CN103299163B - 编码器读头设备 - Google Patents
编码器读头设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103299163B CN103299163B CN201280004700.7A CN201280004700A CN103299163B CN 103299163 B CN103299163 B CN 103299163B CN 201280004700 A CN201280004700 A CN 201280004700A CN 103299163 B CN103299163 B CN 103299163B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- encoder
- opening
- gap
- head according
- housing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 4
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 12
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 12
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229920002457 flexible plastic Polymers 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
- G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
- G01D5/34746—Linear encoders
- G01D5/34753—Carriages; Driving or coupling means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
本发明涉及一种编码器读头(4;80;110)。所述读头包括壳体(6;82),所述壳体具有用于捕获编码器标尺(2;124)的开口(18),所述标尺包括具有大致圆形横截面的细长杆,所述开口(18)限定一轴向方向,被捕获的编码器标尺(2;124)能沿着所述轴向方向来回滑动。设置可以包括霍尔传感器阵列的标尺读出器(10),用于读取位于所述开口(18)中的编码器标尺(2;124)的一部分。所述壳体(6;82)包括进入部(30),通过沿着与所述轴向方向不同的方向所述壳体(6;82)与编码器标尺(2;124)之间的相对运动,所述进入部允许编码器标尺(2;124)插入所述开口(18)和/或从所述开口移除。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于读取关联的编码器标尺的编码器读头,特别地,本发明涉及改进的编码器读头,其可以更容易地附接至关联的编码器标尺和/或从标尺上移除,所述编码器标尺包括具有大致圆形横截面的杆。
背景技术
用于测量活塞杆形式的编码器标尺的位置或者位置变化的编码器读头是已知的。典型地,这种编码器读头包括矩形壳体,所述壳体具有中心圆形开口或者通道。在安装期间,活塞杆的一端穿过所述壳体的圆形开口,然后读头被固定至设备的固定零件上。当活塞杆在使用期间伸长和收缩时,杆穿过壳体中的开口来回移动。读头(例如霍尔传感器阵列)在圆形开口附近位于壳体中并且布置成读取(例如通过一系列磁性标记形成的)编码器标尺,所述编码器标尺设置在活塞杆的表面上或其附近。然后能够确定读头相对于关联的活塞杆的位置或者位置变化,并且该信息被用来控制所述设备。
本申请的发明人已经发现了这种已知装置的缺点是:需要活塞杆的至少一端是自由的,以便安装或者移除读头。特别地,这意味着如果需要修理或者更换读头,则包含活塞的机械设备需要被拆卸。
在机床领域,已知提供I型轨道,滑动引导件被安装在所述轨道上。重的机械零件被附接至所述滑动引导件并且沿着轨道来回移动。EP1878931描述了一种滑动引导装置,其可以附接至轨道的中间部分。在编码器领域,编码器带和关联的带读出器是已知的。例如,US2005/0246916描述了一种编码器带读出器系统,它包括读出器和在读取带时支持带的支座。所述带可以滑入带读出器系统的滑动开口中并且由所述支座装置支撑。
发明内容
根据本发明,提供了一种编码器读头,其包括:壳体,该壳体具有用于捕获编码器标尺的开口,所述编码器标尺包括具有大致圆形横截面的细长杆,所述开口限定轴向方向,被捕获的编码器标尺能沿着所述轴向方向来回滑动;用于读取位于所述开口中的编码器标尺的一部分的标尺读出器,其中所述壳体包括进入部,所述进入部通过沿非轴向方向(即,与轴向方向不同的方向)所述壳体与所述编码器标尺之间的相对运动,允许编码器标尺插入开口和/或从开口中移除。
因此,本发明提供了一种包括壳体的编码器读头。所述壳体限定开口或者通道,编码器标尺能被捕获在所述开口或通道中,从而将编码器读头附接至编码器标尺,所述编码器标尺的形式为具有圆形横截面的杆。开口优选是细长通路或通道(例如大致圆筒形通道),其限定轴向方向,被捕获的编码器标尺能沿着所述轴向方向来回滑动。关联的编码器标尺在被捕获到所述开口中时,其纵轴线优选大致与开口的轴向方向重合。壳体因此将编码器标尺捕获在开口中,其捕获方式使得大致防止编码器标尺相对于读头的横向(侧面到侧面)运动,但是允许被捕获的编码器标尺相对于读头来回滑动(即,允许轴向运动)。
