CN106525084B - 无内置轴承电容式旋转编码器及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无内置轴承电容式旋转编码器，包括：转子机构、定子机构以及安装辅件；转子机构包括：主轴、固定环以及转盘；定子机构包括：壳体、上电路板和下电路板；壳体的底部设有若干凸点；壳体设有收容转盘的容置腔；上电路板与转盘的上表面存在第一间隙；下电路板与转盘的下表面存在第二间隙；第二间隙的高度与凸点的高度相等。同时，提供一种无内置轴承电容式旋转编码器的安装方法。本发明的有益效果为：采用无内置轴承电容式结构，节省安装空间，而且安装辅件的尺寸可随安装端的尺寸而定，降低对安装端的结构要求，提高安装的通用性。在安装时的轴向间隙的精度通过凸点辅助实现，而径向的同心度则通过安装辅件实现，安装十分简便。

Description

无内置轴承电容式旋转编码器及其安装方法

技术领域

本发明涉及旋转编码器设计领域，特别是涉及一种无内置轴承电容式旋转编码器及其安装方法。

背景技术

目前，旋转编码器从原理上可分为光电式、磁电式以及电容式，而从机械机构上可分为内置轴承和无内置轴承两种结构。相对于有内置轴承旋转编码器，无内置轴承旋转编码器的优势在于：节省空间、允许高速轴、无附加启动扭矩以及使用寿命不受轴承寿命限制等。但是，无内置轴承旋转编码器也存在不足的地方：其受电机轴窜动干扰和安装困难。而电容式编码器采用的是全圆周扫描检测的原理，容许较高的轴向和径向误差，恰好能弥补无内置轴承结构的不足。因此，出现了无内置轴承电容式旋转编码器，其在结构上主要分为转子部分和定子部分，转子部分与电机轴或者其他旋转件固定，定子部分与电机法兰或其他非旋转件固定，其安装需要满足两个条件。其一，转子部分与定子部分在误差允许的范围内同心；其二，转子部分与定子部分的轴向相对距离为固定值且该固定值不为零。而无内置轴承电容式旋转编码器自身的转子机构和定子机构之间并没有直接固定连接，转子机构在定子机构上存在自由浮动的空间，导致目前的无内置轴承电容式旋转编码器普遍存在安装困难的问题。

发明内容

基于此，本发明提供一种安装简便的无内置轴承电容式旋转编码器。

一种无内置轴承电容式旋转编码器，包括：转子机构、套设在转子机构上的定子机构、以及套设在定子机构上的安装辅件；转子机构包括：主轴、套设在主轴顶端的固定环、以及连接在主轴底端的转盘；主轴设有沿主轴的轴向方向贯穿主轴的内孔；定子机构包括：壳体，以及分别收容于壳体中的上电路板和下电路板；壳体的底部设有若干凸点；壳体设有收容转盘的容置腔；上电路板、转盘以及下电路板以由上至下的方向分布于容置腔中；上电路板与转盘的上表面存在第一间隙；下电路板与转盘的下表面存在第二间隙；第二间隙的高度与凸点的高度相等；安装辅件为环状结构设置；安装辅件套设于壳体的外侧且底端设有凸伸部。

在其中一个实施例中，固定环包括：环体和连接在环体一侧的锁定件；环体套设在主轴的顶端；环体开设有可调间隙；锁定件穿设在可调间隙的两端。

在其中一个实施例中，主轴设有若干沿主轴的轴向方向的收紧槽。

在其中一个实施例中，上电路板与下电路板之间设有电连接件；电连接件位于转盘的外侧。

在其中一个实施例中，壳体设有贯孔和穿设在贯孔的固定件；贯孔位于转盘的外侧；固定件为螺栓。

相应地，提供一种无内置轴承电容式旋转编码器的安装方法，包括步骤：

提供一种无内置轴承电容式旋转编码器，包括：转子机构、套设在转子机构上的定子机构、以及套设在定子机构上的安装辅件；转子机构包括：主轴、套设在主轴顶端的固定环、以及连接在主轴底端的转盘；主轴设有沿主轴的轴向方向贯穿主轴的内孔；定子机构包括：壳体，以及分别收容于壳体中的上电路板和下电路板；壳体的底部设有若干凸点；壳体设有收容转盘的容置腔；上电路板、转盘以及下电路板以由上至下的方向分布于容置腔中；上电路板与转盘的上表面存在第一间隙；下电路板与转盘的下表面存在第二间隙；第二间隙的高度与凸点的高度相等；安装辅件为环状结构设置；安装辅件套设于壳体的外侧且底端设有凸伸部；

