可調(diào)分辨率無(wú)級(jí)別光電絕對(duì)值編碼器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種可調(diào)分辨率無(wú)級(jí)別光電絕對(duì)值編碼器，它包括有殼體、傳動(dòng)軸、滾動(dòng)軸承、軸承座和玻璃碼盤(pán)，其技術(shù)要點(diǎn)在于：軸承座上設(shè)置有滾動(dòng)軸承，該滾動(dòng)軸承支撐有傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸一端與外部動(dòng)力軸通過(guò)聯(lián)軸器相連接、傳動(dòng)軸另一端穿過(guò)碼盤(pán)座、玻璃碼盤(pán)和碼盤(pán)壓蓋通過(guò)緊固件與滾動(dòng)軸承壓緊；玻璃碼盤(pán)的碼道由兩條“阿基米德螺旋函數(shù)曲線”組成，在碼道的兩側(cè)設(shè)置有發(fā)光電路組件和光敏元件，發(fā)光電路組件和光敏元件均與固定在軸承座上的光敏電路板連接，光敏電路板還與輸出信號(hào)電纜連接。本發(fā)明的玻璃碼盤(pán)的制造在現(xiàn)代工藝裝備條件下，變得異常簡(jiǎn)單，并實(shí)現(xiàn)了模擬數(shù)字信號(hào)的可調(diào)分辨率。該編碼器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，節(jié)省原材料和成本。
【專(zhuān)利說(shuō)明】可調(diào)分辨率無(wú)級(jí)別光電絕對(duì)值編碼器【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機(jī)械旋轉(zhuǎn)位置的測(cè)量?jī)x器，特別是一種可調(diào)分辨率無(wú)級(jí)別光電絕對(duì)值編碼器。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，機(jī)械旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量的應(yīng)用是非常廣泛的，在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制中有非常重要的地位，編碼器是目前通用的機(jī)械旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量工具，現(xiàn)在市場(chǎng)流通的編碼器都是光柵狀的碼盤(pán)，制造復(fù)雜，電路是根據(jù)碼道的多少而設(shè)計(jì)的，精度越高，電路越復(fù)雜。由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜給制造惡劣環(huán)境下工作的絕對(duì)值編碼器制造增加了較大困難，所以上述技術(shù)問(wèn)題急待解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的是提供一種可調(diào)分辨率無(wú)級(jí)別光電絕對(duì)值編碼器，它由玻璃碼盤(pán)在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中每一時(shí)刻都在改變著光敏原件感應(yīng)電流的大小，完成機(jī)械位置的絕對(duì)值數(shù)據(jù)輸出，該編碼器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，節(jié)省原材料和成本。使用工況惡劣，精度適宜的現(xiàn)場(chǎng)位置測(cè)量。對(duì)提高其企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益有著重要的意義。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:該可調(diào)分辨率無(wú)級(jí)別光電絕對(duì)值編碼器包括有殼體、傳動(dòng)軸、滾動(dòng)軸承、軸承座和玻璃碼盤(pán)，其特征在于:所述軸承座上設(shè)置有通過(guò)軸承壓蓋壓緊的滾動(dòng)軸承，該滾動(dòng)軸承支撐有傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸一端與外部動(dòng)力軸通過(guò)聯(lián)軸器相連接、傳動(dòng)軸另一端穿過(guò)碼盤(pán)座、玻璃碼盤(pán)和碼盤(pán)壓蓋通過(guò)緊固件與滾動(dòng)軸承壓緊；所述玻璃碼盤(pán)的碼道由兩條“阿基米德螺旋函數(shù)曲線”組成，在碼道的兩側(cè)的對(duì)應(yīng)的位置設(shè)置有發(fā)光組件和光敏元件，發(fā)光電路組件和光敏元件均與固定在軸承座上的光敏電路板連接，光敏電路板還與輸出信號(hào)電纜連接，該輸出信號(hào)電纜是通過(guò)與軸承座扣合的殼體上的電纜孔接入的；輸出信號(hào)電纜所輸出的電流信號(hào)通過(guò)光源電路、接收放大電路、單片機(jī)電路和電流信號(hào)輸出電路處理而得到的。
[0005]所述的緊固件包括有緊固螺釘、螺母和墊片。
[0006]輸出信號(hào)電纜為四芯電纜兩根電源線、兩根信號(hào)線。