本发明的读头还包括用于读取位于开口中的编码器标尺的一部分的标尺读出器。所述标尺读出器和编码器标尺可以为任何合适的类型。例如,编码器标尺可以包括一系列磁性标记,能够应用磁性标尺读出器测量磁性标记。下面将更详细地描述标尺读出器和编码器标尺的优选类型的进一步细节。
本发明的编码器读头还包括具有进入部的壳体,其允许编码器标尺沿着非轴向方向插入开口和/或从开口中移除。优选地,进入部通过沿着大致垂直于轴向方向的方向(即,从径向方向)壳体和编码器标尺之间的相对运动,允许编码器标尺插入开口中和/或从开口移除。换言之,在垂直于开口轴向方向的截面中壳体的几何形状允许读头从径向方向被附接至编码器标尺的杆。
与现有技术的读头相比较,本发明的编码器读头的使用意味着无需越过编码器标尺(例如活塞杆)的端部穿过形成于壳体中的开口以便将读头附接至编码器标尺或者将它从编码器标尺上移除。事实上,进入部允许编码器读头附接至编码器标尺的一侧和/或从该侧移除。本发明的编码器读头因此具有优点:它能被附接至编码器标尺(和/或从其拆除),同时编码器标尺的每端保持与它所安装的任何机械设备机械连接。这具有优点:使得编码器读头的安装、修理和维护更容易执行。特别地,本发明的编码器读头能被附接至机器的活塞杆以及从其上拆除,而不必拆卸机器以便机械地卸掉活塞杆。
应当注意:除非相反地明确指出,这里所指的编码器读头或编码器标尺的运动旨在描述这些部件的相对运动。例如,除非明确地相反地指明,当提到编码器标尺滑动穿过读头中的开口或者提到读头沿着编码器标尺移动时,不是旨在表示被选择的一个部件是静止的,而是指编码器标尺与读头之间的相对运动。
可以以各种方式设置进入部。例如,铰接部可以附接至能够被打开和关闭的壳体以便提供对开口的接近。壳体还可以形成为许多零件或区段,并且进入部可以包括用于拆卸一个或多个这些零件的部件以便提供对开口所需的接近。优选地,进入部包括形成在壳体侧壁中的间隙或狭缝。间隙优选沿着开口长度延伸。有利地,间隙提供对开口的侧向(径向)接近,这允许标尺构件通过间隙插入开口和/或从开口移除。因此间隙能穿过或者滑过编码器标尺的侧面,从而允许开口捕获编码器标尺和/或允许编码器标尺从壳体移除。
有利地,壳体限定具有至少一个可弹性变形的壁部的间隙。所述间隙可以比将要穿过的编码器标尺部的相关尺寸稍微小些。所述至少一个可弹性变形的壁部优选允许间隙扩大(例如当迫使间隙与编码器标尺接合时),从而允许编码器标尺穿过间隙。间隙有利地包括槽纹入口,所述入口使得当间隙被挤压成与编码器标尺接合时引起间隙扩大。以这种方式,能通过将编码器标尺挤压进入间隙的动作而迫使间隙扩大(即,通过所述至少一个可弹性变形壁部的弹性变形)。有利地,当用特定的力将编码器标尺压入间隙中时,它穿过间隙(例如在间隙的弹性扩大之后)。优选地,当编码器标尺已经穿过间隙时,它被捕获在开口中。这种捕获过程通过卡扣配合或者夹持式动作有利地发生。还可以以类似的方式将编码器标尺从读头上拆卸。例如,可以在读头与编码器标尺之间沿着间隙方向施加横向拆卸力。在横向力超出特定阙值之后,间隙弹性地扩大并且从开口释放编码器标尺。
有利地,壳体限定具有至少一个可弹性变形壁部的开口。如果壳体限定具有至少一个可弹性变形壁部的间隙,所述间隙和开口可以共享一个或多个公共的可弹性变形部分。换言之,单个可弹性变形部分可以提供间隙的可弹性变形壁以及开口的可弹性变形壁。优选地,开口的所述至少一个可弹性变形壁部被偏压成与位于开口中的编码器标尺接合,从而捕获编码器标尺。
编码器读头可以包括一个或多个辊子,用于接触编码器标尺(即,提供与细长杆的滚动接触)。在优选实施例中,编码器读头包括滑动器(例如,塑料滑动器),其具有一个或多个限定开口的表面。因此滑动器提供与杆的滑动接触。还可以包括弹簧(例如板簧)。弹簧优选布置成将滑动器的一个或多个表面偏压成与编码器标尺接触,从而将编码器标尺捕获在开口中。滑动器可以包括上述一个或多个可弹性变形的壁部。在这种情况下,弹簧可以作用在这种可弹性变形的壁部上并且将它们的内表面偏压成与编码器标尺接触。
有利地,被捕获的编码器标尺布置成紧密地或贴合地配合在开口中。例如,开口可以具有与形成编码器标尺的杆的半径大致相同或者稍微小些的半径。便利地,被捕获的编码器标尺被足够紧密地保持在开口中以便减小横向运动,但是又不是如此的紧密,从而阻止编码器读头与编码器标尺之间所需的滑动运动。将编码器标尺保持在开口中的力优选大致恒定,从而确保滑动摩擦随着使用保持大致不变。优选地,编码器标尺抵靠开口的一个或多个表面被保持在开口中,这些表面相对于标尺读头具有固定位置。便利地,这些固定位置表面可以毗邻标尺读出器。如上所述,优选通过一个或多个偏压表面迫使编码器标尺与固定位置表面接合。由偏压表面施加至编码器标尺的所述力优选大致恒定。
以这种方式,当标尺读出器与关联的编码器标尺相对于彼此来回滑动时,可以保持它们之间的大致恒定的骑跨高度。这应当与典型的现有技术读头布置形成对比,在现有技术的读头中,固定至设备的读头外壳包括衬套,衬套支撑标尺读头并且将它推动成与编码器标尺接合。因此衬套公差限定所需的骑跨高度公差,意味着在应用这种类型的现有技术读头时比应用本发明的装置通常有必要提供显著更高的骑跨高度公差。
如上所解释的,可以通过接合并捕获编码器标尺的一个或多个表面限定开口。有利地,至少一个该表面包括具有低摩擦系数的材料。例如,可以由诸如PA6等低摩擦塑性材料形成与编码器标尺接合的至少一些表面。可以便利地提供诸如油等润滑剂或者表面涂层以便降低摩擦。这些表面因此可以提供上述滑动器。
