光電編碼器的製作方法
2023-04-24 23:14:36 1
專利名稱：光電編碼器的製作方法
技術領域：
本申請涉及編碼器技術領域，特別是涉及一種光電編碼器。
背景技術：
光電編碼器，是一種通過光電轉換將轉軸上的機械幾何位移量轉換成脈衝或數字量的傳感器。這是目前應用最多的傳感器，光電編碼器是由光柵碼盤和光電檢測裝置組成。 光柵碼盤是在一定直徑的圓板上等分地開若干個長方形光柵孔。由於光柵碼盤與電動機同軸，在電動機旋轉時，光柵碼盤與電動機同速旋轉，通過由發光二極體等電子元件組成的光電檢測裝置的檢測就可以得到脈衝輸出信號，通過計算每秒光電編碼器輸出的脈衝個數就可以知道當前電動機的轉速，並且當使用光電編碼器進行計數時，還可以通過光電編碼器輸出的脈衝個數進行計數。使用光電編碼器進行計數的精度與光柵碼盤上的光柵孔的數量有關，光柵碼盤上的光柵孔越多，光電編碼器的精度越高。通過對現有技術的研究，發明人發現隨著光柵碼盤上的光柵孔的增加，相鄰光柵孔之間的隔斷將越來越小，此時需要光束的大小也越來越小，否則較大的光束可能一次通過幾個光柵孔，出現計數不準確，但隨著光束的減小，光束的強度也會降低，當降低到無法被光電檢測裝置識別時，將會導致無法計數的問題。
實用新型內容有鑑於此，本申請實施例提供一種光電編碼器，採用雙碼盤相配合，可以通過增加光柵孔的數量實現提高計數精度，並且可以避免現有光電編碼器通過增加光柵孔的數量來提高精度時存在的計數不準確，甚至無法計數的問題。為了實現上述目的，本申請實施例提供的技術方案如下一種光電編碼器，包括外殼、第一碼盤、第二碼盤和轉軸，其中所述外殼包括第一外殼和與所述第一外殼相連接的第二外殼，所述第一外殼與第二外殼之間形成內腔；所述第一外殼上設置有貫穿所述第一外殼的第一通孔；所述第二外殼上設置有與第一通孔位置相對的第二通孔；所述第一碼盤和第二碼盤安裝在所述內腔中，且第一外殼、第二外殼、第一碼盤和第二碼盤同軸；所述第一碼盤與外殼相固定，所述第二碼盤固定在所述轉軸上；所述轉軸貫穿所述外殼，且通過軸承與所述外殼可轉動連接；所述第一碼盤、第二碼盤的圓周上均設置有第一光柵，並且第一碼盤和第二碼盤上的第一光柵的縫寬相同；所述第一碼盤、第二碼盤上第一光柵中心所在的圓周和第一通孔圓心所在的圓周為同心圓，並且第一光柵中光柵孔的長度大於所述第一通孔的直徑。優選地，所述第一外殼設置有貫穿所述第一外殼的第三通孔，並且第三通孔與第一通孔的圓心不在同一個圓周上；所第二外殼上設置有與第三通孔位置相對的第四通孔；所述第一碼盤、第二碼盤的圓周上均設置有第二光柵，並且第一碼盤和第二碼盤上的第二光柵的縫寬相同；所述第一碼盤、第二碼盤上第二光柵中心所在的圓周和第三通孔圓心所在的圓周為同心圓，並且第二光柵中光柵孔的長度大於所述第三通孔的直徑。優選地，所述第一光柵和第二光柵的縫寬不同。優選地，所述第一碼盤與所述第二外殼相固定，所述轉軸貫穿所述第二外殼，並且與所述第二外殼可轉動連接。優選地，所述第一外殼嵌裝在第二外殼內，或所述第二外殼嵌裝在第一外殼內。優選地，所述第一外殼和第二外殼的端面相接觸，且第一外殼和第二外殼通過焊接、鉚接、螺栓或膠水相固定。優選地，所述第一外殼的端面上設置有環形凹槽，所述第二外殼上設置與所述環形凹槽相對應的環形凸起。優選地，所述第二碼盤上的第一光柵和第二光柵沿第二碼盤的圓周均勻分布；所述第一碼盤上的第一光柵和第二光柵均為弧形光柵。