CN100385195C - 磁性标尺 - Google Patents

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Abstract

这里公开了一种磁性标尺，其包括管和可极化磁性元件，该磁性元件紧密附着到该管的内表面上以致沿着该管的纵向方向延伸。该磁性元件形成有磁性标记，通过沿着该磁性元件的纵向方向交替布置的多个N极和S极来提供所述磁性标记。因此，该磁性元件可以得到可靠保护，从而改进它的耐久性。

Description

磁性标尺
相关申请的交叉参考
本申请包含与2005年3月29日在日本专利局提交的日本专利申请JP2005-093611有关的主题，该申请的全部内容在此引用作为参考。
技术领域
本发明涉及在位置检测中使用的磁性标尺。
背景技术
例如，在日本专利公开第昭62-226007号中提出了用于检测打印机中打印头位置的位置检测设备。
这种位置检测设备包括磁性标尺和磁性传感器。该磁性标尺具有磁性标记，该磁性标记形成在用于轴向引导该打印头的导轴的外周表面上，并且沿着该导轴的纵向方向布置。该磁性传感器与该打印头集成在一起，并检测该磁性标记的磁场变化，由此输出检测信号。
然后，根据从该磁性传感器输出的该检测信号，获得该打印头在该导轴纵向方向上的位置。
这种具有磁性标尺的位置检测设备广泛应用于需要位置检测的各种机床、打印机、自动机械等中。
在上述位置检测设备中，磁性标尺的磁性元件暴露于该装置的外部。因此，在机床等上安装该位置检测设备的情况下，存在这样的可能性，即物体可能撞击该磁性元件而损坏它，或者切削液可能粘着在该磁性元件上而侵蚀它，引起了在确保该磁性标尺的耐久性方面的缺陷。
发明内容
因此需要提供一种磁性标尺，其能够可靠地保护包括于其中的磁性元件从而改善它的耐久性。
依据本发明，提供一种磁性标尺，包含：管；可极化磁性元件，其紧密附着到所述管的内表面上以致沿着所述管的纵向方向延伸；所述磁性元件形成有磁性标记，通过沿着所述磁性元件的纵向方向交替布置的多个N极和S极来提供该磁性标记；其中：所述管包含柱状元件，并且凹槽形成在所述管内表面的圆周部分上以致沿着所述管的纵向方向平直延伸，所述磁性元件包含恰好与所述凹槽相配合的带状元件。
根据本发明，将包含该磁性标记的磁性元件布置在该管的内部。因此，该磁性元件可以受到该管的保护，由此可能避免这样一个问题，即避免物体可能撞击该磁性元件而损坏它或者切削液可能粘着在该磁性元件上而侵蚀它。因此，可以确保该磁性标尺的耐久性。
参照附图，从下面的详细描述和附加的权利要求中，本发明的其它目的和特征将可更全面的理解。
附图说明
图1A是根据本发明第一优选实施例的磁性标尺剖视图；
图1B是沿着图1A中箭头B所示的方向的视图；
图2A是使用图1A和1B中所示的磁性标尺的检测头组合型位置检测设备的示意图；
图2B是使用图1A和1B中所示的磁性标尺的检测头分离型位置检测设备的示意图；
图3A是根据本发明第二优选实施例的磁性标尺的剖视图；
图3B是根据本发明第三优选实施例的磁性标尺的剖视图；
图3C是根据本发明第四优选实施例的磁性标尺的剖视图；
图3D是根据本发明第五优选实施例的磁性标尺的剖视图；
图3E是根据本发明第六优选实施例的磁性标尺的剖视图；
图4A是根据本发明第七优选实施例的磁性标尺的剖视图；
图4B是根据本发明第八优选实施例的磁性标尺的剖视图；
图4C是根据本发明第九优选实施例的磁性标尺的剖视图；
图4D是根据本发明第十优选实施例的磁性标尺的剖视图；
图4E是根据本发明第十一优选实施例的磁性标尺的剖视图。
具体实施方式
(第一优选实施例)
现在参照附图描述本发明的第一优选实施例。
图1A是根据第一优选实施例的磁性标尺10的剖视图，且图1B是沿着图1A中箭头B所示的方向的视图。
图2A是根据第一优选实施例的使用该磁性标尺10的位置检测设备100的示意图。