可以将本发明用于任何类型的编码器标尺,该编码器标尺包括具有大致圆形横截面的杆或者杆状元件。优选地,编码器标尺是细长的并且形成线性编码器的一部分。有利地,编码器标尺还执行承载功能。例如,编码器标尺可以包括用在液压或气压致动器中的活塞杆。开口优选构造成用于所需的编码器标尺。例如,开口的形状和尺寸(例如,直径)优选与它将一起使用的编码器标尺匹配。开口的横截面可以大致是圆形的、部分圆形的和/或包括多个沿着圆形布置间隔开的表面。开口可以完全包围被捕获的编码器标尺的一个区段。有利地,开口仅仅部分地包围被捕获的编码器标尺,例如,可以提供一个或多个上述类型的间隙或者狭槽。
在读头中提供的标尺读出器可以是任何合适的类型。标尺读出器可以是用于读取关联的光学标尺上的光学记号的光学标尺读出器。有利地,标尺读出器是磁性标尺读出器。例如,标尺读出器可以包括至少一个磁性传感器。有利地,标尺读出器包括可以沿着线性阵列布置的多个磁性传感器(例如霍尔传感器)。在这个例子中,标尺读出器可以读取设置在关联的编码器标尺上的磁性标尺记号。关联的编码器标尺可以包括所谓的有源磁性记号。例如,一系列磁体以交替的北极和南极布置。优选地,编码器标尺包括所谓的无源磁性标尺,其中标尺包括一系列记号或区域,所述记号或区域具有与周围材料不同的磁导率。在这种无源磁性系统中,可以在读头中设置磁体。在存在编码器标尺的不同磁导率的区域时,可以使用磁性传感器感测由磁体产生的磁场的变化。可以在编码器标尺的表面涂覆硬的保护性的涂层(例如铬)。标尺读出器可以布置成读取增量编码器标尺和/或绝对编码器标尺。
编码器读头有利地包括用于将编码器读头附接至关联机器的安装件。优选地,所述安装件沿着与轴向方向平行的方向是硬性的。有利地,安装件沿着与轴向方向不平行的一个或多个方向(或者所有方向)是柔性的。以这种方式,安装件引入某种游隙以补偿编码器读头所安装的机器内的机械应力和张力。然而重要的是,大致防止沿轴向方向的运动,从而确保减小这种游隙对于由编码器读头测量的位置信息的影响。优选地,读头的安装件仅仅承载读头的机械载荷。换言之,读头和安装件优选布置成不形成它所安装于其上的机器的承载路径的一部分。编码器标尺可以是活塞杆。在这种情况下,机械力可以穿过活塞杆,但是该力优选不被传递通过读头(即,读头优选保持与承载机械载荷的机器的那部分分离开)。
本发明还延伸到编码器设备,其包括上述编码器读头和编码器标尺。编码器标尺可以具有上述任何特性。本发明还延伸到包括编码器设备的机器。机器可以包括形成编码器标尺的活塞杆。在使用中,活塞杆还可以承载机械载荷。
本发明还延伸至将编码器读头附接至编码器标尺的方法,所述编码器标尺包括具有大致圆形横截面的细长杆,所述编码器读头包括具有用于捕获编码器标尺的开口的壳体,编码器标尺被设计尺寸以便保持在开口中,其中通过沿着与轴向方向不同的方向(即,从径向方向)壳体与编码器标尺之间的相对运动,编码器标尺可以插入开口中和/或从开口中移除。编码器读头和/或编码器标尺可以具有任何上述特征。
在此描述的还有编码器读头,包括:壳体,其具有用于将编码器读头附接至关联的编码器标尺的开口,在使用中,开口捕获编码器标尺并且允许编码器标尺穿过开口来回滑动;以及用于读取位于开口中的编码器标尺的一部分的标尺读出器,其中壳体包括进入部,其允许壳体从一侧附接至关联的编码器标尺和/或从其拆卸。编码器读头和/或编码器标尺可以具有上述任何特征。
在此描述的还有编码器读头,其包括可附接至关联的编码器标尺的外壳,以及用于读取位于外壳附近的编码器标尺的一部分的标尺读出器,其中外壳包括用于滑动地捕获编码器标尺的装置,所述装置允许读头从一侧附接至关联的编码器标尺和/或从其上拆卸。
在这里描述的还有编码器读头,包括:具有用于捕获编码器标尺的开口的壳体,所述开口限定一轴向方向,被捕获的编码器标尺能沿着所述轴向方向来回滑动;以及用于读取位于开口中的编码器标尺的一部分的标尺读出器,其中壳体包括进入部,通过沿着非轴向方向(即,与轴向方向不同的方向)壳体与编码器标尺之间的相对运动,所述进入部允许编码器标尺插入开口和/或从开口中移除。壳体限定开口或通道,具有合适尺寸的编码器标尺(例如具有圆形横截面的杆形式的编码器标尺)可以被捕获在所述开口或通道中,从而将编码器读头连接至编码器标尺。可以提供任何类型的编码器标尺。编码器标尺可以是细长的并且形成线性编码器的一部分。编码器标尺可以具有方形、圆形或者矩形横截面。
附图说明
下面参考附图仅仅借助例子来描述本发明,其中:
图1显示了附接至活塞杆的本发明的读头的透视图;
图2显示了穿过图1的读头和活塞杆的横截面;
图3显示了设置在图1和图2所示读头中的传感器的骑跨高度;
图4显示显示了读头,在它被卡扣配合在活塞杆上之前;
图5显示了图4的读头,在它已经被卡扣配合在活塞杆上之后;
图6显示了提供卡扣配合附接的弹性变形;
图7显示了读头如何能被紧固至机器的固定部件上;
图8显示了替代的读头,其包括卷簧以便为抓紧活塞杆提供偏压;
图9显示了读头,其中滑动器由包括滚子轴承的托架代替;以及
图10是穿过图9的读头的截面图。
具体实施方式
参考图1,显示了本发明线性编码器系统的示意图,其包括杆2形式的编码器标尺,杆2具有圆形横截面。编码器读头4被附接至杆2并且能沿着杆2来回滑动。杆2具有沿着其长度形成的标尺标记(未示出),并且编码器读头4包括用于读取标尺标记的标尺读出器(未示出)。
