專利名稱：數(shù)字式編碼開關(guān)pcb板及含有其的數(shù)字式編碼開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明應(yīng)用于數(shù)控及自動(dòng)化設(shè)備人機(jī)界面上的數(shù)字編碼開關(guān)；尤其涉及使用機(jī)械的方法輸出一組數(shù)字信號(hào)供計(jì)算機(jī)、PLC識(shí)別，內(nèi)部不含電子元器(如:電阻、電容、電感和半導(dǎo)體元件等)的數(shù)字式編碼開關(guān)PCB板及含有其的數(shù)字式編碼開關(guān)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有市場(chǎng)上的此類產(chǎn)品存在操作體驗(yàn)差、壽命短、輸出編碼錯(cuò)誤率較高等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)上述缺點(diǎn)，主要是提高操作舒適度和減少轉(zhuǎn)動(dòng)阻力、有效延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命、大大提高編碼準(zhǔn)確率這三個(gè)方面，通過(guò)采用更優(yōu)化的結(jié)構(gòu)和制造工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。本發(fā)明的目的可以通過(guò)采取以下技術(shù)方案達(dá)到:
一種數(shù)字式編碼開關(guān)PCB板，所述的PCB板上實(shí)現(xiàn)編碼功能的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理是按照同一數(shù)據(jù)位置的變化的繁簡(jiǎn)程度，變化最頻繁的數(shù)據(jù)位設(shè)計(jì)在PCB的最外圈，變化簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)位設(shè)計(jì)在PCB的最內(nèi)圈；所述PCB板加工工藝是采用先蝕刻電路，后鍍金的加工工藝。數(shù)字式編碼開關(guān)，包括手柄裝置、轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)軸角度定位機(jī)構(gòu)、殼體、PCB板、和具有觸點(diǎn)的轉(zhuǎn)盤，通過(guò)手柄裝置帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)轉(zhuǎn)軸角度定位機(jī)構(gòu)進(jìn)行角度定位，并同時(shí)帶動(dòng)具有觸點(diǎn)的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，具有觸點(diǎn)的轉(zhuǎn)盤通過(guò)觸點(diǎn)與PCB板接觸，所述的轉(zhuǎn)軸角度定位機(jī)構(gòu)包括齒圈輪、滾珠、彈簧、支架；齒圈輪的作用是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸定位角度的劃分；支架是裝配滾珠、彈簧，并且連接需要角度定位的轉(zhuǎn)軸；滾珠在彈簧的彈力作用下與齒圈輪配合；彈簧為滾珠與齒圈輪的配合提供彈力，并為轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)提供阻尼；所述的PCB板上實(shí)現(xiàn)編碼的功能的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理是按照同一數(shù)據(jù)位置的變化的繁簡(jiǎn)程度，變化最頻繁的數(shù)據(jù)位設(shè)計(jì)在PCB的最外圈，變化簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)位設(shè)計(jì)在PCB的最內(nèi)圈；所述PCB板加工工藝是采用先蝕刻電路，后鍍金的加工工藝。本發(fā)明的目的還可以通過(guò)以下技術(shù)方案達(dá)到:本發(fā)明一種實(shí)施方案是:所述PCB板為15度二進(jìn)制碼、15度二進(jìn)制反碼、30度二進(jìn)制碼、30度二進(jìn)制反碼、15度格雷碼、15度格雷反碼、30度格雷碼和30度格雷反碼。本發(fā)明的一種實(shí)施方案是:所述手柄裝置具有增加手柄裝置強(qiáng)度的金屬嵌件。本發(fā)明具有如下突出的有益效果:1、目前市場(chǎng)產(chǎn)上的同類產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)基本都是齒圈輪在內(nèi)，滾珠在外的結(jié)構(gòu)，與本發(fā)明相比，采用本發(fā)明結(jié)構(gòu)，由于齒圈輪在外半徑變大，使的同樣齒數(shù)的齒圈輪在相同角度內(nèi)的弧長(zhǎng)變長(zhǎng)，這樣就可以獲得一個(gè)較大的R，因此本發(fā)明滾珠轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)稱中，鋼球在環(huán)向受到的阻尼變化更加平穩(wěn)。