CN111337058B - 一种齿轮式编码器读数头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种齿轮式编码器读数头，包括壳体、连接支架、两个磁传感器、两个磁块以及放置在壳体内且电连接的接收印制板和处理印制板，两个磁传感器固定在接收印制板的外侧，连接支架设在接收印制板和处理印制板之间且与接收印制板定位连接，连接支架上与两个磁传感器中心相对应的位置各设有一个定位槽，两个磁块分别安装于两个定位槽内；通过连接支架上的定位槽精确定位磁块，保证两个磁块与两个磁传感器一一对应，且磁传感器对应磁块的中心区域，同时通过连接支架分离接收印制板和处理印制板，并使处理印制板远离磁传感器，磁块紧邻磁传感器，使得磁传感器接收到的空间磁场强度更均匀，磁场方向相对于接收面垂直度更高，输出信号更准确。

Description

一种齿轮式编码器读数头
技术领域
本发明涉及磁性编码器技术领域，特别是涉及一种齿轮式编码器读数头。
背景技术
齿轮式编码器由导磁材料制成的齿轮、与齿轮模数对应的磁传感器和磁块形成的读数模组组成，根据磁阻效应，磁传感器通过感应磁场方向的变化，输出正弦波信号。由于齿轮式编码器仅读数头部分有小面积磁性，具有对信号影响小、体积小、稳定性高及防护等级高及等优点，应用环境更广泛。
如图1所示，齿轮式编码器的齿轮1分为连续与非连续两个区域，其中非连续区域分为单齿与单缺齿两种，两个磁传感器分别对应不同区域，与齿轮1连续区域对应的磁传感器输出A、B、/A、/B信号，与非连续区域对应的磁传感器输出Z、/Z信号。由于磁传感器越接近磁块中心位置，磁传感器接收到的空间磁场强度均匀，磁场方向越接近于垂直，磁干扰越不容易作用于传感器内部芯片所处位置的磁场，因此磁传感器越接近磁块中心位置，齿轮式编码器读数头输出信号越准确。
目前，现有技术中的传感器读数头，内部配合关系多为磁传感器-电路板-磁块设置，磁传感器固定于第一电路板前，磁块固定于第二电路板后，利用一个体积较大的磁块为两个传感器提供空间磁场，但由于两个磁传感器无法接近磁块中心，传感器所处位置磁场方向和强度不确定，使得外界环境中的磁干扰更容易影响到磁传感器所接收到的磁场，导致磁传感器输出信号较差；还有部分编码器读数头将传感器和磁块封装为一体形成一组件模块，以确保传感器和磁块的相对安装位置并减小两者之间的间距，但该模块体积较普通磁传感器大，且封装为一体后仍需固定于电路板上，以固定及导通电路，使得电路板结构设计单一，器件布局空间小，电路板空间利用率比较低，无法做到小型化设计，另外在实际生产过程中，由于传感器中存在磁块，导致在焊接中需要考虑特殊的工艺手段以实现稳定可靠的焊接，增加了成本。
因此提供一种体积小、制作简单且信号输出准确度高的齿轮式编码器读数头，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种齿轮式编码器读数头，体积小、易装配且输出信号准确度高。
为解决上述技术问题，本发明提供一种齿轮式编码器读数头，包括壳体、连接支架、两个磁传感器以及放置在所述壳体内且电连接的接收印制板和处理印制板，两个所述磁传感器固定在所述接收印制板的远离所述处理印制板的一侧且分别用于接收连续磁极信号和单磁极信号，所述连接支架设在所述接收印制板和所述处理印制板之间且与所述接收印制板定位连接，所述连接支架上与两个所述磁传感器中心相对应的位置各设有一个定位槽，两个所述定位槽内分别安装有为两个所述磁传感器提供磁场的磁块。
优选地，两个所述磁块通过所述定位槽定位固定在所述接收印制板上。
优选地，所述接收印制板和所述处理印制板在所述壳体内前后平行放置，所述定位槽贯穿所述连接支架，所述连接支架的厚度大于所述磁块的厚度。
优选地，所述处理印制板和所述连接支架定位连接。
