CN109084809A - 具有温度补偿功能的角度编码器结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有温度补偿功能的角度编码器结构，包括主轴、外壳、支架、线路板、接收传感器芯片、码盘、电致伸缩衬垫、主控电路以及无定形硅温度感应单元；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，所述电致伸缩衬垫的一端安装于所述安装槽内，所述电致伸缩衬垫的另一端与所述码盘连接；所述支架设置于所述外壳的远离所述外筒的一端的内壁上，所述线路板设置于所述支架上，所述接收传感器芯片设置于所述线路板的朝向所述码盘的一面并与所述码盘相对，无定形硅温度感应单元设置于主轴上。
Description
技术领域
本发明涉及精密测量领域，特别是涉及一种具有温度补偿功能的角度编码器结构。
背景技术
具有温度补偿功能的角度编码器结构是一种用于高精密旋转角度检测的传感器，高精密的具有温度补偿功能的角度编码器结构广泛用于伺服电机反馈、高精密转台、主轴定位等场合。具有温度补偿功能的角度编码器结构核心部件包含码盘和接收传感器。其中，码盘和接收传感器分别安装于编码器主轴和支架上。接收传感器利用反射或者透射光源经过码盘后在线路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，用于反馈具有温度补偿功能的角度编码器结构的位置信息。
在一般应用上，由于温度变化，将导致编码器主轴和支架发生膨胀变形。这时候粘接在导致编码器主轴上的码盘和安装与支架上的线路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具有温度补偿功能的角度编码器结构，可以具有温度补偿功能的角度编码器结构的检测准确度。
本发明实施例提供一种具有温度补偿功能的角度编码器结构，包括主轴、外壳、支架、线路板、接收传感器芯片、码盘、电致伸缩衬垫、主控电路以及无定形硅温度感应单元；
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，所述外筒的内径大于所述内管的外径；
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，所述电致伸缩衬垫的一端安装于所述安装槽内，所述电致伸缩衬垫的另一端与所述码盘连接；所述支架设置于所述外壳的远离所述外筒的一端的内壁上，所述线路板设置于所述支架上，所述接收传感器芯片设置于所述线路板的朝向所述码盘的一面并与所述码盘相对，所述无定形硅温度感应单元设置于所述主轴上；
所述主控电路与所述电致伸缩衬垫以及所述无定形硅温度感应单元分别电连接，所述主控电路用于根据所述无定形硅温度感应单元检测到的温度控制所述电致伸缩衬垫两端的电压，从而控制所述电致伸缩衬垫的沿着所述主轴轴向的长度。
优选地，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。
优选地，所述外壳呈阶梯管状。
优选地，所述支架与所述外壳通过螺纹连接。
优选地，所述支架与所述外壳过盈配合连接。
优选地，所述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；
所述线路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。
优选地，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码盘上，所述主控电路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电致伸缩衬垫的两端电连接。
优选地，所述主控电路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线路板上，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。
优选地，所述安装槽的数量为两个，所述电致伸缩衬垫为两个且分别呈柱状。
优选地，所述安装槽的数量为一个，所述电致伸缩衬垫的数量为1个，所述安装槽呈环状，所述电致伸缩衬垫呈环状。
本发明通过控制电致伸缩衬垫的长度实现主轴长度的控制进而抵消热胀冷缩的形变，可以提高检测精度。
附图说明
图1是本发明实施例中的具有温度补偿功能的角度编码器结构的结构示意图。
图2是本发明实施例中的具有温度补偿功能的角度编码器结构的主轴的结构示意图。
图3是本发明实施例中的具有温度补偿功能的角度编码器结构的外壳的结构示意图。
图4是本发明实施例中的具有温度补偿功能的角度编码器结构的电路结构示意图。
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以及图4，本发明实施例提供一种具有温度补偿功能的角度编码器结构，包括外壳10、主轴20、支架30、码盘40、电致伸缩衬垫50、主控电路、无定形硅温度感应单元、接收传感器芯片60、线路板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，所述电致伸缩衬垫50的一端安装于所述安装槽内，所述电致伸缩衬垫50的另一端与所述码盘40连接；所述支架30设置于所述外壳10的远离所述外筒的一端的内壁上，所述线路板70设置于所述支架30上，接收传感器芯片60设置于所述线路板70的朝向所述码盘40的一面并与码盘40相对，所述无定形硅温度感应单元设置于主轴20上。
主控电路与电致伸缩衬垫50以及无定形硅温度感应单元分别电连接，主控电路用于根据所述无定形硅温度感应单元检测到的温度控制所述电致伸缩衬垫50两端的电压，从而控制所述电致伸缩衬垫50的沿着所述主轴20轴向的长度。
其中，该主控电路根据该主轴20以及支架30的受温度影响的膨胀系数来设定一个函数，当接收到无定形硅温度感应单元检测的温度时，根据该函数来控制提供给电致伸缩衬垫50的电压大小，从而控制电致伸缩衬垫50的长度。当温度较高，主轴20以及支架30膨胀时，电致伸缩衬垫50的长度较小。当温度较低，主轴20以及支架30收缩时，电致伸缩衬垫50的长度较大。从而使得具有温度补偿功能的角度编码器结构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。
