CN110160565A - 一种通用编码器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通用编码器，主体下方设置有法兰，主体内部设置旋转主轴，旋转主轴贯穿主体，旋转主轴通过轴承转动连接法兰；主体上方设有圆形平台，圆形平台上表面固定连接光学码盘，圆形平台与旋转主轴同心并固定连接，且光学码盘下部设有指示光栅，指示光栅下部设有红外线发射器，指示光栅位于光学码盘和红外线发射器之间，指示光栅相对旋转主轴处设有方形平台，指示光栅固定连接方形平台上表面，方形平台与旋转主轴同心；光学码盘与指示光栅之间中心处设有PCB基板，PCB基板上固定连接光感元件，且红外线发射器与主体下方固定连接，红外线发射器位于光学码盘与指示光栅中心处；主体外部固定连接外壳，圆形平台与旋转主轴之间设有断开部。

Description

一种通用编码器

技术领域

本发明涉及一种机械加工配件，具体是一种通用编码器。

背景技术

通用的编码器用于机床设备、印刷机械、纺织机械、包装机械、医疗器械、石油石化设备和锅炉锅盖配件等的零位补正和信号分割。当编码器旋转时，编码器产生与驱动主轴相对应的信号，从而实现控制信号的精确录入。编码器主要由光学码盘、指示光栅、光感等组成，光学码盘上设有光栅，当光学码盘跟随驱动主轴同步旋转时，光感对移动的光栅进行感应，从而产生与驱动主轴运动相对应的信号。光学码盘上通常有3路信号，A、B、Z 路信号；Z路是参考信号，用于判断正反转。

目前现有的编码器中光学码盘、指示光栅、红外线光源发射器及固定光感的基板分别位于不同的零件上，相对的光学距离和同轴度可靠性不高，光学码盘及指示光栅对位基准不易判断，因此装配复杂，装配的精确度不高，同时现有的主体大多为金属件，不能批量生产，需要大量劳动力，生产成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通用编码器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种通用编码器，包括编码器本体、PCB基板、光学码盘、红外线发射器、主体和旋转主轴，所述主体下方设置有法兰，主体内部设置旋转主轴，旋转主轴贯穿主体，旋转主轴通过轴承转动连接法兰；所述主体上方设有圆形平台，圆形平台上表面固定连接光学码盘，圆形平台与旋转主轴同心并固定连接，且光学码盘下部设有指示光栅，指示光栅下部设有红外线发射器，指示光栅位于光学码盘和红外线发射器之间，指示光栅相对旋转主轴处设有方形平台，指示光栅固定连接方形平台上表面，方形平台与旋转主轴同心；所述光学码盘与指示光栅之间中心处设有PCB基板，PCB基板上固定连接光感元件，且红外线发射器与主体下方固定连接，红外线发射器位于光学码盘与指示光栅中心处；所述主体外部固定连接外壳，圆形平台与旋转主轴之间设有断开部。

作为本发明进一步的方案：所述圆形平台上设有光学基准线。

作为本发明再进一步的方案：所述方形平台上设有另一光学基准线。

作为本发明再进一步的方案：所述旋转主轴上端与主体注塑一体成型。

作为本发明再进一步的方案：所述光学码盘与指示光栅固定连接于主体的不同特征面上，主体与光学基准线均利用高精度成型模具注塑制造而成。

作为本发明再进一步的方案：所述主体上端面设有圆柱体，PCB基板上设有小圆孔，圆柱体嵌合与小圆孔内，PCB基板上分设有三个螺纹孔。

作为本发明再进一步的方案：所述主体采用耐高温成型稳定的合成树脂注塑成型。

作为本发明再进一步的方案：所述主体下方设有孔槽，主体下部还设有孔座。

作为本发明再进一步的方案：所述主体下部设有五金法兰，五金法兰将编码器本体一分为二。

一种通用编码器的装配方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一，清洗主体，干净的主体（附带成型镶件主轴）安装到装有两个轴承的法兰中；

步骤二，在主体的下端面上锁两颗螺丝，利用螺纹的力将主体和法兰变成一个刚体；

步骤三，安装指示光栅，指示光栅的基圆线对齐方形平台上的基圆线，固化之后光学码盘 和主轴上的圆形平台之间的对齐和固化连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明中光学码盘、指示光栅、红外线光源发射器及固定光感的基板均通过主体来定位，光学码盘及指示光栅的相对距离由于是一个零件，其相对的光学距离和同轴度皆可得到可靠保证，光学码盘及指示光栅由于能在塑胶件上篆刻光学对位基准，因此能简化装配，提高装配的精确度，光感及红外线发射器由于仅需固定在主体上，因此装配简单，提高了生产了效率，且主体由于是塑胶件，可大批量注塑生产，节省了人工成本，节约了材料成本，同时法兰由于仅仅只需作为承载零件故简化设计从而简化了加工和冲压的成本，降低了材料成本。

