CN219798385U - 一种具有顶起结构的超薄编码器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有顶起结构的超薄编码器，包括具有轴孔的圆柱支撑部和位于圆柱支撑部外壁中部法兰盘的支撑部件，安装在法兰盘上下两侧的上轴承和下轴承，以及与上轴承配合的上框架和与下轴承配合的下框架，和与上框架及下框架配合的中框架，上轴承和下轴承的内圈安装在圆柱支撑部上，上框架和下框架通过各自的中心孔安装在上轴承和下轴承的外圈上，上轴承和下轴承的内圈内端面和法兰盘顶起部件顶面贴合，法兰盘的下端面和码盘固定联结，上框架和下框架以及中框架固定联结；本实用新型能够大大降低编码器的整体厚度，还能够消除游隙，及提高整体精度和稳定性。

Description

一种具有顶起结构的超薄编码器

技术领域

本实用新型涉及电机编码器领域，尤其是一种具有顶起结构的超薄编码器。

背景技术

编码器（encoder）是将信号（如比特流）或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种；按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。

编码器作为伺服电机或步进电机的一个重要组成部分，是生产中不可缺少的重要配件，现有编码器的结构如图1所示，现有编码器结构都是将光源、码盘、传感部件等三大主要元器件放在支撑部件（机架）的同一侧，一方面现有结构的厚度依然很大，基本都在20mm到30mm范围之间，另一方面，这种结构由于需要将光源固定在靠近支撑部件的位置，码盘和传感器线路板安装在渐次远离支撑部件的位置，这种方式在调节编码器以使码盘和传感器得以精准对准码道时效率很低，而且维护也不方便，因此设计了一种更加调节、维护更加便捷，同时更加薄的编码器。

实用新型内容

有鉴于此，需要克服现有技术中的上述缺陷中的至少一个。本实用新型提供了一种具有顶起结构的超薄编码器 ，包括安装在电机轴上的支撑部件，所述支撑部件包括具有用于安装电机轴的轴孔和用于安装轴承的圆柱支撑部，位于所述圆柱支撑部外壁中部的法兰盘；安装在所述圆柱支撑部上且在所述法兰盘上下两侧的上轴承和下轴承，以及与所述上轴承配合安装的上框架和与所述下轴承配合安装的下框架，和所述上框架及下框架外缘配合安装的中框架，所述上轴承和所述下轴承的内圈安装在所述圆柱支撑部上，所述上框架和所述下框架通过各自的中心孔安装在所述上轴承和所述下轴承的外圈上，所述上轴承和所述下轴承的内圈内端面和所述法兰盘顶起部件顶面贴合，所述法兰盘的下端面和码盘固定联结，所述上框架和所述下框架以及所述中框架固定联结；

其中，所述上框架可以和所述上轴承外圈外端面及外侧壁配合安装，所述下框架可以与所述下轴承外圈外端面及外侧壁配合安装。

将码盘固定安装在法兰盘外缘上，此时将法兰盘两侧固定安装上轴承，轴承内圈的内侧端面与顶起结构接触，此种情况下，轴承内圈可以不使用粘结方式，甚至可以不用特殊固定安装方式，由此进一步简化了安装步骤，同时在轴承外圈上安装上中下框架，上下框架具有与轴承外侧端面和外圈外侧壁同时贴合的表面，即形成一个具有阶梯状的结构，如图6、8所示，下框架33和轴承外圈142之间形成的阶梯状结构，此时上下框架的内侧表面与轴承外圈的外侧端面贴合并固定，形成上下框架对轴承外圈的向内压力，如此保证将轴承在转动中的游隙消除，同时，由于上下框架以及中框架之间配合面为精度加工配合，由此保证编码器同心度的要求，进一步提升了整体精度。

上下PCB板也采用相应的镂空结构，用于穿过PCB上的元器件（镂空结构存在的意义在于将PCB板上的元器件向内朝向，充分利用编码器的内侧空间），由此进一步缩短编码器整体厚度；由于码盘、PCB板等在支撑部件的法兰两侧，由此大大减少了整体的厚度，使用此支撑部件可使编码器整体厚度达到9毫米左右，甚至可以更薄，厚度减小在30%以上，为目前世界同类产品中最薄的产品。

