一种重载型冗余式光电编码器的制作方法

1.本发明属于自动化技术领域，特别是涉及到一种重载型冗余式光电编码器。


背景技术：

2.光电编码器是工业自动化中必不可少的关键部件，被广泛用于各种机械、机床制作业、矿山、冶金、汽车、船舶、建筑等各行各业。重载型自动化设备的伺服系统、发电机等会应用编码器，用于实现速度环、位置环的检测，以编码器的反馈信息为依据，解析出相应的速度和位置，与目标进行比对后做出判断，给执行单元下一步工作指令。由于应用环境恶劣，长期处于扬尘、振动、淋雨、油污等条件下，对编码器的稳定性、精度、抗机械损伤能力、防护等级都提出了较高的要求。重载设备出于对人员安全、设备安全等方面的考虑，要求系统具有高可靠性。现有的技术方案是将两个编码器装在一个主轴上，当其中一个编码器发生故障时，系统切换到另一台编码器。此种方案虽然能够实现系统的冗余设计，但是编码器用量增加一倍，即占空间又增加了成本。
3.近年来，有些国内编码器企业为了提高编码器的主轴载荷能力，推出了分体式编码器，省去了编码器的外壳、主体、主轴、轴承等结构，分为读数头和码盘两部分，在现场进行安装调试。这种方式省去了编码器的轴系结构，成功避免了因轴系负荷过大对编码器轴承造成的损伤。但是带来了其它问题，码盘与读数头的轴向间隙、径向距离等关键性参数成为了变量，安装人员的操作熟练程度直接影像编码器的精度和安装效率。此编码器为开放式结构，无防护单元，无法适应重载设备应用环境，轻则编码器精度变差，重则编码器发生故障。客户可通过加装防护罩的办法来弥补这一问题，但这样即占空间又增加应用成本。
4.因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是：提供一种重载型冗余式光电编码器用于解决现有重载型自动化设备应用两个编码器实现冗余设计，即占空间又增加了成本；而分体式编码器无法适应重载设备应用环境等技术问题。
6.一种重载型冗余式光电编码器，包括法兰、编码器轴套、扫描ledⅰ、扫描ledⅱ、静光栅ⅰ、静光栅ⅱ、光电接收器件ⅰ、光电接收器件ⅱ、电路板、空心轴、接线盒外壳、电缆密封接头ⅰ、动光栅、锁紧螺母、重载型混合轴承ⅰ、重载型混合轴承ⅱ和电缆密封接头ⅱ，
7.所述编码器轴套套装在空心轴的外部并且编码器轴套与空心轴转动连接，编码器轴套的内侧壁上还设置有两个腔体并在两个腔体中分别放置重载型混合轴承ⅰ和重载型混合轴承ⅱ，编码器轴套的一端外部呈固定角度分别固定安装有两组各自独立的编码器系统；所述空心轴穿入重载型混合轴承ⅰ和重载型混合轴承ⅱ的内孔中并通过锁紧螺母固定，空心轴的一端套入客户轴至客户轴的根部，空心轴的另一端通过内六角螺钉与客户轴的端部固定连接；
8.所述两组各自独立的编码器系统中，依次对应布置的扫描ledⅰ、静光栅ⅰ以及光电
接收器件ⅰ为一组，依次对应布置的扫描ledⅱ、静光栅ⅱ以及光电接收器件ⅱ为另一组；所述动光栅与锁紧螺母固定连接；所述电路板通过支架安装在编码器轴套的外壁上，电路板分别与扫描ledⅰ、扫描ledⅱ、光电接收器件ⅰ以及光电接收器件ⅱ电性连接；
9.所述法兰套装在编码器轴套的外部，法兰在客户轴的远端端口通过螺钉与接线盒外壳固定连接；所述电缆密封接头ⅰ和电缆密封接头ⅱ均安装在法兰的螺纹孔中，电缆密封接头ⅰ和电缆密封接头ⅱ中穿入外接电缆线；所述外接电缆线通过接线端子与电路板连接。
10.一种重载型冗余式光电编码器还设置有扭力臂支架，扭力臂支架的一端与法兰固定连接，扭力臂支架的另一端与客户主机固定连接。
11.所述法兰上设置有油封。
12.所述空心轴在与客户轴的根部连接处设置有密封槽；所述密封槽内安装密封圈。
13.所述电路板上设置有两个单独的信号处理电路和两个单独的发光控制电路。
14.通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：
15.1、本发明结构合理，易于装配，防护等级高，整机达到ip66，使编码器免遭粉尘、油污及液体的侵入，适用于重工业的自动化设备中用于实现速度环、位置环的检测；
16.2、本发明在同一编码器机械件内实现冗余设计，具有两套独立的扫描led和电路系统，提高应用系统可靠性；
17.3、本发明的轴系装备了一套双重的重载混合轴承，能够在高达2.8kv的电压条件下避免轴与电路板上的电子器件发生放电，又能够承受较大的径向和轴向负荷，满足在轴向负荷≤550n、径向负荷≤1300n的条件下正常运行；
18.4、本发明可在-40℃到+100℃的极端温度下长期运行。
附图说明
19.以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：
20.图1为本发明一种重载型冗余式光电编码器的剖视结构示意图。
21.图2为本发明一种重载型冗余式光电编码器的一端结构示意图。
22.图3为本发明一种重载型冗余式光电编码器的另一端结构示意图。
23.图中1-客户轴、2-油封、3-法兰、4-编码器轴套、5-扫描ledⅰ、6-扫描ledⅱ、7-静光栅ⅰ、8-静光栅ⅱ、9-光电接收器件ⅰ、10-光电接收器件ⅱ、11-电路板、12-空心轴、13-内六角螺钉、14-接线盒外壳、15-电缆密封接头ⅰ、16-动光栅、17-锁紧螺母、18-重载型混合轴承ⅰ、19-重载型混合轴承ⅱ、20-密封圈、21-电缆密封接头ⅱ、22-螺钉、23-扭力臂支架、24-紧固螺钉。
具体实施方式
24.下面本发明结合附图做出进一步的描述实施方式：
25.由附图1、2、3所示：编码器轴套4上安装重载型混合轴承18和重载型混合轴承19，将不锈钢空心主轴12穿入重载型混合轴承18和重载型混合轴承19的内孔，用锁紧螺母17与不锈钢空心主轴12自带螺纹进行固定。重载型混合轴承的内圈和外圈之间是不导通的，起到了不锈钢空心主轴12和编码器轴套4之间绝缘的作用，能够承受2.8kv电压。选用的重载型混合轴承滚珠为陶瓷材质，内圈和外圈为钢制，在保证绝缘的前提下还坚固高负荷，能够
满足在轴向负荷≤550n、径向负荷≤1300n的条件下正常运行。两组独立的编码器系统之间呈90度夹角组装到轴套4上，其中扫描ledⅰ5、静光栅ⅰ7以及光电接收器件ⅰ9为一组，扫描ledⅱ6、静光栅ⅱ8以及光电接收器件ⅱ10为另一组，ledⅰ5和扫描ledⅱ6组装到轴套4上，发射出红外平行光，分别穿过对应固定在编码器轴套4上的静光栅ⅰ7和静光栅ⅱ8以及固定在不锈钢空心主轴12上的动光栅16，光电接收器件ⅰ9和光电接收器件ⅱ10分别将各自的光信号转换为电信号由电路板11上的两个单独的信号处理电路和两个单独的发光控制电路以实现冗余。
26.将上述部件的组合体通过紧固螺钉24装入法兰3中，法兰3及接线盒外壳14采用坚固的铝制防护罩，o型密封圈20装入不锈钢空心轴12的密封槽内，将油封2推入法兰3的安装位置，接线盒外壳14通过螺钉22固定于法兰3上，将电缆密封接头15和21安装在法兰3的螺纹孔中。此结构实现了轴密封、线缆密封和外壳密封，坚固耐用，整机防护等级达到ip66。
27.使用过程中，先将接线盒外壳14拆下，客户轴1穿入编码器的不锈钢空心轴12中，客户轴1根部与不锈钢主轴12端的密封圈20紧密接触，保证轴密封，使用m5或m6内六角螺钉13和配套平垫穿过不锈钢主轴12上的孔将客户轴1与编码器不锈钢空心轴12固定。将外接电缆线穿过电缆密封接头ⅰ15和电缆密封接头ⅱ21安装在电路板11的接线端子上，再将接线盒外壳14安装到法兰3上。编码器法兰3通过扭力臂支架23与客户主机进行固定。