优选地，所述接收印制板上设有接收定位孔，所述连接支架的前侧设有与所述接收定位孔匹配的接收定位柱以及用于定位所述接收印制板前后位置的定位面；所述处理印制板上设有处理定位孔，所述连接支架的后侧设有与所述处理定位孔匹配的处理定位柱。
优选地，所述连接支架的前侧还设有壳体定位柱，所述壳体上设有与所述壳体定位柱匹配的壳体定位孔。
优选地，所述连接支架上设有用于灌封胶流入以填实空隙的缺口。
优选地，所述连接支架上焊接有插针，所述接收印制板和所述处理印制板通过所述插针电连接。
优选地，所述接收印制板和所述处理印制板通过联带电连接，所述连接支架上设有用于所述联带穿过的槽孔。
优选地，所述磁传感器为TMR传感器。
本发明提供的齿轮式编码器读数头，包括壳体、连接支架、两个磁传感器以及放置在壳体内且电连接的接收印制板和处理印制板，两个磁传感器固定在接收印制板的外侧且分别用于接收连续磁极信号和单磁极信号，连接支架设在接收印制板和处理印制板之间且与接收印制板定位连接，连接支架上与两个磁传感器中心相对应的位置各设有一个定位槽，两个定位槽内分别安装有为两个磁传感器提供磁场的磁块。
通过连接支架与接收印制板定位连接，同时通过连接支架上的定位槽精确定位磁块，保证了两个磁块与两个磁传感器一一对应，且磁传感器对应磁块的中心区域，使得磁传感器接收到的空间磁场能够垂直于接收面，另外，通过连接支架分离接收印制板和处理印制板，并使处理印制板远离磁传感器，磁块紧邻磁传感器，使得磁块和磁传感器之间没有其它电子器件干扰，磁传感器接收到的空间磁场更均匀，空间磁场对于磁传感器接收面的垂直度更高，因此输出信号更准确。
附图说明
图1为齿轮式编码器的工作原理示意图；
图2为本发明所提供的齿轮式编码器读数头的一种具体实施方式的结构示意图；
图3为本发明所提供的齿轮式编码器读数头的一种具体实施方式的侧剖图；
图4为本发明所提供的连接支架的一种具体实施方式的结构示意图；
图5为本发明所提供的连接支架的一种具体实施方式的后视图。
附图中标记如下：
齿轮1、磁传感器2、磁块3、接收印制板4、处理印制板5、连接支架6、定位槽61、接收定位柱62、定位面63、处理定位柱64、壳体定位柱65、缺口66、插针67、壳体7。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种齿轮式编码器读数头，体积小、易装配且输出信号准确度高。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图2，图2为本发明所提供的齿轮式编码器读数头的一种具体实施方式的结构示意图；图3为本发明所提供的齿轮式编码器读数头的一种具体实施方式的侧剖图；图4为本发明所提供的连接支架的一种具体实施方式的结构示意图；图5为本发明所提供的连接支架的一种具体实施方式的后视图。
本发明具体实施方式提供的齿轮式编码器读数头，包括壳体7、连接支架6、接收印制板4、处理印制板5、两个磁传感器2以及两个磁块3，其中，接收印制板4和处理印制板5放置在壳体7内，两个印制板电连接以实现信号传输，两个磁传感器2固定在接收印制板4的远离处理印制板5的一侧，具体可以焊接固定，连接支架6设在接收印制板4和处理印制板5之间且与接收印制板4定位连接，连接支架6上与两个磁传感器2中心相对应的位置各设有一个定位槽61，两个磁块3分别安装于两个定位槽61内。
使用时，将齿轮式编码器读数头安装在机床主体上，固定不动，将与之配合的齿轮1安装在机床主轴上，随主轴做回转运动，且保证读数头的两个磁传感器2分别对准齿轮1的连续和非连续区域，根据磁阻效应原理，磁传感器2接收磁块3产生的磁场并输出电信号，导磁材质制作的齿轮1作为信号的调制盘，转动时扰动了磁块3空间磁场的磁力线走向，磁传感器2接收到的磁场发生变化，输出信号发生变化，输出与齿轮1的转动成对应关系的电信号。
