CN107764290B - 一种防水型旋转编码器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种防水型旋转编码器，通过密封罐体和磁耦合的方式能够实现在水下对位移的连续检测，包括水密插头、密封罐体、密封罐端盖、内磁铁、外磁铁、旋转轮、传动轴及旋转编码器主体，密封罐体底部设有通孔，水密插头设于通孔处，密封罐端盖与密封罐体开口端连接，密封罐端盖一侧设有阶梯轴，另一侧开设凹槽，传动轴一端设于凹槽内并与内磁铁连接，另一端连接旋转编码器主体的输入轴，旋转编码器主体输出端通过导线连接水密插头，密封罐端盖的阶梯轴外套设外磁铁安装座，外磁铁安装座内壁与凹槽内的内磁铁相对的位置固定有外磁铁，旋转轮套设在密封罐端盖的阶梯轴上，并与外磁铁安装座端部固定连接，旋转轮能够相对于阶梯轴回转。

Description

一种防水型旋转编码器
技术领域
本发明涉及旋转编码器技术领域，具体为一种防水型旋转编码器。
背景技术
位移测试在工程中的应用十分广泛，这不仅因为在各种工程中经常需要精确地测量物体的位移或位置，而且还因为速度、加速度、力、压力、扭矩、温度、流量及物位等参数的许多测试方法，都是以位移测试作为基础的。
目前，市面上对直线位移的测量主要靠磁致伸缩传感器、拉线编码器和激光位移传感器来实现，但是这几种方式都有很大的弊端。
首先，磁致伸缩传感器虽然可以封装以达到防水的目的，但是它的单次测量距离较短，最大只有几米，而对于几十米甚至上百米的测量，就必须分多次测量，这样就造成了误差的累积，使测量结果不准确，并且封装后的磁致伸缩传感器较大，不利于实际当中的应用。
其次，拉线编码器很难封装达到防水的目的，并且它的单次测量距离也较短，面对较长位移的测量时也必须分多次进行，同样会造成误差的累积从而使测量结果不准确。
最后，虽然激光有直线度好的优良特性，对于短位移(1米以内)的测量准确度较高。但是，对于长位移的测量需要的激光产生装置就很复杂且体积较大，并且很难封装防水，不利于实际使用，因此激光位移传感器的应用要求比较苛刻。
综上所述，目前对于即能防水又能测量长位移的装置，市场上是一片空白，这种防水型旋转编码器具有广泛的市场前景。
发明内容
本发明提供了一种防水型旋转编码器，通过密封罐体和磁耦合的方式能够实现在水下对位移的连续检测。
本发明的技术方案在于：包括水密插头、密封罐体、密封罐端盖、内磁铁、外磁铁、旋转轮、传动轴及旋转编码器主体，所述密封罐体底部设有通孔，水密插头设于通孔处，密封罐端盖与密封罐体开口端连接，密封罐端盖一侧设有阶梯轴，另一侧开设凹槽，所述传动轴一端设于所述凹槽内并与内磁铁连接，另一端连接旋转编码器主体的输入轴，旋转编码器主体输出端通过导线连接水密插头，所述密封罐端盖的阶梯轴外套设外磁铁安装座，外磁铁安装座内壁与凹槽内的内磁铁相对的位置固定有外磁铁，所述旋转轮套设在密封罐端盖的阶梯轴上，并与外磁铁安装座端部固定连接，旋转轮能够相对于阶梯轴回转。
作为上述方案的优选，所述密封罐体的开口端面及密封罐端盖的凹槽开口端面均具有法兰结构，密封罐体与密封罐端盖通过法兰结构和螺栓固定连接，所述密封罐端盖的法兰端面具有一环形凸台，所述环形凸台外径与密封罐体内径相等，所述环形凸台的外侧面设有多条环形凹槽，所述环形凹槽内设有环形密封圈。
作为上述方案的优选，所述密封罐体内设有编码器主体安装座，所述编码器主体安装座与密封罐体和/或密封罐端盖固定连接，编码器主体安装座中央设有通孔，所述传动轴穿过所述通孔，一端伸入至密封罐端盖内的凹槽，另一端连接旋转编码器主体输入轴，所述旋转编码器主体的外壳体端面与编码器主体安装座端面贴合。
作为上述方案的优选，所述密封罐端盖的凹槽内设有内磁铁固定座，内磁铁固定座内设有一通孔，所述传动轴穿过该通孔，所述内磁铁固定座外侧壁设有一组或多组内磁铁组，每组内磁铁组包括多个内磁铁，沿圆周方向均匀分布。