将安装辅件取下，然后将被测轴穿设在内孔上；

转动定子机构直至凸点抵接在法兰端面上；

将主轴沿着主轴的轴向方向往法兰端面推，直至转盘的下表面与下电路板抵接，此时，第一间隙增大，第二间隙减少至零，然后通过固定环将主轴锁紧在被测轴当前的位置上；

转动壳体，迫使凸点陷入到法兰端面上的安装孔中，使得壳体的底部端面与法兰端面抵接，此时，第一间隙和第二间隙恢复至原状；

将安装辅件套在壳体外，调整壳体的位置，使得安装辅件同时与法兰、壳体配合；

沿着主轴的轴向方向将安装辅件压紧在法兰上，将壳体与法兰锁紧后，将安装辅件撤走，安装完成。

在其中一个实施例中，固定环包括：环体和连接在环体一侧的锁定件；环体套设在主轴的顶端；环体开设有可调间隙；锁定件穿设在可调间隙的两端。

在其中一个实施例中，主轴设有若干沿主轴的轴向方向的收紧槽。

在其中一个实施例中，上电路板与下电路板之间设有电连接件；电连接件位于转盘的外侧。

在其中一个实施例中，壳体设有贯孔和穿设在贯孔的固定件；贯孔位于转盘的外侧；固定件为螺栓。

本发明的有益效果为：采用无内置轴承电容式结构，能够节省安装空间，而且安装辅件的尺寸可以随安装端的尺寸而定，降低对安装端的结构要求，提高安装的通用性。而无内置轴承电容式旋转编码器在安装时的轴向间隙的精度通过凸点辅助实现，而径向的同心度则通过安装辅件实现，降低对安装端的结构要求，而且安装十分简便。

附图说明

图1为本发明一种实施例的无内置轴承电容式旋转编码器的示意图；

图2为图1所示的无内置轴承电容式旋转编码器的另一视角的示意图；

图3为图1所示的无内置轴承电容式旋转编码器的爆炸示意图；

图4为图1所示的无内置轴承电容式旋转编码器(不含安装辅件)的剖视图；

图5为图4所示的无内置轴承电容式旋转编码器的简化版剖视图；

图6为图5所示的无内置轴承电容式旋转编码器的安装状态一；

图7为图6所示的无内置轴承电容式旋转编码器的安装状态二；

图8为图7所示的无内置轴承电容式旋转编码器的安装状态三；

附图中各标号的含义为：

10-无内置轴承电容式旋转编码器；

20-转子机构，21-主轴，22-固定环，23-转盘，24-内孔，25-收紧槽，26-环体，27-锁定件，28-可调间隙；

30-定子机构，31-壳体，32-上电路板，33-下电路板，34-凸点，35-容置腔，36-贯孔，37-固定件，38-第一间隙，39-第二间隙，310-电连接件；

40-安装辅件，41-凸伸部；

50-被测轴；

60-法兰，61-安装孔。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，解析本发明的优点与精神，藉由以下结合附图与具体实施方式对本发明的详述得到进一步的了解。

参见图1至图4，其为本发明一实施例的无内置轴承电容式旋转编码器10。

该无内置轴承电容式旋转编码器10，包括：转子机构20、套设在转子机构20上的定子机构30、以及套设在定子机构30上的安装辅件40。其中，转子机构20用于连接在被测轴50上，而定子机构30用于固定在法兰60上并且配合转子机构20以实现测速功能。各结构的具体说明如下：

该转子机构20包括：主轴21、套设在主轴21顶端的固定环22、以及连接在主轴21底端的转盘23。主轴21设有沿主轴21的轴向方向贯穿主轴21的内孔24。主轴21设有若干沿主轴21的轴向方向的收紧槽25，当主轴21外侧遭受压力时，收紧槽25形变，使得主轴21的内径缩小。固定环22包括：环体26和连接在环体26一侧的锁定件27。环体26套设在主轴21的顶端，且开设有可调间隙28。锁定件27为螺栓(在其他实施例中，该锁定件27也可以选用卡扣或者其他锁定用的元件)，且穿设在可调间隙28的两端。使用时，旋动锁定件27调节该可调间隙28，使得环体26的内径收缩，进而施加压力给主轴21的外侧，迫使收紧槽25形变，主轴21的内径缩小，从而将主轴21与被测轴50的连接位置固定。

