CN101750106A - 重载绝对式多圈旋变编码器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重载绝对式多圈旋变编码器，所述重载绝对式多圈旋变编码器包括输入轴；高速密封圈；重载迷宫式轴承盖；重载轴承座；重载轴承；重载外壳；旋变底座；旋变定子；旋变转子；旋变轴承盖；精密轴承；圈数发送磁盘；多圈计数器PCB板；RD连接线；RD智能解码器PCB板；数据输出PCB板；轴承座O型密封圈；轴承盖O型密封圈；绝缘轴；接地辫。本发明把旋转变压器与微处理器解码芯片以及重载结构完美的结合在一起，完全克服了光电编码器存在的所有缺陷，构成了小型一体化的高可靠性、高精度的重载绝对式多圈旋变编码器。与光电编码器相比，尤其在需要高精度高可靠性的位置、速度反馈系统中明显优于光电编码器。

Description

重载绝对式多圈旋变编码器

技术领域

本发明属于自动化测量领域，涉及一种工业检测技术，更特别地说，能够向各种自动化系统提供高可靠性、高精度的绝对式、增量式、模拟量的角位数据。可用于各种场合的轴角位置及速度的测量，尤其适用于各种重载设备的场合并带有高端接口。

背景技术

目前，高精度重载光电编码器被广泛的应用在各种重载设备的工业现场中，光电编码器是通过光电转换将输入的轴角位置信息转换成相应的数字代码。光电编码器主要由光电码盘、光栅、LED光电转换管以及转换电路组成。而光电码盘的材料主要有三种：玻璃，塑料，金属。玻璃质的码盘温度特性好，不变形，随着光刻技术的发展可做到高精度，但易碎；塑料质的码盘各方面性能都比较差，但价格便宜；金属质的码盘温度特性较差易变形，因不能应用光刻技术而只能做到中等或低精度，但坚固耐用；LED光电发送管长时间连续工作会产生老化，发射率下降，使光电编码器可靠性变差。尽管工程师们在高精度光电编码器使用方面做了重载设计，但由于光电编码器中的玻璃码盘和LED光电转换管自有的缺陷，在实际应用中，在大的冲击和震动的重载设备上使用，稍不注意的安装，光电编码器还是经常被损坏，随着长时间连续使用，LED光电转换管会老化，其可靠性也会大大下降，随着自动化系统对高精度和可靠性方面的要求越来越高，当今，被广泛应用的光电编码器已经发展到一个平顶阶段，尤其已不能满足同时要求高精度和高可靠性的工业现场。

发明内容

本发明为了满足现有工业现场对重载编码器的需求，提供一种具有高可靠性、高精度，并可应用在各种重载设备场合的轴角位置及速度测量，并带有高端接口的重载绝对式多圈旋变编码器。本发明在设计上，把旋转变压器与微处理器解码芯片以及重载结构完美的结合在一起，它完全克服了现有光电编码器存在的所有缺陷，构成了小型一体化的高可靠性、高精度的重载绝对式多圈旋变编码器。与光电编码器相比，尤其在需要高精度高可靠性的位置、速度反馈系统中明显优于光电编码器。

本发明提供的重载绝对式多圈旋变编码器包括：输入轴；高速密封圈；重载迷宫式轴承盖；重载轴承座；重载轴承；重载外壳；旋变底座；旋变定子；旋变转子；旋变轴承盖；精密轴承；旋变引出线；圈数发送磁盘；多圈计数器PCB板；RD连接线；RD智能解码器PCB板；数据输出PCB板；磁钢；多圈计数器数据输出线；单圈数据输出线；单圈数据输出密封式航空插头；多圈数据输出密封式航空插头；轴承座O型密封圈；轴承盖O型密封圈；绝缘轴；接地辫。

所述重载轴承座和输入轴的材料选用优质不锈钢，经热处理后具有很高的刚度。重载轴承镶嵌在重载轴承座上，当输入轴受到轴向冲击时，重载轴承可以有力的抗击轴向冲击，其概念为，除非重载轴承被击碎，否则编码器不被损坏。

所述重载迷宫式轴承盖材料选用优质不锈钢，经热处理后具有很高的刚度，轴向设有迷宫槽，与输入轴上的迷宫槽吻合配装，径向设有梯形密封槽，高速密封圈外径紧紧卧靠在重载迷宫式轴承盖的梯形密封槽内，高速密封圈内径套在输入轴上。在迷宫槽缝隙内充满温宽范围的半固态润滑剂，对高速密封圈施加液态润滑油后会产生膨胀，因此可有效的阻挡高密度粉尘，高压、高温、腐蚀性气体及水淋的侵入，而不影响输入轴的旋转力矩。

