CN115096337A - 可切换滚轮转动自由度的编码器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可切换滚轮转动自由度的编码器,具有一由支架固定的电磁切换组件,支架固定于座架上,且电磁切换组件由支架支撑至滚轮的内空腔,电磁切换组件能够在供电电流方向切换时实现对滚轮阻尼的切换,进而改变滚轮转动自由度。本申请通过电磁切换组件在供电电流方向切换时实现对滚轮阻尼的切换,进而改变滚轮转动自由度,结构架嵌置于支架的装配腔内且阻尼卡件可滑动地内置于记忆型磁体内,通过调整阻尼卡件的尖凸结构与滚轮内环壁的接触或远离,切换滚轮的自由度,本方案充分利用滚轮内空间,缩小产品体积,同时还有利于产品装配,通过搭配光电或磁变信号产生组件输出信号,结构性能稳定,手感切换便捷方便。
Description
技术领域
本发明涉及编码器装置,具体涉及一种可切换滚轮转动自由度的编码器。
背景技术
计算机鼠标滚轮可以用于响应于使滚轮围绕轴旋转而在由计算机设备显示的图像或文档上平移观察窗口。现有的鼠标滚轮可以在自由轮转模式与棘轮模式之间选择性地进行操作,上述每个模式对应于相应的摩擦力分布。
专利号201910560647.2名称为“外围接口轮的电磁模式变化”公开了一种能够在一个或更多个摩擦力分布之间更有效地切换的用户设备,该机构采用电磁变化来改变电永磁体组件对所述轮施加的阻力变化,但该设备需要采用两组电永磁体组件,导致设备的整体空间变大且增加了成本;专利号201611084288.0名称为“滚轮组件以及相关的输入设备”公开了一种能够选择不同模式的滚轮组件,该组件通过使磁体随杠杆的转动而转动来调整磁体与滚轮之间的距离,但杠杆也会增大设备的整体空间,且杠杆长期使用容易造成磨损,影响滚轮组件的使用寿命。因此,针对现有滚轮的缺陷,本申请提出了一种独创的可切换滚轮自由度的编码器。
发明内容
针对上述问题,本发明旨在提供一种充分利用整体空间、使用稳定的可切换滚轮转动自由度的编码器。
为实现该技术目的,本发明的方案是:一种可切换滚轮转动自由度的编码器,包括座架、具有转轴和内环壁的内空腔滚轮、信号产生组件,滚轮通过转轴安装在座架上可自由旋转,还包括一由支架固定的电磁切换组件,所述支架固定于座架上,且电磁切换组件由支架支撑至滚轮的内空腔,电磁切换组件能够在供电电流方向切换时实现对滚轮阻尼的切换,进而改变滚轮转动自由度。
作为优选,所述电磁切换组件包括有线圈、记忆型磁体、装配有永磁体的阻尼卡件,其中,
所述记忆型磁体在线圈通电时根据线圈生成的磁极而确定磁极,并在线圈断电后保持该磁极;
在记忆型磁体与永磁体的磁力作用下,阻尼卡件能够被推向抵接滚轮内环壁或推离滚轮内环壁。
作为优选,所述电磁切换组件还包括一结构架,所述记忆型磁体为中空柱状体,所述阻尼卡件可滑动的内置于记忆型磁体的中空腔体内,所述记忆型磁体嵌装在结构架内,所述线圈缠绕在结构架上。
作为优选,所述阻尼卡件为长条状体,中部构设有凹腔,所述永磁体固定装配于该凹腔内,所述永磁体的长度短于记忆型磁体的长度。
作为优选,所述内环壁构设有均匀分布的波浪或齿状结构,所述阻尼卡件朝向滚轮内环壁的端部被构设为与所述波浪或齿状结构相匹配的尖凸结构。
作为优选,所述支架上设置有装配腔,所述结构架可插拔的嵌置于该装配腔内。
作为优选,所述支架上位于滚轮内空腔的部位还设置有至少一颗LED灯珠。
作为优选,所述支架上具有一避空穿孔,装配时滚轮转轴自该避空穿孔贯穿。
作为优选,所述信号产生组件包括有安装于滚轮内空腔内的光栅转盘,和设置在支架上的PCB板,以及PCB板上贴片的光对管组件,所述光对管组件由发光元件和受光元件构成,光栅转盘转动改变光对管形成的光路得以产生信号。
