CN108844453A - 一种磁电式多圈角位移绝对编码器 - Google Patents

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李伟华
王炜
罗黎明
彭波
李金涛
马义波
王海国
黄海燕
段晓云
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Abstract

本发明公开了一种磁电式多圈角位移绝对编码器，包括电路板、外壳、上盖、底座、输入轴、磁钢、磁钢座、输出轴及设置于上盖及底座之间的传动装置；电路板与上盖均设置于外壳的内部，上盖设有若干上盖立柱，上盖立柱连接电路板，底座连接外壳，传动装置设置于底座与上盖之间，传动装置包括输入轴套、若干输出轴及用于传递输入轴套与输出轴之间的若干传动齿轮组，输入轴连接输入轴套，输出轴端部连接有磁钢，电路板设有用于接收磁钢信号的编码器芯片。本发明非接触设置，无机械磨损，使用寿命长，齿轮传动的传动动力平稳，减速速比大，可增加信号输出机构级数或调整各级传动减速比，多根输出轴能够进行多圈角位移测量。

Description

一种磁电式多圈角位移绝对编码器
技术领域
本发明专利涉及传感器技术领域，具体涉及一种磁电式多圈角位移绝对编码器。
背景技术
就目前来说，新时代的机电一体化系统中，经常需要将机械运动的信号转化为电信号，从而完成对机械运动的测量与判定。
申请号为201520440521的专利，公开了一种磁感应多圈绝对编码器包括自上而下依次同心设置的外壳、定位弹片、波动盘组件及基座；作为行程编码信号的电路图型的接触片由五金片冲压制成，接触片包塑于波动盘，表面露出波动盘的下表面的接触片与刷子接触，行程编码信号从端子输出；定位弹片紧固铆接于外壳。虽然其提高了编码信号的精确性，但其采集信号方式仍然为电刷接触式，不仅测量精度较低，且使用中会磨损电刷，降低其使用寿命，此外，该专利并未公开内部的传动机构。在机器人控制技术、无人驾驶等精密控制方面常常需要用到绝对编码器，对于高精度，高灵敏度的测量时尤为关键。一般绝对编码器使用寿命短，测量精度低，很容易磨损。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁电式多圈角位移绝对编码器，解决了现有技术中传感器使用寿命短，传递精度不高的技术问题。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
一种磁电式多圈角位移绝对编码器，其特征在于：包括电路板、外壳、上盖、底座、输入轴、磁钢、磁钢座、输出轴及设置于上盖及底座之间的传动装置；所述电路板与上盖均设置于外壳的内部，所述上盖设有若干上盖立柱，所述上盖立柱连接电路板，所述底座连接外壳，所述传动装置设置于底座与上盖之间，所述传动装置包括输入轴套、若干输出轴及用于传递输入轴套与输出轴之间的若干传动齿轮组，所述输入轴连接输入轴套，所述输出轴端部连接有磁钢，所述电路板设有用于接收磁钢信号的编码器芯片。
前述的一种磁电式多圈角位移绝对编码器，输出轴有三根，包括左输出轴、中间输出轴及右输出轴，三个输出轴均连接齿轮一；传动齿轮组包括第一传动齿轮组、第二传动齿轮组及第三传动齿轮组；第一传动齿轮组包括齿轮三及设置于输入轴套外侧的轴套齿轮，轴套齿轮通过齿轮三连接右输出轴的齿轮一；第二传动齿轮组包括从右输出轴到中间输出轴依次连接的齿轮一、齿轮二、齿轮三、齿轮四、齿轮二、齿轮三及齿轮一；第三传动齿轮组包括从中间输出轴到左输出轴依次连接的齿轮一、齿轮二、齿轮三、齿轮四、齿轮二、齿轮三及齿轮一。
