CN107127786A - 一种双码盘编码器及机器人关节伺服系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种双码盘编码器及机器人关节伺服系统，所述双码盘编码器包括：编码器壳体；支持板，安装于所述编码器壳体内部，用于将所述编码器壳体的内部分隔为第一腔体和第二腔体；第一传动轴，所述第一传动轴为具有中心孔的空心轴，通过安装于所述支持板的第一转动轴承承载，与所述支持板转动连接；第二传动轴，通过安装于所述第一传动轴中心孔内的第二转动轴承承载，同轴的安装于所述第一传动轴的中心孔内；所述第一传动轴位于所述第二腔体的部分，固定安装有第一光电编码盘；所述第二传动轴位于所述第二腔体的部分，固定安装有第二光电编码盘。

Description

一种双码盘编码器及机器人关节伺服系统

技术领域

本发明涉及光电编码器技术领域，特别是涉及一种双码盘编码器及机器人关节伺服系统。

背景技术

随着工业自动化技术的快速发展，协作机器人作为一种重要的工业自动化设备，越来越得到重视，并且应用越来越广泛。在协作机器人有关技术中，对协作机器人关节等运动部件的控制最为重要和关键。

协作机器人关节等运动部件可以通过无刷直流电机提供动力，并通过双编码盘编码器对协作机器人的无刷直流电机以及关节等运动部件的运动姿态进行检测，进而实现对协作机器人关节等运动部件的全闭环控制。其中，双编码盘编码器是一种通过光电转换将轴上的机械几何位移量转换成脉冲、数字量或模拟量信号输出的传感器。利用它可以实现角度、直线位移、转速等模拟物理量的测量。

在现有技术中，当使用双编码盘编码器对无刷直流电机及关节等运动部件进行运动姿态检测时，由于双编码盘编码器中的光电编码器需要与无刷直流电机的输出轴或关节等运动部件的传动轴直接连接，所以经常会发生金属碎屑、灰尘的各类杂质通过电机输出轴到达双编码盘编码器的光电编码盘处，造成双编码盘编码器的光电编码盘污染，从而无法进行正常的光电编码，导致协作机器人关节等运动部件无法正常工作。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种双编码盘编码器及机器人关节伺服系统，以实现对光电编码盘的密封，从而避免了杂质对光电编码盘污染。具体技术方案如下：

本发明实施例公开了一种双码盘编码器，包括：

编码器壳体；

支持板，安装于所述编码器壳体内部，用于将所述编码器壳体的内部分隔为第一腔体和第二腔体；

第一传动轴，所述第一传动轴为具有中心孔的空心轴，通过安装于所述支持板的第一转动轴承承载，与所述支持板转动连接；

第二传动轴，通过安装于所述第一传动轴中心孔内的第二转动轴承承载，同轴的安装于所述第一传动轴的中心孔内；

所述第一传动轴位于所述第二腔体的部分，固定安装有第一光电编码盘；

所述第二传动轴位于所述第二腔体的部分，固定安装有第二光电编码盘。

可选的，所述双码盘编码器包括端盖，所述端盖与所述编码器壳体固定连接，用于封闭所述第二腔体，将所述第一光电编码盘、所述第二光电编码盘封装在所述编码器壳体内部。

可选的，所述端盖与所述编码器壳体的连接处具有卡槽，所述卡槽与所述编码器壳体的边缘相嵌套。

可选的，所述第一光电编码盘安装于所述第一传动轴位于所述第二腔体的端面；

所述第二光电编码盘安装于所述第二传动轴位于所述第二腔体的端面。

可选的，所述第一光电编码盘集成有换向控制器，所述第一传动轴用于与无刷直流电机的输出轴固定连接，所述换向控制器用于根据所述第一光电编码盘所测量得到的第一传动轴的旋转角度的光电编码信号，确定出所述无刷直流电机的输出轴的转动角度，根据所述转动角度对所述无刷直流电机进行换向控制。

