專(zhuān)利名稱(chēng)：絕對(duì)零位感應(yīng)同步器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及以采用電或磁的方法為特征的，用于物體移動(dòng)時(shí)計(jì)量其長(zhǎng)度，寬度或角度的計(jì)量傳感器，通常稱(chēng)之為“感應(yīng)同步器”。
感應(yīng)同步器用于直線位移檢測(cè)時(shí)采用直線式結(jié)構(gòu)，它主要由定尺和滑尺等構(gòu)成，感應(yīng)同步器用于角度位移檢測(cè)時(shí)則采用旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)，它主要由定子和轉(zhuǎn)子等構(gòu)成。不論是直線式的定尺和滑尺，或是旋轉(zhuǎn)式的定子和轉(zhuǎn)子，它們的結(jié)構(gòu)均由基板，絕緣層、平面繞組及表面保護(hù)層等構(gòu)成，平面繞組是在基板的絕緣層上具有相同形狀規(guī)則的連續(xù)的單極或多極化的平面導(dǎo)電線圈，對(duì)于定尺和滑尺而言，平面繞組在尺體的全長(zhǎng)范圍里連續(xù)均布，如圖1所示，對(duì)于定子和轉(zhuǎn)子而言，平面繞組在園形或扇形基板上成輻射狀或扇狀連續(xù)均布，如圖2所示。相互耦合的定尺和滑尺(或定子和轉(zhuǎn)子)，其中某一平面繞組用交流電勵(lì)磁時(shí)，另一尺體中的平面繞組就將產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，該感應(yīng)電勢(shì)，將隨尺體耦合位置的移動(dòng)(或轉(zhuǎn)動(dòng))而呈正弦函數(shù)變化，這種連續(xù)交替變化的正弦波信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)顯表的處理，并采用增量式脈沖計(jì)數(shù)方法達(dá)到直線位移(或角度位移)精確測(cè)量的目的，平面繞組多極化結(jié)構(gòu)是為了均化平面繞組幾何形狀和位置誤差對(duì)測(cè)量精度的影響，以利于提高測(cè)量精確度。由于感應(yīng)同步器的測(cè)量精確度很高，重復(fù)測(cè)量精度也很高，且具有抗干擾能力強(qiáng)，受環(huán)境條件影響小、壽命長(zhǎng)、維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，因而在航天、航空、機(jī)械制造、精密儀器、計(jì)量測(cè)試等領(lǐng)域得到廣泛使用。目前，感應(yīng)同步器已形成多系列品種，多結(jié)構(gòu)型式，規(guī)格繁多的市場(chǎng)商品，例如直線式感應(yīng)同步器就有標(biāo)準(zhǔn)型、窄型、帶型、小型及非標(biāo)準(zhǔn)型多種。旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器亦隨使用要求不同其結(jié)構(gòu)形狀也多種多樣。直線式感應(yīng)同步器的外形尺寸和精度分等已有相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一規(guī)范生產(chǎn)和使用。但是，現(xiàn)有的感應(yīng)同步器因?yàn)槠淦矫胬@組是在同一平面上和尺體全程范圍里連續(xù)均布的平面導(dǎo)電線圈，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，相互耦合尺體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的正弦交變信號(hào)只隨耦合位移的變化而連續(xù)變化，卻沒(méi)有固定的起點(diǎn)或終點(diǎn)，當(dāng)停電信號(hào)消失或其它故障，則無(wú)法尋找原來(lái)的位置，當(dāng)采用增量脈沖計(jì)數(shù)方法測(cè)量位移值時(shí)則無(wú)法獲得計(jì)量測(cè)試的絕對(duì)坐標(biāo)尺寸，給使用帶來(lái)不便，其使用范圍也受到限制。
為了克服現(xiàn)有感應(yīng)同步器因結(jié)構(gòu)原因而導(dǎo)致的使用不便和缺陷，給感應(yīng)同步器設(shè)置絕對(duì)零位，即座標(biāo)參考原點(diǎn)是本實(shí)用新型的直接目的，但如果采用光電轉(zhuǎn)換、霍爾元件、接近開(kāi)關(guān)等技術(shù)來(lái)設(shè)置絕對(duì)零位，則由于其結(jié)構(gòu)尺寸大，不能實(shí)現(xiàn)與原產(chǎn)品一體化，可靠性差、成本高。因此設(shè)計(jì)一種小型可靠且能與原產(chǎn)品一體化的絕對(duì)零位感應(yīng)同步器，則是本實(shí)用新型要解決的技術(shù)關(guān)鍵。
