多圈角度測量器的製作方法
2023-06-10 09:54:26 2
專利名稱：多圈角度測量器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測量器，尤其是測量角度和圈數的測量器。
背景技術：
傳統的角度測量器是由一個電阻體和一個轉動或滑動系統組成。這樣的角度測量器只能用於旋轉範圍在360度以內，而且是有觸點的。市場上一些用於測量圈數的測量器大部分是光電式，通過發光管、狹縫盤和接收管測量圈數，這用光電測量器雖然能對圈數測量比較準確，但是角度測量的精度不足，並且可測圈數也較少
實用新型內容
本實用新型要解決的技術問題在於，提供了一種可以測量圈數高，並且高精度、無觸點的多圈角度測量器。為解決上述技術問題，本實用新型提供如下技術方案一種多圈角度測量器，包括上蓋、底座、設置在底座上的動力輸入軸及其軸承，所述動力輸入軸上設置有主動齒輪，還包括位於底座和上蓋形成的空間內的多組齒輪減速機構、多組光電發射及接收管、電路板、磁鋼和感應晶片。所述動力輸入軸頂端設置有與其同步轉動的磁鋼，且所述磁鋼位於所述主動齒輪上方。所述感應晶片設置於所述磁鋼上方並用於感應磁鋼的磁場。所述感應晶片與所述電路板連接，所述電路板包含有至少一個用於數據處理的處理器。所述主動齒輪與多組齒輪減速機構的第一組嚙合，且各組齒輪減速機構依次齧
口 ο每組所述齒輪減速機構均設置在底座上，且每組齒輪減速機構的一個齒輪上均開有孔，孔用於光電發射管發出的光線被相應的接收管接收，以計數旋轉次數。每組所述齒輪減速機構的上下兩方均設置有一組光電發射及接收管，所述各組光電發射及接收管均與所述電路板連接。所述電路板由自上而下平行設置的三塊電路板構成，所述三塊電路板通過連接件連接並且三塊電路板之間設有通信總線。第一電路板靠近所述上蓋，且所述感應晶片設置於所述第一電路板下表面並與其連接。第三電路板靠近所述底座。所述主動齒輪與所述各組齒輪減速機構的齒輪均位於所述第二電路板和第三電路板之間。所述處理器為單片機(單片微型計算機的簡稱，英文縮寫為MCU，又稱為中央處理晶片或微控制單元)。每組所述齒輪減速機構的上下兩方均設置有一組光電發射及接收管，所述各組光電發射及接收管均與所述電路板連接。所述齒輪減速機構為六組，每組齒輪減速機構均包括與底座連接的齒輪柱和設置在齒輪柱上的齒輪副，所述第一組齒輪減速機構同時與主動齒輪和第二組齒輪減速機構嚙合，第三組齒輪減速機構同時與第二組齒輪減速機構和第四組齒輪減速機構嚙合，第五組齒輪減速機構同時與第四組齒輪減速機構和第六組齒輪減速機構嚙合。所述第三組齒輪減速機構和第五組齒輪減速機構均具有一個惰輪。每組所述齒輪減速機構減速比均為4:1。所述電路板的三塊電路板的通信總線為SPI總線(SPI :基本協議高速同步 串行口。是一種標準的四線同步雙向串行總線。SPI,是英語Serial Peripheral interface的縮寫，顧名思義就是串行外圍設備接口。是Motorola公司首先在其MC68HCXX系列處理器上定義的)。所述動力輸入軸頂端設置有一個磁鋼套，所述磁鋼套由上下兩個相連的圓筒構成，上部圓筒的直徑大於下部圓筒，所述磁鋼設置於所述磁鋼套的上部圓筒內，所述動力輸入軸頂端嵌入所述磁鋼套的下部圓筒。所述動力輸入軸下部設置有卡簧，所述動力輸入軸通過所述卡簧連接於所述底座上。本實用新型的多圈角度測量器，具有以下有益效果I.可用於旋轉超過360度範圍的測量,測量範圍大,有當減速機構為6組,每組減速比為4:1時，測量圈數可多達4096圈。2.通過磁鋼和晶片感應進行工作的，完全的無觸點，因此可靠性高，壽命長。3.無需掉電維持電池，掉電後執行器旋轉，也不會丟失執行器位置和圈序。本實用新型多圈角度測量器分為正常工作狀態和待機狀態。正常工作狀態用戶可以隨時讀取絕對角度和圈序。十秒鐘連續未檢測到旋轉運動，並且未有主機讀取命令，系統進入待機工作狀態。待機狀態主機有讀取命令，編碼器喚醒，進入正常工作狀態；從靜止處，有超過的半圈的旋轉時，編碼器喚醒，進入正常工作狀態。