图2显示了穿过图1的线性编码器系统的横截面。编码器读头4包括壳体6,壳体6包含支撑标尺读出器10的第一印刷电路板(PCB)8,标尺读出器10包括多个霍尔传感器。壳体还包含第二PCB12,它包括用于处理由标尺读出器产生的信号的处理器。提供线缆(未显示),用于将来自第二PCB12的位置信息传递至关联的接口或控制器。
壳体6包括外部U型板簧14。在板簧14的自由端之间挤压由柔性塑料材料制造的滑动器16。滑动器16包括第一对内表面20和22以及第二对内表面24和26。内表面20、22、24和26是部分圆形的,并且共同限定通过读头的细长通道或开口18,所述细长通道或开口被设计尺寸,以捕获关联的圆形杆2。在滑动器16中还设置狭槽28和29,位于第一和第二对内表面的相对一个之间。狭槽28和29作为滑动器中的(弹性)弱点,使得由环绕的U型板簧14施加的弹簧力朝着杆2偏压第二对内表面24和26的每一个。所述偏压力被选择为足够大,以确保滑动器部分16稳固地捕获杆2(即,确保杆2在正常使用期间总是附接至读头),但是偏压力又足够低,以允许杆2穿过开口18来回滑动。
正如下面更详细地解释的,以间隙30的形式提供进入部,其沿着开口18的长度形成。间隙30位于第二对内表面24和26之间,并且允许杆2插入开口以及从开口移除(即,通过间隙30)。第二对内表面24、26如上所述被弹簧偏压,并且能分离足够的量,以便允许杆2的插入/移除。在滑动器16的外向表面上设置外部斜边32以便在杆插入开口18中期间辅助内表面24和26的这种分离。因此能相对杆2的滑动挤压读头4的间隙30,从而造成内表面24和26分离,藉此杆能进入开口18。一旦位于开口18中,内表面24和26跳回并且接合杆,从而捕获它。
图3显示了以上参照图2描述的杆2和标尺读出器10的放大视图。特别地,现在还参照图3描述读头4如何允许在形成在杆2上的标尺与读头中的标尺读出器10之间保持大致不变的间隙。
正如本领域的普通技术人员将理解的,对于不同类型的传感器以及当读取具有不同节距或格栅周期的标尺时,读头的标尺读出器10与形成在杆2上的标尺之间的间距是不同的(这种间距后面被称作感测距离40)。对于更高精度的标尺,标尺节距是小的,并且感测距离公差可以非常低。
对于上述包括多个霍尔传感器的磁性标尺读出器10,感测距离可以限定为形成在杆2上或杆2中的关联标尺的格栅周期的0.2至0.4倍。因此0.5mm的格栅周期限定0.1至0.2mm的感测距离。应当注意,感测距离是标尺读出器的霍尔传感器与形成在杆上的磁性标记之间的距离。当考虑位于霍尔传感器与标尺记号之间的附加材料(诸如设置在杆上的读头边缘和任何韧性表面涂层,诸如硬性铬)时,标尺保护层与读头之间的实际物理间隙(或者骑跨高度42)可能需要低至0.02mm。
为了提供能提供可靠位置信息的稳定信号,优选沿着整个杆长度保持最佳骑跨高度。还优选为了防止破坏,在支撑标尺读出器10的第一PCB8与杆2之间没有接触,即,骑跨高度优选被设置成大于0。同时重要的是,在编码器系统遭受震动、冲击和温度变化等严酷环境下保持正确的骑跨高度。
如上所述,通过U型板簧14穿过滑动器16施加的夹持力,读头被附接至杆。这种布置迫使杆2与第一对内表面20和22紧密接合,所述内表面20和22相对于第一PCB8具有大致不变的位置。以这种方式,滑动器16锁定或设定杆2与设置在第一PCB8上的霍尔传感器之间的距离。可以在装配第一PCB8与滑动器16期间预先设定期望的骑跨高度。
滑动器16被保持得与杆滑动接触,并且因此滑动器16优选由具有良好滑动特性的材料制成。例如它可以包括具有扩散油的塑料PA6。当相对杆2的铬保护层滑动时这提供了低摩擦系数并且经历少量的磨损。当通过滑动器16将杆2捕获在开口18中时,杆2的唯一自由运动方向是轴向的。
本申请的发明人已经意识到需要机器操作者用简单的方式维护和维修安装的读头。对于上述采取致动器中的活塞杆形式的编码器标尺尤其是这种情况。代替使用现有技术的读头(它必须越过杆的端部安装和移除),本发明允许从径向方向(即,从杆的侧面)安装或更换杆上的读头。这意味着不再需要将杆从它所安装的机械设备上卸下,从而极大地方便了更换或维修过程。然而,应当注意,如果期望的话,仍然可以越过杆的端部(即,从轴向方向)安装或移除读头。
现在参考图4至图6,将说明相对杆2安装和拆卸上述编码器读头4的特殊能力。
图4显示了在读头4被安装至杆2上之前读头4的剖视图。滑动器16提供了用于捕获杆2的开口18(它在图4中是空的)。开口18由第一和第二对内表面20、22、24和26限定,设计这些内表面的尺寸以便使得在没有插入杆的情况下半径稍小于杆的半径。位于第二对内表面24和26之间的间隙30允许杆2插入开口中。设置在滑动器16的外向表面上的外部斜边32布置成在插入之前与杆接合。
迫使杆抵靠外部斜边32,使得第二对内表面24和26彼此分离(即,克服板簧提供的偏压),并且杆2穿过扩大的间隙30。一旦杆2进入开口18中,第二对内表面24和26跳回并且接合杆2,从而将杆2捕获在开口中。这可以被看做提供夹持或卡扣配合动作。
图5显示了被捕获在滑动器16的开口18中的杆2。图6显示了滑动器16中的间隙30如何被扩大以允许杆2进入(或离开)开口18,为了清楚起见省略了关联的杆。
致动器中的活塞杆通常具有某种游隙,所述游隙通常大于感测距离的公差。图7显示了上述读头4如何被附接至它将应用的机械系统的固定本体(例如,致动器凸缘)上。
