專利名稱:機(jī)床主軸磁性編碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及一種機(jī)床主軸編碼器,尤其是涉及一種機(jī)床主軸磁性編碼器。
背景技術(shù):
現(xiàn)如今,市場(chǎng)上常用的機(jī)床主軸編碼器主要有光電編碼器、激光編碼器、半導(dǎo)體編 碼器和光纖編碼器等幾種類型,其中應(yīng)用最為廣泛的是光電增量式編碼器。光電編碼器以高精度計(jì)量圓光柵為核心部件,集光機(jī)電為一體,通過(guò)光電轉(zhuǎn)換,將 輸入的機(jī)械量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。它能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器與儀器的自動(dòng)測(cè)量、數(shù)字測(cè)量和數(shù)字控制,并 且體積小、重量輕,但其存在不易維護(hù)等固有缺陷。光電編碼器主要由軸系系統(tǒng)、動(dòng)靜光柵、 發(fā)光元件及光電接收元件等幾個(gè)部件組成。其工作原理是,與主軸相連接的動(dòng)光柵隨主軸 一起旋轉(zhuǎn),和靜光柵重疊形成摩爾條紋,通過(guò)光電轉(zhuǎn)換,輸出與轉(zhuǎn)角一一對(duì)應(yīng)的光電位移信 號(hào),經(jīng)過(guò)放大、整形等后續(xù)電路處理,便可以實(shí)現(xiàn)位移、角度的控制和測(cè)量。而當(dāng)光電編碼器在機(jī)床主軸上使用時(shí),其不能直接和主軸連接,通常以同步輪、皮 帶等機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與車床主軸間接連接。綜上,由于光電編碼器不可避免的存在上述固有 缺點(diǎn),并且必須通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與機(jī)床主軸間接連接,因而實(shí)際使用過(guò)程中存在以下缺 陷和不足1、機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的連接問(wèn)題不易解決所采用的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)及其傳動(dòng)過(guò)程為 機(jī)床主軸帶動(dòng)同步輪旋轉(zhuǎn),同步輪帶動(dòng)皮帶運(yùn)動(dòng),皮帶帶動(dòng)光電編碼器主軸旋轉(zhuǎn),因而整個(gè) 機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,容易出現(xiàn)問(wèn)題,其中最常見的問(wèn)題是皮帶不同心并導(dǎo)致光電編碼 器的主軸系統(tǒng)損壞。2、所采用的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)裝配麻煩且不易操作。3、實(shí)際應(yīng)用中,光電 編碼器容易受到震動(dòng)、光源的壽命等因素影響,使得其性能的長(zhǎng)期可靠性大打折扣。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足,提供一種機(jī)床 主軸磁性編碼器,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕且抗沖擊能力及環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、工作性能可 靠,在降低成本、減少?gòu)?fù)雜機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的同時(shí),也大幅提高了測(cè)量精度,延長(zhǎng)了使用壽命。為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種機(jī)床主軸磁性編碼器, 其特征在于包括套裝在機(jī)床主軸上且隨機(jī)床主軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)的磁性輪和與磁性輪配合使用 的磁感應(yīng)讀取頭,所述磁感應(yīng)讀取頭位于磁性輪外側(cè)上方;所述磁性輪包括沿圓周方向均 勻布設(shè)有多極充磁磁鼓并相應(yīng)形成周期性強(qiáng)弱變化磁場(chǎng)的多極磁環(huán)和扣裝在多極磁環(huán)外 側(cè)的護(hù)罩;所述磁感應(yīng)讀取頭包括外部殼體和布設(shè)在所述外部殼體內(nèi)部的電路板,所述電 路板上設(shè)置有對(duì)多極磁環(huán)上的磁場(chǎng)強(qiáng)度變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)的霍爾檢測(cè)元件、與霍爾檢 測(cè)元件相接的信號(hào)調(diào)理電路和與信號(hào)調(diào)理電路相接的接口電路。所述霍爾檢測(cè)元件與多極磁環(huán)位于同一水平面上。所述多極磁環(huán)和護(hù)罩間以鉚接方式進(jìn)行連接。所述外部殼體包括下蓋和扣裝在下蓋正上方的上蓋。所述電路板安裝在上蓋內(nèi)部且其外側(cè)套裝有金屬防水接頭。[0011]所述下蓋和上蓋之間通過(guò)螺釘進(jìn)行連接且下蓋外側(cè)設(shè)置有通過(guò)頂絲進(jìn)行固定的 羊毛刷。所述霍爾檢測(cè)元件為AS5304高性能線性霍爾傳感器集成電路。