一种新型光学转轴装置及其模块化封装结构的制作方法

1.本实用新型涉及光学转轴，尤其涉及一种新型光学转轴装置及其模块化封装结构。


背景技术：

2.光学转轴编码器是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。目前市面上部分转轴编码器在每次转向后还需要进行复位，该类转轴编码器还具有顺时针极限位置和逆时针极限位置，当用力过猛时容易造成转轴编码器的损坏。同时，现有光学编码器用的光学转轴组件结构相对复杂，组成部件较多，装配麻烦，将其应用于光学编码器及游戏方向盘上的成本相对较高，且因组成部件多，出现故障的概率也相应增加。因此，研发一种新型光学转轴装置及其模块化封装结构，成为本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型是为了解决上述不足，提供了一种新型光学转轴装置及其模块化封装结构。
4.本实用新型的上述目的通过以下的技术方案来实现：一种新型光学转轴装置，包括转轴，转轴上设有至少一个转盘，所述转盘的圆周方向上设有至少一个渐变透光孔，所述转盘上下两侧分别设有发光元件和光敏元件。
5.进一步地，所述发光元件和光敏元件的光路径垂直于转盘，并且，在渐变透光孔经过时，光线能够通过渐变透光孔。
6.进一步地，所述转盘下侧设有一遮光板，遮光板上设有光线通孔，光线通孔位于发光元件和光敏元件之间的光路径上，所述光线通孔在径向上的宽度大于渐变透光孔的最宽处。
7.进一步地，所述渐变透光孔呈圆弧形或多边形。
8.一种新型光学转轴装置的模块化封装结构，包括：所述光学转轴装置，以及一壳体，壳体内设有pcb板，所述光学转轴装置的转轴及转盘可自由旋转地装配于壳体中，转轴延伸出壳体外部，所述发光元件和光敏元件与pcb板连接。
9.进一步地，所述光学转轴装置的遮光板固定于壳体中，并位于转盘下侧，转盘及遮光板均位于发光元件和光敏元件之间。
10.本实用新型与现有技术相比的优点是：本实用新型的光学转轴装置及光学旋转编码器无论在顺时针方向还是逆时针方向都能够实现无限位的自由转动，避免了用力过猛造成编码器的损坏，也无需复位，同时，结构设计简洁、巧妙，组成部件少，故障率低，应用成本低。
附图说明
11.图1是光学转轴装置第一实施例的结构示意图。
12.图2是光学转轴装置第一实施例中转盘的结构示意图。
13.图3是光学转轴装置第一实施例中转盘的另一结构示意图。
14.图4是光学转轴装置第二实施例的一侧立体结构示意图。
15.图5是光学转轴装置第二实施例的另一侧立体结构示意图。
16.图6是光学转轴装置第二实施例中遮光板的结构示意图。
17.图7是光学转轴装置第三实施例的一侧立体结构示意图。
18.图8是光学转轴装置第三实施例的另一侧立体结构示意图。
19.图9是光学转轴装置第三实施例中转盘结构示意图。
20.图10是光学转轴装置第四实施例的结构示意图。
21.图11是光学转轴装置第五实施例的结构示意图。
22.图12是光学旋转编码器的一实施例的结构示意图。
23.图13是光学旋转编码器的另一实施例的结构示意图。
具体实施方式
24.下面结合附图对本实用新型进一步详述。
25.实施例1：如图1、图2及图3所示，一种新型光学转轴装置，包括转轴1，所述转轴1上固定有一个转盘2，所述转盘2的圆周方向上设有一个渐变透光孔3，该渐变透光孔3呈圆弧形(在其它实施例中，渐变透光孔3也可以是呈多边形的，如图2所示)，且渐变透光孔3首尾之间保留一个1-3mm的连接筋4，所述转盘2上下两侧分别设有发光元件5和光敏元件6，所述发光元件5和光敏元件6的光路径垂直于转盘2，并且，在渐变透光孔3经过时，光线能够通过渐变透光孔3。
