TWM602629U - 旋轉編碼器 - Google Patents

Abstract

一種旋轉編碼器，包括：基座構件、軸套件、稀土磁鐵，以及訊號處理單元。基座構件安裝於馬達的外表面。軸套件連結於基座構件內的軸承而可相對於基座構件的基座旋轉並突伸出基座構件，且軸套件的結合容置凹部固定套設於馬達的軸體。稀土磁鐵安裝於軸套件的安裝容置凹部。訊號處理單元的磁感應器對齊稀土磁鐵之磁極的磁力線且安裝於基座構件內部。

Description

旋轉編碼器

本創作相關於一種編碼裝置，特別是相關於一種旋轉編碼器。

旋轉編碼器（Rotary encoder）為一種將轉動現象的物理參數轉換為訊號值（如：數位或類比訊號）的電子裝置。一般而言，旋轉編碼器可應用於取得伺服馬達（Servomotor）之轉軸的轉速以及轉動角度（或者，轉動方向，如：順時針、逆時針）。進一步而言，旋轉編碼器尚可應用於機器人技術、專用鏡頭或工業控制等技術領域。

光學式的旋轉編碼器包括光發射器、光學圓盤及光訊號接收器等電子元件，其中光學圓盤是伴隨著轉軸轉動。光發射器所發出的光訊號穿過光學圓盤而由光訊號接收器接收，以判別光學圓盤的轉動參數，並藉此轉換為轉軸的轉動參數。然而， 光學式的旋轉編碼器之光發射器、光學圓盤及光訊號接收器等元件排列設置於旋轉編碼器內，使得旋轉編碼器的厚度尺寸大，以致光學式的旋轉編碼器具有大的外形體積。並且，光學圓盤易因受灰塵污染，以致旋轉編碼參數的擷取作業受到影響。

因此，本創作的目的即在提供一種旋轉編碼器，以縮小編碼器的體積且改善因灰塵污染以致編碼作業受影響的缺失。

本創作為解決習知技術之問題所採用之技術手段係提供一種旋轉編碼器，包括：基座構件，具有基座、軸承及殼體，該基座構件安裝於馬達的外表面，該軸承為可相對於該基座旋轉，該殼體覆蓋於該基座；軸套件，連結於該軸承而可相對於該基座旋轉並突伸出該基座構件，且該軸套件以中心線對齊該馬達之軸體的中心線的方式連接於該軸體，其中該軸套件具有安裝容置凹部及結合容置凹部，該安裝容置凹部的中心線及該結合容置凹部的中心線對齊該軸套件之中心線而設置於該軸套件的兩端部，該軸套件在位於該安裝容置凹部側的一端之外表面係與該軸承接合，該結合容置凹部為固定套設於該馬達的軸體；稀土磁鐵，安裝於該軸套件的安裝容置凹部以使該稀土磁鐵的磁極方向對齊該馬達的軸體，且該軸套件使該稀土磁鐵之磁極的磁力線因受屏蔽約束而自該安裝容置凹部射出；以及訊號處理單元，具有磁感應器，該訊號處理單元以該磁感應器對齊該稀土磁鐵之磁極的磁力線的方式安裝於該基座構件內部，其中該殼體包覆該軸套件的安裝容置凹部、該稀土磁鐵及該訊號處理單元，該訊號處理單元安裝於該殼體的內表面，於該馬達的軸體轉動時，該軸套件以及該稀土磁鐵伴隨該軸體轉動，該磁感應器感測該稀土磁鐵於旋轉過程的磁力線變化而由該訊號處理單元轉換為訊號值，且該訊號處理單元透過外接訊號線將該訊號值傳送予外接伺服裝置以計算出該馬達的軸體的旋轉角度及轉速。

在本創作的一實施例中係提供一種旋轉編碼器，其中該基座構件更具有組裝座，該組裝座設置於該基座且位於該基座構件的外表面，該基座構件藉由連接件穿設該組裝座的穿孔且鎖固於該馬達的外表面而安裝於馬達。

在本創作的一實施例中係提供一種旋轉編碼器，其中該軸套件的外表面以緊配合的方式抵靠於該軸承的內環部，該內環部為可相對於該基座旋轉，該軸承的外環部安裝於該基座的組裝孔。

