CN108627185A - 角度编码器 - Google Patents

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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明提供了一种角度编码器，包括主轴、外壳、PCB板支架、PCB板、处理芯片、编码器码盘、压电陶瓷、控制组件以及温度传感器；主轴包括同轴设置的外筒以及内管，内管的一端与所述外筒的内底壁连接，所述内管的一端插接在所述外壳中，外壳的一端插接在所述内管与所述外筒之间的间隙中，内管的远离所述外筒的一端上设置有安装槽，所述压电陶瓷的一端安装于所述安装槽内，所述压电陶瓷的另一端与所述编码器码盘连接；所述PCB板支架设置于所述外壳的远离所述外筒的一端的内壁上，所述PCB板设置于所述PCB板支架上，所述处理芯片设置于所述PCB板的朝向所述编码器码盘的一面并与所述编码器码盘相对，温度传感器设置于主轴上。

Description

角度编码器
技术领域
本发明涉及精密测量领域，特别是涉及一种角度编码器。
背景技术
角度编码器是一种用于高精密旋转角度检测的传感器，高精密的角度编码器广泛用于伺服电机反馈、高精密转台、主轴定位等场合。角度编码器核心部件包含编码器码盘和接收传感器。其中，编码器码盘和接收传感器分别安装于编码器主轴和PCB板支架上。接收传感器利用反射或者透射光源经过编码器码盘后在PCB板上的接收传感器形成的莫尔条纹，产生正弦波信号，并输出到系统处理器上，用于反馈角度编码器的位置信息。
在一般应用上，由于温度变化，将导致编码器主轴和PCB板支架发生膨胀变形。这时候粘接在导致编码器主轴上的编码器码盘和安装与PCB板支架上的PCB板的相对距离将发生偏移，而两者之间的距离是决定编码器信号质量的一个关键因素。产生的正弦波的信号质量将影响反馈的位置精度，因此，温度变化将导致编码器反馈的位置精度发生变化。
因此，现有技术存在缺陷，急需改进。
发明内容
本发明实施例提供一种角度编码器，可以角度编码器的检测准确度。
本发明实施例提供一种角度编码器，其特征在于，包括主轴、外壳、PCB板支架、PCB板、处理芯片、编码器码盘、压电陶瓷、控制组件以及温度传感器；
所述主轴包括同轴设置的外筒以及内管，所述内管的一端与所述外筒的内底壁连接，所述内管的一端插接在所述外壳中，所述外壳的一端插接在所述内管与所述外筒之间的间隙中，所述内管的远离所述外筒的一端上设置有安装槽，所述压电陶瓷的一端安装于所述安装槽内，所述压电陶瓷的另一端与所述编码器码盘连接；所述PCB板支架设置于所述外壳的远离所述外筒的一端的内壁上，所述PCB板设置于所述PCB板支架上，所述处理芯片设置于所述PCB板的朝向所述编码器码盘的一面并与所述编码器码盘相对，所述温度传感器设置于所述主轴上；
所述控制组件与所述压电陶瓷以及所述温度传感器分别电连接，所述控制组件用于根据所述温度传感器检测到的温度控制所述压电陶瓷两端的电压，从而控制所述压电陶瓷的沿着所述主轴轴向的长度；
还包括弹性隔离套，所述弹性隔离套套接在所述内管插入所述外壳的一端上，所述弹性隔离套的外侧壁与所述外壳的内侧壁相互弹性抵；所述安装槽的数量为两个，所述压电陶瓷为两个且分别呈柱状；所述安装槽的数量为一个，所述压电陶瓷的数量为1个，所述安装槽呈环状，所述压电陶瓷呈环状。
附图说明
图1是本发明实施例中的角度编码器的结构示意图。
图2是本发明实施例中的角度编码器的主轴的结构示意图。
图3是本发明实施例中的角度编码器的外壳的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
请参照图1，本发明实施例提供一种角度编码器，包括外壳10、主轴20、PCB板支架30、编码器码盘40、压电陶瓷50、控制组件、温度传感器、处理芯片60、PCB板70、弹性隔离套80。
其中，请同时参照图2，该主轴20包括同轴设置的外筒21以及内管22，内管22呈圆管状，该外筒21呈圆筒状。内管22的一端与外筒21的内底壁连接，内管22的一端插接在外壳10中，外壳10的一端插接在内管22与外筒21之间的间隙中。弹性隔离套80套接在所述内管22插入所述外壳10的一端上，所述弹性隔离套的80外侧壁与所述外壳10的内侧壁相互弹性抵。
其中，内管22的远离所述外筒21的一端上设置有安装槽，所述压电陶瓷50的一端安装于所述安装槽内，所述压电陶瓷50的另一端与所述编码器码盘40连接；所述PCB板支架30设置于所述外壳10的远离所述外筒的一端的内壁上，所述PCB板70设置于所述PCB板支架30上，处理芯片60设置于所述PCB板70的朝向所述编码器码盘40的一面并与编码器码盘40相对，所述温度传感器设置于主轴20上。
控制组件与压电陶瓷50以及温度传感器分别电连接，控制组件用于根据所述温度传感器检测到的温度控制所述压电陶瓷50两端的电压，从而控制所述压电陶瓷50的沿着所述主轴20轴向的长度。
其中，该控制组件根据该主轴20以及PCB板支架30的受温度影响的膨胀系数来设定一个函数，当接收到温度传感器检测的温度时，根据该函数来控制提供给压电陶瓷50的电压大小，从而控制压电陶瓷50的长度。当温度较高，主轴20以及PCB板支架30膨胀时，压电陶瓷50的长度较小。当温度较低，主轴20以及PCB板支架30收缩时，压电陶瓷50的长度较大。从而使得角度编码器的检测结果不受温度变化的影响，从而可以提高检测的精确度。
该主轴20、PCB板支架30采用相同的材料制成，使得其具有相同的热胀冷缩效应。
具体地，该所述外壳10呈阶梯管状。PCB板支架30与所述外壳10通过螺纹连接。或者，PCB板支架30与所述外壳10过盈配合连接。
PCB板支架30包括相互连接且同轴设置的第一连接管31以及第二连接管32，所述第一连接管31的半径大于所述第二连接管32的半径，所述第一连接管31与所述外壳10连接，所述第二连接管32与所述外壳10的内侧壁之间间隔预设距离；所述PCB板70安装于所述第二连接管32的远离所述第一连接管31的一端上。
请同时参照图3，外壳10包括相互连接且同轴设置的第三连接管11以及第四连接管22，外壳10的第三连接管11的一端插接在内管22与外筒21之间的间隙中。
在一些实施例中，角度编码器还包括第一电极层以及第二电极层。第一电极层设置于内管22的安装槽的底壁上，所述第二电极层设置于所述编码器码盘40上，所述控制组件分别与所述第一电极层以及第二电极层电连接，所述第一电极层以及第二电极层分别与所述压电陶瓷50的两端电连接。第一电极层以及第二电极层均为镀银电极层。
在一些实施例中，控制组件包括控制芯片以及驱动电路，所述控制芯片以及
驱动电路均设置于所述PCB板上，所述控制芯片与所述驱动电路电连接，所述驱动电路与所述第一电极层以及第二电极层分别电连接。
在一些实施例中，安装槽的数量为两个，所述压电陶瓷50为两个且分别
呈柱状。
在一些实施例中，安装槽的数量为一个，所述压电陶瓷50的数量为1个，所述安装槽呈环状，所述压电陶瓷50呈环状。
在一些实施例中，该PCB板支架的朝向该PCB板70的一端的端面上设置有限位销，该对应的该PCB板上设置有限位孔，该限位销可沿着限位孔的轴向滑动地插接在限位孔中，从而实现对PCB板的限位。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (7)