可选的，所述双码盘编码器包括：

第一连接柱、第二连接柱和第一扩展电路板；

所述第一连接柱为阶梯轴结构，具有小轴端和大轴端，所述第一连接柱的小轴端的外表面具有外螺纹，所述第一连接柱的大轴端的端面具有螺纹孔；

所述第一连接柱通过所述小轴端的外螺纹与所述编码器壳体上的螺纹孔固定连接；所述第一连接柱的小轴端穿过所述支持板的安装孔，利用轴肩将所述支持板与所述编码器壳体固定连接；

所述第二连接柱为阶梯轴结构，具有小轴端和大轴端，所述第二连接柱的小轴端的外表面具有外螺纹，所述第二连接柱的大轴端的端面具有螺纹孔；

所述第二连接柱通过所述小轴端的外螺纹与所述第一连接柱的螺纹孔连接，所述第二连接柱的小轴端穿过所述第一扩展电路板的安装孔，利用轴肩将所述第一扩展电路板固定安装于所述第一连接柱与所述第二连接柱之间；

其中，所述第一扩展电路板预设有传感器或控制电路，用于扩展所述双码盘编码器的功能。

本发明实施例还公开了一种机器人关节伺服系统，包括：

上述的双码盘编码器；

无刷直流电机，所述无刷直流电机的输出轴的一端与所述双码盘编码器的第一传动轴固定连接；

减速装置，所述无刷直流电机的输出轴的另一端与所述双码盘编码器的第二传动轴通过所述减速装置实现传动连接，所述减速装置用于将所述所述无刷直流电机的输出轴的转动传递至所述第二传动轴。

可选的，所述无刷直流电机的输出轴为所述第一传动轴。

本发明实施例提供的一种双码盘编码器及机器人关节伺服系统，通过编码器壳体、支持板、第一转动轴承以及第二转动轴承对双码盘编码装置中的光电编码盘实现了密封，使得各类杂质不能通过电机输出轴或其他途径到达双编码盘编码器的光电编码盘处，避免了光电编码盘被各类所污染，从而保证了光电编码盘能够进行正常的光电编码，进一步保证了机器人关节等运动部件的正常工作。当然，实施本发明的任一产品或方法必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种双码盘编码器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种机器人关节伺服系统的结构示意图。

其中，图1和图2中各组件名称与附图标记之间的对应关系为：

101编码器壳体、102支持板、103第一传动轴、104第二传动轴、105第一光电编码盘、106第二光电编码盘、107第一转动轴承、108第二转动轴承、109计算板、110第一连接柱、111第二连接柱、112第三连接柱、113第四连接柱、114卡槽、115端盖、116第一扩展电路板、117第二扩展电路板、121第一腔体、122第二腔体、131法兰盘；

201减速装置、202壳体、203无刷直流电机、204断电保护器、205连接件、206输出轴、207第一花键、208双码盘编码器、209第一传动轴、210第二花键、211第二传动轴、212法兰。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在工业生产中，为了使得传动轴之间的传动能够更加节省空间，传动结构紧凑，所以利用空心传动轴内部嵌套传动轴的方式，实现同轴传动及调速已经越来越普遍。尤其在协作机器人领域，无刷直流电机为空心轴电机，其输出轴为空心轴，并且贯穿无刷直流电机的两侧，所以可以在输出轴的一侧连接减速装置，将输出轴的高速转动传递至在输出轴内部嵌套安装的低速传动轴。在输出轴和低速传动轴的另一侧需要连接至编码器，分别对输出轴和低速传动轴的转动状态进行测量。

针对上述情况，需要编码器能够与嵌套在一起的两个同轴的传动轴同时连接。

本发明实施例公开了一种双码盘编码器，该双码盘编码器具有两个光电编码盘，分别安装在双码盘编码器的两个传动轴上，并且两个传动轴同轴线的嵌套安装。双码盘编码器的两个传动轴能够与待检测部件嵌套在一起的两个同轴的传动轴连接并分别对待检测部件的两个传动轴进行测量。

下面结合附图对本发明实施例提供的双码盘编码器的结构进行详细的介绍。

参见图1，图1为本发明实施例提供的一种双码盘编码器的结构示意图，包括：

编码器壳体101，编码器壳体101主要用于将双码盘编码器的各个部件封装在一起，使得双码盘编码器能够成为独立的部件，并且能够使得双码盘编码器能够与需要通过双码盘编码器进行测量的待检测部件进行固定连接，从而使得双码盘编码器能够稳定的进行工作。