进一步地，所述上框架上侧安装有上线路板，所述下框架下侧安装有光电池板。

进一步地，所述轴孔为包括具有用于与所述电机轴锁紧配合的内螺纹的内螺纹孔。

更进一步地，所述内螺纹孔为所述轴孔的一部分，位于所述轴孔安装所述电机轴的一端，，所述内螺纹孔的开口位于所述轴孔的端面，所述内螺纹孔的另一端位于所述轴孔的内侧。

可选地，所述内螺纹孔的伸入所述轴孔内侧处具有内径大于所述内螺纹孔的中间孔（未示出），形成与另一侧轴孔之间的过渡结构，也可以称之为轴肩孔。

进一步地，所述法兰盘外缘具有用于固定码盘的翘起结构，所述翘起结构与所述圆柱支撑部之间的法兰盘形成环形凹槽结构。

进一步地，所述上框架和所述下框架与所述中框架具有用于相互配合的保证同心度的定位结构，所述上框架和所述下框架、以及所述中框架之间具有用于锁紧固定的锁紧部件。

更进一步地，所述定位结构包括设置在所述上框架或所述下框架上或所述中框架上相互配合保证上述三者同心度精度的定位孔和与所述定位孔相配合的定位柱；

或

设置在所述上框架或所述下框架或所述中框架上相互配合保证上述三者同心度精度的定位公头/母头；

或

设置在所述上框架和所述中框架之间用于相互配合保证同心度精度的弧边或定位边，和设置在所述下框架和所述中框架之间用于相互配合保证同心度精度的弧边或定位边。

进一步地，所述上框架和所述下框架具有镂空结构，所述镂空结构用于穿过所述上线路板和所述光电池板上元器件，所述上线路板和所述光电池板具有元器件的一面向所述支撑部件的内侧进行安装，由此可以进一步减少编码器整体厚度。

进一步地，所述上线路板上具有安装通孔，所述上线路板使用紧固件通过所述安装通孔安装在所述上框架上，所述光电池板上具有安装孔，所述光电池板使用紧固件通过所述安装孔安装在所述下框架上。

进一步地，所述轴承内圈通过粘结方式和所述圆柱支撑部的外壁固定安装，或通过键轴或键销方式进行固定安装。

进一步地，所述上轴承外圈外端面及外侧壁与所述上框架配合结构为，上框架内圈具有与所述上轴承外圈外端面及外侧壁配合的圆形或弧形台阶；所述下轴承外圈外端面及外侧壁与所述下框架配合结构为，下框架内圈具有与所述下轴承外圈外端面及外侧壁配合的圆形或弧形台阶，如此保证上下框架和上下轴承之间的同心度，台阶形成定位结构。

进一步地，所述轴孔包括安装所述电机轴的上部轴孔和用于通过将所述编码器锁在所述电机轴上的锁定螺丝的下部轴孔，所述锁定螺丝和开口位于所述电机轴端面的锁定螺纹孔配合。

更进一步地，所述下部轴孔孔径大于所述锁定螺纹孔孔径，所述下部轴孔内壁为光孔或具有内螺纹的孔。

更进一步地，所述下部轴孔包括用于承载所述锁定螺丝头部的沉头孔。

进一步地，所述上框架和中框架为一体成型，所述下框架和所述中框架配合联结，或所述下框架和所述中框架一体成型，所述上框架和所述中框架配合联结。

进一步地，所述上框架、所述下框架分别和所述中框架为阶梯配合，所述上框架阶梯结构下表面与所述中框架上表面配合、所述下框架阶梯结构上表面与所述中框架下表面配合，所述上框架、所述下框架与所述中框架阶梯配合部位设置有紧固件联结。

更进一步地，所述上框架、所述下框架在对应所述配合部位处设置有配合沉头孔，所述紧固件的头部设置在所述配合沉头孔内，所述紧固件的螺纹部与所述中框架对应所述配合部位处的螺纹孔配合。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是现有技术方案结构示意图；

图2是本实用新型的支撑部件侧上方角度结构示意图；

图3是本实用新型的支撑部件侧下方角度结构示意图；

图4是本实用新型的支撑部件俯视示意图；

图5是本实用新型的支撑部件AA方向的剖视图；

图6是包含码盘，上中下框架以及具有法兰结构轴承的结构示意图；

图7是本实用新型的一个角度的剖面结构示意图；

图8是上中下框架之间其中一种配合结构示意图；

11电机，12电机轴，121锁定螺纹孔，13机架，14下轴承，15上轴承，16码盘，17PCB板（上方有各种元器件，未画出），18传感器，19光源，21法兰盘，211上台阶，212下台阶，213内槽，214翘起结构，22圆柱支撑部，221圆柱支撑部下部，222圆柱支撑部上部，23轴孔，21法兰盘，231螺纹孔，232上部轴孔，233下部轴孔，151上轴承内圈，152上轴承外圈，141下轴承内圈，142下轴承外圈，31上框架，32中框架，33下框架，M锁定螺丝，M1沉头孔，MJ紧固件，MJ1配合沉头孔。