1.一种角度编码器，其特征在于，包括主轴、外壳、PCB板支架、PCB板、处理芯片、编码器码盘、压电陶瓷、控制组件以及温度传感器；
所述主轴包括同轴设置的外筒以及内管，所述内管的一端与所述外筒的内底壁连接，所述内管的一端插接在所述外壳中，所述外壳的一端插接在所述内管与所述外筒之间的间隙中，所述内管的远离所述外筒的一端上设置有安装槽，所述压电陶瓷的一端安装于所述安装槽内，所述压电陶瓷的另一端与所述编码器码盘连接；所述PCB板支架设置于所述外壳的远离所述外筒的一端的内壁上，所述PCB板设置于所述PCB板支架上，所述处理芯片设置于所述PCB板的朝向所述编码器码盘的一面并与所述编码器码盘相对，所述温度传感器设置于所述主轴上；
所述控制组件与所述压电陶瓷以及所述温度传感器分别电连接，所述控制组件用于根据所述温度传感器检测到的温度控制所述压电陶瓷两端的电压，从而控制所述压电陶瓷的沿着所述主轴轴向的长度；
还包括弹性隔离套，所述弹性隔离套套接在所述内管插入所述外壳的一端上，所述弹性隔离套的外侧壁与所述外壳的内侧壁相互弹性抵；所述安装槽的数量为两个，所述压电陶瓷为两个且分别呈柱状；所述安装槽的数量为一个，所述压电陶瓷的数量为1个，所述安装槽呈环状，所述压电陶瓷呈环状。
2.根据权利要求1所述的角度编码器，其特征在于，所述外壳呈阶梯管状。
3.根据权利要求1所述的角度编码器，其特征在于，所述PCB板支架与所述外壳通过螺纹连接。
4.根据权利要求1所述的角度编码器，其特征在于，所述PCB板支架与所述外壳过盈配合连接。
5.根据权利要求1所述的角度编码器，其特征在于，所述PCB板支架包括相互连接且同轴设置的第一连接管以及第二连接管，所述第一连接管的半径大于所述第二连接管的半径，所述第一连接管与所述外壳连接，所述第二连接管与所述外壳的内侧壁之间间隔预设距离；
所述PCB板安装于所述第二连接管的远离所述第一连接管的一端上。
6.根据权利要求1所述的角度编码器，其特征在于，还包括第一电极层以及第二电极层，所述第一电极层设置于所述安装槽的底壁上，所述第二电极层设置于所述编码器码盘上，所述控制组件分别与所述第一电极层以及第二电极层电连接，所述第一电极层以及第二电极层分别与所述压电陶瓷的两端电连接。
7.根据权利要求6所述的角度编码器，其特征在于，所述控制组件包括控制芯片以及驱动电路，所述控制芯片以及驱动电路均设置于所述PCB板上，所述控制芯片与所述驱动电路电连接，所述驱动电路与所述第一电极层以及第二电极层分别电连接。
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