在本发明实施例一种可能的实现方式中，编码器壳体101的结构可以如图1所示，其与待检测部件相连接的端面具有法兰盘131，并能够通过法兰盘131上的一个或多个安装孔，使用螺钉或螺栓等连接形式与待检测部件固定连接。法兰盘131具有中心孔，第一传动轴103和第二传动轴104从中心孔穿出，并与待检测部件的传动轴相连接。

编码器壳体101内侧，与待检测部件相连接的端面相对且平行的内壁上具有一个或多个螺纹孔，可以用于安装支持板102等其他内部零件，使之与编码器壳体101能够实现固定连接。

在本发明实施例另一种可能的实现方式中，编码器壳体101也可以为用于过渡连接的其他连接结构，例如，可以不具有法兰盘131，当编码器壳体101的外形结构为圆柱形结构时，在编码器壳体101的外表面或内表面可以具有螺纹，通过螺纹将编码器壳体101与待检测部件固定连接。

或者还可以将待检测部件的壳体直接作为编码器壳体101，并将双码盘编码器的各个部件封装在一起，从而在可以待检测部件中集成双码盘编码器，使得整体结构更加紧凑。

支持板102，安装于编码器壳体101内部，用于将编码器壳体101的内部分隔为第一腔体121和第二腔体122。

支持板102具有一个或多个安装孔，可以通过安装孔使用螺钉与编码器壳体101相连接，并将支持板102的一个端面与编码器壳体101具有一个或多个螺纹孔的内壁压紧，使支持板102与编码器壳体101固定连接。

支持板102也可以通过自身的螺纹与编码器壳体101进行螺纹连接，还可以通过焊接等不可拆卸的连接方式与编码器壳体101连接。在此，具体的连接方式不做限定。

支持板102具有阶梯形的中心孔，中心孔内壁为连接第一转动轴承107的轴承安装面，并且通过中心孔内侧的轴肩，靠紧第一转动轴承107的轴承外圈的端面，实现对第一转动轴承107的轴承外圈进行轴向定位。

支持板102中心孔内壁与第一转动轴承107接触的安装面上具有油封，从而防止轴承内的油脂泄露及外界的异物进入。

支持板102的具体结构可以如图1所示的结构，本领域技术人员容易理解的是，支持板102的结构还可以有多种形式，只要同时具有与编码器壳体101的连接结构，如安装孔等；与第一转动轴承107连接的轴承安装面；用于对第一转动轴承107进行轴向定位的结构，如，轴肩等。满足上述要求的结构件都可以作为支持板102的可选结构，在实际应用中，可以根据就要进行选择。

支持板102可以将编码器壳体101的内部分隔为第一腔体121和第二腔体122，从而使得第二腔体122能够相对独立，在第二腔体122中部件能够更好的受到保护。

第一传动轴103，第一传动轴103为具有中心孔的空心轴，通过安装于支持板102的第一转动轴承107承载，与支持板102转动连接。

第一传动轴103外圆柱面具有轴承安装面，第一转动轴承107轴承内圈套在该轴承安装面上，同时通过第一传动轴103外圆柱面上的轴肩，靠紧第一转动轴承107轴承内圈的端面，实现第一转动轴承107轴承内圈的轴向定位。并且第一传动轴103外圆柱面的轴承安装面上具有油封，防止轴承内的油脂泄露及外界的异物进入。

第一转动轴承107的可以根据需要进行选择，例如可以为深沟球轴承，或当第一传动轴103需要承载较大轴向力时可以选择推力轴承，当第一传动轴103需要承载加大径向力时，可以选择圆柱滚子轴承。