前述的一种磁电式多圈角位移绝对编码器，上盖还设有磁钢座，磁钢座连接磁钢。
前述的一种磁电式多圈角位移绝对编码器，磁钢座通过轴承一连接上盖。
前述的一种磁电式多圈角位移绝对编码器，输入轴套与上盖与底座之间均设有轴承二。
前述的一种磁电式多圈角位移绝对编码器，齿轮三通过固定销二连接于上盖与底座。
前述的一种磁电式多圈角位移绝对编码器，齿轮二通过固定销一连接于底座，固定销一与底座通过挡圈连接于底座。
前述的一种磁电式多圈角位移绝对编码器，输出轴通过挡圈连接轴承一。
本发明所达到的有益效果：
本发明不仅行程长，测量精度高，使用寿命长，传动平稳，体积较小减少，能够进行多圈角位移测量。各个齿轮的啮合排布方式可按不同的角度排列，实际成品造型各异，可按安装要求设计，适用各种不同安装要求。同时，通过增加信号输出机构级数或调整各级传动减速比，可扩充测量行程或提高测量精度，因此可广泛应用于需要角位移采集的各种要求。
磁钢与电路板上的霍尔集成采集芯片感应，使用时为非接触设置，不仅测量精度高，无机械磨损，使用寿命长，相邻的磁钢之间具有一点的间距，有助于防止电磁干扰。齿轮传动的传动动力平稳，减速速比大，可在一定的条件下通过增加信号输出机构级数或调整各级传动减速比，从而扩充测量行程或提高测量精度来满足更广阔的需求，且集成式传感器芯片测量角度更丰富。因此本发明能够进行多圈角位移测量。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
附图标记的含义：1-电路板；101-编码器芯片；2-外壳；3-上盖；31-上盖立柱；4-底座；5-输入轴；6-磁钢；7-磁钢座；8-轴承一；9-挡圈；10-齿轮一；11-输出轴；12-固定销一；13-齿轮二；14-齿轮三；15-齿轮四；16-固定销二；17-输入轴套；18-轴承二。
具体实施方式
下下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示：一种磁电式多圈角位移绝对编码器，包括电路板1、外壳2、上盖3、底座4、输入轴11、磁钢6、磁钢座7、输出轴11及设置于上盖3及底座4之间的传动装置；电路板1与上盖3均设置于外壳2的内部，上盖3设有若干上盖立柱31，上盖立柱31连接电路板1，底座4连接外壳2，传动装置设置于底座4与上盖3之间，传动装置包括输入轴套17、若干输出轴11及用于传递输入轴套17与输出轴11之间的若干传动齿轮组，输入轴11连接输入轴套17，输出轴11端部连接有磁钢6，电路板1设有用于接收磁钢6信号的编码器芯片101。
本实施例的输出轴11有三根，包括左输出轴、中间输出轴及右输出轴，需要说明的是左输出轴、中间输出轴及右输出轴区别仅在于位置不同，是为了便于表述，其结构与功能是相同的。三个输出轴11均连接齿轮一10；传动齿轮组包括第一传动齿轮组、第二传动齿轮组及第三传动齿轮组；第一传动齿轮组包括齿轮三14及设置于输入轴套17外侧的轴套齿轮，轴套齿轮通过齿轮三14连接右输出轴的齿轮一10；第二传动齿轮组包括从右输出轴到中间输出轴依次连接的齿轮一10、齿轮二13、齿轮三14、齿轮四15、齿轮二13、齿轮三14及齿轮一10；第三传动齿轮组包括从中间输出轴到左输出轴依次连接的齿轮一10、齿轮二13、齿轮三14、齿轮四15、齿轮二13、齿轮三14及齿轮一10。
为提升磁钢6传动的稳定性与精度，延长使用寿命，上盖3还设有磁钢座7，磁钢座7连接磁钢6。磁钢座7通过轴承一8连接上盖3。
为提升输入轴套17的传动精度，减小传动的阻力输入轴套17与上盖3与底座4之间均设有轴承二18。
