伺服電機(jī)編碼器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電機(jī)配件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種伺服電機(jī)編碼器。
【背景技術(shù)】
[0002]編碼器是將信號(hào)(如比特流)或數(shù)據(jù)進(jìn)行編制、轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸和存儲(chǔ)的信號(hào)形式的設(shè)備。應(yīng)用于伺服電機(jī)的編碼器通常采用光電編碼器和旋轉(zhuǎn)碼盤結(jié)合采集信號(hào)或者采用旋轉(zhuǎn)磁鐵與磁傳感器芯片結(jié)合采集信號(hào)。然而，當(dāng)伺服電機(jī)應(yīng)用于控制精度較高的場(chǎng)合以及工作環(huán)境較差的場(chǎng)合時(shí)，光電編碼器和旋轉(zhuǎn)碼盤構(gòu)成的伺服電機(jī)編碼器以及旋轉(zhuǎn)磁鐵與磁傳感器芯片構(gòu)成的伺服電機(jī)編碼器均存在一定的不足之處。光電編碼器和旋轉(zhuǎn)碼盤構(gòu)成的伺服電機(jī)編碼器雖然能夠?qū)崿F(xiàn)較高的精度，但是高精度的光電編碼器和旋轉(zhuǎn)碼盤成本相當(dāng)高，并且旋轉(zhuǎn)碼盤容易因?yàn)殚L(zhǎng)期使用而附著粉塵，從而降低精度。旋轉(zhuǎn)磁鐵與磁傳感器芯片構(gòu)成的伺服電機(jī)編碼器的精度較低，雖然可以通過(guò)倍頻的方式提升精度，但是仍然難以滿足使用所需。為了能解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，人們進(jìn)行了長(zhǎng)期的探索，提出了各式各樣的解決方案。
[0003]例如，中國(guó)專利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種伺服電機(jī)專用小型編碼器，[申請(qǐng)?zhí)?201220507980.0]，該編碼器包括電路板、電纜線線芯、電纜線、用于固定電路板的立柱、動(dòng)光柵、編碼器主體、主軸、發(fā)光源、外殼，其特征在于:它還包括設(shè)置在電纜線線芯與動(dòng)光柵之間用于遮擋二者不發(fā)生摩擦的主體擋塊、用于保護(hù)電纜線線芯的膠皮成型護(hù)線套，所述的電纜線線芯焊接在電路板的下方。該方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，能夠降低整體伺服電機(jī)編碼器的高度，同時(shí)解決出線難的問(wèn)題，美觀大方實(shí)用。另外，中國(guó)專利文獻(xiàn)還公開(kāi)了一種永磁伺服電機(jī)專用編碼器，[申請(qǐng)?zhí)?201220352841.5]，該編碼器包括外殼，設(shè)置在外殼內(nèi)部的編碼器主體，設(shè)置在編碼器主體上的靜光柵，連接在主軸碼盤座上的動(dòng)光和帶有電器元件的電路板，其特征在于:所述的電路板是由四層電路的高集成電路板體疊加構(gòu)成。該方案采用四層高集成電路板體替代了以往老式編碼器需要采用兩塊雙層電路板才能實(shí)現(xiàn)的電路功能，四層電路板體的使用節(jié)省了空間，也節(jié)省了安裝及調(diào)試成本，同時(shí)也節(jié)省原材料成本，集成度高，電源和地線被放在電路板中間兩層，編碼器的抗干擾能力加強(qiáng)，提高使用性能。
[0004]上述的方案在一定程度上改進(jìn)了現(xiàn)有技術(shù)的部分問(wèn)題，但是，上述的方案還至少存在以下缺陷:設(shè)計(jì)不合理，精度較低，整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜且成本較高。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種設(shè)計(jì)更合理、精度高且成本低的伺服電機(jī)編碼器。
[0006]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用了下列技術(shù)方案:本伺服電機(jī)編碼器包括殼體，在殼體內(nèi)設(shè)有相互配合工作的光電編碼器和旋轉(zhuǎn)碼盤，且當(dāng)旋轉(zhuǎn)碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能使光電編碼器產(chǎn)生第一組信號(hào)，所述的殼體內(nèi)還設(shè)有相互配合工作的磁傳感器芯片和旋轉(zhuǎn)磁鐵，且當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能使磁傳感器芯片產(chǎn)生第二組信號(hào)。