在本創作的一實施例中係提供一種旋轉編碼器，其中該軸套件為金屬柱體。

在本創作的一實施例中係提供一種旋轉編碼器，其中該軸套件為銅柱體。

在本創作的一實施例中係提供一種旋轉編碼器，其中該稀土磁鐵為釹鐵硼磁鐵。

在本創作的一實施例中係提供一種旋轉編碼器，其中該訊號處理單元具有微處理器，該磁感應器內建於該微處理器。

在本創作的一實施例中係提供一種旋轉編碼器，其中該訊號處理單元更具有差分放大器、振盪器及訊號選擇器，該微處理器連接於該訊號選擇器，該訊號選擇器連接於該差分放大器及該振盪器，且該差分放大器連接於該振盪器及該外接訊號線。

經由本創作的旋轉編碼器所採用之技術手段，得以獲得以下技術功效。縮小旋轉編碼器的體積，具體而言，旋轉編碼器的厚度尺寸得以縮小。並且，改善因灰塵污染以致編碼作業受影響的現象。

以下根據第1圖至第7圖，而說明本創作的實施方式。該說明並非為限制本創作的實施方式，而為本創作之實施例的一種。

如第1圖至第7圖所示，依據本創作的一實施例的一種旋轉編碼器100，包括：基座構件1、軸套件2、稀土磁鐵3，以及訊號處理單元4。藉此，本創作的旋轉編碼器100得以縮小旋轉編碼器的體積，且改善因灰塵污染以致編碼作業受影響的現象。

如第1圖至第3圖所示，該基座構件1具有基座11、軸承12及殼體13。如第5圖及第6圖所示，該基座構件1安裝於馬達M的外表面，而供該旋轉編碼器100得以將馬達M的軸體S轉動參數轉換為訊號值，以計算出該馬達M的軸體S的旋轉角度及轉速。

如第1圖至第3圖所示，該基座11具有組裝孔111。該基座11為一塊體（如：圓塊體），並且，該組裝孔111貫穿形成於該基座11的中央處。

如第2圖及第3圖所示，該軸承12為可相對於該基座11旋轉。具體而言，該軸承12具有內環部121以及外環部122。該內環部121以可相對於該外環部122旋轉的方式安裝於該外環部122的內表面，且該軸承12的外環部122固定地安裝於該基座11的組裝孔111內。藉此，該內環部121為可相對於該基座11旋轉。

如第1圖、第2圖及第7圖所示，該殼體13覆蓋於該基座11。詳細而言，該殼體13透過複數個螺絲連接件穿設並鎖固於該基座11而覆蓋於該基座11。並且，該基座11與該殼體13之間具有一容置空間。

進一步而言，如第1圖、第5圖及第6圖所示，依據本創作實施例的旋轉編碼器100，其中該基座構件1更具有組裝座14。該組裝座14設置於該基座11且位於該基座構件1的外表面。藉此，該基座構件1藉由連接件B穿設該組裝座14的穿孔141且鎖固於該馬達M的外表面而安裝於馬達M，其中該穿孔141為弧狀的長形孔以便於該基座構件1鎖固於該馬達M過程的安裝調整（例如：將該基座構件1沿著該馬達M之軸體S的中心線轉動調整，以便於安裝至該馬達M）。

如第2圖至第4圖所示，該軸套件2連結於該軸承12而可相對於該基座11旋轉並突伸出該基座構件1。並且，如第5圖及第6圖所示，該軸套件2以中心線對齊該馬達M之軸體S的中心線的方式連接於該軸體S。

詳細而言，如第2圖至第4圖所示，該軸套件2具有安裝容置凹部21及結合容置凹部22。該安裝容置凹部21的中心線及該結合容置凹部22的中心線對齊該軸套件2之中心線而設置於該軸套件2的兩端部。該軸套件2在位於該安裝容置凹部21側的一端之外表面係與該軸承12接合，其中該軸套件2之安裝容置凹部21的外表面為以緊配合的方式抵靠於該軸承12的內環部121。

並且，如第3圖、第5圖及第6圖所示，該結合容置凹部22為固定套設於該馬達M的軸體S。舉例而言，該結合容置凹部22能夠徑向地貫穿形成螺孔，而供螺紋件螺紋結合於該螺孔且使螺紋件的端部抵靠於該軸體S，以令該軸套件2得以固定套設於該馬達M的軸體S。