本實(shí)用新型根據(jù)感應(yīng)同步器的工作原理和原有結(jié)構(gòu)特征，在原有平面繞組的平行平面上或同一平面的相鄰位置上，設(shè)置一組或若干組特殊精密的附加平面繞組，且使附加平面繞組和原有平面繞組在其計(jì)量方向上保持某一特定不變的位置關(guān)系，對(duì)附加平面繞組用交流電勵(lì)磁，就能在感應(yīng)同步器尺體的某一固定位置獲得一定大小的電信號(hào)，對(duì)該電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、整形等一系列處理，從而建立起一個(gè)固定位置標(biāo)記，可作為感應(yīng)同步器增量計(jì)數(shù)的坐標(biāo)原點(diǎn)，這一點(diǎn)即為感應(yīng)同步器的絕對(duì)零點(diǎn)或絕對(duì)零位。
附加平面繞組可以設(shè)置在尺體的端部或中間任意位置，它在計(jì)量方向上的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度(或弧度)一般比原來(lái)的平面繞組長(zhǎng)度(或弧度)小得多，當(dāng)設(shè)置一個(gè)絕對(duì)零位時(shí)，附加平面繞組一般設(shè)置在尺體的端部或旋轉(zhuǎn)起始位置；設(shè)置多個(gè)絕對(duì)零位是為了使用時(shí)方便地選擇一個(gè)最合適的位置作為測(cè)量坐標(biāo)原點(diǎn)，這種位置相對(duì)可變的絕對(duì)零位是根據(jù)實(shí)用的需要而設(shè)置的。
附加平面繞組可以設(shè)置在原來(lái)平面繞組的上面或下面、或同一平面附近，它們和原來(lái)的平面繞組之間用絕緣層隔開(kāi)，附加平面繞組的形狀規(guī)則和節(jié)距可以和原來(lái)的平面繞組完全相同，也可以采用形狀規(guī)則相同而節(jié)距不同；或形狀規(guī)則不同而節(jié)距相同；或形狀規(guī)則及節(jié)距均不相同的平面繞組。
本實(shí)用新型使感應(yīng)同步器的應(yīng)用產(chǎn)生了實(shí)質(zhì)性的變化和顯著意義，結(jié)構(gòu)特征具有顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義1、本實(shí)用新型使感應(yīng)同步器原來(lái)的相對(duì)增量測(cè)量變成絕對(duì)增量測(cè)量，因而對(duì)測(cè)量結(jié)果可以實(shí)行誤差補(bǔ)償，使測(cè)量精度顯著提高。
2、本實(shí)用新型由于建立起絕對(duì)零點(diǎn)坐標(biāo)，擴(kuò)大了感應(yīng)同步器的適用范圍和使用價(jià)值，在數(shù)控機(jī)床、測(cè)量中心、自動(dòng)控制中應(yīng)用，能完全保證運(yùn)動(dòng)體自動(dòng)返回原點(diǎn)。
3、本實(shí)用新型建立的絕對(duì)零位精度很高，重復(fù)精度可達(dá)±1μm并且穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng)。
4、本實(shí)用新型采用附加平面繞組的結(jié)構(gòu)形式建立絕對(duì)零位，實(shí)現(xiàn)了與原產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的一體化，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)便一致，有利于生產(chǎn)組織與管理，也利于降低生產(chǎn)成本。
5、本實(shí)用新型與昂貴的其它形式的絕對(duì)零位傳感器相比。具有優(yōu)良的性?xún)r(jià)比，成本低、使用方便，便于推廣，具有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
以下對(duì)

如下圖1是直線式感應(yīng)同步器單極平面繞組平面視圖，平面繞組D1－D2在尺體全長(zhǎng)范圍A中呈矩形規(guī)則連續(xù)均布，尺寸B為基板寬度，A和B有標(biāo)準(zhǔn)型、窄型、小型組裝式等多種，均已形成標(biāo)準(zhǔn)系列，圖2是旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器單極平面繞組示圖，圖3是旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器的多極平面繞組示圖。圖4是直線式或旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器的剖面視圖，圖中1是基板，2是絕緣層，3是平面繞組，4是保護(hù)層。平面繞組的形狀規(guī)則多以矩形為多。
