用于顶驱的集成式编码器的制作方法

1.本实用新型涉及编码器应用技术领域，尤其涉及一种用于顶驱的集成式编码器。


背景技术：

2.编码器作为顶驱装置中起到重要的作用，是实现顶驱正常平稳运行的重要电气元件。顶驱在钻井时，永磁同步电机作为直接输出动力源，将永磁同步电机上的主轴转速同步传递到编码器上，编码器识别主轴转速会以电信号形式反馈到plc，plc接收到电信号后自动识别编码器的转速是否正常，如有转速不平稳，转速波形异常，变频器接收到信号会使永磁同步电机自动调节转速达到正常转速为止。这样使顶驱能正常平稳的钻进，提高顶驱的使用效率。
3.现有的传统编码器，由于受到顶驱内部空间上的限制，无法集成至顶驱内部，易造成顶驱内部电机和零部件之间的干涉，同时直接跟电机主轴连接的编码器尺寸较大，进而易造成顶驱整体体积的增大，影响顶驱的适用范围，此外，现有的传统编码器通过同步带传递扭矩，使编码识别的转速不精准，转速的不精准会造成编码器出现错误报警，导致顶驱频繁的无法正常工作。
4.因此，有必要开发一种用于顶驱的集成式编码器，将编码器与永磁同步电机集成，在空间上适用于顶驱，通过编码器轴上的齿轮作为传动，实现同步传递转数，精准控制转速的目的。


