本發(fā)明涉及編碼器領(lǐng)域，特別是涉及一種分體式光柵編碼器。

背景技術(shù)：

編碼器是將信號或數(shù)據(jù)進行編制、轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸和存儲的信號形式的設(shè)備。

在工業(yè)生產(chǎn)中，一般通過編碼器將電機的轉(zhuǎn)速以及旋轉(zhuǎn)方向等信號，進行采集并輸出，現(xiàn)有技術(shù)中最常用的是單讀數(shù)頭無軸承光柵編碼器，單讀數(shù)頭無軸承光柵編碼器采用單組發(fā)光接收系統(tǒng)，即一個發(fā)光元件和一個接收元件，主軸帶動光柵盤旋轉(zhuǎn)時，經(jīng)發(fā)光元件發(fā)出的紅外光被光柵盤、狹縫切割成斷續(xù)光線，通過光電轉(zhuǎn)換原理進行電路處理，把角位移轉(zhuǎn)換成一組電信號，該組信號表示主軸的位置及轉(zhuǎn)速。

然而，由于現(xiàn)有技術(shù)中的單讀數(shù)頭無軸承光柵編碼器，采用單組發(fā)光接收系統(tǒng)，并且，發(fā)光件的照射光斑面積較小，導致在光斑面積內(nèi)集成A路、B路、Z路的接收元件，不允許與光柵盤的位置有較大的安裝允錯度，導致普通單讀數(shù)頭無軸承光柵編碼器的安裝要求較高。

另外，現(xiàn)有技術(shù)中的單讀數(shù)頭無軸承光柵編碼器，其法蘭止口與限位止口配合后使用螺釘緊固，這種至中定位方式是機械中常用方法，然而，當法蘭止口尺寸過大的情況下，無法與限位止口卡接，可能會導致光柵編碼器安裝后無法使用，這種方式對止口的尺寸公差和形位公差要求較高。

另一方面，為了防止顆粒物影響信號的采集，用于固定發(fā)光接收系統(tǒng)的外殼和法蘭與旋轉(zhuǎn)軸之間需要進行密封，現(xiàn)有技術(shù)中的單讀數(shù)頭無軸承光柵編碼器，采用在外殼與旋轉(zhuǎn)軸之間設(shè)置油封的方式密封，一般為橡膠材料制成的環(huán)狀密封套環(huán)，與旋轉(zhuǎn)軸接觸，起到隔絕外界顆粒物的作用。

然而，由于旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時會產(chǎn)生熱量，當溫度過高時可能會損壞油封，導致油封無法繼續(xù)起到密封效果，并且，當油封溫度過高時也會對編碼器內(nèi)部造成損壞，同時，油封脫落的碎屑也可能會附著在光柵盤上，對信號產(chǎn)生影響。

并且，現(xiàn)有的單讀數(shù)頭無軸承光柵編碼器，制造要求高，由于對于零件的尺寸、裝配的工藝、檢驗的方法等要求較高，同時，其安裝要求也較高，在無法達到安裝要求的場合時，無法正常使用，極大的制約了光柵編碼器的使用范圍。

因此，如何提高分體式光柵編碼器的適用性，是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種分體式光柵編碼器，該分體式光柵編碼器的安裝允錯度大，可以有效降低安裝要求。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種分體式光柵編碼器，包括用于與用戶軸連接的旋轉(zhuǎn)軸，還包括：

光柵盤，所述光柵盤安裝在所述旋轉(zhuǎn)軸上，并且所述光柵盤上開設(shè)有用于檢測所述旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動圈數(shù)的第一窗口和用于檢測所述旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動速度和方向的第二窗口；

發(fā)光管和透射式讀數(shù)頭，所述發(fā)光管和所述透射式讀數(shù)頭分別位于所述第一窗口的兩側(cè)；

反射式發(fā)光接收部件，所述反射式發(fā)光接收部件與所述第二窗口位置對應(yīng)。

優(yōu)選的，所述第一窗口為設(shè)置在所述光柵盤上的通孔，所述第二窗口為設(shè)置在所述光柵盤上的反射面，所述反射面設(shè)置在所述光柵盤靠近所述反射式發(fā)光接收部件的一面。

