CN111750911A - 分体式角度编码器及其安装总成和安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分体式角度编码器，包括光栅和接收组件，光栅的外部轮廓呈圆片状或圆柱状，光栅上开设有一贯穿光栅两个圆形端面的中心孔，并且中心孔的横截面形状关于圆形端面的圆心中心对称，中心孔的内侧面用于与安装在轴端面上的偏心螺钉的螺帽抵紧配合，以通过旋转偏心螺钉来调整光栅的轴线与旋转轴的轴线之间的偏心量；接收组件沿光栅圆周方向上的两端均设置有调整部，调整部至少包括沿光栅的径向间隔分布的两个调整面，两个调整面用于组件偏心螺钉的螺帽抵紧配合，以通过旋转组件偏心螺钉使接收组件的标识区对准所述光栅上的标记线。本发明可大大提高分体式旋转编码器的安装精度。本发明还涉及一种分体式角度编码器的安装总成及安装方法。

Description

分体式角度编码器及其安装总成和安装方法

技术领域

本发明涉及角度编码器设计生产技术领域，特别涉及一种分体式角度编码器及其安装总成和安装方法。

背景技术

编码器是一种利用光电转换效应，将输出轴上的几何位移量转换成为脉冲或者数字量的传感器，具有结构紧凑、稳定性强、精密度高等特点。误差大于±20″的编码器称为旋转编码器，误差小于等于±20″的编码器称为角度编码器，角度编码器广泛应用于数控转台、测量设备、天文望远镜、齿轮测量机等高准确度及高角度分辨率的场合，分体式角度编码器具有结构小巧、无内置轴承、转动惯量低等优点，因而广受用户青睐。

光栅、发光组件以及接收组件是分体式编码器的重要组成构件，光栅安装在被测设备的旋转轴上，接收组件安装在被测设备的固定件上。在高准确度、高分辨率要求的设备中，测量系统准确度是衡量设备性能的主要指标，按照误差来源来讲，影响角度编码器准确度的其中一项误差源是光栅的刻划中心与被测设备的旋转轴的偏心量e，该偏心量e(单位为μm)与测量准确度Δψ(单位为″)存在如下关系：Δψ＝±412e/D，其中D(单位为mm)为光栅刻划直径，由该公式可以看出，若要保证角度编码器具有较高的准确度，则需尽量减小光栅的刻划中心与被测设备的旋转轴的偏心量e；

接收组件标记线的中心是否与光栅组件标记线对准也是影响角度编码器准确度的另外一项误差来源，只有接收组件标记线的中心与光栅组件标记线对准，才能够保证分体式编码器测量的准确性。

光栅的种类并不局限于一种，其中玻璃光栅是角度编码器常用的一种光栅，玻璃光栅通常呈圆片状，其光栅刻划线位于圆片的圆形端面上。以下以玻璃光栅为例来对目前的光栅安装方式进行介绍：

方式①：请参考图1，光栅01与光栅座02组成光栅组件，光栅组件与旋转轴采用端面连接的形式，使用敲击装置04手动调整光栅的径向偏心，然后通过定位螺钉03将光栅组件紧固在旋转轴的端部，然而手动敲击力度难以控制，误差较大、敲击过程容易损坏光栅、并且敲击调整过程需要耗费大量的时间，安装效率很低；对于安装深度较大的光栅而言，敲击装置04甚至没有布置空间，根本无法通过手动敲击的方式来调整光栅的偏心量；

方式②：请参考图2，光栅01与旋转轴端面直接装配，采用固定胶粘接的方式，使用敲击装置04手动调整光栅的径向偏心，除了与方式①存在同样的缺点之外，该方式中还存在着光栅不便于拆卸更换的缺点；

方式③：请参考图3，光栅01与光栅座02做成光栅组件，光栅座02套装在旋转轴的外周，旋转轴上设置有沿径向凸出的支撑盘，光栅组件通过定位螺钉紧固在支撑盘上，然而该种方式仅靠加工精度保证光栅组件与旋转轴的同心度，无法在安装过程中调整光栅组件的径向偏心，因而安装精度较低，测量精度不够理想。

接下来对接收组件的安装方式进行介绍：

请参考图4至图7，接收组件05上设置有一个或多个对准标识区06，每一个对准标识区06通常由在径向上间隔设置的两段弧线构成，光栅01上设置有与对准标识区06相对应的标记线07，理想的安装状态是光栅01上的标记线07与其对应的对准标识区06的中心线重合；

接收组件05通过定位螺钉紧固在被测设备的电机壳体08上，接收组件05靠近电壳体08的一侧采用与电机壳体08内侧形状适配的弧面进行定位，实际安装时，需要反复调整接收组件05的位置，以使对准标识区06与光栅01上的标记线07对准，调整过程中需要通过敲击装置04反复敲击接收组件的调整面09，耗时很长，并且敲击力度无法控制，不仅安装精度不易保证，而且容易对接收组件05造成破坏；对于安装深度较大的腔体(深井式腔体)，敲击装置甚至无操作空间，接收组件05可能无法安装。

因此，如何能够快速、方便且准确的调整光栅刻划中心与旋转轴的偏心量，并使接收组件的标识区快速方便且准确地对准光栅上的标记线是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种分体式角度编码器，以便在安装过程中能够快速、精准且方便的调整光栅的径向偏心量，同时能够使接收组件的标识区快速、方便且准确地对准光栅上的标记线，从而保证角度编码器测量的准确性。

本发明的另一目的还在于提供一种包含有上述分体式角度编码器的分体式编码器的安装总成。

本发明的再一目的还在于提供一种分体式角度编码器的安装方法。

为达到上述目的，本发明提供的分体式角度编码器，包括光栅和与所述光栅配合使用的接收组件，其中，所述光栅用于安装在待测设备旋转轴的轴端面上，所述接收组件用于安装在待测设备的固定件上，其中，