進一步而言，如第3圖及第4圖所示，依據本創作實施例的旋轉編碼器100，其中該軸套件2為金屬柱體。舉例而言，該軸套件2為銅柱體。

如第4圖、第6圖及第7圖所示，該稀土磁鐵3安裝於該軸套件2的安裝容置凹部21以使該稀土磁鐵3的磁極方向對齊該馬達M的軸體S。並且，該軸套件2使該稀土磁鐵3之磁極的磁力線因受屏蔽約束而自該安裝容置凹部21射出。具體而言，該軸套件2為金屬柱體（如：銅柱體）而得以屏蔽該稀土磁鐵3之磁力線，使磁力線自該安裝容置凹部21朝外射出。

具體而言，如第4圖及第7圖所示，依據本創作實施例的旋轉編碼器100，其中該稀土磁鐵3為釹鐵硼磁鐵（亦即，NdFeB magnet），其中該稀土磁鐵（Rare-earth magnet）是指由稀土元素合金所組成的強力永久磁鐵。當然，本創作並不以「該稀土磁鐵3為釹鐵硼磁鐵」為限，該稀土磁鐵3亦可為釤鈷磁鐵（亦即，Sm Co magnet）。

如第2圖、第4圖及第7圖所示，該訊號處理單元4具有磁感應器411。該訊號處理單元4以該磁感應器411對齊該稀土磁鐵3之磁極的磁力線的方式安裝於該基座構件1內部。藉此，該磁感應器411得以感應接收該稀土磁鐵3之磁極的磁力線。

詳細而言，如第2圖及第7圖所示，依據本創作實施例的旋轉編碼器100，其中該訊號處理單元4具有微處理器41。該磁感應器411即內建於該微處理器41。

進一步而言，如第2圖所示，依據本創作實施例的旋轉編碼器100，其中該訊號處理單元4更具有差分放大器42、振盪器43及訊號選擇器44。該微處理器41連接於該訊號選擇器44。該訊號選擇器44連接於該差分放大器42及該振盪器43。並且，該差分放大器42連接於該振盪器43及該外接訊號線40。舉例而言，該微處理器41、該差分放大器42、該振盪器43及該訊號選擇器44為設置於電路板49上，而透過電路板49達成該微處理器41、該差分放大器42、該振盪器43及該訊號選擇器44之間的電性連接。

由上述可知，如第7圖所示，該基座構件1的該殼體13包覆該軸套件2的安裝容置凹部21、該稀土磁鐵3及該訊號處理單元4。並且，該訊號處理單元4安裝於該殼體13的內表面。藉此，使得該訊號處理單元4得以設置於該基座11與該殼體13之間的容置空間。

如第5圖至第7圖所示，於該馬達M的軸體S轉動時，該軸套件2以及該稀土磁鐵3伴隨該軸體S轉動。該磁感應器411感測該稀土磁鐵3於旋轉過程的磁力線變化而由該訊號處理單元4轉換為訊號值。並且，該訊號處理單元4透過外接訊號線40將該訊號值傳送予外接伺服裝置以計算出該馬達M的軸體S的旋轉角度及轉速。

如上所述，本創作實施例的旋轉編碼器100透過，該稀土磁鐵3安裝在可相對於該基座構件1旋轉的該軸套件2上，且由該訊號處理單元4感應接收該稀土磁鐵3的磁力線，而使該馬達M的軸體S的轉動參數轉換為訊號值。藉此，本創作的該旋轉編碼器100採用磁力訊號的轉換機制，而不同於以往光學式的旋轉編碼器的光學參數擷取結構。換句話說，本創作的該旋轉編碼器100以該基座構件1、該軸套件2、該稀土磁鐵3及該訊號處理單元4的配置，而縮小該旋轉編碼器100整體的外形體積。亦即，由於本創作無需採用以往光學式的旋轉編碼器之光發射器、光學圓盤及光訊號接收器等元件的排列配置，則該旋轉編碼器100的厚度尺寸得以縮小。

並且，該旋轉編碼器100藉由該稀土磁鐵3與該訊號處理單元4之間的磁力參數感應與接收，以達成該軸體S的轉動參數與訊號值之間的轉換，而得以改善以往光學式的旋轉編碼器因光學圓盤受灰塵污染以致旋轉編碼作業受到影響的缺失。

以上之敘述以及說明僅為本創作之較佳實施例之說明，對於此項技術具有通常知識者當可依據以下所界定申請專利範圍以及上述之說明而作其他之修改，惟此些修改仍應是為本創作之創作精神而在本創作之權利範圍中。

