CN2208250Y - 同轴圆筒无噪音机械式位移编码装置 - Google Patents

Abstract

一种同轴圆筒无噪音机械式位移编码装置，包括 一可由滚球或其他方式带动的轮轴，该轮轴的一端设 一导体或非导体的同轴圆筒轮轴，该轮轴表面具有多 个与轴同向或略偏斜或两组具有位差的纹路，该纹路 为相互交替的导体或非导体，当电刷组刷于其表面 时，可按照电刷组和纹路间的适当位置安排，取出两 组具有相位差的开、闭信号，以供后级电路判定前进 后退及位移量。导体和非导体间的连接表面平整光 滑，因此电刷组刷于其表面时不产生噪音。

Description

本实用新型涉及一种位移编码装置，特别涉及一种同轴圆筒无噪音机械式位移编码装置，可应用在鼠标器、跟踪球，光学描扫器……等产品上，提供精确、无噪音的位移信号输出。

以鼠标器为例，鼠标器生产在信息工业中一直扮演一极重要的角色，由于制造厂众多，竞争激烈，因此提高产品质量与降低成本是维持其产业竞争力的重要依据，而目前市售鼠标器可分为三种：

（1）纯光学式。它是利用一印刷格子板，鼠标器将光线打在格子板上，取其格子状的反射光照到一感光阵列元件上，鼠标器位移时，按照感光阵列元件所感光的前后顺序的不同而输出X、Y轴的前进后退信号给计算机，来移动光标。

（2）半光学式。又称光学机械式，它是利用发光二极管发光，透过光罩及光栅轮，而照到光电晶体，当滚球带动光栅轮旋转时，发光二极管的光线为光栅轮所切断或通过，使光电晶体产生开或闭的信号，每个光栅轮代表一轴，就有两组光电晶体的开、闭信号，且互相间开、闭的顺序不同，而输出X或Y轴的前进后退信号给计算机，来移动光标。

（3）纯机械式。它是利用编码盘，此编码盘大多使用单面印刷电路板，该盘面上蚀刻出两组相差半格的导体图案或网印出两组相差半格的绝缘图案，通过电刷在盘面上的接触，以取出导通或不导通的两组信号，根据两组信号间开、闭的顺序不同而输出X或Y轴的前进后退信号给电脑，来移动光标。

上述鼠标器各有各的优点，相反亦各有各的缺点，纯光学式鼠标器无机械动作，但需要一格子板，普通桌面根本无法使用。半光学式鼠标器是利用耗电量大的发光二极管及光电晶体来驱动信号，因此不适合在供电量有限的笔记本型电脑上使用。纯机械式鼠标器请参阅图1，图1为现有机械式鼠标器的编码圆盘及电刷的立体标意图，图2为该编码圆盘的放大图；编码圆盘1是采用单面印刷电路板蚀刻出两组相差半格的导电图案2，或用网印法将绝缘漆网印在盘面上，做出两组相差半格的绝缘体图案。由于蚀刻或网印的图案的表面导体面2与非导体面3间均有段差存在，因此在移动鼠标时，鼠标滚球5带动轮轴6，并同时带动编码圆盘1，而电刷4与编码圆盘1紧密接触，当编码圆盘1转动，电刷4刷过该编码圆盘1，以读取位移信号时，电刷4在编码圆盘1上的摩擦及电刷经过导体面2与非导体面3的段差时，就会产生噪音及阻力的问题，这是现有机械式鼠标器的最大缺点，其产生的噪音使使用者难以承受，因此目前极少有人使用。但该机械式鼠标器却有耗电量极低，信号稳定，零件少组装容易及制造成本低的优点，因此若能解决上述缺点，实在是计算机界及鼠标器界的一大改进。

本实用新型是对上述机械式鼠标器的改进，提出一种同轴圆筒无噪音机械式位移编码装置，它能改进上述缺点，使本实用新型变成一种更实用，更先进的装置，且改进的效果显著。

本实用新型的一个目的即在于提供一种同轴圆筒无噪音机械式位移编码装置，它以同轴圆筒结构取代编码圆盘，由于同轴圆筒与轮轴可用相同材料制成，因此可以省却传统印刷电路板制成的编码圆盘以及圆盘与轮轴的装配工时，从而简化结构，缩小体积，降低成本。

本实用新型的另一目的在于提供上述型式的同轴圆筒无噪音机械式位移编码装置，其同轴圆筒上的导体与绝缘体之间无段差，而是形成一平整光滑的圆周面，从而消除噪音、降低阻力。

本实用新型的另一目的在于提供上述型式的同轴圆筒无噪音机械式位移编码装置，它可组装在鼠标器、跟踪球及光学描扫器……等产品上，提供精确、无噪音的位移信号输出。

本实用新型位移编码装置的基本结构，包括一轮轴和与之紧密接触的电刷组，该轮轴与一滚球接触并被其带动，该轮轴的一端套设一导体的同轴圆筒轮轴，该圆筒轮轴的大部分再套设一导体同轴圆筒，该同轴圆筒上具有多条轴向纹路凹槽，凹槽内嵌装有非导体，形成导体和非导体轴向纹路相间的平滑表面；

