绝对位置检测器的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开内容总体上涉及位置编码器，具体而言，涉及绝对位置检测器。
【背景技术】
[0002]绝对位置检测可以包括相互关联的齿轮以及用于监控齿轮的旋转的相对应的传感器。由传感器检测的齿轮的位置状态可以表示例如阀轴的绝对位置。
【发明内容】
[0003]公开了绝对位置检测器。一个示例性装置包括外壳和耦合到该外壳以围绕相应的平行轴旋转的数字齿轮。每一个数字齿轮都具有第一部分和第二部分，该第一部分具有布置在该第一部分的整个圆周周围的第一组齿，该第二部分具有仅布置在第二部分的圆周的一部分圆周周围的第二组齿。在示例性装置中，每一个数字齿轮都与表示轴的绝对位置的编码中相应的数字相对应。示例性装置还包括在每一对相邻的数字齿轮之间的相应的空转齿轮。每一个空转齿轮都与一对相邻的数字齿轮中的一个数字齿轮的第一组齿以及一对相邻的数字齿轮中的另一个数字齿轮的第二组齿互相啮合。
[0004]另一个不例性装置包括外壳和横向布置在外壳中的数字齿轮。一对相邻的数字齿轮相对于该一对相邻的数字齿轮中的另一个数字齿轮是反转的。在示例性装置中，一对相邻的数字齿轮中的一个数字齿轮响应于该一对相邻的数字齿轮中的另一个数字齿轮围绕第二轴旋转而围绕第一轴旋转。示例性装置包括传感器，该传感器操作地耦合到外壳。传感器用于检测数字齿轮的旋转并提供与位置相对应的信号。
[0005]另一个示例性装置包括外壳和布置在该外壳中以围绕相应的平行轴旋转的第一组齿轮。第一组中的每一个齿轮都包括第一转位部分和第二部分，该第二部分具有布置在该第二部分的整个圆周周围的齿。第一组齿轮用于产生表示轴的绝对位置的编码。
【附图说明】
[0006]图1是根据本公开内容的一个或多个方案的绝对位置检测器组件的示意图。
[0007]图2示出了图1的绝对位置检测器。
[0008]图3是图1和图2的绝对位置检测器的局部剖视图。
[0009]图4示出了图1和图2的绝对位置检测器的齿轮的布置。
[0010]附图不是按照比例的。相反，为了明确多个层和区域，在图中可以放大层的厚度。只要有可能，附图和所附撰写的说明书通篇中使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。如在本专利中使用的，对于任意部分(例如，层、膜、区域或板)以任意方式位于(例如，位于、定位于、布置于或形成于等)另一个部分上的表述意指提及的部分或者与另一个部分接触，或者提及的部分在另一个部分上，其间布置有一个或多个中间部分。任意部分与另一个部分接触的表述意指在两个部分之间没有中间部分。
【具体实施方式】
[0011]本文公开的示例性装置涉及绝对位置检测器。具体而言，本文所述的示例包括绝对位置检测器，该绝对位置检测器具有以横向或大致平面的布置的齿轮。特别地，包括在示例性装置中的齿轮围绕相应的平行轴旋转以产生表示轴的绝对角位置的编码。在示例性装置中，齿轮中的每一个齿轮都与编码的数字相对应。
[0012]绝对位置检测器可以结合具有可旋转轴的阀组件使用。绝对位置检测器可以监控相互关联的齿轮的位置状态，并可以采用传感器来检测齿轮的旋转。从传感器输出的电信号可以用于产生表示阀轴的位置的编码。例如，在美国专利号N0.6，424，928中描述了与位置状态有关的这种信号以及相对应的编码技术的产生，其通过参考整体上并入本文中。
[0013]尽管一些公知的绝对位置检测器包含布置为与传感器阵列相互作用的齿轮，以便监控角运动，但这种绝对位置检测器相对于绝对位置检测器中实施的齿轮的每次回转的分辨率或循环或计数的数量而言会是有局限的。一些绝对位置检测器会伴随传感器和/或齿轮的复杂性增大。此外，一些绝对位置检测器齿轮布置可以增大在其中提供了齿轮及相对应的电路的外壳的尺寸，并且因而，在绝对位置检测器包含在例如阀执行机构组件内时会出现空间问题。
[0014]根据本文公开的教导，将一系列数字齿轮横向地或以大致平面的方式布置在诸如齿轮箱的外壳内。在一些示例中，相应的传感器耦合到每一个数字齿轮以产生表示随着数字齿轮围绕平行轴旋转的相对应的数字齿轮的位置状态(例如，旋转的程度)的电信号。单个电路板可以耦合到齿轮箱以接收并处理电信号，以产生表示输入轴的角位置的编码。通过包含数量增大的数字齿轮可以实现增大的每次回转的计数或增大的分辨率。具有共同设计的递增或空转齿轮可以介于相邻的数字齿轮的对之间以推进数字齿轮。