100:旋轉編碼器 1:基座構件 11:基座 111:組裝孔 12:軸承 121:內環部 122:外環部 13:殼體 14:組裝座 141:穿孔 2:軸套件 21:安裝容置凹部 22:結合容置凹部 3:稀土磁鐵 4:訊號處理單元 40:外接訊號線 41:微處理器 411:磁感應器 42:差分放大器 43:振盪器 44:訊號選擇器 49:電路板 B:連接件 M:馬達 S:軸體

［第1圖］為顯示根據本創作一實施例的旋轉編碼器的外觀示意圖； ［第2圖］為顯示根據本創作實施例的旋轉編碼器的分解示意圖； ［第3圖］為顯示根據本創作實施例的旋轉編碼器的另一分解示意圖； ［第4圖］為顯示根據本創作實施例的旋轉編碼器之軸套件與稀土磁鐵的示意圖； ［第5圖］為顯示根據本創作實施例的旋轉編碼器安裝至馬達的示意圖； ［第6圖］為顯示根據本創作實施例的旋轉編碼器安裝至馬達的另一示意圖；以及 ［第7圖］為顯示根據本創作實施例的旋轉編碼器的剖視示意圖。

100:旋轉編碼器

1:基座構件

13:殼體

14:組裝座

141:穿孔

40:外接訊號線

Claims (8)

1. 一種旋轉編碼器，包括： 基座構件，具有基座、軸承及殼體，該基座構件安裝於馬達的外表面，該軸承為可相對於該基座旋轉，該殼體覆蓋於該基座； 軸套件，連結於該軸承而可相對於該基座旋轉並突伸出該基座構件，且該軸套件以中心線對齊該馬達之軸體的中心線的方式連接於該軸體，其中該軸套件具有安裝容置凹部及結合容置凹部，該安裝容置凹部的中心線及該結合容置凹部的中心線對齊該軸套件之中心線而設置於該軸套件的兩端部，該軸套件在位於該安裝容置凹部側的一端之外表面係與該軸承接合，該結合容置凹部為固定套設於該馬達的軸體； 稀土磁鐵，安裝於該軸套件的安裝容置凹部以使該稀土磁鐵的磁極方向對齊該馬達的軸體，且該軸套件使該稀土磁鐵之磁極的磁力線因受屏蔽約束而自該安裝容置凹部射出；以及 訊號處理單元，具有磁感應器，該訊號處理單元以該磁感應器對齊該稀土磁鐵之磁極的磁力線的方式安裝於該基座構件內部，其中 該殼體包覆該軸套件的安裝容置凹部、該稀土磁鐵及該訊號處理單元，該訊號處理單元安裝於該殼體的內表面，於該馬達的軸體轉動時，該軸套件以及該稀土磁鐵伴隨該軸體轉動，該磁感應器感測該稀土磁鐵於旋轉過程的磁力線變化而由該訊號處理單元轉換為訊號值，且該訊號處理單元透過外接訊號線將該訊號值傳送予外接伺服裝置以計算出該馬達的軸體的旋轉角度及轉速。
2. 如請求項1所述之旋轉編碼器，其中該基座構件更具有組裝座，該組裝座設置於該基座且位於該基座構件的外表面，該基座構件藉由連接件穿設該組裝座的穿孔且鎖固於該馬達的外表面而安裝於馬達。
3. 如請求項1所述之旋轉編碼器，其中該軸套件的外表面以緊配合的方式抵靠於該軸承的內環部，該內環部為可相對於該基座旋轉，該軸承的外環部安裝於該基座的組裝孔。
4. 如請求項1所述之旋轉編碼器，其中該軸套件為金屬柱體。
5. 如請求項1所述之旋轉編碼器，其中該軸套件為銅柱體。
6. 如請求項1所述之旋轉編碼器，其中該稀土磁鐵為釹鐵硼磁鐵。
7. 如請求項1所述之旋轉編碼器，其中該訊號處理單元具有微處理器，該磁感應器內建於該微處理器。
8. 如請求項7所述之旋轉編碼器，其中該訊號處理單元更具有差分放大器、振盪器及訊號選擇器，該微處理器連接於該訊號選擇器，該訊號選擇器連接於該差分放大器及該振盪器，且該差分放大器連接於該振盪器及該外接訊號線。

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