CN207487698U - 一种光栅编码器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光栅编码器，包括壳体、主体、主轴和光栅盘，主轴与主体通过轴承连接，壳体顶端与主轴之间设有第一油封，第一油封的密封唇外端部与主轴紧密接触，壳体内还设有第一密封盘，第一密封盘固定在主轴上且与主轴同轴设置，第一密封盘上设有多个第一环形密封齿，壳体顶端内侧设有多个第一环形凸齿，第一环形密封齿和第一环形凸齿交错嵌插形成第一曲折间隙；光栅编码器工作时，主轴与第一密封盘高速回转，第一油封与主轴为接触式密封，能够有效的阻止外界液体、灰尘、空气等污染杂质进入光栅编码器内部，同时第一曲折间隙由于“迷宫效应”能够阻止第一油封与主轴摩擦产生的碎屑进入编码器内部，实现较好的密封效果。

Description

一种光栅编码器

技术领域

本实用新型涉及编码器技术领域，特别是涉及一种光栅编码器。

背景技术

光栅编码器是一种通过光电转换，将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。

请参考图1和图2，图1为光栅编码器的结构示意图；图2为光栅盘的结构示意图。光栅编码器工作时，轴承4的回转轨道中心为轴系回转运动的回转中心，主轴2与轴承内圈及光栅盘5以回转中心为基准回转，主体3与轴承外圈及壳体1保持静止状态；光栅盘5上具有一系列作为测量基准的刻线，照明光束随着光栅盘5上刻线的旋转，进行透射与反射交替，最终根据光电转换效应得到不同的电信号，因此一旦灰尘油脂、水珠等污染杂质附着于光栅盘5上阻挡刻线时，就会导致信号缺失，严重的导致编码器工作异常，所以光栅编码器对内部环境要求极高，尤其是主轴与壳体之间需要进行密封处理。

但光栅编码器中相对运动的零件之间如主轴2与壳体1及主体3之间密封难度较大，利用曲路密封等非接触式密封的方法在灰尘密度较大、温差变化较大、潮湿等复杂环境下密封效果差，且停止工作装态时密封效果更差；利用油封零件等接触式密封的方法，虽然密封效果好，但长时间摩擦会导致碎屑产生，污染内部环境，且长时间摩擦产生高热会影响系统精度。

因此如何提高编码器的密封效果和在复杂环境中的工作稳定性，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种光栅编码器，其能够提高编码器的密封效果和在复杂环境中的工作稳定性。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种光栅编码器，包括壳体、安装在所述壳体内的主体和主轴，以及固定在所述主轴上的光栅盘，所述主轴与所述主体通过轴承连接，所述主体和所述主轴与所述轴承同轴设置，所述壳体与所述主轴同轴，且两者之间具有第一间隙，其特征在于，所述壳体顶端与所述主轴之间设有第一油封，所述第一油封的密封唇外端部与所述主轴紧密接触，所述壳体内还设有第一密封盘，所述第一密封盘固定在所述主轴上且与所述主轴同轴设置，所述第一密封盘上设有沿其径向依次排列的多个第一环形密封齿，所述壳体顶端内侧设有沿径向依次排列的多个第一环形凸齿，所述第一环形密封齿和所述第一环形凸齿同轴且一一对应，并交错嵌插形成第一曲折间隙。

优选地，所述壳体顶端设有与所述主轴同轴的第一环形定位槽，所述第一油封安装在所述第一环形定位槽中。

优选地，所述第一油封包括两个轴向排列的所述密封唇，两个所述密封唇的外端部均与所述主轴紧密接触，两个所述密封唇之间形成第一油腔，所述第一油腔内注有润滑油脂。

优选地，所述第一油封的所述密封唇向编码器的外端凸起。

优选地，所述壳体内部底端设有密封盖，所述密封盖套在所述主轴上且两者之间具有第二间隙，所述密封盖底端与所述主轴之间设有第二油封，所述第二油封的密封唇外端部与所述主轴紧密接触，所述壳体内且在所述轴承下方还设有第二密封盘，所述第二密封盘固定在所述主轴上且与所述主轴同轴设置，并压紧所述轴承的内圈，所述第二密封盘上设有沿其径向依次排列的多个第二环形密封齿，所述密封盖的内端面设有沿其径向依次排列的多个第二环形凸齿，所述第二环形密封齿和所述第二环形凸齿同轴且一一对应，并交错嵌插形成第二曲折间隙。

