CN205642283U - 模块式齿轮多圈编码器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模块式齿轮多圈编码器，它涉及编码器技术领域。罩壳设置在上层，底座设置在下层，罩壳与底座的连接处安装有出线座，罩壳与底座之间依次安装有控制电路板、机械齿轮组、磁铁、轴承、感测电路板，罩壳与底座通过电机螺杆、螺钉固定为一体，所述机械齿轮组中的每级齿轮的盘面上按一定规律刻有透光槽，透光槽两侧的控制电路板、感测电路板上分别设置有多对红外发射管、红外接收管。本实用新型可连续在较长的旋转运动范围内测出对应的绝对角度值，定位准确，测量精度高，且结构模块化，小型化，与电机外形一体化，匹配度高，安装方便，灵活性好，实用性强。

Description

模块式齿轮多圈编码器

技术领域

本实用新型涉及的是编码器技术领域，具体涉及模块式齿轮多圈编码器。

背景技术

编码器是将信号或数据进行编码、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备，文中所述单圈和多圈编码器都是指绝对式旋转编码器，相对于增量式旋转编码器而言，绝对式旋转编码器可以在任何时刻，尤其是在刚上电的时刻，就能感知当前的绝对角位置，但单圈的只可以感知一圈之内的绝对角位置，在超过一圈的较长旋转运动范围内将会出现输出数据重复，无法进行准确定位，适应性、灵活性不足。而市面上出现的利用电池计数原理记忆圈数的电池式多圈编码器，由于受电池性能影响，可靠性不足，且常规编码器外形不能与现有电机外形匹配，不利于自动化设备的规模化、集成化，基于此，设计一种新型的模块式齿轮多圈编码器还是很有必要的。

实用新型内容

针对现有技术上存在的不足，本实用新型目的是在于提供一种模块式齿轮多圈编码器，结构紧凑，设计合理，与电机匹配度高，可连续在较长的旋转运动范围内测出对应的绝对角度值，定位准确，测量精度高，可靠度高，且安装方便，灵活性好，实用性强，易于推广使用。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：模块式齿轮多圈编码器，包括罩壳、底座、出线座、控制电路板、机械齿轮组、磁铁、轴承、感测电路板、电机螺杆和螺钉，罩壳设置在上层，底座设置在下层，罩壳与底座的连接处安装有出线座，罩壳与底座之间依次安装有控制电路板、机械齿轮组、磁铁、轴承、感测电路板，罩壳与底座通过电机螺杆、螺钉固定为一体。

作为优选，所述机械齿轮组中的每级齿轮的盘面上按一定规律刻有透光槽，透光槽两侧的控制电路板、感测电路板上分别设置有多对红外发射管、红外接收管，当红外光穿过透光槽时，数字信号为1，当红外光被齿轮实体部分遮挡时，数字信号为0。

作为优选，所述机械齿轮组中，初级中心齿轮与电机轴相连，初级中心齿轮需旋转若干圈，末级齿轮才刚好旋转一圈，此时初级中心齿轮所转的总圈数即为该编码器机械齿轮组所能记忆的最大圈数。

作为优选，所述的磁铁安装在初级中心齿轮的凹槽中，当磁铁贴近带有霍尔器件的芯片上方旋转时，磁力线的变化使芯片感应出周期性变化的电信号，再经后续电路处理成为可识别的数字信号，便可计算出360°范围内主轴旋转的任意角度、角速度等物理量。

作为优选，所述由罩壳与底座组成的双层互扣式结构通过螺钉贯穿四角与带有内螺纹孔的电机螺杆连接，电机螺杆上的外六方体嵌入底座四角上的止动内六方孔中。

本实用新型的有益效果：安装方便，灵活性好，可准确测出被测轴旋转的当前角度、角速度及旋转方向，可连续在较长的旋转运动范围内测出一一对应的绝对角度值，对于自动化机械的准确定位、定速具有重要意义；同时，其模块化、紧凑化的外形可与电机实现高度匹配，有利于实现自动化设备的规模化、集成化。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型；

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的仰视图；

图3为本实用新型的分解结构示意图；

图4为本实用新型机械齿轮组中单个齿轮的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

参照图1-4，本具体实施方式采用以下技术方案：模块式齿轮多圈编码器，包括罩壳1、底座2、出线座3、控制电路板4、机械齿轮组5、磁铁6、轴承7、感测电路板8、电机螺杆9和螺钉10，罩壳1设置在上层，底座2设置在下层，罩壳1与底座2的连接处安装有出线座3，罩壳1与底座2之间依次安装有控制电路板4、机械齿轮组5、磁铁6、轴承7、感测电路板8，罩壳1与底座2通过电机螺杆9、螺钉10固定为一体。

