CN219390970U - 空心轴连接机构和空心轴式编码器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种空心轴连接机构和空心轴式编码器，其能够实现编码器的便捷拆装，尤其适用于周向空间非常狭小的应用场合。该空心轴连接机构包括用于套装于转动轴的空心轴和螺纹紧固圈。该空心轴包括用于安装编码器主体的安装环部、自该安装环部轴向延伸的第一螺纹部以及自该第一螺纹部轴向延伸的弹性环部。该螺纹紧固圈被可转动地套装于该空心轴，该螺纹紧固圈包括用于与该第一螺纹部相互啮合的第二螺纹部和自该第二螺纹部轴向延伸的紧固环部，该紧固环部的最小内径尺寸小于该弹性环部的最大外径尺寸；当该第二螺纹部啮合于该第一螺纹部时，该紧固环部箍住该弹性环部，用于将该空心轴紧固连接于该转动轴。

Description

空心轴连接机构和空心轴式编码器

技术领域

本实用新型涉及编码器技术领域，特别是涉及一种空心轴连接机构和空心轴式编码器。

背景技术

诸如旋转编码器或角度编码器等空心轴式编码器作为一种利用光电转换效应，将转动轴的角位移直接转换成数字信号的传感器，已经被广泛应用。目前，市场上常见的空心轴式编码器有螺钉式编码器和抱箍式编码器。螺钉式编码器是通过螺钉轴向紧固的方式，将空心轴固定在设备的转动轴，这就需要在空心轴的轴向开设台阶孔(即在空心轴的内侧形成一大一小两段孔)，但对于需要从空心轴穿线缆的设备，台阶孔会使线缆的穿孔过程不顺畅，甚至造成走线空间不足而无法穿线缆的问题。抱箍式编码器则是通过抱箍环径向紧固的方式，将空心轴固定在设备的转动轴，这就需要径向用扳手工具来锁紧抱箍环的螺钉，但在实际应用场景中编码器的安装空间通常比较狭小(即编码器周向用于扳手操作的空间几乎没有)，难以锁紧或拆卸螺钉。

为了解决上述问题，申请号为201420816688.6的中国专利公开了一种夹紧式空心轴编码器，其使用锁紧环将空心轴与设备的转动轴进行紧固连接，即通过锁紧环迫使空心轴的端部弹性变形以实现径向抱紧。然而，这种技术方案中的锁紧环需要与空心轴的端部过盈配合才能卡到指定位置，使得过盈量的大小难以控制；例如：过盈量太大，锁紧环难以卡上去，即便卡上去了，拆卸维修难度极大，很可能会在拆卸过程中损坏编码器而造成报废；过盈量太小，编码器的空心轴与设备的转动轴紧固较松，影响编码器的工作准确度。

实用新型内容

本实用新型的一个优势在于提供一种空心轴连接机构和空心轴式编码器，其能够实现编码器的便捷拆装，尤其适用于周向空间非常狭小的应用场合。

本实用新型的另一个优势在于提供一种空心轴连接机构和空心轴式编码器，其中，在本实用新型的一个实施例中，所述空心轴连接机构能够通过轴向旋拧螺纹紧固圈来实现编码器的便利拆装和可靠紧固。

本实用新型的另一个优势在于提供一种空心轴连接机构和空心轴式编码器，其中，在本实用新型的一个实施例中，所述空心轴式编码器只针对空心轴的结构做了优化设计，能够实现一款编码器同时适配多种轴径的设备，有助于拓展应用范围。

本实用新型的另一优势在于提供一种空心轴连接机构和空心轴式编码器，其中为了达到上述目的，在本实用新型中不需要采用昂贵的材料或复杂的结构。因此，本实用新型成功和有效地提供一解决方案，不只提供一种简单的空心轴连接机构和空心轴式编码器，同时还增加了所述空心轴连接机构和空心轴式编码器的实用性和可靠性。

