CN109723727A - 编码器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种编码器，包括：壳体、动盘、第一轴承和传动轴，动盘装配于传动轴的一端以在传动轴的带动下旋转，第一轴承设置于壳体和传动轴之间，使得第一轴承的外环与壳体相接触且第一轴承的内环与传动轴相接触，其中，壳体上设置有第一凸部，第一凸部抵接第一轴承的第一侧，且第一凸部与第一轴承的外环抵接但不与内环和滚珠相抵接，其中，传动轴上设置有扩张部，扩张部抵接第一轴承的与第一侧相对的第二侧，且扩张部与第一轴承的内环抵接但不与外环和滚珠相抵接。

Description

编码器

技术领域

本发明涉及适用于编码器，尤其涉及一种适用于电机的旋转式编码器。

背景技术

编码器(例如旋转式编码器)中需要设置轴承。轴承的滚珠设置于外环轨道和内环轨道之间。因此，轴承不可避免的存在轴承间隙(或油隙)。由于编码器是非常精密的部件，需要动盘和静盘之间的间距尽可能保持稳定。动盘和静盘之间的间距变化会影响编码器的精度，甚至导致编码器出现故障。因此，需要设计专门的结构限制上述轴承间隙。

中国专利CN204267544U教导了一种限制轴承间隙的传统做法。如该专利的权利要求4以及说明书所记载的，其通过设置轴承外圈轴向限位的挡环(9)和轴承盖(10)来起到限制轴承间隙的作用。但，这种做法很难完全消除轴承和挡环之间的间隙。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明对编码器的内部结构进行了调整。通过一组结构改进来限制编码器内的轴承的轴承间隙。本发明的方案可以将轴承间隙对编码器运行的影响降低到很小的范围之内，可以很好地满足编码器的较高工作精度要求。

具体的，本发明提供了一种编码器，包括：壳体、动盘、第一轴承和传动轴，所述动盘装配于所述传动轴的一端以在所述传动轴的带动下旋转，所述第一轴承设置于所述壳体和传动轴之间，使得所述第一轴承的外环与所述壳体相接触且所述第一轴承的内环与所述传动轴相接触，

其中，所述壳体上设置有第一凸部，所述第一凸部抵接所述第一轴承的第一侧，且所述第一凸部与所述第一轴承的外环抵接但不与内环和滚珠相抵接，

其中，所述传动轴上设置有扩张部，所述扩张部抵接所述第一轴承的与所述第一侧相对的第二侧，且所述扩张部与所述第一轴承的内环抵接但不与外环和滚珠相抵接。

根据一个实施例，在上述的编码器中，进一步包括：第二轴承和波簧，所述第二轴承设置于所述壳体和传动轴之间，所述第一凸部位于所述波簧和所述第一轴承之间，

其中，所述传动轴上设置有突出部，所述突出部抵接所述第二轴承的第一侧，且所述突出部与所述第二轴承的内环抵接但不与外环和滚珠相抵接，

其中，所述波簧抵接所述第二轴承的与所述第一侧相对的第二侧，且所述波簧与所述第二轴承的外环抵接但不与内环和滚珠相抵接。一方面，这种结构不会影响第二轴承的内环的正常旋转运动；且另一方面，上述结构可以使得第二轴承整体上在左右两个侧边都得到限位，大幅抑制在传动轴旋转、震动时引起的第二轴承沿传动轴方向发生的轴承间隙(油隙)的变化。

根据一个实施例，在上述的编码器中，所述突出部夹在所述动盘和第二轴承之间。这样，可以使得第二轴承和动盘之间尽可能的靠近，以减小第二轴承在运动时产生的轴承间隙对动盘造成的不利影响。