如图2A中所示，该位置检测设备100包括磁性标尺10和检测头40，该检测头40由磁性标尺10支撑，以便沿着该磁性标尺10可移动。
如图1A和1B中所示，该磁性标尺10包括管20和磁性元件30。
该管20是圆柱形元件，并且它由对该磁性元件30的磁力不具磁效应的材料组成。
更具体地，该管20由诸如不锈钢304(JIS)的非磁性材料组成。而且，管20的材料可以具有弱磁性，只要它对该磁性元件30的磁力没有磁效应。
该磁性元件30紧密附着在该管20的内表面22上，并且在该管20的纵向方向上延伸。
该磁性元件30是带状元件，并且它具有紧密附着在该管20的内表面22的外表面32和暴露于该管20内部空间的内表面34。
更具体地，该磁性元件30紧密附着在该管20内表面22的圆周部分，并且沿着该管20的纵向方向平直延伸。
该磁性元件30是可极化元件，并且它形成有磁性标记，通过沿着该磁性元件30的纵向方向以给定间距交替布置的多个N极和S极来提供该磁性标记。换句话说，该磁性元件30形成有包含周期信号的磁性标记，因此N极和S极在该磁性元件30的纵向方向上交替变化。再换句话说，周期性的磁性图记录在该磁性元件30中，因此N极和S极沿着该磁性元件30的纵向方向交替变化。
该磁性元件30由诸如磁性橡胶的弹性材料形成。
通过使用双面胶带来粘合该磁性元件30的外表面32和该管20的内表面22，实现该磁性元件30与该管20内表面22的连接。这样，该磁性元件30的外表面32通过双面胶带紧密附着到该管20的内表面22。
该双面胶带可以由粘合剂代替。
该磁性元件30的极化，即该磁性标记的形成通过使用专用的极化装置实现。
该极化装置具有磁头和驱动电路，该驱动电路用于提供驱动电流到该磁头，由此从该磁头产生磁场。
在将该极化装置的磁头暴露于该磁性元件30的情况下，磁头在该磁性元件30的纵向方向上相对移动，同时将来自该磁头的磁场施加到该磁性元件30上，由此形成沿着该磁性元件30的纵向方向以给定间距交替布置的N极和S极，即形成该磁性标记。
在将该磁性元件30附着到该管20的内表面22之后，可在该磁性元件30中形成该磁性标记。在这种情况下，将该极化装置的磁头暴露于该管20的外表面，并且将来自该磁头的磁场通过该管20施加到该内部元件30。可选择地，可以在将该磁性元件30附着到该管20的内表面22之前，在该磁性元件30中形成该磁性标记。在这种情况下，将该极化装置的磁头直接暴露于与该管20分离的该磁性元件30。
在将该磁性元件30附着到该管20的内表面22之后形成该磁性标记的情况下，可以消除该磁性元件30到该管20的内表面22的安装误差或该管20的变形对要形成在该磁性元件30中的N极和S极的间距的影响。因此，与将来自极化装置的磁场直接施加到与该管20分离的磁性元件30上以形成磁性标记的情况相比，可以确保该磁性标记的精度，并且可以因此通过该检测头40(参见图2A)准确获得检测信号。
如图2A中所示，该检测头40包括滑动底座42和磁性传感器44。
该滑动底座42具有轴承，通过该轴承将该管20插入，因此以在该管20的纵向方向上可滑动的方式，通过该轴承将该滑动底座42可滑动地支撑在该管20上。
该磁性传感器44构造在该滑动底座42中，它被定位成与该磁性标尺10的磁性元件30相对，并在两者之间限定给定的间距。
该磁性传感器44用于检测磁场和根据检测到的磁场强度输出检测信号。例如，磁阻元件(磁阻传感器)用作为该磁性传感器44。该磁阻元件工作，以使得电阻根据施加磁场的变化而变化。
因此，当沿着该管20的纵向方向移动该检测头40以检测形成于该磁性元件30中的磁性标记的时候，可以从该磁性传感器44中获得周期性变化(例如，正弦变化)的检测信号。
将这样的检测信号通过导线46从该磁性传感器44提供到现有技术已知的检测电路，由此通过该检测电路检测该检测头40相对于该磁性标尺10的位移。
