用于編碼器的傳感頭的制作方法與工藝

本發明涉及一種用于編碼器的傳感頭。

背景技術：
編碼器通常用于它們將經受較大震動的環境中，并且通常用于污染較嚴重的環境中。編碼器可以例如用于產生機器中軸旋轉的位置值。例如，編碼器可附接至機器中的旋轉軸。隨著軸旋轉，使得編碼盤也旋轉，并且編碼器殼體和檢測器牢固地固定至機器的殼體。傳統上，使用過光電狀態編碼器，其包括具有光學可讀圖案的編碼盤。盤的圖案由具有至少一個檢測器的一個或多個傳感頭讀取，每個傳感頭根據檢測器中所接收的光的量來傳送電信號，以便通過電信號中的變化表明編碼盤相對檢測器的運動。編碼盤包括周期圖案，例如尺寸彼此相同且成對的多個反射和非反射區。當編碼盤扭轉或旋轉時，可以檢測到反射區與非反射區之間的變化，并且由此確定角度的變化。除了使用光學/反射編碼器之外，還存在用于磁性、磁阻和傳感掃描的編碼器。不過，當軸的直徑非常大時，由于需要復雜并且昂貴的特殊安裝(例如齒形帶的構思)，這種傳統編碼器有其局限性。傳統編碼器既不能用于難以到達的軸端，又不能用于空心軸。近來，市場中已出現了磁性編碼器，其包括磁帶，與傳統編碼器相比，該磁帶能夠更容易地安裝在較大的軸上并且很便宜。當使用磁帶時，將承載環適當地安裝在軸上，該承載環支撐磁帶。用于讀取磁帶的檢測器設置有緊靠設置在軸上的承載環上的磁帶的小氣隙。以類似的方式，當傳感頭用于磁阻、光學/反射以及傳感掃描時，傳感頭與軸之間的間隙還布置有較小的空氣間隙。使用磁性、磁阻、光學/反射和傳感編碼器的一個問題是面向軸或承載環的傳感頭殼體側面必須與軸以及軸上的任意承載環的曲線匹配。這是因為由于檢測器的讀取可靠性隨著間距的增加而降低，所以傳感頭殼體內部的檢測器應當盡可能緊密的設置并且至軸邊緣的間距相同。因此，當使用雙檢測器時，面向軸或承載環的傳感頭的側面應具有與軸或承載環相同的曲率。當采用例如磁帶編碼器時，必須至少有兩個檢測器，以便能夠傳感磁帶，而不會在磁帶接頭上中斷。為實際原因，根據現有技術的傳感頭在其殼體內設置有雙檢測器。結果是，對于任意給定軸直徑，傳統制造的傳感頭的相應殼體具有面向軸/環的前壁，其具有用于具體軸直徑的給定曲率。進一步，在這種傳統制造的傳感頭中，檢測器被固定在具體裝置中，并且還調節傳感器殼體中的其他元件以用于具體軸尺寸。概括地說，以上提及的對傳感頭的要求會使得傳感頭比較昂貴并且復雜。WO2011018330A2中公開了一種用于旋轉編碼器的極輪裝置，其中該極輪包括極輪部分。該編碼器包括具有多個傳感器的傳感頭。

技術實現要素：
本發明的目的是提供一種傳感頭，其能夠消除現有技術相關的缺陷。另一個目的是得到改進的傳感頭，與現有技術相比，該傳感頭更低價并且制造不復雜。另一目的是得到用于編碼器的傳感頭，該傳感頭可以用于多個軸尺寸。本發明能夠實現以上目的，本發明涉及一種用于編碼器的傳感頭，其包括殼體以及至少兩個檢測器。檢測器可調節地布置于殼體。根據本發明的解決方案，從生產來看，可以得到具有成本效益并且不復雜的傳感頭。結果是，與現有技術制造的已知傳感頭相比，可以縮短交付時間。由于當生產不同尺寸傳感頭時可以使用相同的元件，所以傳感頭及其部件的可靠性增加。另一優點是根據本發明的傳感頭能夠用于不同的軸直徑，并且不需為了任何具體軸尺寸而進行改變。根據本發明，更容易將傳感頭的檢測器設置在與承載環或軸等距離處。