CN103616040A

CN103616040A - 一种铜质码盘复合式光电编码器

Info

Publication number: CN103616040A
Application number: CN201310598495.8A
Authority: CN
Inventors: 宋词; 王东文; 陈雪松; 佟宁泽; 侯竑; 赵飞; 李启郡; 贾瑨; 陈勇; 吴尧
Original assignee: Automation Research and Design Institute of Metallurgical Industry
Current assignee: Automation Research and Design Institute of Metallurgical Industry
Priority date: 2013-11-23
Filing date: 2013-11-23
Publication date: 2014-03-05

Abstract

一种铜质码盘复合式光电编码器，属于电气传动检测技术领域。包括固定弹片卡、紧固螺丝、连轴套、轴承、基座、LED光源、光栅尺、铜质码盘、光电接收组件、信号调理电路板、信号放大电路板、壳体、定位螺丝。紧固螺丝将永磁同步电机轴与连轴套紧密连接，铜质码盘固定在连轴套远离电机轴的一端，LED光源固定在基座光源孔内，光栅尺安装在基座光源孔外固定；光电接收组件焊接在信号调理电路板上，信号调理电路板、信号放大电路板以及壳体通过定位螺丝配合安装在基座上；基座与轴承外径紧固，轴承内径与连轴套外径紧固。优点在于，结构简单、紧凑，成本低，易于安装使用。可同时给出交流伺服系统中控制永磁同步电机所需的转子磁极位置信号“U”、“V”、“W”和转子位移信号“A”、“B”以及用于消除累积误差的校正信号“Z”。

Description

一种铜质码盘复合式光电编码器

技术领域

本发明属于电气传动检测技术领域，特别是涉及一种铜质码盘复合式光电编码器，适用于伺服系统及自动化控制系统作为检测元件和反馈元件，特别涉及交流伺服系统中永磁同步电机转子磁极位置和转子速度的精确检测，具体的说是交流传动领域。

背景技术

光电编码器的工作原理是通过光电转换将承接轴上的机械几何位移量转换成脉冲或者数字量。作为一种电气传动领域的传感器，由国防军工部门逐步扩展到民用工业部门。如由在军用雷达、火炮、航天飞行器上应用扩展到数控机床、机器人、制动控制生产线、伺服电机上应用。

本发明作出以前，在已有技术中，交流永磁同步电机伺服系统采用的绝对式编码器，其编码码道沿码盘径向分布，随着精度要求的增加码道数量和码盘直径迅速增加，且结构复杂，此类编码器在制作时，工艺复杂生成成本较高；交流永磁同步电机伺服系统采用的增量式编码器，电机转子的磁极位置“U”、“V”、“W”不易取得，需要附加检测电路，导致系统结构尺寸偏大，抗干扰性变差，使用范围局限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铜质码盘复合式光电编码器，采用铜质材料的刻线码盘，克服系统结构尺寸偏大，抗干扰性变差，精度低，使用范围局限等问题。实现了结构简单、紧凑、合理；可直接获得转子扇区位置和位置移动信号以及用于消除累计误差的校正信号；利用LED光源和光敏元件获得脉冲信号经调理后可不用在编码器外添加驱动电路而实现长距离传输效果；采用铜质材料码盘刻线方便，不易碎、抗震动性好。

本实发明包括安装螺丝1，固定弹片卡2、定位螺丝3，、连轴套4、紧固螺丝5,、轴承6、基座7、LED光源8、光栅尺9、铜质码盘10、光电接收组件11、信号调理电路板12、信号放大电路板13、壳体14。利用固定弹片2将编码器与电机壳体连接，保证在电机运行中编码器无径向移动。紧固螺丝5将电机轴与连轴套4紧密连接，铜质码盘10固定在连轴套4远离电机轴的一端，通过轴承6、连轴套4带动铜质码盘10一起旋转。LED光源8固定在基座7光源孔内，光栅尺9安装在基座7光源孔外固定。光电接收组件11焊接在信号调理电路板12上，信号调理电路板12、信号放大电路板13以及壳体14通过定位螺丝3配合安装在基座7上。基座7与轴承6外径紧固，轴承6内径与连轴套4外径紧固。