所述光栅的外部轮廓呈圆片状或圆柱状，垂直于所述光栅的轴线的其中一个圆形端面作为所述光栅的安装面；

所述光栅上还开设有一贯穿所述光栅两个圆形端面的中心孔，并且所述中心孔的横截面形状关于所述圆形端面的圆心中心对称，所述中心孔的内侧面用于与安装在所述轴端面上的光栅偏心螺钉的螺帽抵紧配合，以通过旋转所述光栅偏心螺钉来调整所述光栅的轴线与所述旋转轴的轴线之间的偏心量，环绕所述中心孔的周向开设有多个供光栅紧固件穿过的光栅安装孔，以能够通过光栅紧固件将所述安装面固定于所述轴端面上；

所述接收组件沿光栅圆周方向上的两端均设置有调整部，所述调整部至少包括沿所述光栅的径向间隔分布的两个调整面，两个所述调整面用于与安装在所述固定件上的组件偏心螺钉的螺帽抵紧配合，以通过旋转所述组件偏心螺钉使所述接收组件的标识区对准所述光栅上的标记线；

所述接收组件上开设有供组件紧固件穿过的组件安装孔，以通过组件紧固件将所述接收组件安装于所述固定件上。

优选的，在上述分体式编码器中，所述中心孔的内侧面至少设置有一对用于与所述光栅偏心螺钉的螺帽抵紧配合的抵紧面，每一对所述抵紧面中的两个抵紧面在圆周方向上的夹角为180°。

优选的，在上述分体式编码器中，所述中心孔的横截面呈圆形，所述抵紧面为平面，并且在所述光栅的圆形端面上，任意一抵紧面与所述圆形端面的圆心之间的距离均相等，且任意一所述抵紧面均与所述圆形端面的直径垂直；

所述中心孔的内侧面开设有至少一对朝向所述光栅的外圈凹陷的调整槽，所述调整槽的槽底构成所述抵紧面。

优选的，在上述分体式编码器中，所述调整槽呈U型，且所述调整槽与所述中心孔相接的边角位置设置有弧形过渡边。

优选的，在上述分体式编码器中，所述抵紧面为弧面、V型面、斜面或波浪面。

优选的，在上述分体式编码器中，所述调整部为沿所述光栅的周向延伸的凹槽，所述凹槽的两个侧面构成所述调整面。

优选的，在上述分体式编码器中，所述调整部为圆孔、腰型孔或多边形孔。

优选的，在上述分体式编码器中，所述光栅为玻璃光栅，并且所述玻璃光栅包括：

光栅座，所述光栅座包括筒体和沿径向凸起于所述筒体侧壁的凸环，所述凸环的底面与所述筒体的底面平齐，其中，所述筒体的中空腔体构成所述中心孔，所述凸环的底面以及所述筒体的底面共同构成所述安装面；

环形光栅本体，所述环形光栅本体套设于所述筒体上并与所述凸环固定连接。

优选的，在上述分体式编码器中，所述环形光栅本体与所述凸环粘接相连。

本发明中所公开的分体式角度编码器的安装总成，包括光栅偏心螺钉、具有旋转轴和固定件的待测设备、光栅紧固件、组件紧固件以及如上任意一项所公开的分体式角度编码器；

其中，

所述旋转轴的轴端面上设置有与所述光栅安装孔对应的多个轴端安装孔以及至少一对光栅位置调整孔，任意一对所述光栅位置调整孔的中心的连线均经过所述旋转轴的中心；

所述光栅偏心螺钉和所述组件偏心螺钉均包括螺杆部和连接于所述螺杆部的螺帽，所述螺帽的横截面呈圆形，且其轴线与所述螺杆部的轴线之间存在偏心距，所述螺帽上至少设置有一个能够带动所述螺杆部转动的非圆形的操作部；

所述光栅偏心螺钉的螺杆部螺纹旋合于所述光栅位置调整孔中，且所述光栅偏心螺钉的螺帽与所述中心孔的内侧面抵紧配合，以通过旋转所述光栅偏心螺钉来调整所述光栅的轴线与所述旋转轴的轴线之间的偏心量；

所述光栅紧固件穿过所述光栅安装孔后旋紧于所述轴端安装孔内，以将所述安装面固定于所述轴端面上；

所述固定件上设置有与所述组件安装孔对应的固定孔以及与所述调整部对应的组件位置调整孔，所述组件偏心螺钉的螺杆部旋合于所述组件位置调整孔中，且所述组件偏心螺钉的螺帽与所述调整部的至少一个调整面抵紧配合，以通过旋转所述组件偏心螺钉使所述接收组件的标识区对准所述光栅上的标记线；

所述组件紧固件穿过所述组件安装孔后旋紧于所述固定孔内，以将所述接收组件安装于所述固定件上。

优选的，在所述分体式编码器的安装总成中，一部分所述光栅偏心螺钉的螺杆部为右旋螺纹，另外一部分所述光栅偏心螺钉的螺杆部为左旋螺纹。

优选的，在所述分体式编码器的安装总成中，在所述轴端面的圆周方向上，采用右旋螺纹的光栅偏心螺钉与采用左旋螺纹的光栅偏心螺钉间隔排布。

优选的，在所述分体式编码器的安装总成中，所述螺帽上还设置有用于指示最大偏心位置的指示件。

优选的，在所述分体式编码器的安装总成中，还包括安装于所述接收组件上的发光组件，所述发光组件与所述接收组件之间留有供所述光栅旋转的运动间隙，且所述发光组件与所述接收组件通过电源连带电连接，其中，所述电源连带通过插接件插接于所述发光组件的电源接口；

