[發明專利]螺旋電柵尺

無效

• 申請號: 200710024171.8
• 申請日: 2007-07-18
• 公開（公告）號: CN101101221A
• 公開（公告）日: 2008-01-09
• 發明（設計）人: 陳耀忠
• 申請（專利權）人: 陳耀忠
• 主分類號: G01D5/12
• 分類號: G01D5/12;G01B7/02
• 代理公司: 常州市維益專利事務所
• 代理人: 王凌霄

技術領域

本發明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，可廣泛應用于各種機床、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。

背景技術

光柵、感應同步器、磁柵和容柵四種測量系統是50年代后英、美、日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。

對于感應同步器(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，滑尺繞組采用正、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制作導片或柵線，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污落到其導片或柵線表面而影響測量的可靠性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能數顯、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。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：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并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回路，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＝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+1/4T(n＝0、1、2、3……)。

工作原理有幾種，若給電柵軸套的正、余弦繞組分別通以同相調幅激磁電壓U_s和U_c：

U_s＝U_mSinθ_eSinwt

U_c＝U_mCosθ_eSinwt激磁頻率一般取10KHz

則電柵軸輸出感應電動勢信號e：

e＝K_mU_mSin(2πx/T-θ_e)Coswt

式中：U_m——激磁電壓最大幅值；

K_m——電壓傳遞系數；

K_m——電壓傳遞系數；

2πx/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；

θ_e——電氣角。

輸出感應電動勢隨機械位移角而變化，可以實現鑒幅型數顯。

為了防止灰塵油污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銹鋼；所述軸套配合層材料為工程塑料。

本發明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。通過綜合比較本發明的特點為：

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、高分辨率、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，其優于球柵。

4.易批量生產及普及推廣應用。

附圖說明