CN104457804A - 光电式编码器装配装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光电式编码器装配装置，属于精密控制领域。包括夹持机构、拨动机构和装夹板，夹持机构和拨动机构可在装夹板上方进行三轴自由移动；夹持机构包括三轴联动平台和与三轴联动平台固连的夹头；拨动机构包括三轴联动平台和与三轴联动平台固连的拨动头；装夹板上设有摆放编码器的开孔，装夹板上同时安装用于固定编码器的夹紧机构。本发明采用半自动机械式结构，通过控制夹持机构的三轴联动平台调整光电池PCB的位置，通过控制拨动机构的三轴联动平台快速地调整码盘与回转轴的同轴度，并固化码盘；配合现有的CCD视觉***，快速的对编码器码盘、PCB、光电池实现高精度对位及微调，最终实现快速、准确装配。

Description

光电式编码器装配装置

技术领域

本发明涉及一种编码器装配装置，具体讲是光电式编码器装配装置，属于精密控制领域。

背景技术

编码器是一种将机械结构、电子结构、软件协议等各部分有机地组合成一个整体，并对其他运动设备或伺服控制***提供精确旋转定位或角度控制的一种精密的设备。它能将精确角度位置数据通过电子器件的转换，输出给使用者精确的电信号或者脉冲波形信号。

目前市场上这样的设备种类繁多，主流的设备主要有绝对值编码器、增量式编码器及旋变。在装配光电式编码器时，大部分厂家均利用工业CCD放大镜与简易的人工方式结合，来调整码盘的同轴度，同时将光电池与码盘去对位,这种方式导致光电式编码器装配效率和精度比较低，影响了后续的使用。此外，也有极个别的编码器厂家采用了全自动化对码盘及光电池的设备，但这种设备造价昂贵，技术难度高，需要有一定资金和技术实力的厂家才能够很好的运用这种技术，其严重地制约了光电式编码器的发展与运用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术缺陷 ，提供一种能有效提高装配效率和精度的光电式编码器装配装置。

为了解决上述问题，本发明提供的光电式编码器装配装置，包括夹持机构、拨动机构和装夹板，其特征在于：所述夹持机构和拨动机构可在装夹板上方进行三轴自由移动；

所述夹持机构包括三轴联动平台和与三轴联动平台固连的夹头；

所述拨动机构包括三轴联动平台和与三轴联动平台固连的拨动头；

所述装夹板上设有摆放编码器的开孔，装夹板上同时安装用于固定编码器的夹紧机构。

 本发明的有益效果在于：（1）、本发明采用半自动机械式结构，操作人员通过控制夹持机构的三轴联动平台调整光电池PCB的位置，通过控制拨动机构的三轴联动平台快速地调整码盘与回转轴的同轴度，并固化码盘；配合现有的CCD工业视觉***，快速的对编码器码盘、PCB、光电池实现高精度对位及微调，并最终实现码盘、光电池PCB的固化与固定；（2）、本发明装配装置机构装配方便，不受高昂成本与技术限制，与现有人工操作相比操作简单，装配精度和效率得以大大提高。

作为改进，所述夹头包括第一夹块、第二夹块、导向杆和调节螺柱；所述第一夹块与第二夹块之间连接调节螺柱，所述调节螺柱控制第一夹块和第二夹块之间的离合；所述导向杆固定在任一夹块上并穿过另一夹块 ，另一夹块可沿导向杆轴向运动。采用上述结构可以使夹头夹持更加稳定，夹持控制更加方便；通过导向杆设计，可防止第一夹块和第二夹块错位，进而影响夹持。

作为改进，所述夹紧机构包括夹紧块、导向杆、弹簧和调位螺钉，所述导向杆的一端穿过与装夹板垂直的支撑块与夹紧块连接，导向杆的套入另一端弹簧并固定，所述调位螺钉穿过支撑块上的螺纹孔与夹紧块接触。通过弹簧张紧力和调位螺钉配合，保证夹紧块对编码器进行持续性夹紧，防止编码器移动；并可以利用弹簧弹力与调位螺钉配合，松开对编码器底座的夹持，使夹紧块自动跟随定位螺钉移动。

作为改进，所述导向杆为两个，分别位于调位螺钉的两侧,可以使用夹紧机构的夹持更加稳定可靠。

作为改进，所述夹持机构和拨动机构分别连接伺服电机，所述装配装置的上方架设CCD视觉***，所述伺服电机和CCD视觉***连接PLC控制器。CCD视觉***采集所需数据后发送至PLC控制器，PLC控制器进行数据分析后将数据反馈给上位机，上位机做出指令，通过PLC转化运算后，将指令发送至伺服电机驱动器，通过伺服电机控制与微调仪对编码器码盘、PCB进行高精度的调整与对位，避免人工参与的过程，进一步提升了装配精度和效率。