作为优选,所述光栅转盘朝向光对管组件的一侧面为反光面,该光栅转盘上均匀布设有复数个透光孔,所述发光元件和受光元件之间设置有挡光结构。
作为优选,所述光栅转盘朝向光对管组件的一侧面均匀布设有复数个反光条,所述发光元件和受光元件之间设置有挡光结构。
作为优选,所述光栅转盘为阻光材质,该光栅转盘上均布设有复数个透光孔,所述发光元件和受光元件分别位于光栅转盘的两侧。
朝向光对管组件作为优选,所述信号产生组件包括有安装于滚轮内空腔内的磁性转盘,和设置在支架上的PCB板,以及PCB板上贴片的霍尔元件,所述磁性转盘转动产生磁场脉冲经由霍尔元件产生信号。
本发明的有益效果是:本申请通过电磁切换组件在供电电流方向切换时实现对滚轮阻尼的切换,进而改变滚轮转动自由度,结构架嵌置于支架的装配腔内且阻尼卡件可滑动地内置于记忆型磁体内,通过调整阻尼卡件的尖凸结构与滚轮内环壁的接触或远离,切换滚轮的自由度,本方案充分利用滚轮内空间,缩小产品体积,同时还有利于产品装配,通过搭配光电或磁变信号产生组件输出信号,结构性能稳定,手感切换便捷方便。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明的爆炸图;
图3为本发明中的支架的结构示意图;
图4为本发明具体实施例一中的信号产生组件的结构示意图;
图5为本发明中的电磁切换组件的爆炸图;
图6为本发明具体实施例一中的光对管组件的结构示意图。
其中:1、座架;2、滚轮;21、转轴;22、内环壁;23、内空腔;3、信号产生组件;31、光栅转盘;311、透光孔;32、PCB板;33、光对管组件;331、发光元件;332、受光元件;333、挡光结构;4、支架;41、装配腔;42、避空穿孔;5、电磁切换组件;51、线圈;52、记忆型磁体;521、中空腔体;53、永磁体;54、阻尼卡件;541、凹腔;542、尖凸结构;55、结构架;6、LED灯珠。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。为了对技术方案进行清楚、完整地描述,故选以下实施例进行说明;以下实施例为本发明一部分实施例;基于本申请,在没有做出创造性劳动前提下所获取的其他实施例,均属本发明保护的范围。
在以下实施例中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶/底”等方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于清楚描述本实施例,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,故不能理解为对本申请的限制。与此同时,实施例中的“第一”、“第二”仅用于区分描述目的,而不代表为指示或暗示相对重要性。
如图1-6所示,本发明的具体实施例为一种可切换滚轮2转动自由度的编码器,包括座架1、具有转轴21和内环壁22的内空腔23滚轮2、信号产生组件3,滚轮2通过转轴21安装在座架1上可自由旋转,还包括一由支架4固定的电磁切换组件5,支架4固定于座架1上,且电磁切换组件5由支架4支撑至滚轮2的内空腔23,电磁切换组件5能够在给其供电电流方向切换时实现对滚轮2阻尼的切换,进而改变滚轮2转动自由度。本发明所涉的编码器在实际使用过程中,可以在座架1的底部设置左右中三个按键。
