CN212721468U - 双轨道码盘及磁性编码器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双轨道码盘及磁性编码器，包括环形的金属骨架，所述金属骨架的外壁面设置有磁性层，所述磁性层包括外径相同的基准轨道和游标轨道，所述基准轨道位于所述游标轨道的上侧；所述基准轨道包括n对磁极，所述游标轨道包括m对磁极，所述基准轨道与所述游标轨道的磁极对数满足n＝m+1，n为大于等于16的整数。其能够实现绝对定位，且磁极对数多，定位精度更加精确。

Description

双轨道码盘及磁性编码器

技术领域

本实用新型涉及编码器技术领域，具体涉及一种双轨道码盘及磁性编码器。

背景技术

目前，工业领域广泛应用的编码器主要为光电编码器和旋转变压器。

光电编码器是利用光栅感应产生信号，它将光源分离成两道90度异相光束并穿过透明的、均匀的窗口到达旋转的光学双轨道码盘上，稳定的信号往往取决于清晰、持续的光束，任何材料的污染都会阻碍光源并引发信号干扰和编码失效。另外，光学编码器对于撞击和振动的承受能力非常脆弱，这会直接导致旋转光双轨道码盘货传感器的损坏。因此，传统的解决方案主要是对广电编码器进行封装保护，但不幸的是，这些额外的封装保护不但增加了成本，还使产品的体积增大，对应用的范围的限制也随之增大。

旋转变压器跟光电编码器比起来更加稳定，典型的无刷旋转变压器往往由两个静态线圈构成，达到90度的机械相差，一个旋转或参考线圈用来补偿旋转变压器所提供的正旋波电流。一旦转动形成，每个静态线圈内的感应电流将被测量到，而线圈相对的信号强度则提供相对应的位置。结构的材质和信号产出的方式给旋转变压器创造稳定性。虽然旋转变压器几乎免于工业环境的危害，但其控制系统的成本往往比光电和磁式编码器高很多。另外其结构复杂，安装维护起来很不方便。

鉴于上述两种编码器存在的种种缺陷，磁性编码器解决方案被提出。

磁性编码器主要由磁性双轨道码盘和霍尔传感器组成，磁性双轨道码盘上均匀分布着多对磁极，N极和S极交错分布，随着双轨道码盘的转动，N极和S 极的磁场交替变换，产生脉冲磁场，霍尔传感器可以感应到磁场的变化，并通过芯片对信号进行处理，输出相应的正余弦信号，从而实现相应的控制功能。磁性编码器能实现与光电编码器和旋转变压器类似的功能，但是磁性编码器对环境的耐受性比光电编码器好的多，磁性编码器不需要清洁透明的间隙，只要不接触强磁场，油、水、粉尘、振动冲击等等均不会影响其输出信号，而且双轨道码盘和传感器芯片之间的距离可以达到4mm，配合精度要求不高，这样一来，产品的结构设计就有了更多的可能。磁性编码器的使用寿命很长，同时其结构简单，安装方便，所以从性价比的角度来说，磁性编码器高很多。

目前，传统的磁性编码器的码盘只有一个磁极轨道，其输出的只能是单一的正余弦信号，只能控制旋转或移动的速度和行程，无法实现绝对位置的输出。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种双轨道码盘及磁性编码器，其能够实现绝对定位，且磁极对数多，定位精度更加精确。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种双轨道码盘，包括环形的金属骨架，所述金属骨架的外壁面设置有磁性层，所述磁性层包括外径相同的基准轨道和游标轨道，所述基准轨道位于所述游标轨道的上侧；

所述基准轨道包括n对磁极，所述游标轨道包括m对磁极，所述基准轨道与所述游标轨道的磁极对数满足n＝m+1，n为大于等于16的整数。

作为优选的，n＝16*k，其中，k为大于等于1的整数。

作为优选的，所述磁性层为混有磁粉的橡胶。

作为优选的，所述橡胶为NRR橡胶。

作为优选的，所述基准轨道和游标轨道通过对磁性材料充磁获得。

作为优选的，所述磁性层与金属骨架之间设置有粘合层。

作为优选的，所述粘合层为热硫化胶粘剂。

作为优选的，所述金属骨架的轴向剖面为S形。

作为优选的，所述基准轨道与所述游标轨道等高。

本发明公开了一种磁性编码器，包括上述的磁性编码器双轨道码盘。

本实用新型的有益效果：

本实用新型升级现有磁性编码器的码盘，由原来的单轨道双轨道码盘升级成了双轨道码盘，形成基准轨道和游标轨道，在控制速度和行程的基础上，使其能实现绝对定位，且磁极对数多，定位精度更加精确。

附图说明

图1为本实用新型的局部示意图；

图2为本实用新型的俯视图，其中，为了清楚地区分磁极的N极和S极，在N极上打上阴影以做区分；

图3为本实用新型的仰视图，其中，为了清楚地区分磁极的N极和S极，在N极上打上阴影以做区分；

图4为本实用新型的剖视图。

图中标号说明：10、金属骨架；20、磁性层；21、游标轨道；22、基准轨道。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