优选地，所述密封盖底端设有与所述主轴同轴的第二环形定位槽，所述第二油封安装在所述第二环形定位槽中。

优选地，所述第二油封包括两个轴向排列的所述密封唇，两个所述密封唇的外端部均与所述主轴紧密接触，两个所述密封唇之间形成第二油腔，所述第二油腔内注有润滑油脂。

优选地，所述第二油封的所述密封唇向编码器的外端凸起。

优选地，所述密封盖连接固定于所述主体，且两者之间设有第一密封圈。

优选地，所述主体的外侧壁与所述壳体的内侧壁之间设有第二密封圈。

本实用新型提供的光栅编码器，包括壳体、安装在壳体内的主体和主轴，以及固定在主轴上的光栅盘，主轴与主体通过轴承连接，主体和主轴与轴承同轴设置，壳体与主轴同轴，且两者之间具有第一间隙，壳体顶端与主轴之间设有第一油封，第一油封的密封唇外端部与主轴紧密接触，壳体内还设有第一密封盘，第一密封盘固定在主轴上且与主轴同轴设置，第一密封盘上设有沿其径向依次排列的多个第一环形密封齿，壳体顶端内侧设有沿径向依次排列的多个第一环形凸齿，第一环形密封齿和第一环形凸齿同轴且一一对应，并交错嵌插形成第一曲折间隙。

光栅编码器工作时，主轴与第一密封盘以轴承的回转轨道中心为回转中心做高速回转运动，第一油封与壳体保持静止状态，第一油封与主轴为接触式密封，密闭性良好，能够有效的阻止外界液体、灰尘、空气等污染杂质进入光栅编码器内部；同时壳体与第一密封盘相对运动，若第一油封的密封唇与高速旋转的主轴因持续摩擦产生碎屑，碎屑会落入壳体与第一密封盘之间的第一曲折间隙，而第一曲折间隙由于“迷宫效应”能够阻止碎屑进入编码器内部，从而能够实现较好的密封效果。另外，第一曲折间隙能够在一定程度上隔绝第一油封密封唇与主轴高速摩擦所产生的高温空气，起到内部降温的作用，从而可以防止温度过高导致编码器工作异常，提高编码器的工作稳定性。

附图说明

图1为光栅编码器的结构示意图；

图2为光栅盘的结构示意图；

图3为本实用新型所提供的光栅编码器的一种具体实施方式的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种光栅编码器，其能够提高编码器的密封效果和在复杂环境中的工作稳定性。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图3，图3为本实用新型所提供的光栅编码器的一种具体实施方式的结构示意图。

本实用新型具体实施方式提供的光栅编码器，包括壳体1、安装在壳体1内的主体3和主轴2，以及固定在主轴2上的光栅盘5，主体3套在主轴2外且两者之间通过轴承4连接，主体3和主轴2与轴承4同轴设置，壳体1与主轴2同轴，且两者之间存在第一间隙A1；在壳体1顶端与主轴2之间设有第一油封6，第一油封6的密封唇外端部与主轴2紧密接触，壳体1内还设有第一密封盘7，第一密封盘7固定在主轴2上且与主轴2同轴设置，第一密封盘7上设有多个第一环形密封齿，多个第一环形密封齿沿第一密封盘7的径向依次排列且与其同轴设置，在壳体1顶端内侧设有沿径向依次排列的多个第一环形凸齿，第一环形密封齿和第一环形凸齿一一对应，同轴设置且不接触，并交错嵌插形成第一曲折间隙B1。

光栅编码器工作时，主轴2与第一密封盘7以轴承4的回转轨道中心为回转中心做高速回转运动，第一油封6与壳体1保持静止状态，第一油封6与主轴2为接触式密封，密闭性良好，能够有效的阻止外界液体、灰尘、空气等污染杂质进入光栅编码器内部；同时壳体1与第一密封盘7相对运动，若第一油封6的密封唇与高速旋转的主轴2因持续摩擦产生碎屑，碎屑会落入第一间隙A1，而由于壳体1与第一密封盘7之间的第一曲折间隙B1，第一曲折间隙B1由于“迷宫效应”能够阻止碎屑进入编码器内部，从而能够实现较好的密封效果。另外，第一曲折间隙B1能够在一定程度上隔绝第一油封6密封唇与主轴2高速摩擦所产生的高温空气，起到内部降温的作用，从而可以防止温度过高导致编码器工作异常，提高编码器的工作稳定性。

进一步地，为了方便第一油封6的安装，本实用新型具体实施方式提供的光栅编码器，在壳体1顶端可以设有与主轴2同轴的第一环形定位槽，并将第一油封6安装在第一环形定位槽中，第一油封6依靠第一环形定位槽实现定位，保证第一油封6与主轴2同轴。

