電磁多圈絕對值編碼器的製作方法

2024-01-27 18:58:15 1

專利名稱：電磁多圈絕對值編碼器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種編碼器，尤其涉及一種電磁絕對值編碼器的機械 結構。
背景技術：
一般對角度等的位置測量可以使用絕對值編碼器，它們的構成和工作 原理如下
絕對值編碼器一般分為單圈和多圈。單圈編碼器的工作原理如圖1所
示
編碼器在上電後，光源12發出光束，經過屏蔽光柵13的聚光，再穿
過具有規律明暗刻線的碼盤11，最後在光電接收單元14收到一組通斷的編
碼，可以真實的反映出轉軸io當前的角度。但是很多場合下(例如高度、
長度的測量)，設備的工作行程通常會超過一圈，達到多圈工作的狀態，在 這樣的情況下，單圈編碼器就沒有辦法真實的反映多圈的絕對位置了，為
了解決這個困難，國際上出現了多圈絕對值編碼器，它的工作原理如圖2、
圖3所示
從圖中可以看出，編碼器軸通過一組變速齒輪的結構，使測量軸每轉 過一圈就在減速端轉過一定的角度，通過測量減速端轉過的角度值，可以 反映當前測量主軸轉過的圈數，這樣，在一定的範圍內，就能夠實現多圈
數的測量。圖2中編碼器軸20、碼盤21、光源22、屏蔽光柵23、光電 接收單元24、 一組變速齒輪25;圖3中編碼器軸200、底座201、光學 系統202、線路板203、 一組變速齒輪204。由於該結構需要使用具有明暗刻線的碼盤，而該碼盤刻線的精度取決 於製造工藝，所以無論從成本和環境保護角度還是製造工藝上，都需要一 定的生產規模，這限制了該產品的發展及普及。另一方面，因為刻線在玻 璃上的穩定性較好、精度較高，所以通常碼盤由玻璃構成，但是玻璃具有 易碎的特性，在振動和衝擊較強的環境下不適合該產品，加上這個方案的 光學系統會引起產品在灰塵及潮溼環境中的不穩定。為了克服上述的問題， 現有技術中又提出了依靠磁性檢測原理來實現位置測量的方案。
如圖4所示核心處理元件利用記憶功能將永磁鐵的N、 S極磁場分布 狀態保存下來(初始點，也叫零點)，當跟隨被測物體一起運動的磁鐵磁場 分布發生改變的時候，處理元件將新檢測出的磁場分布與原始分布圖做比 較，得出兩圖之間的相對夾角，從而知道設備的當前絕對位置。通常利用 該原理實現的編碼器結構如圖5所示(圖中編碼器軸30、底座31、磁鐵
32、磁檢測晶片33):
編碼器雖然在振動及煙塵環境下的使用性能很好，但它的局限性是磁 芯必須位於磁檢測晶片下方，如果仍然按利用光學系統的多圈齒輪組在單 圈測量的上方的方法，由於磁芯無法穿越線路板，所以無法實現多圈連續
發明內容
本實用新型需要解決的技術問題是提供了一種電磁多圈絕對值編碼 器，旨在解決上述的問題。
為了解決上述技術問題，本實用新型是通過以下技術方案實現的 本實用新型包括編碼器測量主軸、磁檢測晶片、磁鐵、編碼器法蘭 底座；還包括 一個安置在磁檢測晶片下的多圈齒輪組，所述的多圈齒輪 組通過齒輪聯接機構與安置磁鐵的磁鐵座相接；在多圈齒輪組下安置編碼 器法蘭底座以及穿過編碼器法蘭底座的編碼器測量主軸；在磁檢測晶片上安置一個包含DSP數據處理、CPU運算、存儲單元EEROM、信號輸出的 線路板； 一個數據聯接線連接多圈齒輪組和線路板。
與現有技術相比，本實用新型的有益效果是 一方面可有效解決振動 及煙塵等惡劣環境條件下的編碼器正常使用，另一方面，可以同時實現被 測物體的多圈位置值；解決了這兩點技術難度，編碼器可以得到更廣泛的 應用，特別是在新能源(風力發電、水利發電等)、運動控制行業(伺服控 制、巻揚啟閉機、螺杆機等)、電梯等行業的推廣。