[0007]在本申請(qǐng)中，采用光電編碼器和旋轉(zhuǎn)碼盤、以及磁傳感器芯片和旋轉(zhuǎn)磁鐵相配合的結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步降低制造成本，同時(shí)，精度大幅提高，不僅信號(hào)穩(wěn)定性更好，而且能進(jìn)一步提高伺服電機(jī)的實(shí)用性。
[0008]在上述的伺服電機(jī)編碼器中，所述的第一組信號(hào)包括A信號(hào)和B信號(hào)，所述的光電編碼器與第一差分電路相連且A信號(hào)和B信號(hào)通過(guò)第一差分電路差分成差分成A+信號(hào)、A_信號(hào)、B +信號(hào)和B _信號(hào)；所述的第二組信號(hào)包括U信號(hào)、V信號(hào)和W信號(hào)，所述的磁傳感器芯片與第二差分電路相連且U信號(hào)、V信號(hào)和W信號(hào)通過(guò)第二差分電路差分成U+信號(hào)、U_信號(hào)、V +信號(hào)、V _信號(hào)、W +信號(hào)和W _信號(hào)。第二組信號(hào)還包括Z信號(hào)，這里的A信號(hào)、B信號(hào)、U信號(hào)、V信號(hào)、W信號(hào)和Z信號(hào)均為電機(jī)的各種控制信號(hào)。
[0009]在上述的伺服電機(jī)編碼器中，所述的光電編碼器和第一差分電路設(shè)置在第一電路板上，所述的磁傳感器芯片和第二差分電路設(shè)置在第二電路板上，所述的第一電路板和第二電路板均設(shè)置在殼體內(nèi)。光電編碼器為安捷倫256線光電編碼器，磁傳感器芯片為AS5134芯片，AS5134芯片的U信號(hào)、V信號(hào)、W信號(hào)和Z信號(hào)的信號(hào)比較準(zhǔn)，而安捷倫256線光電編碼器的A信號(hào)和B信號(hào)的信號(hào)比較準(zhǔn)，同時(shí)，線數(shù)也比較多，上述兩者的結(jié)合可以取長(zhǎng)補(bǔ)短，提高了整個(gè)編碼器的實(shí)用性。
[0010]在上述的伺服電機(jī)編碼器中，所述的殼體一端可轉(zhuǎn)動(dòng)地穿設(shè)有轉(zhuǎn)軸，所述的旋轉(zhuǎn)碼盤和旋轉(zhuǎn)磁鐵均固定在轉(zhuǎn)軸上，所述的旋轉(zhuǎn)碼盤與第一電路板上的光電編碼器對(duì)應(yīng)設(shè)置，所述的旋轉(zhuǎn)磁鐵與第二電路板上的磁傳感器芯片對(duì)應(yīng)設(shè)置。
[0011 ] 在上述的伺服電機(jī)編碼器中，所述的旋轉(zhuǎn)磁鐵固定在轉(zhuǎn)軸內(nèi)端部，所述的旋轉(zhuǎn)碼盤位于旋轉(zhuǎn)磁鐵下方，所述的第一電路板和第二電路板固定在殼體內(nèi)且軸向間隔分布，所述的第二電路板位于轉(zhuǎn)軸內(nèi)端面上方且磁傳感器芯片與旋轉(zhuǎn)磁鐵相對(duì)置，所述的第一電路板位于第二電路板下方且轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地穿設(shè)在第一電路板中，所述的旋轉(zhuǎn)碼盤位于光電編碼器的凹口中。
[0012]在上述的伺服電機(jī)編碼器中，所述的第一電路板固定在安裝座上，所述的轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地穿設(shè)在安裝座中且安裝座通過(guò)定位結(jié)構(gòu)固定在殼體內(nèi)，所述的安裝座與轉(zhuǎn)軸之間設(shè)有軸承，所述的第二電路板與安裝座之間設(shè)有若干隔離柱且第二電路板通過(guò)若干緊固件固定在安裝座上方。
[0013]在上述的伺服電機(jī)編碼器中，所述的緊固件與隔離柱一一對(duì)應(yīng)設(shè)置且緊固件穿設(shè)在隔離柱中，緊固件的一端與安裝座固連，另一端穿過(guò)第一電路板且其端部將第一電路板壓緊在隔離柱端部上。緊固件包括緊固螺絲和緊固螺栓等等。
[0014]在上述的伺服電機(jī)編碼器中，所述的定位結(jié)構(gòu)包括固定在殼體一端的定位架，所述的轉(zhuǎn)軸穿設(shè)在定位架中，所述的定位架的中心區(qū)域向殼體內(nèi)部凸起形成環(huán)形安裝臺(tái)，所述的安裝座固定在環(huán)形安裝臺(tái)上。
[0015]在上述的伺服電機(jī)編碼器中，所述的旋轉(zhuǎn)碼盤內(nèi)周向側(cè)部具有若干圓周均勻分布的缺口，且相鄰的兩個(gè)缺口之間形成凸起。
[0016]在上述的伺服電機(jī)編碼器中，所述的殼體包括底座和扣合在底座上的外罩，底座和外罩之間通過(guò)可拆卸連接結(jié)構(gòu)相連，該可拆卸結(jié)構(gòu)包括若干設(shè)置在底座側(cè)部的卡槽，在外罩上設(shè)有若干能一一卡于所述的卡槽中的卡塊，在每塊卡塊遠(yuǎn)離外罩的一端具有能鉤在底座底面的鉤部。
[0017]信號(hào)產(chǎn)生方法，該方法包括如下步驟:
