CN204301754U - 齿轮旋转编码器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种齿轮旋转编码器，该编码器包括感应读头和齿轮两部分，所述齿轮带有一个安装在旋转主轴上的中心孔，所述感应读头和齿轮之间的间隙为0.1-0.15mm，所述感应读头由外壳体、设置在外壳体内的传感器、第一电路板、第二电路板、第三电路板、磁钢、连接件、存储器，程序芯片和输出端子构成，所述传感器、第一电路板、第二电路板、第三电路板、磁钢、存储器，程序芯片和输出端子之间电连接。本实用新型具有微型化、可靠性高、抗振动、高频响、低成本、精度高、误差小、寿命长等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种编码器，具体的说是一种齿轮旋转编码器，该编码器采用一种具有超高灵敏度及反应速度，并且与齿轮配合具有更高的优越特性的磁阻传感器，可广泛应用与数控加床、电梯、航海、自动化、航空、各类电机和工业自动化等领域。
背景技术
齿轮编码器是一种通过分体式安装在主轴上面的齿轮和感应读头，将主轴的转速、角度、位移等信息转换成模拟或TTL脉冲的旋转编码器，其基本结构是由感应读头、齿轮两部分组成。当装有齿轮编码器的主轴进行控制旋转的时候，经过感应读头传感器下方齿的形状，规律性变化，导致磁场大小也随之发生规律性变化，传感器将其转化为电信号的规律性变化，从而进行均匀分割就变成编码器输出信号，系统通过检测齿轮反馈的信号对主轴进行有效控制。
传统光电编码器经发光元件发出的光被码盘、狭缝切割成断续光线并被接收元件接收，产生初始信号，该信号经后续电路处理后，输出信号。旋转编码器的精度取决于机械和电气的因素，这些因素有：光盘偏心、轴承偏心、以及光学部分的不精确性。传统的光电编码器由于其码盘一般为玻璃制品，易碎，在抗振动方面具有先天的缺点，防护等级低，工作温度范围窄，-20 0C到+50 0C，并且码盘刻划时精度要求高，难度大。装配成本高，生产效率低。结构上需要主轴和轴承，采购成本高。组装调试时对于轴承，主轴，主体，光学器件等之间的配合要求严格，在减少误差上难度大，生产效率低。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种齿轮旋转编码器，该编码器是采用齿轮感应磁力线工作原理，解决传统光电编码器码盘易碎、精度要求高，机械结构复杂，装调过程繁琐等缺点，选用磁电集成芯片实现信号的产生，接收与处理，省去传统光电式复杂的调试过程，大幅度提高生产效率和产品的性能，具有微型化、可靠性高、抗振动、高频响、低成本、精度高、误差小、寿命长等优点。
本实用新型的目的是这样实现的，该编码器包括感应读头Ⅰ和齿轮Ⅱ两部分，所述齿轮Ⅱ带有一个安装在旋转主轴上的中心孔，所述感应读头Ⅰ和齿轮Ⅱ之间的间隙为0.1-0.15mm，所述感应读头Ⅰ由外壳体、设置在外壳体内的传感器、第一电路板、第二电路板、第三电路板、磁钢、连接件、存储器，程序芯片和输出端子构成，其中所述传感器设置在第一电路板的外侧，磁钢对应传感器设置在第一电路板的内侧，所述第一电路板和第二电路板通过连接件连接固定，所述存储器，程序芯片和输出端子设置在第三电路板上，所述传感器、第一电路板、第二电路板、第三电路板、磁钢、存储器，程序芯片和输出端子之间电连接。
本实用新型具有以下优点和积极效果：
1、本实用新型编码器主体机械外形上采用齿轮的空心结构，无主轴和轴承，无需码盘，大大的简化了机械结构，同时也降低了采购成本，采用了非接触设计，精度高、寿命长、减少机械误差。其采集头电路板上选用了高精度的磁传感芯片，采用磁电式原理，可以识别位于芯片下方齿轮的角度位置，感应读头内部电路通过程序智能控制，性能更优越、输出更稳定并且一致性好。
2、本实用新型解决了传统光电编码器码盘易碎、精度要求高，机械结构复杂，装调过程复杂等缺点。选用磁电集成芯片进行信号的产生，接收与处理，省去了传统光电式复杂的调试过程，具有明显的优势，大幅度提高生产效率，提高了产品的性能，具有微型化、高可靠性、抗振动、高频响、低成本等优点。
