磁式编码器的磁环、磁环充磁与读取装置以及磁式编码器制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种磁式编码器的磁环、磁环充磁与读取装置以及磁式编码器，所述磁环为中空结构，所述磁环具有至少1个磁道，所述磁道用于记录二进制数据。本发明专利技术提供的磁式编码器的磁环，通过设置多个可以记录二进制数据的磁道来表征转角角度，可以有效的避免现有技术中采用霍尔元件时由于磁通密度变动引起的测量误差，提高了检测精度。磁环充磁与读取装置可以完成对磁环所有磁道的充磁操作，满足了大面积高精度的充磁需求，且装置的成本较低，充磁操作简单。磁式编码器解决了现有技术中编码器的转角信号输出形式单一的问题，可方便机器人对同一个转角信号同时进行多种不同用途的处理使用。

Magnetic encoders' magnetic rings, magnetic ring magnetization and reading devices and magnetic encoders

【技术实现步骤摘要】
磁式编码器的磁环、磁环充磁与读取装置以及磁式编码器
本专利技术属于编码器节
，涉及一种磁式编码器的磁环、磁环充磁与读取装置以及磁式编码器。
技术介绍
磁式编码器用于检测伺服电机等的旋转轴的旋转位置。现有技术中的专利文献(申请号为CN200780052743.1)中揭示了这样的磁式编码器，在专利中所述的位置检测装置中，采用霍尔元件，使其随着磁化成多极的磁环的旋转检测出正弦波信号，通过信号处理得到角度的绝对值。在该专利申请中，由于要检测磁环的磁通量分布，所以磁环的旋转摆振引起的磁通密度的变动会产生较大测量误差，降低了检测角度的精度。另外，对磁环特别是多极磁环的充磁精度也会影响检测角度的精度，而且大面积高精度的充磁需要较为复杂的设备。这就造成现有的大直径，中空型磁式编码器的成本非常的高。此外，在机器人应用领域中，在设计时，机器人的多个功能都需要应用到转角信息，并且各个功能对转角信息的传输形式和频度又都不同。现有技术中编码器一般仅采用一个SSI接口输出转角信号，当需要应用其他频段的转角信号时，一般需要对SSI接口输出的转角信号进行处理转换，得到所需要的信号形式，步骤较为繁琐。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于，提供一种磁式编码器的磁环，旨在解决现有技术中磁式编码器检测角度精度较低的问题。本专利技术的另一目的在于，提供一种与磁环相匹配的磁环充磁与读取装置，解决现有技术中大面积高精度的充磁需要较为复杂的设备的问题。本专利技术的又一目的在于，提供一种磁式编码器，解决现有技术中转角信号输出形式单一的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种磁式编码器的磁环，所述磁环为中空结构，所述磁环具有至少1个磁道，所述磁道用于记录二进制数据。进一步的，所述磁环具有N个磁道，从所述磁环的中空结构沿所述磁环的径向至所述磁环的外围，N个所述磁道分别为第1磁道、第2磁道、…、第N磁道，所述第1磁道用于记录21个二进制数据，所述第2磁道用于记录22个二进制数据，……，所述第N磁道用于记录2N个二进制数据。进一步的，所述磁环包括带基和覆盖所述带基表面的磁性层，所述磁性层采用磁性材料制成。进一步的，在所述带基上涂覆磁性材料形成所述磁性层，或所述磁性材料在所述带基上蒸发沉积形成所述磁性层。一种磁环充磁与读取装置，对如上所述的磁环进行充磁与读取，包括磁环固定座、读写头、基座以及电机，所述电机固定在所述基座上，且所述电机转动时其转角角度值能够精确确定，所述电机的输出端与所述磁环固定座连接并用于带动所述磁环固定座转动；所述磁环固定座用于与磁环固定以带动所述磁环转动；所述读写头的数量与所述磁环的磁道数相等且一一对应，每个所述读写头均固定于所述基座上，所述磁环能够相对于所述读写头转动，每个所述读写头用于与所述磁环的对应的一个磁道接触以对磁道写入或读取二进制数据。进一步的，所述磁环固定座与所述磁环接触的表面采用弹性材料制成。进一步的，所述充磁与读取装置还包括压紧装置，所述读写头固定于所述压紧装置上，所述压紧装置与所述基座固定，所述压紧装置通过所述读写头将所述磁环压紧在所述磁环固定座上，且所述磁环能够相对于所述读写头转动。进一步的，所述充磁与读取装置还包括减速器，所述电机通过所述减速器与所述磁环固定座连接。一种磁式编码器，包括如上所述的磁环。进一步的，所述磁式编码器包括至少两个输出信号频率不同的数据接口。与现有技术相比，本专利技术提供了一种磁式编码器的磁环，通过设置多个可以记录二进制数据的磁道来表征转角角度，可以有效的避免现有技术中采用霍尔元件时由于磁通密度变动引起的测量误差，提高了检测精度。本专利技术还提供了一种与磁环相配套的磁环充磁与读取装置，可以完成对磁环所有磁道的充磁操作，满足了大面积高精度的充磁需求，且装置的成本较低，充磁操作简单。此外，本申请还提供了一种包括至少两个输出信号频率不同的数据接口的磁式编码器，解决了现有技术中编码器的转角信号输出形式单一的问题，可方便机器人对同一个转角信号同时进行多种不同用途的处理使用。附图说明图1是本专利技术一实施例提供的一种磁式编码器的磁环的示意图；图2是本专利技术一实施例提供的一种磁环充磁与读取装置的示意图；图3是本专利技术一实施例提供的一种磁环充磁与读取装置充磁时读写头与磁环接触的示意图；图4是本专利技术一实施例提供的一种磁式编码器的信号处理与信号输出的示意图。其中，10-磁环；20-磁环固定座；30-读写头；40-电机；50-基座；60-压紧装置；11-中空结构；21-接触表面。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的一种磁式编码器的磁环、磁环充磁与读取装置以及磁式编码器作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。请参考图1，是本申请一实施例提供的磁式编码器的磁环10的示意图，所述磁环10为中空结构11，所述磁环10具有至少1个磁道，所述磁道用于记录二进制数据。在本实施例中，磁环10的中空结构11一般是为了便于后续走线，编码器的磁环10磁道通过记录二进制数据(0或1)来表征转角角度，可以有效的避免现有技术中采用霍尔元件时由于磁通密度变动引起的测量误差，提高了检测精度。作为优选的，所述磁环10具有N个磁道，从所述磁环10的中空结构沿所述磁环10的径向至所述磁环10的外围，N个所述磁道分别为第1磁道、第2磁道、…、第N磁道，所述第1磁道用于记录21个二进制数据，所述第2磁道用于记录22个二进制数据，……，所述第N磁道用于记录2N个二进制数据。磁环10的磁道数决定了编码器的检测精度，一般民用机器人的编码器的磁道数可以为10-12，以12个磁道数为例，磁环10的最内圈的第1磁道记录了0和1两个二进制数据；第2磁道记录了4个二进制数据；……，最外圈的第12磁道记录了212共4096个二进制数据；这样，12个磁道就组成了12bit的位置数据，通过这12bit的位置数据即可以确定转角的绝对位置，其中，磁环10的测量精度为360度/4096，即检测精度约为0.08度。例如000000000001则代表了绝对转角角度约为0.08度。本实施例中，所述磁环10包括带基和覆盖所述带基表面的磁性层，所述磁性层采用磁性材料制成。其生产方法可以为：在所述带基(一般为塑料薄膜带基)上涂覆颗粒状的磁性材料(例如针状的γ-Fe2O3磁粉或金属磁粉)形成所述磁性层，或所述磁性材料(例如磁性氧化物或磁性合金)在所述带基上蒸发沉积形成所述磁性层。本申请的磁环10采用塑料薄膜带基等软质材料时，具有弹性，在磁环10充磁时更易写入二进制数据。本申请还提供了一种与上述磁环10配套的磁环充磁与读取装置，如图2和图3所示，对上述磁环10进行充磁与读取，其包括磁环固定座20、读写头30、电机40以及基座50，所述电机40固定在所述基座50上，且所述电机40转动时其转角角度值能够精确得到，所述电机40的输出端与所述磁环固定座20连接并用于带动所述磁环固定座20转动；所述磁环固定座20用于与磁环10固定以带动所述磁环10转动；所述读写头30的数量与所述磁环10的磁道数相等且一一对应，每个所述读写头30均固定于所述基座50上，所述磁环10能够相对于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁式编码器的磁环，其特征在于，所述磁环为中空结构，所述磁环具有至少1个磁道，所述磁道用于记录二进制数据。