根据一个实施例，在上述的编码器中，所述第一轴承和所述传动轴之间过盈配合，以帮助抑制第一轴承沿传动轴的移动。

根据一个实施例，在上述的编码器中，所述第一轴承和所述第二轴承两者同所述传动轴之间均过盈配合，以抑制第一轴承和第二轴承沿传动轴的移动。

根据一个实施例，在上述的编码器中，所述扩张部是从所述传动轴的轴杆沿径向向外扩张的呈喇叭口状的结构。

根据一个实施例，在上述的编码器中，所述扩张部是从所述传动轴的轴杆沿径向向外扩张的环形凸部。

根据一个实施例，在上述的编码器中，进一步包括：固定在所述编码器上的板弹簧，所述板弹簧具有中央开口以及位于边缘处的安装孔，其中所述传动轴贯穿所述中央开口。

根据一个实施例，在上述的编码器中，进一步包括：与所述动盘相对设置的静盘，所述静盘与所述动盘彼此基本平行。

应当理解，本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。

附图说明

包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：

图1示出了根据本发明的编码器的一个实施例的结构剖视图。

图2示出了根据本发明的传动轴和轴承的一个实施例的示意图。

图3示出了根据本发明的传动轴的一个实施例的剖视图。

图4示出了图1所示的编码器的一个方向的立体图。

附图标记说明：

10 静盘

11 壳体

12 动盘

13 第一轴承

14 传动轴

15 外环

16 内环

17 第一凸部

18 扩张部

19 第二轴承

20 波簧

21 突出部

22 外环

23 内环

24 板弹簧

25 中央开口

26 安装孔

具体实施方式

现在将详细参考附图描述本发明的实施例。现在将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。此外，尽管本发明中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本发明说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本发明。

参考图1至图4来更详细地讨论本发明的基本原理和优选实施例。

首先，如图1和图2所示，根据本发明的编码器主要包括：壳体11、动盘12、第一轴承13和传动轴14。第一轴承13设置于壳体11和传动轴14之间，使得第一轴承13的外环15与壳体11相接触且第一轴承13的内环16与传动轴14相接触。较佳的，可以使得第一轴承13的内环16和传动轴14之间形成过盈配合，以帮助抑制第一轴承13沿传动轴14的移动。静盘10与动盘12相对设置，且静盘10与动盘12彼此基本平行。动盘12装配于传动轴14的一端，在运行时，该动盘12在传动轴14的带动下相对于静盘10旋转，执行编码操作。

特别是，壳体11上设置有第一凸部17。该第一凸部17抵接第一轴承13的第一侧(图1中的左侧)，且第一凸部17仅与第一轴承13的外环15抵接(即第一凸部17不抵接第一轴承13的内环16和滚珠)。此外，如图3所示，传动轴14上设置有扩张部18，参见图3。扩张部18抵接第一轴承13的与第一侧相对的第二侧(图1中的右侧)，且扩张部18仅与第一轴承13的内环16抵接(即扩张部18不抵接第一轴承13的外环15和滚珠)。简言之，本发明用壳体11上的第一凸部17抵接外环15的左侧，并用传动轴14上的扩张部18抵接内环16的右侧。一方面，上述结构不会影响第一轴承13的内环16的正常旋转运动；且另一方面，上述结构可以使得第一轴承13整体上在左右两个侧边都得到限位，大幅抑制在传动轴14旋转、震动时引起的第一轴承13沿传动轴方向发生的轴承间隙(油隙)的变化。

在图1和图3所示的实施例中，扩张部18是从传动轴14的轴杆沿径向向外扩张的呈喇叭口状的结构。但，该实施例对于扩张部18的形状不构成限制，例如，该扩张部18也可以是从传动轴14的轴杆沿径向向外扩张的环形凸部，即与以下所讨论的突出部21相类似的形式。

在图1所示的实施例中，编码器可以进一步包括第二轴承19和波簧20。波簧20用于抑制第二轴承19沿传动轴方向的震动。该第二轴承19也设置于壳体11和传动轴14之间，与第一轴承13并排设置，使得第一凸部17位于波簧20和第一轴承13之间。较佳的，可以使得第一轴承13的内环和第二轴承19的内环两者同传动轴14之间均过盈配合，以抑制第一轴承13和第二轴承19沿传动轴14的移动。

特别是，传动轴14上设置有突出部21，如图2所示。该突出部21抵接第二轴承19的第一侧(图1中的左侧)，且该突出部21仅与第二轴承19的内环23抵接(即突出部21不抵接第二轴承19的外环22和滚珠)；且波簧20抵接第二轴承19的与第一侧相对的第二侧(图1中的右侧)，且波簧20仅与第二轴承19的外环22(即波簧20不抵接第二轴承19的内环23和滚珠)抵接。同样的，一方面，这种结构不会影响第二轴承19的内环23的正常旋转运动；且另一方面，上述结构可以使得第二轴承19整体上在左右两个侧边都得到限位，大幅抑制在传动轴14旋转、震动时引起的第二轴承19沿传动轴方向发生的轴承间隙(油隙)的变化。

此外，在该实施例中，上述的突出部21优选设置于传动轴14的端部，使得突出部21夹在动盘12和第二轴承19之间。这样，可以使得第二轴承19和动盘12之间尽可能的靠近，以减小第二轴承19在运动时产生的轴承间隙对动盘12造成的不利影响。

