专利名称：用于扫描电机的位置探测器改进结构以及该扫描电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及激光加工领域，尤其涉及一种用于扫描电机的位置探测器改进结 构以及该扫描电机。
背景技术：
目前，随着的制造和加工自动化程度不断提高，空间位置的精确测量已经成为加 工和制造高精度产品的先决条件。在激光加工领域需要对激光光束的轨迹进行精密控制。 光学扫描电机就应用于这一领域。扫描电机有一个可旋转的轴，在转轴上安装有一个反射 镜，当激光光束照射到反射镜时，通过电机转动转轴就可以改变反射光的出射轨迹。把两个 这样的扫描电机组合起来就能够实现一种激光的二维反射。通过对光束轨迹的精密控制， 能够精确的确定转轴当前的角度。但是，当转轴的角度偏离设定的角度时，控制装置无法进 行校正。现有的确定转轴偏离角度的设备主要由位置探测器来承担，其能够输出当前转轴 控制的信号值。但这种位置探测器存在结构设计缺陷，如使用中，光电传感器本身无法避 免的会产生漂移，扫描电机的精度、重复性以及稳定性等受到很大的制约。产生上述现象的 原因在于光电传感器无法在恒定的温度下工作，长此以往，导致其性能不稳定。现有位置探测器通常使用光源直接照射光探测器的方案，为实现探测目的，光源 会与光探测器产生一定的距离，不仅需要大范围的布线，而且导致位置探测器的深度增加， 结构不够紧凑；此外，现有的位置探测器光源通过反射装置照射光探测器的方案，由于反射 装置结构设计不合理，无法产生均一性的漫反射，影响扫描电机的性能和稳定性。
实用新型内容本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种用于扫描电机的位置探测 器改进结构以及该扫描电机，其可以保持位置探测器在恒定的温度下工作，改进后的光电 传感器能够达到更高的角分辨率和更小的漂移，性能与精度得到提升。为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种用于扫描电机的位置探测 器改进结构，包括用于对所述扫描电机的转子的转动位置进行探测的光电传感器、用于固 定所述光电传感器的固持体、密封体以及端盖，所述光电传感器固定设置在所述固持体、所 述密封体以及所述端盖相互固持围挡形成的密封空间中，所述密封空间中具有一可加热升 温的加热装置；所述光电传感器包括光源、挡光片、可输出测量所述挡光片位置信号的光探测器 以及反光装置，所述反光装置置于可反射所述光源发出的光线于所述光探测器的所述密封 空间中。所述固持体呈中空的环形盘状，所述固持体环状侧壁上开设环槽，所述加热装置 置放在所述环槽中。所述反光装置的一侧具有可对所述光源发射的光线产生漫反射效果的弧面。[0010] 所述密封体是具有开口端的中空筒状结构，所述反光装置位于所述挡光片的一侧
设置在所述密封体中空腔体的底部。 优选的，所述密封体腔体的内部涂有反光材料层。所述固持体中部设有自其表面延展凸设的凸台；所述密封空间是所述密封体开口端内侧壁的壁面卡持固定在所述凸台的环状外 壁上，且所述端盖抵顶固定所述密封体形成的。所述光源和所述光探测器堆叠贴设在所述位置探测器具有的电路板上；所述电路 板和所述反光装置分别位于所述挡光板的两侧。所述光探测器输出的所述挡光片的位置信号和经所述反光装置反射到所述光探 测器上光线的光强度与所述挡光片的角位置保持线性关系。优选的，所述加热装置包括电热丝。实施本实用新型实施例还公开了一种扫描电机，包括上述的位置探测器的改进结 构。实施本实用新型实施例的用于扫描电机的位置探测器改进结构以及该扫描电机， 由于位置探测器包括加热装置，其容置在固持体的环状侧壁上开设的环槽中，在加热装置 的加热作用下，固持体、密封体以及端盖相互固持围挡形成的密封空间可迅速达到某一恒 定温度，光电传感器可迅速进入工作状态，提升工作性能。此外，由于设置具有弧面以及使 用漫反射材料制成的反光装置，使得光探测器不受光源与反射装置间的误差，或反射装置 与光探测器之间安装误差的影响，并且能够降低扫描电机对光源的质量要求。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述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 是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前 提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本实用新型实施例用于扫描电机的位置探测器的结构示意图；图2是本实用新型实施例用于扫描电机的位置探测器的截面局部剖视结构示意 图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新 型作进一步地详细描述。