圖I為本實用新型多圈角度測量器剖視示意圖；圖2為本實用新型多圈角度測量器底板和減速機構示意圖；I卡簧，2磁鋼套，3感應晶片，4磁鋼，5上蓋，6第一電路板，7第二電路板，8第三電路板，9主動齒輪，10軸承，11動力輸入軸，13底座，14連接件，15第一組齒輪減速機構，16第二組齒輪減速機構，17第三組齒輪減速機構，18第四組齒輪減速機構，19第五組齒輪減速機構，20第六組齒輪減速機構，21惰輪，22孔。
具體實施方式
如圖I、圖2—種多圈角度測量器，包括上蓋5、底座13、設置在底座13上的動力輸入軸11及其軸承10，動力輸入軸10上設置有主動齒輪9，還包括位於底座13和上蓋5形成的空間內的六組齒輪減速機構15、16、17、18、19、20、六組光電發射及接收管(圖中省略)、電路板6、7、8、磁鋼4和感應晶片3。動力輸入軸11頂端設置有與其同步轉動的磁鋼4，且磁鋼4位於主動齒輪9上方。動力輸入軸11頂端設置有一個磁鋼套2，磁鋼套2由上下兩個相連的圓筒構成，上部圓筒的直徑大於下部圓筒，磁鋼4設置於磁鋼套2的上部圓筒內，動力輸入軸11頂端嵌入磁鋼套2的下部圓筒。感應晶片3設置於磁鋼4上方用於感應磁鋼4的磁場。電路板為自上而下平行設置的三塊電路板構成，第一電路板6靠近上蓋5連接,且感應晶片3設置於第一電路板6下表面並與其連接。第三電路8板靠近底座13。電路板可以只是一塊，也可以是兩塊、三塊甚至更多塊，只要通過一定的通信方式連接即可，本實施例選用三塊，是為了使電路板大小與其他結構匹配，讓整個多圈角度測量 器結構緊湊。每組齒輪減速機構均包括與底座13連接的齒輪柱和設置在齒輪柱上的齒輪副，主動齒輪9與第一組齒輪減速機構15嚙合，第一組齒輪減速機構15同時與第二組齒輪減速機構16嚙合，第三組齒輪減速機構17同時與第二組齒輪減速機構16和第四組齒輪減速機構嚙合18。第五組齒輪減速機構19同時與第四組齒輪減速機構18和第六組齒輪減速機構20嚙合。每組齒輪減速機構的齒輪柱均連接在底座13上，且每組齒輪減速機構的齒輪上均開有孔22 ；主動齒輪9與各組齒輪減速機構的齒輪副均位於第二電路板7和第三電路板8之間。每組齒輪減速機構的上下兩方均設置有一組光電發射及接收管，各組光電發射及接收管均與電路板6、7、8連接。第三組齒輪減速機構17和第五組齒輪減速機構19均具有一個惰輪21。三塊電路板的通信總線為SPI總線(SPI :基本協議高速同步串行口。是一種標準的四線同步雙向串行總線。SPI,是英語Serial Peripheral interface的縮寫,顧名思義就是串行外圍設備接口。是Motorola公司首先在其MC68HCXX系列處理器上定義的)。動力輸入軸11下部設置有卡簧I，動力輸入軸11通過卡簧I連接於底座13上。本實用新型多圈角度測量器通過MCU處理多圈和單圈的數據，使其達到O—16777216連續的位置輸出。第一組齒輪減速機構減速比為4 :1，第二組齒輪減速機構減速比為4 :1，第三組齒
56 16 4
輪減速機構減速比為= T，第四組齒輪減速機構減速比為4 :I，第五組齒輪減速機
16 14 I
構減速比為= 第六組齒輪減速機構減速比為4:1。本實用新型多圈角度測量器16 14 I