其中，主控电路与电致伸缩衬垫50以及无定形硅温度感应单元分别电连接，主控电路用于根据所述无定形硅温度感应单元检测到的温度控制所述电致伸缩衬垫50两端的电压，从而控制所述电致伸缩衬垫50的沿着所述主轴20轴向的长度。
其中，该主控电路根据该主轴20以及线路板支架30的受温度影响的膨胀系数来设定一个函数，当接收到无定形硅温度感应单元检测的温度时，根据该函数来控制提供给电致伸缩衬垫50的电压大小，从而控制电致伸缩衬垫50的长度。当温度较高，主轴20以及线路板支架30膨胀时，电致伸缩衬垫50的长度较小。当温度较低，主轴20以及线路板支架30收缩时，电致伸缩衬垫50的长度较大。从而使得基于温度补偿的具有温度补偿功能的角度编码器结构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、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。支架30与所述外壳10通过螺纹连接。或者，支架30与所述外壳10过盈配合连接。
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；所述线路板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，具有温度补偿功能的角度编码器结构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码盘40上，所述主控电路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电致伸缩衬垫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，主控电路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线路板上，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，所述电致伸缩衬垫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，所述电致伸缩衬垫50的数量为1个，所述安装槽呈环状，所述电致伸缩衬垫50呈环状。
在一些实施例中，该支架的朝向该线路板70的一端的端面上设置有限位销，该对应的该线路板上设置有限位孔，该限位销可沿着限位孔的轴向滑动地插接在限位孔中，从而实现对线路板的限位。
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 (10)
1.一种具有温度补偿功能的角度编码器结构，其特征在于，包括主轴、外壳、支架、线路板、接收传感器芯片、码盘、电致伸缩衬垫、主控电路以及无定形硅温度感应单元；
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，所述电致伸缩衬垫的一端安装于所述安装槽内，所述电致伸缩衬垫的另一端与所述码盘连接；所述支架设置于所述外壳的远离所述外筒的一端的内壁上，所述线路板设置于所述支架上，所述接收传感器芯片设置于所述线路板的朝向所述码盘的一面并与所述码盘相对，所述无定形硅温度感应单元设置于所述主轴上；
所述主控电路与所述电致伸缩衬垫以及所述无定形硅温度感应单元分别电连接，所述主控电路用于根据所述无定形硅温度感应单元检测到的温度控制所述电致伸缩衬垫两端的电压，从而控制所述电致伸缩衬垫的沿着所述主轴轴向的长度。
2.根据权利要求1所述的基于温度补偿的具有温度补偿功能的角度编码器结构，其特征在于，所述无定形硅温度感应单元包括：直流电压输入端口、分压电阻、a-si薄膜晶体管；
所述直流电压输入端口的一端与所述a-si薄膜晶体管的漏极连接，所述
a-si薄膜晶体管的漏极与所述a-si薄膜晶体管的栅极连接，所述a-si薄膜晶体管的源极与所述分压电阻的一端连接，所述分压电阻的另一端与所述直流电压输入端口的另一端连接，所述主控电路与所述分压电阻以及所述a-si薄膜晶体管的公共节点连接；
所述主控电路根据所述公共节点的电压变化调整输出给所述电致伸缩衬垫两端的电压，从而调整所述电致伸缩衬垫的长度。
3.根据权利要求2所述的具有温度补偿功能的角度编码器结构，其特征在于，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。
4.根据权利要求2所述的具有温度补偿功能的角度编码器结构，其特征在于，所述外壳呈阶梯管状。
5.根据权利要求2所述的具有温度补偿功能的角度编码器结构，其特征在于，所述支架与所述外壳通过螺纹连接。
6.根据权利要求2所述的具有温度补偿功能的角度编码器结构，其特征在于，所述支架与所述外壳过盈配合连接。
7.根据权利要求2所述的具有温度补偿功能的角度编码器结构，其特征在于，所述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；
所述线路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。
8.根据权利要求2所述的具有温度补偿功能的角度编码器结构，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码盘上，所述主控电路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电致伸缩衬垫的两端电连接。
9.根据权利要求8所述的具有温度补偿功能的角度编码器结构，其特征在于，所述主控电路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线路板上，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。
10.根据权利要求1所述的具有温度补偿功能的角度编码器结构，其特征在于，所述安装槽的数量为两个，所述电致伸缩衬垫为两个且分别呈柱状。
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2018
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Cited By (1)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20181225 |