優(yōu)選的，所述透射式讀數(shù)頭與所述反射式發(fā)光接收部件位于所述旋轉(zhuǎn)軸的相同半徑方向。

優(yōu)選的，還包括用于固定安裝所述發(fā)光管、所述透射式讀數(shù)頭以及所述反射式發(fā)光接收部件的外殼，并且所述外殼與所述旋轉(zhuǎn)軸之間具有間隙；所述外殼呈環(huán)形，并且所述外殼的底部安裝有法蘭，所述法蘭用于與用戶止口卡接。

優(yōu)選的，所述外殼的上端靠近所述旋轉(zhuǎn)軸的一側(cè)，以及所述法蘭下端靠近所述旋轉(zhuǎn)軸的一側(cè)均設(shè)有凹槽，所述旋轉(zhuǎn)軸上固定連接有密封套環(huán)，并且所述密封套環(huán)自所述凹槽延伸至所述外殼或所述法蘭與所述旋轉(zhuǎn)軸之間的間隙。

優(yōu)選的，所述密封套環(huán)的橫截面至少具有兩處拐角。

優(yōu)選的，所述密封套環(huán)的橫截面呈U型。

優(yōu)選的，所述法蘭的底部設(shè)有用于與所述用戶止口沿徑向卡接的彈性銷，所述彈性銷沿所述法蘭的周向設(shè)置。

優(yōu)選的，所述彈性銷沿所述法蘭的周向均勻設(shè)置，并且每間隔10-15°設(shè)置有一個所述彈性銷。

優(yōu)選的，所述彈性銷為圓柱銷或圓錐銷。

優(yōu)選的，所述法蘭的周向設(shè)有防止其下落的限位面，并且，所述限位面通過用戶固定螺釘固定在用戶止口的周向表面。

本發(fā)明所提供的分體式光柵編碼器，包括用于與用戶軸連接的旋轉(zhuǎn)軸，還包括：光柵盤，所述光柵盤安裝在所述旋轉(zhuǎn)軸上，并且所述光柵盤上開設(shè)有用于檢測所述旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動圈數(shù)的第一窗口和用于檢測所述旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動速度和方向的第二窗口；發(fā)光管和透射式讀數(shù)頭，所述發(fā)光管和所述透射式讀數(shù)頭分別位于所述第一窗口的兩側(cè)；反射式發(fā)光接收部件，所述反射式發(fā)光接收部件與所述第二窗口位置對應(yīng)。該分體式光柵編碼器，采用所述透射式讀數(shù)頭和所述反射式發(fā)光接收部件兩個讀數(shù)頭，可以采集A、B、Z三路信號，一方面，利用反射原理接收A路、B路信號，用于檢測旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動速度和方向，利用透射原理接收Z路信號，用于檢測旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動圈數(shù)，如此設(shè)置，可以適用于更寬的光柵盤與讀數(shù)頭之間的軸向距離和徑向偏移，并且可以降低透射式讀數(shù)頭和反射式發(fā)光接收部件的相互干擾，有效提高安裝允錯度，提高該編碼器的適用范圍。

在一種優(yōu)選實施方式中，所述法蘭的底部設(shè)有用于與所述用戶止口沿徑向卡接的彈性銷，所述彈性銷沿所述法蘭的周向設(shè)置。所述彈性銷的設(shè)置，一方面可以有效避開所述用戶止口上由于加工誤差導致的凸起，另一方面，當所述用戶止口或所述法蘭的尺寸存在偏差時，可以通過所述彈性銷的適量彈性變形進行適應(yīng)，避免編碼器無法安裝導致的浪費。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明所提供的分體式光柵編碼器一種具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1所示分體式光柵編碼器安裝完成后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2所示分體式光柵編碼器的彈性銷分布結(jié)構(gòu)圖；

圖4為圖1所示分體式光柵編碼器A部分的局部放大圖；

圖5為圖1所示分體式光柵編碼器的發(fā)光接收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1-外殼、11-光柵盤、12-發(fā)光管、13-透射式讀數(shù)頭、14-反射式發(fā)光接收部件、15-第一電路板、16-第二電路板、2-法蘭、21-彈性銷、22-用戶止口、23-用戶固定螺釘、3-旋轉(zhuǎn)軸、31-密封套環(huán)、32-用戶軸、33-用戶螺母。

