CN204405090U - 一种基于新型挡板式光电码盘的绝对值编码器 - Google Patents

Abstract

一种基于新型挡板式光电码盘的绝对值编码器。在圆柱形设备外壳中，分为高位、低位和高、低为转换齿轮三部分。高、低位分别有一个新型卡口式光电信号发射装置与新型挡板式光电码盘配套使用。码盘表面按照格雷码排列方式分为7层，格雷码分布处为一个弧形挡板，新型卡口式光电信号检测装置卡在码盘之上，新型挡板式光电码盘的7层挡板依次卡在对应的新型卡口式光电信号检测装置的7个U型槽中。根据格雷码的性质，以及光电开关的开、断信号，码盘每旋转1/128圈，数据就会改变一次，码盘旋转一圈，就会有128个数据。通过高、低位结合，传感器一共可以读出64×128个不同的数据（即8192个）。

Description

一种基于新型挡板式光电码盘的绝对值编码器

技术领域

本实用新型涉及一种绝对值编码器，尤其是使用了发明的挡板式光电码盘与发明的新型卡口式光电信号检测装置配套使用，从而检测出码盘当前位置对应的格雷码，可用于纺织机械、水利闸门、港口起重机械、机床机械等领域。

背景技术

编码器是将信号或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种；按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。在一圈里，每个位置的输出代码的读数是唯一的；因此，当电源断开时，绝对型编码器并不与实际的位置分离。如果电源再次接通，那么位置读数仍是当前的、有效的。

单圈绝对值编码器，以转动中测量光电码盘各道刻线，以获取唯一的编码，当转动超过360度时，编码又回到原点，这样就不符合绝对编码唯一的原则，这样的编码只能用于旋转范围360度以内的测量，称为单圈绝对值编码器。如果要测量旋转超过360度范围，就要用到多圈绝对值编码器。当中心码盘旋转时，通过齿轮传动另一组码盘，在单圈编码的基础上再增加圈数的编码，以扩大编码器的测量范围，这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器，它同样是由机械位置确定编码，每个位置编码唯一不重复，而无需记忆。多圈编码器测量范围大，实际使用往往富裕较多，这样在安装时不必要费劲找零点，将某一中间位置作为起始点就可以了，而大大简化了安装调试难度。

实用新型内容

针对现有的绝对值编码器存在精度要求与经济性不能同时满足的局面，本实用新型主要解决了单圈式绝对值编码器成本高，多圈式绝对值编码器易损坏、易出错的问题。相较于国外使用单码盘的，它的成本极低，且能够满足许多场合的要求；与国内编码器相比，它的码盘不受材料的限制，且不受灰尘等杂质的影响，组装容易，结构简明。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于新型挡板式光电码盘的绝对值编码器，包括上轴承和下轴承，高位新型挡板式光电码盘和低位新型挡板式光电码盘，高位新型卡口式光电信号检测装置和低位新型卡口式光电信号检测装置，高位数据传送端口和低位数据传输端口，以及一个齿轮转换装置。采用的高位新型挡板式光电码盘和低位新型挡板式光电码盘（其半径为30.0mm）的表面均有7层凸起的码盘光电挡板，码盘光电挡板高度为2.8mm、厚度为0.6mm，每层挡板的间距为2.4mm，光电挡板需要使用不透明材料。采用的高位新型卡口式光电信号检测装置和低位新型卡口式光电信号检测装置均由7个U型光电开关和1个数据串口组成，7个U型光电开关的每个U型槽的间距为1.2mm，相邻U型槽的中心之间相距3.0mm。将高位新型挡板式光电码盘和低位新型挡板式光电码盘的7层凸起的码盘光电挡板，分别置于高位新型卡口式光电信号检测装置和低位新型卡口式光电信号检测装置的7个U型光电开关的U型槽中，高位新型卡口式光电信号检测装置和低位新型卡口式光电信号检测装置需要与高位新型挡板式光电码盘和低位新型挡板式光电码盘配套使用。U型光电开关与其他接近开关一样，由于没有机械运动，所以能对高速运动的物体进行检测。U型光电开关的发射器和接收器分别位于U型槽的两边，并形成一道光轴，当被检测物体经过U型槽且阻断光轴时，光电开关就产生了检测到的开关信号。7个光电开关的发射端和接受端首尾相连纵向排列在一起，形成7个串联在一起的U型槽。新型挡板式光电码盘的7层挡板依次卡在对应的新型卡口式光电信号检测装置的7个U型槽中。当挡板处于U型槽中时，光电开关的接收端接收不到信号，此时设为“1”，当光电挡板不在U型槽中时，光电开关导通，此时设为“0”。U型光电开关从靠近轴承至设备外壳方向依次为输出数据的高位至低位，码盘在不同的位置，都对应一个7位格雷码。卡口式光电信号检测装置通过一个数据传输端口与设备外壳相连，设备外壳固定住数据传输端口，数据传输端口固定住光电信号检测装置被对其供电，同时传输光电开关的开、断信号。根据格雷码的性质，码盘每旋转1/128圈，数据就会改变一次，码盘旋转一圈，就会有128个数据。