所述发光组件与所述接收组件之间设置有一个或多个定位销，且所述发光组件与所述接收组件通过螺纹紧固件相连。

优选的，在所述分体式编码器的安装总成中，所述待测设备的旋转轴与所述固定件构成环形安装腔，所述接收组件和所述发光组件均设置于所述环形安装腔内，且所述接收组件和所述发光组件靠近所述环形安装腔内壁的一侧为与所述环形安装腔适配的弧形定位面。

本发明中所公开的角度编码器的安装方法，用于安装上述任意一项中所公开的分体式角度编码器，该安装方法包括步骤：

1)将至少一对光栅偏心螺钉旋合在待测设备旋转轴的轴端面上，并使所述光栅偏心螺钉的螺帽与所述中心孔的内侧面相抵，任意一对所述光栅偏心螺钉中的两个光栅偏心螺钉在圆周方向上的夹角均为180°；

2)待所述光栅的轴线与所述旋转轴的轴线之间的偏心量不大于第一预设值时，停止旋转所述光栅偏心螺钉，并通过光栅紧固件将所述光栅的安装面固定于所述轴端面；

3)将组件偏心螺钉旋合在待测设备的固定件上，并使所述组件偏心螺钉的螺帽与所述调整部中至少一个所述调整面抵紧配合，旋转所述组件偏心螺钉以使所述接收组件的标识区对准所述光栅上的标记线；

4)待所述组件的标识区与所述光栅上的标记线之间的偏差不大于第二预定值时，停止旋转所述组件偏心螺钉，并通过组件紧固件将所述接收组件安装于所述固定件上；

其中，

所述光栅偏心螺钉和所述组件偏心螺钉均包括螺杆部和连接于所述螺杆部的螺帽，所述螺帽的横截面呈圆形，且其轴线与所述螺杆部的轴线之间存在偏心距，所述螺帽上至少设置有一个能够带动所述螺杆部转动的非圆形的操作部。

优选的，上述安装方法中，在所述步骤1)中，一部分所述偏心螺钉的螺杆为右旋螺纹，另一部分所述偏心螺钉的螺杆为左旋螺纹。

优选的，上述安装方法中，在所述轴端面的圆周方向上，采用右旋螺纹的偏心螺钉与采用左旋螺纹的偏心螺钉间隔排布。

优选的，上述安装方法中，在所述步骤1)中，还包括：在所述光栅偏心螺钉的螺杆部与所述轴端面的螺纹配合处施加螺纹紧固剂；在所述步骤4)中，还包括：在所述组件偏心螺钉的螺杆部与所述固定件的螺纹配合处施加螺纹紧固剂。

本发明中所公开的分体式角度编码器包括光栅和接收组件，光栅用于安装在旋转轴的轴端面上，该光栅开设有一贯穿光栅本身两个圆形端面的中心孔，该中心孔的内侧面能够与安装在轴端面上的光栅偏心螺钉的螺帽抵紧配合，在光栅安装过程中，旋转轴端面上的光栅偏心螺钉即可使光栅产生位移，从而实现光栅的轴线(即光栅的刻划中心)与所述旋转轴的轴线之间的偏心量的调节，待偏心量达到要求后，保持各个光栅偏心螺钉不动，然后通过光栅紧固件将光栅安装面固定在轴端面上；

接收组件安装在固定件上，该接收组件沿光栅圆周方向上的两端设置有调整部，调整部至少包括沿光栅的径向间隔分布的两个调整面，两个调整面用于与安装在固定件上的组件偏心螺钉的螺帽抵紧配合，在接收组件安装过程中，旋转固定件上的组件偏心螺钉即可使接收组件产生位移，从而使接收组件的标识区与光栅上的标记线对准，待接收组件的标识区与光栅上的标记线对准后，保持各个组件偏心螺钉不动，然后通过组件紧固件将接收组件安装在固定件上。

该旋转编码器至少具有如下优点：

适用于空间狭小且安装腔深度较大(深井式腔体)的应用场合，仅采用占用空间很小的螺钉旋转工具(如T形扳手)即可驱动光栅偏心螺钉和组件偏心螺钉旋转，从而实现光栅的轴线与旋转轴的轴线之间的偏心量的调整以及组件标识区与光栅标记线的对准，相比于敲击方式而言，调整速度显著提高，大大节约了装配工时；

光栅偏心螺钉以及组件偏心螺钉的螺杆采用高精度螺纹，螺帽在旋转过程中可推动光栅以及接收组件进行微小移动，从而实现光栅和接收组件位置的精细调整，这可在极大程度上提高调整精度，能够满足设备对角度编码器高测量精度的要求；

无需敲击即可实现光栅合接收组件的位置调整，不会对光栅以及接收组件造成破坏；

光栅通过光栅紧固件与光栅偏心螺钉组合定位；接收组件通过组件紧固件与组件偏心螺钉组合定位，定位可靠性高，旋转编码器的耐冲击和耐振动性能高。

本发明中所公开的分体式编码器的安装总成中，由于采用了上述旋转编码器，因而该安装总成兼具上述旋转编码器相应的技术优点，本文中对此不再进行赘述。

本发明中所公开的旋转编码器的安装方法，通过光栅偏心螺钉调整光栅的位置，通过组件偏心螺钉调整接收组件的位置，并通过光栅偏心螺钉与光栅紧固件组合实现光栅的安装定位，通过组件偏心螺钉与组件紧固件组合实现接收组件的安装定位，因而该旋转编码器的安装方法同样具备上述优点。