图7是在图5所显示的平面1-1穿过读头4和杆2的视图。读头4与固定本体之间的连接件或安装件包括细的柔性杆40,所述柔性杆40具有第一端42和第二端44,第一端42固定至滑动器46上的点,第二端44承载适配器元件46。适配器元件46能被固定至机器的固定本体上(例如致动器凸缘或圆筒形本体)。细的柔性杆40能沿所有方向弯曲,除了沿它的细长轴线之外(即,它在轴向上是硬性的)。这种布置防止读头4沿轴向方向(即沿着要测量读头4与杆2的相对运动的方向)的任何显著运动,同时仍然允许读头沿径向方向的运动(即,它不影响由系统进行的测量)。以这种方式,杆运动中的任何游隙不影响感测距离。
基于以上教导,本领域的普通技术人员将理解能被用来实施本发明的各种替代布置。现在将参照图8至图10描述这种替代的一些例子。
参照图8,显示了替代编码器读头80,它包括刚性壳体82,壳体82包括具有标尺读出器的第一PCB84。还设置包括处理器的第二PCB86。还包括塑料滑动器88,其类似于在以上例子中描述的滑动器16。然而,读头80包括卷簧90,它作用以便将表面92和94偏压成与活塞杆96接触。这些卷簧90提供由以上实施例中U型板簧14提供的偏压力。
图9显示了另一个编码器读头110,图10显示了穿过读头110的截面。读头110包括由托架112限定的壳体和开口以及各种间隔开的辊子。特别地,托架112包括与第二对辊子116径向分开的第一对辊子114。标尺读出器单元118也附接至托架。弹簧加载的臂构件120从托架突出并且在其远端支撑单个辊子122。活塞杆124被捕获在开口中,开口形成于第一和第二对辊子114、116和辊子122之间。弹簧加载的臂构件120可以充分地偏转以便允许读头110按照需要夹持在活塞杆124上以及离开活塞杆124,从而形成进入部。一旦被夹持在活塞杆上,读头110还可以被附接至(例如螺纹拧至)离合器垫圈126,离合器垫圈126保持滑动附接至活塞杆124。还应当注意,可以用一个或多个滑动表面代替形成第一和第二对辊子114和116以及辊子122的任何一个或多个辊子。
虽然以上描述了磁性编码器系统,但是本发明可以应用于任何类型的编码器系统。例如,本发明可以用作光学编码器系统的一部分。
Claims (15)
1.一种编码器读头,包括:
壳体,其具有用于捕获编码器标尺的开口,所述编码器标尺包括具有大致圆形横截面的细长杆,所述开口限定一轴向方向,被捕获的编码器标尺能沿着所述轴向方向来回滑动;以及
标尺读出器,其用于读取位于所述开口中的编码器标尺的一部分;
其中所述壳体包括进入部,通过所述壳体与所述编码器标尺之间的相对运动,所述进入部允许所述编码器标尺沿着一非轴向方向插入所述开口中和/或从所述开口移除。
2.根据权利要求1所述的编码器读头,其中,通过所述壳体与所述编码器标尺之间的相对运动,所述进入部允许所述编码器标尺沿着大致垂直于所述轴向方向的方向插入所述开口中和/或从所述开口移除。
3.根据权利要求1所述的编码器读头,其中,所述进入部包括形成在所述壳体的侧壁中的间隙,所述间隙提供从侧面进入所述开口,其允许标尺构件通过所述间隙插入所述开口中和/或从所述开口移除。
4.根据权利要求3所述的编码器读头,其中,所述壳体限定具有至少一个可弹性变形壁部的间隙,所述壁部允许所述间隙扩大,从而允许编码器标尺穿过其中。
5.根据权利要求4所述的编码器读头,其中,所述间隙包括槽纹入口,所述入口使得当间隙被挤压成与编码器标尺接合时所述间隙扩大。
6.根据权利要求4或5所述的编码器读头,其中,当所述编码器标尺受力与所述间隙接合时,它穿过所述间隙并且通过卡扣配合动作被捕获在所述开口中。
7.根据权利要求1所述的编码器读头,其中,所述壳体限定一开口,所述开口具有至少一个可弹性变形的壁部,其中所述开口的所述至少一个可弹性变形的壁部被偏压成与位于所述开口中的编码器标尺接合,从而捕获所述编码器标尺。
8.根据权利要求7所述的编码器读头,包括板簧和内部滑动器,所述内部滑动器具有一个或多个限定所述开口的表面,其中所述板簧被布置成将所述一个或多个表面偏压成与编码器标尺接触,从而将所述编码器标尺捕获在所述开口中。
9.根据权利要求1所述的编码器读头,其中,被捕获的编码器标尺贴合地配合在所述开口中并且抵靠相对于所述标尺读出器具有固定位置的一个或多个表面被保持,从而当标尺读出器和关联的编码器标尺相对于彼此来回滑动时保持它们之间的大致恒定的物理间隙。
10.根据权利要求1所述的编码器读头,其中,所述开口包括至少一个用于接合被捕获的编码器标尺的表面,其中所述至少一个表面包括具有低摩擦系数的材料。
11.根据权利要求1所述的编码器读头,其中,所述开口仅仅部分地围绕被捕获的编码器标尺。
12.根据权利要求1所述的编码器读头,其中,所述标尺读出器包括至少一个磁性传感器,用于读取包括一系列磁性标记的编码器标尺。
13.根据权利要求1所述的编码器读头,包括用于将编码器读头附接至一装置的安装件。
14.一种编码器设备,包括:根据前面任意权利要求所述的编码器读头,以及包括细长杆的编码器标尺,所述细长杆具有大致圆形横截面。
15.包括根据权利要求14所述的编码器设备的机器,所述机器包括形成所述编码器标尺的活塞杆,其中,在使用时,所述活塞杆还承载机械载荷。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GBGB1100190.6A GB201100190D0 (en) | 2011-01-07 | 2011-01-07 | Encoder readhead apparatus |
GB1100190.6 | 2011-01-07 | ||