優選地，所述轉軸通過軸承與所述第二外殼相連接。優選地，所述第二碼盤焊接、鉚接或膠水固定在所述轉軸上。由以上技術方案可見，本申請實施例提供的該光電編碼器中，在第一外殼上設置有第一通孔，在第二外殼上設置有與第一通孔位置相對的第二通孔，在第一外殼和第二外殼之間設置有第一碼盤和第二碼盤，並且第二碼盤與外殼相固定，第一碼盤與轉軸相固定。 在第一碼盤、第二碼盤的圓周上均設置第一光柵，兩者的第一光柵的縫寬相同，並且第一光柵中光柵孔的長度大於第一通孔和第二通孔的直徑。該光電編碼器在使用時，在第一通孔內設置有光電發射裝置，在第二通孔內設置有光電接收裝置(這裡光電發射裝置與光電接收裝置的位置是可以互換的)，由於第一碼盤與外殼相固定，所以當第二碼盤轉動到光柵孔與第一碼盤光柵孔相對時，光電發射裝置發出的光會由第一碼盤、第二碼盤上的光柵孔進入第二通孔，當光柵的孔小於通孔的直徑，這時就會有多束光穿過光柵進入第二通孔，不會降低光束的強度，並且能使光電接收裝置受光照而開啟，而當第二碼盤轉動到光柵孔與第一碼盤上光柵孔之間的隔斷相對時，由於第一碼盤和第二碼盤上第一光柵的縫寬相同，則會將第一通孔和第二通孔之間的光全部遮擋住，能使光電接收裝置不受光照而關斷，這樣設置第二通孔內的光電接收裝置通過接收到光的次數就可以進行計數。由於第一碼盤和第二碼盤上第一光柵的縫寬相同，所以該光電編碼器無需考慮第一光柵中光柵孔之間隔斷的大小，當第二碼盤轉動時，均可以實現使光從第一通孔射入第二通孔或者將第一通孔和第二通孔之間完全隔斷。即該光電編碼器可以通過增加光柵孔的數量實現提高計數精度，並且可以避免現有光電編碼器通過增加光柵孔的數量來提高精度時存在的計數不準確，甚至無法計數的問題。
為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下， 還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本申請實施例提供的一種光電編碼器的爆炸結構示意圖。
具體實施方式
為了使本技術領域的人員更好地理解本申請中的技術方案，下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬於本申請保護的範圍。圖1為本申請實施例提供的一種光電編碼器的爆炸結構示意圖。如圖1所述，該光電編碼器包括外殼、第一碼盤4、第二碼盤3和轉軸5，其中，外殼包括第一外殼1和第二外殼2，第一外殼1和第二外殼2設置有空腔，第一碼盤4和第二碼盤3位於所述空腔內，並且第一外殼1、第二外殼2、第一碼盤4、第二碼盤3及轉軸5的圓心在一條直線上，即五者同軸，五者圓心所在的直線為軸線。第一外殼1上設置有垂直貫穿第一外殼1的第一通孔11，第二外殼2上設置有位置與第一通孔11相對，且孔徑與第一通孔11相同的第二通孔21。第一通孔11和第三通孔 21的位置相對，其作用是分別安裝光電發射裝置和光電接收裝置。另外，在第二外殼2的外壁上還可以設置有多個安裝孔23，安裝孔23的用於將第二外殼2 (即整個光電編碼器)固定在需要的位置。第一外殼1和第二外殼2相固定，在兩者之間具有一定的空間，形成一個可以容納第一碼盤4和第二碼盤3的空腔。