CN100475441C - 手摇与按键两用式手动脉冲发生器及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手摇与按键两用式手动脉冲发生器，包括手摇信号输入单元和按键信号输入单元；上述手摇信号输入单元和按键信号输入单元输出的信号传送至中央处理器单元；中央处理器单元再通过差分芯片输出用于在机床上实现移动或定位的控制信号。本发明还公开了上述脉冲发生器的操作方法。本发明的手摇与按键两用式手动脉冲发生器，在刀具或工件需要移动距离较大情况下，仅需利用按键，即可实现控制信号的输出，而无需再以传统的方式摇动摇把上百圈，因而大大减少了摇动时所浪费的时间，提高了工作效率。

Description

手摇与按键两用式手动脉冲发生器及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种用于数控领域实现刀具、工件或相似器件在机床上移动和定位的脉冲发生器，更具体地说，涉及一种具有手摇和按键功能相结合的脉冲发生器。

背景技术

手动脉冲发生器是用在机床上，实现刀具、工件或相似器件移动和精确定位的装置。目前被广发用于数控领域，如数控机床上。

通常，手动脉冲发生器，顾名思义，即通过手动回转摇把输出脉冲。转动一个刻度对应输出一个脉冲。刀具或工件移动的距离与输出的脉冲个数成正比，刀具或工件需要移动距离越大，则摇动手动脉冲发生器的圈数就越多。问题在于，在刀具或工件移动距离较大时，需要的时间就较长，因此降低了工作效率。

发明内容

本发明针对上述问题，提供了一种手摇与按键两用式手动脉冲发生器，通过共用手动脉冲发生器的一个CPU实现了以手摇与按键两种方式输出脉冲，控制刀具、工件或相似器件移动和精确定位。通常在微调状态下选用手摇方式输出脉冲，在长距离调节刀具或工件的状态下选用按键方式输出脉冲。因此，本发明解决了现有技术的手动脉冲发生器仅具有微调功能，工作效率低的问题。

为了解决上述问题，本发明构造了一种手摇与按键两用式手动脉冲发生器，包括手摇信号输入单元和按键信号输入单元；手摇信号输入单元和按键信号输入单元输出的信号传送至中央处理器单元；中央处理器单元再通过差分芯片输出用于在机床上实现移动或定位的控制信号。

此外，本发明的手摇与按键两用式手动脉冲发生器，其进一步改进在于，在开机时，控制信号还通过线路反馈回中央处理器单元用于实现机床开机自检测。

其中，上述按键信号输入单元由正反转按键构成。而手摇信号输入单元包括手动旋转组件、信号发生组件和磁力制动组件。其中，手动旋转组件包括与转轴相关联的摇把以及固定套接于摇把上的刻度盖。上述信号发生组件包括固定在转轴上与其同步转动的码盘以及用于监测码盘的光电开关，该光电开关产生的电信号传送至中央处理器单元。上述磁力制动组件包括在刻度盖内部固定的与摇把同步转动的一个铁碗和外环齿牙阻尼片；还包括与外环齿牙阻尼片同心设置、固定不动的内环齿牙阻尼片；内、外环齿牙阻尼片分别在外圈和内圈设置有中间留有间隙、齿形相互对应、齿数相等的齿牙；内环齿牙阻尼片贴靠于一个圆环形磁铁的一侧，该磁铁的另一侧通过具有导磁性能的间隙与铁碗以磁性方式相关联；内、外环齿牙阻尼片均由导磁材料构成，从而内、外环齿牙阻尼片的齿牙上分别形成磁极N和磁极S，或者相反方式的磁极

本发明手摇与按键两用式手动脉冲发生器，其进一步改进在于，手摇信号输入单元的内、外环齿牙阻尼片均由若干阻尼片层叠而成。这一设置的目的在于，通过调整阻尼片的个数可以改变内、外环齿牙阻尼片的层叠厚度，进而改变之间磁力的大小，最终影响旋转摇把过程中使用者感知阻尼的力度。因此，概括地说，这种改进大大方便了使用者感知阻尼的强弱。

本发明手摇与按键两用式手动脉冲发生器，其进一步改进还在于，中央处理器单元还连接有正、反转指示灯。

本发明还提供了上述手摇与按键两用式手动脉冲发生器的操作方法，包括通过手摇信号输入单元向中央处理器单元输入信号，最终中央处理器单元输出控制信号的操作方式；还包括通过按键向中央处理器单元输入信号，最终中央处理器单元输出控制信号的操作方式。

具体说，利用按键实现操作的方式为：短时按下按键时，在所述中央处理器单元中形成一个脉冲信号用于实现所述控制信号的输出；当按键按下稍长时，在所述中央处理器单元中形成以稍高频率输出的脉冲信号。