附图说明

图1为通用编码器的剖视图。

图2为通用编码器的结构示意图。

图中：1-外壳；2-PCB基板；3-光感元件；4-光学码盘；5-指示光栅；6-红外线发射器；7-主体；8-轴承；9-法兰；10-旋转主轴；11-断开部。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～2，本发明实施例中，一种通用编码器，包括编码器本体、PCB基板2、光学码盘4、红外线发射器6、主体7和旋转主轴10；所述主体7下方设置有法兰9，主体7内部设置旋转主轴10，旋转主轴10贯穿主体7，且旋转主轴10上端与主体7注塑一体成型，旋转主轴10通过轴承8转动连接法兰9；所述主体7上方设有圆形平台，圆形平台上表面固定连接光学码盘4，圆形平台与旋转主轴10同心并固定连接，圆形平台上设有光学基准线，用于光学码盘4对位，且光学码盘4下部设有指示光栅5，指示光栅5下部设有红外线发射器6，指示光栅5位于光学码盘4和红外线发射器6之间，指示光栅5相对旋转主轴10处设有方形平台，方形平台上设有另一光学基准线，用于指示光栅5对位，指示光栅5固定连接方形平台上表面，方形平台与旋转主轴10同心；所述光学码盘4与指示光栅5之间中心处设有PCB基板2，PCB基板2上固定连接光感元件3，且红外线发射器6与主体7下方固定连接，红外线发射器6位于光学码盘4与指示光栅5中心处；所述主体7外部固定连接外壳1，圆形平台与旋转主轴10之间设有断开部11，断开部11是利用工装治具将圆形平台和主体7本身分别隔断成两个零件并使光学码盘4和指示光栅5之间能相对旋转；所述主体7下方设有孔槽，用于和法兰9辅助定位，主体7下部还设有孔座，孔座用于红外线发射器6的固定，且主体7下部设有五金法兰，五金法兰将编码器本体一分为二，上面的主体用于光学零件的精确定位，下面的法兰用于承载及安装两个轴承8。

所述光学码盘4与指示光栅5固定连接于主体7的不同特征面上，主体7与光学基准线均利用高精度成型模具注塑制造而成，因此只存在制作高精度模具时的系统误差，并不存在二次的装夹时的加工误差， 而目前数控机床的系统误差远小于产品要求的公差，因此指示光栅5和光学码盘4的相对距离在批次注塑成型中是不变的，同理 ，指示光栅5及光学码盘4 的方形平台和圆形平台对于产品的光学基准线也只是机床系统的误差。

所述主体7上端面设有圆柱体，PCB基板2上设有小圆孔，圆柱体嵌合与小圆孔内，PCB基板2上分设有三个螺纹孔，通过小圆孔和圆柱体确保设于PCB基板2上光感元件3的准确定位，在PCB基板2装配到位后再锁紧3颗螺丝，将PCB基板2固定牢固，这样更有利于光感元件3的高精度装配，进一步提高产品的一致性及稳定性，克服了现有通用编码器只是用螺丝过孔及胶水固定基板存在的诸多问题；由于现有的编码器主体、法兰各设计成为一个单独的零件，且光学码盘与指示光栅及红外线发射器固定于不同的平面上，造成装配距离偏差、同轴度偏差、垂直度偏差等均无法保证，给生产装配造成了极大的困难，良品率低，降低了生产效率及产品质量同时也增大了生产成本。

所述主体7采用耐高温成型稳定的合成树脂注塑成型，利用高精度的制模工艺，确保主体7尺寸控制在系统的误差范围内，高精度的电子伺服成型技术确保批次稳定性，改善了在高速旋转时轴系的热量直接传给电子元器件，塑胶零部件是热的不良导体起到了隔热的作用。

该发明同时公布了一种通用编码器的装配工艺，包括以下步骤：

步骤一，清洗主体7，干净的主体7（附带成型镶件主轴）安装到装有两个轴承8的法兰9中，安装的过程中旋转主轴10和轴承8之间已经固化，旋转主轴10和轴承8已经成为一个刚体；

步骤二，在主体7的下端面上锁两颗螺丝，利用螺纹的力将主体7和法兰9变成一个刚体，这个时候，在旋转主轴10装入到轴承8中的时候，轴承和轴已经同心，主轴10、轴承8、法兰9、主体7等已经构成了一个固定公差参考体，并且可以保证绝对的一致性，在固定的相对距离建立后，便可以将需要旋转的位于主体7上方的和旋转主轴10一体成型的圆形固定平台面用工装治具从主体7的本体中切断，这样固定光学码盘4的圆形平台和留在主体7上固定指示光栅5的方形平台之间便可随着主轴一起相对旋转且固化了上面的两个重要的定位面之间的相对距离；