PCT/GB2012/000012 WO2012093253A1 (en) | 2011-01-07 | 2012-01-06 | Encoder readhead apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103299163A CN103299163A (zh) | 2013-09-11 |
CN103299163B true CN103299163B (zh) | 2015-09-16 |
Family
ID=43663882
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201280004700.7A Active CN103299163B (zh) | 2011-01-07 | 2012-01-06 | 编码器读头设备 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9032638B2 (zh) |
EP (1) | EP2661607B1 (zh) |
JP (1) | JP5993870B2 (zh) |
CN (1) | CN103299163B (zh) |
GB (1) | GB201100190D0 (zh) |
WO (1) | WO2012093253A1 (zh) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9829298B2 (en) * | 2011-06-24 | 2017-11-28 | Pi Tape Texas, Llc | Optical readout device to provide visual information |
CN108291822B (zh) | 2015-12-03 | 2021-04-13 | 瑞尼斯豪公司 | 编码器设备 |
USD800811S1 (en) * | 2016-05-25 | 2017-10-24 | Zapadoceska Univerzita V Plzni | Linear guideway |
JP6686124B1 (ja) * | 2018-12-26 | 2020-04-22 | Thk株式会社 | 転がり案内装置のセンサ取付け構造 |
US11846529B2 (en) | 2021-04-19 | 2023-12-19 | Joral Llc | Magnetic rack and pinion linear magnetic encoder and position sensing system |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4063086A (en) * | 1975-09-22 | 1977-12-13 | Mitutoyo Manufacturing Co., Ltd. | Scale reading apparatus |
CN86101677A (zh) * | 1985-03-13 | 1986-10-29 | 索尼磁石股份有限公司 | 磁尺用的头部总成 |
JPH11332181A (ja) * | 1998-05-15 | 1999-11-30 | Sanyo Denki Co Ltd | 光学式エンコーダ付きモータ及び光学式エンコーダ・ユニット |
JP2004144548A (ja) * | 2002-10-23 | 2004-05-20 | Fanuc Ltd | エンコーダ用回転ディスク |
EP1724557A2 (en) * | 2005-05-16 | 2006-11-22 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Encoder device and apparatus for gapping and centring an encoder device |
CN101103206A (zh) * | 2005-03-18 | 2008-01-09 | Thk株式会社 | 引导装置 |
CN1997877B (zh) * | 2004-05-06 | 2010-12-08 | 环球仪器公司 | 编码器系统 |
Family Cites Families (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5234269A (en) * | 1989-02-24 | 1993-08-10 | The Torrington Company | Antifriction bearing with a clip-on sensor |
US5248939A (en) * | 1990-02-22 | 1993-09-28 | The Torrington Company | Apparatus for sensing the direction and speed of a steering wheel shaft using hall effect sensors in a detachable sensor mounting |
JP3271626B2 (ja) * | 1992-04-14 | 2002-04-02 | キヤノン株式会社 | 記録装置 |
