一種螺旋電柵尺的製作方法

2023-06-05 01:36:36 1

專利名稱：一種螺旋電柵尺的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種長度位置測量的直線位移傳感器，是機電一體化產 品的關鍵基礎件之一，可廣泛應用於各種工具機、儀器、測量機等的直線位移 數顯及數控，尤其是一種螺旋電柵尺。
光柵、感應同步器、磁柵和容柵四種測量系統是50年代後英、美、曰 本等國發展起來的新型位置測量系統。為了能適應使用中的惡劣環境，同時 達到對工作環境溫度的變化不敏感的要求，80年代英國發明了球柵測量系 統。
光柵、感應同步器、磁柵和容柵都是位置與電信號的轉換，分別是利用 光電、電感、磁電、電容感應的原理。
對於感應同步器(又稱電柵)，是利用其定、滑尺平面繞組間電磁感應 信號隨位移變化的原理實現。球柵(又稱球同步器)是利用鋼球組合，隨位 移使導磁介質量變化產生電磁感應信號變化的原理實現。
通常的電柵的平面繞組由工作導片和端面導片兩部分組成(如圖3所 示)，工作導片的感應信號是需求的，端面導片起聯接作用，其感應信號是有 害的，為了減小和消除其影響，滑尺繞組採用正、反繞接的方式(圖4所示)， 兩根導片間極距0.67，需人工焊繞接，難度甚大。
光柵、電柵、容柵等都是在平面上製作導片或柵線，為了確保動、靜兩 部分的相對移動，均為方形廓體加橡膠條遮擋保護，但是還是會有灰塵或油 汙落到其導片或柵線表面而影響測量的可靠性。
發明內容
本實用新型的目的在於提供一種能數顯、數控、定位精度高，能在惡劣 環境中使用，結構簡單緊湊、全密封、使用方便、易生產、成本節省的螺旋 電柵尺。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是 一種螺旋電柵尺，由 圓柱形的電柵軸和電柵軸套組成，電柵軸套套裝在電柵軸上；所述電柵軸由 內至外依次為軸基體、密封在絕緣層內的軸繞組及軸配合層；所述電柵軸套 由外至內依次為軸套基體、密封在絕緣層內的軸套繞組及軸套配合層；所述 軸繞組和軸套繞組為尾部並接的雙螺旋線型的繞組方式，電流從A導程導片 頭部正向流入到尾部，又以B導程導片尾部反向流回到頭部形成迴路，不存 在電柵尺的端面導片，如