在连轴套4上开有螺纹孔，安装紧固螺丝5，调整紧固螺丝5，永磁同步电机轴与连轴套4紧固，基座7安装在壳体14内。

铜质码盘上刻有透光栅格，与轴承6外径相连。

在基座7内有光源孔，装有LED光源8，在基座7光源孔外安装光栅尺9。

信号调理电路板12、信号放大电路板13形状为圆形，并在双侧切凹槽。

光电接收组件11焊接在信号调理电路板12上。

基座7外侧安装固定弹片卡2。

编码器主体形状为圆形，并在编码器主体两侧切出凹槽，通过屏蔽电缆将电源输入及将信号输出。

本发明的优点在于：结构简单、紧凑、合理，便于安装；脉冲信号和位置信号的获得方法比较容易，采用LED光源透过光栅尺变成直线光源，照射刻有栅格的铜质码盘，由光电接收组件接收光信号转化为电信号交由信号调理电路和信号放大电路处理，信号输出稳定且后续不需驱动电路即可实现长距离传输效果；码盘采用铜质材料，刻线方便，精度高，不易碎、抗震动性好；可同时获得转子磁极位置信号“U”、“V”、“W”和转子位移信号“A”、“B”以及用于消除累积误差的校正信号“Z”。特别适合伺服系统中交流永磁同步电机实用。其电路板简单、生产装配工艺简单、成本较低。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图。其中，安装螺丝1，固定弹片卡2、定位螺丝3，、连轴套4、紧固螺丝5,、轴承6、基座7、LED光源8、光栅尺9、铜质码盘10、光电接收组件11、信号调理电路板12、信号放大电路板13、壳体14。

具体实施方式

下面将通过附图1对本发明作进一步的详细说明。

本发明包括安装螺丝1，固定弹片卡2、定位螺丝3，、连轴套4、紧固螺丝5,、轴承6、基座7、LED光源8、光栅尺9、铜质码盘10、光电接收组件11、信号调理电路板12、信号放大电路板13、壳体14等。采用连轴套4和紧固螺丝5配合使用将电机轴与编码器紧密连接，其中连轴套4通过轴承6与基座相连且轴套4的远离电机轴安装端紧密连接铜质码盘10。固定弹片卡2将基座7和电机后法兰紧密连接，防止编码器径向位移。光栅尺9位于LED光源8和铜质码盘10之间固定安装在基座LED光源8的安装孔外。光电组件11固定焊接在信号调理电路板12上。光电接收组件11、信号调理电路板12、信号放大电路板13、壳体14通过定位螺丝3配合安装固定在基座7上。

LED光源发出散射光，通过光栅尺9变成六组平行的直射光，照射到铜质码盘10上，铜质码盘10上刻有信号栅格，可以透光，其余部分不透光。光束的通断明亮被光电接收组件11接收，将光信号转换为电信号。铜质码盘10跟随着电机轴同步转动，那么接收组件11接收到的光信号也跟着转子位置发生变化，相应的电信号也跟随变化。经过信号调理电路板12、信号放大电路板13一共给出六组信号，既有检测转子磁极位置信号“U”、“V”、“W”，又有转子位移信号“A”、“B”以及用于消除累积误差的校正信号“Z”。壳体14将基座7、LED光源8、光栅尺9、铜质码盘10、光电接收组件11、信号调理电路板12、信号放大电路板13与外界光源隔离，防止外界光线的干扰，起到保护盒屏蔽的作用。

Claims

1.一种铜质码盘复合式光电编码器，包括固定弹片卡、紧固螺丝、连轴套、轴承、基座、LED光源、光栅尺、铜质码盘、光电接收组件、信号调理电路板、信号放大电路板、壳体、定位螺丝；其特征在于：紧固螺丝（5）将永磁同步电机轴与连轴套（4）紧密连接，铜质码盘（10）固定在连轴套（4）远离电机轴的一端，LED光源(8)固定在基座(7)光源孔内，光栅尺(9)安装在基座(7)光源孔外固定；光电接收组件（11）焊接在信号调理电路板（12）上，信号调理电路板（12）、信号放大电路板（13）以及壳体（14）通过定位螺丝（3）配合安装在基座（7）上；基座（7）与轴承（6）外径紧固，轴承（6）内径与连轴套（4）外径紧固。

2.根据权利要求1所述的光电编码器，其特征在于：在连轴套（4）上开有螺纹孔，安装紧固螺丝（5），永磁同步电机轴与连轴套（4）紧固，基座（7）安装在壳体（14）内。

3.根据权利要求1所述的光电编码器，其特征在于：码盘的材料为二号无氧铜，铜质码盘上刻有透光栅格，与轴承套（4）外径相连。

4.根据权利要求1所述的光电编码器，其特征在于：在基座（7）内有光源孔，装有LED光源（8）。

5.根据权利要求1所述的光电编码器，其特征在于：信号调理电路板（12）、信号放大电路板（13）形状为圆形，并在双侧切凹槽。

6.根据权利要求1所述的光电编码器，其特征在于：基座（7）外侧安装固定弹片卡（2）。