专利名称：一种绝对式单圈偏心码道角度传感器的制作方法
专利说明
一、技术领域本实用新型属于光电测量技术领域中涉及的一种绝对式单圈偏心码道角度传感器。
二、技术背景光电轴角传感器是角度测量的有代表性的光电传感器件，技术上比较成熟，从低位到较高的位数已被广泛的应用在工业战线和科学试验中，对于绝对式光电轴角传感器，通常情况是要求测角的精度越高，输出的位数就越高，这就要求对码盘刻划的圈数越多，码盘的直径就越大，采用这种码盘制作的角度传感器，体积很难做成很小。
随着科学技术的发展和实际应用的需要，主体仪器对角度传感器体积大小的要求，越来越严格，给角度传感器留的地方很小，要求十分刻刻，据我们了解，本发明之前世界各国已做出的绝对式光电轴角传感器的最小径向尺寸不小于30mm，与本实用新型最接近的已有技术，是中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研制的小型绝对式光电轴角传感器，径向尺寸在35mm左右，如图1所示，包括轴系、读数系统和外壳体。其中轴系包括轴承10、主轴11、螺母12、轴套16；读数系统包括螺钉2、接收光管座3、接收光管4、狭缝盘5、码盘6、发光管8、发光管座9、螺钉13、上基板17、螺钉18；外壳体包括壳体1、螺钉7、法兰14、螺钉15。
码盘6安装在主轴11上，并随主轴11转动，狭缝盘5与码盘6平行同轴线安装并保持一定的间隙，两者之间保持相对转动，当码盘6随主轴11转动，通光码道与狭缝对准时，发光管8发出的光经过码道和狭缝被接收光管4接收，接收光管4接收的信号代表了此时主轴11相对于该狭缝转过的角度代码。为了简单起见，这里不再叙述其他的结构安排，该角度传感器的最小径向尺寸才能作到35mm，测角精度为±100″左右。
三
发明内容
为了克服已有技术存在的缺陷，本实用新型的目的在于进一步缩小绝对式光电轴角传感器的径向尺寸，又能达到一定的测角精度，特设计一种绝对式单圈偏心码道角度传感器。
本实用新型要解决的技术问题是提供一种绝对式单圈偏心码道角度传感器。解决技术问题的技术方案如图2所示，包括轴系、读数系统、外壳体。其中轴系包括螺母30、主轴31、轴承29、轴套25；读数系统包括螺钉20、接收管座21、上基板22、90°均布的四狭缝盘23、单圈偏心码道码盘24、发光管座26、螺钉27、发光管32、螺钉35、接收光管36；外壳体包括壳体19、法兰28、螺钉33和34。
在轴系中，主轴31的台肩下面套装轴承29，螺母30与主轴31是螺纹配合并压住轴承29，轴承29的径向外侧安装轴套25并与其接触配合；在读数系统中，发光管座26安装在轴系中的轴套25的下面，两者用螺钉27固连，单圈偏心码道码盘24与主轴31同轴线在台肩上固连，并随主轴31转动，90°均布的四狭缝盘23相对主轴31固定不动，与单圈偏心码道码盘24平行并保持一定的间隙，固定在上基板22上，两者之间相对转动，在上基板22的上面放置接收管座21，两者之间用螺钉20固连，上基板22装在轴套25的上面，两者之间用螺钉35固连，发光管32安装在发光管座26上，接收光管36安装在接收管痤21上，发光管32与接收光管36相对安装，光轴线重合；壳体19套装在轴系和读数系统之外，下边的口部靠紧法兰28用螺钉34与其固连，主轴31的下端伸出部位穿过法兰28的中心孔，法兰28用螺钉33与轴套25固连。
工作原理说明当角度传感器工作时，单圈偏心码道码盘(以下简称码盘)与主轴同轴转动，90°均布的四狭缝盘(以下简称狭缝盘)与轴套固定，在码盘与狭缝盘两侧相对安装发光管和接收光管，发光管发出的光经过码盘与狭缝盘被接收光管接收，由于码盘的通光区为偏心且宽窄不同的光带，所以接收光管接收的光能量是大小变化的，对于同一位置的同一个接收光管来说，主轴在正反转旋转时，它获得的光能量的变化曲线是相同的，要想分辨出主轴转过的绝对角度，必须在相互垂直的四个位置设置四组发光管和接收光管，这样可获得四条如图3所示的曲线，其中曲线I和III、II和IV经放大器差分放大，得到如图4所示的曲线，从这两条曲线可以看出这两条曲线在任意轴角位置，信号幅值都不相同，这两条信号组合起来可以输出角度传感器轴角的绝对角度值，这两路信号通过电子学细分可获得多位二进制绝对码。
