CN103064342B - 手摇脉冲发生器 - Google Patents

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本发明公开一种手摇脉冲发生器，包括机械结构与旋转编码器，所述机械结构包括内侧面设有齿圈的圆形手摇盖、行星齿轮机构、圆形底盘；所述行星齿轮机构包括太阳齿轮、至少一个与所述太阳齿轮相齿合的行星齿轮；所述行星齿轮的齿与所述圆形手摇盖的齿圈相适配齿合，以便于在圆形手摇盖转动时驱动所述行星齿轮转动从而带动所述太阳齿轮转动，所述太阳齿轮转动带动所述旋转编码器旋转而产生A、B两相脉冲。圆形手摇盖转动一圈旋转编码器则旋转5圈就产生100个A、B两相脉冲，可以采用价格低廉的小型旋转编码器作为产生两相脉冲的核心元件，较大幅度地降低了生产成本，加工制造降低难度、装配精度得到保证。

Description

手摇脉冲发生器
技术领域
本发明涉及脉冲发生器，特别是涉及一种手摇脉冲发生器。
背景技术
手摇脉冲发生器(ManualPulseGenerator；MPG)，主要用于数控机床中的教导式CNC机械工作原点的设定，手动方式的步进微调，加工中的中断插入等动作。其应用范围广，适用于各种CNC数控系统机床和自动化设备，如数控雕铣机，数控铣床，数控车床，加工中心等领域，并可与多种品牌数控系统兼容。
然而，当今市场上手摇脉冲发生器的工作原理一般为光电发讯，即采用光栅技术在发讯盘上刻上等距离光栅，转子带动发讯盘旋转，由光电元件将旋转信号转换成电压脉冲信号输出。这样一来，造成了脉冲发生器的制造、装配精度要求很高，从而成本较高；而且，光电元件较易损坏、也没有经过抗干扰处理使得其抗干扰能力差、可靠性低，在控制精度要求高的被控设备时容易出错造成严重损失。
因此，现有的手摇脉冲发生器制造难度大、装配精度要求高，以致成本较高，且抗干扰能力差是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明为解决上述的技术问题，提供一种制造难度降低、成本较低，且抗干扰能力好、可靠性高的手摇脉冲发生器。
本发明提供一种手摇脉冲发生器，包括机械结构与旋转编码器，所述机械结构包括内侧面设有齿圈的圆形手摇盖、行星齿轮机构、圆形底盘；所述行星齿轮机构包括太阳齿轮、至少一个与所述太阳齿轮相齿合的行星齿轮；所述太阳齿轮、行星齿轮分别设置有中心轴，所述太阳齿轮、行星齿轮通过各自的中心轴与所述圆形底盘活动连接，所述行星齿轮的齿与所述圆形手摇盖的齿圈相适配齿合，以便于在圆形手摇盖转动时驱动所述行星齿轮转动从而带动所述太阳齿轮转动，所述太阳齿轮的中心轴与所述旋转编码器相适配连接，所述太阳齿轮转动带动所述旋转编码器旋转而产生A、B两相脉冲。
优选地，所述行星齿轮为三个并均匀围绕齿合着所述太阳齿轮。
优选地，所述圆形手摇盖内的齿圈的齿数量是所述太阳齿轮的齿数量的5倍。
优选地，还包括无线收发装置，所述无线收发装置包括用于接收所述旋转编码器的脉冲信号并向外发送的无线发送模块和用于接收所述无线发送模块信号的无线接收模块。
优选地，所述无线发送模块包括发送天线和用于接收所述旋转编码器的脉冲信号的nFR24LE1芯片；所述无线接收模块包括接收天线和nFR24LU1P芯片。
优选地，所述无线接收模块还包括有一用于与被控设备连接的USB接口。
优选地，所述无线发送模块和/或无线接收模块集成有51内核单片机。
优选地，一设有凹槽的圆形端盖通过螺钉固定在所述圆形底盘上，所述圆形端盖的凹槽将所述圆形手摇盖活动卡扣固定。
优选地，还包括一用于对所述旋转编码器的A、B两相脉冲信号进行差分的四路差分线路驱动器，将A、B两相脉冲信号的数据线分别与所述四路差分线路驱动器的AIN引脚、BIN引脚连接，Vcc接高电平，GND接地，使所述四路差分线路驱动器的引脚A+、A-、B+、B-可输出差分信号。
优选地，所述四路差分线路驱动器为AEIC-2631-S16四路差分线路驱动器。