值得注意的是，所述机械齿轮组5中的每级齿轮的盘面上设置有透光槽11，透光槽11两侧的控制电路板4、感测电路板8上分别设置有多对红外发射管、红外接收管。

值得注意的是，所述机械齿轮组5中的初级中心齿轮12与电机轴相连。

此外，所述由罩壳1与底座2组成的双层互扣式整体结构通过螺钉10贯穿四角与带有内螺纹孔的电机螺杆9连接，电机螺杆9上的外六方体13嵌入底座2四角上的止动内六方孔中

本具体实施方式利用霍尔磁电感应原理，当安装在编码器主轴上磁铁6(磁铁6与被测转轴同步)贴近带有霍尔器件的芯片上方旋转时，磁力线的变化使芯片感应出周期性变化的电信号，再经后续电路处理成为可识别的数字信号，便可计算出360°范围内主轴旋转的任意角度、角速度等物理量。

当被测轴旋转超过360度时，若想知道当前已旋转的绝对角度位置，除利用上述霍尔原理测量出单圈内的绝对角度值外，还需利用多圈角度测量原理，将已旋转的圈数测量出来，利用钟表式机械齿轮组，可准确地测量一定范围内的旋转圈数，具体说明如下：

(1)齿轮组计圈数原理：编码器使用多级齿轮变速，相邻两级按某一齿数比配置,经过多级变速后，初级中心齿轮12需旋转若干圈，末级齿轮才刚好旋转1圈，此时初级齿轮所转的总圈数即为该编码器齿轮组所能记忆的最大圈数，当初级齿轮即主轴旋转到最大圈数的下一圈开始的一瞬间，所有齿轮计数指针全部回到0度原点，系统又进入新一轮计数周期。

(2)圈数值信号读取原理：当主轴旋转至最大计数圈数以内的第任意圈数时，机械齿轮组5都有一个唯一对应的组合位置，每级齿轮的盘面上按一定规律刻有透光槽11，槽两侧的控制电路板4、感测电路板8上分别设置有数对红外发射管和接收管；当红外光穿过透光槽时，数字信号为1，当红外光被齿轮实体部分遮挡时，数字信号为0。因此，在齿轮旋转过程中，红外线将会有规律地通断(穿透和被遮挡)，在每个特定角度范围内都会形成一组唯一对应的数字信号，通过对该信号的解读即可知道当前主轴所处的圈数位置。

本具体实施方式技术性能特点：(1)模块化齿轮真多圈：可测多旋转圈数范围内的绝对角度值，掉电后上电直接读取角度值，无需找零位原点，将这一技术融入小型化的模块之中，更有利于智能设备的规模化、集成化安装。

(2)计圈方式：齿轮组结合光感器件计数，无需电池记忆。

(3)接口支持：国际通用的RS422、RS485接口

(4)通讯协议：国际通用的SSI、MODBUS。

(5)任意位置原点清零功能：可直接将设备停止时的当前位置设置为新原点，而无需回到原有起始点，因而可以最大程度地便于用户将设备快速投入下一阶段运行。

(6)提供SDK软件开发包和API应用编程接口，用户可以根据自身需要进行个性化编程，以满足各种场合特定功能。

本具体实施方式是一种基于磁电原理的模块式齿轮多圈绝对值编码器，采用方形模块式结构，体积小型化，可与市面上各种规格的步进电机进行一体化安装，简洁、美观、节省空间，利用这一装置，可准确测出被测轴旋转的当前角度、角速度及旋转方向，能准确定位、定速，具有广阔的市场应用前景。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.模块式齿轮多圈编码器，其特征在于，包括罩壳(1)、底座(2)、出线座(3)、控制电路板(4)、机械齿轮组(5)、磁铁(6)、轴承(7)、感测电路板(8)、电机螺杆(9)和螺钉(10)，罩壳(1)设置在上层，底座(2)设置在下层，罩壳(1)与底座(2)的连接处安装有出线座(3)，罩壳(1)与底座(2)之间依次安装有控制电路板(4)、机械齿轮组(5)、磁铁(6)、轴承(7)、感测电路板(8)，罩壳(1)与底座(2)通过电机螺杆(9)、螺钉(10)固定为一体；所述机械齿轮组(5)中的各个齿轮的盘面上设置有透光槽(11)，透光槽(11)两侧的控制电路板(4)、感测电路板(8)上分别设置有多对红外发射管、红外接收管；由罩壳(1)与底座(2)组成的双层互扣式结构通过螺钉(10)贯穿四角与带有内螺纹孔的电机螺杆(9)连接，电机螺杆(9)上的外六方体(13)嵌入底座(2)四角上的止动内六方孔中。

2.根据权利要求1所述的模块式齿轮多圈编码器，其特征在于，所述机械齿轮组(5)中的初级中心齿轮(12)的一端与电机轴相连，初级中心齿轮(12)的另一端安装有磁铁(6)。