CN112525229A - 一种磁性旋转编码器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及了一种磁性旋转编码器,包括配套使用的磁盘和传感器组件。传感器组件布置于磁盘的外围,以检测磁盘旋转时磁场的变化。磁盘包括盘体和磁块。磁块的数量设置为多个,均匀地嵌合于盘体的侧壁上。围绕盘体的侧壁均布有多个与磁块相适配的镶嵌凹槽。如此一来,一方面,省去了传统工艺中的刮胶工序,从而避免了大量人力、物力的投入,利于降低磁盘的制造成本,且提高了成型效率;另一方面,有效地提高了磁块相对于盘体的固定力,避免后期在实际应用过程中发生脱落现象;再一方面,提高了各磁块的相对位置精度,进而确保了角速度的测试精度。
Description
技术领域
本发明涉及编码器制造技术领域,尤其是一种磁性旋转编码器。
背景技术
磁性编码器内部设一个磁性转盘和磁阻传感器。磁性转盘的旋转会引起内部磁场强度的变化,磁阻传感器检测到磁场强度的变化后再经过电路的信号处理即可输出信号。磁性转盘的磁极数,磁阻传感器的数量及信号处理的方式决定了磁性编码器的分辨率。采用磁场原理产生信号的优势是磁场信号不会受到灰尘,湿气,高温及振动的影响,鉴于此,磁性编码器在曳引机制造领域等到广泛的应用,以实时地监测曳引机主轴的角速度。
磁性转盘包括盘体和磁片。磁片的数量设置为多个,且围绕着盘体的外侧壁进行周向均布。在现有技术中,如图1中所示,磁片采用黏合的方式实现与盘体的固定。如此一来,一方面,磁片的自身固定力较为有限,受到外力作用时极易由盘体上脱落,进而导致磁性编码器功能失效;另一方面,在执行黏合工序中,需要预先在盘体的外侧壁上附涂胶水层,而当磁片黏合工序执行完毕后,需要投入大量的人力、物力对位于磁片之间的残留胶水层进行清理;再一方面,在胶水层固化的过程中,磁片极易因黏合力不足而发生相对位置变动现象。因而,亟待技术人员解决上述问题。
发明内容
故,本发明设计人员鉴于上述现有的问题以及缺陷,乃搜集相关资料,经由多方的评估及考量,并经过从事于此行业的多年研发经验技术人员的不断实验以及修改,最终导致该磁性旋转编码器的出现。
为了解决上述技术问题,本发明涉及了一种磁性旋转编码器,包括配套使用的磁盘和传感器组件。传感器组件布置于磁盘的外围,以检测磁盘旋转时磁场的变化。磁盘包括盘体和磁块。磁块的数量设置为多个,均匀地嵌合于盘体的侧壁上。围绕盘体的侧壁均布有多个与磁块相适配的镶嵌凹槽。
作为本发明技术方案的进一步改进,盘体优选由非磁性材料制得。
作为本发明技术方案的进一步改进,镶嵌凹槽的截面形状优选呈梯形。
作为本发明技术方案的进一步改进,上述磁性旋转编码器还包括有黏合体。黏合体成型于磁块和镶嵌凹槽之间。
作为本发明技术方案的更进一步改进,盘体优选为一体精密注塑件。在注塑成型的过程中,镶嵌凹槽直接成型于盘体上。
作为本发明技术方案的更进一步改进,在镶嵌凹槽内开设有多条沿其宽度方向进行均布的容胶槽。
作为本发明技术方案的更进一步改进,在注塑成型的过程中,容胶槽直接成型于镶嵌凹槽内。
作为本发明技术方案的更进一步改进,传感器组件包括传感器、外接导线以及连接板。传感器固定于连接板上。外接导线横穿过连接板,且与传感器进行电连接。在连接板上开设有联接通孔,以借助于螺钉实现其与外围机壳的可拆卸固定。
作为本发明技术方案的更进一步改进,由连接板延伸出有至少两个定位柱,相对应地,在外围机壳上开设有与定位柱位置、尺寸相适配的定位孔。
作为本发明技术方案的更进一步改进,传感器优选为霍尔效应传感器或磁阻传感器。
相较于传统设计结构的磁性旋转编码器,其借用磁块以生成旋转运动的磁场信号。且磁块采用镶嵌的方式实现与盘体的固定,如此一来,一方面,省去了传统工艺中的刮胶工序,从而避免了大量人力、物力的投入,利于降低磁盘的制造成本,且提高了成型效率;另一方面,有效地提高了磁块相对于盘体的固定力,避免后期在实际应用过程中发生脱落现象;再一方面,提高了各磁块的相对位置精度,进而确保了角速度的测试精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明中磁性旋转编码器第一种实施方式的立体示意图。