本申请的电磁切换组件5包括有线圈51、记忆型磁体52、装配有永磁体53的阻尼卡件54。本发明中所述的记忆型磁体采用的是具有磁性记忆材质制成的磁体,这种磁体的特点是能够被线圈充磁并保持磁极,具体的,记忆型磁体52在线圈51通电时根据线圈51生成的磁极而确定记忆性磁体52的磁极,并在线圈51断电后保持该磁极;当线圈51的磁极在重新通电后改变时,记忆性磁体52的磁极则随之再次改变并在线圈52断电后保持该改变后的磁极;在记忆型磁体52与永磁体53的磁力作用下,阻尼卡件54能够被推向抵接滚轮2内环壁22或推离滚轮2内环壁22。具体而言,当记忆型磁体52与永磁体53磁性相斥时,阻尼卡件54被磁力推动抵接滚轮2的内环壁22,此时滚轮内环壁22受到阻尼,滚轮滚动自由度受限,用户在拨动时有手感且不能实现飞转;当记忆型磁体52与永磁体53磁性相吸时,阻尼卡件54在磁力作用下被推离(远离)滚轮2的内环壁22,此时滚轮内环壁22没有受到阻尼,滚轮滚动自由度不受限,用户在拨动时也无手感,但可以实现飞转。
为了便于组装记忆型磁体52和阻尼卡件54,电磁切换组件5还包括一结构架55,记忆型磁体52为中空柱状体,阻尼卡件54可滑动的内置于记忆型磁体52的中空腔体521内,记忆型磁体52嵌装在结构架55内,线圈51缠绕在结构架55上,线圈51与PCB板32电连接,本申请的阻尼卡件54为长条状体,中部构设有凹腔541,永磁体53固定装配于该凹腔541内,永磁体53的长度短于记忆型磁体52的长度。通过将阻尼卡件54内置于记忆型磁体52内,减少了电磁切换组件5的占用空间,使滚轮2内能够更优化地安置信号产生组件3。为了便于组装整个电磁切换组件5,支架4上设置有装配腔41,结构架55可插拔的嵌置于该装配腔41内,装配腔41开设于支架4的底部,结构架55嵌置于该装配腔41且阻尼卡件54可滑动地内置于记忆型磁体52内,实现切换滚轮2自由度的操作。
为了制造滚轮2手感和提供更有效的阻尼,内环壁22被构设为均匀分布的波浪或齿状结构,阻尼卡件54朝向滚轮2内环壁22的端部被构设为与波浪或齿状结构相匹配的尖凸结构542。
支架4与滚轮2结合时,支架4上具有一避空穿孔42,装配时滚轮2转轴21自该避空穿孔42贯穿,支架4的底部呈弧形结构与滚轮2内空腔23适配,支架4向外伸出设有扣接脚与座架1结合,座架1上设有与扣接脚相匹配的装配槽。
作为本申请的具体实施例一,本申请的信号产生组件3包括有安装于滚轮2内空腔23内的光栅转盘31,和设置在支架4上的PCB板,以及PCB板上贴片的光对管组件33,光对管组件33由发光元件和受光元件构成,光栅转盘31转动改变光对管形成的光路得以产生信号。光栅转盘31的中间设有通孔,光栅转盘31的中间通孔穿过转轴21安装在滚轮2内。在本申请的具体实施例中,PCB板32为柔性电路板,柔性电路板的一端安装在支架4上,另一端引脚伸出支架4外,支架4上位于滚轮2内空腔23的部位还设置有至少一颗LED灯珠6,LED灯珠6电连接于柔性电路板上。
如图三所示,光栅转盘31朝向光对管组件33的一侧面为反光面,该光栅转盘31上均匀布设有复数个透光孔311,发光元件331和受光元件332之间设置有挡光结构333,挡光结构333使发光元件331与受光元件332之间不会产生水平位置的光线接收,只能通过反射接收,当发光元件331发出的光经过光栅转盘31的反光面时,反射至受光元件332上,输出光电信号,优选地,受光元件332的数量为两个,根据光线到达受光元件332的顺序,还可以区分光栅转盘31的转向,输出不同方向的光电信号。
当然,也可以是在光栅转盘朝向光对管组件33的一侧面均匀布设有复数个反光条,反光条能够反射发光元件发出的光至受光元件,同样地,在发光元件和受光元件之间设置有挡光结构。此外,光栅转盘也可以为阻光材质的环形结构,当光栅转盘31为阻光材质的环形结构时,该环形结构上均布设有复数个透光孔,发光元件和受光元件分别位于光栅转盘的两侧,当发光元件发出的光通过透光孔到达受光元件时,输出光电信号。
作为本申请的具体实施例二(图中未示出),信号产生组件3包括有安装于滚轮2内空腔23内的磁性转盘,和设置在支架4上的PCB板,以及PCB板上贴片的霍尔元件,磁性转盘的中间设有通孔,磁性转盘的中间通孔穿过转轴21安装在滚轮2内,磁性转盘转动产生磁场脉冲经由霍尔元件产生信号。