下轴承的上端被一个固定板固定，固定板连接一个8×8的齿轮组合，与上轴承连接，上轴承的末端即为齿轮转换装置的一个齿轮，上轴承的末端（齿轮之上）由另一个固定板固定，如此以来，下轴承每旋转一周，上轴承旋转1/64周。高位盘用于记录低位盘的转数，即传感器的转数。为了消除误码，高位盘的计数要比码盘的出数减少一倍，即用128的码盘只能记录低位盘旋转64圈。上轴承的结构与下轴承的结构一样，也是由一个光电码盘、一个卡口式光电信号检测装置与数据传输端口构成。通过高、低位的计数，传感器一共可以读出64×128个不同的数据（即8192个）。

一种基于新型挡板式光电码盘的绝对值编码器体积小，精密，本身分辨度可以很高，无接触无磨损；它既可检测角度位移，又可在机械转换装置帮助下检测直线位移；通过高、低位数据，可以检测相当长量程的直线位移。

附图说明

图1是本实用新型的零件图。

图2是本实用新型的零件工作原理图。

图3是本实用新型的结构图。

其中1.新型挡板式光电码盘，2.码盘光电挡板，3.新型卡口式光电信号检测装置，4. .新型卡口式光电信号检测装置，5.U型光电开关，6.数据串口，7.光电开关工作状态，8.U型槽，9光电挡板，10.上轴承，11.下轴承，12.高位新型挡板式光电码盘，13.低位新型挡板式光电码盘，14.高位新型卡口式光电信号检测装置，15.低位新型卡口式光电信号检测装置，16.高位数据传输端口，17.低位数据传输端口，18.齿轮转换装置。

具体实施方案

为了加深对本实用新型的理解，下面结合附图对发明做进一步说明。

在图1中，新型挡板式光电码盘（1）即为高位新型挡板式光电码盘（12）和低位新型挡板式光电码盘（13），它的半径为30.0mm，在高位新型挡板式光电码盘（12）和低位新型挡板式光电码盘（13）表面的码盘光电挡板（2）高度为2.8mm、厚度为0.6mm，每层挡板的间距为2.4mm，光电挡板需要使用不透明材料。在光电码盘的上面，有一个新型卡口式光电信号检测装置（3），它有7个U型槽，依次卡在码盘的每圈挡板之上。当码盘旋转时，每圈挡板从对应的U型槽中穿过。

在图2中，高位新型卡口式光电信号检测装置（14）和低位新型卡口式光电信号检测装置（15）即为两个新型卡口式光电信号检测装置（4），它的信号采集部分的7个U型光电开关的每个U型槽的间距为1.2mm，相邻U型槽的中心之间相距3.0mm。U型光电开关的发射端和接收端分别位于U型槽的两边，并形成一道光轴，当被检测物体经过U型槽且阻断光轴时，光电开关就产生了检测到的开关信号。当光电挡板不在U型槽中时，光电开关导通，此时设为“0”；当光电挡板（9）处于U型槽（8）中时，光电开关的接收端接收不到信号，此时设为“1”。7个光电开关依次插入数据串口（6）中，7个光电开关从上至下的每个的数据依次为输出7位格雷码的高位至低位。

