齿轮式编码器制造技术

本实用新型专利技术提供一种齿轮式编码器，包括：读数头和齿轮，读数头包括对应于齿轮的Z区域的第一磁传感器，第一磁传感器的内部分别包括以两排上下对齐排布的四组磁感元件，每两个磁感元件组成一个半桥，第一磁传感器的模数为齿轮的模数的1.5～2.5倍，第一磁传感器内部的四组磁感元件以P/2的距离等间距排列，使组成半桥的两个磁感元件的相位相差180°，P为齿轮的齿距。本实用新型专利技术能够滤除背景噪声，提高Z信号的信噪比，便于有用信号的提取。

【技术实现步骤摘要】
齿轮式编码器
本技术涉及编码器
，特别涉及一种齿轮式编码器。
技术介绍
齿轮式编码器由导磁材料制成的齿轮和读数头组成，读数头包括与齿轮模数对应的磁传感器和磁块。为得到强度均匀、方向统一的空间磁场，磁传感器需要最大限度地安装于磁块的表面中心位置，磁传感器接收磁块产生的磁场，磁传感器中心正对与齿轮径向侧方的某处，根据磁阻效应，在齿轮转动时会改变磁传感器所处位置的磁场方向，使磁传感器输出规律变化的电信号，齿轮作为信号的调制盘，在转动时改变了磁块的空间磁场的磁力线走向，磁传感器接收到的磁场方向发生变化，输出信号发生变化，产生与齿轮的齿顶和齿底形成对应关系的电信号。齿轮式编码器的结构如图1所示，齿轮分为AB区域和Z区域，通过两个磁传感器分别对应AB区域和Z区域，两个磁传感器均输出两路差分信号，与AB区域对应的磁传感器输出的两路差分信号分别为A信号和B信号，与Z区域对应的磁传感器输出的两路差分信号，只取一路作为Z信号。磁传感器的内部结构如图2所示，磁传感器的内部排列有八个磁感元件R1-R8，R1-R8分成上下两排对齐排列，上下两个磁感元件为一组，四组磁感元件以齿间距P/4的距离等距排列，R1-R8的阻值随着外界磁场的变化而变化。纵向两个磁感元件为一组，即R1和R3、R2和R4、R5和R7、R6和R8在相同的位置，感受相同的磁场。3、4引脚分别接电源和地线，1、2、5、6分别输出V1+、V2+、V1-、V2-信号，V1+与V1-差分形成一路差分信号，V2+与V2-差分形成另一路差分信号。R1-R4及R5-R8分别以惠斯通电桥排列，如图3所示，R1和R3在同一位置感受相同的磁场，R1和R4组成半桥，当R1增大ΔR时，R4减小ΔR，当R2增大ΔR时，R3减小ΔR。R5-R8同理可得。ΔR满足在一个齿周期内呈正弦变化，则有：ΔR＝RKsinα；V+-V-＝KsinαVCC。Z信号如图4所示，由于Z信号中杂波过多，导致背景噪声过大，信噪比很低，很难提取到有用信号。因此，有必要提供一种能够提高Z信号信噪比的齿轮式编码器。
技术实现思路
鉴于上述问题，本技术的目的是提供一种齿轮式编码器，通过去除Z相信号的背景噪声，以提高信噪比，更有利于有用信号的提取。为实现上述目的，本技术采用以下具体技术方案：本技术提供一种齿轮式编码器，包括读数头和齿轮，读数头包括对应于齿轮的Z区域的第一磁传感器，第一磁传感器的内部包括以两排上下对齐排布的四组磁感元件，每两个磁感元件组成一个半桥，第一磁传感器的模数为齿轮的模数的1.5～2.5倍，第一磁传感器内部的四组磁感元件以P/2的距离等间距排列，使组成半桥的两个磁感元件的相位相差180°，P为齿轮的齿距。优选地，读数头还包括对应于齿轮的AB区域的第二磁传感器，第二磁传感器的模数与所述齿轮的模数相同。优选地，第一磁传感器和第二磁传感器的感应区域中心线分别正对齿轮的半径延长线，且第一磁传感器在水平方向上与第二磁传感器偏移mπ/4距离，m为齿轮的模数。优选地，以齿轮沿齿宽方向的一条线作为分界线，将齿轮分成两部分，一部分为全齿直齿轮，另一部分在全齿直齿轮的一个直齿上从齿顶到齿根去料形成一个单缺齿。优选地，第二磁传感器到分界线的距离≥2.5mm，第一磁传感器到分界线的距离≥2mm。优选地，第一磁传感器与第二磁传感器的的侧面和正面分别与齿轮的安装面相垂直。优选地，齿轮的齿顶圆直径≥20mm。优选地，齿轮的齿顶粗糙度优于1.6、齿面粗糙度优于3.2、齿根表面粗糙度优于3.2。本技术能够取得以下技术效果：1、在单缺齿在加工过程中，通常采用滚齿加工出直齿后，铣掉一部分齿形成单缺齿。此种单缺齿的加工成本低于目前普遍采用的单凸齿和单凹齿齿轮，相对单凸齿齿轮加工更加容易，相对单凹齿齿轮能够节约装配成本。