作为上述方案的优选，所述密封罐端盖与阶梯轴为一体式结构，所述外磁铁安装座套设在阶梯轴外，外磁铁安装座内壁与阶梯轴之间有间隔，外磁铁安装座内壁固设有环形结构外磁铁固定座，所述外磁铁固定座内侧壁设有一组或多组外磁铁组，每组外磁铁组包括多个外磁铁，沿圆周方向均匀分布，且内磁铁与外磁铁正相对。
作为上述方案的优选，所述阶梯轴上除与内/外磁铁相对的轴段外，均固定套设有铜套，所述外磁铁安装座一端面与密封罐端盖上的法兰端面贴合，另一端固定连接旋转轮，所述旋转轮内圆与阶梯轴外壁之间也设有铜套。
作为上述方案的优选，所述阶梯轴上远离法兰结构的轴段外壁设有外螺纹，并配合套设有螺母，所述螺母外径大于旋转轮内径。
作为上述方案的优选，所述密封罐端盖底部设有一盲孔，所述编码器主体安装座的通孔一端开设有环形台阶，所述盲孔和环形台阶上均设有轴承，所述轴承与传动轴连接。
本发明的有益效果在于：上述结构的旋转编码器将编码器主体放置在密封的罐体内，与外界隔绝，实现到防水功能，同时采用磁耦合方式，实现罐体内外结构的联动，从而使密封罐体外的位移信号传输到密封罐体内的编码器主体上，以达到位移检测的功能其结构简单，但是有效解决了旋转编码器无法在水下进行检测的问题。
附图说明
图1为本发明的内部结构剖视图。
图2为本发明中内磁铁在内磁铁固定座上的分布示意图。
具体实施方式
以下结合附图详细描述本发明的实施例。
本实施例的结构包括包括水密插头1、密封罐体2、密封罐端盖4、内磁铁12、外磁铁11、旋转轮6、传动轴14及旋转编码器主体17，所述密封罐体2底部设有通孔，水密插头1设于通孔处，密封罐端盖4与密封罐体2开口端连接，密封罐端盖4一侧设有阶梯轴18，另一侧开设凹槽，所述传动轴14一端设于所述凹槽内并与内磁铁12连接，另一端连接旋转编码器主体17的输入轴，旋转编码器主体17输出端通过导线连接水密插头1，所述密封罐端盖4的阶梯轴外套设外磁铁安装座5，外磁铁安装座5内壁与凹槽内的内磁铁12相对的位置固定有外磁铁11，所述旋转轮6套设在密封罐端盖4的阶梯轴8上，并与外磁铁安装座5端部固定连接，旋转轮6能够相对于阶梯轴8回转。
在本实施例中，所述密封罐体2的开口端面及密封罐端盖4的凹槽开口端面均具有法兰结构，密封罐体2与密封罐端盖4通过法兰结构和螺栓固定连接，所述密封罐端盖4的法兰端面具有一环形凸台，所述环形凸台外径与密封罐体2内径相等，所述环形凸台的外侧面设有多条环形凹槽，所述环形凹槽内设有环形密封圈3。
在本实施例中，所述密封罐体2内设有编码器主体安装座16，所述编码器主体安装座16与密封罐体2和/或密封罐端盖4固定连接，编码器主体安装座16中央设有通孔，所述传动轴14穿过所述通孔，一端伸入至密封罐端盖4内的凹槽，另一端连接旋转编码器主体17输入轴，所述旋转编码器主体17的外壳体端面与编码器主体安装座16端面贴合。
在本实施例中，所述密封罐端盖4的凹槽内设有内磁铁固定座13，内磁铁固定座13内设有一通孔，所述传动轴14穿过该通孔，所述内磁铁固定座13外侧壁设有一组或多组内磁铁组，每组内磁铁组包括多个内磁铁12，沿圆周方向均匀分布，如图2所示。
在本实施例中，所述密封罐端盖4与阶梯轴8为一体式结构，所述外磁铁安装座5套设在阶梯轴8外，外磁铁安装座5内壁与阶梯轴8之间有间隔，外磁铁安装座5内壁固设有环形结构外磁铁11固定座，所述外磁铁固定座10内侧壁设有一组或多组外磁铁组，每组外磁铁组包括多个外磁铁11，沿圆周方向均匀分布，且内磁铁12与外磁铁11正相对。
在本实施例中，所述阶梯轴8上除与内/外磁铁相对的轴段外，均固定套设有铜套9，所述外磁铁安装座5一端面与密封罐端盖4上的法兰端面贴合，另一端固定连接旋转轮6，所述旋转轮6内圆与阶梯轴8外壁之间也设有铜套8。
在本实施例中，所述阶梯轴8上远离法兰结构的轴段外壁设有外螺纹，并配合套设有螺母7，所述螺母7外径大于旋转轮6内径。
在本实施例中，所述密封罐端盖4底部设有一盲孔，所述编码器主体安装座16的通孔一端开设有环形台阶，所述盲孔和环形台阶上均设有轴承15，所述轴承15与传动轴14连接。
上述结构的工作原理如下：