同類產(chǎn)品中的齒圈輪結(jié)構(gòu)，由于齒圈輪直徑較小，R也偏小，因此滾珠在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中在環(huán)向受到的阻尼有一個(gè)突變。故，本發(fā)明結(jié)構(gòu)能獲得一個(gè)更好的，讓操作者更舒服的一個(gè)操作體驗(yàn)；2、本發(fā)明采用先蝕刻電路，后鍍金的方法，后鍍金工藝可以有效的遮擋蝕刻產(chǎn)生的毛刺，使得銅箔邊緣變得圓潤(rùn)，基本不再存在毛刺。該工藝方法可以使觸點(diǎn)的耐磨損壽命大幅度提聞，相同鍛金厚度的情況下，觸點(diǎn)的壽命提聞3倍以上；3、編碼盤的設(shè)計(jì)按照同一數(shù)據(jù)位置的變化的繁簡(jiǎn)程度，變化最頻繁的數(shù)據(jù)位設(shè)計(jì)在PCB的最外圈，變化簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)位設(shè)計(jì)在PCB的最內(nèi)圈；這樣做的原因是:對(duì)于同一夾角X，軌道半徑越小，在這個(gè)夾角內(nèi)的弦越短，考慮零件制造及裝配誤差，觸點(diǎn)D在軌道A超出夾角X的可能行就越大(超出即使得輸出編碼錯(cuò)誤)。因此把通斷次數(shù)最小的碼位放到最內(nèi)圈，有助于減小觸點(diǎn)錯(cuò)誤通斷的概率。


圖1為本發(fā)明零件爆炸示意圖；圖2為本發(fā)明裝配剖視示意
圖3為本發(fā)明轉(zhuǎn)軸角度定位機(jī)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明轉(zhuǎn)軸角度定位機(jī)構(gòu)齒圈輪與滾珠接觸局部示意圖；圖5為現(xiàn)有技術(shù)轉(zhuǎn)軸角度定位機(jī)構(gòu)齒圈輪與滾珠接觸局部示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)編碼的功能的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理示意圖；圖7為本發(fā)明八種PCB板示意具體實(shí)施例方式具體實(shí)施例1:圖1-圖7構(gòu)成了本發(fā)明的具體實(shí)施例:參照?qǐng)D1和圖2，本發(fā)明包括手柄裝置1、轉(zhuǎn)軸2、轉(zhuǎn)軸角度定位機(jī)構(gòu)3、殼體4、PCB板5、具有觸點(diǎn)的轉(zhuǎn)盤6、螺母7、墊片8、密封膠圈9、擋環(huán)10、擋塊11、密封膠圈12、固定螺釘13、14和密封膠圈15，為了增加手柄裝置I的強(qiáng)度，在手柄裝置I與轉(zhuǎn)軸2套合處嵌入一個(gè)金屬嵌件1-1，螺釘14用于將手柄裝置I固定轉(zhuǎn)軸2上端，螺母7、墊片8、密封膠圈9用于將整個(gè)數(shù)字式編碼開關(guān)密封地固定在控制臺(tái)上，套在轉(zhuǎn)軸2上并隨轉(zhuǎn)軸2轉(zhuǎn)動(dòng)的擋環(huán)10、與安裝在殼體4上的擋塊11共同組成限定轉(zhuǎn)軸2轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍，殼體4由上殼體4-1和下殼體4-2組成，通過(guò)手柄裝置I及其金屬嵌件1-1帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸2轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸2轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)轉(zhuǎn)軸角度定位機(jī)構(gòu)3進(jìn)行角度定位，并同時(shí)帶動(dòng)具有觸點(diǎn)6-1的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)6動(dòng)，具有觸點(diǎn)6-1的轉(zhuǎn)盤6通過(guò)觸點(diǎn)6-1與PCB板5接觸，PCB板5通過(guò)螺釘13固定在殼體4_1的下部凹槽內(nèi)，密封膠圈12、13將轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)6與PCB板5構(gòu)成相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的密封空間；轉(zhuǎn)軸角度定位機(jī)構(gòu)3 (如圖3所示)包括齒圈輪3-1、滾珠3-2、彈簧3-3、支架3-4 ;齒圈輪3_1的作用是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸2定位角度的劃分；支架3-4是裝配滾珠3-2和彈簧3-3，并且連接需要角度定位的轉(zhuǎn)軸2 ;滾珠3-2在彈簧3-3的彈力作用下與齒圈輪3-1配合；彈簧3-3為滾珠3_2與齒圈輪3-1的配合提供彈力，并為轉(zhuǎn)軸2的旋轉(zhuǎn)提供阻尼，目前市場(chǎng)產(chǎn)上的同類產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)基本都是齒圈輪3-1在內(nèi)，滾珠3-2在外的結(jié)構(gòu)，與本發(fā)明相比，本發(fā)明結(jié)構(gòu)(如圖4)，由于齒圈輪3-1在外半徑變大，使的同樣齒數(shù)的齒圈輪3-1在相同角度內(nèi)的弧長(zhǎng)變長(zhǎng)，這樣就可以獲得一個(gè)較大的R，因此本發(fā)明滾珠3-2從A — B的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)稱中，滾珠3-2在環(huán)向受到的阻尼變化更加平穩(wěn)。同類產(chǎn)品中的齒圈輪3-1結(jié)構(gòu)(如圖5)，由于齒圈輪3-1直徑較小，R也偏小，因此滾珠3-2在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中在環(huán)向受到的阻尼有一個(gè)突變。因此，本發(fā)明結(jié)構(gòu)能獲得一個(gè)更好的，讓操作者更舒服的一個(gè)操作體驗(yàn)。PCB板5上實(shí)現(xiàn)編碼的功能的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理是按照同一數(shù)據(jù)位置的變化的繁簡(jiǎn)程度，變化最頻繁的數(shù)據(jù)位設(shè)計(jì)在PCB的最外圈，變化簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)位設(shè)計(jì)在PCB的最內(nèi)圈，如圖6所示，對(duì)于同一夾角X，軌道半徑越小，在這個(gè)夾角內(nèi)的弦越短，考慮零件制造及裝配誤差，觸點(diǎn)D在軌道A超出夾角X的可能行就越大(超出即使得輸出編碼錯(cuò)誤)。因此把通斷次數(shù)最小的碼位放到最內(nèi)圈，有助于減小觸點(diǎn)錯(cuò)誤通斷的概率。按照上述設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)的八種PCB板分別為:15度二進(jìn)制碼、15度二進(jìn)制反碼、30度二進(jìn)制碼、30度二進(jìn)制反碼、15度格雷碼、15度格雷反碼、30度格雷碼和30度格雷反碼(如圖7所示)。本發(fā)明是用機(jī)械的方法獲得一組數(shù)字編碼輸出的產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)編碼的結(jié)構(gòu)是由PCB板5與觸點(diǎn)6-1的通斷組合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。PCB板5與觸點(diǎn)6-1存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)。本產(chǎn)品一個(gè)重要的參數(shù):接觸電阻，要求彡ΙΟΟπιΩ，當(dāng)接觸電阻的阻值變大，會(huì)影響計(jì)算機(jī)/PLC對(duì)編碼的識(shí)別，可能導(dǎo)致識(shí)別錯(cuò)誤。因此PCB板5與觸點(diǎn)6-1這兩個(gè)零件表面做低阻處理(如鍍金)。通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)零件接觸面的光滑程度，直接影響鍍金層的磨損。其中PCB板5的表面光潔度尤其重要，其主要引起磨損的位置是銅箔邊緣的臺(tái)階。PCB板5采用不同的工藝方法，PCB板5上銅箔邊緣的狀態(tài)是存在巨大差別的。例如，PCB板5在制造時(shí)采用先鍍金，利用鍍金層作為蝕刻的阻擋層來(lái)蝕刻出最終電路，此種工藝獲得的PCB板5成品，在銅箔邊緣會(huì)形成鋒利的毛刺，對(duì)觸點(diǎn)形成切割效果，使得觸點(diǎn)上的鍍金層(約0.8um)很快磨損，在使用約5000次(觸點(diǎn)旋轉(zhuǎn)往復(fù)各5000轉(zhuǎn))時(shí)，鍍金層基本磨損完，接觸電阻會(huì)迅速升高；在2萬(wàn)次時(shí)，觸點(diǎn)有從接觸位置斷裂的情況，使得產(chǎn)品失效。本發(fā)明PCB板5采用先蝕刻電路，后鍍金的方法，后鍍金工藝可以有效的遮擋蝕刻產(chǎn)生的毛刺，使得銅箔邊緣變得圓潤(rùn)，基本不再存在毛刺。通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，觸點(diǎn)的磨損情況大幅減輕，在5萬(wàn)次的時(shí)候，觸點(diǎn)上的鍍金層(約0.Sum)才全部磨損掉。綜上，本發(fā)明采用的PCB板5工藝方法可以使觸點(diǎn)的耐磨損壽命大幅度提高，相同鍍金厚度的情況下，觸點(diǎn)的壽命提高3倍以上。