步骤三，安装指示光栅5，指示光栅5的基圆线对齐方形平台上的基圆线，固化之后光学码盘4 和主轴上的圆形平台之间的对齐和固化连接。

本发明的工作原理是：该编码器可实现光学码盘与指示光栅相对位置的精确定位，提升通用编码器的感应精度，而且装配简便，能够提升生产效率，降低生产成本；通过结构设计将几个零件的之间的配合整合设计为一个单一的零件，克服了零件与零件之间的配合公差和累积公差；将机械承载和光学零件精密的配合分开设计成为两部分，机械承载用简单的五金件，节约成本的同时也简化了生产控制；精密的光学配合及灵活的结构用塑胶件来实现，同样节约了成本简化了装配；对每个产品装配精度的控制转为对注塑成型参数的管控，只是需要控制零件的注塑精度，大大降低了对生产一线人员的要求及光学零件装配精确度的要求；对每个五金机加工的零件的公差管控转为对塑胶零件精密模具制造要求；对光学码盘的精准对位在成型的塑胶零件固定面上篆刻了光学的基准标识，使在粘合码盘的时候容易找到固定的基准；对指示光栅的精准对位在成型塑胶零件固定面上篆刻了光学基准标识，使在粘合指示光栅的时候容易找到固定的基准；将光学的基准主轴插入到模具中一体成型，解决了光学码盘和指示光栅与轴线垂直的问题。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种通用编码器，包括编码器本体、PCB基板（2）、光学码盘（4）、红外线发射器（6）、主体（7）和旋转主轴（10），其特征在于，所述主体（7）下方设置有法兰（9），主体（7）内部设置旋转主轴（10），旋转主轴（10）贯穿主体（7），旋转主轴（10）通过轴承（8）转动连接法兰（9）；所述主体（7）上方设有圆形平台，圆形平台上表面固定连接光学码盘（4），圆形平台与旋转主轴（10）同心并固定连接，且光学码盘（4）下部设有指示光栅（5），指示光栅（5）下部设有红外线发射器（6），指示光栅（5）位于光学码盘（4）和红外线发射器（6）之间，指示光栅（5）相对旋转主轴（10）处设有方形平台，指示光栅（5）固定连接方形平台上表面，方形平台与旋转主轴（10）同心；所述光学码盘（4）与指示光栅（5）之间中心处设有PCB基板（2），PCB基板（2）上固定连接光感元件（3），且红外线发射器（6）与主体（7）下方固定连接，红外线发射器（6）位于光学码盘（4）与指示光栅（5）中心处；所述主体（7）外部固定连接外壳（1），圆形平台与旋转主轴（10）之间设有断开部（11）。

2.根据权利要求1所述的一种通用编码器，其特征在于，所述圆形平台上设有光学基准线。

3.根据权利要求1所述的一种通用编码器，其特征在于，所述方形平台上设有另一光学基准线。

4.根据权利要求1所述的一种通用编码器，其特征在于，所述旋转主轴（10）上端与主体（7）注塑一体成型。

5.根据权利要求1所述的一种通用编码器，其特征在于，所述光学码盘（4）与指示光栅（5）固定连接于主体（7）的不同特征面上，主体（7）与光学基准线均利用高精度成型模具注塑制造而成。

6.根据权利要求1所述的一种通用编码器，其特征在于，所述主体（7）上端面设有圆柱体，PCB基板（2）上设有小圆孔，圆柱体嵌合与小圆孔内，PCB基板（2）上分设有三个螺纹孔。

7.根据权利要求1所述的一种通用编码器，其特征在于，所述主体（7）采用耐高温成型稳定的合成树脂注塑成型。

8.根据权利要求1所述的一种通用编码器，其特征在于，所述主体（7）下方设有孔槽，主体（7）下部还设有孔座。

9.根据权利要求1所述的一种通用编码器，其特征在于，所述主体（7）下部设有五金法兰，五金法兰将编码器本体一分为二。

10.如权利要求1～9任一所述的一种通用编码器的装配方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一，清洗主体（7），干净的主体附带成型镶件的旋转主轴（10）安装到装有两个轴承（8）的法兰（9）中；

步骤二，在主体（7）的下端面上锁两颗螺丝，利用螺纹的力将主体（7）和法兰（9）变成一个刚体；

步骤三，安装指示光栅（5），指示光栅（5）的基圆线对齐方形平台上的基圆线，固化之后光学码盘（4） 和主轴上的圆形平台之间的对齐和固化连接。