受环境影响，灰尘和腐蚀性气体进入编码器内，覆盖在反射片上，反射效果变差，影响Z 信号的效果；另外，温度对Z信号影响，温度升高，电子元件的性能影响使Z信号变差。在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术中至少存在受环境中灰尘和腐蚀性气体的影响大、受温度影响大、以及Z信号稳定性差等缺陷。
发明内容本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种增量式编码器，以实现结构简单、受环境中灰尘和腐蚀性气体影响小、受温度影响小、Z信号产生效果好、以及可靠性高的优点。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种增量式编码器，包括用于产生两路脉冲控制信号A信号与B信号的双通道模块，用于产生零位信号Z信号的槽型光耦模块，配合设置在所述双通道模块与槽型光耦模块之间的码盘，以及分别与双通道模块及槽型光耦模块信号连接的电子线路板；在所述槽型光耦模块上装有不锈钢静光栅，在码盘上开设有用于Z信号通过的通光狭缝。进一步地，所述双通道模块包括发光管、棱镜、接收管与放大电路，其中所述发光管、棱镜、码盘与接收管，依次按照光的传播路径配合设置；接收管与放大电路电连接，放大电路与电子线路板信号连接。进一步地，所述槽型光耦模块为数字输出型槽型光耦模块，包括发光管、棱镜、接收管与放大电路，其中所述发光管、棱镜、码盘、不锈钢光栅与接收管，依次按照光的传播路径配合设置；接收管与放大电路电连接，放大电路与电子线路板信号连接。进一步地，所述双通道模块的型号为0GT30-DC1。本实用新型各实施例的增量式编码器，由于包括用于产生两路脉冲控制信号A信号与B信号的双通道模块，用于产生零位信号Z信号的槽型光耦模块，配合设置在所述双通道模块与槽型光耦模块之间的码盘，以及分别与双通道模块及槽型光耦模块信号连接的电子线路板；在槽型光耦模块上装有不锈钢静光栅，在码盘上开设有用于Z信号通过的通光狭缝；可以得到很好的Z信号(宽度为2个A信号周期，且很稳定);从而可以克服现有技术中受环境中灰尘和腐蚀性气体的影响大、受温度影响大、以及Z信号稳定性差的缺陷，以实现结构简单、受环境中灰尘和腐蚀性气体影响小、受温度影响小、Z信号产生效果好、以及可靠性高的优点。本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。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。
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中图1为根据本实用新型增量式编码器的工作原理示意图；图2为图1中增量式编码器的输出信号的波形示意图；图3为根据本实用新型增量式编码器的装配结构示意图。结合附图，本实用新型实施例中(图3)附图标记如下1-挡圈；2-电子线路板；3-菲林码盘；4-槽型光耦模块；5-不锈钢静光栅；6_接头插座；7-双通道模块；8- “0”型圈；9-罩壳；10-基座；11-轴承；12-轴。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。根据本实用新型实施例，如图1-图3所示，提供了一种增量式编码器。如图1和图2所示，本实施例包括用于产生两路脉冲控制信号A信号与B信号的双通道模块，用于产生零位信号Z信号的槽型光耦模块，配合设置在双通道模块与槽型光耦模块之间的码盘，以及分别与双通道模块及槽型光耦模块信号连接的电子线路板；在槽型光耦模块上装有不锈钢静光栅，在码盘上开设有用于Z信号通过的通光狭缝。这里，双通道模块的型号为0GT30-DC1，槽型光耦模块为数字输出型槽型光耦模块，码盘为菲林码盘。