结合参见图1、图2所示，本实用新型实施例的用于扫描电机的位置探测器1的改 进结构包括用于对所述扫描电机的转子3的转动位置进行探测的光电传感器12、用于固定 所述光电传感器12的固持体14、密封体16以及端盖17，所述光电传感器12固定设置在所 述固持体14、所述密封体16以及所述端盖17相互固持围挡形成的密封空间中。光电传感器12可以对扫描电机的转子的转动位置进行探测，其包括光源122、挡 光片124、可输出测量所述挡光片124位置信号的光探测器126以及反光装置128，其中，光 源122和光探测器126堆叠贴设在所述位置探测器具有的电路板7上，本实施例子中，光源122设置为两个，分别位于固定装配所述光探测器126的中心轴的两侧，且对称分布，多个 光源可以保证发出光线强度均勻的光线，挡光片124位于位置探测器1具有的电路板7靠 近所述光源122的一侧，其固定装设在扫描电机转子3的端部，扫描电机的转子3带动所述 挡光片124旋转时，挡光片124可以对所述光探测器126产生均勻遮挡的效果。可以理解的是，光源122在具体实施中的数量并不确定，可以是一个也可以是多 个，并不限定。优选的，光源122使用发光二极管。可输出测量所述挡光片124位置信号的光探测器126包括由盖板1261遮挡光电 池1262所形成的光敏元件1263，其中，盖板1261位于所述光源122靠近所述挡光片124 — 侧相对的另一侧，即盖板1261位于光电池1262的一侧且更靠近于光源122，盖板1261呈盘 状，其表面开设对称其装配中心轴的呈扇形排布的环状通孔12611 ；光电池1262呈条状，分 别装设在盖板1261 —侧具有通孔12611的位置上，可以理解的是，光电池1262的面积略大 于盖板1261所开设的呈扇形排布的环状通孔12611的面积，这样，盖板1261遮挡了部分光 电池1262分别形成了与所述盖板1261开设通孔12611形状相当的光敏元件12631、光敏元 件12632、光敏元件12633以及光敏元件12634。其他实施方式中，光敏元件1263也可以是盖板1261遮挡光电池1262所形成光探 测器126形式外的其他形式，如将光敏元件1263直接制成呈扇形排布的环形，这样，光探测 器126输出测量所述挡光片124的位置信号将与挡光片124呈线性关系；光电池1262的形 状并不限定，可以是除方形外的其他形状，如圆形，只要满足光电池1262的面积略大于盖 板1261所开设的呈扇形排布的环状通孔12611的面积即可，本实施例中，光电池1262为两 组，每组光电池1262所形成的光敏元件间具有空隙，其在扫描电机的转子3中心轴线方向 上对称的排布，这样的位置排布，使得其所形成的光敏元件1263被挡光片124遮盖时，可以 产生相同的变化量，此外，也可使用多块光电池1262，如六块、八块等等，这样光探测器126 将输出放大了的所述挡光片124的位置信号，信号的处理速度也将变快，从而提升光探测 器126的运行性能。值得说明的是，为避免光探测器126输出测量所述挡光片124的位置信号对于因 受热影响和安装误差引起的辐射光强度的变化不敏感，具体实施中，可以将具有相同覆盖 范围的两个相对的光敏元件1263相加，例如，光敏元件12631和光敏元件12633的输出相 加，光敏元件12632和光敏元件12634相加，产生两个信号和，然后在将两个信号和相减，这 个信号差与挡光片124的位置呈线性关系，即得到的信号差值为当前转轴3的测量信号。同时，也可将上述所有光敏元件1263的输出信号和相加，这样，光源的强度与这 个信号和相对应，能够对由于老化或是热影响产生的发热光强度变化进行补偿。盖板1261的表面可设多个功用不同的开孔，例如，其中部的圆孔12612。反光装置128设置在挡光片124靠近所述光源122 —侧相对的另一侧所述开口密 封体16腔体的底部位置，其装配中心轴线位于扫描电机转子3的转动中心轴线上，反光装 置128的一侧具有弧面，其可对光源122发射的光线产生漫反射，光源122发出的光线能够 直接照射到反光装置128上，并被反光装置128反射到光探测器126上。具体实施中，反光 装置128使用可以满足漫反射条件的反射材料制成，例如，聚四氟乙烯，其设置的弧面以及 使用的反射材料可以较佳的实现漫反射的条件从而达到对光探测器126有效照射区域均 勻照射的目的，经反光装置128反射到光探测器126表面的光的光强度的均一性对光探测