进一步地，为进一步提高密封效果，本实用新型具体实施方式提供的光栅编码器，第一油封6可以选用双唇油封，其包括两个轴向排列的密封唇，两个密封唇的外端部均与主轴2紧密接触，双重密封效果更好；另外，两个密封唇之间可以形成第一油腔C1，在第一油腔C1内可以注有润滑油脂，在光栅编码器工作时可以起到减少摩擦力和降温的作用，能够减少摩擦碎屑的产生，且可以延长第一油封6的使用寿命。

进一步地，本实用新型具体实施方式提供的光栅编码器，第一油封6的密封唇优选向编码器的外端凸起；在编码器工作时，编码器内部温度逐渐升高，内部压强由于空气热膨胀而逐渐增大，编码器内部压力会逐渐大于外部压力，由于密封唇向外凸起，其内部少量空气舒缓慢的排出，当编码器停止工作时，其内部温度逐渐降低，内部压强会随空气冷却压缩而减小，编码器内部压力会逐渐小于外部压力，此时由于密封唇向外凸起，外界较大的压强会将第一油封6的密封唇压紧在主轴2上，使密封唇与主轴2紧密接触，确保外界杂质不会进入编码器内部，保证编码器复杂环境中的密封效果。当然，也可以将第一油封6的外密封唇设置为向编码器外端凸起，将第一油封6的内密封唇设置为向编码器的内部凸起，也可以达到较好的密封效果，也在本实用新型的保护范围之内。

在上述各具体实施方式的基础上，为进一步提高密封效果，本实用新型具体实施方式提供的光栅编码器，在壳体1内部底端还可以设有密封盖8，密封盖8套在主轴2上，与主轴2同轴设置，且两者之间存在第二间隙A2，在密封盖8底端与主轴2之间设有第二油封9，第二油封9的密封唇外端部与主轴2紧密接触，在壳体1内且在轴承4下方还设有第二密封盘10，第二密封盘10固定在主轴2上且与主轴2同轴设置，并压紧轴承4的内圈，第二密封盘10上设有多个第二环形密封齿，多个第二环形密封齿沿第二密封盘10的径向依次排列且与其同轴，在密封盖8的内端面设有沿其径向依次排列的多个第二环形凸齿，第二环形密封齿和第二环形凸齿一一对应，同轴设置且不接触，并交错嵌插形成第二曲折间隙B2。

光栅编码器工作时，主轴2与第二密封盘10以轴承4的回转轨道中心为回转中心做高速回转运动，第二油封9与密封盖8保持静止状态，第二油封9与主轴2为接触式密封，密闭性良好，能够有效的阻止外界液体、灰尘、空气等污染杂质进入光栅编码器内部；同时密封盖8与第二密封盘10相对运动，若第二油封9的密封唇与高速旋转的主轴2因持续摩擦产生碎屑，碎屑会落入碎屑会落入第二间隙A2，而由于密封盖8与第二密封盘10之间的第二曲折间隙B2，而第二曲折间隙B2由于“迷宫效应”能够阻止碎屑进入编码器内部，从而能够实现较好的密封效果。另外，第二曲折间隙B2能够在一定程度上隔绝第二油封9密封唇与主轴2高速摩擦所产生的高温空气，起到内部降温的作用，从而可以防止温度过高导致编码器工作异常，提高编码器的工作稳定性。

进一步地，为了方便第二油封9的安装，本实用新型具体实施方式提供的光栅编码器，在密封盖8底端可以设有与主轴2同轴的第二环形定位槽，并将第二油封9安装在第二环形定位槽中，第二油封9依靠第二环形定位槽实现定位，保证第二油封9与主轴2同轴。

进一步地，为进一步提高密封效果，本实用新型具体实施方式提供的光栅编码器，第二油封9可以选用双唇油封，其包括两个轴向排列的密封唇，两个密封唇的外端部均与主轴2紧密接触，双重密封效果更好；另外，两个密封唇之间可以形成第二油腔C2，在第二油腔C2内可以注有润滑油脂，在光栅编码器工作时可以起到减少摩擦力和降温的作用，能够减少摩擦碎屑的产生，且可以延长第二油封9的使用寿命。

进一步地，本实用新型具体实施方式提供的光栅编码器，第二油封9的密封唇优选向编码器的外端凸起；在编码器工作时，编码器内部温度逐渐升高，内部压强由于空气热膨胀而逐渐增大，编码器内部压力会逐渐大于外部压力，由于密封唇向外凸起，其内部少量空气舒缓慢的排出，当编码器停止工作时，其内部温度逐渐降低，内部压强会随空气冷却压缩而减小，编码器内部压力会逐渐小于外部压力，此时由于密封唇向外凸起，外界较大的压强会将第二油封9的密封唇压紧在主轴2上，使密封唇与主轴2紧密接触，确保外界杂质不会进入编码器内部，保证编码器复杂环境中的密封效果。当然，也可以将第二油封9的外密封唇设置为向编码器外端凸起，将第二油封9的内密封唇设置为向编码器的内部凸起，也可以达到较好的密封效果，也在本实用新型的保护范围之内。