转到图1和图4，根据本发明的编码器还可以包括：固定在编码器上的板弹簧24。该板弹簧24具有中央开口25以及位于边缘处的安装孔26。传动轴14贯穿中央开口25。安装孔26可用于将板弹簧24和编码器固定在电机(未图示)上的端盖上。在图1和图4所示的实施例中，可以使得传动轴14在贯穿板弹簧24的中央开口25后使得上述的扩张部18抵靠住中央开口25的开口边缘，起到固定的作用，便于装配。

综上，本发明的编码器对内部的结构进行了一系列的优化，通过在多个环节上的改进来限制轴承间隙。例如，由于尺寸冗余度和线性膨胀系数的不同(传动轴和轴承的材料不同)，仅通过传动轴和轴承的内环之间形成过盈配合并不足以将轴承间隙限制到理想的范围之内，因此本发明进一步对轴承的内外环分别在相对的两个侧面上单独予以限位，从而在抑制轴承整体上的轴向间隙的同时不影响轴承的正常旋转运行。另一方面，本发明还考虑了装配的便利性和可操作性，使得结构更加简单。例如，分别设置于传动轴和外壳内壁上的各种限位结构有利于装配过程中的定位和组装，且本发明的各种限位结构对制造工艺的要求不高，也不会对成本造成额外压力。最后，本发明的编码器的上述结构可以使得本发明的产品可以达到编码器所需的高精度，例如可以将静盘和动盘之间的距离误差限制在±0.05mm范围之内。

本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。

Claims (9)

1.一种编码器，其特征在于，包括：壳体(11)、动盘(12)、第一轴承(13)和传动轴(14)，所述动盘(12)装配于所述传动轴(14)的一端以在所述传动轴(14)的带动下旋转，所述第一轴承(13)设置于所述壳体(11)和传动轴(14)之间，使得所述第一轴承(13)的外环(15)与所述壳体(11)相接触且所述第一轴承(13)的内环(16)与所述传动轴(14)相接触，

其中，所述壳体(11)上设置有第一凸部(17)，所述第一凸部(17)抵接所述第一轴承(13)的第一侧，且所述第一凸部(17)与所述第一轴承(13)的外环(15)抵接但不与内环(16)和滚珠相抵接，

其中，所述传动轴(14)上设置有扩张部(18)，所述扩张部(18)抵接所述第一轴承(13)的与所述第一侧相对的第二侧，且所述扩张部(18)与所述第一轴承(13)的内环(16)抵接但不与外环(15)和滚珠相抵接。

2.如权利要求1所述的编码器，其特征在于，进一步包括：第二轴承(19)和波簧(20)，所述第二轴承(19)设置于所述壳体(11)和传动轴(14)之间，所述第一凸部(17)位于所述波簧(20)和所述第一轴承(13)之间，

其中，所述传动轴(14)上设置有突出部(21)，所述突出部(21)抵接所述第二轴承(19)的第一侧，且所述突出部(21)与所述第二轴承(19)的内环(23)抵接但不与外环(22)和滚珠相抵接，

其中，所述波簧(20)抵接所述第二轴承(19)的与所述第一侧相对的第二侧，且所述波簧(20)与所述第二轴承(19)的外环(22)抵接但不与内环(23)和滚珠相抵接。

3.如权利要求1所述的编码器，其特征在于，所述突出部(21)夹在所述动盘(12)和第二轴承(19)之间。

4.如权利要求1所述的编码器，其特征在于，所述第一轴承(13)和所述传动轴(14)之间过盈配合。

5.如权利要求2所述的编码器，其特征在于，所述第一轴承(13)和所述第二轴承(19)两者同所述传动轴(14)之间均过盈配合。

6.如权利要求1所述的编码器，其特征在于，所述扩张部(18)是从所述传动轴(14)的轴杆沿径向向外扩张的呈喇叭口状的结构。

7.如权利要求1所述的编码器，其特征在于，所述扩张部(18)是从所述传动轴(14)的轴杆沿径向向外扩张的环形凸部。

8.如权利要求1所述的编码器，其特征在于，进一步包括板弹簧(24)，所述板弹簧(24)具有中央开口(25)以及位于边缘处的安装孔(26)，其中所述传动轴(14)贯穿所述中央开口(25)。

9.如权利要求1所述的编码器，其特征在于，进一步包括：与所述动盘(12)相对设置的静盘(10)，所述静盘(10)与所述动盘(12)彼此基本平行。