根据这个优选实施例中的磁性标尺10，将包含该磁性标记的磁性元件30布置在该管20的内部。因此，该磁性元件30能够受到该管20的保护。更具体地，有可能防止这样的问题，即防止物体可能撞击该磁性元件30以损坏它，或防止切削液可能粘着在该磁性元件30上而侵蚀它。因此，能够确保该磁性标尺10的耐久性。
可以以这样简单的结构配置该磁性标尺10，即将该磁性元件30布置在该管20的内表面22上。因此，不需要提供任何的支撑元件来支撑该磁性元件30，由此实现成本降低和尺寸减小。
如与该优选实施例中一样，在将该磁性标尺10用于位置检测设备100中的情况下，该管20可以用作为导向元件，用于滑动地支撑该检测头40。因此，不需要提供任何导向元件来导引该检测头40，由此实现成本降低和尺寸减小。
根据本发明的磁性标尺10的应用不限于这样一种如图2A所示的将检测头40与管20组合的头组合类型的位置检测设备100。例如，还可以将该磁性标尺10应用于如图2B中所示的分离型位置检测设备100，因此该检测头40不是被滑动地支撑在该管20上，而是与管20分离。
(第二优选实施例)
现在描述本发明的第二优选实施例。
图3A是根据第二优选实施例的磁性标尺10的剖视图。在下列描述中相似或相应的部件用与那些在图1A中所示的相同附图标记表示。
第二优选实施例与第一优选实施例的不同之处在于该磁性元件30的形状。
如图3A中所示，该磁性元件30是具有充满整个管20内部空间的横截面的棒状元件。
更具体地，该磁性元件30是棒状实心柱状态元件，其具有充满由该管20的内表面22限定的整个圆柱形内部空间的圆形横截面。该磁性元件30的外径稍微小于该管20的内径。
该磁性元件30的外表面32紧密附着到该管20的内表面22，并且该磁性元件30沿着该管20的纵向方向平直延伸。
如在第一优选实施例中一样，该磁性元件30是可极化元件，并且它形成有磁性标记，通过沿着该磁性元件30的纵向方向以给定间距交替布置的多个N极和S极提供该磁性标记。而且，该磁性元件30由诸如磁性橡胶的弹性材料形成。
通过使用与在第一优选实施例中提到的极化装置类似的极化装置实现该磁性元件30的极化，即磁性标记的形成。
通过使用粘合剂将该磁性元件30的外表面32与该管20的内表面22粘合，来实现该磁性元件30与该管20内表面22的连接。
根据第二优选实施例，能够表现出与第一优选实施例的那些效果相似的效果。而且，与第一优选实施例相比，可以增加每单位长度该磁性标尺10的磁性元件30的体积。因此，通过增加该磁性元件30的磁场强度，可以增加该管20外表面上的表面磁通密度，因此能够确保从该检测头40的磁性传感器44输出的检测信号的电压电平。
而且，根据第二优选实施例，在围绕该管20的轴线的整个区域上均匀地产生该磁性元件30的磁场。因此，不考虑该检测头40的磁性传感器44围绕该管20的轴线的定位而可获得检测信号，从而可以确保该磁性标尺10和该检测头40的布置的灵活性。
(第三优选实施例)
现在描述本发明的第三优选实施例。
图3B是根据第三优选实施例的磁性标尺10的剖视图。
第三优选实施例与第一优选实施例的不同之处在于磁性元件30的形状。
如图3B中所示，该磁性元件30是紧密安装到该管20的整个内表面22的空心柱状元件。
更具体地，该磁性元件30是具有环形横截面的管状元件，该管状元件的外径稍微小于该管20的内径。该磁性元件30的外表面32紧密附着到该管20的内表面22，并且该磁性元件30沿着该管20的纵向方向平直延伸。
如在第一优选实施例中一样，该磁性元件30是可极化元件，并且它形成有磁性标记，通过沿着该磁性元件30的纵向方向以给定间距交替布置的多个N极和S极来提供该磁性标记。而且，该磁性元件30由诸如磁性橡胶的弹性材料形成。
通过使用与在第一优选实施例中提到的极化装置类似的极化装置，实现该磁性元件30的极化，即该磁性标记的形成。
通过使用粘合剂将该磁性元件30的外表面32与该管20的内表面22粘合，实现该磁性元件30与该管20的内表面22的连接。
