CN108827352B - 一种编码器及其码盘 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种编码器及其码盘，包括圆形码盘和设置于圆形码盘侧面的磁栅尺，圆形码盘的底面上设有多个与圆形码盘具有相同圆心的圆周形码道。本申请中的码盘具有两部分读数结构，一部分为位于圆形码盘侧面的磁栅尺，另一部分为位于圆形码盘底面的多个圆周形码道，在使用过程中可以将其中一部分作为精码，另一部分作为粗码，也即本申请中的码盘将粗码和精码两部分分开设置，没有全部设置于圆形码盘的底面上，在圆形码盘尺寸一定的情况下，不仅能够提高码盘的分辨率，还可以降低工艺加工难度和对读数仪器精度要求。
Description
技术领域
本发明实施例涉及编码器技术领域，特别是涉及一种编码器及其码盘。
背景技术
光电编码器是由光栅码盘和光电检测装置组成，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的、集光、机、电于一体的数字角度位置传感器。光电编码器具有分辨率高、精度高、测量范围广、体积小、重量轻、使用可靠及易于维护等优点，被广泛应用于雷达、航空航天、数控机床、医疗器械、汽车、机器人、办公机械、计算机终端打印机、指挥仪和高精度闭环调速***等诸多领域。在航天、军事、工业这些对器件的体积和重量有着严格要求的领域，对光电编码器的尺寸和分辨率均有较高的要求。
现有技术中，光电编码器的光栅码盘上设有多圈圆周形码道，并且将位于外圈的圆周形码道作为精码，位于内圈的圆周形码道作为粗码，也即粗码和精码均设置于光栅码盘的底面上。在光栅码盘尺寸一定的情况下，需要增加圆周形码道的数量来提高光电编码器的分辨率，但是圆周形码道的数量越多加工工艺越复杂，加工难度越大，且对读数仪器的精度要求越高。
鉴于此，如何提供一种解决上述技术问题的编码器及其码盘成为本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种编码器及其码盘，在使用过程中不仅能够提高码盘的分辨率，还可以降低工艺加工难度和对读数仪器精度要求。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种码盘，包括圆形码盘和设置于所述圆形码盘侧面的磁栅尺，所述圆形码盘的底面上设有多个与所述圆形码盘具有相同圆心的圆周形码道。
可选的，所述磁栅尺为基于磁胶层制作而成的磁栅尺，所述磁胶层涂布于所述码盘的侧面上。
可选的，所述磁胶层的厚度为10～20μm。
可选的，所述磁栅尺上设有多个磁性单元，每个磁性单元均具有N极和S极，相邻两个所述磁性单元的同名磁极相连。
可选的，所述磁性单元的长度为50μm。
可选的，所述磁栅尺的宽度等于所述圆形码盘的厚度。
本发明还提供了一种编码器，包括主轴、发光元件、狭缝和接受元件，还包括如上述所述的码盘和磁头，所述码盘与所述主轴连接、且在所述主轴的带动下转动，所述发光元件发射的光束通过所述码盘和所述狭缝传输至所述接收元件，所述磁头垂直于所述磁栅尺设置、用于读取所述磁栅尺的数值。
本发明提供了一种编码器及其码盘，包括圆形码盘和设置于圆形码盘侧面的磁栅尺，圆形码盘的底面上设有多个与圆形码盘具有相同圆心的圆周形码道。
可见，本申请中的码盘具有两部分读数结构，一部分为位于圆形码盘侧面的磁栅尺，另一部分为位于圆形码盘底面的多个圆周形码道，在使用过程中可以将其中一部分作为精码，另一部分作为粗码，也即本申请中的码盘将粗码和精码两部分分开设置，没有全部设置于圆形码盘的底面上，在圆形码盘尺寸一定的情况下，不仅能够提高码盘的分辨率，还可以降低工艺加工难度和对读数仪器精度要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种码盘的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种码盘的侧视示意图；
图3为本发明实施例提供的一种磁栅尺的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种编码器的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种磁头和磁标尺的示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种编码器及其码盘，在使用过程中不仅能够提高码盘的分辨率，还可以降低工艺加工难度和对读数仪器精度要求。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照图1和图2。本发明实施例提供了一种码盘，该码盘，包括圆形码盘1和设置于圆形码盘侧面的磁栅尺2，圆形码盘1的底面上设有多个与圆形码盘1具有相同圆心的圆周形码道3。
需要说明的是，本申请中的圆形码盘1的底面上设有多个圆周形码道3，各个圆周形码道3与圆形码盘1同圆心，在圆形码盘1的侧面贴合设置有磁栅尺2。由于圆形码盘1和设置于其底面上的多个圆周形码道3构成光栅码盘，也就是说，本申请的码盘是由光栅码盘和设置于光栅码盘侧面的磁栅尺2构成的。