在上述各具体实施方式的基础上，本实用新型具体实施方式提供的光栅编码器，编码器工作时密封盖8、主体3和壳体1三者保持静止不动，三者之间为静密封，具体地，密封盖8的内端面外缘可以与主体3底端面接触，且在两者之间可以设有第一密封圈11，在主体3的外侧壁与壳体1的内侧壁之间可以设有第二密封圈12，以提高编码器内部的密封性。第一密封圈11和第二密封圈12具体可以选用O型密封圈，密封效果好，当然，也可以选用矩形密封圈等其他类型，也在本实用新型的保护范围之内。

综上所述，本实用新型提供的光栅编码器，在编码器壳体1两端均设置密封装置实现双向密封，且该密封装置采用外油封、内曲路密封的复合方式实现，利用油封的密封性将编码器内部与外部环境完全隔离，再利用曲路密封的“迷宫效应”解决了接触式密封在高速摩擦运动中有碎屑掉落污染内部环境的问题，以及由于接触式密封的高速摩擦产生的过高温度影响编码器工作性能的问题。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

本实用新型提供的光栅编码器中的密封结构，也可以应用在其他需要密封的装置上，也在本实用新型的保护范围之内。

以上对本实用新型所提供的光栅编码器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种光栅编码器，包括壳体、安装在所述壳体内的主体和主轴，以及固定在所述主轴上的光栅盘，所述主轴与所述主体通过轴承连接，所述主体和所述主轴与所述轴承同轴设置，所述壳体与所述主轴同轴，且两者之间具有第一间隙，其特征在于，所述壳体顶端与所述主轴之间设有第一油封，所述第一油封的密封唇外端部与所述主轴紧密接触，所述壳体内还设有第一密封盘，所述第一密封盘固定在所述主轴上且与所述主轴同轴设置，所述第一密封盘上设有沿其径向依次排列的多个第一环形密封齿，所述壳体顶端内侧设有沿径向依次排列的多个第一环形凸齿，所述第一环形密封齿和所述第一环形凸齿同轴且一一对应，并交错嵌插形成第一曲折间隙。

2.根据权利要求1所述的光栅编码器，其特征在于，所述壳体顶端设有与所述主轴同轴的第一环形定位槽，所述第一油封安装在所述第一环形定位槽中。

3.根据权利要求1所述的光栅编码器，其特征在于，所述第一油封包括两个轴向排列的所述密封唇，两个所述密封唇的外端部均与所述主轴紧密接触，两个所述密封唇之间形成第一油腔，所述第一油腔内注有润滑油脂。

4.根据权利要求3所述的光栅编码器，其特征在于，所述第一油封的所述密封唇向编码器的外端凸起。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的光栅编码器，其特征在于，所述壳体内部底端设有密封盖，所述密封盖套在所述主轴上且两者之间具有第二间隙，所述密封盖底端与所述主轴之间设有第二油封，所述第二油封的密封唇外端部与所述主轴紧密接触，所述壳体内且在所述轴承下方还设有第二密封盘，所述第二密封盘固定在所述主轴上且与所述主轴同轴设置，并压紧所述轴承的内圈，所述第二密封盘上设有沿其径向依次排列的多个第二环形密封齿，所述密封盖的内端面设有沿其径向依次排列的多个第二环形凸齿，所述第二环形密封齿和所述第二环形凸齿同轴且一一对应，并交错嵌插形成第二曲折间隙。

6.根据权利要求5所述的光栅编码器，其特征在于，所述密封盖底端设有与所述主轴同轴的第二环形定位槽，所述第二油封安装在所述第二环形定位槽中。

7.根据权利要求5所述的光栅编码器，其特征在于，所述第二油封包括两个轴向排列的所述密封唇，两个所述密封唇的外端部均与所述主轴紧密接触，两个所述密封唇之间形成第二油腔，所述第二油腔内注有润滑油脂。

8.根据权利要求7所述的光栅编码器，其特征在于，所述第二油封的所述密封唇向编码器的外端凸起。

9.根据权利要求5所述的光栅编码器，其特征在于，所述密封盖连接固定于所述主体，且两者之间设有第一密封圈。

10.根据权利要求9所述的光栅编码器，其特征在于，所述主体的外侧壁与所述壳体的内侧壁之间设有第二密封圈。