CN101929874B - 传动轴可以轴向滑动的旋转编码器 - Google Patents
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Abstract
一种传动轴可以轴向滑动的旋转编码器。该编码器由传动轴、码盘、测量头、滚珠螺钉、内轴承、外轴承、内端盖、外端盖和固定螺钉组成，码盘上有螺孔，螺孔内有滚珠螺钉，传动轴上有沿轴向的定位槽，定位槽圆弧的半径等于滚珠螺钉中的滚珠的半径，滚珠螺钉将码盘固定在传动轴上，因为滚珠螺钉和定位槽的导向和定位作用，传动轴在码盘中滑动时，不影响码盘测量旋转轴的角度和位置。
Description
所属技术领域 本发明涉及一种旋转编码器，尤其是一种传动轴可以轴向滑动的旋转编码器。
背景技术 在机床、印刷机械、模切机和自动化生产线等领域，经常需要测量旋转设备的旋转角度和旋转位置，这时就需要使用旋转编码器，旋转编码器根据原理不同有旋转变压器型、旋转光栅型、旋转磁栅型、旋转容栅型、光电对射式、光电反射式等形式，根据定位方式有增量型旋转编码器和绝对值型旋转编码器，根据旋转设备和旋转编码器的连接方式不同有传动轴伸出形式的旋转编码器和空心形式的旋转编码器。
目前，当被测量的旋转设备的旋转轴有较大幅度的轴向滑动时，这些现有的旋转编码器尚不能很好的处理，这种情况在印后标签旋转模切和胶粘制品旋转模切等领域经常存在。发明内容在旋转设备的旋转轴有轴向滑动时，为了仍可以准确地测量旋转设备的旋转角度和旋转位置，本发明提供一种传动轴可以跟随设备的旋转轴轴向滑动的旋转编码器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该旋转编码器由传动轴、码盘、测量头、滚珠螺钉、内轴承、外轴承、内端盖、外端盖、固定螺钉、位移传感器、感应盘和外壳组成，码盘上有螺孔，螺孔内有滚珠螺钉，传动轴上有沿轴向的定位槽，定位槽为圆弧结构，圆弧的半径等于滚珠螺钉中的滚珠的半径，滚珠螺钉将码盘固定在传动轴上，滚珠螺钉的滚珠一部分在定位槽中，滚珠螺钉的滚珠的另一部分在码盘的螺孔中，如果定位槽为一条以上时，各定位槽应在传动轴的圆周方向上均匀分布，码盘上的螺孔数量和位置与定位槽的数量和位置一一对应，定位槽为两条时，机械平衡性能比一条定位槽时要好，在传动轴上码盘的两侧有内轴承和外轴承，内轴承安装在内端盖上，外轴承安装在外端盖上，滚珠螺钉可以是由滚珠、弹簧和螺钉组成，滚珠螺钉可以是球头柱塞标准件，码盘可以是光栅、磁栅、容栅、旋转变压器、均匀分布的透光孔、均匀分布的齿等结构形式，测量头检测码盘的角度和位置，测量头固定于端盖上，固定螺钉将内端盖和外端盖固定在一起，传动轴的轴头可以为螺纹、平台或光轴等结构，传动轴的另一端可以是平台、内六角或外六角等便于扳手卡住的螺帽，内端盖可以和旋转设备的轴头支架连接为一体，旋转设备的旋转轴与旋转编码器传动轴可以通过联轴器连接，也可以通过传动轴轴头的螺纹与旋转轴轴头的中心螺孔连接，旋转编码器的传动轴随旋转设备的旋转轴旋转，这样码盘就可以测出旋转设备的旋转角度和旋转位置，当旋转设备的旋转轴发生轴向位移时，旋转编码器的传动轴也发生轴向滑动，因为滚珠螺钉和定位槽的导向和定位作用，传动轴在码盘中滑动时，码盘可以继续测量旋转轴的角度和位置，这样就实现了在旋转设备的旋转轴存在轴向位移的情况下仍可以测量旋转设备角度和位置的功能，当传动轴轴头的螺纹与旋转轴轴头中心的螺孔连接或外部环境允许时，外轴承和外端盖也可以都不要，或只保留外端盖，在外端盖或内端盖上安装外壳，用外壳中的位移传感器检测传动轴轴头的位移或检测传动轴上安装的感应盘的位移，位移传感器可以是涡流式、感应式、电容式、光电反射式、激光式、超声波式传感器等。