在图3中，低位部分由下轴承（11）连接低位新型挡板式光电码盘（13），轴承穿过码盘的圆心，码盘随轴承旋转。低位新型卡口式光电信号检测装置（15）卡在码盘之上，它的信号采集部分由7个U型光电开关组成。7个光电开关的发射端和接受端首尾相连纵向排列在一起，形成7个串联在一起的U型槽。新型挡板式光电码盘的7层挡板依次卡在对应的新型卡口式光电信号检测装置的7个U型槽中。U型光电开关从靠近轴承至设备外壳方向依次为输出数据的高位至低位，码盘在不同的位置，都对应一个7位格雷码。低位新型卡口式光电信号检测装置（15）通过一个低位数据传输端口（17）与设备外壳相连，设备外壳固定住低位数据传输端口（17），低位数据传输端口（17）固定住低位新型卡口式光电信号检测装置（15）并对其供电，同时传输光电开关的开、断信号。根据格雷码的性质，码盘每旋转1/128圈，数据就会改变一次，码盘旋转一圈，就会有128个数据。下轴承（11）的上端被一个固定板固定，固定板连接一个8×8的齿轮组合（18），与上轴承（10）连接，上轴承（10）的末端即为齿轮转换装置的一个齿轮，上轴承的末端（齿轮之上）由另一个固定板固定，如此以来，下轴承（11）每旋转一周，上轴承（10）旋转1/64周。高位新型挡板式光电码盘（12）用于记录低位新型挡板式光电码盘（13）的转数，即编码器的转数。为了消除误码，高位盘的计数要比码盘的出数减少一倍，即用128的码盘只能记录低位盘旋转64圈。上轴承部分的结构与下轴承部分的结构一样，也是由一个高位新型挡板式光电码盘（12）、一个高位新型卡口式光电信号检测装置（14）与高位数据传输端口（16）构成。通过高、低位的计数，传感器一共可以读出64×128个不同的数据（即8192个）。

在机械转换装置帮助下，可以用来检测直线位移、闸门开度等物理量，可用于纺织机械、水利闸门、港口起重机械等领域。

Claims (3)

1.一种基于新型挡板式光电码盘的绝对值编码器，包括上轴承（10）和下轴承（11），高位新型挡板式光电码盘（12）和低位新型挡板式光电码盘（13），高位新型卡口式光电信号检测装置（14）和低位新型卡口式光电信号检测装置（15），高位数据传送端口（16）和低位数据传输端口（17），以及一个齿轮转换装置（18），其特征是：采用的高位新型挡板式光电码盘（12）和低位新型挡板式光电码盘（13）的表面均有7层凸起的码盘光电挡板（2），采用的高位新型卡口式光电信号检测装置（14）和低位新型卡口式光电信号检测装置（15）均由7个U型光电开关（5）和1个数据串口（6）组成，将高位新型挡板式光电码盘（12）和低位新型挡板式光电码盘（13）的7层凸起的码盘光电挡板（2），分别置于高位新型卡口式光电信号检测装置（14）和低位新型卡口式光电信号检测装置（15）的7个U型光电开关（2）的U型槽中，高位新型卡口式光电信号检测装置（14）和低位新型卡口式光电信号检测装置（15）需要与高位新型挡板式光电码盘（12）和低位新型挡板式光电码盘（13）配套使用，通过每个光电开光的开、断情况，码盘每旋转一圈，可读出128个不同的格雷码，通过高、低位两个数据，可以得到64×128个不同的格雷码组合。

2.根据权利要求1中所述的一种基于新型挡板式光电码盘的绝对值编码器，其特征是：所述的高位新型挡板式光电码盘（12）和低位新型挡板式光电码盘（13）的半径为30.0mm，在高位新型挡板式光电码盘（12）和低位新型挡板式光电码盘（13）表面的码盘光电挡板高度为2.8mm、厚度为0.6mm，每层挡板的间距为2.4mm，光电挡板需要使用不透明材料。

3.根据权利要求1中所述的一种基于新型挡板式光电码盘的绝对值编码器，其特征是：所述的高位新型卡口式光电信号检测装置（14）和低位新型卡口式光电信号检测装置（15）的信号采集部分的7个U型光电开关的每个U型槽的间距为1.2mm，相邻U型槽的中心之间相距3.0mm。