第二传动轴104，通过安装于第一传动轴103中心孔内的第二转动轴承108承载，同轴的安装于第一传动轴103的中心孔内。

第一传动轴103中心孔内嵌套式的安装有第二传动轴104，第一传动轴103的中心孔为具有轴肩的阶梯孔，并具有安装第二转动轴承108的安装面，该安装面与第二转动轴承108的轴承外圈表面相配合，实现第一传动轴103与第二转动轴承108的连接，并且通过轴肩靠紧第二转动轴承108的轴承外圈，实现第二转动轴承108的轴承外圈的轴向定位。并且第一传动轴103中心孔内的轴承安装面上具有油封。

第二传动轴104为阶梯轴，在外圆柱面上具有安装第二转动轴承108的安装面，第二转动轴承108套在第二传动轴104上，第二传动轴104的轴承内圈的内表面与该安装面相配合，实现第二传动轴104与第二传动轴104的连接。第二传动轴104的轴肩靠紧第二传动轴104的轴承内圈，使得第二传动轴104的轴承内圈实现轴向定位。

与第一转动轴承107类似，第二转动轴承108的型号也可以根据需要进行选择。

第一传动轴103和第二传动轴104穿过编码器壳体101中心孔的一端可以作为连接端，可以通过联轴器，或者花键或其他连接方式，分别固定连接在待测量部件的传动轴上。从而实现对待检测部件传动轴的几何位移量的检测。

在本发明实施例的另一种实现方式中，待测量的部件的传动轴可以直接作为双码盘编码器的第一传动轴103和第二传动轴104，例如，待测量的部件为空心轴直流电机，且该直流电机空心输出轴内同轴的嵌套安装有经过减速系统减速的传动轴，则该直流电机的空心输出轴可以作为第一传动轴103，其内部同轴的嵌套安装的传动轴可以作为第二传动轴104。

第一传动轴103位于第二腔体122的部分，固定安装有第一光电编码盘105。

第二传动轴104位于第二腔体122的部分，固定安装有第二光电编码盘106。

第一传动轴103和第二传动轴104均同时穿过了第一腔体121和第二腔体122，第一腔体121能够和外界相通，容易受到粉尘、金属碎屑等的污染。而第二腔体122，通过支持板102以及第一转动轴承107和第二转动轴承108的密封，将第二腔体122与第一腔体121相隔离，从而使得第二腔体122不会收到来自外界的污染。

第一传动轴103和第二传动轴104，分别通过第一转动轴承107，第二转动轴承108的承载，可以在第二腔体122中延伸出一个自由端。

在第一传动轴103位于第二腔体122的部分和第二传动轴104位于第二腔体122的自由端的部分，分别安装有第一光电编码盘105和第二光电编码盘106。第一光电编码盘105和第二光电编码盘106可以分别安装在第一传动轴103和第二传动轴104延伸在第二腔体122中的自由端的端面上，也可以分别套装在第一传动轴103和第二传动轴104位于第二腔体122的外圆柱面上。

在本发明实施例的一种可能的实现方式中，第一光电编码盘105安装于第一传动轴103位于第二腔体122的端面；

第二光电编码盘106安装于第二传动轴104位于第二腔体122的端面。

第一传动轴103和第二传动轴104在第二腔体122内延伸的长度可以不做限定，任何长度都可以实现本发明实施例的目的。但是，为了使双码盘编码器的整体结构更加紧凑，可以将第一传动轴103和第二传动轴104在第二腔体122内延伸的长度尽量缩短。

如图1所示，为了缩短第一传动轴103和第二传动轴104在第二腔体122内延伸的长度，可以将第一光电编码盘105和第二光电编码盘106，分别安装于第一传动轴103位于第二腔体122的端面和第二传动轴104位于第二腔体122的端面。从而能够使得第一传动轴103和第二传动轴104在第二腔体122内延伸的长度最短。

第一光电编码盘105和第二光电编码盘106具有一个或多个安装孔，可以通过该安装孔，同时第一传动轴103和第二传动轴104的端面可以具有一个或端个螺纹孔，可以使用螺钉将第一光电编码盘105和第二光电编码盘106固定安装于第一传动轴103和第二传动轴104的端面。使第一光电编码盘105和第二光电编码盘106的端面与第一传动轴103和第二传动轴104的端面通过螺钉压紧并实现固定连接。