附图说明

图1为现有技术中玻璃光栅的第一种安装方式示意图；

图2为现有技术中玻璃光栅的第二种安装方式示意图；

图3为现有技术中玻璃光栅的第三种安装方式示意图；

图4为现有技术中接收组件的标识区与光栅标记线对准状态示意图；

图5为图4中I部分的局部放大示意图；

图6为现有技术中接收组件与光栅在纵剖面中的位置关系示意图；

图7为现有技术中接收组件与光栅在俯视状态下的位置关系示意图；

图8为本发明实施例中所公开的光栅偏心螺钉(或组件偏心螺钉)的主视示意图；

图9为图8中所公开的光栅偏心螺钉的螺杆与螺帽的位置关系示意图；

图10为图8中所公开的偏心螺钉的螺帽结构示意图；

图11为本发明一种实施例中所公开的玻璃光栅的纵剖面结构示意图；

图12为图11中所公开的玻璃光栅的俯视示意图；

图13为本发明另一种实施例中所公开的玻璃光栅的纵剖面结构示意图；

图14为图13中所公开的玻璃光栅的俯视示意图；

图15为本发明实施例中所公开的待测设备的结构示意图；

图16为玻璃光栅在图15中所公开的待测设备上进行安装时的示意图；

图17为图16中光栅偏心螺钉与抵紧面的配合示意图；

图18为图16中的光栅偏心螺钉与抵紧面一种视角下的配合示意图；

图19为图16中的光栅偏心螺钉与抵紧面另一种视角下的配合示意图；

图20为本发明实施例中所公开的分体式角度编码器的安装总成的俯视示意图；

图21为图20中A部分的局部放大示意图；

图22为本发明实施例中所公开的发光组件的安装示意图；

图23为图22中B部分的局部放大示意图；

图24为图22的俯视示意图。

其中，1为光栅，2为光栅偏心螺钉，3为光栅紧固件，4为旋转轴，5为固定件，6为接收组件，7为T型扳手，8为组件偏心螺钉，9为组件紧固件，10为发光组件，11为安装面，12为光栅刻划面，13为抵紧面，14为光栅安装孔，15为光栅座，16为环形光栅本体，21为螺杆部，22为螺帽，23为操作部，24为指示孔，41为光栅位置调整孔，42为轴端安装孔，43为轴端面，61为调整部，101为电源连带，1011为电源连带本体，1012为连带加强板，1013为插接件，1014为定位销，2a为左旋偏心螺钉，2b为右旋偏心螺钉，e为偏心距。

具体实施方式

本发明的核心之一是提供一种分体式角度编码器，以便在安装过程中能够快速、精准且方便的调整光栅的径向偏心量，同时能够使接收组件的标识区快速、方便且准确地对准光栅上的标记线，从而保证角度编码器测量的准确性。

本发明的另一核心是提供一种包含有上述分体式角度编码器的分体式编码器的安装总成。

本发明的再一核心还在于提供一种分体式角度编码器的安装方法。。

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。

首先对本发明中所公开的分体式角度编码器包括光栅1和与光栅1配使用的接收组件6，首先对光栅1进行介绍，本发明中所公开的分体式角度编码器的光栅1，在实际应用过程中需要安装在待测设备的旋转轴4的轴端面43(轴端面垂直于旋转轴的轴线)上，与接收组件6配合共同完成旋转轴4的转动角度的测量，该光栅1的外部轮廓整体呈圆片状或者圆柱状，本领域技术人员能够理解的是，圆片状和圆柱状的光栅1主要区别在于光栅1在高度(即两个圆形端面之间的距离)上的尺寸不同，光栅1的两个圆形端面与光栅1的轴线(即为光栅的刻划中心线)垂直，其中一个圆形端面在安装时作为光栅1的安装面11，当然，实际安装过程中可能安装面11整体贴合于轴端面43上，也可能是安装面11的一部分贴合于轴端面43上；

光栅1上还开设有一个中心孔，该中心孔贯穿光栅1的两个圆形端面，并且该中心孔的横截面形状(由垂直于光栅轴线的面截取而得的面)关于圆形端面的圆心呈中心对称形式，可选的方式，中心孔的横截面是一个圆形或者多边形，或者圆形与多边形相接所形成的图形，中心孔的内侧面用于与安装在轴端面43上的多个光栅偏心螺钉2的螺帽22抵紧配合，以通过旋转光栅偏心螺钉2的方式来调整光栅1的轴线与旋转轴4的轴线之间的偏心量，最终达到提高角度编码器检测精度的目的；

在该光栅1上，环绕中心孔的周向上开设有多个光栅安装孔14，光栅安装孔14的作用在于供光栅紧固件3穿过，以便通过光栅紧固件3将光栅1的安装面11固定于轴端面43上，所谓中心孔的周向具体是环绕中心孔的外周的方向，周向的轨迹可以为圆形也可为非圆形；

然后对旋转编码器的接收组件6进行介绍，实际上，旋转编码器中的发光组件10与接收组件6分别安装在光栅刻划面的两侧，待测设备包括旋转轴4和固定件5，固定件5可以为待测设备上的任何一种固定的部件，例如固定件5可以为待测设备的壳体，接收组件6的形状不受任何限制，但接收组件6沿光栅1的圆周方向具有一定的尺寸，也就是说，在沿光栅1圆周方向上，接收组件6具有两个端部，这两个端部均设置有调整部61，并且任何一个调整部61至少包括沿光栅1径向(即光栅圆周的直径方向)间隔分布的两个调整面，这两个调整面用于与安装在固定件5上的组件偏心螺钉8的螺帽22抵紧配合，以便通过旋转组件偏心螺钉8使接收组件6的标识区对准光栅1上的标记线；接收组件6上开设有一个或多个供组件紧固件9穿过的组件安装孔，以便通过穿过组件安装孔的组件紧固件9将接收组件6安装在固定件5上。

对上述方案进行理解后，本领域技术人员容易得知，在进行光栅1的轴线与旋转轴4的轴线之间的偏心量调节时，光栅偏心螺钉2应当成对布置，每一对光栅偏心螺钉2中的两个光栅偏心螺钉2负责一个直径方向上的偏心量的往复调节，并且随着光栅偏心螺钉2数量的增加，光栅1在同一平面上的调节方向就更加精细，调节精度也就更高。