实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语 “前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“联接”、“连通”、“相连”、“联结”、“配合”应做广义理解，例如，可以是固定联结，一体地联结，也可以是可拆卸联结，旋转联结等；可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；“配合”可以是面与面的配合，也可以是点与面或线与面的配合，也包括孔轴的配合，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参照附图来描述本实用新型的具有顶起结构的超薄编码器，其中图1是现有技术方案结构示意图；图2是本实用新型的支撑部件侧上方角度结构示意图；图3是本实用新型的支撑部件侧下方角度结构示意图；图4是本实用新型的支撑部件俯视示意图；图5是本实用新型的支撑部件AA方向的剖视图；图6是包含码盘，上中下框架以及具有法兰结构轴承的结构示意图；图7是本实用新型的一个角度的剖面结构示意图；图8是上中下框架之间其中一种配合结构示意图，图8是使用锁紧螺丝将编码器安装在电机轴上的结构示意图。

如图6-8所示，根据本实用新型具有顶起结构的超薄编码器的实施例，包括安装在电机轴上的支撑部件，所述支撑部件包括具有用于安装电机轴的轴孔和用于安装轴承的圆柱支撑部，位于所述圆柱支撑部外壁中部的法兰盘；安装在所述圆柱支撑部上且在所述法兰盘上下两侧的上轴承和下轴承，以及与所述上轴承配合安装的上框架和与所述下轴承配合安装的下框架，和所述上框架及下框架外缘配合安装的中框架，所述上轴承和所述下轴承的内圈安装在所述圆柱支撑部上，所述上框架和所述下框架通过各自的中心孔安装在所述上轴承和所述下轴承的外圈上，所述上轴承和所述下轴承的内圈内端面和所述法兰盘顶起部件顶面贴合，所述法兰盘的下端面和码盘固定联结，所述上框架和所述下框架以及所述中框架固定联结；

其中，所述上框架可以和所述上轴承外圈外端面及外侧壁配合安装，所述下框架可以与所述下轴承外圈外端面及外侧壁配合安装。

将码盘固定安装在法兰盘外缘上，此时将法兰盘两侧固定安装上轴承，轴承内圈的内侧端面与顶起结构接触，此种情况下，轴承内圈可以不使用粘结方式，甚至可以不用特殊固定安装方式，由此进一步简化了安装步骤，同时在轴承外圈上安装上中下框架，上下框架具有与轴承外侧端面和外圈外侧壁同时贴合的表面，即形成一个具有阶梯状的结构，如图6、8所示，下框架33和轴承外圈142之间形成的阶梯状结构，此时上下框架的内侧表面与轴承外圈的外侧端面贴合并固定，形成上下框架对轴承外圈的向内压力，如此保证将轴承在转动中的游隙消除，同时，由于上下框架以及中框架之间配合面为精度加工配合，由此保证编码器同心度的要求，进一步提升了整体精度。

上下PCB板也采用相应的镂空结构，用于穿过PCB上的元器件（镂空结构存在的意义在于将PCB板上的元器件向内朝向，充分利用编码器的内侧空间），由此进一步缩短编码器整体厚度；由于码盘、PCB板等在支撑部件的法兰两侧，由此大大减少了整体的厚度，使用此支撑部件可使编码器整体厚度达到9毫米左右，甚至可以更薄，厚度减小在30%以上，为目前世界同类产品中最薄的产品。