所述电刷组具有三个电刷，其中的第一、第二电刷分别与所述导体的同轴圆筒的导体和非导体纹路交替紧密接触，第三电刷与所述导体的同轴圆筒轮轴接触作为电路共用端；所述电刷组的另一端与后级电路相连接以输出两组具有相位差的信号。

本实用新型位移编码装置的另一种结构，包括一轮轴和与之接触的电刷组，该轮轴与一滚球接触并被其带动，该轮轴的一端套设有一非导体的同轴圆筒轮轴，该圆筒轮轴的一段表面为导体层，与其相连的另一段非导体具有多条轴向纹路凹槽，凹槽内嵌装有导体，形成导体和非导体轴向纹路相间的平滑表面；

所述电刷组具有三个电刷，其中的第一、第二电刷分别与所述圆筒轮轴的导体和非导体纹路交替紧密接触，第三电刷与所述圆筒轮轴的导体层接触作为电路共用端；所述电刷组的另一端与后级电路相连接以输出两组具有相位差的信号。

下面结合附图详细说明本实用新型的实施例。

附图说明：

图1为现有机械式编码圆盘及电刷的立体示意图；

图2为图1编码圆盘的放大图；

图3A为本实用新型同轴圆筒位移编码装置的立体示意图；

图3B为图3A本实用新型同轴圆筒位移编码装置的3B向侧视示意图；

图3C为图3A本实用新型同轴圆筒位移编码装置的3C向侧视示意图；

图4A为图3的信号取出等效电路图；

图4B为图3的信号示意图；

图5为本实用新型同轴圆筒位移编码装置另一实施例的立体示意图；

图6为本实用新型装在鼠标器上的结构示意图；

图7A为本实用新型圆筒轮轴表面具有与轴同方向的导体非导体交替纹路的示意图；

图7B为本实用新型圆筒轮轴表面具有与轴向略为偏斜的导体非导体交替纹路的示意图；及

图7C为本实用新型圆筒轮轴表面具有两组有相位差的导体非导体交替纹路的示意图。

请参阅图3A、3B及3C，它们分别为本实用新型同轴圆筒无噪音机械式位移编码装置的立体示意图以及3B向、3C向侧视示意图。本实用新型编码装置是将现有编码圆盘1去掉，在由滚球5或其他方式带动的轮轴6上的一端设一同轴筒状的导体11，又在同轴筒状导体11上设一较短的圆筒轮轴12，该圆筒轮轴12的表面设有数十道与轴同方向的纹路13，该纹路13是在凹下去的刻痕内填入绝缘体，并使其表面与圆筒轮轴12的表面导体14齐平，形成平整光滑的圆周面。此外，电刷组15与现有电刷组相同，该电刷组15包括a、b、c三支电刷，其一端与圆筒轮轴紧密接触。a电刷与b电刷的长度相差一L值，使该两电刷与圆筒轮轴12上导体14、非导体13做交错的接触，c电刷则与同轴筒状导体11随时接触，该c电刷作为a电刷与b电刷取出信号的共同点。由于a、b、c三电刷所刷过的圆筒轮轴12的表面均为光滑面，因此不会有噪音及阻力产生。电刷的配置依a电刷比b电刷超前或落后一L值，如此a电刷及b电刷在圆筒轮轴12表面刷过后，就可取出具有相位差的位移信号，此信号经一处理电路再送到计算机，就可控制光标移动。在实用的技术上，本实用新型可在圆筒轮轴上做出数十道导体与非导体交替的纹路，使应用本实用新型的鼠标器可以达到400DPI甚至可达600DPI的解析度，相当实用。

请参阅图4A及图4B，它们分别为图3的信号取出等效电路图及信号示意图。其中假设a、b电刷与c电刷导通是1，不导通是0，令轮轴6做逆时针旋转，则依次产生a＝1、b＝1，a＝0、b＝1，a＝0、b＝0及a＝1、b＝0四种状态。因此所产生的信号如图4B所示，a电刷与b电刷所相距的L值即等于信号位置的差值L。

请参阅图5，图5为本实用新型同轴圆筒无噪音机械式位移编码装置另一实施例的立体示意图。该实施例是在轮轴6的一端设一同轴圆筒21，该同轴圆筒21为一非导体，其表面靠近轮轴处22镀上一层导体，而远离轮轴处23设数十道与轴同方向的纹路24，该纹路24为凹下去的刻痕，纹路24内填入导体，例如导电银胶，烘干后再磨光滑。而未凹下去处25则为非导体，如此即具有导体非导体相互交替的相同性能。在电刷组26中的a电刷与b电刷的长度相差一L值，该两电刷同样刷在同轴圆筒的导体与非导体交替处23，c电刷为a、b电刷的共同端，c电刷则刷在同轴圆筒的导体22处，使其产生如图4B的信号。