具体的，本申请中的码盘在使用时可以将码盘上的圆周形码道3的读数作为精码，将磁栅尺2的读数作为粗码，或者将圆周形码道3的读数作为粗码，将磁栅尺2的读数作为精码，从而将粗码和精码两部分结构分开设置。在圆形码盘1的尺寸一定时，为了达到相同的分辨率，本申请相比于现有技术无需在圆形码盘1的底面上设置更多的圆周形码道3，只需要设置用于作为精码结构的多个圆周形码道3即可，粗码结构可以通过设置于圆形码盘1侧面的磁栅尺2实现，或只需设置用于作为粗码结构的多个圆周形码道3即可，精码结构由设置于圆形码盘1侧面的磁栅尺2实现。也即，在圆形码盘1的尺寸一定时，为了达到相同的分辨率，本申请可以减少圆周形码道3的数量，从而降低加工工艺的难度，圆周形码道3数量的降低也有助于降低对读数仪器的精度要求，从而降低整体成本。
当然，在码盘面积相等、圆周形码道3一致的情况下，本申请中的码盘由于设置了磁栅尺2，故能够大大提高分辨率。另外，在分辨率一定的情况下，本申请有利于减少码盘的尺寸。
还需要说明的是，通常情况下磁栅尺2上刻划的磁极的最小距离大于圆周形码道3之间的最小距离，所以磁栅尺2的精度通常小于光栅码盘的精度，故可以将圆周形码道3的读数作为精码，将磁栅尺2的读数作为粗码。当然，磁栅尺2和圆周形码道3哪部分作为精码，哪部分作为粗码可以根据实际设计情况进行确定，本申请对此不做特殊限定。
进一步的，磁栅尺2为基于磁胶层制作而成的，磁胶层涂布于码盘的侧面上。
需要说明的是，可以将磁胶涂布于圆形码盘1的侧面形成磁胶层，该磁胶具体可以采用镍钴合金的高导磁性材料与树胶相混合制成的磁胶，该磁胶强度高、不易变形。其中，磁胶层的厚度可以为10～20μm。例如，13μm、15μm或18μm等。当然，其具体数值可以根据实际情况进行确定，本申请对此不做特殊限定。
更进一步的，磁栅尺2上设有多个磁性单元，每个磁性单元均具有N极和S极，相邻两个磁性单元的同名磁极相连。
具体的，在磁胶层上划分N极和S极，从而形成多个磁性单元，具体如图3所示，每个磁性单元中的N极和S极之间的距离可以为50μm，能够在确保磁栅尺2精度的情况下，是读数装置能够准确读数，不易出现误读的情况。当然，也可以为其他的具体数值，具体可以根据实际情况进行确定，本申请对此不做特殊限定。
具体的，本申请中的磁栅尺2的宽度可以等于圆形码盘1的厚度，当然，磁栅尺2的宽度也可以与圆形码盘1的厚度相差预设值，为了方面读数，本申请中的磁栅尺2可以居中设置于圆形码盘1的侧面上。
可见，本申请中的码盘具有两部分读数结构，一部分为位于圆形码盘侧面的磁栅尺，另一部分为位于圆形码盘底面的多个圆周形码道，在使用过程中可以将其中一部分作为精码，另一部分作为粗码，也即本申请中的码盘将粗码和精码两部分分开设置，没有全部设置于圆形码盘的底面上，在圆形码盘尺寸一定的情况下，不仅能够提高码盘的分辨率，还可以降低工艺加工难度和对读数仪器精度要求。
在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种编码器，具体请参照图4。该编码器包括主轴、发光元件、狭缝和接受元件，还包括如上述的码盘和磁头，码盘与主轴连接、且在主轴的带动下转动，发光元件发射的光束通过码盘和狭缝传输至接收元件，磁头垂直于磁栅尺设置、用于读取磁栅尺的数值。
需要说明的是，本发明实施例中的编码器在使用过程中通过磁头对磁栅尺进行读数(请参照图5)，通过接收元件对码盘上的各个圆周形码道进行读数。磁头的输出端和接收元件的输出端均与处理电路的输入端建立，处理电路的输出端与计算机的输入端连接。
具体的，在码盘随主轴转动的过程中，码盘上的圆周形码道与狭缝相重叠形成莫尔条纹被接收元件所接收，码盘每转过一个角度，莫尔条纹每移过一个间距，光电接收器(及接收元件)便向处理电路发出一个信号，然后计入计算机进行处理，最后实现对输入位移量的数字转换。接收元件将所测出来的与狭缝位置对应的码盘图案变换为电流送至处理电路进行放大、整形、细分、校正、译码等处理，计算机利用相关关系计算出码盘的相对位移量。另外，磁栅尺上有周期变化的电信号产生磁并记录在磁栅尺上，在检测位移时，采用磁头读取记录在磁栅尺上的磁信号，并通过处理电路将信号转换成数字信号，最后将数字信号发送至计算机进行计算处理。
本发明实施例中的编码器在使用过程中具有与上述实施例中的码盘相同的有益效果，对于本发明实施例中所涉及到的码盘的具体介绍请参照上述实施例，本申请在此不做赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种码盘，其特征在于，包括圆形码盘和设置于所述圆形码盘侧面的磁栅尺，所述圆形码盘的底面上设有多个与所述圆形码盘具有相同圆心的圆周形码道；
所述磁栅尺为基于磁胶层制作而成的磁栅尺，所述磁胶层涂布于所述码盘的侧面上；
所述磁胶层的厚度为10～20μm；
所述磁胶层为镍钴合金的高导磁性材料与树胶相混合制成的磁胶层。
2.根据权利要求1所述的码盘，其特征在于，所述磁栅尺上设有多个磁性单元，每个磁性单元均具有N极和S极，相邻两个所述磁性单元的同名磁极相连。
3.根据权利要求2所述的码盘，其特征在于，所述磁性单元的长度为50μm。
4.根据权利要求1所述的码盘，其特征在于，所述磁栅尺的宽度等于所述圆形码盘的厚度。
5.一种编码器，包括主轴、发光元件、狭缝和接收元件，其特征在于，还包括如权利要求1-4任意一项所述的码盘和磁头，所述码盘与所述主轴连接、且在所述主轴的带动下转动，所述发光元件发射的光束通过所述码盘和所述狭缝传输至所述接收元件，所述磁头垂直于所述磁栅尺设置、用于读取所述磁栅尺的数值。
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