伺服電機編碼器及信號產(chǎn)生方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于電機配件技術(shù)領域，尤其涉及一種伺服電機編碼器及信號產(chǎn)生方法。
【背景技術(shù)】
[0002]編碼器是將信號(如比特流)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備。應用于伺服電機的編碼器通常采用光電編碼器和旋轉(zhuǎn)碼盤結(jié)合采集信號或者采用旋轉(zhuǎn)磁鐵與磁傳感器芯片結(jié)合采集信號。然而，當伺服電機應用于控制精度較高的場合以及工作環(huán)境較差的場合時，光電編碼器和旋轉(zhuǎn)碼盤構(gòu)成的伺服電機編碼器以及旋轉(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)碼盤成本相當高，并且旋轉(zhuǎn)碼盤容易因為長期使用而附著粉塵，從而降低精度。旋轉(zhuǎn)磁鐵與磁傳感器芯片構(gòu)成的伺服電機編碼器的精度較低，雖然可以通過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)存在的問題，人們進行了長期的探索，提出了各式各樣的解決方案。
[0003]例如，中國專利文獻公開了一種伺服電機專用小型編碼器，[申請?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:它還包括設置在電纜線線芯與動光柵之間用于遮擋二者不發(fā)生摩擦的主體擋塊、用于保護電纜線線芯的膠皮成型護線套，所述的電纜線線芯焊接在電路板的下方。該方案結(jié)構(gòu)簡單合理，能夠降低整體伺服電機編碼器的高度，同時解決出線難的問題，美觀大方實用。另外，中國專利文獻還公開了一種永磁伺服電機專用編碼器，[申請?zhí)?201220352841.5]，該編碼器包括外殼，設置在外殼內(nèi)部的編碼器主體，設置在編碼器主體上的靜光柵，連接在主軸碼盤座上的動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，提高使用性能。
[0004]上述的方案在一定程度上改進了現(xiàn)有技術(shù)的部分問題，但是，上述的方案還至少存在以下缺陷:設計不合理，精度較低，整體結(jié)構(gòu)復雜且成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對上述問題，提供一種設計更合理、精度高且成本低的伺服電機編碼器。
[0006]本發(fā)明的另外一個目的是針對上述問題，提供一種能提高精度的信號產(chǎn)生方法。
[0007]為達到上述目的，本發(fā)明采用了下列技術(shù)方案:本伺服電機編碼器包括殼體，在殼體內(nèi)設有相互配合工作的光電編碼器和旋轉(zhuǎn)碼盤，且當旋轉(zhuǎn)碼盤轉(zhuǎn)動時能使光電編碼器產(chǎn)生第一組信號，所述的殼體內(nèi)還設有相互配合工作的磁傳感器芯片和旋轉(zhuǎn)磁鐵，且當旋轉(zhuǎn)磁鐵轉(zhuǎn)動時能使磁傳感器芯片產(chǎn)生第二組信號。
[0008]在本申請中，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)可以進一步降低制造成本，同時，精度大幅提高，不僅信號穩(wěn)定性更好，而且能進一步提高伺服電機的實用性。
[0009]在上述的伺服電機編碼器中，所述的第一組信號包括A信號和B信號，所述的光電編碼器與第一差分電路相連且A信號和B信號通過第一差分電路差分成差分成A+信號、A_信號、B +信號和B _信號；所述的第二組信號包括U信號、V信號和W信號，所述的磁傳感器芯片與第二差分電路相連且U信號、V信號和W信號通過第二差分電路差分成U+信號、U_信號、V +信號、V _信號、W +信號和W _信號。第二組信號還包括Z信號，這里的A信號、B信號、U信號、V信號、W信號和Z信號均為電機的各種控制信號。
[0010]在上述的伺服電機編碼器中，所述的光電編碼器和第一差分電路設置在第一電路板上，所述的磁傳感器芯片和第二差分電路設置在第二電路板上，所述的第一電路板和第二電路板均設置在殼體內(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、V信號、W信號和Z信號的信號比較準，而安捷倫256線光電編碼器的A信號和B信號的信號比較準，同時，線數(shù)也比較多，上述兩者的結(jié)合可以取長補短，提高了整個編碼器的實用性。
[0011]在上述的伺服電機編碼器中，所述的殼體一端可轉(zhuǎn)動地穿設有轉(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應設置，所述的旋轉(zhuǎn)磁鐵與第二電路板上的磁傳感器芯片對應設置。
[0012]在上述的伺服電機編碼器中，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)動地穿設在第一電路板中，所述的旋轉(zhuǎn)碼盤位于光電編碼器的凹口中。
[0013]在上述的伺服電機編碼器中，所述的第一電路板固定在安裝座上，所述的轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動地穿設在安裝座中且安裝座通過定位結(jié)構(gòu)固定在殼體內(nèi)，所述的安裝座與轉(zhuǎn)軸之間設有軸承，所述的第二電路板與安裝座之間設有若干隔離柱且第二電路板通過若干緊固件固定在安裝座上方。
