CN110895150B - 编码器及其适用的可转动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种编码器，是适用于可转动装置。编码器包括码盘组、至少一轴承、轴承壳体、主壳体、传感器及弹性组件。码盘组设置于可转动装置的旋转端，轴承环设于旋转端，且具有轴承内环面及轴承外环面，轴承内环面与旋转端相连接。轴承壳体环设于轴承并与轴承外环面相连接，主壳体与轴承壳体的第一端部相连接，传感器设置于主壳体并对应于码盘组，且传感器与码盘组之间具有间距，而弹性组件与轴承壳体的第二端部及可转动装置的固定端相连接。借此，以使得传感器与码盘组的间距维持固定，进而获得良好的位置检测性能与稳定的信号。

Description

编码器及其适用的可转动装置
技术领域
本发明涉及一种编码器及其适用的可转动装置，特别涉及一种可维持传感器与码盘组间距的编码器及其适用的可转动装置。
背景技术
随着科技的进步以及自动化需求的提升，众多运用马达的产品或设备，例如检测数值控制工具机(CNC工具机)或机器人等，其中皆需要对速度或位置进行精密控制。为达到精密的速度与位置控制，需要具有精确的信号回馈，因此，用于检测马达转速与转动位置以及回馈信号的编码器的设计尤为重要。
现有技术中，编码器的设计可分为一体式及分离式架构。在一体式编码器中，码盘与对应的传感器构成一体的模块，且可将整个模块直接套设至马达的旋转轴。其中码盘与传感器间的相对位置虽较容易保证，然模块的体积较大，且编码器当中的组件损坏时，维修更换较为复杂且困难。
而在分离式编码器中，是将码盘直接设置于旋转轴，并另将传感器与后端盖相组配，使得码盘与传感器为分离的结构，虽然此种编码器的体积较小，然当旋转轴运转时，码盘与传感器间的相对位置较易因零件加工尺寸、组装工艺或负载变化等外在因素而造成变动，进而影响编码器的位置检测。
因此，如何发展一种有别于以前的编码器及其适用的可转动装置，以改善现有技术中的问题与缺点，可容易地进行维修更换，且可维持传感器与码盘组的间距，减小编码器的振动，进而获得良好的位置检测性能与稳定的信号，实为目前技术领域中的重点课题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种编码器及其适用的可转动装置，以解决并改善前述现有技术的问题与缺点。
本发明的另一目的在于提供一种编码器及其适用的可转动装置，通过设置轴承、轴承壳体及弹性组件，使得设于主壳体的传感器与设于旋转端的码盘组的间距可不受外在因素影响而维持固定，进而获得良好的位置检测性能与稳定的信号。
本发明的另一目的在于提供一种编码器及其适用的可转动装置，通过弹性组件允许轴承壳体与固定端的轴向相对位移且限制轴承壳体与固定端同轴心的旋转运动，以及轴承限制轴承壳体与旋转端的轴向相对位移且允许轴承壳体与旋转端同轴心的旋转运动，并配合主壳体与轴承壳体刚性连接，可稳定地维持传感器与码盘组之间的间距，且设于主壳体的传感器故障时可轻易通过拆卸壳体以进行维修更换。
本发明的另一目的在于提供一种编码器及其适用的可转动装置，通过设置包括弹片及阻尼组件的弹性组件，可在不影响轴承壳体的轴向位移下，限制其旋转自由度，且可减小编码器的振动，借此获得质量良好且稳定的信号。
为达上述目的，本发明的一较佳实施方式在于提供一种编码器，适用于一可转动装置，其中该可转动装置包括一旋转端及一固定端，该旋转端与该固定端相连接，且该编码器包括：一码盘组，设置于该旋转端；至少一轴承，环设于该旋转端，且每一个该轴承具有一轴承内环面及一轴承外环面，该轴承内环面与该旋转端相连接；一轴承壳体，环设于该轴承，且与该轴承外环面相连接，其中该轴承壳体具有位于相异两侧的一第一端部及一第二端部；一主壳体，与该轴承壳体的该第一端部相连接；一传感器，设置于该主壳体并对应于该码盘组，且该传感器与该码盘组之间具有一间距；以及一弹性组件，与该轴承壳体的该第二端部以及该可转动装置的该固定端相连接。