该定子机构30包括：壳体31，以及分别收容于壳体31中的上电路板32和下电路板33。壳体31的底部设有若干凸点34。壳体31设有收容转盘23的容置腔35。同时，壳体31设有贯孔36和穿设在贯孔36的固定件37。该贯孔36位于转盘23的外侧，而该固定件37为螺栓。上电路板32和下电路板33上下相对设置，而且上电路板32、转盘23以及下电路板33以由上至下的方向分布于容置腔35中。上电路板32与转盘23的上表面存在第一间隙38。下电路板33与转盘23的下表面存在第二间隙39。其中，第一间隙38和第二间隙39均不为零，且第二间隙39的高度与凸点34的高度相等。在本实施例中，上电路板32与下电路板33之间设有用于连接两者并且与壳体31固定的电连接件310，该电连接件310位于转盘23的外侧。

该安装辅件40为环状结构设置，安装辅件40套设于壳体31的外侧且底端设有凸伸部41。使用时，安装辅件40的主体部分套设在壳体31外侧，而凸伸部41则套设在法兰60上。

上述无内置轴承电容式旋转编码器10的有益效果为：采用无内置轴承电容式结构，能够节省安装空间，而且安装辅件40的尺寸可以随安装端的尺寸而定，降低对安装端的结构要求，提高安装的通用性。而无内置轴承电容式旋转编码器10在安装时的轴向间隙的精度通过凸点34辅助实现，而径向的同心度则通过安装辅件40实现，降低对安装端的结构要求，而且安装十分简便。

参见图5至图7，其为本发明一实施例的无内置轴承电容式旋转编码器10的安装方法。其中，图5为图4的简化版视图，其便于着重呈现出安装时，第一间隙38和第二间隙39的变化。

该无内置轴承电容式旋转编码器10的安装方法，包括步骤：

步骤一：提供一种无内置轴承电容式旋转编码器10，包括：转子机构20、套设在转子机构20上的定子机构30、以及套设在定子机构30上的安装辅件40。转子机构20包括：主轴21、套设在主轴21顶端的固定环22、以及连接在主轴21底端的转盘23。主轴21设有沿主轴21的轴向方向贯穿主轴21的内孔24。主轴21设有若干沿主轴21的轴向方向的收紧槽25。定子机构30包括：壳体31，以及分别收容于壳体31中的上电路板32和下电路板33。壳体31的底部设有若干凸点34。壳体31设有收容转盘23机构的容置腔35。上电路板32、转盘23以及下电路板33以由上至下的方向分布于容置腔35中。上电路板32与转盘23的上表面存在第一间隙38。下电路板33与转盘23的下表面存在第二间隙39。第二间隙39的高度与凸点34的高度相等。安装辅件40为环状结构设置。安装辅件40套设于壳体31的外侧且底端设有凸伸部41。在本实施例中，固定环22包括：环体26和连接在环体26一侧的锁定件27。环体26套设在主轴21的顶端。环体26开设有可调间隙28。锁定件27穿设在可调间隙28的两端。锁定件27为螺栓。上电路板32与下电路板33之间设有电连接件310。电连接件310位于转盘23的外侧。壳体31设有贯孔36和穿设在贯孔36的固定件37。贯孔36位于转盘23的外侧。固定件37为螺栓。

步骤二：将安装辅件40取下，然后将被测轴50穿设在内孔24上。

步骤三：转动定子机构30直至凸点34抵接在法兰60端面上。

步骤四：将主轴21沿着主轴21的轴向方向往法兰60端面推，直至转盘23的下表面与下电路板33抵接，此时，第一间隙38增大，第二间隙39减少至零，然后通过固定环22将主轴21锁紧在被测轴50当前的位置上(可参见附图6)。在本实施例中，固定环22的锁紧方式为，旋动锁紧件，可调间隙28收窄，使得固定环22压迫主轴21的外侧，迫使主轴21的内径变小。

步骤五：转动壳体31，迫使凸点34陷入到法兰60端面上的安装孔61中，使得壳体31的底部端面与法兰60端面抵接，此时，第一间隙38和第二间隙39恢复至原状。到此，转子机构20与定子机构30的转向间隙调整完毕。

步骤六：将安装辅件40套在壳体31外，调整壳体31的位置，使得安装辅件40同时与法兰60、壳体31配合(可参见附图7)。

步骤七：沿着主轴21的轴向方向将安装辅件40压紧在法兰60上，将壳体31与法兰60锁紧后(将固定件37穿入到贯孔36并且锁紧在法兰60上)，此时，安装辅件40与法兰60同心，定子机构30与安装辅件40同心，从而实现了定子机构30与法兰60的同心。接着，将安装辅件40撤走，安装完成(可参见附图8)。

