专利名称：多圈角度测量器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量器，尤其是测量角度和圈数的测量器。
背景技术：
传统的角度测量器是由一个电阻体和一个转动或滑动系统组成。这样的角度测量器只能用于旋转范围在360度以内，而且是有触点的。市场上一些用于测量圈数的测量器大部分是光电式，通过发光管、狭缝盘和接收管测量圈数，这用光电测量器虽然能对圈数测量比较准确，但是角度测量的精度不足，并且可测圈数也较少
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，提供了一种可以测量圈数高，并且高精度、无触点的多圈角度测量器。为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案一种多圈角度测量器，包括上盖、底座、设置在底座上的动力输入轴及其轴承，所述动力输入轴上设置有主动齿轮，还包括位于底座和上盖形成的空间内的多组齿轮减速机构、多组光电发射及接收管、电路板、磁钢和感应芯片。所述动力输入轴顶端设置有与其同步转动的磁钢，且所述磁钢位于所述主动齿轮上方。所述感应芯片设置于所述磁钢上方并用于感应磁钢的磁场。所述感应芯片与所述电路板连接，所述电路板包含有至少一个用于数据处理的处理器。所述主动齿轮与多组齿轮减速机构的第一组啮合，且各组齿轮减速机构依次啮
口 ο每组所述齿轮减速机构均设置在底座上，且每组齿轮减速机构的一个齿轮上均开有孔，孔用于光电发射管发出的光线被相应的接收管接收，以计数旋转次数。每组所述齿轮减速机构的上下两方均设置有一组光电发射及接收管，所述各组光电发射及接收管均与所述电路板连接。所述电路板由自上而下平行设置的三块电路板构成，所述三块电路板通过连接件连接并且三块电路板之间设有通信总线。第一电路板靠近所述上盖，且所述感应芯片设置于所述第一电路板下表面并与其连接。第三电路板靠近所述底座。所述主动齿轮与所述各组齿轮减速机构的齿轮均位于所述第二电路板和第三电路板之间。所述处理器为单片机(单片微型计算机的简称，英文缩写为MCU，又称为中央处理芯片或微控制单元)。每组所述齿轮减速机构的上下两方均设置有一组光电发射及接收管，所述各组光电发射及接收管均与所述电路板连接。所述齿轮减速机构为六组，每组齿轮减速机构均包括与底座连接的齿轮柱和设置在齿轮柱上的齿轮副，所述第一组齿轮减速机构同时与主动齿轮和第二组齿轮减速机构啮合，第三组齿轮减速机构同时与第二组齿轮减速机构和第四组齿轮减速机构啮合，第五组齿轮减速机构同时与第四组齿轮减速机构和第六组齿轮减速机构啮合。所述第三组齿轮减速机构和第五组齿轮减速机构均具有一个惰轮。每组所述齿轮减速机构减速比均为4:1。所述电路板的三块电路板的通信总线为SPI总线(SPI :基本协议高速同步 串行口。是一种标准的四线同步双向串行总线。SPI,是英语Serial Peripheral interface的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。是Motorola公司首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的)。所述动力输入轴顶端设置有一个磁钢套，所述磁钢套由上下两个相连的圆筒构成，上部圆筒的直径大于下部圆筒，所述磁钢设置于所述磁钢套的上部圆筒内，所述动力输入轴顶端嵌入所述磁钢套的下部圆筒。所述动力输入轴下部设置有卡簧，所述动力输入轴通过所述卡簧连接于所述底座上。本实用新型的多圈角度测量器，具有以下有益效果I.可用于旋转超过360度范围的测量,测量范围大,有当减速机构为6组,每组减速比为4:1时，测量圈数可多达4096圈。2.通过磁钢和芯片感应进行工作的，完全的无触点，因此可靠性高，寿命长。3.无需掉电维持电池，掉电后执行器旋转，也不会丢失执行器位置和圈序。本实用新型多圈角度测量器分为正常工作状态和待机状态。正常工作状态用户可以随时读取绝对角度和圈序。十秒钟连续未检测到旋转运动，并且未有主机读取命令，系统进入待机工作状态。待机状态主机有读取命令，编码器唤醒，进入正常工作状态；从静止处，有超过的半圈的旋转时，编码器唤醒，进入正常工作状态。