[0015]现在转向附图，图1示出了示例性绝对位置检测器组件100，其包括轴102和绝对位置检测器104。轴102可以是例如阀组件的部件。绝对位置检测器104包括布置在外壳106中的多个齿轮，该多个齿轮包括例如:输入或驱动齿轮108 ;第一到第五数字齿轮110、112、114、116、118 ;以及第一到第四递增或空转齿轮120、122、124、126。空转齿轮120、122、124、126介于相邻的数字齿轮110、112、114、116、118的对之间。如图1所示的，数字齿轮110、112、114、116、118和空转齿轮120、122、124、126横向布置在绝对位置检测器104的外壳106内。换句话说，齿轮110-126可以以大致平面的布置安装在外壳106中，以围绕相应的平行轴旋转。
[0016]驱动齿轮108围绕轴102旋转。驱动齿轮108的旋转使得数字齿轮110、112、114、116、118旋转。例如，驱动齿轮108与第一数字齿轮110互相啮合。第一数字齿轮110的旋转使得与第一数字齿轮110互相啮合的相应的第一空转齿轮120旋转。第一空转齿轮120的旋转按照顺序推进下一个数字齿轮，例如，第二数字齿轮112。
[0017]第一数字齿轮110与其他数字齿轮112、114、116、118以及与驱动齿轮108的配合动作(interoperat1n)实现了对轴102的回转的计数，并相应地确定轴102的位置状态。随着轴102旋转，驱动齿轮108使得第一数字齿轮110旋转。随着第一数字齿轮110完成旋转，第一数字齿轮110上的齿与第一空转齿轮120上的齿相互啮合，以推进第一空转齿轮120，这导致相邻的第二数字齿轮112旋转。可以监控数字齿轮110、112、114、116、118的旋转状态以确定轴102的位置。在一些示例中，轴102的位置与阀位置相对应。
[0018]图2示出了绝对位置检测器104，其包括外壳106和电路板200。外壳106可以例如是具有第一外壳部分204和第二外壳部分206的齿轮箱。在一些不例中，数字齿轮110、112、114、116、118安装到第一外壳部分204。在一些示例中，第二外壳部分206包括外壳106的开口端。电路板200包括集成电路，该集成电路包括模拟传感器202和数字信号处理部件。电路板200耦合到第二外壳部分206，以使得相应的传感器202与安装到第一外壳部分204的数字齿轮110、112、114、116、118操作地相互作用。例如，传感器202中的每一个传感器可以响应于数字齿轮的角运动而检测耦合到数字齿轮中的每一个数字齿轮的相应的源(例如，磁体)的角位置，如下所述的。处理由传感器202产生的电信号导致表示轴102的绝对位置的数字信号或编码，其中数字齿轮110、112、114、116、118中的每一个数字齿轮都与编码中的数字相对应。
[0019]图3是图1和图2的绝对位置检测器104的局部剖视图。具体而言，图3示出了示例性第一数字齿轮110和示例性第一空转齿轮120。在一些示例中，第一数字齿轮110可以包括第一部分300和第二部分302。在一些示例中，第一数字齿轮110是复式齿轮，以使得第一部分300起到第一齿轮的作用并且第二部分302起到第二齿轮的作用。第一部分300具有围绕第一部分300的整个圆周布置的齿。在一些示例中，第一部分300包括围绕圆周布置的至少32个齿。但也可以使用任何其他数量的齿。第二部分302包括仅围绕第二部分302的圆周的片段或部分布置的齿304。例如，第二部分302可以包括彼此接近布置的两个齿304。在一些示例中，第二部分302是转位部分或递增部分，以使得当第二转位部分302的齿304与第一空转齿轮120的齿相互啮合时，第一空转齿轮120将其位置(例如，角位置)推进或旋转与第二转位部分302的齿304的数量相对应的量。
[0020]在一些示例中，第一数字齿轮110包括布置在第一部分300与第二部分302之间的第三部分306或环。第三部分306是锁定环或防游隙环(ant1-backlash ring)，其防止第一空转齿轮120反向驱动第一数字齿轮110。在一些示例中，第一部分300