为了实现本实用新型的上述至少一优势或其他优点和目的，本实用新型提供了一种空心轴连接机构，用于将编码器主体安装于转动轴，所述空心轴连接机构包括：

用于套装于该转动轴的空心轴，所述空心轴包括用于安装该编码器主体的安装环部、自所述安装环部轴向延伸的第一螺纹部以及自所述第一螺纹部轴向延伸的弹性环部；和

螺纹紧固圈，所述螺纹紧固圈被可转动地套装于所述空心轴，所述螺纹紧固圈包括用于与所述第一螺纹部相互啮合的第二螺纹部和自所述第二螺纹部轴向延伸的紧固环部，所述紧固环部的最小内径尺寸小于所述弹性环部的最大外径尺寸；当所述第二螺纹部啮合于所述第一螺纹部时，所述紧固环部箍住所述弹性环部，用于将所述空心轴紧固连接于该转动轴。

根据本申请的一个实施例，所述紧固环部具有向内倾斜地轴向延伸的第一内环壁，以在所述紧固环部内形成朝着远离所述第二螺纹部的方向渐缩地延伸的变径紧固腔。

根据本申请的一个实施例，所述紧固环部具有靠近所述第二螺纹部的第二内环壁和远离所述第二螺纹部的第三内环壁，所述第一内环壁自所述第二内环壁渐缩地延伸至所述第三内环壁。

根据本申请的一个实施例，所述第二内环壁和所述第三内环壁分别自所述第一内环壁的轴向两端等径地轴向延伸；所述第二内环壁的内径尺寸大于所述弹性环部的外周面直径，并且所述第一内环壁的内径尺寸小于所述弹性环部的外周面直径。

根据本申请的一个实施例，所述空心轴的所述第一螺纹部具有第一限位面；所述螺纹紧固圈的所述紧固环部进一步具有与所述第一限位面匹配的第二限位面；当所述第一螺纹部与所述第二螺纹部啮合到位时，所述第二限位面贴合于所述第一限位面。

根据本申请的一个实施例，所述紧固环部的所述第二限位面自所述第一内环壁向外径向地延伸至所述第二螺纹部。

根据本申请的一个实施例，所述弹性环部的内侧表面齐平于所述第一螺纹部的内周表面，并且所述弹性环部的厚度小于所述第一螺纹部的厚度。

根据本申请的一个实施例，所述弹性环部开设有周向排布的多个缺口，每个所述缺口自所述第一螺纹部轴向延伸。

根据本申请的一个实施例，所述空心轴进一步包括自所述安装环部向外径向延伸的限位环部，所述限位环部位于所述安装环部上远离所述第一螺纹部的一端。

根据本申请的另一方面，本申请进一步提供了一种空心轴式编码器，用于安装于转动轴，所述空心轴式编码器包括：

上述任一项所述的空心轴连接机构，用于紧固连接该转动轴；和

编码器主体，所述编码器主体被设置于所述空心轴连接机构。

综上，本申请的所述空心轴连接机构能够实现编码器的便捷拆装，尤其适用于周向空间非常狭小的应用场合；此外，该空心轴式编码器能够通过控制螺纹紧固圈的旋拧扭力大小，实现对该空心轴的弹性环部的变形量进行精确控制，避免紧固过松或过紧；与此同时，本申请的该空心轴式编码器还能够通过对该螺纹紧固圈的旋拧扭力值进行量化控制，间接地实现对该弹性环部的变形量的精确控制，从而实现一款编码器能够适配多种轴径的设备转动轴。

附图说明

图1为根据本申请的一个实施例的空心轴式编码器的结构示意图；

图2示出了根据本申请的上述实施例的空心轴式编码器的应用示意图；

图3示出了根据本申请的上述实施例的空心轴式编码器的爆炸示意图；

图4示出了根据本申请的上述实施例的空心轴式编码器中空心轴的立体放大示意图；

图5示出了根据本申请的上述实施例的空心轴式编码器中螺纹紧固圈的立体剖视示意图。

主要元件符号说明：1、空心轴式编码器；10、空心轴连接机构；11、空心轴；111、安装环部；112、第一螺纹部；1120、第一限位面；113、弹性环部；1130、缺口；114、限位环部；12、螺纹紧固圈；121、第二螺纹部；122、紧固环部；1220、紧固腔；1221、第一内环壁；1222、第二内环壁；1223、第三内环壁；1224、第二限位面；20、编码器主体；21、编码器本体；22、油封件；23、弹性片；2、转动轴。