JP3269846B2 (ja) * | 1992-04-16 | 2002-04-02 | キヤノン株式会社 | 記録装置 |
JP3331280B2 (ja) * | 1995-07-31 | 2002-10-07 | 日本トムソン株式会社 | 直動転がり案内ユニット |
JPH0953638A (ja) | 1995-08-11 | 1997-02-25 | Nippon Thompson Co Ltd | 位置検出装置並びにこれを具備した軌道台ユニット及び案内ユニット |
JPH1061664A (ja) | 1996-08-15 | 1998-03-06 | Nippon Thompson Co Ltd | 直動転がり案内ユニット |
JPH11351907A (ja) * | 1998-04-06 | 1999-12-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 磁気式エンコーダ |
US6327791B1 (en) * | 1999-06-09 | 2001-12-11 | The Government Of The United States As Represented By The Secretary Of Commerce | Chain code position detector |
JP2004286662A (ja) * | 2003-03-24 | 2004-10-14 | Komatsu Ltd | 磁気センサを用いた絶対位置検出装置 |
US7290647B2 (en) | 2005-03-10 | 2007-11-06 | Thk Co., Ltd. | Guide apparatus |
EP1752851A1 (de) | 2005-08-12 | 2007-02-14 | Schneeberger Holding AG | Linearführungssystem mit einer Einrichtung zum Messen |
JP4496154B2 (ja) * | 2005-10-31 | 2010-07-07 | 株式会社リコー | ロータリーエンコーダ、ローラ部材、ベルト搬送装置、画像形成装置 |
DE102008032419A1 (de) * | 2008-07-10 | 2010-01-14 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Drehgeber und Baureihe von Drehgebern |
JP5255395B2 (ja) | 2008-10-01 | 2013-08-07 | Thk株式会社 | スケール付運動案内装置及びスケール付運動案内装置用軌道部材 |
US20100162582A1 (en) | 2008-12-30 | 2010-07-01 | Chih-Mao Shiao | Positioning Device of a Magnetic Ruler |
GB0903535D0 (en) * | 2009-03-02 | 2009-04-08 | Rls Merilna Tehnika D O O | Encoder readhead |
DE102010061737A1 (de) * | 2010-11-22 | 2012-05-24 | Baumer Innotec Ag | Absolutwertgeber mit Sprungstelle in kodierter Absolutlage |
EP2746730B1 (de) * | 2012-12-21 | 2015-11-18 | SICK STEGMANN GmbH | Antriebssystem mit einem Winkelencoder |
-
2011
- 2011-01-07 GB GBGB1100190.6A patent/GB201100190D0/en not_active Ceased
-
2012
- 2012-01-06 WO PCT/GB2012/000012 patent/WO2012093253A1/en active Application Filing
- 2012-01-06 CN CN201280004700.7A patent/CN103299163B/zh active Active
- 2012-01-06 JP JP2013547904A patent/JP5993870B2/ja active Active
- 2012-01-06 EP EP12701259.9A patent/EP2661607B1/en active Active
- 2012-01-06 US US13/976,675 patent/US9032638B2/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4063086A (en) * | 1975-09-22 | 1977-12-13 | Mitutoyo Manufacturing Co., Ltd. | Scale reading apparatus |
CN86101677A (zh) * | 1985-03-13 | 1986-10-29 | 索尼磁石股份有限公司 | 磁尺用的头部总成 |
JPH11332181A (ja) * | 1998-05-15 | 1999-11-30 | Sanyo Denki Co Ltd | 光学式エンコーダ付きモータ及び光学式エンコーダ・ユニット |