此外本发明的两用式脉冲发生器，在开始启动机床状态下，控制信号还反馈回中央处理器单元用以实现自检测。而且本发明的手动脉冲发生器还能通过中央处理器单元在控制信号输出状态下启动正转或反转指示灯用以指示电机正、反转状态。

通过上述技术方案，本发明手摇与按键两用式手动脉冲发生器，在刀具或工件需要移动距离较大情况下，仅需利用按键，即可实现控制信号的输出，而无需再以传统的方式摇动摇把上百圈，费时费力，因而大大减少了摇动时所浪费的时间，提高了工作效率。此外本发明通过选用磁阻尼式的手动手脉发生器具有阻尼效果好，易于感知，转动手感好的特点，并且因采用非接触式结构，延长了使用寿命，具有经久耐用的特点。

附图说明

图1是本发明手摇与按键两用式手动脉冲发生器电路原理图；

图2是本发明手摇与按键两用式手动脉冲发生器结构的剖面示意图；

图3是本发明手摇与按键两用式手动脉冲发生器手摇信号输入单元结构的原理示意图；

图4是图3中的结构在俯视状态下的剖面图；

图5是本发明手摇与按键两用式手动脉冲发生器面板结构示意性的主视图。

具体实施方式

参考附图1说明本发明手摇与按键两用式手动脉冲发生器的原理。本发明主要由手摇信号输入单元、按键信号输入单元和中央处理器单元CPU三部分组成。其中，中央处理器单元CPU的功能主要包括将按键输入信号转成脉冲信号、将脉冲信号转化成用于控制机床信号的功能，以及选择电路的功能和其他辅助操作的功能。

上述选择电路功能的具体描述如下，当手摇信号发生单元有脉冲输出，而按键单元无输出时，选择电路将手摇单元产生的脉冲输出；当按键单元有输出，而手摇单元无输出时，选择电路将按键单元产生的脉冲输出；当手摇单元有输出时再按下按键，按键无效；当按键发生单元有输出时再摇动手摇脉冲单元，手摇单元无效；当手摇单元和按键单元均有输出或均没有输出时，选择电路控制手动脉冲发生器不输出脉冲。

如图1所示，手摇信号输入单元和按键信号输入单元输出的信号传送至中央处理器单元；中央处理器单元通过差分芯片输出用于在机床上实现刀具或工件移动或定位的控制信号。

如图5所示，本发明的脉冲发生器在机械结构上包括手摇单元和按键单元两部分，按键单元由正反转按键41、42构成，因此，中央处理器单元CPU还连接有正、反转指示灯43、44(如图1)。

此外，在开机时，控制信号还通过线路反馈回中央处理器单元用于实现开机自检测。具体地说，在手动脉冲发生器上电开机时进入自检测阶段。如图1所示，将差分芯片输出的A+和B+信号取样反馈到CPU，然后对整个电路进行检测，若电路正常，正转指示灯与反转指示灯同时亮1秒钟；若电路不正常，正转指示灯与反转指示灯均熄灭。

如图2所示，结合图3和4原理说明手摇单元的结构。图中，可以看到，层叠形式由导磁材料构成的内、外环齿牙阻尼片11、12和环形磁铁10，内环齿牙阻尼片11与外环齿牙阻尼片12同心设置，内、外环齿牙阻尼片11、12分别在外圈和内圈设置有中间留有间隙、齿形相互对应、齿数相等的齿牙51、51′(如图3)。其中，主动的摇把1和从动的转轴5相关联，同时带动一个刻度盖8转动，在刻度盖8的内部固定了外环齿牙阻尼片12和一个铁碗9，铁碗9主要用于将磁铁10的磁力传导到外环齿牙阻尼片12。尽管图中铁碗9与磁铁10之间存在间隙16，但该间隙由于较小，可以实现导磁。此外，内环齿牙阻尼片11和环形磁铁10固定在一个固定座14上。

上述设置使得内、外环齿牙阻尼片11、12的齿牙上分别形成磁极N和磁极S或者相反的磁极方式设置。当摇动摇把1时，外环齿牙阻尼片12就会随之做同心旋转，外环齿牙阻尼片12与内环齿牙阻尼片11产生相对运动，依据上面所述的原理转动时可以感受到“咔咔”的感觉，进而感知转过的刻度。此外，图5中，还包括与转轴5一起做同心旋转的码盘3，以及用于检测转动状态的光电开关4。由于码盘3上刻有均匀分布的狭缝，在其旋转时光电开关4即可输出所需的脉冲，输出脉冲的个数与码盘3转过的角度成正比。光电开关4产生的电信号传送至电路板2上的中央处理器单元。

