一種磁柵尺的製作方法
2023-10-10 18:03:29 2
本實用新型涉及工具機上用的磁柵線位移傳感器，具體涉及一種磁柵尺。
背景技術：
隨著數控工具機的精度和速度要求越來越高，採用直線位移檢測裝置變得越來越重要，尤其在自動控制、機械製造、工業應用領域需要大量測量長度的傳感器，這些傳感器要求具有解析度高，響應快，體積小以及抗汙染能力強等特點。
常見的測量長度的傳感器有以下幾種類型：
1)、光柵位移傳感器，光柵的特點是使用環境要求高，在灰塵、油汙的環境下不能正常工作。
2)、容柵位移傳感器，利用電容耦合測量兩標尺的相對位移，其缺點是對環境較高，在溼度高，有水的情況下不能工作。
3)、感應同步器，利用兩個相對移動部件，一個有源部件和一個無源部件。該裝置包含很多對稱的環路，有源部件磁場發射，無源部件接受磁場產生擾動，與接收裝置耦合的電路計算兩個部件的相對位置。感應同步器的缺點是部件體積大，使用不方便。
4)、磁阻式磁柵位移傳感器，基於傳統的磁電阻器件，利用鐵磁材料的各向異性磁電阻效應製作的磁敏感應元件，其缺點是磁電阻變化率低，靈敏度低，測量精度低。
綜上所述，目前需要一種結構簡單、成本較低、解析度更高、抗汙染能力強、熱穩定性好、並且可以快速確定工具機的絕對位置信息的位移傳感器。
技術實現要素：
本實用新型所要解決的技術問題是現有的工具機測量位移的傳感器結構複雜、解析度低、熱穩定性差以及響應速度慢的問題。
為了解決上述技術問題，本實用新型所採用的技術方案是提供一種磁柵尺，包括相對且間隔設置的尺身裝置和磁頭裝置，所述尺身裝置包括：
具有線形空腔且一側敞口的尺身，其空腔內的兩相對側壁上分別設有第一凹槽；
穿裝於所述第一凹槽內的磁柵條帶，所述磁柵條帶平行於所述尺身的敞口；
所述磁頭裝置包括：
相對於所述尺身的敞口設置的磁頭支架；
設置於所述磁頭支架內的霍爾感應磁頭，所述霍爾感應磁頭相對且平行於所述磁柵條帶；
設置於所述磁頭支架內的信號處理板，所述霍爾感應磁頭和所述信號處理板連接。
在上述方案中，所述尺身的空腔內的兩相對側壁上分別設有第二凹槽，所述第二凹槽設置於所述第一凹槽的上方，所述尺身裝置還包括穿裝於所述第二凹槽內的防塵膠條。
在上述方案中，所述霍爾感應磁頭相對所述磁柵條帶一側設有5個霍爾元件，所述霍爾元件排成兩列，且其中四個所述霍爾元件等間距排成第一列，另一個所述霍爾元件單獨排成第二列。
在上述方案中，所述磁柵條帶具有相互平行的兩條，其中第一條所述磁柵條帶上的S極和N極均為2mm寬度的等間距陣列，第二條所述磁柵條帶5上的S極按預設距離碼排列並穿插於N極中，且S極的寬度為2mm；第一列所述霍爾元件相對於第一條所述磁柵條帶平行布置，第二列所述霍爾元件相對於第二條所述磁柵條帶平行布置。
在上述方案中，所述尺身裝置還包括分別固定在所述尺身的兩端的端頭，所述端頭上設有用於將所述尺身裝置固定在數控工具機上的圓孔。
在上述方案中，所述磁頭裝置還包括設置於所述磁頭裝置和所述尺身裝置之間的安裝夾具，所述安裝夾具上設有調節並保持所述霍爾感應磁頭與所述磁柵條帶的間距的調節元件。
在上述方案中，所述磁頭裝置還包括密封設置於所述磁頭支架兩端的第一蓋板和第二蓋板，所述第一蓋板設置於所述霍爾感應磁頭的一側，所述第二蓋板設置於所述信號處理板的一側。
本實用新型，在磁柵尺上設有兩條磁柵條帶，磁頭掃描磁帶可以快速的確定數控工具機的絕對位置信息，不僅節省時間、使用方便，而且採用多個霍爾元件，磁柵尺的熱穩定性好，具有噪音低、響應速度快、解析度高且抗汙染能強力的特點。
附圖說明
圖1為本實用新型的外形示意圖；
