專利名稱：模塊化編碼器及其生產(chǎn)方法以及用于測量角運(yùn)動的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測量裝置。更具體地說，本發(fā)明涉及模塊化編碼器、生產(chǎn)模塊化編碼器的方法以及用于測量角運(yùn)動的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
編碼器用于測量角運(yùn)動或線性運(yùn)動。編碼器的普遍用途是用于計(jì)算機(jī)數(shù)字控制(CNC)機(jī)床。編碼器外殼在例如軸承編碼器中可由金屬制成，或者在模塊化編碼器中可由塑料制成，并且包括有印制電路板(PCB)。
在某些情況下，可能希望或需要消除例如因接地回路而引起的編碼器信號上的噪音。這可通過將PCB電連接即接地至安裝有編碼器的電動機(jī)上來實(shí)現(xiàn)。在模塊化編碼器中，與電動機(jī)相接觸的外殼表面由不導(dǎo)電的塑料制成。在某些情況下，將O形托架和導(dǎo)線焊接到PCB上，以便在PCB和電動機(jī)之間形成電連接。然而，這是成本高且勞動密集型的。
軸承編碼器的金屬編碼器外殼可將PCB直接電連接到電動機(jī)上。然而，金屬編碼器的生產(chǎn)成本較高。
可對模塊化編碼器的塑料編碼器外殼提供涂層，以便為其所封裝的PCB提供接地路徑。然而，如果涂層因使用而受到磨損，那么帶涂層的塑料編碼器外殼可能會失效，和/或涂層的生產(chǎn)成本較高。
作為附加或替代，塑料的編碼器外殼還可設(shè)有外部導(dǎo)線，可對該導(dǎo)線進(jìn)行焊接以便為PCB提供接地路徑。外部焊接線的生產(chǎn)比較困難和/或成本較高，并且還可能由于焊接接縫的彎曲或受應(yīng)力而產(chǎn)生故障。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例，模塊化編碼器包括不導(dǎo)電的編碼器外殼和安裝在編碼器外殼上的印制電路板。模塊化編碼器還包括適合于并設(shè)置成與印制電路板電連接的安裝托架，以及適合于將編碼器外殼連接到電動機(jī)上并使安裝托架與電動機(jī)電連接的安裝螺釘。
編碼器外殼可包括適合于將印制電路板固定在安裝托架上的托架組件。編碼器外殼可包括不導(dǎo)電的聚合物。安裝托架可以是金屬的。
安裝托架可包括適合于延伸到編碼器外殼的圓周之外并適合于連接到接地線上的外部接頭。安裝托架可包括適合于連接到印制電路板上的接頭，該接頭適合于響應(yīng)印制電路板安裝到編碼器外殼中而彈性地?fù)锨?br> 這種模塊化編碼器可安裝到電動機(jī)上。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例，生產(chǎn)模塊化編碼器的方法包括將導(dǎo)電安裝托架插入到不導(dǎo)電的編碼器外殼中，并將印制電路板設(shè)置在編碼器外殼上，以便使印制電路板與安裝托架電連接。該方法還包括利用導(dǎo)電連接器來將編碼器外殼連接到電動機(jī)上，該連接器與安裝托架和電動機(jī)都接觸。
本方法還包括用蓋子蓋住印制電路板。
安裝托架可在編碼器外殼的模制期間插入到編碼器外殼中。
導(dǎo)電連接器可包括金屬螺釘。導(dǎo)電安裝托架可以是金屬的。導(dǎo)電安裝托架包括適合于連接到印制電路板上的金屬接頭。導(dǎo)電安裝托架包括適合于連接到接地線上的外部接頭。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例，用于測量角運(yùn)動的系統(tǒng)包括模塊化編碼器，其包括不導(dǎo)電的編碼器外殼、安裝在編碼器外殼中的印制電路板，以及與印制電路板電連接的安裝托架。該系統(tǒng)還包括電動機(jī)和將模塊化編碼器連接在電動機(jī)上并使安裝托架與電動機(jī)電連接的安裝螺釘。
安裝托架可包括適合于延伸到編碼器外殼之外的外部接頭。該外部接頭適合于與接地線電連接。
安裝托架可包括適合于連接到印制電路板上的接頭。該接頭適合于響應(yīng)印制電路板安裝到編碼器外殼中而彈性地?fù)锨?br>

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的編碼器外殼、PCB、安裝托架和安裝螺釘?shù)膫?cè)視圖；圖2a是從上方至側(cè)向看去的本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的分解視圖；圖2b是從下方至側(cè)向看去的本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的分解視圖；圖3是在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的側(cè)視圖中的電氣路徑的示意圖；圖4是編碼器外殼、PCB、安裝托架和安裝螺釘?shù)姆纸鈧?cè)視圖，其顯示了用于安裝的示例性運(yùn)動方向；圖5是從上方至側(cè)向看去的本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的視圖；圖6是從上方至側(cè)向看去的本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的視圖；圖7是從下方至側(cè)向看去的本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的視圖；圖8是本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的放大視圖；圖9是顯示了本發(fā)明方法的一個(gè)示例性實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面將介紹使用沖壓成形的金屬托架來將PCB與電動機(jī)通過編碼器而電連接的裝置和方法。