齿轮三14通过固定销二16连接于上盖3与底座4。
齿轮二13通过固定销一12连接于底座4，固定销一12与底座4通过挡圈9连接于底座4，输出轴11通过挡圈9连接轴承一8。
工作时；输入轴5带动输入轴套17转动，输入轴套17通过第一传动齿轮组带动右输出轴转动，右输出轴通过第二传动齿轮组带动中间输出轴转动，中间输出轴通过第三传动齿轮组带动左输出轴转动，各输出轴上端的磁钢6跟随输出轴11转动，设置于磁钢6上方的编码器芯片101实时检测磁钢6的信号，由于编码器芯片101与磁钢6不接触，因此两者之间没有磨损，使用寿命长，磁钢座7能够近一步加强磁钢6工作的稳定性。多根输出轴11能够进行多圈角位移测量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种磁电式多圈角位移绝对编码器，其特征在于：包括电路板(1)、外壳(2)、上盖(3)、底座(4)、输入轴(11)、磁钢(6)、磁钢座(7)、输出轴(11)及设置于上盖(3)及底座(4)之间的传动装置；所述电路板(1)与上盖(3)均设置于外壳(2)的内部，所述上盖(3)设有若干上盖立柱(31)，所述上盖立柱(31)连接电路板(1)，所述底座(4)连接外壳(2)，所述传动装置设置于底座(4)与上盖(3)之间，所述传动装置包括输入轴套(17)、若干输出轴(11)及用于传递输入轴套(17)与输出轴(11)之间的若干传动齿轮组，所述输入轴(11)连接输入轴套(17)，所述输出轴(11)端部连接有磁钢(6)，所述电路板(1)设有用于接收磁钢(6)信号的编码器芯片(101)。
2.根据权利要求1所述的一种磁电式多圈角位移绝对编码器，其特征在于：所述输出轴(11)有三根，包括左输出轴、中间输出轴及右输出轴，三个输出轴(11)均连接齿轮一(10)；所述传动齿轮组包括第一传动齿轮组、第二传动齿轮组及第三传动齿轮组；所述第一传动齿轮组包括齿轮三(14)及设置于输入轴套(17)外侧的轴套齿轮，所述轴套齿轮通过齿轮三(14)连接右输出轴的齿轮一(10)；所述第二传动齿轮组包括从右输出轴到中间输出轴依次连接的齿轮一(10)、齿轮二(13)、齿轮三(14)、齿轮四(15)、齿轮二(13)、齿轮三(14)及齿轮一(10)；所述第三传动齿轮组包括从中间输出轴到左输出轴依次连接的齿轮一(10)、齿轮二(13)、齿轮三(14)、齿轮四(15)、齿轮二(13)、齿轮三(14)及齿轮一(10)。
3.根据权利要求1所述的一种磁电式多圈角位移绝对编码器，其特征在于：所述上盖(3)还设有磁钢座(7)，所述磁钢座(7)连接磁钢(6)。
4.根据权利要求1所述的一种磁电式多圈角位移绝对编码器，其特征在于：所述磁钢座(7)通过轴承一(8)连接上盖(3)。
5.根据权利要求1所述的一种磁电式多圈角位移绝对编码器，其特征在于：所述输入轴套(17)与上盖(3)与底座(4)之间均设有轴承二(18)。
6.根据权利要求2所述的一种磁电式多圈角位移绝对编码器，其特征在于：所述齿轮三(14)通过固定销二(16)连接于上盖(3)与底座(4)。
7.根据权利要求2所述的一种磁电式多圈角位移绝对编码器，其特征在于：所述齿轮二(13)通过固定销一(12)连接于底座(4)，所述固定销一(12)与底座(4)通过挡圈(9)连接于底座(4)。
8.根据权利要求4所述的一种磁电式多圈角位移绝对编码器，其特征在于：所述输出轴(11)通过挡圈(9)连接轴承一(8)。
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