附图说明

    图1本发明光电式编码器装配装置整体结构图；

图2本发明光电式编码器装配装置仰视图；

图3本发明光电式编码器装配装置立体图；

图4本发明光电式编码器装配装置初始状态结构图；

图5本发明光电式编码器装配装置工作状态俯视图；

图6本发明光电式编码器装配装置初始状态立体图1；

图7本发明光电式编码器装配装置工作状态立体图2；

图8底座结构图；

图9各部件结构图1；其中，(a)下夹块、(b)上夹块、(c)直线轴承、(d)调节螺柱；

图10各部件结构图2；其中，(a)第一转接块、(b)第二转接块、(c)拨动头；

图11各部件结构图3；其中，(a) 装夹板、(b)夹紧块、(c)弹簧限位块；

图中，1-底座，2-第一三轴微调仪，3-下夹块，4-直线轴承，5-导柱，6-调节螺柱，7-导柱，8-直线轴承，9-上夹块，10-第二转接板，11-拨动头，12-第一转接板，13-第二三轴微调仪，14-弹簧限位块，15-弹簧，16-弹簧限位块，17-弹簧，18-调位螺钉，19-直线轴承，20-直线轴承，21-导柱，22-导柱，23-夹紧块，24-装夹板，25-轴承。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1至11所示，本发明光电式编码器装配装置，包括底座1，第一三轴微调仪2，第二三轴微调仪3和装夹板24。底座1中间设有一凸起，第一三轴微调仪2和第二三轴微调仪3通过内六角螺钉安装在底座1凸起的一侧，装夹板24通过内六角螺钉安装在凸起的另一侧。

下夹块3通过内六角螺钉安装在第一三轴微调仪2上，下夹块3的定位边与第一三轴微调仪2的上表面对应的边贴合。下夹块3上设有轴承室，轴承室两侧开有螺纹孔。轴承25套装在调节螺柱6上，轴承25外圆安装在下夹块3上的轴承室内；两个导柱5、7螺纹端分别旋入下夹块3上对应的螺纹孔中并紧固。

上夹块9上设有两个直线轴承配合孔，直线轴承配合孔的两侧设有螺纹孔，两个轴承配合孔之间开有用于调节螺柱6安装的螺纹孔；两个直线轴承4、8的配合端分别***上夹块9上的直线轴承配合孔内，直线轴承4、8两侧开孔上旋入内六角螺钉与上夹块9紧固；导柱5、7及调节螺柱6分别对准装配好直线轴承4、8的孔及上夹块9上的开孔，导柱5、7分别穿过至直线轴承4、8，调节螺柱6的上端经螺纹孔穿出上夹块9；旋转调节螺柱6的上端，上夹块9可沿着导柱5、7的轴向相对下夹块3上下运动。上夹块9前端的下表面和下夹块3前端的上表面均设有缺口，这样上夹块9和下夹块3贴合后所形成夹头可以更加方便地对PCB进行夹持和松放。

第一转接板12通过内六角螺钉固定在第二三轴微调仪13的上面，第一转接板12的定位边与第二三轴微调仪13的上表面对应的边贴合。第二转接板10通过内六角螺钉固定在第一转接板12上，第二转接板10定位边与第一转接板12对应的边贴合；拨动头11通过内六角螺钉固定于第二转接板10上，拨动头11定位边与第二转接板10对应的边贴合。

装夹板24底面通过内六角螺钉与底座1固定连接，装夹板24的上表面为方形，设有供编码器半成品底座卡入的圆孔，装夹板24上表面的一角设有与其垂直的支撑块，“L”形夹紧块23摆放在装夹板24的上表面。支撑块上开有两个用于直线轴承19、20***的直线轴承配合孔，每个轴承配合孔的上下两侧分别开有用于固定直线轴承19、20的螺纹孔，两个直线轴承配合孔之间开有供调位螺钉18旋入的螺纹孔。直线轴承19、20配合端***分别 与支撑块对应的直线轴承配合孔内，并旋入内六角螺钉紧固。夹紧块23上设有两个供导柱21、22旋入的螺纹孔，导柱21、22分别导入直线轴承20、19，导柱21、22螺纹端旋入夹紧块23对应的螺纹孔内并紧固；弹簧15套于导柱22上，弹簧17套于导柱21上；弹簧限位块14旋入导柱22后端紧固，弹簧限位块16旋入导柱21后端紧固。调位螺钉18旋入支撑块上对应的螺纹孔内，调位螺钉18头部抵住夹紧块23。顺时针旋动调位螺钉18时夹紧块23向前运动，逆时针旋动调位螺钉18时在弹簧15、17的作用下夹紧块23向后运动；夹紧块23到达预定的位置，通过调位螺钉18产生的压紧力的作用使夹紧块23保持持续稳定的夹紧力。

本发明的工作过程为：

    初始状态时，逆时针旋转调节螺柱6使上夹块9向远离下夹块3的方向运动，即向上运动。逆时针旋转调位螺钉18，使夹紧块23、导柱21、22在弹簧15、17的弹力作用下随着调位螺钉18顶端一起向弹簧15、弹簧17弹力作用方向运动，即向支撑块的外侧运动。调节第二三轴微调仪13的X轴，使拨动头11向X正方向运动一段；调节第一三轴微调仪2，带动下夹块3、上夹块9形成的夹头向X轴负方向及Y轴正方向同时运动一段。