技术实现要素：

5.本实用新型旨在解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
6.有鉴于此，本实用新型提出了一种用于顶驱的集成式编码器，所述集成式编码器与所述刹车盘机构连接，所述刹车盘机构与永磁同步电机的主轴连接，实现所述集成编码器对所述永磁同步电机的转数记录，所述集成式编码器包括：
7.编码器本体，包括计数端和连接端；
8.编码器轴，贯穿所述连接端，所述计数端用于计量所述编码器轴的转数，所述编码器轴上设有键槽，所述键槽内设有b型键；
9.自润滑尼龙齿轮，所述自润滑尼龙齿轮的内圈上设有键槽，所述自润滑尼龙齿轮通过所述b型键与所述编码器轴固定连接，所述自润滑尼龙齿轮与所述刹车盘机构的转动齿轮啮合。
10.进一步地，所述集成式编码器还包括：
11.编码器罩，包括第一开口端和第二开口端，所述计数端设置于所述编码器罩内，所述编码器轴和所述连接端位于所述第二开口端外侧；
12.盖板，所述盖板设置于所述第一开口端处，所述盖板背离所述编码器罩一侧设有凸起，所述凸起上设有安装孔。
13.进一步地，所述盖板和所述编码器罩的接触位置之间设有盖板垫，所述盖板垫的
厚度为0.8mm至1.2mm。
14.进一步地，所述集成式编码器还包括：
15.支架，包括方形框架和设置在方形框架两侧的连接板，所述方形框架上设有贯穿孔，所述贯穿孔的轴线与两侧所述连接板的连接垂直设置，所述编码器轴贯穿于所述贯穿孔内，所述编码器轴与所述方形框架通过轴承连接，所述连接板与所述第二开口端两侧固定连接。
16.进一步地，所述编码器轴的轴线处贯穿设有第一液体通道，所述编码器轴与所述轴承连接处设有第二液体通道，所述第二液体通道与所述第一液体通道垂直贯通，所述编码器轴靠近所述自润滑尼龙齿轮的一端上设有直通式注油杯，所述编码器轴的另一端通过内六角螺钉封闭。
17.进一步地，所述集成式编码器还包括：
18.止推垫圈，位于所述支架和所述编码器轴之间，所述止推垫圈靠近所述直通式压注油杯一端设置，所述止推垫圈还位于所述轴承的上方，所述止推垫圈通过销和支架固定连接。
19.本实用新型的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
20.将编码器轴上的自润滑尼龙齿轮与刹车盘机构的转动齿轮连接，刹车盘机构与永磁同步电机的主轴，进而通过永磁同步电机主轴旋转带动编码器轴旋转，然后通过编码器本体的计数端计算编码器轴的转数即可获得永磁同步电机的转数，只需使用小的编码器即可，避免直接安装编码器的干涉问题，同时减小了直接安装编码器的尺寸，通过齿轮传动，起到同步传递转数，实现精准控制转速的目的，传动精度更高，提高集成式编码器的耐使用性，降低故障率，提高使用年限。
21.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。
附图说明
22.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1示出了根据本实用新型的集成式编码器的连接示意图；
25.图2示出了根据本实用新型的集成式编码器的主视图；
26.图3示出了根据本实用新型的集成式编码器的俯视图；
27.图4示出了根据本实用新型的编码器轴的示意图；
28.图5a示出了根据本实用新型的支架的侧视图；
29.图5b示出了根据本实用新型的支架的俯视图；
30.图6示出了根据本实用新型的盖板的示意图。
31.其中，图1至图6中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：
32.100集成式编码器，101直通式压注油杯，102编码器轴，1021键槽，1022第一液体通
道，1023第二液体通道，103止推垫圈，104销，105轴承，106支架，1061方形框架，1062连接板，1063贯穿孔，107自润滑尼龙齿轮，108b型键，109编码器本体，110内六角螺钉，111编码器罩，112盖板垫，113盖板，1131凸起，1132安装孔，200刹车盘机构，300永磁同步电机。
具体实施方式
33.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。
34.实施例
35.图1示出了根据本实用新型的集成式编码器的连接示意图；图2示出了根据本实用新型的集成式编码器的主视图；图3示出了根据本实用新型的集成式编码器的俯视图。
36.如图1至图3所示，本实施例提供了一种用于顶驱的集成式编码器，集成式编码器100与刹车盘机构200连接，刹车盘机构200与永磁同步电机300的主轴连接，实现集成编码器100对永磁同步电机300的转数记录，集成式编码器100包括：
37.编码器本体109，包括计数端和连接端；
38.编码器轴102，贯穿连接端，计数端用于计量编码器轴102的转数，编码器轴102上设有键槽1021，键槽1021内设有b型键108；
39.自润滑尼龙齿轮107，自润滑尼龙齿轮107的内圈上设有键槽，自润滑尼龙齿轮107通过b型键108与编码器轴102固定连接，自润滑尼龙齿轮107与刹车盘机构200的转动齿轮啮合。
40.将编码器轴102上的自润滑尼龙齿轮107与刹车盘机构200的转动齿轮连接，刹车盘机构200与永磁同步电机300的主轴，进而通过永磁同步电机300的主轴旋转带动编码器轴102旋转，然后通过编码器本体109的计数端计算编码器轴102的转数即可获得永磁同步电机300的转数(转动齿轮的齿数和自润滑尼龙齿轮107的齿数比能够通过计算，根据编码器轴102的转数获得永磁同步电机300的转数)，只需使用小的编码器即可，避免直接安装编码器的干涉问题，同时减小了直接安装编码器的尺寸，通过齿轮传动，起到同步传递转数，实现精准控制转速的目的，传动精度更高，提高集成式编码器100的耐使用性，降低故障率，提高使用年限。