[0014]在上述的伺服電機編碼器中，所述的緊固件與隔離柱一一對應設置且緊固件穿設在隔離柱中，緊固件的一端與安裝座固連，另一端穿過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。
[0015]在上述的伺服電機編碼器中，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，所述的安裝座固定在環(huán)形安裝臺上。
[0016]在上述的伺服電機編碼器中，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，且相鄰的兩個缺口之間形成凸起。
[0017]在上述的伺服電機編碼器中，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可拆卸連接結(jié)構(gòu)相連，該可拆卸結(jié)構(gòu)包括若干設置在底座側(cè)部的卡槽，在外罩上設有若干能一一卡于所述的卡槽中的卡塊，在每塊卡塊遠離外罩的一端具有能鉤在底座底面的鉤部。
[0018]信號產(chǎn)生方法，該方法包括如下步驟:
[0019]A、信號產(chǎn)生:光電編碼器和旋轉(zhuǎn)碼盤相互配合工作，且當旋轉(zhuǎn)碼盤轉(zhuǎn)動時能使光電編碼器產(chǎn)生第一組信號；磁傳感器芯片和旋轉(zhuǎn)磁鐵相互配合工作，且當旋轉(zhuǎn)磁鐵轉(zhuǎn)動時能使磁傳感器芯片產(chǎn)生第二組信號；
[0020]B、差分信號:通過第一差分電路將第一組信號差分；通過第二差分電路將第二組信號差分。
[0021 ] 在上述的信號產(chǎn)生方法中，所述的第一組信號包括A信號和B信號，所述的第二組信號包括包括U信號、V信號和W信號；A信號和B信號通過第一差分電路差分成差分成A+信號、A_信號、B+信號和B _信號；U信號、V信號和W信號通過第二差分電路差分成U+信號、U_信號、V +信號、V _信號、W +信號和W _信號。
[0022]與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本伺服電機編碼器及信號產(chǎn)生方法的優(yōu)點在于:1、設計更合理，精度高且成本低，實用性強；2、結(jié)構(gòu)簡單且易于制造；3、信號穩(wěn)定性好且使用壽命長，進一步提高了伺服電機運行的穩(wěn)定性；4、方法簡單且易于操控，運行成本低。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明提供的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2是本發(fā)明提供的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖3是本發(fā)明提供的碼盤結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖4是本發(fā)明提供的第一電路板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖5是本發(fā)明提供的第二電路板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]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、定位臺階5a、定位結(jié)構(gòu)51、定位架51a、環(huán)形安裝臺51b、軸承52、隔離柱53、緊固件54。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步詳細的說明。
[0030]如圖1-5所不，本伺服電機編碼器包括殼體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)包括若干設置在底座側(cè)部的卡槽Ila,在外罩上設有若干能---^于所述的卡槽中的卡塊12a,在每塊卡塊遠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。
[0031]在殼體I內(nèi)設有相互配合工作的光電編碼器Ia和旋轉(zhuǎn)碼盤Ib，且當旋轉(zhuǎn)碼盤Ib轉(zhuǎn)動時能使光電編碼器Ia產(chǎn)生第一組信號，所述的殼體I內(nèi)還設有相互配合工作的磁傳感器芯片Ic和旋轉(zhuǎn)磁鐵ld，且當旋轉(zhuǎn)磁鐵Id轉(zhuǎn)動時能使磁傳感器芯片Ic產(chǎn)生第二組信號。具體地，本實施例的第一組信號包括A信號和B信號，所述的光電編碼器Ia與第一差分電路Ie相連且A信號和B信號通過第一差分電路Ie差分成差分成A+信號、A _信號、B +信號和1信號；所述的第二組信號包括U信號、V信號和W信號，所述的磁傳感器芯片Ic與第二差分電路If相連且U信號、V信號和W信號通過第二差分電路If差分成U+信號、U _信號、V.信號、V -信號、W +信號和W -信號。
[0032]優(yōu)化方案，這里的光電編碼器Ia和第一差分電路Ie設置在第一電路板2上，所述的磁傳感器芯片Ic和第二差分電路If設置在第二電路板3上，所述的第一電路板2和第二電路板3均設置在殼體I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、