5器126输出测量所述挡光片124的位置信号与待探测的挡光片124的位置将保持很好的线 性关系，此外，具有弧面的反光装置128能够降低对光源的质量要求。具体实施中，设置弧面以及使用漫反射材料制成的反光装置128，使得光探测器 126不受光源122与反射装置128间的误差，或反射装置128与光探测器126之间安装误差 的影响，具体的，光源122可以更贴近光探测器126，通过信号线或电源线能够直接同时连 接光探测器126和光源122而不需要大范围的布线，光源122与反射装置128间可以设置 较浅的深度，不会增加整个位置探测器1前端的高度，结构更加紧凑。电路板7呈狭长板状，其固定设置在固持体14 一侧面上，其分别贯通设置用于置 放光源122的第一通孔72以及用于扫描电机转子3穿过的第二通孔74，光源122置放在第 一通孔72中和光探测器126被紧凑的固定在电路板7的一端，扫描电机转子3能够通过第 二通孔74穿过电路板7，优选的，电路板7上具有若干用于连接固定的定位孔(未图示)。固持体14呈中空的环形盘状，其一端的环转侧壁卡持固定在扫描电机相应的卡 槽(图未示)中，固持体14的中部开设用于扫描电机转子3通过的通孔141，其中部具有自 其表面延展凸设的凸台142，其中，密封体16开口端内侧壁壁面密封卡持固定在凸台142的 环状外壁上，端盖17位于扫描电机的端部将密封体16相抵顶固定。固持体14、密封体16 以及端盖17相互固持围挡形成的密封空间能够将光探测器126封装起来，使其免于受到灰 尘以及水的破坏。本实用新型实施例的用于扫描电机的位置探测器1还包括加热装置18，所述加热 装置18由所述固持体14相固持。具体的，固持体14的环状侧壁上开设可容置加热装置18的环槽143，具体实施中， 环槽143的此寸和位置并不限定，主要满足加热装置18可固持在固持体14且在其与密封 体16以及端盖17相互固持围挡形成的密封空间中即可。优选的，加热装置18为电热丝。密封体16是一端具有开口的中空筒状结构，反光装置128设置在密封体16腔体 的底部位置，其装配中心轴线位于扫描电机转子3的转动中心轴线上，密封体16腔体的内 部涂有反光材料层，光源122照射到密封体16内壁壁面时，光线可进行漫反射。具体装配过程中，可先用盖板1261遮挡光电池1262形成光探测器126，在将光探 测器126与光源122印制在电路板7上，扫描电机转子3穿过电路板7中部开设的第二通孔 74穿过电路板7，并通过电路板7上具有的定位孔将电路板7固定在固持体14上，具体的， 可使用销钉连接，将电热丝置放在固持体14具有的环槽143中，并完成相应的电路连接；紧 接着，通过螺钉及销钉将装配了电路板7的固持体14固定在扫描电机相应的卡槽中，完成 固持体14的固定，相对电路板7开设第二通孔74 一端的另一端具有若干通孔(未图示)， 这些通孔(未图示)可用于光电传感器12的其它电连接。完成上述装配过程后，将反射装置128置放在密封体16的底部，并将反射装置128 具有弧状表面的一侧朝向密封体16的开口端放置，然后，将密封体16开口端内侧壁壁面密 封卡持固定在固持体14 一侧具有的凸台142的环状外壁上，同时，端盖17将密封体16相 抵顶固定在扫描电机的端部，至此，光电传感器12密封在固持体14、密封体16以及端盖17 相互固持围挡形成的密封空间中。本实用新型实施例的用于扫描电机的位置探测器1的改进结构在具体实施时，由于固持体14具有的环槽143中置放加热装置18，如电热丝，在电热丝的加热作用下，固持体 14、密封体16以及端盖17相互固持围挡形成的密封空间可迅速达到某一恒定温度，光电传 感器12可迅速进入工作状态，光电传感器12具有的光源122向反光装置18发射光源，由 于反光装置128的一侧具有弧面，其可对光源122发射的光线产生漫反射，光源122发出的 光线能够直接照射到反光装置128上，并被反光装置128反射到光探测器126具有的光敏 元件1263上，且光线均勻；挡光片124在扫描电机转子3的转动下旋转，光敏元件12631、 光敏元件12632、光敏元件12633以及光敏元件12634在挡光片128的作用下有效的接收光 线的面积或增加或减�。垂庾爸�128反射的总的光照强度与每个光敏元件1263的有效 接受面积均和挡光片128的角位置有关，当光敏元件1263和挡光片124调节对称时，两组 光电池1262间的覆盖面积是相等的，即单个光敏元件1263输出的所述挡光片124的位置 信号与照射到其表面的总的光照强度是成比例的，因此，光探测器126输出的挡光片124的 位置信号与光敏元件1263未被挡光片124遮挡的面积相关，因此，光敏元件1263输出的所 述挡光片124的位置信号与挡光片124相对转子3的角位置成比例关系，具体的，可以将具 有相同覆盖范围的两个相对的光敏元件1263相加，例如，光敏元件12631和光敏元件12633 的输出相加，光敏元件12632和光敏元件12634相加，产生两个信号和，然后在将两个信号 和相减，这个信号差与挡光片124的位置呈线性关系，即得到的信号差值为当前转轴3的测 量信号；同时，也可将上述所有光敏元件1263的输出信号和相加，这样，光源的强度与这个 信号和相对应，能够对由于老化或是热影响产生的发热光强度变化进行补偿，以减小漂移。