为达上述目的，本发明的另一较佳实施方式在于提供一种可转动装置，包括：一固定端；一旋转部，具有一旋转端，该旋转端与该固定端相连接；以及一编码器，包括：一码盘组，设置于该旋转端；至少一轴承，环设于该旋转端，且每一个该轴承具有一轴承内环面及一轴承外环面，该轴承内环面与该旋转端相连接；一轴承壳体，环设于该轴承，且与该轴承外环面相连接，其中该轴承壳体具有位于相异两侧的一第一端部及一第二端部；一主壳体，与该轴承壳体的该第一端部相连接；一传感器，设置于该主壳体并对应于该码盘组，且该传感器与该码盘组之间具有一间距；以及一弹性组件，与该轴承壳体的该第二端部以及该固定端相连接。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的编码器及其适用的可转动装置的剖面分解结构示意图。
图2为图1所示的编码器及其适用的可转动装置的细节结构示意图。
图3为本发明较佳实施例的编码器适用的可转动装置的结构示意图。
图4为本发明较佳实施例的编码器及其适用的可转动装置的分解结构示意图。
图5为本发明较佳实施例的编码器的分解结构示意图。
图6为本发明另一较佳实施例的编码器的分解结构示意图。
图7为本发明另一较佳实施例的编码器的分解结构示意图。
图8为本发明另一较佳实施例的编码器的分解结构示意图。
附图标记说明：
1：编码器
11：码盘组
12：轴承
121：轴承内环面
122：轴承外环面
13：轴承壳体
131：第一端部
132：第二端部
14：主壳体
15：传感器
16、16’：弹性组件
161、161’：弹片
1610：通孔
1611、1611’：本体部
1612、1612’：弯折部
1613、1613’：连接部
162、162’：阻尼组件
1620：开口
1621：凸出部
2：可转动装置
20：旋转部
21：旋转端
211：第一本体
212：第二本体
213：第三本体
214：第四本体
22：固定端
23：编码器罩盖
24：底座
25：框体
26：定子部
27：第一承载轴承
28：第二承载轴承
D：间距
具体实施方式
体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的权利要求范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非架构于限制本发明。
请参阅图1、图2、图3、图4及图5，其中图1为本发明较佳实施例的编码器及其适用的可转动装置的剖面分解结构示意图，图2为图1所示的编码器及其适用的可转动装置的细节结构示意图，图3为本发明较佳实施例的编码器适用的可转动装置的结构示意图，图4为本发明较佳实施例的编码器及其适用的可转动装置的分解结构示意图，以及图5为本发明较佳实施例的编码器的分解结构示意图。如图1、图2、图3、图4及图5所示，本发明较佳实施例的编码器1适用于可转动装置2，其中可转动装置2包括旋转端21及固定端22，旋转端21与固定端22相连接，且旋转端21例如但不限于穿设于固定端22，可转动装置2可为例如但不限于马达。编码器1包括码盘组11、至少一轴承12、轴承壳体13、主壳体14、传感器15及弹性组件16，其中码盘组11为例如但不限于光学码盘组或磁性码盘组，轴承12为例如但不限于滚珠轴承，且传感器15为例如但不限于光学传感器或磁传感器。
码盘组11设置于旋转端21，轴承12环设于旋转端21，且每一个轴承12具有轴承内环面121及轴承外环面122，其中轴承内环面121与旋转端21相连接。轴承壳体13环设于轴承12，且与轴承12的轴承外环面122相连接，其中轴承壳体13具有位于相异两侧的第一端部131及第二端部132。主壳体14与轴承壳体13的第一端部131相连接，例如但不限于通过锁附螺丝刚性连接，且码盘组11设置于轴承壳体13及主壳体14之间。传感器15设置于主壳体14并对应于码盘组11，且传感器15与码盘组11之间具有一间距D，其中传感器15例如但不限于设置于电路板，且电路板设置于主壳体14。弹性组件16与轴承壳体13的第二端部132以及可转动装置2的固定端22相连接。
本发明的弹性组件16允许轴承壳体13相对固定端22沿旋转端21的轴向位移，且弹性组件16限制轴承壳体13与固定端22共轴的旋转运动。轴承12限制轴承壳体13相对旋转端21沿旋转端21的轴向位移，且轴承12允许轴承壳体13与旋转端21共轴的旋转运动，并且主壳体14与轴承壳体13的第一端部131刚性连接，使传感器15与码盘组11之间的间距D维持固定。