图2是本发明磁性旋转编码器第一种实施方式中磁盘的立体示意图。
图3是本发明磁性旋转编码器第一种实施方式中盘体的立体示意图。
图4是本发明磁性旋转编码器第一种实施方式中传感器组件的立体示意图。
图5是本发明磁性旋转编码器第二种实施方式中磁盘的立体示意图。
图6是图5的I局部放大图。
图7是本发明磁性旋转编码器第三种实施方式中磁盘的立体示意图。
图8是图7的II局部放大图。
图9是本发明磁性旋转编码器第三种实施方式中盘体的立体示意图。
图10是图9的III局部放大图。
1-磁盘;11-盘体;111-镶嵌凹槽;1111-容胶槽;12-磁块;13-黏合体;2-传感器组件;21-传感器;22-外接导线;23-连接板;231-联接通孔;232-定位柱。
具体实施方式
下面结合具体实施例,对本发明的内容做进一步的详细说明,已知,磁性旋转编码器经常也被称为磁电式编码器,是一种新型的角度或者位移测量装置,其原理是采用磁阻或者霍尔元件对变化的磁性材料的角度或者位移值进行测量。磁性材料角度或者位移的变化会引起一定电阻或者电压的变化,通过放大电路对变化量进行放大,通过单片机处理后输出脉冲信号或者模拟量信号,达到测量的目的。
如图1中所示,磁性旋转编码器主要由磁盘1和传感器组件2构成。根据实际应用场景的不同,传感器可优选为霍尔效应传感器或磁阻传感器。针对于曳引机来说,磁盘1套设于传动主轴上,且跟随传动主轴同步地进行周向旋转运动;而传感器组件2固定于位于传动轴一侧的机壳上,其与磁盘1相配套使用以实时地监测传动主轴的周向旋转速度。
在现有技术中,磁盘包括盘体和磁片。磁片的数量设置为多个,且围绕盘体的周侧壁进行均布、贴附,进而将磁盘刻录成等间距的多个小磁极,磁极被磁化后,旋转时产生呈周期分布的空间漏磁场。而传感器组件通过磁电阻效应将变化着的磁场信号转化为电阻值的变化,在外加电势的作用下,变化的电阻转化为电压的变化,经过后续信号处理电路的处理,模拟的电压信号转化为单片机可以识别的数字信号,进而实现磁性旋转编码器的编码功能。然而,当磁片受到外力作用时极易由盘体上脱落,进而导致磁性编码器功能失效。
鉴于此,图2示出了本发明磁性旋转编码器第一种实施方式中磁盘的立体示意图,可知,其主要由盘体11和磁块12构成。其中,磁块12的数量设置为多个,均匀地嵌合于盘体11的侧壁上。围绕盘体11的侧壁均布有多个与磁块12相适配的镶嵌凹槽111(如图3中所示)。通过采用上述技术方案进行设置,采用磁块12以取代上述的磁片,且相应地变更了固定方式。如此一来,一方面,省去了传统工艺中的刮胶工序,从而避免了大量人力、物力的投入,利于降低磁盘1的制造成本,且提高了成型效率;另一方面,有效地提高了磁块12相对于盘体11的固定力,避免后期在实际应用过程中发生脱落现象;再一方面,提高了各磁块12的相对位置精度,进而确保了角速度的测试精度。
上述盘体11优选由非磁性材料制得,例如可以选取塑料材质注塑成型,以尽可能地降低盘体的自身重量,进而减小其转动惯量。另外,在注塑成型的过程中,镶嵌凹槽111可直接成型于盘体11上(如图3中所示),从而可以消除盘体11成型后的机加工工序,进而降低了制造成本,且在一定程度上提高了制造效率。
作为上述磁性旋转编码器结构的进一步优化,镶嵌凹槽111的截面形状优选呈梯形(如图3中所示)。如此一来,可以放松在插配过程中对磁块12对位精度的要求,从而在一定程度上提高磁盘1的成型效率。已知,可以采用多种方式以实现磁块12在镶嵌凹槽111的固定,例如铆接、焊接等。