本发明中以玻璃光栅的安装为例对分体式角度编码器中的光栅进行具体说明，请参考图11至图14，玻璃光栅分两个实施例说明：

实施例a

首先请参考图11和图12，玻璃光栅具体包括光栅座15和环形光栅本体16，环形光栅本体16呈圆片状，玻璃光栅的光栅刻划面位于环形光栅本体16的底面，光栅座15具有筒体和沿径向凸起于筒体侧壁的凸环，凸环的底面与筒体的底面平齐，筒体的中空腔体构成上述中心孔，凸环的底面以及筒体的底面共同构成上述安装面11，环形光栅本体16套设在筒体上，并与凸环固定连接，环形光栅本体16与凸环之间固定连接的方式不受限制，可以通过连接件固定连接，也可为粘接；本实施例中的玻璃光栅的中心孔呈圆形，圆形的内侧面可以直接与光栅偏心螺钉2的螺帽抵紧配合；为了进一步优化方案，中心孔的内侧面至少设置有一对用于与光栅偏心螺钉2的螺帽22抵紧的抵紧面13，每一对的抵紧面13中的两个抵紧面13在圆周方向上的夹角均为180°，以保证两个抵紧面13位于同一直径上；在本实施例中，抵紧面13为平面，在光栅1的圆形端面上，设置有两对共四个抵紧面13，这两对抵紧面13所在的直径相互垂直，每一个抵紧面13与圆形端面的圆心之间的距离均相等，即附图12中的H1＝H2-H3＝H4，并且任意一抵紧面13与圆形端面的直径垂直；

光栅安装孔14具体开设在光栅座15上，并且光栅安装孔14分布在中心孔的外周，光栅安装孔14的数量不受具体限制，本实施例中光栅安装孔14具体设置有四个。

作为进一步部的优化，中心孔的内侧面还可开设朝向环形光栅本体16的外圈凹陷的调整槽，调整槽的槽底构成上述抵紧面13，如图12中，四个抵紧面13分别为四个调整槽的槽底，调整槽的截面形状可以为U型或者梯形，实际加工过程中，可以将调整槽与中心孔相接的边角位置设置为弧形过渡边，以避免应力集中；调整槽的作用主要是方便光栅偏心螺钉2的安装并容纳光栅偏心螺钉2，因此其横截面形状不受具体限制，只要能够达到上述功能的截面形状均可；

本领域技术人员能够理解的是，除了平面可以作为抵紧面13之外，弧面、斜面、V型面以及波浪面等也可以实现与光栅偏心螺钉2的螺帽22的抵紧配合，因此，弧面、斜面、V型面以及波浪面也可以作为抵紧面13来使用。

需要进行说明的是，虽然上述实施例中以圆形中心孔来具体说明了中心孔的作用原理，但是中心孔的横截面形状并不应该被限制为圆形，实际上，矩形、正六边形、正八边形等其他形状的中心孔或者圆形与多边形相接所形成的图形也是可以起到与光栅偏心螺钉2配合来调整光栅1偏心量的作用的。

实施例b

请参考图13和图14，图13和图14中的玻璃光栅与实施例a中的大部分特征相同，对于相同的特征，本实施例中不再进行重复描述，以下主要针对实施例b与实施例a中不同的技术特征进行描述：

实施例b中所公开的玻璃光栅的中心孔呈圆形，设置有两对共四个抵紧面13，中心孔的内侧没有设置调整槽，这两对抵紧面13均为与中心孔内侧面直接相接的平面，这两对抵紧面13所在的直径相互垂直，每一个抵紧面13与圆形端面的圆心之间的距离均相等，即附图14中的H1＝H2-H3＝H4，并且任意一抵紧面13与圆形端面的直径垂直。

然后对分体式角度编码器中的接收组件6进行具体说明：

请参考图20和图21，接收组件6沿光栅圆周方向上的两端设置有调整部61，调整部61具体为U型凹槽，该U型凹槽由槽口方向朝向光栅1的周向延伸后形成槽底，U型凹槽的两个侧面构成调整面，组件偏心螺钉8的形状结构与光栅偏心螺钉2的形状结构一致，当然，两者之间可能有尺寸方面的不同，光栅偏心螺钉2的螺帽22与至少一个调整面抵紧接触，以便在旋转过程中能够带动接收组件6的端部进行微量位移，从而使接收组件6的标识区对准所述光栅1上的标记线，虽然以U型槽为例对调整部61进行了说明，但是调整部61的形状显然并不局限于U型槽，调整部61实际可以为圆孔、腰型孔或者多边形孔等。

接下来，本发明实施例对分体式编码器的安装总成进行详细说明，该光栅安装总成包括光栅偏心螺钉2、具有旋转轴4和固定件5的待测设备、光栅紧固件3、组件紧固件9以及上述任意一实施例中所公开的分体式角度编码器，请首先结合图15至图21进行理解，旋转轴4的端面上设置有与光栅安装孔14对应的轴端安装孔42，光栅安装孔14和轴端安装孔42均与光栅紧固件3配合，轴端面43上还设置有至少一对光栅位置调整孔41，光栅位置调整孔41用于供光栅偏心螺钉2安装，请参考图8至图10，光栅偏心螺钉2包括螺杆部21和连接于螺杆部21的螺帽22，螺帽22的横截面呈圆形，以便既能够与中心孔的内侧抵紧配合，又能够实现转动，螺帽22的轴线与螺杆部21的轴线之间存在一偏心距e，螺帽22上至少设置有一个能够带动螺杆部21转动的非圆形的操作部23，参考图15，旋转轴4通过轴承转动安装在固定件5上，接收组件6安装于固定件5适当位置，穿过光栅安装孔14并旋紧于轴端安装孔42内的光栅紧固件3将光栅1安装在旋转轴4的端部，光栅紧固件3通常可采用紧固螺栓或紧固螺钉，光栅偏心螺钉2的螺杆部21螺纹旋合于光栅位置调整孔41中，螺帽22与中心孔的内侧面抵紧配合，当中心孔的内侧面设置有抵紧面13时，螺帽22与中心孔的抵紧面13抵紧配合，安装过程中，通过旋转光栅偏心螺钉2来调整光栅的轴线与旋转轴4的轴线之间的偏心量；