换言之，本发明的编码器及其适用的可转动装置是通过设置轴承、轴承壳体及弹性组件，使得设于主壳体的传感器与设于旋转端的码盘组的间距可不受外在因素影响而维持固定，进而获得良好的位置检测性能与稳定的信号。并且，通过弹性组件允许轴承壳体与固定端的轴向相对位移且限制轴承壳体与固定端同轴心的旋转运动，以及轴承限制轴承壳体与旋转端的轴向相对位移且允许轴承壳体与旋转端同轴心的旋转运动，并配合主壳体与轴承壳体刚性连接，可稳定地维持传感器与码盘组之间的间距，且设于主壳体的传感器故障时可轻易通过拆卸壳体以进行维修更换。
于一些实施例中，可转动装置2的旋转端21包括第一本体211、第二本体212及第三本体213，第一本体211穿设于码盘组11，第二本体212穿设于轴承12，第三本体213穿设于弹性组件16，且第二本体212与第一本体211及第三本体213相连接。其中，第一本体211的直径小于第二本体212的直径，且第二本体212的直径小于第三本体213的直径，以利于编码器1的安装与组配，然并不以此为限。
于一些实施例中，本发明的编码器1包括的轴承12的数量为两个，每一个轴承12具有轴承内环面121及轴承外环面122，轴承内环面121与旋转端21相连接，轴承外环面122与轴承壳体13相连接，且该两个轴承12彼此串联并设置于轴承壳体13。两个轴承12可为例如但不限于斜角滚珠轴承，且两个轴承12中滚珠的曲率接触角度不同，以于可转动装置2的旋转端21旋转时构成不同的受力方式。于一些实施例中，两个轴承12的尺寸相同，且通过控制压力及行程使两个轴承12形成错位预压，进而使得旋转精度提高，然并不以此为限。
于一些实施例中，编码器1还可包括轴承固定环(未图示)，轴承固定环通过螺牙锁固以环设于可转动装置2的旋转端21并抵顶于轴承12，且轴承固定环与旋转端21具有相匹配的螺纹，以固定轴承12。于一些实施例中，码盘组11锁固于轴承固定环并抵顶于轴承12，即轴承固定环与码盘组11及轴承12相连接，以更佳地将轴承12加以固定，然并不以此为限。
请参阅图1、图2及图5。如图1、图2及图5所示，本发明的弹性组件16包括弹片161，弹片161具有本体部1611及至少一弯折部1612，其中本体部1611具有通孔1610，且可转动装置2的旋转端21穿设于通孔1610。每一个弯折部1612自本体部1611延伸而出，且固设于可转动装置2的固定端22，借此，可降低轴承壳体13的轴向刚性，且可抵抗旋转方向刚性。于一些实施例中，弹片161具有两个弯折部1612，且两个弯折部1612分别位于本体部1611的相异两侧，通过双边固定方式将两个弯折部1612固设于可转动装置2的固定端22，然并不以此为限。
于一些实施例中，弹性组件16还包括阻尼组件162，且弹片161还具有两个连接部1613，两个连接部1613自本体部1611延伸而出，并与阻尼组件162相连接，例如但不限于通过锁附螺丝将弹片161的两个连接部1613固设于阻尼组件162。于一些实施例中，阻尼组件162具有开口1620及凸出部1621，凸出部1621自开口1620的外缘延伸而出，其中弹片161的两个连接部1613固设于该阻尼组件162的凸出部1621，而凸出部1621与轴承壳体13的第二端部132相连接，且可转动装置2的旋转端21穿设于弹片161的通孔1610及阻尼组件162的开口1620。其中，弹片161为金属弹片，以于可转动装置2运转时，在不影响轴承壳体13轴向位移的情况下限制其旋转自由度，而阻尼组件162为橡胶阻尼组件，以于高速旋转时达到吸震的功效，然皆不以此为限。
请参阅图6，图6为本发明另一较佳实施例的编码器的分解结构示意图。如图6所示，于一些实施例中，编码器1采用弹性组件16’，其中弹性组件16’包括弹片161’及圆弧状阻尼组件162’。弹片161’具有本体部1611’、单一个弯折部1612’及两个连接部1613’，其中弯折部1612’及两个连接部1613’自本体部1611’延伸而出。两个连接部1613’与圆弧状阻尼组件162’相连接，并通过单边固定方式将单一弯折部1612’固设于可旋转装置的固定端，然并不以此为限。