图I为本实用新型多圈角度测量器剖视示意图；图2为本实用新型多圈角度测量器底板和减速机构示意图；I卡簧，2磁钢套，3感应芯片，4磁钢，5上盖，6第一电路板，7第二电路板，8第三电路板，9主动齿轮，10轴承，11动力输入轴，13底座，14连接件，15第一组齿轮减速机构，16第二组齿轮减速机构，17第三组齿轮减速机构，18第四组齿轮减速机构，19第五组齿轮减速机构，20第六组齿轮减速机构，21惰轮，22孔。
具体实施方式
如图I、图2—种多圈角度测量器，包括上盖5、底座13、设置在底座13上的动力输入轴11及其轴承10，动力输入轴10上设置有主动齿轮9，还包括位于底座13和上盖5形成的空间内的六组齿轮减速机构15、16、17、18、19、20、六组光电发射及接收管(图中省略)、电路板6、7、8、磁钢4和感应芯片3。动力输入轴11顶端设置有与其同步转动的磁钢4，且磁钢4位于主动齿轮9上方。动力输入轴11顶端设置有一个磁钢套2，磁钢套2由上下两个相连的圆筒构成，上部圆筒的直径大于下部圆筒，磁钢4设置于磁钢套2的上部圆筒内，动力输入轴11顶端嵌入磁钢套2的下部圆筒。感应芯片3设置于磁钢4上方用于感应磁钢4的磁场。电路板为自上而下平行设置的三块电路板构成，第一电路板6靠近上盖5连接,且感应芯片3设置于第一电路板6下表面并与其连接。第三电路8板靠近底座13。电路板可以只是一块，也可以是两块、三块甚至更多块，只要通过一定的通信方式连接即可，本实施例选用三块，是为了使电路板大小与其他结构匹配，让整个多圈角度测量 器结构紧凑。每组齿轮减速机构均包括与底座13连接的齿轮柱和设置在齿轮柱上的齿轮副，主动齿轮9与第一组齿轮减速机构15啮合，第一组齿轮减速机构15同时与第二组齿轮减速机构16啮合，第三组齿轮减速机构17同时与第二组齿轮减速机构16和第四组齿轮减速机构啮合18。第五组齿轮减速机构19同时与第四组齿轮减速机构18和第六组齿轮减速机构20啮合。每组齿轮减速机构的齿轮柱均连接在底座13上，且每组齿轮减速机构的齿轮上均开有孔22 ；主动齿轮9与各组齿轮减速机构的齿轮副均位于第二电路板7和第三电路板8之间。每组齿轮减速机构的上下两方均设置有一组光电发射及接收管，各组光电发射及接收管均与电路板6、7、8连接。第三组齿轮减速机构17和第五组齿轮减速机构19均具有一个惰轮21。三块电路板的通信总线为SPI总线(SPI :基本协议高速同步串行口。是一种标准的四线同步双向串行总线。SPI,是英语Serial Peripheral interface的缩写,顾名思义就是串行外围设备接口。是Motorola公司首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的)。动力输入轴11下部设置有卡簧I，动力输入轴11通过卡簧I连接于底座13上。本实用新型多圈角度测量器通过MCU处理多圈和单圈的数据，使其达到O—16777216连续的位置输出。第一组齿轮减速机构减速比为4 :1，第二组齿轮减速机构减速比为4 :1，第三组齿
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轮减速机构减速比为= T，第四组齿轮减速机构减速比为4 :I，第五组齿轮减速机
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构减速比为= 第六组齿轮减速机构减速比为4:1。本实用新型多圈角度测量器16 14 I