组件偏心螺钉8的结构形式与光栅偏心螺钉2的结构形式相同，固定件5上设置有与组件安装孔对应的固定孔，组件安装孔和固定孔均与组件紧固件9配合，组件紧固件9通常可采用紧固螺栓或紧固螺钉，固定件5上设置有组件位置调整孔，组件位置调整孔用于供组件偏心螺钉8安装，请参考图20至图21，组件偏心螺钉8的螺杆部21旋合于组件位置调整孔中，螺帽22与调整面抵紧配合，安装过程中，通过旋转位于接收组件6两端的组件偏心螺钉8来调整接收组件6的标识区与光栅1上的标记线对准，最后通过组件紧固件9将接收组件6安装于固定件5上。

为了实现精细调整，光栅偏心螺钉2和组件偏心螺钉8的螺杆部21的螺纹为高精度螺纹(在本发明中，高精度螺纹具体是指根据GB197-81，公差带等级包含且优于7g的外螺纹)，相应的，光栅位置调整孔41和组件位置调整孔内壁上也应当开设与螺杆部21适配的高精度螺纹。

该光栅安装总成至少具有如下优点：

适用于空间狭小且安装腔深度较大(深井式腔体)的应用场合，仅采用占用空间很小的螺钉旋转工具(如T形扳手)即可驱动光栅偏心螺钉2和组件偏心螺钉8旋转，从而实现光栅1的轴线与旋转轴4的轴线之间的偏心量的调整以及组件标识区与光栅标记线的对准，相比于敲击方式而言，调整速度显著提高，大大节约了装配工时；

光栅偏心螺钉2以及组件偏心螺钉8的螺杆部21采用高精度螺纹，螺帽22在旋转过程中可推动光栅1以及接收组件6进行微小移动，从而实现光栅1和接收组件6位置的精细调整，这可在极大程度上提高调整精度，能够满足设备对角度编码器高测量精度的要求；

无需敲击即可实现光栅1和接收组件6的位置调整，不会对光栅1以及接收组件6造成破坏；

光栅1通过光栅紧固件3与光栅偏心螺钉2组合定位；接收组件6通过组件紧固件9与组件偏心螺钉8组合定位，定位可靠性高，旋转编码器的耐冲击和耐振动性能高。

为了进一步提高光栅1安装和定位的可靠性，本实施例对上述实施例中的方案做了进一步优化，具体的，一部分光栅偏心螺钉2的螺杆部21为右旋螺纹，另外一部分光栅偏心螺钉2的螺杆部21为左旋螺纹，在轴端面43的圆周方向上，具有右旋螺纹的螺杆部21和具有左旋螺纹的螺杆部21可以实现相互锁定，从而有效防止光栅1的意外转动，大大提高了光栅的定位可靠性。

作为一种优选的方式，在轴端面43的圆周方向上，采用右旋螺纹的光栅偏心螺钉2与采用左旋螺纹的光栅偏心螺钉2间隔排布，如图17中所示，四个光栅偏心螺钉2按照左旋偏心螺钉2a-右旋偏心螺钉2b-左旋偏心螺钉2a-右旋偏心螺钉2b的顺序排列。

不难理解的是，操作部23的具体形式并不受限制，例如操作部23可以为凸起于螺帽22顶部的多边形操作部，也可以为开设在螺帽22顶部的多边形下沉槽，在本实施例中，操作部23具体为开设在螺帽22顶部的多边形下沉槽，如图19和图21中所示，操作部23的形状可以为内六角型操作部、花型操作部等，为了方便指示最大偏心位置，本实施例中的螺帽顶部还设置有一用于指示最大偏心位置的指示孔24。

进一步的，角度编码器安装总成中还包括安装在接收组件6上的发光组件10，如图22至图24中所示，发光组件10与接收组件6之间预留有供光栅1旋转的运动间隙，并且发光组件10与接收组件6通过电源连带101电连接，并且电源连带101通过插接件1013插接于发光组件10的电源接口，这就有效避免了现有技术中在发光组件10上焊接电源线时产生焊接污染物的问题，同时电源连带101采用双组设计，其中一组为备用，以保证其中一组出现故障时角度编码器依然能够正常工作；如图23中所示，电源连带101具体包括电源连带本体1011和贴合于电源连带本体设置的连带加强板1012，以提高电源连带的强度和可靠性。

为了进一步优化方案，发光组件10与接收组件6之间通过一个或多个定位销1014进行定位，以保证发光组件10的安装精度，图24中所示的方案采用双高精度销1014定位的方式，其定位精度为0.1mm，配合紧固件可有效提高发光组件10的安装精度。

如图24中所示，待测设备的旋转轴4与固定件5构成环形安装腔，接收组件6和发光组件10均设置在环形安装腔内，接收组件6和发光组件10靠近环形安装腔内壁的一侧为与环形安装腔适配的弧形定位面，接收组件6和发光组件10其余面的具体形状不做限制。

最后，对本发明中所公开的分体式角度编码器的安装方法进行介绍，本实施例中的安装方法，用于将上述任意一实施例中所公开的分体式角度编码器安装在待测设备上，请首先参考图15至图21：

将至少一对光栅偏心螺钉2(即光栅偏心螺钉的个数为不小于2的偶数)旋合在旋转轴4的轴端面43上，并使光栅偏心螺钉2的螺帽22与光栅1的中心孔的内侧面相抵，任意一对所述光栅偏心螺钉2中的两个光栅偏心螺钉2在圆周方向上的夹角均为180°；