第一外殼1和第二外殼2的固定方式有多種，如第一外殼 1嵌裝在第二外殼2內，或者第二外殼2嵌裝在第一外殼1內，另外，第一外殼1與第二外殼 2的端面相接觸，並且兩者之間通過焊接、鉚接、螺栓或膠水相固定，並且在兩者相接觸的端面上，一個端面上可以環形凹槽，另一端面上可以設置有與環形凹槽相匹配的環形凸起。在本申請實施例中，第一外殼1優選嵌裝在第二外殼內。第一碼盤4、第二碼盤3位於第一外殼1和第二外殼2之間的空腔中，如圖1所示， 第一碼盤4和第二碼盤3的圓周上均設置有縫寬相同的第一光柵6，並且第一光柵6中心與軸線之間的距離等於第一通孔11與軸線之間的距離，即第一光柵6的中心(即每一個光柵孔的中心)所在的圓周和第一通孔11圓心所在的圓周為同心圓。第一光柵6的作用是遮擋或開通第一通孔11和第二通孔21之間的光，第一光柵6的長度(即一個光柵孔的長度)要大於第一通孔11的直徑。在本申請實施例中，第二碼盤上的第一光柵6沿圓周均勻分布，第一碼盤4上的第一光柵6可以沿圓周均勻分布，也可以為弧形光柵，並且當第一碼盤4上的第一光柵6為弧形光柵時，弧形的長度大於第一通孔11的直徑，並且優選地第一碼盤4上的第一光柵6可以包括多段弧形光柵。第一碼盤4可以固定在第一外殼1上，也可以固定在第二外殼上，並且當第一碼盤 4固定後，第一碼盤4上的第一光柵6與第一通孔11的位置相對應。在第二外殼2上設置有轉軸孔，轉軸5 —端伸入第二外殼2內，並且端部與第二碼盤3相固定。第二碼盤3可以通過焊接或鉚接或膠水的方式與轉軸5相固定，在本申請實施例中，如圖1所示，在第二碼盤3上設置有3個固定孔，在轉軸5上設置有3個固定柱51，另外，轉軸5還包括一個設置有3個固定孔的固定件52，在固定時，固定柱51穿過第二碼盤3上的通孔，然後穿過固定件 52上的通孔，就可以將第二碼盤3與轉軸5相固定，在本申請實施例中，轉軸5通過軸承8與第二外殼2相固定本申請實施例提供的該光電編碼器，第一碼盤4固定在外殼中，並且第一碼盤4上的第一光柵6與第一通孔11的位置相對，這樣在使用時，可以將外殼固定，通過轉軸5帶動第二碼盤3轉動，由於第一碼盤4上的第一光柵固定在第一通孔11和第二通孔21之間，使得光束從第一通孔11射向第二通孔21時，會形成光柵，另外由於第一碼盤4和第二碼盤3 上的第一光柵6的縫寬相同，所以當第二碼盤3隨轉軸5轉動到光柵孔與第一碼盤4上的光柵孔重合時，就可以使光束射進第二通孔21，而當第二碼盤3轉動到光柵隔斷與第一碼盤4上的光柵孔相重合時，就可以將光束全部遮擋。這樣就可以實現當第二碼盤3轉動時， 隨著轉動，光束就可以間斷射進第二通孔21中，根據第一通孔11和第二通孔21之間的光的通斷可以進行計數。因此該光電編碼器無需考慮第一光柵中光柵孔之間隔斷的大小，當第二碼盤轉動時，均可以實現使光從第一通孔射入第二通孔或者將第一通孔和第二通孔之間完全隔斷。 即該光電編碼器可以通過增加光柵孔的數量實現提高計數精度，並且可以避免現有光電編碼器通過增加光柵孔的數量來提高精度時存在的計數不準確，甚至無法計數的問題。另外，在本申請又一個實施例中，該光電編碼器還可以具有兩種或兩種以上的計數精確度。如圖2所示，在第一外殼1上還可以設置有垂直貫穿第一外殼1的第三通孔12，第三通孔圓心與第一外殼1圓心之間的距離和第一通孔11與第一外殼1圓心之間的距離不相等，即第三通孔圓心所在第一外殼1的圓和第一通孔11圓心所在第一外殼1的圓是同心圓，但其直徑是不一樣的。