    将编码器半成品底座卡入装夹板24对应的圆孔内，顺时针旋转调位螺钉18使夹紧块23向前运动，夹紧编码器的底座。将PCB放置于编码器底座对应方位，旋入三个固定螺柱并旋紧固定PCB。调节第一三轴微调仪2的X、Y轴，使下夹块3、上夹块9同时向X轴正方向、Y轴负方向运动，直至到达PCB边缘；调节第一三轴微调仪2的Z轴方向，使下夹块3前端上表面与PCB下表面等高；再继续调节第一三轴微调仪2的X、Y轴，使下夹块3的前端全部到达PCB下表面；旋转调节螺柱6，使上夹块9顺着导柱5、7向靠近下夹块3的方向运动，即向下运动，直至下夹块3、上夹块9贴合形成的夹头夹紧PCB上下表面；旋松PCB固定用的三颗螺柱。

在编码器底座的码盘安装面上涂抹胶水，将玻璃码盘放置于安装面上。调节第二三轴微调仪13的Y轴，使拨动头11到达编码器底座直径轴线方向上；继续调节第二三轴微调仪13的X轴，使拨动头11向X轴负方向运动，直至到达码盘外轮廓边缘附近。配合电子CCD光学设备，手动旋转编码器芯轴，带动玻璃码盘一起旋转，查看CCD光学设备显示屏中的数据及码盘运动规律，继续调节第二三轴微调仪13的X轴，使拨动头11向X轴负方向运动，利用二分法原理，对玻璃码盘进行同轴度调节，直到码盘同轴度符合要求，将码盘下方的胶水固化。

配合电子CCD光学设备，同时调节第一三轴微调仪2的X、Y轴，使下夹块3、上夹块9贴合形成的夹头带动PCB运动，将PCB方向与码盘相对位置调整到所需要求，旋紧编码器三个紧固螺柱，固定PCB。

反向旋转调节螺柱6，使上夹块9向远离下夹块3的方向运动，即向上运动；调节第一三轴微调仪2的X、Y轴，使下夹块3、上夹块9形成的夹头向远离PCB方向运动，直到移至PCB范围之外。

调节第二三轴微调仪13的X轴方向，使拨动头11向远离玻璃码盘的方向运动。

逆时针旋转调位螺钉18，使夹紧块23在弹簧15、17的弹力带动下向远离编码器的方向运动，松开编码器底座，取出调试好的编码器半成品；至此完成编码器码盘、PCB定位工作。

本发明整个装配过程中配合CCD视觉***进行辅助观察与检测，调试时可以根据需求利用三轴微调仪对编码器码盘及PCB实现极微小距离的移动调整，从而达到高精度的码盘同轴度效果与极好的码盘、PCB对位的效果。本发明装配的精度、分辨率等效果大于手工直接调节效果，适用于高精度编码器及类似产品的生产，效果稳定，操作简单方便，具有其他装置无法替代的优点。

    在实际使用过程中，也可以将装置中的两个三轴微调仪分别连接至高精度伺服电机，电机由驱动器控制，并在装置上方加设由CCD视觉***由其采集所需数据后发送至PLC控制器，PLC控制器根据接收到的数据进行运算，并将结果反馈至上位机，上位机发出指令给PLC，PLC经过运算后将指令发送至驱动器，从而控制电机与微调仪对编码器码盘、PCB进行高精度的调整与对位，避免人工参与的过程，进一步提高装配效率和精度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种光电式编码器装配装置，包括夹持机构、拨动机构和装夹板，其特征在于：所述夹持机构和拨动机构可在装夹板上方进行三轴自由移动；

所述夹持机构包括三轴联动平台和与三轴联动平台固连的夹头；

所述拨动机构包括三轴联动平台和与三轴联动平台固连的拨动头；

所述装夹板上设有摆放编码器的开孔，装夹板上同时安装用于固定编码器的夹紧机构。

2.根据权利要求1所述光电式编码器装配装置，其特征在于：所述夹头包括第一夹块、第二夹块、导向杆和调节螺柱；所述第一夹块与第二夹块之间连接调节螺柱，所述调节螺柱控制第一夹块和第二夹块之间的离合；所述导向杆固定在任一夹块上并穿过另一夹块 ，另一夹块可沿导向杆轴向运动。

3.根据权利要求1或2所述光电式编码器装配装置，其特征在于：所述夹紧机构包括夹紧块、导向杆、弹簧和调位螺钉，所述导向杆的一端穿过与装夹板垂直的支撑块与夹紧块连接，导向杆的套入另一端弹簧并固定，所述调位螺钉穿过支撑块上的螺纹孔与夹紧块接触。

4.根据权利要求3所述光电式编码器装配装置，其特征在于：所述导向杆为两个，分别位于调位螺钉的两侧。

5.根据权利要求4任一项所述光电式编码器装配装置，其特征在于：所述夹持机构和拨动机构分别连接伺服电机，所述装配装置的上方架设CCD视觉***，所述伺服电机和CCD视觉***连接PLC控制器。