41.需要说明的是，编码器本体109的连接端内设有胀紧套，能够调节编码器轴102的松紧度，使编码器轴102不会随意的发生上下窜动；通过b型键108将自润滑尼龙齿轮107与编码器轴102固定，固定强度高，能够有效地防止自润滑尼龙齿轮107在转动时丢转，也就是是指自润滑尼龙齿轮107与编码器轴102能同步转动，不会出现一个转动后，另一个延迟转动的情况。
42.图6示出了根据本实用新型的盖板的示意图。
43.如图6所示，集成式编码器100还包括：
44.编码器罩111，包括第一开口端和第二开口端，计数端设置于编码器罩111内，编码器轴102和连接端位于第二开口端外侧；
45.盖板113，盖板113设置于第一开口端处，盖板113背离编码器罩111一侧设有凸起
1131，凸起1131上设有安装孔1132。
46.其中，盖板113背离编码器罩111一侧设有凸起1131，是为了满足编码器本体109的电器元件接线时的空间要求，安装孔1132的设置是为了将编码器本体109的电线与顶驱接电箱实现连接。
47.需要说明的是，为防止由于外界恶劣环境等因素对编码器本体109造成破坏，如雨雪天气、沙尘天气、高空坠物等环境对编码器本体造成影响，因此在编码器本体109的计数端外设置编码器罩111(连接端上的自润滑尼龙齿轮107与刹车盘机构200内的转动齿轮啮合，因此连接端上不需编码器罩111覆盖)，其中，编码器罩111与刹车盘机构200的接口处采用橡胶垫进行密封，可抵挡外界因素带来的破坏，编码器本体109与编码器罩111集成在一起，作为总成件，再将总成件与永磁同步电机300集通过定位销固定在一起。
48.进一步地，盖板113和编码器罩111的接触位置之间设有盖板垫112，盖板垫112的厚度为0.8mm至1.2mm。
49.需要说明的是，本实施例中盖板垫112的厚度为1mm，盖板垫112采用橡胶垫，能够提高密封效果。
50.图5a示出了根据本实用新型的支架的侧视图；图5b示出了根据本实用新型的支架的俯视图。
51.如图5a和图5b所示，集成式编码器100还包括：
52.支架106，包括方形框架1061和设置在方形框架1061两侧的连接板1062，方形框架1061上设有贯穿孔1063，贯穿孔1063的轴线与两侧连接板1062的连接垂直设置，编码器轴102贯穿于贯穿孔1063内，编码器轴102与方形框架1061通过轴承105连接，连接板1062与第二开口端两侧固定连接。
53.其中，方形框架1061的贯穿孔1063上设置的轴承105为无油润滑轴承，不需要额外注入润滑油给轴承保养，同时又在编码器轴102转动时起到防止产生摩擦，损坏编码器轴102的作用。
54.需要说明的是，支架106起到固定编码器本体109和编码器轴102的作用，如果不使用支架106，让编码器本体109和编码器轴102处于自由状态，编码器本体109会左右摇摆，导致传动不精准，影响编码器本体109的使用效果。
55.图4示出了根据本实用新型的编码器轴的示意图。
56.如图4所示，编码器轴102的轴线处贯穿设有第一液体通道1022，编码器轴102与轴承105连接处设有第二液体通道1023，第二液体通道1023与第一液体通道1022垂直贯通，编码器轴102靠近自润滑尼龙齿轮107的一端上设有直通式压注油杯101，编码器轴102的另一端通过内六角螺钉110封闭。
57.需要说明的是，编码器轴102内的第一液体通道1022和第二液体通道1023是为了对两端的轴承105起到润滑作用的，虽然开始轴承105选用的是无油润滑轴承，但在此基础上使用直通式压注油杯101内的润滑脂对轴承105进行润滑，能够进一步提高轴承105的使用寿命，其中，采用内六角螺钉110对第一液体通道1022的另一端进行密封，由于内六角螺钉110是细牙扣型，能够提高第一液体通道1022的密封效果，避免润滑脂的泄露。
58.进一步地，集成式编码器100还包括：
59.止推垫圈103，位于支架106和编码器轴102之间，止推垫圈103靠近直通式压注油
杯101一端设置，止推垫圈103还位于轴承105的上方，止推垫圈103通过销104和支架106固定连接。
60.需要说明的是，止推垫圈103和支架106上设有φ4的销孔，通过销104将止推垫圈103和支架106固定在一起，然后通过编码器轴102的端面将止推垫圈103压紧，止推垫圈103位于轴承105的上方，能够防止轴承105向上窜动，同时，止推垫圈103为耐磨材质制成，能够防止编码器轴105在转动过程中发生磨损，影响编码器轴105的传动精度。
61.具体地，安装集成式编码器100时，将直通式压注油杯101和内六角螺钉110先安装在编码器轴102(第一液体通道1022)的两端，将两个轴承105安装在支架106的贯穿孔1063内，再将止推垫圈103和销104安装在支架106上，且保证止推垫圈103的一端位于轴承105上，将b型键108安装在编码器轴102的键槽1021内，将支架106安装在编码器罩111上，自润滑尼龙齿轮107放置在编码器本体109的连接端和支架106之间，使b型键108对准自润滑尼龙齿轮107的键槽，将编码器轴102依次穿过支架1016的一端、自润滑尼龙齿轮107，编码器本体109的连接端和支架106的另一端，通过支架106再与刹车盘机构200的外框固定连接，实现转动齿轮与自润滑尼龙齿轮107的啮合，最后安装盖板113。
62.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本技术旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
63.应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。