JP2004144548A (ja) * | 2002-10-23 | 2004-05-20 | Fanuc Ltd | エンコーダ用回転ディスク |
CN1997877B (zh) * | 2004-05-06 | 2010-12-08 | 环球仪器公司 | 编码器系统 |
CN101103206A (zh) * | 2005-03-18 | 2008-01-09 | Thk株式会社 | 引导装置 |
EP1724557A2 (en) * | 2005-05-16 | 2006-11-22 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Encoder device and apparatus for gapping and centring an encoder device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5993870B2 (ja) | 2016-09-14 |
GB201100190D0 (en) | 2011-02-23 |
JP2014501930A (ja) | 2014-01-23 |
US9032638B2 (en) | 2015-05-19 |
WO2012093253A1 (en) | 2012-07-12 |
EP2661607B1 (en) | 2017-07-05 |
US20130269198A1 (en) | 2013-10-17 |
CN103299163A (zh) | 2013-09-11 |
EP2661607A1 (en) | 2013-11-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103299163B (zh) | 编码器读头设备 | |
EP1772790B1 (de) | Linearführungssystem mit einer Einrichtung zur Bestimmung einer Position eines Führungswagens | |
CN107421432B (zh) | 一种非接触式霍尔位移传感器 | |
US8485497B2 (en) | Hydraulic valve device with associated spool displacement transducer | |
WO2013011282A3 (en) | Portal monitoring | |
US6670805B1 (en) | Displacement sensor containing magnetic field sensing element between a pair of biased magnets movable as a unit | |
US8286516B2 (en) | Device for measuring the movement of a subsea deformable pipeline | |
KR101618229B1 (ko) | 교량받침용 이동량 게이지 및 이를 구비한 교량받침 | |
CN102538676A (zh) | 一种光栅尺的尺壳固定装置 | |
KR20110033204A (ko) | 스케일 트랙 | |
DE102010054118B4 (de) | Sensorsystem oder Sensor zur Detektion von mechanischen oder thermischen Messgrößen oder Systemzuständen | |
KR20090087559A (ko) | 휨부재를 이용한 변위 센서 | |
WO2015050526A1 (en) | Monitoring pipe conditions | |
WO2012112989A1 (en) | Floating optical sensor mount | |
CN110081298B (zh) | 润滑分配组件 | |
US20050206372A1 (en) | Scale | |
JP2022075988A (ja) | 検査プローブ | |
CN108368878B (zh) | 分段式滚动轴承和盘式制动设备 | |
US7987737B2 (en) | Sensor holder for a piston cylinder unit | |
CN206345523U (zh) | 用于自动铺布机测量铺布长度的装置 | |
KR102341986B1 (ko) | 구름 안내 장치의 센서 설치 구조 | |
DE102012101081A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Krafterfassung | |
JP6122714B2 (ja) | 変位センサ | |
CN207231356U (zh) | 一种相似模拟实验巷道表面位移测量装置 | |
KR101465427B1 (ko) | 포토 인터럽터 센서를 이용한 위치 측정 센서 및 그 센서를 이용하는 하중 측정 센서 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |