一种应用于车床主轴端的外挂编码器的制作方法

1.本实用新型涉及车床领域，具体涉及一种应用于车床主轴端的外挂编码器，其主要用于实现主轴更精准的定位，提高车床加工精度。


背景技术：

2.车床一般用来加工轴类、套类等零部件，主要有卧式车床和立式车床两类。车床由于加工效率高、精度高，是数控机床领域的重要组成部分。一般地，车床主轴都会搭配一定的减速比，比如车床主轴和减速齿轮组配合降低主轴端的速度，以此使得在加工零部件时主轴电机保持更高的转速，从而产生更好的加工效果。在实际加工过程中，一般通过在电机端安装编码器进行位置确定，编码器将电机端的位置数据发送到控制器，控制器识别电机的实际角度。但是，主轴的一端连接电机，另一端安装有减速装置，电机的一端由于安装有编码器，实际上只能对连接电机的主轴的一端进行位置确定，主轴的另一端由于安装有减速装置，该编码器确定的位置有些失真，并不是实际主轴的位置。
3.基于此，在主轴的相对于连接有电机的另一端也安装有一个编码器来反馈主轴的实际位置，两个编码器可以同时工作，以此来验证传动机构是否存在打滑现象。
4.目前市场上部分主轴搭配光学编码器和方波编码器进行主轴位置确定。光学编码器一般由光栅盘和光电感测装置构成，在伺服控制中，光栅盘和电机轴同心，电机旋转会带动光栅盘一起转动，接着光栅盘会将电机的位置数据传送给系统。但是，光学编码器较为精密，一般是由玻璃制造而成，主轴在高速旋转的过程中不易抗震动，很容易损坏，而且光学编码器对外部环境要求较高，抗油污、抗水汽、抗灰尘能力较差。还有一部分主轴会搭配方波编码器，其利用光电转换原理输出三相方波脉冲a相、b相和z相，其中a和b两组脉冲相位差90
°
，以此来判断主轴的旋转方向，而z相为没转一个信号，用于判断主轴的位置信息。但是方波编码器抗干扰能力较差，且方波编码器为增量式编码器，开机要进行回原点操作。
5.基于以上因素，本技术提供一种应用于车床主轴端的外挂编码器。


技术实现要素：

6.本技术提供一种应用于车床主轴端的外挂编码器，其包括一与车床主轴端连接的轴承、一磁检测装置和一磁发生装置，其中所述磁检测装置包括霍尔元件，所述磁发生装置和所述轴承连接，并且所述磁发生装置和所述轴承同步旋转，当所述磁发生装置旋转时，所述霍尔元件能对磁发生装置的角度和位移量进行量测。
7.本技术提供的一种应用于车床主轴端的外挂编码器，其上的所述磁检测装置包括固定外壳，所述固定外壳具有第二容纳腔，所述第二容纳腔是由所述固定外壳的五个面合围而成。
8.本技术提供的一种应用于车床主轴端的外挂编码器，其上的所述磁发生装置是由磁性材料制作而成的磁环，所述磁环和所述轴承固定连接并且同步旋转。
9.本技术提供的一种应用于车床主轴端的外挂编码器，其上的所述磁环被容纳在所
述固定外壳的第二容纳腔中。
10.本技术提供的一种应用于车床主轴端的外挂编码器，其上的所述霍尔元件被安装在所述磁检测装置的固定外壳的第二容纳腔的腔底。
11.本技术提供的一种应用于车床主轴端的外挂编码器，还包括电源连接器，所述电源连接器和所述霍尔元件电连接，以此使得所述霍尔元件通电。
12.本技术提供的一种应用于车床主轴端的外挂编码器，还包括封盖和主机，所述封盖具有第一容纳腔，所述磁检测装置被容纳在所述第一容纳腔中。
13.本技术提供的一种应用于车床主轴端的外挂编码器，所述磁发生装置和所述轴承分别安装在所述主机的两端，其中，所述磁发生装置位于朝向所述第一容纳腔的主机的一端。
14.本技术提供的一种应用于车床主轴端的外挂编码器，所述封盖和主机通过螺纹螺杆的方式固定连接在一起。
15.本技术提供的一种应用于车床主轴端的外挂编码器，所述封盖和所述固定外壳均由非磁性材料或者不能产生磁性的装置制作而成。
16.本技术所提供的外挂编码器的工作原理是：磁环随主轴旋转，霍尔元件对变化的磁性材料的角度或者位移量进行量测，磁性材料角度或位移量会引起电阻的变化，电阻信息经过放大电路处理转换成标准的电信号输出，将主轴的位置信息反馈给系统，以此来获得主轴更精确的位置。
17.本技术提供的外挂编码器具有结构牢固、体积小、寿命长、抗震动、抗干扰能力强、不怕灰尘、油污污染等优点。
附图说明
18.图1为本实用新型一实施例中提供的应用于车床主轴端的外挂编码器的结构示意图；
19.图2为图1的侧视图；
20.图3为本实用新型一实施例中提供的应用于车床主轴端的外挂编码器的拆解图。
具体实施方式
21.下面通过具体实施方式结合附图对本技术作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本技术能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本技术相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本技术的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
22.另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式，各实施例所涉及的操作步骤也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的组成和/或顺序。
23.本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本技术所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
24.如图1-3所示，其显示的是本技术所述的应用于车床主轴端的外挂编码器的结构示意图。该外挂编码器具有一与车床主轴端连接的轴承30，外挂编码器的轴承30和车床主轴端同步进行旋转。一般地，外挂编码器的轴承30上设置有键槽，外挂编码器和车床主轴端通过键连接的方式固定连接在一起。当然，本技术并不局限于键连接，其他一些连接方式也包含在本技术的范围内，比如焊接等方式。
25.该外挂编码器包括封盖10和主机20，封盖10具有第一容纳腔101，第一容纳腔101可以视实际使用的空间大小而设置。当封盖10和主机20固定装配在一起时，主机20被装配到封盖10的第一容纳腔101中。一般地，封盖10和主机20通过螺纹螺杆的连接方式连接在一起，如图1所示，在本技术中，主机20上设置有若干个螺纹孔，封盖10上设置有与主机20的螺纹孔数量相匹配的连接部件(图中未示出)，螺杆(图中未示出)穿过封盖10上的连接部件和主机20上的螺纹孔，从而将封盖10和主机20固定装配在一起。封盖10是由非磁性材料制造而成，优选地，封盖10是由非磁性的金属制造而成，如，铝合金。封盖10可以抵挡机床加工时的油污等污染物，也可以抗震动。
26.该外挂编码器还包括磁检测装置40，磁检测装置40被固定安装在封盖10的第一容纳腔101中，一般地，封盖10是由非磁材料或者不能被磁化的材料制作而成。磁检测装置40包括霍尔元件401和固定外壳402，固定外壳402具有第二容纳腔4021，霍尔元件401安装在第二容纳腔的腔底，固定外壳402的第二容纳腔4021 是由五个面环围而成的，那么这里的腔底指的就是相对于第二容纳腔4021的腔口的另一端。磁检测装置40的固定外壳402容纳于在封盖10的第一容纳腔101中。
27.该外挂编码器还包括磁发生装置，磁发生装置可以是能够发出磁性的材料或者装置，比如，在本技术中，磁发生装置是由磁性材料制作而成，比如，在本技术中，此发生装置是磁环50，磁环50安装于主机20上。主机20的一端安装有与车床主轴端连接的轴承30，另一端就是磁环50。磁环50和轴承30也相互连接于一起，轴承30在旋转的同时，磁环50与轴承30同步旋转。磁环50被容纳在第二容纳腔4021中，并且磁环50和位于第二容纳腔4021底部的霍尔元件不接触。
28.磁检测装置40和主机20固定连接在一起，当然，连接方式有很多，比如，在本技术中，磁检测装置40和主机20通过螺纹螺杆的方式固定连接在一起。
29.本技术所提供的外挂编码器还包括电源连接器60，一般地，电源连接器60 可以设置在任何位置，在本技术中电源连接器60设置在封盖10上，并且电源连接器60通过电连接的方式与霍尔元件401连接，以此使得霍尔元件401通电。
30.表1本技术外挂编码器的电气规格表
31.项目内容电源电压vccdc4.5～5.5v外部电池电压batdc2.4～5.5v电源电压vcc消费电流160ma外部电池bat消费电流10ua
分辨率17bit绝对精度+-0.03
°
最大旋转速度6000rpm最大角角速度8000rad/s输出形态串行
32.如表1所示，本技术提供的外挂编码器绝对精度可以达到正负0.03度，大大提高了量测主轴位置的精度。
33.本技术所提供的外挂编码器的工作原理是：磁环随主轴旋转，霍尔元件对变化的磁性材料的角度或者位移量进行量测，磁性材料角度或位移量会引起电阻的变化，电阻信息经过放大电路处理转换成标准的电信号输出，将主轴的位置信息反馈给系统，以此来获得主轴更精确的位置。
34.本技术提供的外挂编码器具有结构牢固、体积小、寿命长、抗震动、抗干扰能力强、不怕灰尘、油污污染等优点。
35.以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。