[發(fā)明專利]高速高精機床主軸磁感應絕對值編碼器及其量測齒輪有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710111232.8 | 申請日： | 2017-02-27 |
| 公開（公告）號： | CN106767956B | 公開（公告）日： | 2023-03-24 |
| 發(fā)明（設計）人： | 張道勇;許娟 | 申請（專利權(quán)）人： | 張道勇 |
| 主分類號： | G01D5/249 | 分類號： | G01D5/249;G05B19/042 |
| 代理公司： | 廣州市華學知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245 | 代理人： | 裘暉;林梅繁 |
| 地址： | 510599 廣東省廣州市*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 高速 機床 主軸 感應 絕對值 編碼器 及其 齒輪 | ||
1.高速高精機床主軸磁感應絕對值編碼器，其特征在于，包括套裝在機床主軸、電主軸上且隨機床主軸、電主軸同步旋轉(zhuǎn)的量測齒輪、與量測齒輪配合使用的磁感應讀取頭；所述量測齒輪為雙磁道量測齒輪，其內(nèi)圈主磁道齒數(shù)為Z，外圈游標磁道齒數(shù)為Z-1，且內(nèi)圈主磁道和外圈游標磁道相互挫列布置；所述磁感應讀取頭內(nèi)設有依次連接的磁感應元器件、信號調(diào)理電路及FPGA插補細分電路，磁感應元器件與量測齒輪圓周正相切安裝；所述磁感應元器件對量測齒輪進行非接觸式掃描所產(chǎn)生的Z和Z-1個正余弦正交差分信號，經(jīng)過信號調(diào)理電路后，由FPGA插補細分電路對其直流偏置誤差、幅值誤差和正交相位誤差進行實時的修正和補償，從而針對Z和Z-1兩個軌跡分別生成相對于上電時刻的角度線數(shù)和相對位置值，再依據(jù)Z和Z-1兩個軌跡之間的固定且有規(guī)律的相位及相位差關(guān)系，計算出當前角度線數(shù)絕對位置值；
所述FPGA插補細分電路包括直流偏置誤差補償模塊、幅值誤差補償模塊、正余弦信號最值模塊、存儲模塊、乘法倍頻模塊、坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)字計算模塊及轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)角度生成模塊，直流偏置誤差補償模塊、幅值誤差補償模塊、乘法倍頻模塊、坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)字計算模塊及轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)角度生成模塊依次連接，正余弦信號最值模塊分別與直流偏置誤差補償模塊、幅值誤差補償模塊、存儲模塊連接，正余弦信號最值模塊用于求取正余弦信號的采樣最大值和最小值，存儲模塊用于存儲直流偏置誤差補償模塊、幅值誤差補償模塊、正余弦信號最值模塊的運算結(jié)果，所述坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)字計算模塊生成相對于上電時刻的角度線數(shù)相對位置值，所述轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)角度生成模塊計算出當前角度線數(shù)絕對位置值；
所述磁感應讀取頭內(nèi)還設有連接在信號調(diào)理電路與FPGA插補細分電路之間的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速高精機床主軸磁感應絕對值編碼器，其特征在于，所述乘法倍頻模塊包括正余弦信號乘法模塊、正余弦信號移相模塊、調(diào)整電路模塊，其中正余弦信號乘法模塊設有兩個，一個正余弦信號乘法模塊的輸入端與幅值誤差補償模塊連接，輸出端與調(diào)整電路模塊連接；另一個正余弦信號乘法模塊的輸入端通過正余弦信號移相模塊與幅值誤差補償模塊連接，輸出端與調(diào)整電路模塊連接，調(diào)整電路模塊與坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)字計算模塊連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速高精機床主軸磁感應絕對值編碼器，其特征在于，所述直流偏置誤差補償模塊和幅值誤差補償模塊分別推導出正余弦信號的直流偏置誤差和幅值誤差；然后利用乘法倍頻模塊通過移相、乘法倍頻將正交相位誤差轉(zhuǎn)變成直流偏置誤差和幅值誤差，經(jīng)調(diào)整電路模塊去除直流偏置誤差及調(diào)整幅值后，用二倍頻的兩路正余弦信號作為原始信號在坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)字計算模塊內(nèi)再進行插補細分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速高精機床主軸磁感應絕對值編碼器，其特征在于，所述磁感應讀取頭位于量測齒輪外側(cè)上方且和量測齒輪之間的間隙為0.1至0.3mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速高精機床主軸磁感應絕對值編碼器，其特征在于，所述磁感應讀取頭的安裝側(cè)面與量測齒輪側(cè)面處于同一平面；磁感應讀取頭的殼體底部設有便于安裝的對稱突起，對稱突起高度一致以實現(xiàn)磁感應元器件和量測齒輪圓周正相切安裝，即實現(xiàn)磁感應元器件中心、量測齒輪、機床主軸安裝的同心度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速高精機床主軸磁感應絕對值編碼器，其特征在于，所述量測齒輪的內(nèi)圈主磁道與外圈游標磁道一體成型。
7.高速高精機床主軸磁感應絕對值編碼器的專用量測齒輪，其特征在于，包括相互挫列布置的內(nèi)圈主磁道和外圈游標磁道，內(nèi)圈主磁道齒數(shù)為Z，外圈游標磁道齒數(shù)為Z-1。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的專用量測齒輪，其特征在于，所述內(nèi)圈主磁道與外圈游標磁道一體成型。
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