所述旋变底座和旋变轴承盖的材料选用可吸收震动的具有弹性的航空复合材料，旋转变压器的旋变定子牢固的镶嵌在里面，多圈计数器PCB板、RD智能解码器PCB板和数据输出PCB板被稳固的架装在旋变轴承盖上，从而能够有效的抵抗设备的震动。

所述精密轴承套装在绝缘轴上，其作用是：当输入轴与绝缘轴在同心度产生微观偏差时，精密轴承会进行有效的调整，因此保证了旋变转子高速旋转时的同心度，而不会产生径向跳动，从而保证了旋变信号输出的稳定性。

所述绝缘轴材料选用高强度的航空复合材料，经涂抹高强度胶体后被镶嵌在输入轴上端，组成为一体进行二次加工，保证与输入轴的同心度，其作用是：有效的阻止了大功率电机，轴电流对电子部分的干扰。

所述重载迷宫式轴承盖与重载轴承座上镶有高弹性优质航空密封圈，有效的阻挡高密度粉尘，高压、高温、高腐、气体及水淋的渗入。

所述重载外壳采用导磁性的优质钢以抗击重物的碰撞和电磁辐射。电磁辐射干扰，可以通过接地辫疏导到大地，阻止对电子部分的干扰。

所述圈数发送磁盘镶有一个优质永磁磁钢，套装在绝缘轴上，与多圈计数器PCB板组成非接触式、单脉冲双向计数的绝对式磁电轴多圈计数器。

所述重载绝对式多圈旋变编码器如与联轴器大偏移自动补偿装置合用，可完全克服更大的轴向冲击与更大的径向震动。

本发明用于各种场合的轴角位置及速度的测量，尤其适用于各种带有重载设备的场合，其优点在于：-

1.向各种自动化系统提供高可靠性、高精度的绝对式、增量式、模拟量的角位数据。

2.防护设计采用迷宫式密封与高速密封圈结合，可完全克服高密度粉尘，高温、高压、腐蚀性气体及水淋的侵入。

3.采用绝缘轴和坚固的重载金属外壳，可完全克服轴电流、电磁辐射的干扰。

4.采用旋转变压器作为信号发送器，可完全克服光电编码器中光电管的老化，玻璃码盘的易碎和金属或塑料码盘的变形而缩短编码器使用寿命、降低可靠性和损坏。

5.电路芯片全部采用军用芯片，PCB板做防潮绝缘处理以适应高低温、高潮湿环境。

6.具有电源反接保护。

7.多圈计数采用无接触式磁电轴单脉冲双向计数原理，完全克服环境温度变化的影响以及光电编码器中多组齿轮传递产生的机械磨损和间隙误差。

8.多圈计数器使用温度范围宽的锂电池供电，在掉电情况下仍可接收磁电轴发送的无源圈数脉冲，实现了真正意义上的绝对式多圈编码器输出。

9.同时多种数据输出：增量式A/B相位差90°双向脉冲和Z脉冲输出，绝对式一圈和多圈二进制数字量数据输出，变送器一圈和多圈4-20mA电流信号输出。

10.多种高端接口：Profibus-DP、SSI、ANC。

11.与联轴器大偏移自动补偿装置合用，提供一种适应各种重载设备坚固耐用的安装结构，可方便的安装在各种旋转轴的重载设备上，可完全克服更大的轴向冲击与更大的径向震动。