本发明的积极效果该角度传感器由于采用单圈偏心码道码盘，可使角度传感器的径向尺寸作得很小，小于φ20mm，成为超小型角度传感器，为角度传感器的更广泛应用开辟了道路。
四
图1是已有技术的结构示意图，图2是本发明的结构示意图，图3是本发明中主轴正反转旋转时，四个狭缝位置光能量的变化曲线图，图4是经放大器差分放大后获得的光能量的曲线图，摘要附图亦采用图2。
五具体实施方式
本实用新型按图2所示的结构实施，其中码盘24和狭缝盘23基底采用Kg光学玻璃表面镀铬，码盘的单圈偏心码道，是由两个偏心圆形成的，两个偏心圆的圆心之间的距离为0.5mm，偏心码道的最大通光区和最小通光区的宽度差为1mm，最小通光区的宽度不能为0，选择0.5mm，狭缝盘23上的四个狭缝相隔90°均布在狭缝盘上，狭缝宽度选择0.05mm，长度选择2.5mm，码盘24和狭缝盘23的直径选择φ12.5mm；主轴31的材质采用45#钢，伸出轴直径选择φ2mm，伸出长度6mm；轴承29选择MLF3006，内孔φ3mm，外径φ6mm，厚2mm，壳体19材料铸铝，外径尺寸φ20mm，法兰28的材质采用铸铝，外径φ33mm，定位孔直径φ3.5mm；发光管32采用SE2460型号，接收光管采用SD2440型号生产厂家为Honeywell。
权利要求1.一种绝对式单圈偏心码道角度传感器，包括轴系、读数系统和外壳体，其特征在于轴系中，主轴(31)的台肩下面套装轴承(29)，螺母(30)与主轴(31)是螺纹配合并压住轴承(29)，轴承(29)的径向外侧安装轴套(25)并与其接触配合；在读数系统中，发光管座(26)安装在轴系中的轴套(25)的下面，两者用螺钉(27)固连，单圈偏心码道码盘(24)与主轴(31)同轴线在台肩上固连，并随主轴(31)转动，90°均布的四狭缝盘(23)相对主轴(31)固定不动，与单圈偏心码道码盘(24)平行并保持一定的间隙，固定在上基板(22)上，两者之间相对转动，在上基板(22)的上面放置接收管座(21)，两者之间用螺钉(20)固连，上基板(22)装在轴套(25)的上面，两者之间用螺钉(35)固连，发光管(32)安装在发光管座(26)上，接收光管(36)安装在接收管痤(21)上，发光管(32)与接收光管(36)相对安装，光轴线重合；壳体(19)套装在轴系和读数系统之外，下边的口部靠紧法兰(28)，用螺钉(34)与其固连，主轴(31)的下端伸出部位穿过法兰(28)的中心孔，法兰(28)用螺钉(33)与轴套(25)固连。
专利摘要一种绝对式单圈偏心码道角度传感器，属于光电测量技术领域中涉及一种绝对式单圈偏心码道角度传感器，包括轴系、读数系统、外壳体；读数系统中的编码盘，其中的码盘采用单圈偏心码道码盘，狭缝盘采用90°均布的四狭缝盘，两者同轴线安装，码盘与主轴固连并随主轴转动，狭缝盘相对主轴固定不动，码盘与狭缝盘平行并保持一定的间隙，两者相对转动，码盘一侧的发光管与狭缝盘一侧的接收光管同光轴安装，发光管发出的光信号通过码道和狭缝后被接收光管接收，单圈偏心码道编码盘可以输出多位数码并使角度传感器小型化。
文档编号G01B11/26GK2752726SQ20042001257
公开日2006年1月18日 申请日期2004年9月27日 优先权日2004年9月27日
发明者于萍, 赵志巍 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所