本发明的有益效果是这种旋转编码器通过可以轴向滑动的传动轴，在旋转设备的旋转轴存在轴向位移的情况下仍可以测量旋转设备的角度和位置，由于该发明所采取的技术措施都是成熟可行的，所以可以实现。
附图说明 下面结合附图和实施例，对本发明进一步说明。
图1是本发明的第一个实施例。
图2是本发明的第二个实施例。
图3是本发明的第三个实施例。
图4是本发明的第四个实施例。
图5是本发明的第五个实施例。
图6是本发明的第六个实施例。
图7是本发明的第七个实施例。
图8是本发明的第八个实施例。
图中1.传动轴，2.定位槽，3.码盘，4.定位螺孔，5.滚珠螺钉，6.测量头，7.内轴承，8.外轴承，9.内端盖，10.外端盖，11.固定螺钉，12.螺帽，13.固定孔，14.传动轴轴头，15.螺钉，16.外壳，17.位移传感器，18.联轴器，19.旋转设备，20.旋转轴，21.螺孔，22.轴承，23.轴承座，24.连接轴，25.安装支架，26.感应盘，27.螺孔，28.螺丝。
具体实施方式 在图1中，传动轴(1)有定位槽(2)、螺帽(12)和传动轴轴头(14)，螺帽(12)为平台，可以通过该平台用扳手旋转螺帽(12)，传动轴轴头(14)为螺纹连接方式，码盘(3)安装在传动轴(1)上，码盘(3)上有定位螺孔(4)，滚珠螺钉(5)安装在定位螺孔(4)内，滚珠螺钉(5)为球头柱塞，定位槽(2)为沿轴向的加工出的圆弧，该圆弧的直径与滚珠螺钉(5)内滚珠的直径相等，滚珠螺钉(5)将码盘(3)固定在传动轴(1)的定位槽(2)内，码盘(3)在传动轴(1)上旋转，由于定位槽(2)和滚珠螺钉(5)的定位和滑动作用，传动轴(1)也可以在码盘(3)内做轴向滑动而不影响旋转运动，测量头(6)可以检测码盘(3)的旋转位置和旋转角度，码盘(3)可以是沿圆周均匀分布的缝隙，测量头(6)可以是槽形光电耦合器，内轴承(7)安装在内端盖(9)上，外轴承(8)安装在外端盖(10)上，传动轴(1)的外径与内轴承(7)和外轴承(8)的内径为动配合，传动轴(1)可以在内轴承(7)和外轴承(8)上做轴向滑动，固定螺钉(11)将外端盖(10)和内端盖(9)固定在一起，旋转螺帽(12)可以将传动轴轴头(14)的螺纹旋入被测旋转设备的旋转轴上，用固定孔(13)可以将旋转编码器固定在旋转设备上，旋转设备的旋转带动传动轴(1)旋转，传动轴(1)的旋转带动码盘(2)旋转，测量头(6)检测码盘(3)的旋转位置和旋转角度，传动轴(1)作轴向滑动不影响测量头(6)对码盘(3)的检测。
在图2中，传动轴(1)有定位槽(2)、螺帽(12)和传动轴轴头(14)，螺帽(12)为外六角，可以用扳手旋转外六角，传动轴轴头(14)为螺纹连接方式，码盘(3)安装在传动轴(1)上，码盘(3)上有定位螺孔(4)，滚珠螺钉(5)安装在定位螺孔(4)内，滚珠螺钉(5)为球头柱塞，定位槽(2)为沿轴向的加工出的圆弧，该圆弧的直径与滚珠螺钉(5)内滚珠的直径相等，滚珠螺钉(5)将码盘(3)固定在传动轴(1)的定位槽(2)内，码盘(3)在传动轴(1)上旋转，由于定位槽(2)和滚珠螺钉(5)的定位和滑动作用，传动轴(1)也可以在码盘(3)内做轴向滑动而不影响旋转运动，测量头(6)可以检测码盘(3)的旋转位置和旋转角度，码盘(3)可以是沿圆周均匀分布的光栅，测量头(6)可以是反射式光电传感器，内轴承(7)安装在内端盖(9)上，外轴承(8)安装在外端盖(10)上，传动轴(1)的外径与内轴承(7)和外轴承(8)的内径为动配合，传动轴(1)可以在内轴承(7)和外轴承(8)上做轴向滑动，固定螺钉(11)将外端盖(10)和内端盖(9)固定在一起，旋转螺帽(12)可以将传动轴轴头(14)的螺纹旋入被测旋转设备的旋转轴上，用固定孔(13)可以将旋转编码器固定在一个支架上，旋转设备的旋转带动传动轴(1)旋转，传动轴(1)的旋转带动码盘(2)旋转，测量头(6)检测码盘(3)的旋转位置和旋转角度，传动轴(1)作轴向滑动不影响测量头(6)对码盘(3)的检测。