[0018]A、信號(hào)產(chǎn)生:光電編碼器和旋轉(zhuǎn)碼盤相互配合工作，且當(dāng)旋轉(zhuǎn)碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能使光電編碼器產(chǎn)生第一組信號(hào)；磁傳感器芯片和旋轉(zhuǎn)磁鐵相互配合工作，且當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能使磁傳感器芯片產(chǎn)生第二組信號(hào)；
[0019]B、差分信號(hào):通過(guò)第一差分電路將第一組信號(hào)差分；通過(guò)第二差分電路將第二組信號(hào)差分。
[0020]在上述的信號(hào)產(chǎn)生方法中，所述的第一組信號(hào)包括A信號(hào)和B信號(hào)，所述的第二組信號(hào)包括包括U信號(hào)、V信號(hào)和W信號(hào)；A信號(hào)和B信號(hào)通過(guò)第一差分電路差分成差分成A+信號(hào)、A_信號(hào)、B+信號(hào)和B _信號(hào)；U信號(hào)、V信號(hào)和W信號(hào)通過(guò)第二差分電路差分成U+信號(hào)、U_信號(hào)、V +信號(hào)、V _信號(hào)、W +信號(hào)和W _信號(hào)。
[0021]與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本伺服電機(jī)編碼器的優(yōu)點(diǎn)在于:1、設(shè)計(jì)更合理，精度高且成本低，實(shí)用性強(qiáng)；2、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且易于制造；3、信號(hào)穩(wěn)定性好且使用壽命長(zhǎng)，進(jìn)一步提高了伺服電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性；4、方法簡(jiǎn)單且易于操控，運(yùn)行成本低。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本實(shí)用新型提供的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2是本實(shí)用新型提供的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖3是本實(shí)用新型提供的碼盤結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖4是本實(shí)用新型提供的第一電路板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖5是本實(shí)用新型提供的第二電路板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖中，殼體1、底座11、卡槽11a、外罩12、卡塊12a、鉤部12b、光電編碼器la、旋轉(zhuǎn)碼盤lb、磁傳感器芯片lc、旋轉(zhuǎn)磁鐵Id、第一差分電路le、第二差分電路If、防護(hù)罩Igdl出線lh、第一電路板2、第二電路板3、轉(zhuǎn)軸4、安裝座5、定位臺(tái)階5a、定位結(jié)構(gòu)51、定位架51a、環(huán)形安裝臺(tái)51b、軸承52、隔離柱53、緊固件54。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0029]如圖1-5所不，本伺服電機(jī)編碼器包括殼體I，殼體I包括底座11和扣合在底座上的外罩12，底座和外罩之間通過(guò)可拆卸連接結(jié)構(gòu)相連。具體地，該可拆卸結(jié)構(gòu)包括若干設(shè)置在底座側(cè)部的卡槽Ila,在外罩上設(shè)有若干能---^于所述的卡槽中的卡塊12a,在每塊卡塊遠(yuǎn)離外罩的一端具有能鉤在底座底面的鉤部12b。殼體I上還連接有引出線lh。
[0030]在殼體I內(nèi)設(shè)有相互配合工作的光電編碼器Ia和旋轉(zhuǎn)碼盤Ib，且當(dāng)旋轉(zhuǎn)碼盤Ib轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能使光電編碼器Ia產(chǎn)生第一組信號(hào)，所述的殼體I內(nèi)還設(shè)有相互配合工作的磁傳感器芯片Ic和旋轉(zhuǎn)磁鐵ld，且當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁鐵Id轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能使磁傳感器芯片Ic產(chǎn)生第二組信號(hào)。具體地，本實(shí)施例的第一組信號(hào)包括A信號(hào)和B信號(hào)，所述的光電編碼器Ia與第一差分電路Ie相連且A信號(hào)和B信號(hào)通過(guò)第一差分電路Ie差分成差分成A+信號(hào)、A _信號(hào)、B +信號(hào)和1信號(hào)；所述的第二組信號(hào)包括U信號(hào)、V信號(hào)和W信號(hào)，所述的磁傳感器芯片Ic與第二差分電路If相連且