以上主要元件符号说明结合附图及具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

具体实施方式

以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，权利要求和说明书中术语“一”应理解为“一个或多个”，即在一个实施例，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个。除非在本实用新型的揭露中明确示意该元件的数量只有一个，否则术语“一”并不能理解为唯一或单一，术语“一”不能理解为对数量的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，属于“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或者一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过媒介间接连结。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

考虑到现有技术方案中的锁紧环需要与空心轴的端部过盈配合才能卡到指定位置，使得过盈量的大小难以控制，一方面会因过盈量太大而导致锁紧环难以卡上去，拆卸维修难度极大；另一方面还会因过盈量太小而导致空心轴与转动轴紧固较松，影响编码器的工作准确度。因此本申请提供了一种空心轴连接机构和空心轴式编码器，其能够实现编码器的便捷拆装，尤其适用于周向空间非常狭小的应用场合。

具体地，参考本申请的说明书附图之图1至图5，根据本申请的一个实施例提供了一种空心轴式编码器1，其可以包括空心轴连接机构10和编码器主体20，该编码器主体20被设置于该空心轴连接机构10，该空心轴连接机构10用于紧固连接设备的转动轴2，以通过该空心轴连接机构10将该编码器主体20安装于该转动轴2，从而通过该空心轴式编码器1测量该转动轴2的角位移。

更具体地，如图1和图2所示，该空心轴连接机构10可以包括用于套装于该转动轴2的空心轴11和被可转动地套装于该空心轴11的螺纹紧固圈12。该空心轴11包括用于安装该编码器主体20的安装环部111、自该安装环部111轴向延伸的第一螺纹部112以及自该第一螺纹部112轴向延伸的弹性环部113。该螺纹紧固圈12包括用于与该第一螺纹部112相互啮合的第二螺纹部121和自该第二螺纹部121轴向延伸的紧固环部122，该紧固环部122的最小内径尺寸小于该弹性环部113的最大外径尺寸，当该第二螺纹部121啮合于该第一螺纹部112时，该紧固环部122箍住该弹性环部113，用于将该空心轴11紧固连接于该转动轴2。

值得注意的是，本申请在空心轴式编码器1安装至该转动轴2的过程中，只需要相对于套装于该转动轴2的该空心轴11旋拧该螺纹紧固圈12，使得该螺纹紧固圈12的该第二螺纹部121啮合于该空心轴11的第一螺纹部112即可；此时，由于该紧固环部122的最小内径尺寸小于该弹性环部113的最大外径尺寸，因此该紧固环部122箍住该弹性环部113，以将该空心轴11紧固连接于该转动轴2。而本申请在空心轴式编码器1从该转动轴2拆卸下来的过程中，只需要相对于套装于该转动轴2的该空心轴11反向旋拧该螺纹紧固圈12，使得该紧固环部122松开该弹性环部113即可。换言之，本申请的空心轴式编码器1只需要从该转动轴2的轴向旋拧该螺纹紧固圈12就能够实现编码器的拆装，非常适合该转动轴2的周向空间非常狭小的使用场合，使得拆装、维修方便快捷。

可选地，如图1和图3所示，该螺纹紧固圈12的该紧固环部122具有向内倾斜地轴向延伸的第一内环壁1221，以在该紧固环部122内形成朝着远离该第二螺纹部121的方向渐缩地延伸的变径紧固腔1220。这样，当相对于该空心轴11旋拧该螺纹紧固圈12以增加该第一螺纹部112与该第二螺纹部121之间的啮合圈数时，该空心轴11的该弹性环部113逐渐深入该紧固环部122的该变径紧固腔1220，使得该紧固环部122的该第一内环壁1221逐渐箍紧该弹性环部113，使得该弹性环部113变形以挤压该转动轴2，从而实现该空心轴11与该转动轴2之间的紧固连接。

可选地，如图1和图5所示，该紧固环部122进一步具有靠近该第二螺纹部121的第二内环壁1222和远离该第二螺纹部121的第三内环壁1223，该第一内环壁1221自该第二内环壁1222渐缩地轴向延伸至该第三内环壁1223。