說明書以及所附的專利權利要求中更詳細地說明了本發明的其他目的、實施例以及優點。附圖說明在下文中，將參照本發明的實施例以及附圖描述本發明，附圖中：圖1A示意性地示出了根據本發明實施例的編碼器組件的立體圖；圖1B示意性地示出了圖1A中的編碼器組件的側視圖，其中示出了傳感頭和承載環的一部分的截面圖；圖2示意性地示出了根據本發明實施例的用于編碼器的傳感頭的前視圖；圖3A示意性地示出了根據本發明另一實施例的用于編碼器的傳感頭的前視圖；圖3B示意性地示出了圖3A中用于編碼器的傳感頭的立體圖；圖4A中示出了從根據本發明另一實施例的傳感器的上方得到的傳感頭的視圖，其中去除了殼體的頂部；圖4B示出了從上方得到的圖4A中的傳感頭的斜視立體圖；以及圖4C示出了圖4A-B中傳感頭的截面頂視圖。具體實施方式圖1A-B和圖2示出了根據本發明一個實施例的編碼器組件1。編碼器適用于磁性、磁阻、光學/反射或傳感掃描，并且包括傳感裝置(在下文中稱為傳感頭3)，該傳感裝置用于掃描可旋轉編碼件4，例如直接朝向具有編碼件的機器的軸5(見圖2)或朝向具有編碼件且安裝在軸5上的承載環2(見圖1A-B)。因此，隨著軸旋轉，會引起編碼件旋轉，并且傳感頭3牢固地固定至機器的殼體(未示出)。例如，在磁性編碼器中，編碼件4為被直接承載在軸5上或承載在承載環2上的磁性件，例如具有磁極4’的磁帶。磁性件還可以是例如一個或多個磁鐵，其附接在塑料中并且模制在環上，在該環上使其磁化。當采用磁帶編碼器時，傳感頭3中必須有至少兩個檢測器，以便能夠感應磁帶，而不會在具有磁極4’的磁帶接頭上中斷。本發明的相同基本思想可以適用于具有類似設計的具有環以及傳感頭的所有磁阻、光學/反射以及傳感編碼器。根據優選實施例，本發明涉及磁掃描。此外，根據圖2中描述并且示出的實施例，編碼器包括殼體7以及至少兩個檢測器6、6’。優選地，圖2實施例中示出的殼體7為實質上中空的本體，其具有如以下所述的內部隔間。在圖2中，示意性地示出了軸5，軸具有附接至其周邊P上的編碼件(未示出)。該軸具有旋轉中心C。此外，每個檢測器6、6’設置在包括電路板(未示出)的檢測器帶10、10’上。在檢測器帶10、10’上，每個檢測器6、6’設置在第一端12(見圖4A-C)中。由于檢測器6、6’的讀取可靠性隨著間距增加而降低，所以檢測器帶10、10’的第一端12處的檢測器6、6’應盡可能地靠近設置，并且檢測器到軸5的周邊P的間距相同。結果是，為了優化檢測器的讀取可靠性，檢測器帶10、10’設置有位于第二相對端16(相對于提及的第一端12)處的樞軸14、14’(見圖4A-C)。因此，根據本發明，如圖4A中箭頭A、A’示意性地所示，可以通過旋轉樞軸14、14’中的檢測器帶10、10’而可移動地設置檢測器6、6’設置在殼體7上的位置。結果是，可以容易地調節檢測器6、6’相對軸的位置，以便用于具有不同軸直徑D的編碼器裝置，其中不同的軸直徑D具有不同的圓周曲率β。為了編碼器在特定軸直徑的傳感頭3上的正確安裝，調節每個檢測器帶10、10’，以便樞軸14、14’、檢測器6、6’以及軸5的中心C沿著直線SL設置，其中直線SL限定直線SL與中心線CL之間的角度α，中心線CL穿過傳感頭的中心CS和軸的旋轉中心C，以用于傳感頭3的預期安裝位置，以便朝向軸5掃描。圖3A-B示意性地示出了根據本發明另一實施例的用于編碼器組件1的傳感頭3。