根据本实用新型的一些实施例，所述上框架上侧安装有上线路板，所述下框架下侧安装有光电池板。

根据本实用新型的一些实施例，所述轴孔为包括具有用于与所述电机轴锁紧配合的内螺纹的内螺纹孔。

进一步地，所述内螺纹孔为所述轴孔的一部分，位于所述轴孔安装所述电机轴的一端，，所述内螺纹孔的开口位于所述轴孔的端面，所述内螺纹孔的另一端位于所述轴孔的内侧。

可选地，所述内螺纹孔的伸入所述轴孔内侧处具有内径大于所述内螺纹孔的中间孔（未示出），形成与另一侧轴孔之间的过渡结构。

根据本实用新型的一些实施例，所述法兰盘外缘具有用于固定码盘的翘起结构，所述翘起结构与所述圆柱支撑部之间的法兰盘形成环形凹槽结构。

根据本实用新型的一些实施例，所述上框架和所述下框架与所述中框架具有用于相互配合的保证同心度的定位结构，所述上框架和所述下框架、以及所述中框架之间具有用于锁紧固定的锁紧部件。

进一步地，所述定位结构包括设置在所述上框架或所述下框架上或所述中框架上相互配合保证上述三者同心度精度的定位孔和与所述定位孔相配合的定位柱；

或

设置在所述上框架或所述下框架或所述中框架上相互配合保证上述三者同心度精度的定位公头/母头；

或

设置在所述上框架和所述中框架之间用于相互配合保证同心度精度的弧边或定位边，和设置在所述下框架和所述中框架之间用于相互配合保证同心度精度的弧边或定位边。

根据本实用新型的一些实施例，所述上框架和所述下框架具有镂空结构，所述镂空结构用于穿过所述上线路板和所述光电池板上元器件，所述上线路板和所述光电池板具有元器件的一面向所述支撑部件的内侧进行安装，由此可以进一步减少编码器整体厚度。

根据本实用新型的一些实施例，所述上线路板上具有安装通孔，所述上线路板使用紧固件通过所述安装通孔安装在所述上框架上，所述光电池板上具有安装孔，所述光电池板使用紧固件通过所述安装孔安装在所述下框架上。

根据本实用新型的一些实施例，所述轴承内圈通过粘结方式和所述圆柱支撑部的外壁固定安装，或通过键轴或键销方式进行固定安装。

根据本实用新型的一些实施例，所述上轴承外圈外端面及外侧壁与所述上框架配合结构为，上框架内圈具有与所述上轴承外圈外端面及外侧壁配合的圆形或弧形台阶；所述下轴承外圈外端面及外侧壁与所述下框架配合结构为，下框架内圈具有与所述下轴承外圈外端面及外侧壁配合的圆形或弧形台阶。

根据本实用新型的一些实施例，所述轴孔包括安装所述电机轴的上部轴孔和用于通过将所述编码器锁在所述电机轴上的锁定螺丝的下部轴孔，所述锁定螺丝和开口位于所述电机轴端面的锁定螺纹孔配合。

进一步地，所述下部轴孔孔径大于所述锁定螺纹孔孔径，所述下部轴孔内壁为光孔或具有内螺纹的孔。

进一步地，所述下部轴孔包括用于承载所述锁定螺丝头部的沉头孔。

根据本实用新型的一些实施例，所述上框架和中框架为一体成型，所述下框架和所述中框架配合联结，或所述下框架和所述中框架一体成型，所述上框架和所述中框架配合联结。

根据本实用新型的一些实施例，所述上框架、所述下框架分别和所述中框架为阶梯配合，所述上框架阶梯结构下表面与所述中框架上表面配合、所述下框架阶梯结构上表面与所述中框架下表面配合，所述上框架、所述下框架与所述中框架阶梯配合部位设置有紧固件联结。

进一步地，所述上框架、所述下框架在对应所述配合部位处设置有配合沉头孔，所述紧固件的头部设置在所述配合沉头孔内，所述紧固件的螺纹部与所述中框架对应所述配合部位处的螺纹孔配合。

任何提及“一个实施例”、“实施例”、“示意性实施例”等意指结合该实施例描述的具体构件、结构或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例中。在本说明书各处的该示意性表述不一定指的是相同的实施例。而且，当结合任何实施例描述具体构件、结构或者特点时，所主张的是，结合其他的实施例实现这样的构件、结构或者特点均落在本领域技术人员的范围之内。

尽管参照本实用新型的多个示意性实施例对本实用新型的具体实施方式进行了详细的描述，但是必须理解，本领域技术人员可以设计出多种其他的改进和实施例，这些改进和实施例将落在本实用新型原理的精神和范围之内。具体而言，在前述公开、附图以及权利要求的范围之内，可以在零模块和/或者从属组合布局的布置方面作出合理的变型和改进，而不会脱离本实用新型的精神。除了零模块和/或布局方面的变型和改进，其范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (13)