1.防水耐压
防水耐压主要靠水密插头1、密封罐体2、密封圈、密封罐端盖4来实现。水密插头1和密封罐体2密封连接；密封罐体2和密封罐端盖4通过密封圈密封连接。两次密封连接可在密封罐体2内形成一个密闭的空间，从而达到防水耐压的目的。
2、位移连续测量
位移连续测量主要通过将直线位移转化为角位移来实现，当直线外力拖动旋转轮6进行旋转运动时，旋转轮6转动带动与之连接的外磁铁安装座5的转动，从而带动外磁铁11转动，外磁铁11通过磁耦合的方式，使内磁铁12在磁力的作用下同步转动，内磁铁12的转动带动内磁铁固定座13转动，内磁铁固定座13的转动带动传动轴14转动，传动轴14与旋转编码器主体17连接，从而传动轴14将角位移信息传递到旋转编码器内，旋转编码器再将角位移信号通过水密插头1输出到外界设备。
整个过程中水密插头1、密封罐体2、密封圈、密封罐端盖4组成的密封罐保持不动，通过密封圈将水密插头1、密封罐体2及密封罐端盖4进行密封；旋转编码器主体17安装座及旋转编码器主体17外壳体也保持不动，旋转编码器的输入轴随传动轴14一起旋转，以实现角位移的信号传递。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种防水型旋转编码器，其特征在于：包括水密插头、密封罐体、密封罐端盖、内磁铁、外磁铁、旋转轮、传动轴及旋转编码器主体，所述密封罐体底部设有通孔，水密插头设于通孔处，密封罐端盖与密封罐体开口端连接，密封罐端盖一侧设有阶梯轴，另一侧开设凹槽，所述传动轴一端设于所述凹槽内并与内磁铁连接，另一端连接旋转编码器主体的输入轴，旋转编码器主体输出端通过导线连接水密插头，所述密封罐端盖的阶梯轴外套设外磁铁安装座，外磁铁安装座内壁与凹槽内的内磁铁相对的位置固定有外磁铁，所述旋转轮套设在密封罐端盖的阶梯轴上，并与外磁铁安装座端部固定连接，旋转轮能够相对于阶梯轴回转；
所述密封罐体的开口端面及密封罐端盖的凹槽开口端面均具有法兰结构，密封罐体与密封罐端盖通过法兰结构和螺栓固定连接，所述密封罐端盖的法兰端面具有一环形凸台，所述环形凸台外径与密封罐体内径相等，所述环形凸台的外侧面设有多条环形凹槽，所述环形凹槽内设有环形密封圈；
所述密封罐端盖的凹槽内设有内磁铁固定座，内磁铁固定座内设有一通孔，所述传动轴穿过该通孔，所述内磁铁固定座外侧壁设有一组或多组内磁铁组，每组内磁铁组包括多个内磁铁，沿圆周方向均匀分布。
2.根据权利要求1所述的防水型旋转编码器，其特征在于：所述密封罐体内设有编码器主体安装座，所述编码器主体安装座与密封罐体和/或密封罐端盖固定连接，编码器主体安装座中央设有通孔，所述传动轴穿过所述通孔，一端伸入至密封罐端盖内的凹槽，另一端连接旋转编码器主体输入轴，所述旋转编码器主体的外壳体端面与编码器主体安装座端面贴合。
3.根据权利要求1所述的防水型旋转编码器，其特征在于：所述密封罐端盖与阶梯轴为一体式结构，所述外磁铁安装座套设在阶梯轴外，外磁铁安装座内壁与阶梯轴之间有间隔，外磁铁安装座内壁固设有环形结构外磁铁固定座，所述外磁铁固定座内侧壁设有一组或多组外磁铁组，每组外磁铁组包括多个外磁铁，沿圆周方向均匀分布，且内磁铁与外磁铁正相对。
4.根据权利要求3所述的防水型旋转编码器，其特征在于：所述阶梯轴上除与内/外磁铁相对的轴段外，均固定套设有铜套，所述外磁铁安装座一端面与密封罐端盖上的法兰端面贴合，另一端固定连接旋转轮，所述旋转轮内圆与阶梯轴外壁之间也设有铜套。
5.根据权利要求4所述的防水型旋转编码器，其特征在于：所述阶梯轴上远离法兰结构的轴段外壁设有外螺纹，并配合套设有螺母，所述螺母外径大于旋转轮内径。
6.根据权利要求1所述的防水型旋转编码器，其特征在于：所述密封罐端盖底部设有一盲孔，所述编码器主体安装座的通孔一端开设有环形台阶，所述盲孔和环形台阶上均设有轴承，所述轴承与传动轴连接。
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