【技术特征摘要】
1.一种磁式编码器的磁环，其特征在于，所述磁环为中空结构，所述磁环具有至少1个磁道，所述磁道用于记录二进制数据。2.根据权利要求1所述的一种磁式编码器的磁环，其特征在于，所述磁环具有N个磁道，从所述磁环的中空结构沿所述磁环的径向至所述磁环的外围，N个所述磁道分别为第1磁道、第2磁道、…、第N磁道，所述第1磁道用于记录21个二进制数据，所述第2磁道用于记录22个二进制数据，……，所述第N磁道用于记录2N个二进制数据。3.根据权利要求1所述的一种磁式编码器的磁环，其特征在于，所述磁环包括带基和覆盖所述带基表面的磁性层，所述磁性层采用磁性材料制成。4.根据权利要求3所述的一种磁式编码器的磁环，其特征在于，在所述带基上涂覆磁性材料形成所述磁性层，或所述磁性材料在所述带基上蒸发沉积形成所述磁性层。5.一种磁环充磁与读取装置，对如权利要求1-4任一项所述的磁环进行充磁与读取，其特征在于，包括磁环固定座、读写头、基座以及电机，所述电机固定在所述基座上，且所述电机转动时其转角角度值能够确定，所述电机的输出端与所述磁环固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨庆研，
申请(专利权)人：上海岭先机器人科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31