26.实施例2：如图4、图5及图6所示，一种新型光学转轴装置，包括转轴1，所述转轴1上固定有一个转盘2，所述转盘2的圆周方向上设有一个渐变透光孔3，该渐变透光孔3呈圆弧形(在其它实施例中，渐变透光孔3也可以是呈多边形的，如图2所示)，且渐变透光孔3首尾之间保留一个1-3mm的连接筋4，所述转盘2上下两侧分别设有发光元件5和光敏元件6，所述发光元件5和光敏元件6的光路径垂直于转盘2，并且，在渐变透光孔3经过时，光线能够通过渐变透光孔3。由于渐变透光孔3的镂空范围较大，故在所述转盘2下侧设有一遮光板7，遮光板7上设有光线通孔8以及用于固定在编码器壳体的定位口9(编码器壳体内壁设有与定位口配合的定位凸起)，光线通孔8位于发光元件5和光敏元件6之间的光路径上，所述光线通孔8在径向上的宽度大于渐变透光孔3的最宽处，使发光元件5和光敏元件6之间的光线限定在光线通孔8的范围内，使光敏元件6能够更为精确地感应到光线多少的变化，避免光线发散的影响。
27.实施例3：如图7、图8及图9所示，一种新型光学转轴装置，包括转轴1，所述转轴1上固定有一个转盘2，所述转盘2的圆周方向上设有两个渐变透光孔3，所述渐变透光孔3呈圆弧形，两个渐变透光孔3之间保留有1-3mm连接筋4，所述转盘2上下两侧分别设有发光元件5和光敏元件6，所述发光元件5和光敏元件6的光路径垂直于转盘2，并且，在渐变透光孔3经过时，光线能够通过渐变透光孔3。由于渐变透光孔3的镂空范围较大，故在所述转盘2下侧
设有一遮光板7，遮光板7上设有光线通孔8以及用于固定在编码器壳体的定位口9(编码器壳体内壁设有与定位口配合的定位凸起)，光线通孔8位于发光元件5和光敏元件6之间的光路径上，所述光线通孔8在径向上的宽度大于渐变透光孔3的最宽处，使发光元件5和光敏元件6之间的光线限定在光线通孔8的范围内，使光敏元件6能够更为精确地感应到光线多少的变化，避免光线发散的影响。
28.实施例4：如图10所示，一种新型光学转轴装置，包括转轴1，所述转轴1上固定有一个转盘2，所述转盘2的圆周方向上设有四个渐变透光孔3，所述渐变透光孔3呈圆弧形，相邻的渐变透光孔3之间保留有1-3mm连接筋4，所述转盘2上下两侧分别设有发光元件5和光敏元件6，所述发光元件5和光敏元件6的光路径垂直于转盘2，并且，在渐变透光孔3经过时，光线能够通过渐变透光孔3。
29.前述四个实施例的工作原理为：当转轴1旋转时，带动转盘2旋转，光敏元件6所接收到的光量在渐变透光孔3的作用下，形成由多到少或由少到多的光量变化，光敏元件将信号传递给pcb板的单片机，从而通过pcb板上的单片机分析判断其转向为顺时针或逆时针。如：由多到少为顺时针，由少到多为顺时针。同时，当光敏元件6检测到连接筋位置时，pcb板上的单片机检测到光量值由最低到最高或由最高跳到最低，以此来判断其转向为顺时针或逆时针。本实用新型的转向无极限位置的限制，可无限旋转。
30.实施例5：如图11所示，一种新型光学转轴装置，包括转轴1，所述转轴1上固定有四个转盘2，每个转盘2的圆周方向上设有一个占四分之一圆周的渐变透光孔3，所述渐变透光孔3呈圆弧形，并且四个渐变透光孔3相互错开，从而在俯视方向上看能够均匀布满一个完整的圆周(在其它实施例中，也可以是两个转盘2或三个转盘2，各转盘2上的渐变透光孔3错开分布，组合后能够均匀布满圆周即可)，每个转盘2的上下两侧均分别设有发光元件5和光敏元件6，每对发光元件5和光敏元件6的光路径均垂直于转盘2，并且所有发光元件5和光敏元件6都在同一竖向轴线上，当渐变透光孔3经过对应的发光元件5和光敏元件6时，光线能够通过相应的渐变透光孔3。