具體實施方式

本發(fā)明的核心是提供一種分體式光柵編碼器，該分體式光柵編碼器使用透射式和反射式相配合的信號接收裝置，可以顯著的提高該編碼器對安裝誤差的適應(yīng)程度。

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

請參考圖1至圖5，圖1為本發(fā)明所提供的分體式光柵編碼器一種具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1所示分體式光柵編碼器安裝完成后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2所示分體式光柵編碼器的彈性銷分布結(jié)構(gòu)圖；圖4為圖1所示分體式光柵編碼器A部分的局部放大圖；圖5為圖1所示分體式光柵編碼器的發(fā)光接收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

在該實施方式中，分體式光柵編碼器包括用于與用戶軸32連接的旋轉(zhuǎn)軸3，用戶軸32與旋轉(zhuǎn)軸3之間可以采用用戶螺母33固定，旋轉(zhuǎn)軸3上安裝有光柵盤11，并且光柵盤11上開設(shè)有可檢測旋轉(zhuǎn)軸3轉(zhuǎn)動圈數(shù)的第一窗口和可檢測旋轉(zhuǎn)軸3轉(zhuǎn)動速度和方向的第二窗口。

編碼器還包括發(fā)光管12和透射式讀數(shù)頭13，發(fā)光管12和透射式讀數(shù)頭13分別位于第一窗口的兩側(cè)，即發(fā)光管12發(fā)出光線，當?shù)谝淮翱谵D(zhuǎn)動至發(fā)光管12的光線位置時，發(fā)光管12發(fā)出的光線被透射式讀數(shù)頭13接收，輸出Z信號，由于在旋轉(zhuǎn)軸3的一周僅設(shè)有一組第一窗口，因此通過發(fā)光管12和透射式讀數(shù)頭13輸出的Z信號，每旋轉(zhuǎn)一周僅輸出一組Z信號，用戶通過記錄Z信號的數(shù)量來檢測轉(zhuǎn)動的圈數(shù)。

這里需要說明的是，在設(shè)計編碼器時，一組第一窗口可以包含多個窗口，對應(yīng)的，一組Z信號同樣可以包含多個Z信號。

同時，與第二窗口對應(yīng)的位置還安裝有反射式發(fā)光接收部件14，反射式發(fā)光接收部件14自身發(fā)出的光線，經(jīng)光柵盤11的反射后被自身接收，輸出A信號與B信號，可以根據(jù)A信號與B信號的接收順序判斷旋轉(zhuǎn)軸3的轉(zhuǎn)動方向，同時可以根據(jù)接收信號的間隔時長判斷旋轉(zhuǎn)軸3的轉(zhuǎn)動速度。

具體的，外殼1內(nèi)設(shè)有第一電路板15和第二電路板16，第一電路板15和第二電路板16分別位于光柵盤11的上下兩側(cè)，發(fā)光管12和反射式發(fā)光接收部件14均安裝在第一電路板15上，透射式讀數(shù)頭13安裝在第二電路板16上。

當然，反射式發(fā)光接收部件14也可以安裝在第二電路板16上，同時，反射式發(fā)光接收部件14相對于發(fā)光管12而言，可以安裝在靠近旋轉(zhuǎn)軸3軸線的位置，也可以安裝在遠離旋轉(zhuǎn)軸3軸線的位置。

該分體式光柵編碼器，采用透射式讀數(shù)頭13和反射式發(fā)光接收部件14兩個讀數(shù)頭，可以采集A、B、Z三路信號，利用反射原理接收A路、B路信號，利用透射原理接收Z路信號，如此設(shè)置，由于反射光線的接收，相比于透射光線的接收而言，光柵盤11與反射式發(fā)光接收部件14之間的距離適應(yīng)范圍寬，可以適用于更寬的距離，有效提高安裝允錯度，提高該編碼器的適用范圍。

