CN104021912B - 一种双码道充磁的充磁设备以及充磁方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双码道充磁的充磁设备以及充磁方法，所述充磁设备包括充磁模具、用于安置所述充磁模具的充磁平台、以及压板，充磁模具和压板之间可通过磁带，所述充磁模具由增量式充磁模具和绝对式充磁模具组成，均包括底板和多个垂直设在底板上直线排列的充磁极头，绝对式充磁模具的底板上还设有耦接其充磁极头的侧板；充磁时，充磁极头和压板紧压所述磁带，增量式充磁模具的一对充磁极头、底板与所述磁带中形成一条闭合磁路，绝对式充磁模具侧板的端面紧贴压板，并在一个充磁极头、底板、侧板与压板中形成一条闭合磁路；充磁后在所述磁带上同时形成增量码道和绝对码道。该设备能够进行双码道充磁。

Description

一种双码道充磁的充磁设备以及充磁方法

技术领域

本发明涉及电磁转换的充磁技术，尤其是一种对磁带进行连续充磁相应码道的充磁设备。

背景技术

在木工机床、陶瓷设备、冶金机械、印刷机械、医疗设备等很多领域中，对位移参数的测量至关重要，现有的位移测量技术包括光栅技术、磁栅技术、球栅技术、容栅技术、磁致伸缩、钢栅测量、激光干涉等，这些技术均各有优缺点，其中，磁栅测量位移精度较高而成本低，同时可防水抗污，比较具有竞争力。

磁栅测量装置是由传感器读数头和磁栅尺组成的，磁栅尺包括增量式磁栅尺和绝对式磁栅尺。增量式磁栅尺上均匀分布预先充好磁的N、S、N、S……交替排列的增量码道，绝对式磁栅尺有两道码，分别为增量码道和绝对码道。绝对式编码器芯片目前没有专门的芯片提供，一般是在增量式芯片上增加检测电路完成，绝对式编码器在增量式编码器的基础上，采用外部CPU（微处理器）方式，得到增量码和绝对码，不仅增加了绝对式编码器电路的复杂性，而且在芯片结构上增加了成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种充磁设备,能够进行双码道充磁，使磁带充磁后形成的绝对式磁栅尺能够直接用于绝对式编码器，无需附加外部CPU实现绝对码道，应用于绝对式编码器能够使其结构紧凑，降低成本。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种双码道充磁的充磁设备，包括充磁模具、用于安置所述充磁模具的充磁平台、以及压板，充磁模具和压板之间可通过磁带，所述充磁模具由增量式充磁模具和绝对式充磁模具组成，均包括底板和多个垂直设在底板上直线排列的充磁极头，绝对式充磁模具的底板上还设有耦接其充磁极头的侧板；充磁时，充磁极头和压板紧压所述磁带，增量式充磁模具的一对充磁极头、底板与所述磁带中形成一条闭合磁路，绝对式充磁模具侧板的端面紧贴压板，并在一个充磁极头、底板、侧板与压板中形成一条闭合磁路；充磁后在所述磁带上同时形成增量码道和绝对码道。

优选的，还包括用于对所述磁带对准传送的传送装置，包括卷带盘、定向压紧轮、前导向嘴、后导向嘴、后定向轮、以及收卷盘，其中，所述充磁模具和压板位于前导向嘴和后导向嘴之间，所述卷带盘送出未充磁的磁带，定向压紧轮压紧所述磁带并由牵引力将磁带定向送入前导向嘴，前导向嘴和后导向嘴将所述磁带位置对准后，所述充磁设备对所述磁带充磁，所述后定向轮将磁带定向送入收卷盘，所述收卷盘收紧已充磁的磁带。

优选的，还包括用于控制所述磁带移动以连续充磁的牵引平台，位于所述后导向嘴之前，所述牵引平台上设导轨以及压块，每次充磁前所述压块下压，充磁模具和压板对所述磁带充完磁后，所述压块抬升，磁带在导轨上牵引移动一段距离，该距离由光栅尺量定，移动完后所述光栅尺归零。

优选的，所述增量式充磁模具和绝对式充磁模具一体形成，两底板之间由非导磁材料连接。

优选的，所述增量式充磁模具相邻两充磁极头上线圈的绕线方向相反并且两两串联，首尾的线圈各引出一个引线端子连接充磁机，充磁后的磁带增量码道的磁性为N极和S极交替排列。