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕且抗沖擊能力強(qiáng),同時(shí)工作性能穩(wěn)定,可靠性高。2、適用范圍廣且環(huán)境適應(yīng)性能好,具有較強(qiáng)的惡劣環(huán)境抵抗能力,不怕油、灰塵, 可在溫度變化大的地方有效使用。3、檢測(cè)精度高且能進(jìn)行高速響應(yīng),磁性輪能直接套裝在被檢測(cè)機(jī)床主軸上且能隨 機(jī)床主軸一道進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn),因而無(wú)需再使用機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行間接連接,在大幅節(jié)約成 本的同時(shí),也能大大提高編碼器的檢測(cè)精度。4、測(cè)量電路精度高,采用先進(jìn)的AS5304單芯片測(cè)量電路(即AS5304高性能線性 霍爾傳感器集成電路)進(jìn)行測(cè)量,能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、高可靠性測(cè)量。5、使用壽命長(zhǎng),由于本實(shí)用新型無(wú)需使用機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和發(fā)光二極管,因而使用 壽命長(zhǎng)。6、安裝布設(shè)方便且使用操作簡(jiǎn)便,旋轉(zhuǎn)體(即磁性輪)和讀取裝置(即磁感應(yīng)讀 取頭)之間采用非接觸式磁感應(yīng)式測(cè)量方式,因而安裝方便且無(wú)需考慮機(jī)械安裝精度問(wèn) 題,省時(shí)省力。綜上所述,本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕且抗沖擊能力及環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、 工作性能可靠,在降低成本、減少?gòu)?fù)雜機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的同時(shí),也大幅提高了測(cè)量精度,延長(zhǎng) 了使用壽命。下面通過(guò)附圖和實(shí)施例,對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0022]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。[0023]圖2為本實(shí)用新型的左視圖。[0024]圖3為本實(shí)用新型的電路原理框圖。[0025]附圖標(biāo)記說(shuō)明[0026]1-磁性輪; 1-1-多極磁環(huán);1-2- 充磁磁鼓;[0027]1-3-護(hù)罩; 2-磁感應(yīng)讀取頭;2-1-霍爾檢測(cè)元件;[0028]2-2-信號(hào)調(diào)理電路;2-3-下蓋;2-4-上蓋;[0029]2-5-頂絲; 2-6-接口電路;2-7-金屬防水接頭。
具體實(shí)施方式如圖1、圖2及圖3所示,本實(shí)用新型包括套裝在機(jī)床主軸上且隨機(jī)床主軸同步轉(zhuǎn) 動(dòng)的磁性輪1和與磁性輪1配合使用的磁感應(yīng)讀取頭2,所述磁感應(yīng)讀取頭2位于磁性輪 1外側(cè)上方。所述磁性輪1包括沿圓周方向均勻布設(shè)有多極充磁磁鼓1-2并相應(yīng)形成周期 性強(qiáng)弱變化磁場(chǎng)的多極磁環(huán)1-1和扣裝在多極磁環(huán)1-1外側(cè)的護(hù)罩1-3,多極充磁磁鼓1-2 將多極磁環(huán)1-1沿圓周分割成以一定磁極間距且具有周期性強(qiáng)弱變化磁場(chǎng)的磁環(huán)。所述磁 感應(yīng)讀取頭2包括外部殼體和布設(shè)在所述外部殼體內(nèi)部的電路板,所述電路板上設(shè)置有多極磁環(huán)1-1上的磁場(chǎng)強(qiáng)度變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)的霍爾檢測(cè)元件2-1、與霍爾檢測(cè)元件2-1 相接的信號(hào)調(diào)理電路2-2和與信號(hào)調(diào)理電路2-2相接的接口電路2-6。本實(shí)施例中,所述霍爾檢測(cè)元件2-1為AS 5304高性能線性霍爾傳感器集成電路。 所述霍爾檢測(cè)元件2-1與多極磁環(huán)1-1位于同一水平面上。也就是說(shuō),多極磁環(huán)1-1位于 磁性輪1正上方。所述多極磁環(huán)1-1和護(hù)罩1-3間以鉚接方式進(jìn)行連接。所述外部殼體包 括下蓋2-3和扣裝在下蓋2-3正上方的上蓋2-4。所述電路板安裝在上蓋2-4內(nèi)部且其外 側(cè)套裝有金屬防水接頭2-7。所述下蓋2-3和上蓋2-4之間通過(guò)螺釘進(jìn)行連接且下蓋2-3 外側(cè)設(shè)置有通過(guò)頂絲2-5進(jìn)行固定的羊毛刷。本實(shí)用新型的工作過(guò)程是所述磁性輪1 (包括多極磁環(huán)1-1)隨機(jī)床主軸同步轉(zhuǎn) 動(dòng),且當(dāng)多極磁環(huán)1-1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),霍爾檢測(cè)元件2-1作為敏感元件,以非接觸方式感應(yīng)多極磁 環(huán)1-1上的磁場(chǎng)強(qiáng)度變化情況,并將所感應(yīng)到的信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)后送至信號(hào)調(diào)理電路 2-2進(jìn)行處理,經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路2-2將上述數(shù)字信號(hào)處理為標(biāo)準(zhǔn)的TTL矩形脈沖信號(hào)并將 處理得到的標(biāo)準(zhǔn)TTL矩形脈沖信號(hào)送至接口電路2-6輸出。