3、本实用新型机械结构简化坚固：无需码盘和轴承，以及主轴，可直接安装在所测物体主轴上，可使编码器的转速与所测物体转速一致。外形更轻巧，灵活，提供了长期工作的可靠性。设计坚固，防护等级高，能防油、防水、防灰尘等，可达IP68，能抵御高强度撞击和震动。
4、本实用新型灵活可靠、精确：非接触、无磨损设计，即使在较高温度下信号仍旧很稳定，工作温度范围宽，-40 0C到+125 0C。可提供多种工业标准格式输出。
5、本实用新型生产效率高：产品调试方便快捷，内有专用的磁电集成芯片，更智能化，不需要像传统的光电式结构在产品调试中需要花费大量时间去调整主体与电路板、光学器件之间的位置关系，才能获得信号。
附图说明：
图1 是齿轮旋转编码器整体结构图。
图2是本实用新型感应读头内部结构示意图。
图3是本实用新型齿轮结构侧视图。
图4是本实用新型感应读头的电路图。
图5是本实用新型使用状态参考图。
具体实施方式
由附图1、3所示：该编码器是由感应读头Ⅰ和齿轮Ⅱ两部分组成，所述齿轮Ⅱ带有一个安装在旋转主轴上的中心孔11，通过安装螺钉固定，所述感应读头Ⅰ通过螺钉连接在固定体上，调整两者间隙为0.1-0.15mm，齿轮Ⅱ转动产生读头接收信号。输出脉冲分为模拟信号和方波信号，脉冲数可通过齿轮齿数和读头电路进行调整，9芯电缆线输出信号，外部金属防水接口进行锁紧密封防水。
所述感应读头Ⅱ采集齿轮Ⅰ的形状和数量，转化成系统接收的模拟信号或方波型号，感应读头Ⅱ检测旋转齿轮Ⅰ产生的磁力信号，并处理成系统接收的信号，反馈的磁力信号精度取决于齿轮加工的精度。
由附图2所示：所述感应读头Ⅰ包括外壳体1、设置在外壳体1内的传感器2、第一电路板3、第二电路板4、第三电路板5、磁钢6、连接件7、存储器8，程序芯片9和输出端子10，所述的传感器2设置在第一电路板3的外侧，磁钢6对应传感器2设置在第一电路板3的内侧，所述第一电路板3和第二电路板4通过连接件7连接固定，所述存储器8，程序芯片9和输出端子10设置在第三电路板5上。
感应齿轮信号的传感器分为AB路和Z路，安装须注意方向，必须进行上下对应安装，否则信号不良。
所述外壳体1采用锌铝合金材质，具体形状尺寸可根据客户要求调整，所述电气组件部分进行电子灌封胶密封，电路板上的输出端子实现信号输出。
由附图3所示：为齿轮加工图，规定了齿轮形状及尺寸，在正常应用条件范围内，可以根据客户的现场条件进行调整，如外形、厚度和内孔尺寸，应用前进行退磁处理，保证信号完整度。
齿轮加工方面客户可以通过实际主轴和电机空间的要求对齿轮外径和模数进行要求，模数一般为0.4,0.5,0.6,1,2。齿轮的齿分为两部分，一部分为AB路信号输出，另一部分为Z路信号输出。
由附图4所示：为感应读头内部电路原理图，MR1,MR2，MR3分别为传感器元件，U1为信号程序处理芯片，通过电脑软件调试信号参数后，将程序写入U2程序存储器进行保存，最后由J1输出端子进行最终信号输出。
由附图5所示：为本实用新型使用状态参考图，Ⅰ为感应读头，Ⅱ为齿轮，使用时将齿轮安装在机床主轴，感应读头安装在床头或电机壳体上，主轴带动齿轮旋转，感应读头对齿轮进行信号采集。
Claims (2)
1.一种齿轮旋转编码器，其特征在于：该编码器包括感应读头Ⅰ和齿轮Ⅱ两部分，所述齿轮Ⅱ带有一个安装在旋转主轴上的中心孔（11），所述感应读头Ⅰ和齿轮Ⅱ之间的间隙为0.1-0.15mm。
2.根据权利要求1所述的一种齿轮旋转编码器，其特征在于：所述感应读头Ⅰ由外壳体（1）、设置在外壳体（1）内的传感器（2）、第一电路板（3）、第二电路板（4）、第三电路板（5）、磁钢（6）、连接件（7）、存储器（8），程序芯片（9）和输出端子（10）构成，其中所述传感器（2）设置在第一电路板（3）的外侧，磁钢（6）对应传感器（2）设置在第一电路板（3）的内侧，所述第一电路板（3）和第二电路板（4）通过连接件（7）连接固定，所述存储器（8），程序芯片（9）和输出端子（10）设置在第三电路板（5）上，所述传感器（2）、第一电路板（3）、第二电路板（4）、第三电路板（5）、磁钢（6）、存储器（8），程序芯片（9）和输出端子（10）之间电连接。
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