以下結(jié)合本實(shí)用新型的實(shí)施例和附圖進(jìn)一步說(shuō)明如下
圖5是直線式絕對(duì)零位感應(yīng)同步器的平面視圖，其中D1－D2為感應(yīng)同步器的原來(lái)平面繞組，J1－J2為絕對(duì)零位附加平面繞組，其長(zhǎng)度a一般取10－70MM。寬度b一般與原平面繞組D1－D2的寬度相同。圖中附加平面繞組J1－J2成虛線，表示J1－J2位于D1－D2的下面，圖6是圖5通過(guò)J1－J2附加平面繞組的剖面視圖，顯示了各平面繞組的位置與結(jié)構(gòu)關(guān)系，圖中1是基板，2是絕緣層，3是絕緣層，4是感應(yīng)同步器原來(lái)平面繞組D1－D2。5是附加平面繞組J1－J2，6是表面保護(hù)層，圖7是附加平面繞組J1－J2位于原來(lái)平面繞組D1－D2上面的平面視圖，圖8是圖7通過(guò)J1－J2位置的剖面視圖，圖8中件號(hào)與圖6中件號(hào)對(duì)應(yīng)相同。圖9是本實(shí)用新型旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)示圖，圖中D1－D2是原來(lái)的為矩形規(guī)則的單極平面繞組，J1－J2為相同矩形規(guī)則的單極附加平面繞組，J1－J2繞組一般在10°－45°范圍內(nèi)連續(xù)均布，圖10是本實(shí)用新型多極化旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)示圖，圖中S－S，C－C為原來(lái)的多極平面繞組，它們?cè)谌珗@周范圍內(nèi)相同均布，而絕對(duì)零位附加平面繞組JS－JS和JC－JC以相同的形狀規(guī)則相間分布，其分布范圍在10°－90°的扇形面積內(nèi)，圖9與圖10中所示的附加平面繞組J1－J2，和JS－JS、JC－JC均位于原來(lái)平面繞組的內(nèi)徑之內(nèi)的同一平面上；本實(shí)用新型的附加平面繞組形狀規(guī)則以矩形為多，這是因?yàn)榕c原來(lái)平面繞組形狀規(guī)則相同便于批量生產(chǎn)，降低成本。
權(quán)利要求1.一種由基板、絕緣層、平面繞組和保護(hù)層等構(gòu)成的絕對(duì)零位感應(yīng)同步器，本實(shí)用新型的特征是在原平面繞組同平面的相鄰近位置，或在平面繞組的上或下面有一組或若干組特殊精密的附加平面繞組，該附加平面繞組與原平面繞組在計(jì)量方向上保持特定不變的位置關(guān)系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕對(duì)零位感應(yīng)同步器，其特征是附加平面繞組在其分布的范圍里連續(xù)均布，其形狀規(guī)則和節(jié)距與原平面繞組完全相同，或形狀規(guī)則相同而節(jié)距不同，或形狀規(guī)則不同而節(jié)距相同，或形狀規(guī)則和節(jié)距均不相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的絕對(duì)零位感應(yīng)同步器，其特征是附加平面繞組在直線位移計(jì)量方向上的分布范圍a一般為10～70mm，其寬度b一般與原平面繞組相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的絕對(duì)零位感應(yīng)同步器，其特征是附加平面繞組為單極型平面繞組，其在角度位移計(jì)量方向上的分布范圍一般為10°～45°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的絕對(duì)零位感應(yīng)同步器，其特征是附加平面繞組是雙極型平面繞組，其在角度位移計(jì)量方向上的分布范圍一般為10°～90°。
專(zhuān)利摘要由基板、絕緣層、平面繞組和保護(hù)層等構(gòu)成的絕對(duì)零位感應(yīng)同步器，是在原平面繞組的上面或下面，或同平面的鄰近位置，設(shè)置一組或若干組特殊精密的附加平面繞組，根據(jù)電磁感應(yīng)原理對(duì)附加平面繞組勵(lì)磁，則建立起感應(yīng)同步器的絕對(duì)坐標(biāo)參考標(biāo)記，即稱(chēng)為絕對(duì)零位，這種絕對(duì)零位感應(yīng)同步器比采用光電元件、霍爾元件、接近開(kāi)關(guān)等技術(shù)設(shè)置的絕對(duì)零位體積更小，更可靠，可實(shí)現(xiàn)與原感應(yīng)同步器結(jié)構(gòu)一體化，成本低，使用方便。
文檔編號(hào)G01B7/30GK2192026SQ9422791
公開(kāi)日1995年3月15日 申請(qǐng)日期1994年3月25日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月25日
發(fā)明者孫國(guó)良, 張寧生 申請(qǐng)人:上海水平儀廠