一种多圈绝对值磁编码器及其组装方法技术

本发明专利技术涉及一种多圈绝对值磁编码器及其组装方法，所述多圈绝对值磁编码器包括PCB基板、设置于所述PCB基板的转角测量模块以及连接于所述转角测量模块的多级齿轮传动系统，所述多级齿轮传动系统中的各级齿轮传动系统包括主传动齿轮、从动齿轮以及连接所述主传动齿轮和所述从动齿轮的消隙机构，本发明专利技术采用纯机械式的齿轮传动，可以实现任意位置编码绝对唯一，不受电气和软件影响，具有高稳定性和高可靠性，而且采用螺纹消隙机构，能够有效减小传动间隙，从而实现转角高精度测量。从而实现转角高精度测量。从而实现转角高精度测量。

【技术实现步骤摘要】
一种多圈绝对值磁编码器及其组装方法


[0001]本专利技术涉及传感器
，特别是涉及一种多圈绝对值磁编码器及其组装方法，所述多圈绝对值磁编码器采用螺纹消隙齿轮传动，可以实现任意位置编码唯一，且能够实现转角的高精度测量。

技术介绍

[0002]绝对值编码器内部编码已预先有大数据编码，在整个规定的测量行程中，每一个位置是唯一性的编码，在使用后不会再产生新的编码。目前市面上的多圈绝对值编码器主要有三类：第一类是电子计数式多圈绝对值编码器，在360度范围内是绝对值的，超过360度后回零，并以计数器的增减来增加多圈编码器的编码。也就是多圈数据原始编码没有，而是从寄存器里调取并在使用时通过计数器获得新的编码。如专利公开号为CN204202625U和CN208847208U的专利公开的多圈绝对值编码器，虽然此类多圈绝对值编码器实现了多圈绝对位置计数，但是此类多圈绝对值编码器均需要外部电源供电，系统一旦断电就需要外部电池或电源模块供电，否则容易产生数据丢失的情况；也就是说，电子计数式多圈绝对值编码器在可靠性及容错性上比较差。第二类是机械式多圈绝对值编码器，如专利公开号为CN2028855839U和CN108592955B的专利公开的编码器，这种编码器内部会有一个类似自来水表的齿轮传动结构，即一串与主机械轴逐级啮合的减速齿轮组，每一级齿轮都与上一级齿轮和主机械轴之间有着整数倍的减速比关系。因此，通过识别每个齿轮的旋转角度位置，即可实现对编码器主机械轴旋转圈数的检测，从而实现了任意位置编码绝对唯一。但是这种类型的编码器的制造成本较高，传动精度受齿轮的加工精度制约，且齿轮传动之间存在传动间隙，必然会对编码器精度有影响。第三类是维根效应编码器，如专利公开号为CN103344262B的专利公开的一种编码器，将基于韦根效应制成的韦根线圈置于磁性编码器内并靠近机械轴上的末端磁铁，就可以借助磁场旋转在线圈两端激发出来的电脉冲，触发其内部寄存器的计数累加动作，从而实现对磁性编码器的圈数检测，基于韦根效应的多圈绝对值编码器，其多圈圈数检测的基本原理和前述电池加计数寄存器的方式是一样的，只是因为使用了韦根线圈，让圈数累计不再需要依赖于电池供电和码盘读数。不过这仍然无法改变其位置编码是基于历史数据计算出来的事实。此类编码器存在的缺陷包括：寄存器内圈数和位置记录容易因线路干扰、存储失效、计数错误等电气或软件原因而意外丢失，进而造成编码器多圈绝对值反馈功能失效的问题。
[0003]总的来讲，现有的编码器存在编码位置容易受电气和软件干扰，编码位置无法实现绝对唯一，而且受系统断电影响，容易产生数据丢失的情况，因此现有的编码器的转角测量的稳定性和可靠性较低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一目的是，提供一种多圈绝对值磁编码器，所述多圈绝对值磁编码器采用齿轮传动，纯机械式位置编码，不受电气及软件问题影响，可以实现任意位置编码绝对唯
一；而且无需设置外部供电电源，不受系统断电影响，长时间断电或不工作数据也不会丢失，具有高稳定性和高可靠性；另外齿轮传动还采用了螺纹消隙机构，能够有效减小传动间隙，以实现磁编码器的高精度测量。
[0005]一种多圈绝对值磁编码器，适于与电机固定连接，包括PCB基板、设置于所述PCB基板的转角测量模块以及连接于所述转角测量模块的多级齿轮传动系统；所述转角测量模块用于检测所述多级齿轮传动系统的各级齿轮传动系统的转角，并基于所述多级齿轮传动系统的各级齿轮传动系统的转角计算得到所述电机的转角；所述多级齿轮传动系统中的各级齿轮传动系统包括主传动齿轮、从动齿轮以及连接所述主传动齿轮和所述从动齿轮的消隙机构，所述消隙机构包括螺纹柱和薄型弹性体，所述螺纹柱和所述电机的后出轴末端均连接于所述转角测量模块，所述从动齿轮和所述主传动齿轮依次螺纹连接于所述螺纹柱，所述主传动齿轮包括上齿轮和下齿轮，所述薄型弹性体被套设于所述螺纹柱并被设置于所述上齿轮和所述下齿轮之间，所述上齿轮和所述下齿轮螺纹连接所述螺纹柱并形成错齿布置的状态，以在所述主传动齿轮和所述从动齿轮之间啮合时减小齿轮传动间隙，从而实现转角的高精度测量。
[0006]在本专利技术的一实施例中，所述消隙机构进一步包括锁紧螺母，所述锁紧螺母被设置于所述主传动齿轮之上并螺纹连接于所述螺纹柱，用于压紧锁定所述主传动齿轮的所述上齿轮和所述下齿轮。