并且，如图1所示，为了使第一传动轴103在第二腔体122内延伸的长度最短，可以使第一传动轴103在第二腔体122内的端面靠近第一滚动轴承107的端面和第二滚动轴承108。当第一光电编码盘105安装于第一传动轴103的端面时，可以利用第一光电编码盘105对第一滚动轴承107的轴承内圈和第二滚动轴承108的轴承外圈实现轴向定位。

在本发明实施例的另一种可能的实现方式中，第一光电编码盘105和第二光电编码盘106可以分别套装在第一传动轴103和第二传动轴104位于第二腔体122的外圆柱面上，第一光电编码盘105和第二光电编码盘106中心具有可以与花键相配合的中心孔，可以穿过第一传动轴103和第二传动轴104，并与第一传动轴103和第二传动轴104外圆柱面的花键相配合，并可以通过挡圈等零件进行轴向定位。

在本发明实施例提供的双码盘编码器中，在第一光电编码盘105和第二光电编码盘106中间，还安装有计算板109，计算板109可以通过螺钉固定安装于编码器壳体101，计算板109具有中心孔，第二传动轴104可以穿过计算板109的中心孔，第二传动轴104的转动，不会影响计算板109与编码器壳体101的固定连接。

计算板109上具有用于第一光电编码盘105和第二光电编码盘106实现光电编码的光源，从而使第一光电编码盘105和第二光电编码盘106能够进行光电编码。

具体的，第一光电编码盘105、第二光电编码盘106和计算板109的具体结构以及实现光电编码的具体过程及原理，属于现有技术，在此不在赘述。

在本发明实施例中，通过支持板102以及第一转动轴承107和第二转动轴承108的密封，将第二腔体122与第一腔体121相隔离，使得各类杂质不能通过第一腔体121到达双编码盘编码器的光电编码盘处，避免了光电编码盘被各类所污染，从而保证了光电编码盘能够进行正常的光电编码。

在本发明实施例提供的双码盘编码器中，双码盘编码器包括端盖115，端盖115与编码器壳体101固定连接，用于封闭第二腔体122，将第一光电编码盘105、第二光电编码盘106封装在编码器壳体101内部。

在本发明实施例中，通过支持板102以及第一转动轴承107和第二转动轴承108的密封，将第二腔体122与第一腔体121相隔离，使得与待检测部件相连接出所产生的金属碎屑等杂质不能通过第一腔体121进入第二腔体122。但是第二腔体122还有可能灰尘以及空气中水分等的影响，所以可以为第二腔体122安装端盖115。

端盖115为具有一开放端面的空心壳体，通过将端盖115的开放端面与编码器壳体101固定连接，可以使第二腔体122成为一个完全密封的腔体，从而更加完善的保护了第一光电编码盘105、第二光电编码盘106等重要零件。

端盖115可以与编码器壳体101通过螺钉或螺纹等实现可拆卸连接，也可以通过焊接等方式实现不可拆卸的连接。

例如，当编码器壳体101的外形结构为圆柱形时，端盖115的开放端面侧的内壁或外表面可以具有螺纹，相应的编码器壳体101与端盖115想连接的边缘处可以具有内螺纹或外螺纹，从而通过螺纹连接，使端盖115与编码器壳体101固定连接。

为了能够提高双码盘编码器的防护等级，优选的，端盖115与编码器壳体101的连接处具有卡槽114，卡槽114与编码器壳体101的边缘相嵌套。

端盖115可以在与编码器壳体101相连接的端面，具有如图1中卡槽114所示的结构，卡槽114为具有内凹结构的凹槽。相应的，在编码器壳体101与端盖115相连接的边缘处，具有与卡槽114相匹配的突出部，编码器壳体101的突出部能够插入卡槽114的凹槽中，与卡槽114实现过渡或过盈配合，从而进一步的提高双码盘编码器的防护等级。

可选的，在本发明实施例提供的双码盘编码器中，第一光电编码盘105集成有换向控制器，当第一传动轴105与无刷直流电机的输出轴固定连接时，换向控制器用于根据第一光电编码盘105所测量得到的第一传动轴103的旋转角度的光电编码信号，确定出无刷直流电机的输出轴的转动角度，根据所述转动角度对无刷直流电机进行换向控制。