在第二外殼2上還可以設置有與第三通孔相對的第四通孔22。 第一通孔11和第三通孔21的位置相對，其作用是安裝光電發射裝置和光電接收裝置。第一碼盤4和第二碼盤3的圓周上還可以設置有第二光柵7，並且第一碼盤4和第二碼盤3上的第二光柵7的縫寬相同。第二光柵7中心與軸線之間的距離等於第三通孔與軸線之間的距離，即第二光柵7的中心(即每一個光柵孔的中心)所在的圓周和第三通孔圓心所在的圓周為同心圓。第二光柵7的作用是遮擋或開通第三通孔和第四通孔22之間的光，並且第二光柵7中的光柵孔的長度要大於第三通孔和第四通孔22的直徑。在本申請實施例中，第二碼盤上的第二光柵7沿圓周均勻分布，第一碼盤4上的第二光柵7可以沿圓周均勻分布，也可以為弧形光柵，並且當第一碼盤4上的第二光柵7為弧形光柵時，弧形的長度大於第三通孔的直徑。並且優選地第一碼盤4上的第二光柵7可以包括多段弧形光柵。這樣，本申請實施例提供的該光電編碼器，可以在第一通孔和第二通孔內設置一套光電發射裝置和光電接收裝置，還可以在第三通孔和第四通孔內再設置一套光電發射裝置和光電接收裝置。並且由於第二光柵和第一光柵的縫寬不同，所以該光電編碼器具有兩種不同精度。在本申請其它實施例中，通過增加光柵的數量，光電編碼器還可以具有多種不同精度。由以上技術方案可見，本申請實施例提供的該光電編碼器中，在第一外殼上設置有第一通孔，在第二外殼上設置有與第一通孔位置相對的第二通孔，在第一外殼和第二外殼之間設置有第一碼盤和第二碼盤，並且第二碼盤與外殼相固定，第一碼盤與轉軸相固定。 在第一碼盤、第二碼盤的圓周上均設置第一光柵，兩者的第一光柵的縫寬相同，並且第一光柵中光柵孔的長度大於第一通孔和第二通孔的直徑。該光電編碼器在使用時，在第一通孔內設置有光電發射裝置，在第二通孔內設置有光電接收裝置，由於第一碼盤與外殼相固定， 所以當第二碼盤轉動到光柵孔與第一碼盤光柵孔相對時，光電發射裝置發出的光會由第一碼盤、第二碼盤上的光柵孔進入第二通孔，當光柵的孔小於通孔的直徑，這時就會有多束光穿過光柵進入第二通孔，不會降低光束的強度，能使光電接收裝置受光而開啟，而當第二碼盤轉動到光柵孔與第一碼盤上光柵孔之間的隔斷相對時，由於第一碼盤和第二碼盤上第一光柵的縫寬相同，則會將第一通孔和第二通孔之間的光全部遮擋住，能使光電接收裝置不受光而關斷。這樣設置第二通孔內的光電接收裝置通過接收到光的次數可以進行計數。由於第一碼盤和第二碼盤上第一光柵的縫寬相同，所以該光電編碼器無需考慮第一光柵中光柵孔之間隔斷的大小，當第二碼盤轉動時，均可以實現使光從第一通孔射入第二通孔或者將第一通孔和第二通孔之間完全隔斷，即該光電編碼器可以通過增加光柵孔的數量實現提高計數精度，並且可以避免現有光電編碼器通過增加光柵孔的數量來提高精度時存在的計數不準確，甚至無法計數的問題。以上所述僅是本申請的優選實施方式，使本領域技術人員能夠理解或實現本申請。對這些實施例的多種修改對本領域的技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本申請的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本申請將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