换个角度说，本发明的编码器及其适用的可转动装置是通过设置包括弹片及阻尼组件的弹性组件，可在不影响套环轴向位移的情况下限制其旋转自由度，且可减小编码器的振动，因此获得质量良好且稳定的信号。
请参阅图7，图7为本发明另一较佳实施例的编码器的分解结构示意图。如图7所示，于一些实施例中，本发明的编码器1还包括间隔环件17，设置于轴承壳体13，且间隔环件17设置于两个轴承12之间，以使两个轴承12形成错位预压，进而提高旋转精度，但并不以此为限。
请参阅图8，图8为本发明另一较佳实施例的编码器的分解结构示意图。如图8所示，于一些实施例中，本案的编码器1还包括波型弹片18，设置于轴承壳体13，且波型弹片18设置于两个轴承12之间，其中两个轴承12的尺寸为一大一小，以使两个轴承12形成错位预压，进而使得旋转精度提高，并避免产生噪音，然亦不以此为限。
请参阅图1、图2、图3、图4及图5。如图1、图2、图3、图4及图5所示，本发明较佳实施例的可转动装置2包括固定端22、旋转部20以及编码器1。旋转部20具有旋转端21，其中旋转端21与固定端22相连接，且旋转端21例如但不限于穿设于固定端22。编码器1包括码盘组11、至少一轴承12、轴承壳体13、主壳体14、传感器15及弹性组件16，由于编码器1的细节结构于前已进行详细说明，故于此不再赘述。
于一些实施例中，可转动装置2还可包括编码器罩盖23，编码器罩盖23与固定端22相连接，且编码器1容置于编码器罩盖23内，以保护编码器1。于一些实施例中，可转动装置2还可包括底座24、框体25及定子部26，其中旋转部20穿设于底座24，框体25与固定端22及底座24相连接，且定子部26设置于框体25且环绕于旋转部20。
本发明的可转动装置2还可包括第一承载轴承27及第二承载轴承28，第一承载轴承27设置于固定端22且环设于旋转部20的旋转端21，而第二承载轴承28设置于底座24且环设于旋转部20。
于一些实施例中，旋转部20的旋转端21还包括第一本体211、第二本体212、第三本体213及第四本体214，第一本体211穿设于码盘组11，第二本体212穿设于轴承12，第三本体213穿设于弹性组件16，且第四本体214穿设于第一承载轴承27，其中第二本体212与第一本体211及第三本体213相连接，且第三本体213与第四本体214相连接。于一些实施例中，旋转端21的第一本体211的直径小于第二本体212的直径，第二本体212的直径小于第三本体213的直径，且第三本体213的直径小于第四本体214的直径，以利于编码器1及旋转端21的安装与组配，然并不以此为限。
综上所述，本发明提供一种编码器其适用的可转动装置，通过设置轴承、轴承壳体及弹性组件，使得设于主壳体的传感器与设于旋转端的码盘组的间距可不受外在因素影响而维持固定，进而获得良好的位置检测性能与稳定的信号。并且，通过弹性组件允许轴承壳体与固定端的轴向相对位移且限制轴承壳体与固定端同轴心的旋转运动，以及轴承限制轴承壳体与旋转端的轴向相对位移且允许轴承壳体与旋转端同轴心的旋转运动，并配合主壳体与轴承壳体刚性连接，可稳定地维持传感器与码盘组之间的间距，且设于主壳体的传感器故障时可轻易通过拆卸壳体以进行维修更换。同时，通过设置包括弹片及阻尼组件的弹性组件，可在不影响轴承壳体的轴向位移下，限制其旋转自由度，且可减小编码器的振动，借此获得质量良好且稳定的信号。
纵使本发明已由上述的实施例详细叙述而可由本领域普通技术人员任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附权利要求所欲保护者。

Claims (15)

1.一种编码器，适用于一可转动装置，其中该可转动装置包括一旋转端及一固定端，该旋转端与该固定端相连接，且该编码器包括：
一码盘组，设置于该旋转端；
至少一轴承，环设于该旋转端，且每一个该轴承具有一轴承内环面及一轴承外环面，该轴承内环面与该旋转端相连接；
一轴承壳体，环设于该轴承，且与该轴承外环面相连接，其中该轴承壳体具有位于相异两侧的一第一端部及一第二端部；