1.一种具有顶起结构的超薄编码器，其特征在于,包括安装在电机轴上的支撑部件，所述支撑部件包括具有用于安装电机轴的轴孔和用于安装轴承的圆柱支撑部，位于所述圆柱支撑部外壁中部的法兰盘；安装在所述圆柱支撑部上且在所述法兰盘上下两侧的上轴承和下轴承，以及与所述上轴承配合安装的上框架和与所述下轴承配合安装的下框架，和与所述上框架及下框架配合安装的中框架，所述上轴承和所述下轴承的内圈安装在所述圆柱支撑部上，所述上框架和所述下框架通过各自的中心孔安装在所述上轴承和所述下轴承的外圈上，所述上轴承和所述下轴承的内圈内端面和所述法兰盘顶起部件顶面贴合，所述法兰盘的下端面和码盘固定联结，所述上框架和所述下框架以及所述中框架固定联结。

2.根据权利要求1所述的具有顶起结构的超薄编码器，其特征在于，所述上框架上侧安装有上线路板，所述下框架下侧安装有光电池板。

3.根据权利要求1所述的具有顶起结构的超薄编码器，其特征在于，所述法兰盘外缘具有用于固定码盘的翘起结构，所述翘起结构与所述圆柱支撑部之间的法兰盘形成环形凹槽结构。

4.根据权利要求1所述的具有顶起结构的超薄编码器，其特征在于，所述上框架和所述下框架与所述中框架具有用于相互配合的保证同心度的定位结构，所述上框架和所述下框架、以及所述中框架之间具有用于锁紧固定的锁紧部件。

5. 根据权利要求4所述的具有顶起结构的超薄编码器，其特征在于，所述定位结构包括设置在所述上框架或所述下框架上或所述中框架上相互配合保证上述三者同心度精度的定位孔和与所述定位孔相配合的定位柱；

或

设置在所述上框架或所述下框架或所述中框架上相互配合保证上述三者同心度精度的定位公头/母头；

或

设置在所述上框架和所述中框架之间用于相互配合保证同心度精度的弧边或定位边，和设置在所述下框架和所述中框架之间用于相互配合保证同心度精度的弧边或定位边。

6.根据权利要求1所述的具有顶起结构的超薄编码器，其特征在于，所述上框架和所述下框架具有镂空结构。

7.根据权利要求1所述的具有顶起结构的超薄编码器，其特征在于，所述上框架中心孔内圈具有与所述上轴承外圈外端面及外侧壁配合的圆形或弧形台阶；所述下框架中心孔内圈具有与所述下轴承外圈外端面及外侧壁配合的圆形或弧形台阶。

8.根据权利要求1所述的具有顶起结构的超薄编码器，其特征在于，所述轴孔包括安装所述电机轴的上部轴孔和用于通过将所述编码器锁在所述电机轴上的锁定螺丝的下部轴孔，所述锁定螺丝和开口位于所述电机轴端面的锁定螺纹孔配合。

9.根据权利要求8所述的具有顶起结构的超薄编码器，其特征在于，所述下部轴孔孔径大于所述锁定螺纹孔孔径，所述下部轴孔内壁为光孔或具有内螺纹的孔。

10.根据权利要求8所述的具有顶起结构的超薄编码器，其特征在于，所述下部轴孔包括用于承载所述锁定螺丝头部的沉头孔。

11.根据权利要求1所述的具有顶起结构的超薄编码器，其特征在于，所述上框架和中框架为一体成型，所述下框架和所述中框架配合联结，或所述下框架和所述中框架一体成型，所述上框架和所述中框架配合联结。

12.根据权利要求1所述的具有顶起结构的超薄编码器，其特征在于，所述上框架、所述下框架分别和所述中框架为阶梯配合，所述上框架阶梯结构下表面与所述中框架上表面配合、所述下框架阶梯结构上表面与所述中框架下表面配合，所述上框架、所述下框架与所述中框架阶梯配合部位设置有紧固件联结。

13.根据权利要求12所述的具有顶起结构的超薄编码器，其特征在于，所述上框架、所述下框架在对应所述配合部位处设置有配合沉头孔，所述紧固件的头部设置在所述配合沉头孔，所述紧固件的螺纹部与所述中框架对应所述配合部位处的螺纹孔配合。