本发明与现有技术相比，本发明的机械结构包括了由太阳齿轮、行星齿轮等构成的行星齿轮机构，上述圆形手摇盖内的齿圈的齿数量是太阳齿轮的齿数量的5倍，圆形手摇盖转动一圈太阳齿轮则转动5圈，因旋转编码器(EC16-2H)感应机构旋转一圈产生20个A、B两相脉冲，而旋转5圈就产生100个A、B两相脉冲，达到了旋转1图就产生100个A、B两相脉冲的旋转编码器同等的效果。本发明还包括有无线发送模块和无线接收模块，因此便于无线连接控制被控的设备。还采用了四路差分线路驱动器对旋转编码器的A、B两相脉冲信号进行差分提高了抗干扰能力和可靠性。使用本发明可以采用价格低廉的小型旋转编码器(EC16-2H)作为产生两相脉冲的核心元件，较大幅度地降低了生产成本，采用行星齿轮机构为核心的机械结构，使得加工制造降低难度、装配精度得到保证。
附图说明
图1a、图1b均是本发明手摇脉冲发生器一实施例的外型结构示意图；
图2是图1a的垂直中间剖视放大图；
图3是本发明手摇脉冲发生器的行星齿轮机构一实施例的示意图；
图4是本发明手摇脉冲发生器的圆形手摇盖一实施例的示意图；
图5是本发明手摇脉冲发生器的四路差分线路驱动器的一实施例的连接示意图；
图6是本发明手摇脉冲发生器的无线收发装置一实施例的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图作以下进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1a至图4所示，本发明提供一种手摇脉冲发生器的一实施例，包括了机械结构与旋转编码器，所述机械结构包括内侧面设有齿圈101的圆形手摇盖1、行星齿轮机构、圆形底盘2；所述行星齿轮机构包括太阳齿轮6、至少一个与所述太阳齿轮6相齿合的行星齿轮5(本实施例中的行星齿轮5为三个并均匀围绕齿合着所述太阳齿轮6)；所述太阳齿轮6、行星齿轮5分别设置有中心轴7，所述太阳齿轮6、行星齿轮5通过各自的中心轴7与所述圆形底盘2活动连接，所述行星齿轮5的齿与所述圆形手摇盖1的齿圈101相适配齿合，以便于在圆形手摇盖1转动时驱动所述行星齿轮5转动从而带动所述太阳齿轮6转动，所述太阳齿轮6的中心轴通过一连接轴8与所述旋转编码器3相适配连接，所述太阳齿轮6转动带动所述旋转编码器3旋转而产生A、B两相脉冲。
本实施例中的的行星齿轮5为轴齿轮，轴端有凹槽，可通过弹性挡圈(GB/T894.1-1986)将其联接在圆形底盘2上，实现轴向固定，并可绕中心线自由旋转；太阳齿轮6也是一轴齿轮，轴的一端与圆形手摇盖1内部设置的圆形凹槽接触，使得此一端不能轴向移动，太阳齿轮6轴的另一端与旋转编码器连接，而旋转编码器固定在一电路板上，该电路板又通过螺钉与圆形底盘2固定，太阳齿轮6的轴向得到固定，并且可以绕中心线自由旋转。
所述圆形手摇盖1内的齿圈101的齿数量是所述太阳齿轮6的齿数量的5倍，本实施例中设定手摇脉冲发生器的最大直径为80mm，可选择齿轮参数如下：
根据旋转编码器EC16-2H的结构原理可知，此型号的旋转编码器每旋转一周可产生20个A、B两相脉冲，根据一般手摇脉冲发生器的设计要求，每旋转一周应该产生100个两相脉冲。虽说旋转编码器EC16-2H并不符合设计要求，但其具有价格低廉的优点，因此将旋转编码器EC16-2H与本发明的一个以行星齿轮5为核心的机械结构相结合，以使得圆形手摇盖1每旋转一圈太阳齿轮6转5圈，旋转编码器EC16-2H转5圈能够产生100个A、B两相脉冲。