本使用新型还公开了一种扫描电机，包括位置探测器1、定子以及转子3，所述转 子3相对于定子转动，所述位置探测器1可对所述转子3的转动进行位置探测，所述位置探 测器1包括用于对所述扫描电机的转子3的转动位置进行探测的光电传感器12、用于固定 所述光电传感器12的固持体14、密封体16以及端盖17，所述光电传感器12固定设置在所 述固持体14、所述密封体16以及所述端盖17相互固持围挡形成的密封空间中，具体实施方 式与位置探测器1的实施方式相同，不再赘述。实用新型实施例用于扫描电机的位置探测器改进结构以及该扫描电机，由于位置 探测器包括加热装置18，其容置在固持体14的环状侧壁上开设的环槽143中，在加热装置 18的加热作用下，固持体14、密封体16以及端盖17相互固持围挡形成的密封空间可迅速 达到某一恒定温度，光电传感器12可迅速进入工作状态，提升工作性能。此外，由于设置具 有弧面以及使用漫反射材料制成的反光装置128，使得光探测器126不受光源122与反射装 置128间的误差，或反射装置128与光探测器126之间安装误差的影响，并且能够降低扫描 电机对光源122的质量要求。以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用 新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的 范围。
权利要求一种用于扫描电机的位置探测器的改进结构，包括用于对所述扫描电机的转子的转动位置进行探测的光电传感器、用于固定所述光电传感器的固持体、密封体以及端盖，所述光电传感器固定设置在所述固持体、所述密封体以及所述端盖相互固持围挡形成的密封空间中，其特征在于，所述密封空间中具有一可加热升温的加热装置；所述光电传感器包括光源、挡光片、可输出测量所述挡光片位置信号的光探测器以及反光装置，所述反光装置置于可反射所述光源发出的光线于所述光探测器的所述密封空间中。
2.如权利要求1所述的用于扫描电机的位置探测器的改进结构，其特征在于所述固 持体呈中空的环形盘状，所述固持体环状侧壁上开设环槽，所述加热装置置放在所述环槽 中。
3.如权利要求1所述的用于扫描电机的位置探测器的改进结构，其特征在于所述反 光装置的一侧具有可对所述光源发射的光线产生漫反射效果的弧面。
4.如权利要求1所述的用于扫描电机的位置探测器的改进结构，其特征在于，所述密 封体是具有开口端的中空筒状结构，所述反光装置位于所述挡光片的一侧设置在所述密封 体中空腔体的底部。
5.如权利要求4所述的用于扫描电机的位置探测器的改进结构，其特征在于，所述密 封体腔体的内部涂有反光材料层。
6.如权利要求4所述的用于扫描电机的位置探测器的改进结构，其特征在于，所述固 持体中部设有自其表面延展凸设的凸台；所述密封空间是所述密封体开口端内侧壁的壁面卡持固定在所述凸台的环状外壁上， 且所述端盖抵顶固定在所述密封体上形成的。
7.如权利要求1所述的用于扫描电机的位置探测器的改进结构，其特征在于所述光 源和所述光探测器堆叠贴设在所述位置探测器具有的电路板上；所述电路板和所述反光装 置分别位于所述挡光板的两侧。
8.如权利要求1所述的用于扫描电机的位置探测器的改进结构，其特征在于所述光 探测器输出的所述挡光片的位置信号和经所述反光装置反射到所述光探测器上光线的光 强度与所述挡光片的角位置保持线性关系。
9.如权利要求1所述的用于扫描电机的位置探测器的改进结构，其特征在于所述加 热装置包括电热丝。
10.一种扫描电机，其特征在于所述扫描电机包括如权利要求1至9任一项所述的位 置探测器的改进结构。
专利摘要本实用新型实施例公开了一种位置探测器，包括光电传感器、固持体、密封体以及端盖，所述光电传感器固定设置在所述固持体、所述密封体以及所述端盖相互固持围挡形成的密封空间中，所述密封空间中具有一可加热升温的加热装置；所述光电传感器包括光源、挡光片、可输出测量所述挡光片位置信号的光探测器以及反光装置，所述反光装置置于可反射所述光源发出的光线于所述光探测器的所述密封空间中。本实用新型实施例还公开了一种扫描电机。采用本实用新型实施例的用于扫描电机的位置探测器改进结构以及该扫描电机，其可以保持位置探测器在恒定的温度下工作，改进后的光电传感器能够达到更高的角分辨率和更小的漂移，性能与精度得到提升。
文档编号G01B11/26GK201653383SQ20102016413
公开日2010年11月24日 申请日期2010年4月20日 优先权日2010年4月20日
发明者张占稳 申请人:张占稳
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