圖1所示，正、反相間隔的電流形成電磁場。導片 寬度為0.66mm，消除感應電勢的三次諧波成份。
在電柵軸的全程設置有一個軸繞組，在電柵軸套的全程設置有兩個軸套 繞組(sin繞組及cos繞組)，三組繞組旋向一致，且導程T二2mm;兩個軸 套繞組在同一軸向上電流方向一致的各點位置D = nT+l/4T (n=0、 1、 2、 3……)。
工作原理有幾種，若給電柵軸套的正、餘弦繞組分別通以同相調幅激磁
電壓Us和U。
Us=UraSin 0 eSinwt
Uc=UmCos 0 eSinwt激磁頻率一般取lOKHz 則電柵軸輸出感應電動勢信號e: e二KJJmSin (2兀x/T— e e) Coswt
式中仏——激磁電壓最大幅值；
Km——電壓傳遞係數；
2兀x/T——機械位移角；
X——軸與套在繞組周期內的相對位置；
T——繞組周期2mm;
e6——電氣角。
輸出感應電動勢隨機械位移角而變化，可以實現鑑幅型數顯。 為了防止灰塵油汙進入到電柵軸和電柵軸套的結合面而影響測量可靠
性，進一步地在電柵軸套的開口處設置有密封圈，確保了實現全密封。
為了保證電柵軸套在電柵軸上良好的滑動流暢性，同時使兩者的接觸面 具有良好的耐磨性，再進一步地所述軸配合層材料為不鏽鋼；所述軸套配
合層材料為工程塑料。
本實用新型集球柵尺與電柵尺的特點，獨創螺旋電柵尺，它是利用軸和
套在圓柱面上，螺旋線繞組之間電磁感應信號隨位移變化的原理實現。通過
綜合比較本實用新型的特點為
1. 具有現有位置測量系統的共同優點易實現位置與電信號的轉換，實 現數字顯示，計算和數控；高精度、高解析度、大量程、節能和環保。
2. 具有球柵的特點；體積小、結構全密封、可靠性好，能在惡劣的環境 中使用、防水、防油、防鐵屑、耐振動、工作環境溫度變化對精度影響小； 易安裝調整、使用壽命長。
3. 具有電柵細分精度高的特點，其優於球柵。
4. 易批量生產及普及推廣應用。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。圖1是本實用新型的結構示意圖。
圖2是圖1的局部放大圖。
圖3是平面繞組電柵尺的結構示意圖。
圖4是平面繞組電柵尺上滑尺繞組採用正、反繞接方式示意圖。
圖中1.電柵軸l一l.軸基體l一2.軸繞組l一3.軸配合層2.電 柵軸套2 — 1.軸套基體2 — 2.軸套繞組2 — 3.軸套配合層3.密封圈4. 絕緣套5.絕緣層6.安裝槽7.填充料8.工作導片9.端面導片具體實施方式
如圖1、圖2所示的一種螺旋電柵尺，由圓柱形的電柵軸1和電柵軸套2 組成，電柵軸套2套裝在電柵軸1上，在電柵軸套2的開口處設置有密封圈 3。所述電柵軸1由內至外依次為軸基體l一l、密封在絕緣層內的軸繞組1 一2及軸配合層1一3;所述電柵軸套2由外至內依次為軸套基體2 — 1、密封 在絕緣層內的軸套繞組2 — 2及軸套配合層2 — 3。其中，軸配合層1一3材料 為不鏽鋼，軸套配合層2 — 3材料為工程塑料。所述軸繞組1一2和軸套繞組 2 — 2為尾部並接的雙螺旋線型的繞組方式。在電柵軸1的全程設置有一個軸 繞組1 一2，在電柵軸套的全程設置有兩個軸套繞組2 — 2，三組繞組旋向一致， 且導程T=2 mm;兩個軸套繞組2 — 2在同一軸線向上電流方向一致的各點位 置D-nT+l/4T (n=0、 1、 2、 3……)。
所述軸繞組l一2和軸套繞組2 — 2的密封結構可採用在繞組外部包覆絕 緣套4，或是將繞組夾在兩層覆絕層5之間，或是兩種結構的組合，總之， 保證繞組間相互絕緣即可。
另外，為了保證軸繞組l一2和軸套繞組2 — 2在電柵軸1和電柵軸套2 內的安裝精度，可在軸基體l一l或是覆絕層5上預先加工用於嵌裝軸繞組1
一2或是外部包覆絕緣套4的軸繞組l一2的安裝槽6，將軸繞組l一2嵌裝在 安裝槽6內，同理，電柵軸套2上的軸套繞組2 — 2也按類似方法安裝。
另外，軸基體l一l可為實心體，也可以是中空結構，為保證一定的結構
強度，在中空部分可設置填充料7。
權利要求1.一種螺旋電柵尺，其特徵是由圓柱形的電柵軸(1)和電柵軸套(2)組成，電柵軸套(2)套裝在電柵軸(1)上；所述電柵軸(1)由內至外依次為軸基體(1-1)、密封在絕緣層內的軸繞組(1-2)及軸配合層(1-3)；所述電柵軸套(2)由外至內依次為軸套基體(2-1)、密封在絕緣層內的軸套繞組(2-2)及軸套配合層(2-3)；所述軸繞組(1-2)和軸套繞組(2-2)為尾部並接的雙頭螺旋線型的繞組方式。
2. 根據權利要求1所述的一種螺旋電柵尺，其特徵是在電柵軸(1)的全程設置有一個軸繞組(l一2)，在電柵軸套的全程設置有兩個軸套繞組 (2 — 2)，三組繞組旋向一致，且導程T = 2 im;兩個軸套繞組(2 — 2)在 同一軸線向上電流方向一致的各點位置D二nT+l/4T (n二0、 1、 2、 3……)。
3. 根據權利要求1所述的一種螺旋電柵尺，其特徵是在電柵軸套(2) 的開口處設置有密封圈(3)。
專利摘要本實用新型涉及一種長度位置測量的直線位移傳感器，尤其是一種螺旋電柵尺。由圓柱形的電柵軸和電柵軸套組成，電柵軸套套裝在電柵軸上；所述電柵軸由內至外依次為軸基體、密封在絕緣層內的軸繞組及軸配合層；所述電柵軸套由外至內依次為軸套基體、密封在絕緣層內的軸套繞組及軸套配合層；所述軸繞組和軸套繞組為尾部並接的雙螺旋線型的繞組方式。本實用新型集球柵尺與電柵尺的特點，獨創螺旋電柵尺，它是利用軸和套在圓柱面上，螺旋線繞組之間電磁感應信號隨位移變化的原理實現。
文檔編號G01B7/02GK201059955SQ20072004088
公開日2008年5月14日 申請日期2007年7月18日 優先權日2007年7月18日
發明者陳耀忠 申請人:陳耀忠