上述无内置轴承电容式旋转编码器10的安装方法的有益效果为：采用无内置轴承电容式结构，能够节省安装空间，而且安装辅件40的尺寸可以随安装端的尺寸而定，降低对安装端的结构要求，提高安装的通用性。而无内置轴承电容式旋转编码器10在安装时的轴向间隙的精度通过凸点34辅助实现，而径向的同心度则通过安装辅件40实现，降低对安装端的结构要求，而且安装十分简便。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种无内置轴承电容式旋转编码器，其特征在于，包括：转子机构、套设在所述转子机构上的定子机构、以及套设在所述定子机构上的安装辅件；所述转子机构包括：主轴、套设在所述主轴顶端的固定环、以及连接在所述主轴底端的转盘；所述主轴设有沿所述主轴的轴向方向贯穿所述主轴的内孔；所述定子机构包括：壳体，以及分别收容于所述壳体中的上电路板和下电路板；所述壳体的底部设有若干凸点；所述壳体设有收容所述转盘的容置腔；所述上电路板、所述转盘以及所述下电路板以由上至下的方向分布于所述容置腔中；所述上电路板与所述转盘的上表面存在第一间隙；所述下电路板与所述转盘的下表面存在第二间隙；所述第二间隙的高度与所述凸点的高度相等；所述安装辅件为环状结构设置；所述安装辅件套设于所述壳体的外侧且底端设有凸伸部；

所述固定环包括：环体和连接在所述环体一侧的锁定件；所述环体套设在所述主轴的顶端；所述环体开设有可调间隙；所述锁定件穿设在所述可调间隙的两端；

所述主轴设有若干沿所述主轴的轴向方向的收紧槽。

2.根据权利要求1所述的无内置轴承电容式旋转编码器，其特征在于，所述上电路板与所述下电路板之间设有电连接件；所述电连接件位于所述转盘的外侧。

3.根据权利要求1所述的无内置轴承电容式旋转编码器，其特征在于，所述壳体设有贯孔和穿设在所述贯孔的固定件；所述贯孔位于所述转盘的外侧；所述固定件为螺栓。

4.一种无内置轴承电容式旋转编码器的安装方法，其特征在于，包括步骤：

提供一种无内置轴承电容式旋转编码器，包括：转子机构、套设在所述转子机构上的定子机构、以及套设在所述定子机构上的安装辅件；所述转子机构包括：主轴、套设在所述主轴顶端的固定环、以及连接在所述主轴底端的转盘；所述主轴设有沿所述主轴的轴向方向贯穿所述主轴的内孔；所述定子机构包括：壳体，以及分别收容于所述壳体中的上电路板和下电路板；所述壳体的底部设有若干凸点；所述壳体设有收容所述转盘的容置腔；所述上电路板、所述转盘以及所述下电路板以由上至下的方向分布于所述容置腔中；所述上电路板与所述转盘的上表面存在第一间隙；所述下电路板与所述转盘的下表面存在第二间隙；所述第二间隙的高度与所述凸点的高度相等；所述安装辅件为环状结构设置；所述安装辅件套设于所述壳体的外侧且底端设有凸伸部；

将所述安装辅件取下，然后将被测轴穿设在所述内孔上；

转动所述定子机构直至所述凸点抵接在法兰端面上；

将所述主轴沿着所述主轴的轴向方向往所述法兰端面推，直至转盘的下表面与所述下电路板抵接，此时，第一间隙增大，第二间隙减少至零，然后通过所述固定环将所述主轴锁紧在被测轴当前的位置上；

转动所述壳体，迫使所述凸点陷入到所述法兰端面上的安装孔中，使得所述壳体的底部端面与所述法兰端面抵接，此时，第一间隙和第二间隙恢复至原状；

将所述安装辅件套在所述壳体外，调整所述壳体的位置，使得所述安装辅件同时与所述法兰、所述壳体配合；

沿着所述主轴的轴向方向将所述安装辅件压紧在所述法兰上，将所述壳体与所述法兰锁紧后，将所述安装辅件撤走，安装完成。

5.根据权利要求4所述的无内置轴承电容式旋转编码器的安装方法，其特征在于，所述固定环包括：环体和连接在所述环体一侧的锁定件；所述环体套设在所述主轴的顶端；所述环体开设有可调间隙；所述锁定件穿设在所述可调间隙的两端。

6.根据权利要求4所述的无内置轴承电容式旋转编码器的安装方法，其特征在于，所述主轴设有若干沿所述主轴的轴向方向的收紧槽。

7.根据权利要求4所述的无内置轴承电容式旋转编码器的安装方法，其特征在于，所述上电路板与所述下电路板之间设有电连接件；所述电连接件位于所述转盘的外侧。

8.根据权利要求4所述的无内置轴承电容式旋转编码器的安装方法，其特征在于，所述壳体设有贯孔和穿设在所述贯孔的固定件；所述贯孔位于所述转盘的外侧；所述固定件为螺栓。