圖3B中將軸5示出為薄盤。根據參照圖3B描述并且示出的實施例，與圖1-2中實施例相同的參考標號用于類似部件。如圖3A-B中所示，與圖1-2中公開并且示出的實施例相比不同的是，檢測器6、6’在殼體7的外部7S上可移動地設置A、A’。不同還在于，除了包括中空體之外，殼體7還可以部分地或全部地為實心本體，例如板或類似件。此外，設置在殼體的外部7S上且具有各自的檢測器6、6’的每個檢測器帶10、10’被封裝在外殼22中。纜線、觸點等可以在殼體7的外側或內側上延伸。在圖1-2示出的實施例中、以及在以下描述的圖4A-C示出的另一實施例中，殼體7具有隔間，該隔間由頂部7A、底部7B以及四個壁(后壁7C、前壁7D和兩個相應側壁7E)限定(見圖4A-C)。根據參照圖4A-C描述并且示出的實施例，與圖1-2中相同的參考標號用于類似部件。因此，根據圖1-2以及圖4A-C中示出的實施例，每個檢測器帶10、10’上的檢測器6、6’在殼體7內可移動地A、A’設置。結果是，當檢測器6、6’可移動地設置在殼體內時，當通過旋轉各自的樞軸14、14’時，面向軸5的傳感頭殼體7的前壁7D的部分區域S1、S2(見圖2)優選具有曲率β’，該曲率順應各自的檢測器帶10、10’上的每個檢測器的移動運動A、A’，以與支承編碼件的軸5或承載環的特定曲率β匹配。與部分區域S1、S2一樣，每個檢測器帶10、10’的第一端12’的短邊邊緣12’具有相應曲率β’。當沿朝向軸的方向觀看時，該曲率具有凹入式圓弧形狀。結果是，當沿朝向軸的方向觀看時，傳感頭3的與每個檢測器帶10、10’的每個短邊12’相鄰的且面向軸5的前壁7D的部分區域S1、S2具有凹入式圓弧形狀。換句話說，部分區域S1、S2的曲率β’描述了用于軸5或軸5上承載環2的特定尺寸的每個曲率β的正切。前壁7D的部分區域S1、S2之間的橋部18的長度取決于軸的直徑以及例如用于磁性編碼器的帶的磁極。通常地，橋部的長度可以在約30-40mm的范圍內。傳感頭3的面向軸5的前壁7D可以設置有位于殼體7的內側上的槽縫20，檢測器帶10、10’的外端12插在該槽縫20中，其中該外端設置有各自的檢測器6、6’。因此，前壁7D在槽縫20處部分地更薄，以便每個檢測器帶10、10’的邊緣處的各自的檢測器6、6’可以更靠近軸5的周邊P設置，以進一步改進檢測器6、6’的讀取可靠性。整個檢測器帶10、10’或部分檢測器帶10、10’可以是電路板。在例如第二端16中，可以存在用于附接纜線(未示出)、柔性帶或類似件的電觸點23，以用于進一步連接至設置在形成頂部7A的蓋子(未示出)下方的主電路板(未示出)。殼體7進一步設置有用于將檢測器板10、10’固定在期望位置中的可變附接裝置。例如，在殼體的底部7B上，可以設置具有適當數量的螺紋孔26的導向軌24。適當地，與檢測器板10、10’的前邊緣12’以及部分區間一樣，導向軌24具有相應曲率β’。每個檢測器帶10、10’設置有通孔28，以用于將螺釘(未示出)穿過通孔28并且固定至軌道中的其中一個螺紋孔中。因此，沿著導向軌調節檢測器帶10、10’并且將其定位至預期位置中，以用于朝向軸5、或軸上的承載環、以及固定的固定裝置掃描。在示出的實施例中，存在具有各自的檢測器6、6’的兩個檢測器板10、10’。當然，檢測器板和檢測器的數量可以多于兩個。