根据第三优选实施例，可以表现出与第一优选实施例的那些效果相似的效果。而且，如在第二优选实施例中一样，在围绕该管20的轴线的整个区域上均匀地产生该磁性元件30的磁场。因此，不考虑该检测头40的磁性传感器44围绕该管20的轴线的定位而可获得检测信号，由此确保该磁性标尺10和该检测头40的布置的灵活性。
(第四优选实施例)
现在描述本发明的第四优选实施例。
图3C是根据第四优选实施例的磁性标尺10的剖视图。
第四优选实施例与第一优选实施例的不同之处在于该磁性元件30的形状。
如图3C中所示，该磁性元件30紧密附着到该管20的内表面22的圆周部分，并且沿着该管20的纵向方向平直延伸。
更具体地，该磁性元件30是具有充满该管20的半个圆柱形内部空间的半圆形横截面的半柱状元件。因此，该磁性元件30的外表面32形成为紧密附着到该管20的内表面22的半柱状表面，并且该磁性元件30沿着该管20的纵向方向平直延伸。
如在第一优选实施例中一样，该磁性元件30是可极化元件，并且它形成有磁性标记，通过沿着该磁性元件30的纵向方向以给定间距交替布置的多个N极和S极来提供该磁性标记。而且，该磁性元件30由诸如磁性橡胶的弹性材料形成。
通过使用与在第一优选实施例中提到的极化装置类似的极化装置，实现该磁性元件30的极化，即该磁性标记的形成。
通过使用粘合剂将该磁性元件30的外表面32与该管20的内表面22粘合，实现该磁性元件30与该管20的内表面22的连接。
根据第四优选实施例，可以表现出与第一优选实施例的那些效果类似的效果。而且，如在第二优选实施例中一样，与第一优选实施例相比可以增加每单位长度该磁性标尺10的磁性元件30的体积。因此，通过增加该磁性元件30的磁场强度，可以增加在该管20的外表面上的表面磁通密度，由此可以确保从该检测头40的磁性传感器44输出的检测信号的电压电平。
(第五优选实施例)
现在描述本发明的第五优选实施例。
图3D是根据第五优选实施例的磁性标尺10的剖视图。
第五优选实施例与第一优选实施例的不同之处在于该磁性元件30的安装结构。
如图3D中所示，槽24形成在该管20内表面22的圆周部分上，以致沿着该管20的纵向方向平直延伸。
该磁性元件30恰恰适合该凹槽24。该磁性元件30的外表面32紧密附着到该管20的凹槽24的底面2402，并且该磁性元件30沿着该管20的纵向方向平直延伸。
如在第一优选实施例中一样，该磁性元件30是可极化元件，并且它形成有磁性标记，通过沿着该磁性元件30的纵向方向以给定间距交替布置的多个N极和S极来提供该磁性标记。而且，该磁性元件30由诸如磁性橡胶的弹性材料形成。
通过使用与在第一优选实施例中提到的极化装置类似的极化装置，实现该磁性元件30的极化，即该磁性标记的形成。
通过使用粘合剂将磁性元件30的外表面32与该凹槽24的底面2402粘合，实现磁性元件30与管20的凹槽24的底面2402的连接。
根据第五优选实施例，可以表现出与那些第一优选实施例的效果类似的效果。而且，由于该磁性元件30与形成在该管20内表面22上的凹槽24相配合，因此该磁性元件30的外表面32和该管20的外表面之间的距离可以减小。因此，可以增加该管20外表面上的表面磁通密度，由此可以确保从该检测头40的磁性传感器44中输出的检测信号的电压电平。
特别地，即使在增加该管20的壁厚以确保该管20的长度的情况下，也可以确保从该检测头40的磁性传感器44输出的检测信号的电压电平。
(第六优选实施例)
现在描述本发明的第六优选实施例。
图3E是根据第六优选实施例的磁性标尺10的剖视图。
第六优选实施例与第一优选实施例之间的区别之处在于该管20的形状。
如图3E所示，狭缝26穿过该管20的壁在其圆周部分形成，以致沿着该管20的纵向方向平直延伸。
换句话说，该管20的内部空间与其外部空间通过该狭缝26相通。
同样，在以这种方式穿过管20的壁形成该狭缝26的情况下，可以表现出与第一优选实施例的那些效果类似的效果。
(第七优选实施例)
现在描述本发明的第七优选实施例。
图4A是根据第七优选实施例的磁性标尺10的剖视图。