金屬托架(在本文中也稱為安裝托架)可設(shè)置并安裝到合適的位置，并通過PCB固定住。通過安裝螺釘可實(shí)現(xiàn)與電動機(jī)的連接。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的編碼器外殼10、PCB11、安裝托架12和安裝螺釘13的側(cè)視圖。通過夾銷14.1和14.2可將PCB 11固定在編碼器外殼10上的合適位置處。也可以采用更多的夾銷或更少的夾銷。夾銷14.1和14.2可與編碼器外殼10形成一體，其可由任何恰當(dāng)?shù)木酆衔锘蚱渌粚?dǎo)電的材料制成。PCB 11可由純硅或摻雜硅構(gòu)成，并在PCB 11的表面上和/或PCB 11的內(nèi)部包括任何適當(dāng)材料的電路或制成物。安裝螺釘13在編碼器外殼10的底面15之下延伸出來，以便允許與電動機(jī)相連。
圖2a顯示了從上方至側(cè)向看去的在空間上與PCB 11間隔開但與之對齊的編碼器外殼10。圖中顯示出具有接頭20的安裝托架12定位在編碼器外殼10中，使得接頭20暴露于PCB 11中。安裝螺釘13的頭部21顯示為與安裝托架12的墊圈接觸區(qū)域22相接觸。
圖2b顯示了從下方至側(cè)向看去的在空間上與PCB 11間隔開但與之對齊的編碼器外殼10。安裝螺釘13顯示為在編碼器外殼10的下方延伸。PCB觸頭23顯示為位于PCB 11的底面上。
圖3是在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的側(cè)視圖中的電氣路徑30的示意圖。電氣路徑30顯示為從PCB 11穿過設(shè)于編碼器外殼10中的安裝托架12而延伸到安裝螺釘13處。
圖4是編碼器外殼10、PCB 11、安裝托架12和安裝螺釘13的分解側(cè)視圖。制造編碼器的示例性方法包括沿箭頭40的方向?qū)惭b托架12插入到編碼器外殼10的凹槽中的步驟。通過在箭頭41的方向上移動安裝托架12，就可使安裝托架定位或者不定位在編碼器外殼10中。通過在箭頭42的方向上移動PCB 11，就可將PCB 11設(shè)置在編碼器外殼10上。PCB 11可定位在夾銷14.2和14.3之下。具有頭部21的安裝螺釘13可在箭頭43的方向上移動，從而與安裝托架12的墊圈接觸區(qū)域22相接觸。安裝螺釘13可在編碼器外殼10的底面15之下延伸，允許與電動機(jī)相連。在本發(fā)明的一個(gè)備選示例性實(shí)施例中，可以不同的順序來執(zhí)行這些制造步驟，和/或完全取消掉某些制造步驟。
圖5顯示了安裝托架12的接頭20暴露于頂面一側(cè)的編碼器外殼10。安裝托架12的這個(gè)示例性實(shí)施例包括外部接頭50，其可延伸到編碼器10的凹槽之外，該凹槽例如是用于將安裝托架12定位在編碼器外殼10中的同一凹槽。外部接頭50可通過例如壓接、焊接、接片連接、螺旋連接等而適合于用作接地線和/或接片的連接點(diǎn)。在圖5中還顯示了另外的安裝螺釘51，其可定位在與另一安裝螺釘相對的一側(cè)?？偣部梢杂幸粋€(gè)或多個(gè)安裝螺釘中的任意數(shù)目。
安裝托架12的接頭20設(shè)置成可響應(yīng)于PCB 11安裝到編碼器外殼10中而產(chǎn)生撓曲，例如彈性地?fù)锨?。無論在安裝到電動機(jī)上時(shí)編碼器所遇到的振動有多大，這種撓曲接觸都可在PCB 11和安裝托架12之間可靠地保持穩(wěn)定的接觸，并允許編碼器外殼10和PCB 11具有相對較大的制造公差。
圖6是本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的頂視圖。編碼器外殼10被PCB蓋子60部分或完全地遮蓋住。安裝螺釘13通過與墊圈接觸區(qū)域22相接觸的頭部21而將安裝托架12固定住。安裝螺釘13可將編碼器連接在電動機(jī)上。外部接頭50延伸到編碼器外殼10的圓周之外。另一安裝螺釘51與安裝螺釘13相對。
圖7顯示了從上方至側(cè)向看去的由PCB蓋子60部分或完全遮蓋住的編碼器外殼10。安裝螺釘13通過與墊圈接觸區(qū)域22相接觸的頭部21而將安裝托架12固定住。安裝螺釘13可將編碼器連接在電動機(jī)上。外部接頭50延伸到編碼器外殼10的圓周之外。
圖8是本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施利的放大視圖。安裝托架12設(shè)于編碼器外殼10中。安裝螺釘13通過與墊圈接觸區(qū)域22相接觸的頭部21而將安裝托架12固定住。安裝托架12的外部接頭50延伸到編碼器外殼10的圓周之外。安裝托架12的接頭20在編碼器外殼10的頂面之上延伸，在這里其與PCB電連接。
圖9是顯示了本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的方法的流程圖。圖9中所示的方法始于開始動作90，然后前進(jìn)到動作91，其指示將導(dǎo)電安裝托架插入到編碼器外殼中。本方法從動作91前進(jìn)到動作92，其指示將印制電路板設(shè)置在編碼器外殼上，并與安裝托架電連接。本方法從動作92前進(jìn)到動作93，其指示利用導(dǎo)電連接器將編碼器外殼連接到電動機(jī)上。該連接器與安裝托架和電動機(jī)都接觸。本方法從動作93前進(jìn)到動作94，其指示用蓋子蓋住印制電路板。本方法從動作94前進(jìn)到結(jié)束動作95。