[0007]在本专利技术的一实施例中，所述转角测量模块包括传感器组和与所述传感器组位置相对应的磁组，所述传感器组包括多个霍尔传感器，所述霍尔传感器设置于所述PCB基板，所述磁组包括多个磁极，所述磁极与所述霍尔传感器的位置一一对应且所述磁极设置于所述螺纹柱的末端。
[0008]在本专利技术的一实施例中，所述传感器组包括四个所述霍尔传感器，所述磁组包括四个所述磁极，所述霍尔传感器分别与对应的所述磁极相对设置，各所述霍尔传感器检测对应的所述磁极的绝对位置，所述转角测量模块基于四组数据计算而输出转角的绝对位置编码信息。
[0009]在本专利技术的一实施例中，所述磁组进一步包括多个磁极座，所述磁极设置于对应的所述磁极座内。
[0010]在本专利技术的一实施例中，所述多级齿轮传动系统为三级齿轮传动系统，每级传动比均为16。
[0011]在本专利技术的一实施例中，所述从动齿轮均为圆柱直齿轮。
[0012]在本专利技术的一实施例中，所述薄型弹性体为波浪式结构且采用柔性ABS塑料材料制成。
[0013]在本专利技术的一实施例中，所述多圈绝对值磁编码器进一步包括编码器壳体，所述编码器壳体包括上壳体和与所述上壳体相适配的下壳体，所述PCB基板被固定设置于所述上壳体，所述转角测量模块和所述多级齿轮传动系统设置于所述上壳体和所述下壳体界定形成的容纳槽内。
[0014]本专利技术在另一方面还提供了一种多圈绝对值磁编码器的组装方法，包括以下步骤：
[0015](A)组装多级齿轮传动系统，包括步骤：将从动齿轮装入螺纹柱上，通过螺纹锁紧
的方式固定连接于所述螺纹柱；依次将下齿轮、薄型弹性体、上齿轮装入所述螺纹柱；将锁紧螺母装入所述螺纹柱，压紧所述上齿轮和所述下齿轮直至所述薄型弹性体变形，并使得所述上齿轮和所述下齿轮之间相对固定且呈错齿布置的状态；
[0016](B)将转角测量模块安装于PCB基板，包括步骤：将所述转角测量模块的霍尔传感器和磁极以位置一一对应的方式安装于PCB基板；以及
[0017](C)将组装好的所述多级齿轮系统装入编码器壳体的下壳体，形成下壳体模块，将组装好的所述转角测量模块和所述PCB基板固定安装于所述编码器壳体的上壳体，形成上壳体模块，最后将组装好的所述上壳体模块和所述下壳体模块灌胶固接，形成所述多圈绝对值磁编码器。
[0018]本专利技术具有以下优势：
[0019](1)本专利技术的所述多圈绝对值磁编码器采用机械式高精度齿轮消隙传动，无需高精度安装，任意绝对位置编码唯一，位置不受电气和软件影响，且无需额外供电系统，不受系统断电影响，能够实现对转角的高精度测量，具有高可靠性和高稳定性的优点。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多圈绝对值磁编码器，适于与电机固定连接，其特征在于，包括PCB基板、设置于所述PCB基板的转角测量模块以及连接于所述转角测量模块的的多级齿轮传动系统；所述转角测量模块用于检测所述多级齿轮传动系统的各级齿轮传动系统的转角，并基于所述多级齿轮传动系统的各级齿轮传动系统的转角计算得到所述电机的转角；所述多级齿轮传动系统中的各级齿轮传动系统包括主传动齿轮、从动齿轮以及连接所述主传动齿轮和所述从动齿轮的消隙机构，所述消隙机构包括螺纹柱和薄型弹性体，所述螺纹柱和所述电机的后出轴末端均连接于所述转角测量模块，所述从动齿轮和所述主传动齿轮依次螺纹连接于所述螺纹柱，所述主传动齿轮包括上齿轮和下齿轮，所述薄型弹性体被套设于所述螺纹柱并被设置于所述上齿轮和所述下齿轮之间，所述上齿轮和所述下齿轮螺纹连接所述螺纹柱并形成错齿布置的状态，以在所述主传动齿轮和所述从动齿轮之间啮合时减小齿轮传动间隙，从而实现转角的高精度测量。2.根据权利要求1所述的多圈绝对值磁编码器，其特征在于，所述消隙机构进一步包括锁紧螺母，所述锁紧螺母被设置于所述主传动齿轮之上并螺纹连接于所述螺纹柱，用于压紧锁定所述主传动齿轮的所述上齿轮和所述下齿轮。3.根据权利要求2所述的多圈绝对值磁编码器，其特征在于，所述转角测量模块包括传感器组和与所述传感器组位置相对应的磁组，所述传感器组包括多个霍尔传感器，所述霍尔传感器设置于所述PCB基板，所述磁组包括多个磁极，所述磁极与所述霍尔传感器的位置一一对应且所述磁极设置于所述螺纹柱的末端。4.根据权利要求3所述的多圈绝对值磁编码器，其特征在于，所述传感器组包括四个所述霍尔传感器，所述磁组包括四个所述磁极，所述霍尔传感器分别与对应的所述磁极相对设置，各所述霍尔传感器检测对应的所述磁极的绝对位置，所述转角测量模块基于四组数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘世昌，邹风山，马壮，于海亮，李俊达，李加平，
申请(专利权)人：山东新松工业软件研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：