可选地，如图1和图5所示，该第二内环壁1222和该第三内环壁1223分别自该第一内环壁1221的轴向两端等径地轴向延伸；换言之，该第二内环壁1222自该第一内环壁1221等径地轴向延伸，以在邻近该第二螺纹部121的位置形成连通该变径紧固腔1220的等径引导口，便于引导该弹性环部113插入该变径紧固腔1220进行紧固；该第三内环壁1223自该第一内环壁1221等径地轴向延伸，以在远离该第二螺纹部121的位置形成连通该变径紧固腔1220的等径紧固口，便于增大该紧固环部122与该弹性环部113之间的接触面积，增强紧固稳定性。

可选地，如图1所示，该第二内环壁1222的内径尺寸D₂大于该弹性环部113的外周面直径D₁，并且该第三内环壁1223的内径尺寸D₃小于该弹性环部113的外周面直径D₁。这样，该空心轴11的该弹性环部113能够更容易插入该变径紧固腔1220以被该第一内环壁1221箍住。

值得注意的是，本申请的该第一螺纹部112可以但不限于设有位于外周表面的外螺纹；该第二螺纹部121可以但不限于与该外螺纹相匹配的内螺纹。当然，在本申请的其他示例中，该第一螺纹部112可以设有位于环形槽内的内螺纹，而该第二螺纹部121可以设有与该内螺纹相匹配的外螺纹。

根据本申请的上述实施例，如图1、图4以及图5所示，该空心轴11的该第一螺纹部112具有第一限位面1120，该螺纹紧固圈12的该紧固环部122进一步具有与该第一限位面1120匹配的第二限位面1224，当该第一螺纹部112与该第二螺纹部121啮合到位时，该第二限位面1224贴合于该第一限位面1120，以限制该螺纹紧固圈12的最大旋拧圈数，避免该螺纹紧固圈12旋拧过多而损坏该弹性环部113，甚至损坏编码器主体20。

可选地，如图1和图4所示，该弹性环部113的内侧表面齐平于该第一螺纹部112的内周表面，并且该弹性环部113的厚度小于该第一螺纹部112的厚度，以通过该第一螺纹部112的端面提供该第一限位面1120，从而在该弹性环部113和该第一螺纹部112之间的连接处形成限位台阶，以便起到轴向限位作用。这样，由于该弹性环部113的内侧表面齐平于该第一螺纹部112的内周表面，因此该空心轴11能够更容易套装于该转动轴2，并且该弹性环部113仅发生轻微变形就能够紧固地连接该转动轴2；此外，该弹性环部113的厚度较小，能够增强该弹性环部113的弹性形变能力，便于更好地紧固连接该转动轴2。

可选地，如图1和图4所示，该弹性环部113开设有周向排布的多个缺口1130，每个该缺口1130自该第一螺纹部112轴向延伸，以形成周向排布于该第一螺纹部112的多个弹性臂，便于进一步增强该弹性环部113的弹性变形性能。这样，随着该螺纹紧固圈12的旋拧圈数增加，该螺纹紧固圈12的紧固环部122开始箍住该空心轴11的弹性环部113，以逐渐迫使弹性臂集中向内收拢，实现该空心轴11与该转动轴2之间的紧固连接。

可选地，如图1和图5所示，该紧固环部122的该第二限位面1224自该第二内环壁1222向外径向地延伸至该第二螺纹部121，以形成环形限位面，便于更好地起到轴向限位作用。换言之，该第二内环壁1222的内径尺寸D₂小于该第二螺纹部121的内径尺寸，以在该第二螺纹部121和该紧固环部122之间的连接处形成限位台阶，便于起到周向限位作用。

可选地，该空心轴11进一步包括自该安装环部111向外径向延伸的限位环部114，该限位环部114位于该安装环部111上远离该第一螺纹部112的一端，以便与该螺纹紧固圈12相配合将该编码器主体20限位地安装于该安装环部111。