参照图6所示，本发明还包括有无线收发装置用于近距离无线控制被控设备，所述无线收发装置包括：用于接收所述旋转编码器3的产生的A、B两相脉冲信号并向外无线发送的无线发送模块20和用于接收所述无线发送模块信号的无线接收模块30。所述无线发送模块20包括发送信号的天线和用于接收所述旋转编码器3产生的A、B两相脉冲信号并进行信号处理的nFR24LE1芯片201；所述无线接收模块30包括接收上述发送的无线信号的接收天线和信号处理的nFR24LU1P芯片301。nFR24LE1芯片和/或nFR24LU1P芯片集成有51内核单片机，使得模块的结构更加紧凑。所述无线接收模块还包括有一用于与被控设备连接的USB接口302，nRF24LU1P芯片与一USB接口连接302，从而构成更加便捷的无线接收模块。工作过程为：来自脉冲编码器的脉冲信号首先传入nRF24LE1芯片中，经过其处理后，转化成数字量，通过无线传输的方式传至nRF24LU1P芯片，然后通过USB接口最终传至工控机，控制设备(机床)运动。
一设有凹槽的圆形端盖4通过螺钉10固定在所述圆形底盘2上，圆形手摇盖1有凸缘，所述圆形端盖4的凹槽将所述圆形手摇盖1的凸缘活动卡扣固定。为了保证外形的美观，可使用沉头的螺钉10(GB/T819.1-2000)将圆形端盖4和圆形底盘2连接起来，以实现手摇盖的轴向固定，并可绕其中心线自由旋转。圆形手摇盖1上设置有一摇杆9便于使用。
参照图5所示，为了增强脉冲的抗干扰能力，可以对其进行差分处理，因此本发明再包括一用于对所述旋转编码器3的A、B两相脉冲信号进行差分的四路差分线路驱动器，本发明采用的是AEIC-2631-S16四路差分线路驱动器对脉冲信号进行差分。根据四路差分线路驱动器AEIC-2631-S16的原理知，将A、B两相脉冲信号的数据线分别与所述四路差分线路驱动器的AIN引脚、BIN引脚连接，Vcc接高电平，GND接地，使所述四路差分线路驱动器的引脚A+、A-、B+、B-可输出差分信号。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种手摇脉冲发生器，包括机械结构与旋转编码器，其特征在于，所述机械结构包括内侧面设有齿圈的圆形手摇盖、行星齿轮机构、圆形底盘；所述行星齿轮机构包括太阳齿轮、至少一个与所述太阳齿轮相齿合的行星齿轮；所述太阳齿轮、行星齿轮分别设置有中心轴，所述太阳齿轮、行星齿轮通过各自的中心轴与所述圆形底盘活动连接，所述行星齿轮的齿与所述圆形手摇盖的齿圈相适配齿合，以便于在圆形手摇盖转动时驱动所述行星齿轮转动从而带动所述太阳齿轮转动，所述太阳齿轮的中心轴与所述旋转编码器相适配连接，所述太阳齿轮转动带动所述旋转编码器旋转而产生A、B两相脉冲；一设有凹槽的圆形端盖通过螺钉固定在所述圆形底盘上，所述圆形端盖的凹槽将所述圆形手摇盖活动卡扣固定；还包括一用于对所述旋转编码器的A、B两相脉冲信号进行差分的四路差分线路驱动器，所述四路差分线路驱动器为AEIC-2631-S16四路差分线路驱动器，将A、B两相脉冲信号的数据线分别与所述四路差分线路驱动器的AIN引脚、BIN引脚连接，Vcc接高电平，GND接地，使所述四路差分线路驱动器的引脚A+、A-、B+、B-可输出差分信号。
2.根据权利要求1所述的手摇脉冲发生器，其特征在于，所述行星齿轮为三个并均匀围绕齿合着所述太阳齿轮。
3.根据权利要求1或2所述的手摇脉冲发生器，其特征在于，所述圆形手摇盖内的齿圈的齿数量是所述太阳齿轮的齿数量的5倍。
4.根据权利要求3所述的手摇脉冲发生器，其特征在于，还包括无线收发装置，所述无线收发装置包括用于接收所述旋转编码器的脉冲信号并向外发送的无线发送模块和用于接收所述无线发送模块信号的无线接收模块。
5.根据权利要求4所述的手摇脉冲发生器，其特征在于，所述无线发送模块包括发送天线和用于接收所述旋转编码器的脉冲信号的nFR24LE1芯片；所述无线接收模块包括接收天线和nFR24LU1P芯片。
6.根据权利要求4所述的手摇脉冲发生器，其特征在于，所述无线接收模块还包括有一用于与被控设备连接的USB接口。
7.根据权利要求5所述的手摇脉冲发生器，其特征在于，所述无线发送模块和/或无线接收模块集成有51内核单片机。
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