12.可完全替代现有的各种光电轴编码器。

附图说明

图1是重载绝对式多圈旋变编码器结构图。

图中：

1.输入轴；    2.高速密封圈；3.重载迷宫式轴承盖；4.联轴器大偏移自动补偿装置；

5.重载轴承座；6.重载轴承；  7.重载外壳；        8.旋变底座；9.旋变定子；

10.旋变转子；11.旋变轴承盖；12.精密轴承；      13.旋变引出线；

14.圈数发送磁盘；15.多圈计数器PCB板；16.RD连接线；17.RD智能解码器PCB板；

18.数据输出PCB板；19.磁钢；20.多圈计数器数据输出线；21.单圈数据输出线；

22.单圈数据输出密封式航空插头；23.多圈数据输出密封式航空插头；

24.轴承座O型密封圈；           25.轴承盖O型密封圈；26.绝缘轴；27.接地辫；

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。

请参见附图1所示，本发明提供的重载绝对式多圈旋变编码器包括：输入轴1；高速密封圈2；重载迷宫式轴承盖3；重载轴承座5；重载轴承6；重载外壳7；旋变底座8；旋变定子9；旋变转子10；旋变轴承盖11；精密轴承12；旋变引出线13；圈数发送磁盘14；多圈计数器PCB板15；RD连接线16；RD智能解码器PCB板17；数据输出PCB板18；磁钢19；多圈计数器数据输出线20；单圈数据输出线21；单圈数据输出密封式航空插头22；多圈数据输出密封式航空插头23；轴承座O型密封圈24；轴承盖O型密封圈25；绝缘轴26；接地辫27。

所述重载外壳7采用导磁性的优质钢以抗击重物的碰撞和电磁辐射。重载外壳7固定连接在重载轴承座5上，重载外壳7内部的重载轴承座5上连接旋变底座8.旋变底座8上方为旋变轴承盖11，所述的输入轴1从重载轴承座下方的重载迷宫式轴承盖3进入重载外壳7内部与重载轴承6连接；输入轴1上方连接绝缘轴26。绝缘轴26上连接旋转变压器的旋变转子10，以及精密轴承12和圈数发送磁盘14；其中，旋变定子9、旋变转子10和精密轴承12位于旋变轴承盖11内部，圈数发送磁盘14连接在伸出旋变轴承盖11外部部分的绝缘轴26上；所述重载轴承6镶嵌在重载轴承座5上；在所述圈数发送磁盘14的上方，多圈计数器PCB板15、RD智能解码器PCB板17、数据输出PCB板18稳固的顺次架装在旋变轴承盖11上；电磁辐射干扰可以通过重载外壳7外部连接的接地辫27疏导到大地，阻止外部电磁辐射对内部电子部分的干扰。

所述重载轴承座5和输入轴1的材料选用优质不锈钢，经热处理后具有很高的刚度。重载轴承6镶嵌在重载轴承座5上，当输入轴1受到轴向冲击时，重载轴承6可以有力的抗击轴向冲击，其概念为，除非重载轴承6被击碎，输入轴1、绝缘轴26、旋变转子10产生轴向位移，而使旋变输出产生错向信号，但不损坏编码器。

所述重载迷宫式轴承盖3材料选用优质不锈钢，经热处理后具有很高的刚度，重载迷宫式轴承盖3轴向设有迷宫槽，与输入轴1上的迷宫槽吻合配装；径向设有梯形密封槽，高速密封圈2外径紧紧卧靠在重载迷宫式轴承盖3的梯形密封槽内，高速密封圈2内径套在输入轴1上。在所述梯形迷宫槽缝隙内充满温宽范围的半固态润滑剂，对高速密封圈2施加液态润滑油后会产生膨胀，因此可有效的阻挡高密度粉尘，高压、高温、腐蚀性气体及水淋的侵入，而不影响输入轴1的旋转力矩。所述重载迷宫式轴承盖3与重载轴承座5上镶有高弹性优质航空O型密封圈，有效的阻挡高密度粉尘，高压、高温、高腐、气体及水淋的渗入。

所述旋变底座8和旋变轴承盖11的材料选用可吸收震动的具有弹性的航空复合材料，旋转变压器的定子9牢固的镶嵌在里面，多圈计数器PCB板15、RD智能解码器PCB板17和数据输出PCB板18被稳固的顺次架装在旋变轴承盖11上方。从而能够有效的抵抗设备的震动。

所述绝缘轴26材料选用高强度的航空复合材料，经涂抹高强度胶体后被镶嵌在输入轴1上端，与输入轴1组成为一体进行二次加工，保证与输入轴1的同心度，其作用是：有效的阻止了大功率电机，轴电流对电子部分的干扰。在所述的绝缘轴26上方通过精密轴承12固定有旋变转子10。所述精密轴承12套装在绝缘轴26上，其作用是：当输入轴1与绝缘轴26在同心度产生微观偏差时，精密轴承12会进行有效的调整，因此保证了旋变转子10高速旋转时的同心度，而不会产生径向跳动，从而保证了旋变信号输出的稳定性。