權利要求1.一種光電編碼器，其特徵在於，包括外殼、第一碼盤、第二碼盤和轉軸，其中所述外殼包括第一外殼和與所述第一外殼相連接的第二外殼，所述第一外殼與第二外殼之間形成內腔；所述第一外殼上設置有貫穿所述第一外殼的第一通孔；所述第二外殼上設置有與第一通孔位置相對的第二通孔；所述第一碼盤和第二碼盤安裝在所述內腔中，且第一外殼、第二外殼、第一碼盤和第二碼盤同軸；所述第一碼盤與外殼相固定，所述第二碼盤固定在所述轉軸上；所述轉軸貫穿所述外殼，且通過軸承與所述外殼可轉動連接；所述第一碼盤、第二碼盤的圓周上均設置有第一光柵，並且第一碼盤和第二碼盤上的第一光柵的縫寬相同；所述第一碼盤、第二碼盤上第一光柵中心所在的圓周和第一通孔圓心所在的圓周為同心圓，並且第一光柵中光柵孔的長度大於所述第一通孔的直徑。
2.根據權利要求1所述的編碼器，其特徵在於，所述第一外殼設置有貫穿所述第一外殼的第三通孔，並且第三通孔與第一通孔的圓心不在同一個圓周上；所第二外殼上設置有與第三通孔位置相對的第四通孔；所述第一碼盤、第二碼盤的圓周上均設置有第二光柵，並且第一碼盤和第二碼盤上的第二光柵的縫寬相同；所述第一碼盤、第二碼盤上第二光柵中心所在的圓周和第三通孔圓心所在的圓周為同心圓，並且第二光柵中光柵孔的長度大於所述第三通孔的直徑。
3.根據權利要求2所述的編碼器，其特徵在於，所述第一光柵和第二光柵的縫寬不同。
4.根據權利要求1或2所述的編碼器，其特徵在於，所述第一碼盤與所述第二外殼相固定，所述轉軸貫穿所述第二外殼，並且與所述第二外殼可轉動連接。
5.根據權利要求1或2所述的編碼器，其特徵在於，所述第一外殼嵌裝在第二外殼內， 或所述第二外殼嵌裝在第一外殼內。
6.根據權利要求1或2所述的編碼器，其特徵在於，所述第一外殼和第二外殼的端面相接觸，且第一外殼和第二外殼通過焊接、鉚接、螺栓或膠水相固定。
7.根據權利要求6所述的碼盤，其特徵在於，所述第一外殼的端面上設置有環形凹槽， 所述第二外殼上設置與所述環形凹槽相對應的環形凸起。
8.根據權利要求2所述的編碼器，其特徵在於，所述第二碼盤上的第一光柵和第二光柵沿第二碼盤的圓周均勻分布；所述第一碼盤上的第一光柵和第二光柵均為弧形光柵。
9.根據權利要求2或3所述的編碼器，其特徵在於，所述轉軸通過軸承與所述第二外殼相連接。
10.根據權利要求1所述的編碼器，其特徵在於，所述第二碼盤焊接或鉚接、螺栓或膠水固定在所述轉軸上。
專利摘要本申請公開了一種光電編碼器，包括外殼，設置在外殼內的第一碼盤、第二碼盤，穿過外殼與第二碼盤相固定的轉軸，其中第一碼盤與外殼相固定，第一外殼、第二外殼、第一碼盤和第二碼盤同軸；在外殼上設置有相對的第一通孔和第二通孔；第一碼盤、第二碼盤的圓周上均設置有第一光柵，並且兩者的第一光柵的縫寬相同；第一光柵中心所在的圓周和第一通孔圓心所在的圓周為同心圓，並且第一光柵中光柵孔的長度大於第一通孔的直徑。該光電編碼器無需考慮第一光柵中光柵孔之間隔斷的大小，均可以實現使光從第一通孔射入第二通孔或者將第一通孔和第二通孔之間完全隔斷，既可以通過增加光柵孔的數量來提高計數精度，並且計數準確度也較高。
文檔編號G01P3/486GK202126269SQ201120206848
公開日2012年1月25日 申請日期2011年6月17日 優先權日2011年6月17日
發明者謝愛文, 魏偉 申請人:浙江維融電子有限公司