在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，例如在編碼器外殼10的注塑模制之前，可將安裝托架12結(jié)合到注塑模制的編碼器外殼10中，從而可將編碼器外殼10和安裝托架12制作成整體式部件。在編碼器外殼10的模制之前，可將安裝托架12插入到模具中。在將安裝托架12插入到模具中之后再形成編碼器外殼10。由于編碼器外殼10和安裝托架12是整體式的，因此之后可將PCB 11安裝到編碼器外殼10上，而不需要在將PCB 11安裝到編碼器外殼10上的過程中相對于編碼器外殼10來固定住安裝托架12。
權(quán)利要求
1.一種模塊化編碼器，包括不導(dǎo)電的編碼器外殼；安裝在所述編碼器外殼中的印制電路板；適合于與所述印制電路板電連接的安裝托架；和適合于將所述編碼器外殼連接到電動機(jī)上并使所述安裝托架與所述電動機(jī)電連接的安裝螺釘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化編碼器，其特征在于，所述編碼器外殼包括適合于將所述印制電路板固定在所述安裝托架上的托架組件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化編碼器，其特征在于，所述編碼器外殼由不導(dǎo)電的聚合物形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化編碼器，其特征在于，所述安裝托架是金屬的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化編碼器，其特征在于，所述安裝托架包括外部接頭，其延伸到所述編碼器外殼的圓周之外并適合于與接地線相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化編碼器，其特征在于，所述安裝托架包括適合于與所述印制電路板相連的接頭，所述接頭適合于響應(yīng)將所述印制電路板安裝到所述編碼器外殼中而彈性地?fù)锨?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化編碼器，其特征在于，所述模塊化編碼器還包括電動機(jī)。
8.一種生產(chǎn)模塊化編碼器的方法，包括將導(dǎo)電安裝托架插入到不導(dǎo)電的編碼器外殼中；將印制電路板設(shè)置在所述編碼器外殼上，以使所述印制電路板與所述安裝托架電連接；通過導(dǎo)電連接器來將所述編碼器外殼連接到電動機(jī)上，所述連接器與所述安裝托架和電動機(jī)都接觸。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法還包括利用蓋子蓋住所述印制電路板。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述導(dǎo)電連接器包括金屬螺釘。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述導(dǎo)電安裝托架是金屬的。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述導(dǎo)電安裝托架包括適合于與所述印制電路板相連的金屬接頭。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述導(dǎo)電安裝托架包括適合于與接地線相連的外部接頭。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在所述編碼器外殼的模制期間將所述安裝托架插入到所述編碼器外殼中。
15.一種用于測量角運(yùn)動的系統(tǒng)，包括模塊化編碼器，其包括不導(dǎo)電的編碼器外殼、安裝在所述編碼器外殼中的印制電路板以及與所述印制電路板電連接的安裝托架；電動機(jī)；和將所述模塊化編碼器連接在所述電動機(jī)上并使所述安裝托架與所述電動機(jī)電連接的安裝螺釘。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述安裝托架包括適合于延伸到所述編碼器外殼之外的外部接頭，所述外部接頭適合于與接地線電連接。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述安裝托架包括適合于與所述印制電路板相連的接頭，所述接頭適合于響應(yīng)將所述印制電路板安裝到所述編碼器外殼中而彈性地?fù)锨?br> 全文摘要
一種模塊化編碼器，包括編碼器外殼和安裝在編碼器外殼中的印制電路板。這種模塊化編碼器還包括適合于與印制電路板電連接的安裝托架，以及適合于將編碼器外殼連接到電動機(jī)上并使安裝托架與電動機(jī)電連接的安裝螺釘。
文檔編號G01D5/00GK1782673SQ20051012700
公開日2006年6月7日 申請日期2005年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月23日
發(fā)明者G·雷霍德斯, 山下守, 中村義行, J·米特雷特, M·特雷森雷特 申請人:約翰尼斯海登海恩博士股份有限公司