光电式旋转编码器的核心是精密刻线的码盘,码盘与编码器轴用胶粘结,当编码器轴受到外力产生振动时码盘也随之振动进而影响输出信号的质量。因此在有较大振动和冲击的环境下编码器的抗重载能力至关重要。同时,精密刻线的码盘如果受到水汽、粉尘的污染也会对输出信号造成干扰,防护等级的提高也是同等重要的。本文针对轧钢生产线对编码器的使用需求,开展光电式旋转编码器的研究,目标是研制能够承受100N以上轴向和径向载荷且具有IP67级防护等级的光电式旋转编码器。首先,根据技术要求并结合重载能力和防护等级这两个突出问题对旋转编码器进行总体的结构设计,以双轴配合和双重外壳的设计思路来解决重载和防护问题。并在此基础上对各子系统,包括光电元器件、轴系、壳体、联轴器以及密封结构分别进行设计。其次,对特种旋转编码器的关键零部件包括阶梯轴、壳体以及联轴器进行数值模拟与分析,以便验证关键零部件设计的可靠性。最后,对所研制的特种旋转编码器进行各种实验。如千分表对编码器轴跳动的实验;防护等级、电磁兼容、高低温、信号连续性、振动冲击以及盐雾等的实验;并对空载和负载状态下特种旋转编码器的状态检测等实验。上述各实验数据证明本文所研制的特种旋转编码器满足技术要求,并对风电、港机、造纸等行业用编码器起到借鉴作用。打破国内特种旋转编码器一直处于国外品牌垄断的格局,为现代生产制造提供低成本的解决方案。