另外，由于采用透射式讀數(shù)頭13和反射式發(fā)光接收部件14兩種信號接收裝置，因此，為了避免兩者在接收信號時的相互干擾，可以將透射式讀數(shù)頭13和反射式發(fā)光接收部件14之間的距離增大，即增大第一窗口與第二窗口之間的距離，減少信號接收時的干擾。

優(yōu)選的，透射式讀數(shù)頭13與反射式發(fā)光接收部件14位于旋轉(zhuǎn)軸3的相同半徑方向，如此設(shè)置，由于A、B信號與Z信號之間存在位置關(guān)系，將兩個讀數(shù)頭安裝在同一半徑方向，可以減小由旋轉(zhuǎn)軸3的徑向偏移所導致的A、B信號與Z信號之間的位置關(guān)系的偏差，當然，透射式讀數(shù)頭13與反射式發(fā)光接收部件14也可以位于趨近同一半徑方向。

另外，為了固定安裝發(fā)光管12、透射式讀數(shù)頭13以及反射式發(fā)光接收部件14，該編碼器還包括外殼1，并且外殼1與旋轉(zhuǎn)軸3之間具有間隙。

上述設(shè)置，外殼1與旋轉(zhuǎn)軸3之間具有間隙，旋轉(zhuǎn)軸3旋轉(zhuǎn)時處于懸空狀態(tài)，不接觸并且不會發(fā)熱，有效保護外殼1內(nèi)部各發(fā)光接收部件不受損傷。

具體的，外殼1呈環(huán)形，并且外殼1的底部安裝有法蘭2，法蘭2用于與用戶止口22卡接。

這里需要說明的是，外殼1的設(shè)置，可以有效的保護內(nèi)部構(gòu)件免受外界顆粒物等的損壞，當然，發(fā)光管12、透射式讀數(shù)頭13以及反射式發(fā)光接收部件14也可以借助支撐件直接安裝在法蘭2上，無需設(shè)置外殼1亦可，并不局限于本實施例所給出的結(jié)構(gòu)，法蘭2與旋轉(zhuǎn)軸3之間具有間隙。

優(yōu)選的，外殼1的上端靠近旋轉(zhuǎn)軸3的一側(cè)，以及法蘭2下端靠近旋轉(zhuǎn)軸3的一側(cè)均設(shè)有凹槽，旋轉(zhuǎn)軸3上固定連接有密封套環(huán)31，并且密封套環(huán)31自相應(yīng)的凹槽延伸至外殼1與旋轉(zhuǎn)軸3之間或者法蘭2與旋轉(zhuǎn)軸3之間的間隙。

外殼1、法蘭2、發(fā)光管12、透射式讀數(shù)頭13、反射式發(fā)光接收部件14、第一電路板15以及第二電路板16共同構(gòu)成該編碼器的固定部分，旋轉(zhuǎn)軸3、光柵盤11和密封套環(huán)31構(gòu)成該編碼器的旋轉(zhuǎn)部分。

更優(yōu)選的，密封套環(huán)31的橫截面至少具有兩處拐角，并且優(yōu)選為U型，其U型結(jié)構(gòu)的內(nèi)外表面的寬度可以根據(jù)凹槽以及外殼1與旋轉(zhuǎn)軸3之間的間隙尺寸確定。

密封套環(huán)31通過拐角的設(shè)計，與法蘭2和外殼1共同形成迷宮式的密封結(jié)構(gòu)，有效阻擋外界顆粒物的進入。

優(yōu)選的，密封套環(huán)31為金屬件或塑料件，金屬件強度高，塑料件成本低，具體的，可以根據(jù)需要選擇。

密封套環(huán)31優(yōu)選采用膠粘在旋轉(zhuǎn)軸3上，采用膠粘的方式固定，方便快捷，效率高。

在上述實施方式的基礎(chǔ)上，法蘭2的底部設(shè)有用于與用戶止口22沿徑向卡接的彈性銷21，彈性銷21沿法蘭2的周向設(shè)置。彈性銷21的設(shè)置，一方面可以有效避開用戶止口22上由于加工誤差導致的凸起，另一方面，當用戶止口22或法蘭2的尺寸存在偏差時，可以通過彈性銷21的適量彈性變形進行適應(yīng)，避免編碼器無法安裝導致的浪費。

具體的，彈性銷21可以設(shè)置在法蘭2遠離旋轉(zhuǎn)中心的一側(cè)或靠近旋轉(zhuǎn)中心的一側(cè)，能夠?qū)崿F(xiàn)法蘭2與用戶止口22的周向限位即可。

優(yōu)選的，彈性銷21沿法蘭2的周向均勻設(shè)置，并且每間隔10-15°設(shè)置有一個彈性銷21，同時，彈性銷21優(yōu)選為便于加工的圓柱銷或圓錐銷。當然，彈性銷21的分布也可以為非均勻分布，其分布間隔也可以更大或更小，并不局限于本實施例所給出的形式。

上述設(shè)置，使用多點分布式彈性圓柱銷按圓周均勻分布，形成多點定位，點接觸的方式受力后在微觀上會產(chǎn)生彈性變形，利用彈性銷21的變形能力，消除因止口尺寸和形位誤差對編碼器至中度的影響，并且可以避免用戶止口22中某些點有凸起對定位精度的影響，極大降低了用戶止口22的形位誤差對定位精度的影響。

另外，除利用彈性銷21進行周向定位外，還設(shè)有縱向定位的結(jié)構(gòu)，具體的，法蘭2的周向設(shè)有防止其下落的限位面，并且，限位面通過用戶固定螺釘23固定在用戶止口22的周向表面，實現(xiàn)向上和向下的縱向定位。

本實施例所提供的分體式光柵編碼器，即無軸承編碼器，相比于現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點：

1、制造更加簡單

普通單讀數(shù)頭無軸承光柵編碼器在制造過程中對光柵盤11與讀數(shù)頭的距離具有較高的要求，而該雙讀數(shù)頭，即透射式讀數(shù)頭和反射式發(fā)光接收部件的無軸承光柵編碼器將會降低光柵盤11與讀數(shù)頭的距離要求。例如一款僅原理不同，其他均相同的光柵編碼器，普通單讀數(shù)頭無軸承光柵編碼器要求的光柵盤11與讀數(shù)頭間距為0～0.1mm，而使用雙讀數(shù)頭的無軸承光柵編碼器的光柵盤11與讀數(shù)頭間距為0～2mm，將要求的公差擴大了20倍。

2、用戶的安裝要求更加寬松

普通單讀數(shù)頭無軸承光柵編碼器的安裝要求較高，而使用雙讀數(shù)頭的無軸承光柵編碼器將會降低用戶的安裝要求。例如一款僅原理不同，其他均相同的光柵編碼器，普通單讀數(shù)頭無軸承光柵編碼器的用戶止口22與用戶軸32同軸度安裝要求為＜0.1mm，而使用該雙讀數(shù)頭的無軸承光柵編碼器的用戶止口22與用戶軸32同軸度安裝要求為＜0.5mm，將要求的公差擴大了5倍。

3、用戶止口22的形位公差要求更加寬松

傳統(tǒng)圓形止口光柵編碼器的安裝對于用戶止口22的形位公差要求較高，而使用多個彈性銷21形成多點定位的光柵編碼器將會降低用戶止口22的形位公差要求。例如一款僅定位方式不同，其他均相同的光柵編碼器，使用傳統(tǒng)圓形止口的光柵編碼器，對于用戶止口22的形位公差為7級，而使用了多個彈性銷21形成多點定位的光柵編碼器對于用戶止口22的形位公差只需要9級。極大的降低了用戶加工止口的要求。

4、消除編碼器的發(fā)熱現(xiàn)象

現(xiàn)有技術(shù)中，油封方式密封的編碼器在旋轉(zhuǎn)軸3旋轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生熱量，當溫度過高時可能會損壞油封，導致無法繼續(xù)起到密封效果，而且溫度過高也會對編碼器內(nèi)部電器件造成損壞，油封脫落的碎屑也可能會附著在光柵盤11上，對信號產(chǎn)生影響。而使用該迷宮式密封的編碼器，固定部分和旋轉(zhuǎn)部分是不接觸的，所以旋轉(zhuǎn)時不會產(chǎn)生熱量，更不會有碎屑附著在光柵盤11上。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

以上對本發(fā)明所提供的分體式光柵編碼器進行了詳細介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。