图4示出了本发明磁性旋转编码器第一种实施方式中传感器组件的立体示意图,可知,其主要由传感器21、外接导线22以及连接板23等几部分构成。其中,传感器21固定于连接板23上。外接导线22横穿过连接板23,且与传感器21进行电连接。在连接板23上开设有联接通孔231,以借助于螺钉实现其与外围机壳的可拆卸固定。如此一来,便于对磁性旋转编码器进行拆换或换新操作,降低了磁性旋转编码器的维护困难度。
已知,传感器21相对于磁盘1的位置精度对角速度的检测精度有着至关重要的影响,鉴于此,还可以由连接板23延伸出有至少两个定位柱232,相对应地,在外围机壳上开设有与上述定位柱232位置、尺寸相适配的定位孔(如图4中所示)。在实际执行传感器安装进程中,首先将定位柱232插设于定位孔中,而后才借助于螺钉进行旋合以实现传感器的最终固定,从而消除了螺钉和与之相配的联接通孔231之间对间隙对位置精度的影响。
图5、图6分别示出了本发明磁性旋转编码器第二种实施方式中磁盘的立体示意图及其II局部放大图,其相较于上述第一种实施方式的区别点在于:磁块12优选采取黏结的方式实现与盘体11的固定,亦即在磁块12和镶嵌凹槽111成型出有黏合体13。相较于传统意义上的铆接、焊接方式,采用黏合的方式更易于施工,且施工成本较低。在实际施工过程中,需预先在镶嵌凹槽111内涂覆一层胶水,而后依序将磁块12置入到镶嵌凹槽111内,随后流入到紫外线烘箱中以缩短胶水的固化用时。
图7、图8分别示出了本发明磁性旋转编码器第三种实施方式中磁盘的立体示意图及其III局部放大图,可知,其相较于上述第二种实施方式的区别点在于:在镶嵌凹槽111内开设有多条沿其宽度方向进行均布的容胶槽1111。且在注塑成型的过程中,容胶槽1111直接成型于镶嵌凹槽111内(如图9、10中所示)。如此一来,一方面,有效地提升了磁块12和镶嵌凹槽111之间的结合力,进而确保了固定强度;另一方,还可在一定程度上减小胶水的溢出量,省去了大量残留胶水层的清理工作。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种磁性旋转编码器,包括配套使用的磁盘和传感器组件;所述传感器组件布置于所述磁盘的外围,以检测所述磁盘旋转时磁场的变化,其特征在于,所述磁盘包括盘体和磁块;所述磁块的数量设置为多个,均匀地嵌合于所述盘体的侧壁上;围绕所述盘体的侧壁均布有多个与所述磁块相适配的镶嵌凹槽。
2.根据权利要求1所述的磁性旋转编码器,其特征在于,所述盘体由非磁性材料制得。
3.根据权利要求1所述的磁性旋转编码器,其特征在于,所述镶嵌凹槽的截面形状呈梯形。
4.根据权利要求1所述的磁性旋转编码器,其特征在于,还包括有黏合体;所述黏合体成型于所述磁块和所述镶嵌凹槽之间。
5.根据权利要求4所述的磁性旋转编码器,其特征在于,所述盘体为一体精密注塑件;在注塑成型的过程中,所述镶嵌凹槽直接成型于所述盘体上。
6.根据权利要求5所述的磁性旋转编码器,其特征在于,在所述镶嵌凹槽内开设有多条沿其宽度方向进行均布的容胶槽。
7.根据权利要求6所述的磁性旋转编码器,其特征在于,在注塑成型的过程中,所述容胶槽直接成型于所述镶嵌凹槽内。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的磁性旋转编码器,其特征在于,所述传感器组件包括传感器、外接导线以及连接板;所述传感器固定于所述连接板上;所述外接导线横穿过所述连接板,且与所述传感器进行电连接;在所述连接板上开设有联接通孔,以借助于螺钉实现其与外围机壳的可拆卸固定。
9.根据权利要求8所述的磁性旋转编码器,其特征在于,由所述连接板延伸出有至少两个定位柱,相对应地,在外围机壳上开设有与所述定位柱位置、尺寸相适配的定位孔。
10.根据权利要求8所述的磁性旋转编码器,其特征在于,所述传感器为霍尔效应传感器或磁阻传感器。
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