在图3中，传动轴(1)有定位槽(2)、螺帽(12)和传动轴轴头(14)，螺帽(12)为外六角，可以用扳手旋转该内六角，传动轴轴头(14)为螺纹连接方式，码盘(3)安装在传动轴(1)上，码盘(3)上有定位螺孔(4)，滚珠螺钉(5)安装在定位螺孔(4)内，滚珠螺钉(5)为球头柱塞，定位槽(2)为沿轴向的加工出的圆弧，该圆弧的直径与滚珠螺钉(5)内滚珠的直径相等，滚珠螺钉(5)将码盘(3)固定在传动轴(1)的定位槽(2)内，码盘(3)在传动轴(1)上旋转，由于定位槽(2)和滚珠螺钉(5)的定位和滑动作用，传动轴(1)也可以在码盘(3)内做轴向滑动而不影响旋转运动，测量头(6)可以检测码盘(3)的旋转位置和旋转角度，码盘(3)可以是沿圆周均匀分布的磁栅，测量头(6)可以是固定磁栅，内轴承(7)安装在内端盖(9)上，外轴承(8)安装在外端盖(10)上，传动轴(1)的外径与内轴承(7)和外轴承(8)的内径为动配合，传动轴(1)可以在内轴承(7)和外轴承(8)上做轴向滑动，固定螺钉(11)将外端盖(10)和内端盖(9)固定在一起，旋转螺帽(12)可以将传动轴轴头(14)的螺纹旋入被测旋转设备的旋转轴上，用固定孔(13)可以将旋转编码器固定在一个支架上，旋转设备的旋转带动传动轴(1)旋转，传动轴(1)的旋转带动码盘(2)旋转，测量头(6)检测码盘(3)的旋转位置和旋转角度，传动轴(1)作轴向滑动不影响测量头(6)对码盘(3)的检测。
在图4中，传动轴(1)有定位槽(2)和传动轴轴头(14)，传动轴轴头(14)的平台用于固定联轴器，码盘(3)安装在传动轴(1)上，码盘(3)上有定位螺孔(4)，滚珠螺钉(5)安装在定位螺孔(4)内，滚珠螺钉(5)为球头柱塞，定位槽(2)为沿轴向的加工出的圆弧，该圆弧的直径与滚珠螺钉(5)内滚珠的直径相等，滚珠螺钉(5)将码盘(3)固定在传动轴(1)的定位槽(2)内，码盘(3)在传动轴(1)上旋转，由于定位槽(2)和滚珠螺钉(5)的定位和滑动作用，传动轴(1)也可以在码盘(3)内做轴向滑动而不影响旋转运动，测量头(6)可以检测码盘(3)的旋转位置和旋转角度，码盘(3)可以是沿圆周均匀分布的光栅，测量头(6)可以是槽形光电耦合器，内轴承(7)安装在内端盖(9)上，外轴承(8)安装在外端盖(10)上，传动轴(1)的外径与内轴承(7)和外轴承(8)的内径为动配合，传动轴(1)可以在内轴承(7)和外轴承(8)上做轴向滑动，固定螺钉(11)将外端盖(10)和内端盖(9)固定在一起，用固定孔(13)将旋转编码器固定在旋转设备上，旋转设备的旋转带动传动轴(1)旋转，传动轴(1)的旋转带动码盘(2)旋转，测量头(6)检测码盘(3)的旋转位置和旋转角度，传动轴(1)作轴向滑动不影响测量头(6)对码盘(3)的检测，外壳(16)用螺钉(15)固定在外端盖(10)上，位移传感器(17)用于检测传动轴(1)外轴头的轴向位移，位移传感器(17)可以是电容式位移传感器。
在图5中，传动轴(1)有定位槽(2)和传动轴轴头(14)，传动轴轴头(14)探出的光轴用于紧固联轴器，码盘(3)安装在传动轴(1)上，码盘(3)上有定位螺孔(4)，滚珠螺钉(5)安装在定位螺孔(4)内，滚珠螺钉(5)为球头柱塞，定位槽(2)为沿轴向的加工出的圆弧，该圆弧的直径与滚珠螺钉(5)内滚珠的直径相等，滚珠螺钉(5)将码盘(3)固定在传动轴(1)的定位槽(2)内，码盘(3)在传动轴(1)上旋转，由于定位槽(2)和滚珠螺钉(5)的定位和滑动作用，传动轴(1)也可以在码盘(3)内做轴向滑动而不影响旋转运动，测量头(6)可以检测码盘(3)的旋转位置和旋转角度，码盘(3)可以是沿圆周均匀分布的光栅，测量头(6)可以是槽形光电耦合器，内轴承