圖1是現有技術中利用光學系統的單圈編碼器結構立體示意圖； 圖2是現有技術中利用光學系統的多圈編碼器結構立體示意圖； 圖3是圖2機械結構示意圖； 圖4是磁性原理檢測絕對位置的原理圖； 圖5是圖4機械結構示意圖； 圖6是本實用新型的結構示意圖；具體實施方式
以下結合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細描述 由圖6可見本實用新型包括編碼器測量主軸l、磁檢測晶片4、磁 鐵6、編碼器法蘭底座9;還包括 一個安置在磁檢測晶片4下的多圈齒輪 組2，所述的多圈齒輪組2通過齒輪聯接機構8與安置磁鐵6的磁鐵座7相 接；在多圈齒輪組2下安置編碼器法蘭底座9以及穿過編碼器法蘭底座9 的編碼器測量主軸h在磁檢測晶片4上安置一個包含DSP數據處理、CPU 運算、存儲單元EEROM、信號輸出的線路板5; —個數據連接線3連接多 圈齒輪組2和線路板5。
本實用新型中的多圈齒輪組的結構採用現有技術中利用光學系統的多 圈編碼器中的一組變速齒輪。多圈齒輪組被通過齒輪聯接機構所帶動的與設備聯接的編碼器測量主 軸一起旋轉，齒輪組通過檢測減速齒輪端轉過的角度值，計算出編碼器測 量主軸轉過的圈數，通過數據連接線傳送至線路板，作為數據的高位，再 累加上磁檢測晶片所檢測到的安裝於磁鐵座上磁鐵所轉過的角度，作為數 據的低位，疊加後經過CPU的運算，最後通過輸出埠以用戶需要的信號 形式發送出去。
本實用新型利用磁性檢測原理的抗振性及多圈編碼器的圈數檢測，特 別是解決了原來多圈編碼器齒輪軸需穿過線路板的機械設計，而磁檢測原 理中磁鐵需置於磁檢測晶片下方的設計規則，將兩者有機的結合在一起， 把兩者的數據進行混合運算，能夠做到對被測設備的當前圈數及當前位置 的檢測功能，實現角度、速度特別是通過運算後的長度測量。
權利要求1.一種電磁多圈絕對值編碼器，包括編碼器測量主軸(1)、磁檢測晶片(4)、磁鐵(6)、編碼器法蘭底座(9)；其特徵在於還包括一個安置在磁檢測晶片(4)下的多圈齒輪組(2)，所述的多圈齒輪組(2)通過齒輪聯接機構(8)與安置磁鐵(6)的磁鐵座(7)相接；在多圈齒輪組(2)下安置編碼器法蘭底座(9)以及穿過編碼器法蘭底座(9)的編碼器測量主軸(1)；在磁檢測晶片(4)上安置一個包含DSP數據處理、CPU運算、存儲單元EEROM、信號輸出的線路板(5)；一個數據連接線(3)連接多圈齒輪組(2)和線路板(5)。
專利摘要本實用新型涉及一種電磁多圈絕對值編碼器，包括編碼器測量主軸(1)、磁檢測晶片(4)、磁鐵(6)、編碼器法蘭底座(9)；還包括一個安置在磁檢測晶片(4)下的多圈齒輪組(2)，所述的多圈齒輪組(2)通過齒輪聯接機構(8)與安置磁鐵(6)的磁鐵座(7)相接；在多圈齒輪組(2)下安置編碼器法蘭底座(9)以及穿過編碼器法蘭底座(9)的編碼器測量主軸(1)；在磁檢測晶片(4)上安置一個包含DSP數據處理、CPU運算、存儲單元EEROM、信號輸出的線路板(5)；一個數據連接線(3)連接多圈齒輪組(2)和線路板(5)；一方面可有效解決振動及煙塵等惡劣環境條件下的編碼器正常使用，另一方面可以同時實現被測物體的多圈位置值。
文檔編號G01D5/12GK201152751SQ200820054928
公開日2008年11月19日 申請日期2008年1月22日 優先權日2008年1月22日
發明者奮 裘 申請人:上海精浦機電有限公司