具体地，在上述实施例中，双通道模块包括发光管、棱镜、接收管与放大电路，其中发光管、棱镜、码盘与接收管，依次按照光的传播路径配合设置；接收管与放大电路电连接，放大电路与电子线路板信号连接。在上述实施例中，槽型光耦模块为数字输出型槽型光耦模块，包括发光管、棱镜、 接收管与放大电路，其中发光管、棱镜、码盘、不锈钢光栅与接收管，依次按照光的传播路径配合设置；接收管与放大电路电连接，放大电路与电子线路板信号连接。上述实施例的增量式编码器的工作原理，包括以下两方面内容(1) A信号与B信号的产生通过双通道模块、菲林码盘与电子线路板，产生A信号与B信号，具体如下点光源由发光管发出，发出的光线是散射光，要通过棱镜处理，将发散的光线变成平行的光波，然后通过菲林码盘上开的通光狭缝(即A信号与B信号的窗口)，将平行光线照射到接收管上，接收管接收平行光线，经双通道模块内部的放大电路进行简单处理，然后输出到电子线路板上，对A信号与B信号进行进一步的处理后，输出满足负载需求的A信号与 B信号的双通道信号。接收管在接收光波时，利用光的特性即莫尔条纹技术原理；由于菲林码盘不断随轴转动，这样透过菲林码盘上的狭缝通过的光线强弱不同，由此产生了光的干涉和衍射，即莫尔条纹，即产生了强弱不同的光线，强的光线就在接收管上产生电信号，弱的光线在接收管上产生的信号很弱，可以舍弃，从而得到所需脉冲信号。而将两个接收管放在位置不同的地方，用相互相差90度的感光材料阵列串联，可以产生相位相差90度的脉冲信号， 即A信号和B信号。⑵Z信号的产生通过槽型光耦模块、菲林码盘、不锈钢静光栅和电子线路板，可以得到Z信号，具体如下发光管发出光线，光线经过棱镜形成平行光波，通过菲林码盘上开的通光狭缝(即 Z信号的窗口)，穿过不锈钢静光栅上的缝隙，由接收管接收平行光线，经放大电路输出到电子线路板上，进一步处理后输出Z信号。由于菲林码盘上只有一个狭缝透光，这样一个周期(即轴转动一圈)，就可以产生一个脉冲信号。这里，所得Z信号不用反射片反射光作为光源，可以解决灰尘和腐蚀性气体对反射片的侵蚀的问题，还可以解决温度对电子传感器的性能影响的问题(不采用反射传感器)，同时Z信号的稳定性和宽度和强度很好，能满足输出要求。具体实施时，本申请人考虑到目前现有的光电池编码器技术中的动静光栅技术， 在槽型光耦模块(数字输出型)上加装不锈钢静光栅，同时在码盘上开一条通光狭缝产生 Z信号，结果得到很好的Z信号(宽度位2个A信号周期，且很稳定)。这样，应用型号为 0GT30-DC1 (300P/INCH)的双通道模块、槽型光耦模块、菲林码盘、不锈钢静光栅，连同机械电子部件(即电子线路板)，可以组成性能稳定且可靠的数控车床主轴编码器。具体地，在上述实施例中，增量式编码器的装配结构如图3所示。在图3中，增量式编码器包括挡圈1、电子线路板2、菲林码盘3、槽型光耦模块4、不锈钢静光栅5、接头插座6、双通道模块7、“0”型圈8、罩壳9、基座10、轴承11与轴12。安装时，轴承11安装在基座10上，轴12通过轴承11固定在基座10上，并能灵活、自由的转动；轴12上装菲林码盘3，装挡圈1将菲林码盘3压紧，并加胶水固定(显微镜下转动菲林码盘3，使之与轴12同心);不锈钢静光栅5弯曲成方形，用胶水胶到槽型光耦模块4上，将槽型光耦模块4固定到电子线路板2上；双通道模块7也固定到电子线路板2上，用螺钉将电子线路板2固定到基座10上；轴12转动时，菲林码盘3和轴12 —起转动，同心。使用时，图3所示的增量式编码器和动力轴通过键槽联接，编码器随动力轴旋转；