光栅偏心螺钉2包括螺杆部21和连接在螺杆部21的螺帽22，螺帽22的横截面呈圆形，螺帽22的轴线与螺杆部21的轴线之间存在偏心距e，螺帽22上至少设置有一个能够带动螺杆部21转动的非圆形的操作部23；然后通过操作工具(如T型扳手)旋转所述光栅偏心螺钉2，通过所述螺帽22推动光栅1产生位移；

待光栅1的轴线与旋转轴4的轴线之间的偏心量不大于第一预设值时，停止旋转光栅偏心螺钉2，并通过光栅紧固件3将光栅1的安装面11固定在轴端面43上。

当然，在进行光栅偏心量调节之前，需先通过光栅紧固件3将光栅1的安装面11预装于轴端面43上；

组件偏心螺钉8与光栅偏心螺钉2的结构形式一致，将组件偏心螺钉8旋合在待测设备的固定件5上，并使组件偏心螺钉8的螺帽22与调整部61中至少一个调整面抵紧配合，旋转组件偏心螺钉8并使接收组件6的标识区对准光栅1上的标记线，待接收组件6的标识区与光栅1上的标记线之间的偏差不大于第二预定值时，停止旋转组件偏心螺钉8，并通过组件紧固件9将接收组件6安装于所述固定件5上；

当然，在进行接收组件6调节之前，需先通过组件紧固件9将接收组件6预装于固定件5上。

需要进行说明的是，第一预设值和第二预设值可根据实际精度需要进行灵活设置，光栅1的轴线与旋转轴4的轴线之间的偏心量以及接收组件6的标识区与光栅1上的标记线是否对准可以通过检测设备进行实时监测，该手段是本领域的成熟手段，由于本案中不涉及对偏心量以及对准的具体检测过程，因而对偏心量以及是否对准的具体检测手段不再进行详细描述。

从图15中可以看出，固定件5与旋转轴4之间所形成的安装腔的深度很大，并且固定件5与旋转轴4之间的操作空间非常狭小，本案中所公开的光栅安装方法尤其适合该种深井式腔体的安装场合，通过T型扳手与操作部配合来带动光栅偏心螺钉2以及组件偏心螺钉8旋转，可实现对偏心量的精确调节；另外，T型扳手的扳手力臂较长，手动旋转时，光栅偏心螺钉2和组件偏心螺钉8旋转的角度远小于扳手旋转的角度，这就进一步提高了调整精度，实际测量发现，采用本发明实施例所公开的光栅安装方法进行光栅安装，单台装配平均耗时为5分钟左右，偏心量的误差小于2μm，相比于现有技术而言，偏心量的调整精度提高了5～10倍，耗时降低了4～5倍，大大提高了安装效率和安装精度。

需要进行说明的是，螺帽22实际上具有一定的高度，螺帽22的高度即不宜太小也不宜太大，太小的螺帽高度强度不足，无法实现与中心孔内侧面的抵紧配合，太大的螺帽高度又会造成螺帽22凸出于光栅1表面，占用待测设备的内部空间；螺帽22具体的高度应当根据具体应用场合做适应性调整，螺帽22与螺杆部21之间的偏心距e、螺帽22的圆度以及粗糙度均需根据不同的调整需求进行适应性改变。

在上述光栅安装方法所采用的光栅偏心螺钉2中，同样是一部分光栅偏心螺钉2的螺杆部21为右旋螺纹，另一部分的光栅偏心螺钉2的螺杆部21为左旋螺纹，通过反向螺纹相互锁紧的原理，实现光栅1在轴端面圆周上的可靠定位；配合光栅紧固件3在轴向和圆周方向上的锁紧作用，光栅在使用过程中不会产生松动，可应用于高转速以及具有一定冲击和振动的环境。

作为优选的方式，在轴端面43的圆周方向上，采用右旋螺纹的光栅偏心螺钉2与采用左旋螺纹的光栅偏心螺钉2间隔排布；为了进一步提高调整精度，在光栅偏心螺钉2的螺杆部21与轴端面43的螺纹配合处施加螺纹紧固剂，在组件偏心螺钉8的螺杆部与固定件5的螺纹配合处施加螺纹紧固剂，螺纹紧固剂能够将高精度螺纹与螺杆部21之间的间隙填充，以使螺杆部21旋转时以更加微小的步距移动，同时转到相应的位置后不会因螺纹间隙产生反向回转的问题。

以上对本发明所提供的分体式角度编码器及其安装总成和安装方法进行了详细介绍。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)

1.一种分体式角度编码器，包括光栅和与所述光栅配合使用的接收组件，其中，所述光栅用于安装在待测设备旋转轴的轴端面上，所述接收组件用于安装在待测设备的固定件上，其特征在于，

所述光栅的外部轮廓呈圆片状或圆柱状，垂直于所述光栅的轴线的其中一个圆形端面作为所述光栅的安装面；

所述光栅上还开设有一贯穿所述光栅两个圆形端面的中心孔，并且所述中心孔的横截面形状关于所述圆形端面的圆心中心对称，所述中心孔的内侧面用于与安装在所述轴端面上的光栅偏心螺钉的螺帽抵紧配合，以通过旋转所述光栅偏心螺钉来调整所述光栅的轴线与所述旋转轴的轴线之间的偏心量，环绕所述中心孔的周向开设有多个供光栅紧固件穿过的光栅安装孔，以能够通过光栅紧固件将所述安装面固定于所述轴端面上；

所述接收组件沿光栅圆周方向上的两端均设置有调整部，所述调整部至少包括沿所述光栅的径向间隔分布的两个调整面，两个所述调整面用于与安装在所述固定件上的组件偏心螺钉的螺帽抵紧配合，以通过旋转所述组件偏心螺钉使所述接收组件的标识区对准所述光栅上的标记线；