需要说明的是，接收印制板4是信号采集电路板，两个磁传感器2在接收印制板4上按一定位置排列，使用时分别用于采集连续磁极信号和单磁极信号，处理印制板5是信号处理电路板，用于对接收印制板4采集到的信号进行滤波、放大、反相处理等，之后再通过其上焊接的电缆线对外输出有效的带电信号。
通过连接支架6与接收印制板4定位连接，同时通过连接支架6上的定位槽61精确定位磁块3，保证了两个磁块3与两个磁传感器2一一对应，且磁传感器2对应磁块3的中心区域，使得磁传感器2接收到的空间磁场能够垂直于接收面，另外，通过连接支架6分离接收印制板4和处理印制板5，并使处理印制板5远离磁传感器2，磁块3紧邻磁传感器2，使得磁块3和磁传感器2之间没有其它电子器件干扰，磁传感器2接收到的空间磁场更均匀，空间磁场对于磁传感器2接收面的垂直度更高，因此输出信号更准确。
进一步地，两个磁块3优选直接固定在接收印制板4上，以使磁块3更加靠近磁传感器2，磁块3与磁传感器2之间间隙极小(仅接收印制板4的基板厚度)，进一步增大磁传感器2所接收到的空间磁场的强度和均匀性。
进一步地，为减小读数头的体积，接收印制板4和处理印制板5在壳体7内优选前后平行放置，连接支架6上的定位槽61优选贯穿连接支架6，且连接支架6的厚度大于磁块3的厚度，实现磁块3远离处理印制板5，能够减小空间磁场对处理印制板5的不良影响，同时使处理印制板5的基板内外两侧均可安装电子器件，间接减小了编码器体积。
在上述各具体实施方式的基础上，本发明提供的齿轮式编码器读数头，处理印制板5和连接支架6优选定位连接，具体可以通过连接支架6将接收印制板4和处理印制板5定位装配为一体，实现接收印制板4、处理印制板5和磁块3通过连接支架6连接固定形成一个整体模块，即壳体7内部结构为一整体模块，之后再将该模块定位安装在起到保护及固定作用的壳体7内，既能够减少累积公差的影响，提高了整体的定位精度，又能够减少壳体7的定位面需求，最大限度压缩了内部体积，达到一体化、小型化设计。
能够实现定位连接的方式有多种，具体地，在接收印制板4上可以开有接收定位孔，在处理印制板5上开有处理定位孔，同时在连接支架6的前侧设有与接收定位孔匹配的接收定位柱62以及用于定位接收印制板4前后位置的定位面63，在连接支架6的后侧设有与处理定位孔匹配的处理定位柱64，装配时将接收印制板4和处理印制板5放置在连接支架6前后两侧，并使接收定位柱62插入接收定位孔套内，处理定位柱64插入处理定位孔套内且接收印制板4的内侧与连接支架6前侧的定位面63相贴合，定位可靠且装配简单方便。
另外，为方便整体模块与壳体7的定位安装，在连接支架6的前侧还可以设有壳体定位柱65，同时在壳体上设有与壳体定位柱65匹配的壳体定位孔，通过壳体定位柱65定位整体模块和壳体的位置关系，保证各印制板与壳体7的平行度以及印制板至壳体7的尺寸工差。壳体7具体可以包括主体和压盖。
当然，具体的定位安装方式并不限于此，例如也可以在接收印制板4和处理印制板5上设置定位柱，并在连接支架6上开设与之匹配的定位孔，也在本发明的保护范围之内。
进一步地，本发明提供的齿轮式编码器读数头，整体装配完成后可以利用灌封胶密封，为使灌封胶流入接收印制板4和处理印制板5之间以填实各部件之间的空隙，在连接支架6上不用于定位的位置可以开有允许灌封胶流入的缺口66，保证通过向壳体7内灌胶后灌封胶能够完全包裹印制板等内部模块，能够提高读数头的防护等级，使其能够应用于油、水、高污染等各种复杂环境。
在上述各具体实施方式的基础上，为实现接收印制板4和处理印制板5之间的信号传输，在连接支架6上可以焊接有插针67，插针67的两端分别连接接收印制板4和处理印制板5，使接收印制板4和处理印制板5通过插针进行信号传输，简单可靠。