为了便于改变磁阻尼的大小，内、外环齿牙阻尼片11、12均由若干阻尼片层叠而成(如图5)；片数多，阻尼效果强，片数少，阻尼效果弱。而且上述磁铁还可以设置在内、外环齿牙阻尼片11、12的两侧，只要能够保证内、外环齿牙阻尼片11、12的齿牙之间形成相对应的磁极N和S即可。

综上，本发明的手摇与按键两用式手动脉冲发生器可以以两种方式操作。即，通过手摇信号输入单元向中央处理器单元输入信号，最终中央处理器单元输出控制信号；或者通过按键向中央处理器单元输入信号，最终中央处理器单元输出控制信号的操作步骤。

此外，按键的操作可以进一步功能化。如：当按下正转按键时，脉冲发生器输出正向脉冲；当按下反转按键时，脉冲发生器输出反向脉冲；当同时按下正转按键和反转按键时，则脉冲发生器不输出脉冲。小于0.5秒按下按键时只输出一个脉冲；按键按下0.5秒到2秒时以10Hz频率输出脉冲信号，按键按下2秒到5秒时以100Hz频率输出脉冲信号，按键按下5秒以上时以1000Hz频率输出脉冲信号。

也可设置成，小于20秒按下按键时只输出一个脉冲；按键按下20秒到50秒时以1000Hz频率输出脉冲信号。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1、一种手摇与按键两用式手动脉冲发生器，包括手摇信号输入单元，其特征在于，还包括按键信号输入单元；所述手摇信号输入单元和按键信号输入单元输出的信号传送至中央处理器单元；所述中央处理器单元通过差分芯片输出用于在机床上实现移动或定位的控制信号。

2、根据权利要求1所述的手摇与按键两用式手动脉冲发生器，其特征在于，在开机时，所述控制信号还通过线路反馈回中央处理器单元用于实现开机自检测。

3、根据权利要求1或2所述的手摇与按键两用式手动脉冲发生器，其特征在于，所述手摇信号输入单元包括手动旋转组件、信号发生组件和磁力制动组件；其中，

所述手动旋转组件包括与转轴(5)相关联的摇把(1)以及固定套接于所述摇把(1)上的刻度盖(8)；

所述信号发生组件包括固定于所述转轴(5)与之同步转动的码盘(3)以及用于监测所述码盘(3)的光电开关(4)；所述光电开关(4)产生的电信号传送至所述中央处理器单元；

所述磁力制动组件包括在所述刻度盖(8)内部固定的与所述摇把(1)同步转动的一个铁碗(9)和外环齿牙阻尼片(12)，还包括与所述外环齿牙阻尼片(12)同心设置、固定不动的内环齿牙阻尼片(11)；所述内、外环齿牙阻尼片(11、12)分别在外圈和内圈设置有中间留有间隙、齿形相互对应、齿数相等的齿牙(51、51’)；所述内环齿牙阻尼片(11)贴靠于一个圆环形磁铁(10)的一侧，所述磁铁(10)的另一侧通过具有导磁性能的间隙(16)与所述铁碗(9)以磁性方式相关联；所述内、外环齿牙阻尼片(11、12)均由导磁材料构成，从而所述内、外环齿牙阻尼片(11、12)的齿牙上分别形成磁极N和磁极S。

4、根据权利要求3所述的手摇与按键两用式手动脉冲发生器，其特征在于，所述内、外环齿牙阻尼片(11、12)均由若干阻尼片层叠而成。

5、根据权利要求3所述的手摇与按键两用式手动脉冲发生器，其特征在于，所述中央处理器单元还连接有正、反转指示灯(43、44)。

6、一种手摇与按键两用式手动脉冲发生器的操作方法，包括通过手摇信号输入单元向中央处理器单元输入信号，最终所述中央处理器单元输出控制信号的操作步骤；其特征在于，还包括通过按键向中央处理器单元输入信号，最终所述中央处理器单元输出控制信号的操作步骤。

7、根据权利要求6所述手摇与按键两用式手动脉冲发生器的操作方法，其特征在于，短时按下按键时，在所述中央处理器单元中形成一个脉冲信号用于实现所述控制信号的输出；当按键按下稍长时，在所述中央处理器单元中形成以稍高频率输出的脉冲信号。

8、根据权利要求6或7所述手摇与按键两用式手动脉冲发生器的操作方法，其特征在于，在开机时，所述控制信号反馈回所述中央处理器单元实现自检测的操作步骤。

9、根据权利要求8所述手摇与按键两用式手动脉冲发生器的操作方法，其特征在于，所述中央处理器单元在控制信号输出状态下启动正转或反转指示灯用于指示电机正、反转状态。

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