所述接收组件上开设有供组件紧固件穿过的组件安装孔，以通过组件紧固件将所述接收组件安装于所述固定件上。

2.根据权利要求1所述的分体式角度编码器，其特征在于，所述中心孔的内侧面至少设置有一对用于与所述光栅偏心螺钉的螺帽抵紧配合的抵紧面，每一对所述抵紧面中的两个抵紧面在圆周方向上的夹角为180°。

3.根据权利要求2所述的分体式角度编码器，其特征在于，所述中心孔的横截面呈圆形，所述抵紧面为平面，并且在所述光栅的圆形端面上，任意一抵紧面与所述圆形端面的圆心之间的距离均相等，且任意一所述抵紧面均与所述圆形端面的直径垂直；

所述中心孔的内侧面开设有至少一对朝向所述光栅的外圈凹陷的调整槽，所述调整槽的槽底构成所述抵紧面。

4.根据权利要求1所述的分体式角度编码器，其特征在于，所述调整部为沿所述光栅的周向延伸的凹槽，所述凹槽的两个侧面构成所述调整面。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的分体式角度编码器，其特征在于，所述光栅为玻璃光栅，并且所述玻璃光栅包括：

光栅座，所述光栅座包括筒体和沿径向凸起于所述筒体侧壁的凸环，所述凸环的底面与所述筒体的底面平齐，其中，所述筒体的中空腔体构成所述中心孔，所述凸环的底面以及所述筒体的底面共同构成所述安装面；

环形光栅本体，所述环形光栅本体套设于所述筒体上并与所述凸环固定连接。

6.一种分体式角度编码器的安装总成，其特征在于，包括光栅偏心螺钉、具有旋转轴和固定件的待测设备、光栅紧固件、组件偏心螺钉、组件紧固件以及如权利要求1-5任意一项所述的分体式角度编码器；

其中，

所述旋转轴的轴端面上设置有与所述光栅安装孔对应的多个轴端安装孔以及至少一对光栅位置调整孔，任意一对所述光栅位置调整孔的中心的连线均经过所述旋转轴的中心；

所述光栅偏心螺钉和所述组件偏心螺钉均包括螺杆部和连接于所述螺杆部的螺帽，所述螺帽的横截面呈圆形，且其轴线与所述螺杆部的轴线之间存在偏心距，所述螺帽上至少设置有一个能够带动所述螺杆部转动的非圆形的操作部；

所述光栅偏心螺钉的螺杆部螺纹旋合于所述光栅位置调整孔中，且所述光栅偏心螺钉的螺帽与所述中心孔的内侧面抵紧配合，以通过旋转所述光栅偏心螺钉来调整所述光栅的轴线与所述旋转轴的轴线之间的偏心量；

所述光栅紧固件穿过所述光栅安装孔后旋紧于所述轴端安装孔内，以将所述安装面固定于所述轴端面上；

所述固定件上设置有与所述组件安装孔对应的固定孔以及与所述调整部对应的组件位置调整孔，所述组件偏心螺钉的螺杆部旋合于所述组件位置调整孔中，且所述组件偏心螺钉的螺帽与所述调整部的至少一个调整面抵紧配合，以通过旋转所述组件偏心螺钉使所述接收组件的标识区对准所述光栅上的标记线；

所述组件紧固件穿过所述组件安装孔后旋紧于所述固定孔内，以将所述接收组件安装于所述固定件上。

7.根据权利要求6所述的分体式角度编码器的安装总成，其特征在于，一部分所述光栅偏心螺钉的螺杆部为右旋螺纹，另外一部分所述光栅偏心螺钉的螺杆部为左旋螺纹。

8.根据权利要求7所述的分体式角度编码器的安装总成，其特征在于，还包括安装于所述接收组件上的发光组件，所述发光组件与所述接收组件之间留有供所述光栅旋转的运动间隙，且所述发光组件与所述接收组件通过电源连带电连接，其中，所述电源连带通过插接件插接于所述发光组件的电源接口；

所述发光组件与所述接收组件之间设置有一个或多个定位销，且所述发光组件与所述接收组件通过螺纹紧固件相连。

9.一种分体式角度编码器的安装方法，其特征在于，用于安装如权利要求1-5任意一项所述的分体式角度编码器，该安装方法包括步骤：

1)将至少一对光栅偏心螺钉旋合在待测设备旋转轴的轴端面上，并使所述光栅偏心螺钉的螺帽与所述中心孔的内侧面相抵，任意一对所述光栅偏心螺钉中的两个光栅偏心螺钉在圆周方向上的夹角均为180°；

2)待所述光栅的轴线与所述旋转轴的轴线之间的偏心量不大于第一预设值时，停止旋转所述光栅偏心螺钉，并通过光栅紧固件将所述光栅的安装面固定于所述轴端面；

3)将组件偏心螺钉旋合在待测设备的固定件上，并使所述组件偏心螺钉的螺帽与所述调整部中至少一个所述调整面抵紧配合，旋转所述组件偏心螺钉以使所述接收组件的标识区对准所述光栅上的标记线；

4)待所述接收组件的标识区与所述光栅上的标记线之间的偏差不大于第二预定值时，停止旋转所述组件偏心螺钉，并通过组件紧固件将所述接收组件安装于所述固定件上；

其中，

所述光栅偏心螺钉和所述组件偏心螺钉均包括螺杆部和连接于所述螺杆部的螺帽，所述螺帽的横截面呈圆形，且其轴线与所述螺杆部的轴线之间存在偏心距，所述螺帽上至少设置有一个能够带动所述螺杆部转动的非圆形的操作部。

10.根据权利要求9所述的分体式角度编码器的安装方法，其特征在于，在所述步骤1)中，还包括：在所述光栅偏心螺钉的螺杆部与所述轴端面的螺纹配合处施加螺纹紧固剂；在所述步骤4)中，还包括：在所述组件偏心螺钉的螺杆部与所述固定件的螺纹配合处施加螺纹紧固剂。

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