(7)安装在内端盖(9)上，外轴承(8)安装在外端盖(10)上，传动轴(1)的外径与内轴承(7)和外轴承(8)的内径为动配合，传动轴(1)可以在内轴承(7)和外轴承(8)上做轴向滑动，固定螺钉(11)将外端盖(10)和内端盖(9)固定在一起，用固定孔(13)将旋转编码器固定在旋转设备上，旋转设备的旋转带动传动轴(1)旋转，传动轴(1)的旋转带动码盘(2)旋转，测量头(6)检测码盘(3)的旋转位置和旋转角度，传动轴(1)作轴向滑动不影响测量头(6)对码盘(3)的检测，外壳(16)用螺钉(15)固定在外端盖(10)上，位移传感器(17)用于检测传动轴(1)外轴头的轴向位移，位移传感器(17)可以是涡流式位移传感器。
在图6中，传动轴(1)有定位槽(2)和传动轴轴头(14)，传动轴轴头(14)探出的光轴用于紧固联轴器，码盘(3)安装在传动轴(1)上，码盘(3)上有定位螺孔(4)，滚珠螺钉(5)安装在定位螺孔(4)内，滚珠螺钉(5)为球头柱塞，定位槽(2)为沿轴向的加工出的圆弧，该圆弧的直径与滚珠螺钉(5)内滚珠的直径相等，滚珠螺钉(5)将码盘(3)固定在传动轴(1)的定位槽(2)内，码盘(3)在传动轴(1)上旋转，由于定位槽(2)和滚珠螺钉(5)的定位和滑动作用，传动轴(1)也可以在码盘(3)内做轴向滑动而不影响旋转运动，测量头(6)可以检测码盘(3)的旋转位置和旋转角度，码盘(3)可以是沿圆周均匀分布的光栅，测量头(6)可以是槽形光电耦合器，内轴承(7)安装在内端盖(9)上，外轴承(8)安装在外端盖(10)上，传动轴(1)的外径与内轴承(7)和外轴承(8)的内径为动配合，传动轴(1)可以在内轴承(7)和外轴承(8)上做轴向滑动，固定螺钉(11)将外端盖(10)和内端盖(9)固定在一起，用固定孔(13)将旋转编码器固定在旋转设备上，旋转设备的旋转带动传动轴(1)旋转，传动轴(1)的旋转带动码盘(2)旋转，测量头(6)检测码盘(3)的旋转位置和旋转角度，传动轴(1)作轴向滑动不影响测量头(6)对码盘(3)的检测，外壳(16)用螺钉(15)固定在外端盖(10)上，螺丝(28)通过感应盘(26)上的螺孔(27)将感应盘(26)固定在传动轴(1)上，位移传感器(17)用于检测感应盘(26)的轴向位移，位移传感器(17)可以是电感式位移传感器。
在图7中，传动轴(1)有定位槽(2)、螺帽(12)和传动轴轴头(14)，螺帽(12)为平台，可以通过该平台用扳手旋转螺帽(12)，传动轴轴头(14)为螺纹连接方式，码盘(3)安装在传动轴(1)上，码盘(3)上有定位螺孔(4)，滚珠螺钉(5)安装在定位螺孔(4)内，滚珠螺钉(5)为球头柱塞，定位槽(2)为沿轴向的加工出的圆弧，该圆弧的直径与滚珠螺钉(5)内滚珠的直径相等，滚珠螺钉(5)将码盘(3)固定在传动轴(1)的定位槽(2)内，码盘(3)在传动轴(1)上旋转，由于定位槽(2)和滚珠螺钉(5)的定位和滑动作用，传动轴(1)也可以在码盘(3)内做轴向滑动而不影响旋转运动，测量头(6)可以检测码盘(3)的旋转位置和旋转角度，码盘(3)可以是沿圆周均匀分布的凸台，测量头(6)可以是接近开关，内轴承(7)安装在内端盖(9)上，外轴承(8)安装在外端盖(10)上，传动轴(1)的外径与内轴承(7)和外轴承(8)的内径为动配合，传动轴(1)可以在内轴承(7)和外轴承(8)上做轴向滑动，旋转螺帽(12)可以将传动轴轴头(14)的螺纹旋入旋转轴(20)上的螺孔(21)中，旋转设备(19)的旋转轴(20)插入轴承(22)中，轴承(22)安装在轴承座(23)上，旋转设备(19)旋转带动传动轴(1)旋转，传动轴(1)的旋转带动码盘(2)旋转，测量头(6)检测码盘(3)的旋转位置和旋转角度，传动轴(1)作轴向滑动不影响测量头(6)对码盘(3)的检测。