在另一种具体实施方式中，连接支架6也可以仅为起到支撑作用的绝缘体支架，接收印制板4和所述处理印制板5之间可以通过软联带进行信号传输，为方便连接并减小模块体积，在连接支架6上可以设有用于联带穿过的槽孔。
在上述各具体实施方式的基础上，本发明提供的齿轮式编码器读数头，磁传感器2优选采用TMR传感器，具有高输出、高精度、温度漂移小、稳定性高等优势。
在本发明申请文件的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“外”等指示的方位或关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，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。
需要说明的是，说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述较为简单，相关之处参见方法部分说明即可。
以上对本发明所提供的齿轮式编码器读数头进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种齿轮式编码器读数头，其特征在于，包括壳体(7)、连接支架(6)、两个磁传感器(2)以及放置在所述壳体(7)内且电连接的接收印制板(4)和处理印制板(5)，两个所述磁传感器(2)固定在所述接收印制板(4)的远离所述处理印制板(5)的一侧且分别用于接收连续磁极信号和单磁极信号，所述连接支架(6)设在所述接收印制板(4)和所述处理印制板(5)之间且与所述接收印制板(4)定位连接，所述连接支架(6)上与两个所述磁传感器(2)中心相对应的位置各设有一个定位槽(61)，两个所述定位槽(61)内分别安装有为两个所述磁传感器(2)提供磁场的磁块(3)。
2.根据权利要求1所述的齿轮式编码器读数头，其特征在于，两个所述磁块(3)通过所述定位槽(61)定位固定在所述接收印制板(4)上。
3.根据权利要求2所述的齿轮式编码器读数头，其特征在于，所述接收印制板(4)和所述处理印制板(5)在所述壳体(7)内前后平行放置，所述定位槽(61)贯穿所述连接支架(6)，所述连接支架(6)的厚度大于所述磁块(3)的厚度。
4.根据权利要求1所述的齿轮式编码器读数头，其特征在于，所述处理印制板(5)和所述连接支架(6)定位连接。
5.根据权利要求4所述的齿轮式编码器读数头，其特征在于，所述接收印制板(4)上设有接收定位孔，所述连接支架(6)的前侧设有与所述接收定位孔匹配的接收定位柱(62)以及用于定位所述接收印制板(4)前后位置的定位面(63)；所述处理印制板(5)上设有处理定位孔，所述连接支架(6)的后侧设有与所述处理定位孔匹配的处理定位柱(64)。
6.根据权利要求4所述的齿轮式编码器读数头，其特征在于，所述连接支架(6)的前侧还设有壳体定位柱(65)，所述壳体(7)上设有与所述壳体定位柱匹配的壳体定位孔。
7.根据权利要求6所述的齿轮式编码器读数头，其特征在于，所述连接支架(6)上设有用于灌封胶流入以填实空隙的缺口(66)。
8.根据权利要求1至7任意一项所述的齿轮式编码器读数头，其特征在于，所述连接支架(6)上焊接有插针(67)，所述接收印制板(4)和所述处理印制板(5)通过所述插针(67)电连接。
9.根据权利要求1至7任意一项所述的齿轮式编码器读数头，其特征在于，所述接收印制板(4)和所述处理印制板(5)通过联带电连接，所述连接支架(6)上设有用于所述联带穿过的槽孔。
10.根据权利要求1所述的齿轮式编码器读数头，其特征在于，所述磁传感器(2)为TMR传感器。
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