无刷直流电机一般通过内置的霍尔传感器，检测电机内部磁场的变化，从而实现无刷直流电机的换向。然而在无刷直流电机内部安装霍尔传感器，使得无刷直流电机结构较大，并且成本较高。所以，在本发明实施例中，可以通过在第一光电编码盘105上集成换向控制器的方式，实现无刷直流电机的换向，从而不需要再无刷直流电机内部内置霍尔传感器，使得无刷直流电机结构更加紧凑，并且降低了成本。

当第一传动轴103与无刷直流电机的输出轴固定连接时，固定安装于第一传动轴103上的第一光电编码盘105上可以直接测量出第一传动轴103的旋转角度的光电编码信号，该光电编码信号可以直接反映出无刷直流电机的输出轴的转动角度。第一光电编码盘105上集成的换向控制器，可以判断该转动角度是否为预设的转动角度，当测量出的转动角度为预设的转动角度，换向控制器可以向无刷直流电机内部的换向电路发出换向信号，从而实现无刷直流电机的换向。其中，预设的转动角度为提前测量出的，无刷直流电机内部磁场位于极值点时的转动角度，当无刷直流电机处于该转动角度时，需要改变无刷直流电机内部的电流流向，实现无刷直流电机的换向。

当然，容易理解的是，在第二光电编码盘106上，也可以集成有换向控制器，当第二传动轴104与无刷直流电机的输出轴固定连接时，同样可以实现上述功能。

可选的，在本发明实施例提供的双码盘编码器中，双码盘编码器包括：

第一连接柱110、第二连接柱111和第一扩展电路板116。

第一连接柱110为阶梯轴结构，具有小轴端和大轴端，第一连接柱110的小轴端的外表面具有外螺纹，第一连接柱110的大轴端的端面具有螺纹孔。

第一连接柱110通过小轴端的外螺纹与编码器壳体101上的螺纹孔固定连接；同时，第一连接柱110的小轴端穿过支持板102的安装孔，利用轴肩将支持板102与编码器壳体101固定连接。

第一连接柱110的大轴端可以为四棱柱或六棱柱的结构，或者当第一连接柱110的大轴端为圆柱面结构时，其圆柱面可以有两个相对的加工平面，从而方便使用安装工具进行安装。

如图1所示，本发明实施例中可以通过一个或多个第一连接柱110实现对支持板102与所述编码器壳体101固定连接，并且可以使第一连接柱110穿过计算板109上的通孔，从而使第一连接柱110在安装时不与计算板109产生干涉，并且能够限制计算板109绕自己轴心转动的自由度，实现对计算板109的定位。

第二连接柱111为阶梯轴结构，具有小轴端和大轴端，第二连接柱111的小轴端的外表面具有外螺纹，第二连接柱111的大轴端的端面具有螺纹孔；

第二连接柱111通过小轴端的外螺纹与第一连接柱110的螺纹孔连接，同时，第二连接柱111的小轴端穿过第一扩展电路板116的安装孔，利用轴肩将第一扩展电路板116固定安装于第一连接柱110与第二连接柱111之间。其中，第一扩展电路板116预设有传感器或控制电路，用于扩展双码盘编码器的功能。

第二连接柱111的结构与第一连接柱110相似，但轴向尺寸比第一连接柱110短，第二连接柱111主要用于与第一连接柱110配合，在第二腔体122中安装用于扩展双码盘编码器功能的第一扩展电路板116。

第一扩展电路板116是安装有有各类传感器或控制电路的安装板。通过传感器或控制电路，从而可以根据需要双码盘编码器的功能进行扩展。例如，第一扩展电路板116可以安装有温湿度传感器，从而使得在双码盘编码器工作时，能够实时监控双码盘编码器工作环境的温湿度；或者可以安装有与第一光电编码盘105或第二光电编码盘106通过CAN总线等方式连接的控制电路，该控制电路可以根据一光电编码盘105或第二光电编码盘106所测量到的传动轴的转动角度以及转速的参数，产生相应的控制信号，对与双码盘编码器连接的待检测部件进行控制，如，当双码盘编码器与无刷直流电机连接时，可以针对该无刷直流电机进行无极调速等控制。