第七优选实施例与第一优选实施例的不同点在于该管20是矩形柱状元件，并且该磁性元件30紧密附着到形成该管20内表面22的四个侧边之一上。其它结构与第一优选实施例的类似。
根据第七优选实施例，可以表现出与第一优选实施例的那些效果类似的效果。
(第八优选实施例)
现在描述本发明的第八优选实施例。
图4B是根据第八优选实施例的磁性标尺10的剖视图。
第八优选实施例与第二优选实施例的不同点在于该管20是矩形柱状元件，并且该磁性元件30是充满该管20的整个内部空间的实心矩形柱状元件。其它结构与第二优选实施例的类似。
根据第八优选实施例，可以表现出与第二优选实施例的那些效果类似的效果。
(第九优选实施例)
现在描述本发明的第九优选实施例。
图4C是根据第九优选实施例的磁性标尺10的剖视图。
第九优选实施例与第三优选实施例的不同点在于该管20是矩形柱状元件，并且该磁性元件30是紧密附着到该管20的整个内表面22上的空心矩形元件。其它结构与第三优选实施例的类似。
根据第九优选实施例，可以表现出与第三优选实施例的那些效果类似的效果。
(第十优选实施例)
现在描述本发明的第十优选实施例。
图4D是根据第十优选实施例的磁性标尺10的剖视图。
第十优选实施例与第四优选实施例的不同点在于该管20是矩形柱状元件，并且该磁性元件30是基本充满该管20的半个内部空间的实心矩形柱状元件。其它结构与第四优选实施例的类似。
根据第十优选实施例，可以表现出与第四优选实施例的那些效果类似的效果。
(第十一优选实施例)
现在描述本发明的第十一优选实施例。
图4E是根据第十一优选实施例的磁性标尺10的剖视图。
第十一优选实施例与第五优选实施例的不同点在于该管20是矩形柱状元件，和该凹槽24形成在形成该管20内表面22的四个侧面之一上，以沿着该管20的纵向方向延伸，并且该磁性元件30与该凹槽24相配合以致紧密附着到该凹槽24的底面2402上。其它结构与第五优选实施例的类似。
根据第十一优选实施例，可以表现出与第五优选实施例的那些效果类似的效果。
虽然该磁性元件30在每个优选实施例中由诸如磁铁橡胶的弹性材料形成，但是该磁性元件30的材料不限于这种材料，而是任何其它的可极化材料，诸如塑性磁铁、磁性材料涂层元件和铁氧体磁性材料可以用于该磁性元件30。
而且，虽然在每个优选实施例中通过使用双面胶带或粘合剂实现该磁性元件30与该管20的连接，但是可以通过将粉状磁性材料灌注到该管20的内部空间以将该磁性材料形成所需要的形状，从而将该磁性元件30安装到该管20的内部。
而且，虽然每个优选实施例中该管20的横截面是圆形或矩形，但该管20的横截面可以是任何其它的形状，包括椭圆形和多边形。
虽然参考具体实施例对本发明进行了描述，但该描述是例证性的，不构成为对本发明范围的限制。在不偏离由附加的权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，对于那些本领域技术人员来说，可以做出各种修改和变化。

Claims (5)

1.一种磁性标尺，包含：
管；
可极化磁性元件，其紧密附着到所述管的内表面上以致沿着所述管的纵向方向延伸；
所述磁性元件形成有磁性标记，通过沿着所述磁性元件的纵向方向交替布置的多个N极和S极来提供该磁性标记；
其特征在于：所述管包含柱状元件，并且凹槽形成在所述管内表面的圆周部分上以致沿着所述管的纵向方向平直延伸，所述磁性元件包含恰好与所述凹槽相配合的带状元件。
2.根据权利要求1所述的磁性标尺，其中所述管由对所述磁性元件的磁力没有磁效应的材料形成。
3.根据权利要求1所述的磁性标尺，其中所述管由非磁性材料形成。
4.根据权利要求1所述的磁性标尺，其中通过双面胶带将所述磁性元件粘合到所述管的内表面。
5.根据权利要求1所述的磁性标尺，其中所述磁性元件由弹性材料形成。
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