為電磁式絕對測量器，解析度為12位，精度都為10位。本實用新型多圈角度測量器的單圈解析度4096，連續4096圈，無需記憶，上電直接讀取位置。本實用新型六組齒輪減速機構的功能第一組主要解析4圈以內的圈數；第一、二組配合解析16圈以內圈數，第一、二、三組配合解析64圈以內圈數，第一、二、三、四組配合解析256圈以內圈數,第一、二、三、四、五組配合解析1024圈以內圈數,第一、二、三、四、五、六組配合解析4096圈以內圈數。由於本實用新型具有六組齒輪減速機構，分辨精度遠遠高於減速比，所以本實用新型優點是，不會出現第任何圈數丟失問題。由於採用機械式結構和絕對值編碼器，本實用新型無需掉電維持電池，掉電後執行器旋轉，也不會丟失執行器位置和圈序。本實用新型多圈角度測量器分為正常工作狀態和待機狀態。正常工作狀態用戶可以隨時讀取絕對角度和圈序。十秒鐘連續未檢測到旋轉運動，並且未有主機讀取命令，進入待機工作狀態。 待機狀態主機有讀取命令，多圈角度測量器喚醒，進入正常工作狀態；從靜止處，有超過的半圈的旋轉時，多圈角度測量器喚醒，進入正常工作狀態。
權利要求1.一種多圈角度測量器，包括上蓋、底座、設置在底座上的動力輸入軸及其軸承，所述動力輸入軸上設置有主動齒輪，其特徵在於還包括位於底座和上蓋形成的空間內的多組齒輪減速機構、多組光電發射及接收管、電路板、磁鋼和感應晶片； 所述動力輸入軸頂端設置有與其同步轉動的磁鋼，且所述磁鋼位於所述主動齒輪上方； 所述感應晶片設置於所述磁鋼上方並用於感應磁鋼的磁場； 所述感應晶片與所述電路板連接，所述電路板包含有至少一個用於數據處理的處理器； 所述主動齒輪與多組齒輪減速機構的第一組嚙合，且各組齒輪減速機構依次嚙合； 每組所述齒輪減速機構均設置在底座上，且每組齒輪減速機構的一個齒輪上均開有孔； 每組所述齒輪減速機構的上下兩方均設置有一組光電發射及接收管，所述各組光電發射及接收管均與所述電路板連接。
2.根據權利要求I所述的多圈角度測量器，其特徵在於，所述電路板由自上而下平行設置的三塊電路板構成，所述三塊電路板通過連接件連接並且三塊電路板之間設有通信總線. 第一電路板靠近所述上蓋，且所述感應晶片設置於所述第一電路板下表面並與其連接； 第三電路板靠近所述底座； 所述主動齒輪與所述各組齒輪減速機構的齒輪均位於所述第二電路板和第三電路板之間。
3.根據權利要求I或2所述的多圈角度測量器，其特徵在於，所述齒輪減速機構為六組，每組齒輪減速機構均包括與底座連接的齒輪柱和設置在齒輪柱上的齒輪副，所述第一組齒輪減速機構同時與主動齒輪和第二組齒輪減速機構嚙合，第三組齒輪減速機構同時與第二組齒輪減速機構和第四組齒輪減速機構嚙合，第五組齒輪減速機構同時與第四組齒輪減速機構和第六組齒輪減速機構嚙合。
4.根據權利要求書I或2所述的多圈角度測量器，其特徵在於，所述動力輸入軸下部設置有卡簧，所述動力輸入軸通過所述卡簧連接於所述底座上。
5.根據權利要求書I或2所述的多圈角度測量器，其特徵在於，每組所述齒輪減速機構減 速比均為4:1。
6.根據權利要求I或2所述的多圈角度測量器，其特徵在於，所述動力輸入軸頂端設置有一個磁鋼套，所述磁鋼套由上下兩個相連的圓筒構成，上部圓筒的直徑大於下部圓筒，所述磁鋼設置於所述磁鋼套的上部圓筒內，所述動力輸入軸頂端嵌入所述磁鋼套的下部圓筒內。
7.根據權利要求2所述的多圈角度測量器，其特徵在於，所述電路板的三塊電路板的通信總線為SPI總線，並且所述處理器為單片機。
8.根據權利要求3所述的多圈角度測量器，其特徵在於，所述第三組齒輪減速機構和第五組齒輪減速機構均設置有一個惰輪。
專利摘要本實用新型涉及一種測量器，尤其是測量角度和圈數的測量器。一種多圈角度測量器，包括上蓋、底座、設置在底座上的動力輸入軸及其軸承，所述動力輸入軸上設置有主動齒輪，還包括位於底座和上蓋形成的空間內的多組齒輪減速機構、多組光電發射及接收管、電路板、磁鋼和感應晶片。本實用新型的多圈角度測量器可以測量圈數高，並且高精度、無觸點，掉電不歸零。
文檔編號G01B7/30GK202630898SQ20122023136
公開日2012年12月26日 申請日期2012年5月22日 優先權日2012年5月22日
發明者曾煥城 申請人:曾煥城