2、对应于AB区域的第二磁传感器的模数与齿轮的模数相同，对应于Z区域的第一磁传感器的模数为齿轮的模数的1.5～2.5倍，第一磁传感器在遇到全齿部分时，齿距为P，产生直流信号，当遇到单缺齿时，齿距为2P，产生正弦波信号，以此来滤除背景噪声，提高信噪比，便于有用信号的提取。3、将第一磁传感器在水平方向上与第二磁传感器偏移mπ/4距离，能够使A、B信号的等幅点与Z信号的幅值最高点重合，满足A、B信号和Z信号的相位关系。附图说明图1是传统的齿轮式编码器的结构示意图；图2是传统的磁传感器的结构示意图；图3是传统的磁传感器与齿轮的位置关系示意图；图4是传统的Z信号示意图；图5是传统的单凸齿齿轮的结构示意图；图6是传统的单凹齿齿轮的结构示意图；图7是根据本技术一个实施例的齿轮式编码器的主视图；图8是根据本技术一个实施例的齿轮式编码器的俯视图；图9是根据本技术一个实施例的齿轮式编码器的内部结构排布示意图；图10是根据本技术一个实施例的第一磁传感器与齿轮的位置关系示意图；图11是根据本技术一个实施例的第一磁传感器的内部结构排布示意图；图12是根据本技术一个实施例的Z信号示意图；图13是根据本技术一个实施例的A、B信号与Z信号的相位关系示意图。其中的附图标记包括：读数头1、第一磁传感器11、第二磁传感器12、磁感元件R1-R8、感应区域中心线13、齿轮2、全齿直齿轮21、单缺齿22、分界线23、半径延长线24。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，而不构成对本技术的限制。下面将对本技术实施例提供的齿轮式编码器进行详细说明。如图7-图9所示，本技术实施例提供的齿轮式编码器，包括：读数头1和齿轮2，齿轮2沿厚度方向分成两个区域，分别为AB区域和Z区域，读数头1包括第一磁传感器11和第二磁传感器12，第一磁传感器11对应于Z区域，用于产生Z信号，第二磁传感器12对应于AB区域，用于产生A信号和B信号。以齿轮2齿宽方向上的某一条线作为分界线23，将齿轮2分成全齿部分和缺齿部分，全齿部分为全齿直齿轮21，即AB区域为全齿直齿轮21，对应于第二磁传感器12，AB区域的全齿由第二磁传感器12解调出A和B信号，缺齿部分在全齿直齿轮21的一个直齿上从齿顶到齿根去料形成一个单缺齿22，即Z区域为具有一个单缺齿22的全齿直齿轮21，对应于第一磁传感器11，Z区域的单缺齿22由第一磁传感器11解调出Z信号。全齿部分和缺齿部分的模数相同，均为m。在加工齿轮2时，先采用滚齿加工出全齿直齿轮21后，在一个直齿上从齿顶到齿根铣掉一部分齿，从而形成单缺齿22。传统的齿轮，其Z区域通常采用单凸齿和单凹齿，分别如图5和图6所示。下面分别对单凸齿和单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种齿轮式编码器，包括读数头和齿轮，所述读数头包括对应于所述齿轮的Z区域的第一磁传感器，所述第一磁传感器的内部包括以两排上下对齐排布的四组磁感元件，每两个磁感元件组成一个半桥，其特征在于，所述第一磁传感器的模数为所述齿轮的模数的1.5～2.5倍，所述第一磁传感器内部的四组磁感元件以P/2的距离等间距排列，使组成半桥的两个磁感元件的相位相差180°，P为所述齿轮的齿距。/n

【技术特征摘要】
1.一种齿轮式编码器，包括读数头和齿轮，所述读数头包括对应于所述齿轮的Z区域的第一磁传感器，所述第一磁传感器的内部包括以两排上下对齐排布的四组磁感元件，每两个磁感元件组成一个半桥，其特征在于，所述第一磁传感器的模数为所述齿轮的模数的1.5～2.5倍，所述第一磁传感器内部的四组磁感元件以P/2的距离等间距排列，使组成半桥的两个磁感元件的相位相差180°，P为所述齿轮的齿距。


2.如权利要求1所述的齿轮式编码器，其特征在于，所述读数头还包括对应于所述齿轮的AB区域的第二磁传感器，所述第二磁传感器的模数与所述齿轮的模数相同。


3.如权利要求2所述的齿轮式编码器，其特征在于，所述第一磁传感器和所述第二磁传感器的感应区域中心线分别正对所述齿轮的半径延长线，且所述第一磁传感器在水平方向上与所述第二磁传感器偏移mπ/4距离，m为所述齿轮的模数。

<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊亨，杨尚，郑伟光，马春玲，徐大圣，车奔，
申请(专利权)人：长春禹衡光学有限公司，
类型：新型
国别省市：吉林;22