[0007]在殼體電纜孔外側(cè)的輸出信號(hào)電纜上還套裝有防水密封頭。
[0008]為了減小占用空間并確保在任何惡劣的工況下都確保軸承的穩(wěn)定性，軸承壓蓋采用螺紋旋壓結(jié)構(gòu)并通過(guò)防松螺釘裝置固定。
[0009]玻璃碼盤(pán)的碼道內(nèi)曲線為遞減式“阿基米德螺旋函數(shù)”曲線、外曲線為遞增式“阿基米德螺旋函數(shù)曲線”。
[0010]本發(fā)明的玻璃碼盤(pán)的碼道由兩條“阿基米德螺旋函數(shù)曲線”組成，使碼盤(pán)制造在現(xiàn)代工藝裝備條件下，變得異常簡(jiǎn)單，并實(shí)現(xiàn)了模擬數(shù)字信號(hào)的可調(diào)分辨率。本發(fā)明是一個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適用范圍廣的一種新型絕對(duì)值單圈編碼器，在使用過(guò)程中不受失電影響，可根據(jù)客戶不同要求統(tǒng)一直徑的編碼器可 以使用不同級(jí)別的精度，提高了專(zhuān)業(yè)化水平便于大批量生產(chǎn)，節(jié)約原材料和元器件的使用，降低制造成本，創(chuàng)造了新的絕對(duì)值單圈編碼器結(jié)構(gòu)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖；
圖2是本發(fā)明的玻璃碼盤(pán)放大結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明的光源電路圖；
圖4是本發(fā)明的接收放大電路圖；
圖5是本發(fā)明的單片機(jī)電路圖；
圖6是本發(fā)明的電流信號(hào)輸出電路。
【具體實(shí)施方式】
[0012]如圖1-2所示，本發(fā)明的主要結(jié)構(gòu)包括有殼體21、傳動(dòng)軸6、滾動(dòng)軸承7、軸承座4和玻璃碼盤(pán)9，軸承座4上設(shè)置有通過(guò)軸承壓蓋15壓緊的滾動(dòng)軸承7，該滾動(dòng)軸承7支撐有傳動(dòng)軸6，傳動(dòng)軸一端與外部動(dòng)力軸通過(guò)聯(lián)軸器相連接、傳動(dòng)軸另一端穿過(guò)碼盤(pán)座20、玻璃碼盤(pán)9和碼盤(pán)壓蓋16通過(guò)緊固螺釘17、螺母18和墊片9與滾動(dòng)軸承7壓緊；玻璃碼盤(pán)9的碼道23由兩條“阿基米德螺旋函數(shù)曲線”組成，碼道23內(nèi)曲線為遞減式“阿基米德螺旋函數(shù)”曲線、外曲線為遞增式“阿基米德螺旋函數(shù)曲線”，在碼道的兩側(cè)的對(duì)應(yīng)的位置設(shè)置有發(fā)光組件12和光敏元件13，發(fā)光組件12和光敏元件13均與固定在軸承座4上的光敏電路板14連接，光敏電路板14還與輸出信號(hào)電纜I連接，輸出信號(hào)電纜I為四芯電纜兩根電源線、兩根信號(hào)線，該輸出信號(hào)電纜I是通過(guò)與軸承座扣合的殼體21上的電纜孔接入的，在殼體21電纜孔外側(cè)的輸出信號(hào)電纜I上還套裝有防水密封頭2 ;為了減小占用空間并確保在任何惡劣的工況下都確保軸承的穩(wěn)定性，軸承壓蓋15采用螺紋旋壓結(jié)構(gòu)并通過(guò)防松螺釘10固定。另外，圖中還軸密封圈5、殼體密封圈3、安裝孔22。輸出信號(hào)電纜所輸出的電流信號(hào)通過(guò)光源電路、接收放大電路、單片機(jī)電路和電流信號(hào)輸出電路處理而得到的。
[0013]光源電路如圖3所示，由限流電阻Rl和發(fā)光管LEDl組成。
[0014]接收放大電路如圖4所示，由光電接收管Dl和放大電路組成，而放大電路中R2、Ul組成一級(jí)放大，U2、R3、R4、R5組成二級(jí)放大，Cl為濾波電容。
[0015]單片機(jī)電路如圖5所示，由單片機(jī)U，濾波電容C2以及C3、C4、G1、G2組成的晶振電路組成。
[0016]電流信號(hào)輸出電路如圖6所示，由芯片U4，濾波電容C5飛12，限流電阻R6，N溝耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管VTl和防短路二極管D2，D3組成。
[0017]電路原理:
圖3中5V電壓通過(guò)限流電阻后，給LEDl供電，LEDl發(fā)光，光源通過(guò)玻璃碼盤(pán)9后產(chǎn)生一組由強(qiáng)到弱的光信號(hào)，光信號(hào)經(jīng)過(guò)圖4中的D1，轉(zhuǎn)換為由強(qiáng)到弱的電信號(hào)，電信號(hào)在經(jīng)過(guò)R2、U1組成一級(jí)放大，U2、R3、R4、R5組成二級(jí)放大后，變?yōu)橛行盘?hào)LI，信號(hào)LI經(jīng)過(guò)圖5中的單片機(jī)U中的12位AD采樣，單片機(jī)AD采樣處理后，根據(jù)光源亮度的不同，得出一組12位編碼。當(dāng)光源在O點(diǎn)位置時(shí)，光源最強(qiáng)對(duì)應(yīng)的編碼為1111 1111 1111。當(dāng)光源在碼道最窄位置時(shí)，光源最弱對(duì)應(yīng)編碼為0000 0000 0000。單片機(jī)根據(jù)12位編碼，得出4096個(gè)數(shù)字組成的數(shù)組，數(shù)組經(jīng)過(guò)圖6中的芯片U4，和濾波電容C5飛12，限流電阻R6，N溝耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管VTl，產(chǎn)生一組電流信號(hào)I+，1-。