所述圈数发送磁盘14镶有一个优质永磁磁钢19，圈数发送磁盘14套装在绝缘轴26上，与多圈计数器PCB板15组成非接触式、单脉冲双向计数的绝对式磁电轴多圈计数器。

RD智能解码器PCB板17上设置微处理器解码芯片，RD智能解码器PCB板17和数据输出PCB板18与旋变定子9通过旋变引出线13相连接，以实现解码和数据输出的功能。单圈数据输出密封式航空插头22和多圈数据输出密封式航空插头23并排安装在重载外壳7上；多圈计数器PCB板15通过多圈计数器数据输出线20连接在多圈数据输出密封式航空插头23上，用以实现圈数数据的传输。数据输出PCB板18通过单圈数据输出线21，连接在单圈数据输出密封式航空插头22上，用以实现单圈角位数据的传输。

所述的多圈计数器PCB板15、RD智能解码器PCB板17和数据输出PCB板18均具有电源反接保护。

上述的重载绝对式多圈旋变编码器如与联轴器大偏移自动补偿装置4合用，即重载绝对式多圈旋变编码器的输入轴1通过连轴器大偏移自动补偿装置4与设备轴28连接，可以克服更大的轴向冲击与更大的径向震动。

Claims (7)

1.一种重载绝对式多圈旋变编码器，其特征在于：重载外壳(7)固定连接在重载轴承座(5)上，重载外壳(7)内部，重载轴承座(5)上顺次连接旋变底座(8)和旋变轴承盖(11)，输入轴(1)从重载轴承座(5)下方的重载迷宫式轴承盖(3)进入重载外壳(7)内部与重载轴承(6)连接，输入轴(1)上方连接绝缘轴(26)，绝缘轴(26)上连接旋转变压器的旋变转子(10)，以及精密轴承(12)和圈数发送磁盘(14)；其中，旋变定子(9)、旋变转子(10)和精密轴承(12)位于旋变轴承盖(11)内部，圈数发送磁盘(14)连接在伸出旋变轴承盖(11)外部部分的绝缘轴(26)上；所述重载轴承(6)镶嵌在重载轴承座(5)上；在所述圈数发送磁盘(14)的上方，多圈计数器PCB板(15)、RD智能解码器PCB板(17)、数据输出PCB板(18)稳固的顺次架装在旋变轴承盖(11)上。

2.根据权利要求1所述的重载绝对式多圈旋变编码器，其特征在于：所述的圈数发送磁盘(14)上镶有磁钢(19)；圈数发送磁盘(14)与多圈计数器PCB板(15)组成非接触式、单脉冲双向计数的绝对式磁电轴多圈计数器；所述的RD智能解码器PCB板(17)和数据输出PCB板(18)通过旋变引出线(13)，分别与旋变定子(9)相连接，以实现解码和数据输出的功能。

3.根据权利要求1所述的重载绝对式多圈旋变编码器，其特征在于：在所述的重载外壳(7)上并排安装有单圈数据输出密封式航空插头(22)和多圈数据输出密封式航空插头(23)，多圈计数器PCB板(15)通过多圈计数器数据输出线(20)连接在多圈数据输出密封式航空插头(23)上，用以实现圈数数据的传输；数据输出PCB板(18)通过单圈数据输出线(21)，连接在单圈数据输出密封式航空插头(22)上，用以实现单圈角位数据的传输。

4.根据权利要求1所述的重载绝对式多圈旋变编码器，其特征在于：所述重载轴承座(5)、重载迷宫式轴承盖(3)和输入轴(1)的材料选用优质不锈钢，经热处理后具有很高的刚度；所述旋变底座(8)和旋变轴承盖(11)的材料选用可吸收震动的具有弹性的航空复合材料；所述绝缘轴(26)材料选用高强度的航空复合材料。

5.根据权利要求1所述的重载绝对式多圈旋变编码器，其特征在于：所述重载迷宫式轴承盖(3)轴向设有迷宫槽，与输入轴(1)上的迷宫槽吻合配装，径向设有梯形密封槽，高速密封圈(2)外径紧紧卧靠在重载迷宫式轴承盖(3)的梯形密封槽内，高速密封圈(2)内径套在输入轴(1)上；在迷宫槽缝隙内充满温宽范围的半固态润滑剂。

6.根据权利要求1所述的重载绝对式多圈旋变编码器，其特征在于：所述重载迷宫式轴承盖(3)与重载轴承座(5)上镶有高弹性优质航空O型密封圈。

7.根据权利要求1所述的重载绝对式多圈旋变编码器，其特征在于：所述重载外壳(7)采用导磁性的优质钢以抗击重物的碰撞和电磁辐射，电磁辐射干扰通过重载外壳(7)外部连接的接地辫(27)疏导到大地，阻止对电子部分的干扰。

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