为电磁式绝对测量器，分辨率为12位，精度都为10位。本实用新型多圈角度测量器的单圈分辨率4096，连续4096圈，无需记忆，上电直接读取位置。本实用新型六组齿轮减速机构的功能第一组主要解析4圈以内的圈数；第一、二组配合解析16圈以内圈数，第一、二、三组配合解析64圈以内圈数，第一、二、三、四组配合解析256圈以内圈数,第一、二、三、四、五组配合解析1024圈以内圈数,第一、二、三、四、五、六组配合解析4096圈以内圈数。由于本实用新型具有六组齿轮减速机构，分辨精度远远高于减速比，所以本实用新型优点是，不会出现第任何圈数丢失问题。由于采用机械式结构和绝对值编码器，本实用新型无需掉电维持电池，掉电后执行器旋转，也不会丢失执行器位置和圈序。本实用新型多圈角度测量器分为正常工作状态和待机状态。正常工作状态用户可以随时读取绝对角度和圈序。十秒钟连续未检测到旋转运动，并且未有主机读取命令，进入待机工作状态。 待机状态主机有读取命令，多圈角度测量器唤醒，进入正常工作状态；从静止处，有超过的半圈的旋转时，多圈角度测量器唤醒，进入正常工作状态。
权利要求1.一种多圈角度测量器，包括上盖、底座、设置在底座上的动力输入轴及其轴承，所述动力输入轴上设置有主动齿轮，其特征在于还包括位于底座和上盖形成的空间内的多组齿轮减速机构、多组光电发射及接收管、电路板、磁钢和感应芯片； 所述动力输入轴顶端设置有与其同步转动的磁钢，且所述磁钢位于所述主动齿轮上方； 所述感应芯片设置于所述磁钢上方并用于感应磁钢的磁�。� 所述感应芯片与所述电路板连接，所述电路板包含有至少一个用于数据处理的处理器； 所述主动齿轮与多组齿轮减速机构的第一组啮合，且各组齿轮减速机构依次啮合； 每组所述齿轮减速机构均设置在底座上，且每组齿轮减速机构的一个齿轮上均开有孔； 每组所述齿轮减速机构的上下两方均设置有一组光电发射及接收管，所述各组光电发射及接收管均与所述电路板连接。
2.根据权利要求I所述的多圈角度测量器，其特征在于，所述电路板由自上而下平行设置的三块电路板构成，所述三块电路板通过连接件连接并且三块电路板之间设有通信总线. 第一电路板靠近所述上盖，且所述感应芯片设置于所述第一电路板下表面并与其连接； 第三电路板靠近所述底座； 所述主动齿轮与所述各组齿轮减速机构的齿轮均位于所述第二电路板和第三电路板之间。
3.根据权利要求I或2所述的多圈角度测量器，其特征在于，所述齿轮减速机构为六组，每组齿轮减速机构均包括与底座连接的齿轮柱和设置在齿轮柱上的齿轮副，所述第一组齿轮减速机构同时与主动齿轮和第二组齿轮减速机构啮合，第三组齿轮减速机构同时与第二组齿轮减速机构和第四组齿轮减速机构啮合，第五组齿轮减速机构同时与第四组齿轮减速机构和第六组齿轮减速机构啮合。
4.根据权利要求书I或2所述的多圈角度测量器，其特征在于，所述动力输入轴下部设置有卡簧，所述动力输入轴通过所述卡簧连接于所述底座上。
5.根据权利要求书I或2所述的多圈角度测量器，其特征在于，每组所述齿轮减速机构减 速比均为4:1。
6.根据权利要求I或2所述的多圈角度测量器，其特征在于，所述动力输入轴顶端设置有一个磁钢套，所述磁钢套由上下两个相连的圆筒构成，上部圆筒的直径大于下部圆筒，所述磁钢设置于所述磁钢套的上部圆筒内，所述动力输入轴顶端嵌入所述磁钢套的下部圆筒内。
7.根据权利要求2所述的多圈角度测量器，其特征在于，所述电路板的三块电路板的通信总线为SPI总线，并且所述处理器为单片机。
8.根据权利要求3所述的多圈角度测量器，其特征在于，所述第三组齿轮减速机构和第五组齿轮减速机构均设置有一个惰轮。
专利摘要本实用新型涉及一种测量器，尤其是测量角度和圈数的测量器。一种多圈角度测量器，包括上盖、底座、设置在底座上的动力输入轴及其轴承，所述动力输入轴上设置有主动齿轮，还包括位于底座和上盖形成的空间内的多组齿轮减速机构、多组光电发射及接收管、电路板、磁钢和感应芯片。本实用新型的多圈角度测量器可以测量圈数高，并且高精度、无触点，掉电不归零。
文档编号G01B7/30GK202630898SQ20122023136
公开日2012年12月26日 申请日期2012年5月22日 优先权日2012年5月22日
发明者曾焕城 申请人:曾焕城
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