根据本申请的上述实施例，如图1、图2以及图3所示，本申请的编码器主体20可以包括被套设于该安装环部111的编码器本体21、被设置于该编码器本体21的油封件22以及被设置于该编码器本体21的弹性片23；该油封件22被套装于该安装环部111，用于密封该编码器本体21和该安装环部111之间的间隙；该弹性片23固接于该编码器本体21的定子部分，以防该编码器本体21的定子部分随着该转动轴2转动。

值得注意的是，本申请的该空心轴式编码器1能够通过控制该螺纹紧固圈12的旋拧扭力大小，实现对该空心轴11的弹性环部113的变形量进行精确控制，避免紧固过松或过紧；与此同时，本申请的该空心轴式编码器1还能够通过对该螺纹紧固圈12的旋拧扭力值进行量化控制，间接地实现对该弹性环部113的变形量的精确控制，从而实现一款编码器能够适配多种轴径的设备转动轴。

此外，在设备使用一段时间后，本申请的该空心轴式编码器1的检修可以通过检测该螺纹紧固圈12的紧固扭力值来判断编码器是否有松动风险，以便及时加固预防，确保设备长期的稳定运行。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.空心轴连接机构，用于将编码器主体安装于转动轴，其特征在于，所述空心轴连接机构包括：

用于套装于该转动轴的空心轴，所述空心轴包括用于安装该编码器主体的安装环部、自所述安装环部轴向延伸的第一螺纹部以及自所述第一螺纹部轴向延伸的弹性环部；和

螺纹紧固圈，所述螺纹紧固圈被可转动地套装于所述空心轴，所述螺纹紧固圈包括用于与所述第一螺纹部相互啮合的第二螺纹部和自所述第二螺纹部轴向延伸的紧固环部，所述紧固环部的最小内径尺寸小于所述弹性环部的最大外径尺寸；当所述第二螺纹部啮合于所述第一螺纹部时，所述紧固环部箍住所述弹性环部，用于将所述空心轴紧固连接于该转动轴。

2.根据权利要求1所述的空心轴连接机构，其特征在于，所述紧固环部具有向内倾斜地轴向延伸的第一内环壁，以在所述紧固环部内形成朝着远离所述第二螺纹部的方向渐缩地延伸的变径紧固腔。

3.根据权利要求2所述的空心轴连接机构，其特征在于，所述紧固环部具有靠近所述第二螺纹部的第二内环壁和远离所述第二螺纹部的第三内环壁，所述第一内环壁自所述第二内环壁渐缩地延伸至所述第三内环壁。

4.根据权利要求3所述的空心轴连接机构，其特征在于，所述第二内环壁和所述第三内环壁分别自所述第一内环壁的轴向两端等径地轴向延伸；所述第二内环壁的内径尺寸大于所述弹性环部的外周面直径，并且所述第一内环壁的内径尺寸小于所述弹性环部的外周面直径。

5.根据权利要求4所述的空心轴连接机构，其特征在于，所述空心轴的所述第一螺纹部具有第一限位面；所述螺纹紧固圈的所述紧固环部进一步具有与所述第一限位面匹配的第二限位面；当所述第一螺纹部与所述第二螺纹部啮合到位时，所述第二限位面贴合于所述第一限位面。

6.根据权利要求5所述的空心轴连接机构，其特征在于，所述紧固环部的所述第二限位面自所述第一内环壁向外径向地延伸至所述第二螺纹部。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的空心轴连接机构，其特征在于，所述弹性环部的内侧表面齐平于所述第一螺纹部的内周表面，并且所述弹性环部的厚度小于所述第一螺纹部的厚度。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的空心轴连接机构，其特征在于，所述弹性环部开设有周向排布的多个缺口，每个所述缺口自所述第一螺纹部轴向延伸。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的空心轴连接机构，其特征在于，所述空心轴进一步包括自所述安装环部向外径向延伸的限位环部，所述限位环部位于所述安装环部上远离所述第一螺纹部的一端。

10.空心轴式编码器，用于安装于转动轴，其特征在于，所述空心轴式编码器包括：

如权利要求1至9中任一项所述的空心轴连接机构，用于紧固连接该转动轴；和

编码器主体，所述编码器主体被设置于所述空心轴连接机构。