其他包括手柄裝置與轉(zhuǎn)軸的固定、殼體4與所述零部件的固定及密封都與現(xiàn)有技術(shù)一樣，因此，本發(fā)明不再詳細(xì)描述。以上所述，僅為本發(fā)明最佳的 具體實(shí)施例，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明所揭露的范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字式編碼開關(guān)PCB板，其特征在于:所述的PCB板上實(shí)現(xiàn)編碼功能的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理是按照同一數(shù)據(jù)位置的變化的繁簡(jiǎn)程度，變化最頻繁的數(shù)據(jù)位設(shè)計(jì)在PCB的最外圈，變化簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)位設(shè)計(jì)在PCB的最內(nèi)圈；所述PCB板加工工藝是采用先蝕刻電路，后鍍金的加工工藝。
2.一種含有如權(quán)利要求1所述PCB板數(shù)字式編碼開關(guān)，其特征在于:包括手柄裝置、轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)軸角度定位機(jī)構(gòu)、殼體、PCB板和具有觸點(diǎn)的轉(zhuǎn)盤，通過(guò)手柄裝置帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)轉(zhuǎn)軸角度定位機(jī)構(gòu)進(jìn)行角度定位，并同時(shí)帶動(dòng)具有觸點(diǎn)的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，具有觸點(diǎn)的轉(zhuǎn)盤通過(guò)觸點(diǎn)與PCB板接觸，所述的轉(zhuǎn)軸角度定位機(jī)構(gòu)包括齒圈輪、滾珠、彈簧、支架；齒圈輪的作用是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸定位角度的劃分；支架是裝配滾珠、彈簧，并且連接需要角度定位的轉(zhuǎn)軸；滾珠在彈簧的彈力作用下與齒圈輪配合；彈簧為滾珠與齒圈輪的配合提供彈力，并為轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)提供阻尼。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種數(shù)字式編碼開關(guān)，其特征在于:所述PCB板為15度二進(jìn)制碼、15度二進(jìn)制反碼、30度二進(jìn)制碼、30度二進(jìn)制反碼、15度格雷碼、15度格雷反碼、30度格雷碼和30度格雷反碼。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種數(shù)字式編碼開關(guān)，其特征在于:所述手柄裝置具有增加手柄裝置強(qiáng)度的金屬嵌件。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種數(shù)字式編碼開關(guān)，其特征在于:所述的外殼裝置還具有限位塊，所述限位塊能限制轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)范圍大小。`
全文摘要
本發(fā)明公開了數(shù)字式編碼開關(guān)PCB板以及含其的數(shù)字式編碼開關(guān)，包括手柄裝置、轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)軸角度定位機(jī)構(gòu)、殼體、PCB板和具有觸點(diǎn)的轉(zhuǎn)盤，由于本發(fā)明采用齒圈輪在外、滾珠在內(nèi)的轉(zhuǎn)軸角度定位機(jī)構(gòu)，PCB板采用先蝕刻電路，后鍍金的工藝方法及編碼盤的設(shè)計(jì)按照同一數(shù)據(jù)位置的變化的繁簡(jiǎn)程度，變化最頻繁的數(shù)據(jù)位設(shè)計(jì)在PCB的最外圈，變化簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)位設(shè)計(jì)在PCB的最內(nèi)圈的設(shè)計(jì)原理；因此本發(fā)明具有提高操作舒適度和減少轉(zhuǎn)動(dòng)阻力、有效延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命、大大提高編碼準(zhǔn)確率等方面的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01H19/02GK103236366SQ20131016460
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月7日
發(fā)明者王躍, 石林森 申請(qǐng)人:廣州岳立金屬制品有限公司