31.该实施例的工作原理为：当转轴1旋转时，带动各个转盘2同时旋转，当任一转盘2上的渐变透光孔3有光线透过时，对应的光敏元件6即接收到光线，所接收到的光量在渐变透光孔3的作用下，形成由多到少或由少到多的光量变化，光敏元件将信号传递给pcb板的单片机，从而通过单片机分析判断其转向为顺时针或逆时针。如：由多到少为顺时针，由少到多为顺时针。同时，当光敏元件6检测到连接筋位置时，pcb板上的单片机检测到光量值由最低到最高或由最高跳到最低，以此来判断其转向为顺时针或逆时针。本实用新型的转向无极限位置的限制，可无限旋转。
32.实施例6：如图12所示，一种新型光学转轴装置的模块化封装结构，包括：如实施例1-5中任一实施例所述的光学转轴装置，以及一壳体10，壳体10内设有pcb板11，所述光学转轴装置的转轴1及转盘2可自由旋转地装配于壳体10中，转轴1延伸出壳体10外部，并且转轴1设有限位圈12，所述发光元件5和光敏元件6与pcb板11连接，整体封装为一个模块化的光学旋转编码器。在另一实施例中，如图13所示，安装有遮光板7，则光学转轴装置的遮光板7固定于壳体10中，并位于转盘2下侧，转盘2及遮光板7均位于发光元件5和光敏元件6之间。
33.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在
其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种新型光学转轴装置，包括转轴，其特征在于：所述转轴上设有至少一个转盘，所述转盘的圆周方向上设有至少一个渐变透光孔，所述转盘上下两侧分别设有发光元件和光敏元件。2.根据权利要求1所述的一种新型光学转轴装置，其特征在于：所述发光元件和光敏元件的光路径垂直于转盘，并且，在渐变透光孔经过时，光线能够通过渐变透光孔。3.根据权利要求1所述的一种新型光学转轴装置，其特征在于：所述转盘下侧设有一遮光板，遮光板上设有光线通孔，光线通孔位于发光元件和光敏元件之间的光路径上，所述光线通孔在径向上的宽度大于渐变透光孔的最宽处。4.根据权利要求1所述的一种新型光学转轴装置，其特征在于：所述渐变透光孔呈圆弧形。5.根据权利要求1所述的一种新型光学转轴装置，其特征在于：所述渐变透光孔呈多边形。6.一种新型光学转轴装置的模块化封装结构，其特征在于：包括：如权利要求1所述的光学转轴装置，以及一壳体，所述壳体内设有pcb板，所述光学转轴装置的转轴及转盘可自由旋转地装配于壳体中，所述转轴一端延伸出壳体外部，所述发光元件和光敏元件与pcb板连接。7.根据权利要求6所述的一种新型光学转轴装置的模块化封装结构，其特征在于：所述光学转轴装置的遮光板固定于壳体中，并位于转盘下侧，转盘及遮光板均位于发光元件和光敏元件之间。

技术总结
本实用新型公开了一种新型光学转轴装置及其模块化封装结构，所述新型光学转轴装置，包括转轴，转轴上设有至少一个转盘，所述转盘的圆周方向上设有至少一个渐变透光孔，所述转盘上下两侧分别设有发光元件和光敏元件。所述新型光学转轴装置的模块化封装结构，包括所述的光学转轴装置以及一壳体。本实用新型与现有技术相比的优点是：本实用新型的光学转轴装置及光学旋转编码器无论在顺时针方向还是逆时针方向都能够实现无限位的自由转动，避免了用力过猛造成编码器的损坏，也无需复位，同时，结构设计简洁、巧妙，组成部件少，故障率低，应用成本低。成本低。成本低。


技术研发人员：涂星
受保护的技术使用者：深圳一森科技有限公司
技术研发日：2023.04.12
技术公布日：2023/8/13