第一扩展电路板116上所安装的传感器或控制电路可以根据具体的需要进行配置，从而实现不同的功能。具体的，传感器或控制电路的实现方式及原理，在现有技术中已经存在很多成熟的技术，可以根据需要进行选择及应用，在此不再赘述。

从图1中可以看出，双码盘编码器中的扩展电路板可以有一个或多个，例如，图1所示的双码盘编码器中还安装有第二扩展电路板117。第二扩展电路板117可以通过与第二连接柱111的结构相同的第三连接柱112安装在第二连接柱111与第三连接柱112之间。

本领域技术人员容易理解，可以通过类似的形式在双码盘编码器中安装多个扩展电路板，从而能够使得双码盘编码器具有更多的扩展功能。

在本发明实施例中，还可以包括如图1中所示的第四连接柱113。第四连接柱113的结构与第一连接柱110结构类似，并且同样可以通过小轴端的外螺纹及轴肩将支持板102与编码器壳体101固定连接，同时第四连接柱113的大轴端的端面面可以与螺钉或连接柱配合，固定计算板109，从而使计算板109能够与编码器壳体101固定连接。在本发明实施例中可以将第四连接柱113与第一连接柱110共同配合使用，完成对计算板109的安装。

参见图2，本发明实施还提供了一种机器人关节伺服系统，该机器人关节伺服系统应用上述的双码盘编码器。

该机器人关节伺服系统可以包括：

无刷直流电机203，无刷直流电机203的输出轴206的一端与双码盘编码器208的第一传动轴209固定连接。

无刷直流电机203为空心轴电机，电机转子即作为空心的输出轴，输出轴的一端通过第一花键207与双码盘编码器208的第一传动轴209固定连接。当然，其连接方式并不限定于花键连接一种，在本发明实施例的另一种实现方式中，可以通过联轴器、平键等各种连接方式进行连接。

无刷直流电机203可以通过螺钉固定连接于壳体202内部，为了该机器人关节伺服系统的结构更加紧凑，双码盘编码器208的编码器壳体，可以通过连接件205代替，连接件205可以为阶梯轴结构，连接件205的小轴外表面具有外螺纹，可以连接至壳体202的螺纹孔内，连接件205大轴的端面具有螺纹孔，可以与双码盘编码器208的第一连接柱连接，通过连接件205的过渡连接，将双码盘编码器208与壳体202固定连接。由于双码盘编码器208的编码器壳体通过连接件205代替，所以双码盘编码器208的端盖可以直接与壳体202相连接，从而将第一光电编码盘和第二光电编码盘等部件封装于壳体202内部。

减速装置201，无刷直流电机203的输出轴206的另一端与双码盘编码器208的第二传动轴211通过减速装置201实现传动连接，减速装置201用于将无刷直流电机203的输出轴206的转动传递至第二传动轴211。

减速装置201可以为谐波减速器，谐波减速器可以实现大传动比的同轴传动输出。减速装置201可以通过螺钉等方式，与壳体202固定连接。

无刷直流电机203的输出轴206的另一端可以通过第二花键210与减速装置201相连接。减速装置201的减速输出可以通过法兰212输出，法兰212与第二传动轴211可以通过花键或螺钉的固定连接方式实现固定连接，从而将无刷直流电机203的输出轴206的高速转动经过减速后传递至第二传动轴211。具体的，谐波减速器的具体结构及原理属于现有技术，在此不再赘述。

在本发明实施例的一种实施方式中，双码盘编码器208的第二传动轴211可以直接与减速装置201相连接。并且第二传动轴211可以与机器人关节伺服系统所控制的运动部件连接，进行动力输出。

在本发明实施例的另一种实施方式中第二传动轴211可以与中间传动轴连接，再由该中间传动轴与减速装置201连接，并由中间传动轴与机器人关节伺服系统所控制的运动部件连接，进行动力输出。

机器人关节伺服系统还可以包括断电保护器204，当机器人关节伺服系统突然断电时，断电保护器204可以对无刷直流电机203的输出轴206进行快速的制动。例如，断电保护器204可以为常闭式电磁制动器等等。断电保护器204，具体的连接方式及工作原理属于现有技术，在此不再赘述。