以上,仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进,均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种可切换滚轮转动自由度的编码器,包括编码器座架、具有转轴和内环壁的内空腔滚轮、信号产生组件,滚轮通过转轴安装在座架上可自由旋转用以触发信号产生组件产生信号输出,其特征在于,所述编码器还包括一由支架固定的电磁切换组件,所述支架固定于座架上,且电磁切换组件由支架支撑至滚轮的内空腔,电磁切换组件能够在供电电流方向变换时实现对滚轮阻尼的切换,进而改变滚轮转动自由度。
2.根据权利要求1所述的可切换滚轮转动自由度的编码器,其特征在于,所述电磁切换组件包括有线圈、记忆型磁体、装配有永磁体的阻尼卡件,其中,所述记忆型磁体的磁极由线圈通电时生成的磁极而确定并在线圈断电后保持;当线圈的磁极在重新通电后改变时,记忆性磁体的磁极则随之再次改变并在线圈断电后保持;在记忆型磁体与永磁体的磁力作用下,阻尼卡件能够被推向抵接滚轮内环壁或推离滚轮内环壁。
3.根据权利要求2所述的可切换滚轮转动自由度的编码器,其特征在于,所述电磁切换组件还包括一结构架,所述记忆型磁体为中空柱状体,所述阻尼卡件可滑动的内置于记忆型磁体的中空腔体内,所述记忆型磁体嵌装在结构架内,所述线圈缠绕在结构架上。
4.根据权利要求3所述的可切换滚轮转动自由度的编码器,其特征在于,所述阻尼卡件为长条状体,中部构设有凹腔,所述永磁体固定装配于该凹腔内,所述永磁体的长度短于记忆型磁体的长度。
5.根据权利要求4所述的可切换滚轮转动自由度的编码器,其特征在于,所述内环壁构设有均匀分布的波浪或齿状结构,所述阻尼卡件朝向滚轮内环壁的端部被构设为与所述波浪或齿状结构相匹配的尖凸结构。
6.根据权利要求5所述的可切换滚轮转动自由度的编码器,其特征在于,所述支架上设置有装配腔,所述结构架可插拔的嵌置于该装配腔内。
7.根据权利要求6所述的可切换滚轮转动自由度的编码器,其特征在于,所述支架上位于滚轮内空腔的部位还设置PCB板,所述PCB板上贴片有至少一颗LED灯珠。
8.根据权利要求6所述的可切换滚轮转动自由度的编码器,其特征在于,所述支架上具有一避空穿孔,装配时滚轮转轴自该避空穿孔贯穿。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的可切换滚轮转动自由度的编码器,其特征在于,所述信号产生组件包括有安装于滚轮内空腔内的光栅转盘,和设置在支架上的PCB板,以及PCB板上贴片的光对管组件,所述光对管组件由发光元件和受光元件构成,光栅转盘转动改变光对管形成的光路得以产生信号。
10.根据权利要求9所述的可切换滚轮转动自由度的编码器,其特征在于,所述光栅转盘朝向光对管组件的一侧面为反光面,该光栅转盘上均匀布设有复数个透光孔,所述发光元件和受光元件之间设置有挡光结构。
11.根据权利要求9所述的可切换滚轮转动自由度的编码器,其特征在于,所述光栅转盘朝向光对管组件的一侧面均匀布设有复数个反光条,所述发光元件和受光元件之间设置有挡光结构。
12.根据权利要求9所述的可切换滚轮转动自由度的编码器,其特征在于,所述光栅转盘为阻光材质,该光栅转盘上均布设有复数个透光孔,所述发光元件和受光元件分别位于光栅转盘的两侧。
13.根据权利要求1-8中任一项所述的可切换滚轮转动自由度的编码器,其特征在于,所述信号产生组件包括有安装于滚轮内空腔内的磁性转盘,和设置在支架上的PCB板,以及PCB板上贴片的霍尔元件,所述磁性转盘转动产生磁场脉冲经由霍尔元件产生信号。
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