一主壳体，与该轴承壳体的该第一端部相连接；
一传感器，设置于该主壳体并对应于该码盘组，且该传感器与该码盘组之间具有一间距；以及
一弹性组件，与该轴承壳体的该第二端部以及该可转动装置的该固定端相连接；
其中该弹性组件允许该轴承壳体相对该固定端沿该旋转端的轴向位移，该弹性组件系限制该轴承壳体与该固定端共轴的旋转运动，该轴承系限制该轴承壳体相对该旋转端沿该旋转端的轴向位移，该轴承系允许该轴承壳体与该旋转端共轴的旋转运动，且该主壳体系与该轴承壳体的该第一端部刚性连接，使该间距维持固定。
2.根据权利要求1所述的编码器，其中该弹性组件包括一弹片，该弹片具有一本体部及至少一弯折部，其中该本体部具有一通孔，该旋转端穿设于该通孔，每一个该弯折部自该本体部延伸而出，且固设于该固定端。
3.根据权利要求2所述的编码器，其中该弹片具有两个弯折部，且该两个弯折部分别位于该本体部的相异两侧。
4.根据权利要求2所述的编码器，其中该弹性组件还包括一阻尼组件，且该弹片还具有两个连接部，该两个连接部自该本体部延伸而出，并与该阻尼组件相连接。
5.根据权利要求4所述的编码器，其中该阻尼组件具有一开口及一凸出部，该凸出部自该开口之外缘延伸而出，其中该弹片的该二个连接部固设于该阻尼组件的该凸出部，该凸出部与该轴承壳体的该第二端部相连接，且该旋转端穿设于该通孔及该开口。
6.根据权利要求4所述的编码器，其中该弹片为一金属弹片，且该阻尼组件为一橡胶阻尼组件。
7.根据权利要求1所述的编码器，其中该旋转端包括一第一本体、一第二本体及一第三本体，该第一本体穿设于该码盘组，该第二本体穿设于该轴承，且该第三本体穿设于该弹性组件，其中该第二本体与该第一本体及该第三本体相连接。
8.根据权利要求7所述的编码器，其中该第一本体的直径小于该第二本体的直径，且该第二本体的直径小于该第三本体的直径。
9.根据权利要求1所述的编码器，其中该至少一轴承的数量为两个，且该两个轴承彼此串联并设置于该轴承壳体。
10.一种可转动装置，包括：
一固定端；
一旋转部，具有一旋转端，该旋转端与该固定端相连接；以及
一编码器，包括：
一码盘组，设置于该旋转端；
至少一轴承，环设于该旋转端，且每一个该轴承具有一轴承内环面及一轴承外环面，该轴承内环面与该旋转端相连接；
一轴承壳体，环设于该轴承，且与该轴承外环面相连接，其中该轴承壳体具有位于相异两侧的一第一端部及一第二端部；
一主壳体，与该轴承壳体的该第一端部相连接；
一传感器，设置于该主壳体并对应于该码盘组，且该传感器与该码盘组之间具有一间距；以及
一弹性组件，与该轴承壳体的该第二端部以及该固定端相连接；
其中该弹性组件允许该轴承壳体相对该固定端沿该旋转端的轴向位移，该弹性组件系限制该轴承壳体与该固定端共轴的旋转运动，该轴承系限制该轴承壳体相对该旋转端沿该旋转端的轴向位移，该轴承系允许该轴承壳体与该旋转端共轴的旋转运动，且该主壳体系与该轴承壳体的该第一端部刚性连接，使该间距维持固定。
11.根据权利要求10所述的可转动装置，其中还包括一编码器罩盖，该编码器罩盖与该固定端相连接，且该编码器容置于该编码器罩盖内。
12.根据权利要求10所述的可转动装置，还包括：
一底座，其中该旋转部穿设于该底座；
一框体，与该固定端及该底座相连接；以及
一定子部，设置于该框体且环绕于该旋转部。
13.根据权利要求12所述的可转动装置，还包括一第一承载轴承及一第二承载轴承，该第一承载轴承设置于该固定端且环设于该旋转端，该第二承载轴承设置于该底座且环设于该旋转部。
14.根据权利要求13所述的可转动装置，其中该旋转端包括一第一本体、一第二本体、一第三本体及一第四本体，该第一本体穿设于该码盘组，该第二本体穿设于该轴承，该第三本体穿设于该弹性组件，且该第四本体穿设于该第一承载轴承，其中该第二本体与该第一本体及该第三本体相连接，且该第三本体与该第四本体相连接。
15.根据权利要求14所述的可转动装置，其中该第一本体的直径小于该第二本体的直径，该第二本体的直径小于该第三本体的直径，且该第三本体的直径小于该第四本体的直径。
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