请参阅图6，该图为本实用新型同轴圆筒无噪音机械式位移编码装置装在鼠标上的结构示意图；本实用新型用于鼠标上时，需使用两组相同的装置，分别代表光标的X轴及Y轴，被滑轮架31抵住的滚球5与X轴及Y轴上的轮轴6紧密接触。该鼠标的X轴及Y轴上轮轴6位移的读取方式系采用上述本实用新型同轴圆筒机械式位移编码装置，所读取的两组位移信号送入其后的信号处理电路32，传送给计算机，作为移动光标之用。本实用新型的电刷组33与同轴圆筒34在接触时因没有原来表面段差的干扰，因此可减少噪音产生。在整个鼠标器结构中，除了同轴圆筒34及电刷组外，其余皆与半光学式鼠标器相同。

也可对同轴圆筒上的导体非导体交替纹路及电刷组加以变化，请参阅图7A所示实施例，该图为本实用新型同轴圆筒轮轴表面具有与轴同方向的导体非导体交替纹路的示意图。该实施例与图5同轴圆筒相同，其上的纹路与轴的方向平行，因此其电刷组的a电刷与b电刷的长度须相差一L值，c电刷作为共同点，就能取出图4B所示具有相位差的信号。另请参阅图7B，该图为本实用新型同轴圆筒轮轴表面具有与轴向略为偏斜的导体非导体交替纹路的示意图。该实施例的纹路并非平行于轴的方向，而是较轴向略为偏斜一些，且其电刷组的a电刷与b电刷的长度相等，c电刷作为共同点，当a电刷与b电刷刷在同轴圆筒轮轴表面时，其上导体非导体纹路因呈略偏斜的状态，因此取出的信号具有一相位差，同样达到编码的目的。另一实施例请参阅图7C，该图为本实用新型同轴圆筒轮轴表面具有两组有相位差的导体非导体交替纹路的示意图。该实施例中的同轴圆筒表面为两组具有相位差的纹路，如此即与图7B的实施例有异曲同工之妙，其电刷组的a电刷与b电刷的长度相等，c电刷作为共同点，当a电刷与b电刷刷于同轴圆筒表面时，其上两组具有相位差的纹路分别被a电刷与b电刷所接触，因此同样可取出具有相位差的信号。

综上所述，本实用新型提出了一种同轴圆筒无噪音机械式位移编码装置，它为一轮轴，可由滚球或其他方式带动，该轮轴上一端设一导体或非导体的同轴圆筒轮轴，在导体或非导体同轴圆筒轮轴表面具有一个以上与轴同方向或略为偏斜或两组具有相位差的纹路，该纹路为导体或非导体，使导体和非导体相互交替，当电刷组刷于其表面时，可以按照电刷组和纹路间的适当位置安排，取出两组具有相位差的开、闭信号，提供给后级电路作为判定前进后退及位移量之用。本实用新型中的圆筒轮轴表面导体和非导体相交替的纹路可以做成凹痕，凹痕内填上非导体或导体材料，并使导体和非导体间的连接表面平整光滑，无段差存在，在电刷组刷于其表面时达到不产生噪音的目的。

Claims (5)

1、一种同轴圆筒无噪音机械式位移编码装置，包括一轮轴和与之接触的电刷组，该轮轴与一滚球接触并被其带动，其特征在于，该轮轴的一端套设一导体的同轴圆筒轮轴，该圆筒轮轴的大部分再套设一导体同轴圆筒，该同轴圆筒上具有多条轴向纹路凹槽，凹槽内嵌装有非导体，形成导体和非导体轴向纹路相间的平滑表面；

所述电刷组具有三个电刷，其中的第一、第二电刷分别与所述导体同轴圆筒的导体和非导体纹路交替紧密接触，第三电刷与所述导体的同轴圆筒轮轴接触作为电路共用端；所述电刷组的另一端与后级电路相连接以输出两组具有相位差的信号。

2、一种同轴圆筒无噪音机械式位移编码装置，包括一轮轴和与之接触的电刷组，该轮轴与一滚球接触并被其带动，其特征在于，该轮轴的一端套设有一非导体的同轴圆筒轮轴，该圆筒轮轴的一段表面为导体层，与其相连的另一段非导体具有多条轴向纹路凹槽，凹槽内嵌装有导体，形成导体和非导体轴向纹路相间的平滑表面；所述电刷组具有三个电刷，其中的第一、第二电刷分别与所述圆筒轮轴的导体和非导体纹路交替紧密接触，第三电刷与所述圆筒轮轴的导体层接触作为电路共用端；所述电刷组的另一端与后级电路相连接以输出两组具有相位差的信号。

3、按权利要求1、2所述的同轴圆筒无噪音机械式位移编码装置，其特征在于，所述电刷组中的第一及第二两电刷的长度不同，使取出的两组信号具有相位差。

4、按权利要求1、2所述的同轴圆筒无噪音机械式位移编码装置，其特征在于，同轴圆筒轮轴表面的纹路从轴向略为偏斜一些，而电刷组的各电刷的长度皆相等，使取出的两组信号具有相位差。

5、按权利要求1、2所述的同轴圆筒无噪音机械式位移编码装置，其特征在于，同轴圆筒轮轴表面的纹路为两组具有位差的纹路，电刷组的各电刷的长度皆相等，所产生的两组信号相位差相同。

Images