[0018]因?yàn)閱纹瑱C(jī)U上的AD轉(zhuǎn)換只有12位，轉(zhuǎn)一圈的數(shù)值只有4096個(gè)。如果要求高精度，可以更換更高位數(shù)的AD轉(zhuǎn)換模塊，以達(dá)到要求。
[0019]工作時(shí)，編碼器傳動(dòng)軸6與外部動(dòng)力傳動(dòng)軸通過(guò)聯(lián)軸器相連接，滾動(dòng)軸承7對(duì)傳動(dòng)軸6完成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的支撐，當(dāng)傳動(dòng)軸6旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)玻璃碼盤(pán)9旋轉(zhuǎn)，通電后發(fā)光組件12，通光窄縫發(fā)出光束射向玻璃碼盤(pán)9，光束通過(guò)玻璃碼盤(pán)9到達(dá)光敏原件13，受碼道寬度變化的制約，在360范圍內(nèi)的任意一個(gè)機(jī)械位置都穩(wěn)定而不同的通光量，就完成機(jī)械位置技術(shù)的絕對(duì)值性質(zhì)，不受光電因素而影響測(cè)量結(jié)果。
[0020]輸出信號(hào)電纜I為四芯電纜兩根電源線，兩根信號(hào)線，防水密封頭2形成電纜外徑與編碼器內(nèi)部的密封，殼體密封圈3完成軸承座4與殼體21的密封，軸密封圈5完成傳動(dòng)軸6與編碼器內(nèi)部的密封。軸承壓蓋15壓緊滾動(dòng)軸承的外圈，防松螺釘8保證在任何使用狀態(tài)下軸承壓蓋15不松動(dòng)。緊固螺釘17和螺母18連同墊片19把碼盤(pán)壓蓋16、玻璃碼盤(pán)
9、碼盤(pán)座20與滾動(dòng)軸承7壓緊，使玻璃碼盤(pán)9完成準(zhǔn)確的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。光敏電路板14完成電力供應(yīng)信號(hào)處理與輸出。
[0021 ] 綜上所述，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的。
【權(quán)利要求】
1.一種可調(diào)分辨率無(wú)級(jí)別光電絕對(duì)值編碼器，它包括有殼體、傳動(dòng)軸、滾動(dòng)軸承、軸承座和玻璃碼盤(pán)，其特征在于:所述軸承座上設(shè)置有通過(guò)軸承壓蓋壓緊的滾動(dòng)軸承，該滾動(dòng)軸承支撐有傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸一端與外部動(dòng)力軸通過(guò)聯(lián)軸器相連接、傳動(dòng)軸另一端穿過(guò)碼盤(pán)座、玻璃碼盤(pán)和碼盤(pán)壓蓋通過(guò)緊固件與滾動(dòng)軸承壓緊；所述玻璃碼盤(pán)的碼道由兩條“阿基米德螺旋函數(shù)曲線”組成，在碼道的兩側(cè)的對(duì)應(yīng)的位置設(shè)置有發(fā)光組件和光敏元件，發(fā)光組件和光敏元件均與固定在軸承座上的光敏電路板連接，光敏電路板還與輸出信號(hào)電纜連接，該輸出信號(hào)電纜是通過(guò)與軸承座扣合的殼體上的電纜孔接入的；輸出信號(hào)電纜所輸出的電流信號(hào)通過(guò)光源電路、接收放大電路、單片機(jī)電路和電流信號(hào)輸出電路處理而得到的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)分辨率無(wú)級(jí)別光電絕對(duì)值編碼器，其特征在于:所述的緊固件包括有緊固螺釘、螺母和墊片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)分辨率無(wú)級(jí)別光電絕對(duì)值編碼器，其特征在于:輸出信號(hào)電纜為四芯電纜兩根電源線、兩根信號(hào)線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)分辨率無(wú)級(jí)別光電絕對(duì)值編碼器，其特征在于:在殼體電纜孔外側(cè)的輸出信號(hào)電纜上還套裝有防水密封頭。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)分辨率無(wú)級(jí)別光電絕對(duì)值編碼器，其特征在于:所述的軸承壓蓋采用螺紋旋壓結(jié)構(gòu)并通過(guò)防松螺釘固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)分辨率無(wú)級(jí)別光電絕對(duì)值編碼器，其特征在于:所述玻璃碼盤(pán)的碼道內(nèi)曲線為遞減式“阿基米德螺旋函數(shù)”曲線、外曲線為遞增式“阿基米德螺旋函數(shù)曲線”。
【文檔編號(hào)】G01D5/347GK103644927SQ201310670966
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】劉萬(wàn)更 申請(qǐng)人:劉萬(wàn)更