可选的，在本发明实施例提供的机器人关节伺服系统中，无刷直流电机203的输出轴206为可以直接作为双码盘编码器208的第一传动轴209，从而可以不需要将无刷直流电机203的输出轴206与第一传动轴209进行连接。减少了机器人关节伺服系统的零部件数量，并使机器人关节伺服系统的结构更加紧凑。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种双码盘编码器，其特征在于，包括：

编码器壳体；

支持板，安装于所述编码器壳体内部，用于将所述编码器壳体的内部分隔为第一腔体和第二腔体；

第一传动轴，所述第一传动轴为具有中心孔的空心轴，通过安装于所述支持板的第一转动轴承承载，与所述支持板转动连接；

第二传动轴，通过安装于所述第一传动轴中心孔内的第二转动轴承承载，同轴的安装于所述第一传动轴的中心孔内；

所述第一传动轴位于所述第二腔体的部分，固定安装有第一光电编码盘；

所述第二传动轴位于所述第二腔体的部分，固定安装有第二光电编码盘。

2.根据权利要求1所述的双码盘编码器，其特征在于，所述双码盘编码器包括端盖，所述端盖与所述编码器壳体固定连接，用于封闭所述第二腔体，将所述第一光电编码盘、所述第二光电编码盘封装在所述编码器壳体内部。

3.根据权利要求2所述的双码盘编码器，其特征在于，所述端盖与所述编码器壳体的连接处具有卡槽，所述卡槽与所述编码器壳体的边缘相嵌套。

4.根据权利要求1的双码盘编码器，其特征在于，所述第一光电编码盘安装于所述第一传动轴位于所述第二腔体的端面；

所述第二光电编码盘安装于所述第二传动轴位于所述第二腔体的端面。

5.根据权利要求1所述的双码盘编码器，其特征在于，所述第一光电编码盘集成有换向控制器，所述第一传动轴用于与无刷直流电机的输出轴固定连接，所述换向控制器用于根据所述第一光电编码盘所测量得到的第一传动轴的旋转角度的光电编码信号，确定出所述无刷直流电机的输出轴的转动角度，根据所述转动角度对所述无刷直流电机进行换向控制。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的双码盘编码器，其特征在于，所述双码盘编码器包括：

第一连接柱、第二连接柱和第一扩展电路板；

所述第一连接柱为阶梯轴结构，具有小轴端和大轴端，所述第一连接柱的小轴端的外表面具有外螺纹，所述第一连接柱的大轴端的端面具有螺纹孔；

所述第一连接柱通过所述小轴端的外螺纹与所述编码器壳体上的螺纹孔固定连接；所述第一连接柱的小轴端穿过所述支持板的安装孔，利用轴肩将所述支持板与所述编码器壳体固定连接；

所述第二连接柱为阶梯轴结构，具有小轴端和大轴端，所述第二连接柱的小轴端的外表面具有外螺纹，所述第二连接柱的大轴端的端面具有螺纹孔；

所述第二连接柱通过所述小轴端的外螺纹与所述第一连接柱的螺纹孔连接，所述第二连接柱的小轴端穿过所述第一扩展电路板的安装孔，利用轴肩将所述第一扩展电路板固定安装于所述第一连接柱与所述第二连接柱之间；

其中，所述第一扩展电路板预设有传感器或控制电路，用于扩展所述双码盘编码器的功能。

7.一种机器人关节伺服系统，其特征在于，包括：

如权利要求1至6中任一项所述的双码盘编码器；

无刷直流电机，所述无刷直流电机的输出轴的一端与所述双码盘编码器的第一传动轴固定连接；

减速装置，所述无刷直流电机的输出轴的另一端与所述双码盘编码器的第二传动轴通过所述减速装置实现传动连接，所述减速装置用于将所述所述无刷直流电机的输出轴的转动传递至所述第二传动轴。

8.根据权利要求7所述的机器人关节伺服系统，其特征在于，所述无刷直流电机的输出轴为所述第一传动轴。