在图8中，传动轴(1)有定位槽(2)和传动轴轴头(14)，码盘(3)安装在传动轴(1)上，码盘(3)上有定位螺孔(4)，滚珠螺钉(5)安装在定位螺孔(4)内，滚珠螺钉(5)为球头柱塞，定位槽(2)为沿轴向的加工出的圆弧，该圆弧的直径与滚珠螺钉(5)内滚珠的直径相等，滚珠螺钉(5)将码盘(3)固定在传动轴(1)的定位槽(2)内，码盘(3)在传动轴(1)上旋转，由于定位槽(2)和滚珠螺钉(5)的定位和滑动作用，传动轴(1)也可以在码盘(3)内做轴向滑动而不影响旋转运动，测量头(6)可以检测码盘(3)的旋转位置和旋转角度，码盘(3)可以是沿圆周均匀分布的光栅，测量头(6)可以是反射式光电传感器，内轴承(7)安装在内端盖(9)上，外轴承(8)安装在外端盖(10)上，传动轴(1)的外径与内轴承(7)和外轴承(8)的内径为动配合，传动轴(1)可以在内轴承(7)和外轴承(8)上做轴向滑动，通过安装支架(25)将旋转编码器固定在轴承座(23)上，旋转设备(19)的旋转轴(20)插入轴承(22)中，轴承(22)安装在轴承座(23)上，旋转设备(19)旋转带动连接轴(24)旋转，连接轴(24)通过联轴器(18)和传动轴轴头(14)连接，连接轴(24)旋转带动传动轴(1)旋转，传动轴(1)的旋转带动码盘(2)旋转，测量头(6)检测码盘(3)的旋转位置和旋转角度，传动轴(1)作轴向滑动不影响测量头(6)对码盘(3)的检测。
熟悉本领域的技术人员应该认识到，虽然前面只描述了8个实施例，但它们并非本发明的所有形式，应该理解的是，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以做出许多修改，如改变码盘、端盖、传动轴、定位槽、滚珠螺钉、轴承、螺帽、传动轴轴头的结构和形状，以及改变它们的布局和结构，改变所使用的材料，改变码盘的数量和左右位置，变换码盘的定位原理，改变测量头的原理和位置，去掉外端盖或外轴承，变换感应盘的左右位置和结构，改变位移传感器为雷达、微波、超声波、激光等其它测量方式，等等，显然，本领域的技术人员不脱离本发明的构思可以以其它形式实施本发明，因而，其它的实施例也在本发明权利要求的范围内。
Claims (5)
1.一种传动轴可以轴向滑动的旋转编码器，该旋转编码器由传动轴、码盘、测量头、滚珠螺钉、内轴承、外轴承、内端盖、外端盖、固定螺钉、位移传感器、感应盘和外壳组成，其特征是：码盘的螺孔内有滚珠螺钉，传动轴有沿轴向的定位槽，定位槽为圆弧结构，圆弧的半径等于滚珠螺钉中的滚珠的半径，滚珠螺钉将码盘固定在传动轴上，传动轴在码盘中轴向滑动时，滚珠螺钉和定位槽起导向和定位作用。
2.根据权利要求1所述的传动轴可以轴向滑动的旋转编码器，其特征是：滚珠螺钉的滚珠一部分在定位槽中，滚珠螺钉的滚珠的另一部分在码盘的螺孔中，定位槽大于一条时，各定位槽应在传动轴的圆周方向上均匀分布，码盘上的螺孔数量和位置与定位槽的数量和位置一一对应。
3.根据权利要求1所述的传动轴可以轴向滑动的旋转编码器，其特征是：在传动轴上码盘的两侧有内轴承和外轴承，内轴承安装在内端盖上，外轴承安装在外端盖上，内端盖和旋转设备的轴头支架连接为一体或内端盖不和旋转设备的轴头支架连接为一体。
4.根据权利要求1所述的传动轴可以轴向滑动的旋转编码器，其特征是：旋转设备的旋转轴与旋转编码器传动轴通过联轴器连接或通过传动轴轴头的螺纹与旋转轴轴头的中心螺孔连接，旋转轴轴向位移使传动轴在码盘中轴向滑动，旋转轴的旋转带动传动轴同步旋转。
5.根据权利要求1所述的传动轴可以轴向滑动的旋转编码器，其特征是：在外端盖或内端盖上安装外壳，用外壳中的位移传感器检测传动轴轴头的位移或检测传动轴上安装的感应盘的位移。
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