圖2為圖1的側視圖；
圖3為本實用新型的裝配示意圖；
圖4為本實用新型的兩條磁柵條帶的示意圖。
具體實施方式
下面結合說明書附圖對本實用新型做出詳細的說明。
如圖1、圖2和圖3所示，本實用新型提供的一種磁柵尺，包括相對且間隔設置的尺身裝置1和磁頭裝置2，
尺身裝置1由尺身3、端頭4、磁柵條帶5和防塵膠條6組成，尺身3是鋁製型材並具有一側敞口的線形空腔，尺身3空腔內的兩相對側壁底部上分別設有兩條U型第一凹槽，磁柵條帶5的兩側分別穿裝於兩條U型第一凹槽內並通過3M膠粘貼，磁柵條帶5平行於尺身3的敞口。尺身3的空腔內的兩相對側壁上端分別設有兩條半弧形第二凹槽，第二凹槽設置於第一凹槽的上方，兩條防塵膠條6從尺身3的一段穿插在尺身3的兩條第二凹槽，可有效阻擋灰塵、油汙進入尺身3。端頭4通過螺絲固定在尺身3的兩端，端頭4上開設有圓孔，用於將尺身裝置1固定在數控工具機上。
磁頭裝置2由第一蓋板7、霍爾感應磁頭8、磁頭支架9、安裝夾具10、信號處理板11和第二蓋板12組成。其中磁頭支架9相對於尺身3的敞口設置，霍爾感應磁頭8用螺絲固定在磁頭支架9內，霍爾感應磁頭8相對且平行於磁柵條帶5；信號處理板11通過螺絲固定在磁頭支架9的另一面，霍爾感應磁頭8和信號處理板11通過排線連接以傳遞信號。磁頭支架9的兩端用膠水連接密封有第一蓋板7和第二蓋板12以進行保護，且第一蓋板7設置於霍爾感應磁頭8的一側，第二蓋板12設置於信號處理板11的一側。
磁頭裝置2和尺身裝置1之間的夾縫內可拆卸設有安裝夾具10，安裝夾具10上設有調節並保持霍爾感應磁頭8與磁柵條帶5的間距的調節元件，磁頭裝置2和尺身裝置1安裝完畢後，可取出安裝夾具10。
本實用新型，磁頭裝置2通過螺絲固定於移動的工作檯軸，當數控工具機的工作檯軸移動時，磁頭裝置2的霍爾感應磁頭8掃描尺身裝置1內的磁柵條帶5，產生信號，通過信號處理板11處理後，即可得到磁柵尺的位置信息，不僅響應速度快，節省時間、而且相比傳統方式，在使用時更加方便。
如圖3、圖4所示，進一步優選地，霍爾感應磁頭8相對磁柵條帶5一側設有5個霍爾元件，霍爾元件排成兩列，且其中四個所述霍爾元件等間距排成第一列，另一個霍爾元件單獨排成第二列。磁柵條帶5具有相互平行的兩條，圖4中黑色部分表示S極，白色部分表示N極，其中第一條磁柵條帶5上的S極和N極均為2mm寬度的等間距陣列，第二條磁柵條帶5上的S極按預設距離碼排列並穿插於N極中，且S極的寬度為2mm；第一列霍爾元件相對於第一條磁柵條帶5平行布置，第二列霍爾元件相對於第二條磁柵條帶5平行布置。第一列四個霍爾元件陣列用於掃描第一條S極和N極均為2mm寬度的等間距陣列的磁柵條帶5，第二列霍爾元件用於掃描S極按照距離碼排列的第二條磁柵條帶5。
本實施例中，當磁頭裝置2和尺身裝置1相對移動時，霍爾元件陣列感應磁柵條帶5的磁場變化輸出周期性的電壓信號，把4路霍爾元件輸出的信號的相位相差一定角度的信號疊加，把周期內磁頭裝置2位移與疊加後的輸出電壓信號進行線性插補，得到一個周期內不同區間輸出電壓信號與磁頭位移量的數學公式，從而可以快速高效的確定數控工具機的絕對位置信息。
本實用新型，在磁柵尺上設有兩條磁柵條帶，磁頭掃描磁帶可以快速的確定數控工具機的絕對位置信息，不僅節省時間、使用方便，而且採用多個霍爾元件，磁柵尺的熱穩定性好，具有噪音低、響應速度快、解析度高且抗汙染能強力的特點。
本實用新型不局限於上述最佳實施方式，任何人應該得知在本實用新型的啟示下做出的結構變化，凡是與本實用新型具有相同或相近的技術方案，均落入本實用新型的保護範圍之內。