参照图1-图4所示，本实用新型的公开了一种双轨道码盘，包括环形的金属骨架10，在金属骨架的外壁面设置有磁性层20，磁性层20包括外径相同的基准轨道22和游标轨道21，基准轨道22位于游标轨道21的上侧。

基准轨道22包括n对磁极，游标轨道21包括m对磁极，基准轨道22与游标轨道21的磁极对数满足n＝m+1，n为大于等于16的整数。

如图1所示，为码盘的机构示意图。磁性层包括基准轨道22和游标轨道 21。基准轨道22位于游标轨道21的上侧。基准轨道22有32对磁极，基准轨道22下侧的游标轨道21有31对磁极。游标轨道21的每一个磁极与基准轨道 22的磁极都有一定的偏角，而磁性编码器可以通过读取这些数值来实现绝对定位。图2为本实用新型的俯视图，图3为本实用新型的仰视图。

磁性层20为混有磁粉的橡胶。橡胶为NRR橡胶。混有磁粉的NRR橡胶通过硫化工艺直接与金属骨架10成型到一起。

基准轨道22和游标轨道21通过对磁性材料充磁获得，使磁性层20永久磁化，并形成如图1所示的磁极分布。而一对一对的磁极是通过充磁头一次性充出来的，充磁头是由一对一对的通电线圈集成的，相邻线圈的绕线方向是相反的，通电后，线圈会产生强磁场，磁性材料被通电线圈产生的强磁场磁化，形成一对一对的磁极，因为相邻线圈的绕线方向相反，所以产生的磁场方向也不同，充出来的磁极就是N极S极交错分布的。本实用新型中，充磁后的N极和 S极肉眼并不可观看，需要经过磁极观测片才可观看到该码盘的磁极分布。

磁性层20通与金属骨架10之间设置有粘合层。粘合层为开姆洛克205 (Chemlok205)热硫化胶粘剂。

如图4所示，金属骨架10的轴向剖面为S形。如此，磁性层20与金属骨架10结合得更加紧密。基准轨道22与游标轨道21等高。

本实用新型磁性编码器在现有单轨道双轨道码盘的基础上，利用游标卡尺原理，增加了一个磁极轨道，做成了一个双轨道码盘。我们将上侧的轨道定义为基准轨道22，一般有16、32、或64对磁极，而下侧的轨道定义为游标轨道 21，磁极对数比基准轨道22少一对，即15、31或63对，磁极对数取决于双轨道码盘的尺寸。编码器中集成的霍尔传感器会扫描两个独立的轨道，利用游标卡尺的原理确定不同位置的“二进制代码”，从而提供基于基准轨道22和游标轨道21的绝对位置信号。

本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型绝对位置磁性编码器码盘有两个轨道，基准道用于高精度位置定义，游标轨道21比基准轨道22少一对磁极，这样，一圈之内每个位置的“独特性”就被这两轨上的不同磁极数以游标的形式标记出来了。不仅能控制转速和行程，还能实现精确定位。

2、本实用新型所用磁性橡胶材料对环境的耐受性非常好，耐油，耐老化，耐高低温，永磁体一旦被磁化，只要不遇到更强的磁场，便不会消磁，使用寿命很长，因此在一些恶劣的环境下，磁性编码器有着绝对的优势；

3、本实用新型的磁性编码器结构简单，安装和拆卸都比较方便，且双轨道码盘和传感器相对的装配精度要求并不高，对终端产品的结构优化很有帮助，综合性价比高；

4、本实用新型中，磁性编码器的码盘可以根据需要做成各种不同的尺寸，通用性也非常强。

以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种双轨道码盘，其特征在于，包括环形的金属骨架，所述金属骨架的外壁面设置有磁性层，所述磁性层包括外径相同的基准轨道和游标轨道，所述基准轨道位于所述游标轨道的上侧；

所述基准轨道包括n对磁极，所述游标轨道包括m对磁极，所述基准轨道与所述游标轨道的磁极对数满足n＝m+1，n为大于等于16的整数。

2.如权利要求1所述的双轨道码盘，其特征在于，n＝16*k，其中，k为大于等于1的整数。

3.如权利要求1所述的双轨道码盘，其特征在于，所述磁性层为混有磁粉的橡胶。

4.如权利要求3所述的双轨道码盘，其特征在于，所述橡胶为NRR橡胶。

5.如权利要求4所述的双轨道码盘，其特征在于，所述基准轨道和游标轨道通过对磁性材料充磁获得。

6.如权利要求1所述的双轨道码盘，其特征在于，所述磁性层与金属骨架之间设置有粘合层。

7.如权利要求6所述的双轨道码盘，其特征在于，所述粘合层为热硫化胶粘剂。

8.如权利要求1所述的双轨道码盘，其特征在于，所述金属骨架的轴向剖面为S形。

9.如权利要求1所述的双轨道码盘，其特征在于，所述基准轨道与所述游标轨道等高。

10.一种磁性编码器，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的磁性编码器双轨道码盘。

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