5增量式编码器的轴12和动力轴一起转动，增量式编码器上安装的菲林码盘3也一起转动； 增量式编码器通过街头插座6输入直流电(+5V或814V)到电子线路板2，给电子线路板 2提供电源；双通道模块7上的发光管由电子线路板2上提供的电源发光，处理后变成平行光，菲林码盘3上的透光区使发光管的光线照射到双通道模块7的另一端接收管上，通过光的莫尔条纹技术原理，使双通道模块7产生两个相位差90度的两个输出方波，经过双通道模块7内部电路进行信号放大处理和电子线路板2上的电路处理，形成符合输出要求的脉冲信号方波。同样地，槽型光耦模块4也有发光管发光，经过菲林码盘3的透光区(全部透光)， 在不锈钢静光栅5上只开一条缝透光，这样光线照到槽型光耦模块4上的接收管上，将平行光变成电信号，经过槽型光耦模块4的电路放大和电子线路板2的电路处理，形成符合输出要求的波形。由于槽型光耦模块4上的不锈钢静光栅5只有一条狭缝，当轴12转一圈时， 只有一条缝透光，照射到槽型光耦模块4的接收管上，因此轴12转一圈时，产生一个脉冲信号。在上述实施例的增量式编码器中，采用不锈钢静光栅，产生的Z信号宽度一致，稳定统一；采用数字输出型槽型光耦模块，可以解决环境对Z信号的影响(灰尘，腐蚀性气体); 并且，该增量式编码器的结构简单、安装方便、性能可靠，所得Z信号更稳定，受环境中灰尘，腐蚀性气体的影响小，特别是温度的影响小。综上所述，本实用新型各实施例的增量式编码器，由于包括用于产生两路脉冲控制信号A信号与B信号的双通道模块，用于产生零位信号Z信号的槽型光耦模块，配合设置在所述双通道模块与槽型光耦模块之间的码盘，以及分别与双通道模块及槽型光耦模块信号连接的电子线路板；在槽型光耦模块上装有不锈钢静光栅，在码盘上开设有用于Z信号通过的通光狭缝；可以得到很好的Z信号(宽度为2个A信号周期，且很稳定);从而可以克服现有技术中受环境中灰尘和腐蚀性气体的影响大、受温度影响大、以及Z信号稳定性差的缺陷，以实现结构简单、受环境中灰尘和腐蚀性气体影响小、受温度影响小、Z信号产生效果好、以及可靠性高的优点。最后应说明的是以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种增量式编码器，其特征在于，包括用于产生两路脉冲控制信号A信号与B信号的双通道模块，用于产生零位信号Z信号的槽型光耦模块，配合设置在所述双通道模块与槽型光耦模块之间的码盘，以及分别与双通道模块及槽型光耦模块信号连接的电子线路板； 在所述槽型光耦模块上装有不锈钢静光栅，在码盘上开设有用于Z信号通过的通光狭缝。
2.根据权利要求1所述的增量式编码器，其特征在于，所述双通道模块包括发光管、棱镜、接收管与放大电路，其中所述发光管、棱镜、码盘与接收管，依次按照光的传播路径配合设置；接收管与放大电路电连接，放大电路与电子线路板信号连接。
3.根据权利要求1所述的增量式编码器，其特征在于，所述槽型光耦模块为数字输出型槽型光耦模块，包括发光管、棱镜、接收管与放大电路，其中所述发光管、棱镜、码盘、不锈钢光栅与接收管，依次按照光的传播路径配合设置；接收管与放大电路电连接，放大电路与电子线路板信号连接。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的增量式编码器，其特征在于，所述双通道模块的型号为 0GT30-DC1。
专利摘要本实用新型公开了一种增量式编码器，包括用于产生两路脉冲控制信号A信号与B信号的双通道模块，用于产生零位信号Z信号的槽型光耦模块，配合设置在所述双通道模块与槽型光耦模块之间的码盘，以及分别与双通道模块及槽型光耦模块信号连接的电子线路板；在所述槽型光耦模块上装有不锈钢静光栅，在码盘上开设有用于Z信号通过的通光狭缝。本实用新型所述增量式编码器，可以克服现有技术中受环境中灰尘和腐蚀性气体的影响大、受温度影响大、以及Z信号稳定性差等缺陷，以实现结构简单、受环境中灰尘和腐蚀性气体影响小、受温度影响小、Z信号产生效果好、以及可靠性高的优点。
文档编号G01D3/028GK202329649SQ20112046529
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月21日 优先权日2011年11月21日
发明者蒋小林 申请人:无锡市科瑞特精机有限公司