以上所述,僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例,并非對(duì)本實(shí)用新型作任何限制,凡是根 據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化,均仍 屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種機(jī)床主軸磁性編碼器,其特征在于包括套裝在機(jī)床主軸上且隨機(jī)床主軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)的磁性輪(1)和與磁性輪(1)配合使用的磁感應(yīng)讀取頭(2),所述磁感應(yīng)讀取頭(2)位于磁性輪(1)外側(cè)上方;所述磁性輪(1)包括沿圓周方向均勻布設(shè)有多極充磁磁鼓(1-2)并相應(yīng)形成周期性強(qiáng)弱變化磁場(chǎng)的多極磁(1-1)和扣裝在多極磁環(huán)(1-1)外側(cè)的護(hù)罩(1-3);所述磁感應(yīng)讀取頭(2)包括外部殼體和布設(shè)在所述外部殼體內(nèi)部的電路板,所述電路板上設(shè)置有對(duì)多極磁環(huán)(1-1)上的磁場(chǎng)強(qiáng)度變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)的霍爾檢測(cè)元件(2-1)、與霍爾檢測(cè)元件(2-1)相接的信號(hào)調(diào)理電路(2-2)和與信號(hào)調(diào)理電路(2-2)相接的接口電路(2-6)。
2.按照權(quán)利要求1所述的機(jī)床主軸磁性編碼器,其特征在于所述霍爾檢測(cè)元件(2-1) 與多極磁環(huán)(1-1)位于同一水平面上。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的機(jī)床主軸磁性編碼器,其特征在于所述多極磁環(huán)(1-1) 和護(hù)罩(1-3)間以鉚接方式進(jìn)行連接。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的機(jī)床主軸磁性編碼器,其特征在于所述外部殼體包括 下蓋(2-3)和扣裝在下蓋(2-3)正上方的上蓋(2-4)。
5.按照權(quán)利要求4所述的機(jī)床主軸磁性編碼器,其特征在于所述電路板安裝在上蓋 (2-4)內(nèi)部且其外側(cè)套裝有金屬防水接頭(2-7)。
6.按照權(quán)利要求4所述的機(jī)床主軸磁性編碼器,其特征在于所述下蓋(2-3)和上蓋 (2-4)之間通過(guò)螺釘進(jìn)行連接且下蓋(2-3)外側(cè)設(shè)置有通過(guò)頂絲(2-5)進(jìn)行固定的羊毛刷。
7.按照權(quán)利要求1或2所述的機(jī)床主軸磁性編碼器,其特征在于所述霍爾檢測(cè)元件 (2-1)為AS5304高性能線性霍爾傳感器集成電路。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種機(jī)床主軸磁性編碼器,包括套裝在機(jī)床主軸上且隨機(jī)床主軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)的磁性輪和與磁性輪配合使用的磁感應(yīng)讀取頭;磁性輪包括沿圓周方向均勻布設(shè)有多極充磁磁鼓并形成周期性強(qiáng)弱變化磁場(chǎng)的多極磁環(huán)和扣裝在多極磁環(huán)外側(cè)的護(hù)罩;磁感應(yīng)讀取頭包括外部殼體和布設(shè)在外部殼體內(nèi)的電路板,電路板上設(shè)置有對(duì)多極磁環(huán)上的磁場(chǎng)強(qiáng)度變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)的霍爾檢測(cè)元件、與霍爾檢測(cè)元件相接的信號(hào)調(diào)理電路和與信號(hào)調(diào)理電路相接的接口電路。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕且抗沖擊能力及環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、工作性能可靠,在降低成本、減少?gòu)?fù)雜機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的同時(shí),也大幅提高了測(cè)量精度,延長(zhǎng)了使用壽命。
文檔編號(hào)G01B7/30GK201579419SQ200920245930
公開日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2009年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者任敏, 史紹明, 夏明通, 徐麗, 李寶卉, 楊潔, 楊榮在, 王潤(rùn)平, 羅忠, 高軍, 黃亞雙 申請(qǐng)人:西安騰達(dá)電器有限責(zé)任公司;云南Cy集團(tuán)有限公司