优选的，所述绝对式充磁模具每个充磁极头的线圈均引出两引线端子连接充磁机，充磁后的磁带绝对码道的充磁部分磁性均为上N极下S极层叠或上S极下N极层叠。

优选的，所述绝对码道为伪随机序列码道，伪随机码为1的磁带部分已充磁。

优选的，所述绝对式充磁模具每个线圈两端电压由继电器控制，控制板通过IO板卡输出控制信号至继电器，继电器根据所述控制信号闭合以使线圈两端具有电压。

优选的，所述压板为导磁材料。

一种使用前述任意一项所述的双码道充磁的充磁设备的充磁方法，包括：

步骤S1：收卷盘和卷带盘预拉紧磁带；

步骤S2：牵引平台上的压块压下，所述磁带被夹紧，所述压板压下；

步骤S3：增量式充磁模具两引线端子输入合适的瞬间电压，以在所述磁带上充磁增量码道；

步骤S4：控制板输出编码控制信号控制相应继电器闭合，绝对式充磁模具每个线圈两端输入合适的瞬间电压，以在所述磁带上充磁绝对码道；

步骤S5：所述压块和压板松开所述磁带，磁带移动一段距离，根据光栅尺控制该距离，移动完后返回步骤S1。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有如下突出优点：

本发明的充磁模具由增量式充磁模具和绝对式充磁模具组成，充磁时，增量式充磁模具的一对充磁极头、底板与所述磁带中形成一条闭合磁路，从而在磁带上形成增量码道，同时，绝对式充磁模具通过和其充磁极头耦接的侧板，在一个充磁极头、底板、侧板与压板中形成一条闭合磁路，从而在该磁带上形成绝对码道；充磁后磁带上同时形成增量码道和绝对码道，得到绝对式磁栅尺，用于绝对式编码器，减轻编码器电路的负担，降低成本。

附图说明

图1为本发明实施例的双码道充磁的充磁设备；

图2为本发明实施例的增量式充磁模具充磁时形成闭合磁路的截面图；

图3为本发明实施例的绝对式充磁模具充磁时形成闭合磁路的截面图；

图4为本发明实施例的磁带充磁后的码道示意图；

图5为本发明实施例的充磁方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，此外，附图均以作图所需进行缩放，并不作为实际尺寸标准，因此本发明不受下面公开的具体实施以及具体附图的限制。

如图1所示的一种双码道充磁的充磁设备，包括充磁模具1、用于安置所述充磁模具1的充磁平台2、以及压板3，充磁模具1和压板3之间可通过磁带4，所述充磁模具1由增量式充磁模具和绝对式充磁模具（图上未示出）组成，该充磁模具1可使充磁后的磁带上分布增量码道和绝对码道，充磁后的磁带4可用以形成绝对式磁栅尺。图1中充磁设备还包括用于对所述磁带4对准传送的传送装置，包括卷带盘5、定向压紧轮6、前导向嘴7、后导向嘴8、后定向轮9、以及收卷盘10，其中，所述充磁模具1和压板3位于前导向嘴7和后导向嘴8之间，5卷带盘、收卷盘10可由电机（图上未示出）驱动回旋，为保证磁带4连续充磁，所述卷带盘5需连续送出未充磁的磁带，所述收卷盘10连续接收卷紧已充磁的磁带4，定向压紧轮6和后定向轮9起着传动的作用，同时也起到限定位置的作用，前导向嘴7和后导向嘴8进一步将磁带对位，使得充磁时充磁模具1的充磁极头对准磁带4，保证充磁的磁极不偏离标准位置，定向压紧轮6压紧所述磁带4并由牵引力将磁带4定向送入前导向嘴7，前导向嘴7和后导向嘴8将所述磁带4位置对准后，所述充磁设备对所述磁带4充磁，所述后定向轮9将磁带定向送入收卷盘10，所述收卷盘10收紧已充磁的磁带4。

继续参看图1，充磁设备还包括：安装在所述压板3上并与电机连接的气动部件11，压板3与充磁平台2间四个端角部均设有弹簧12，所述电机用以控制气动部件11推动所述压板并下压弹簧12至与磁带4紧压，在电机驱动控制下，本装置可实现自动充磁，电机可由中央控制器对其进行控制，简化了充磁繁复的操作。

绝对式充磁模具和增量式充磁模具均包括底板和多个垂直设在底板上直线排列的充磁极头，绝对式充磁模具的底板上还设有耦接其充磁极头的侧板；图2示出了增量式充磁模具充磁时形成闭合磁路的截面，充磁极头201和压板3紧压所述磁带4，由于磁带由导磁底带和磁性橡胶层构成，导磁底带中可通过磁路，增量式充磁模具的一对充磁极头201、底板202与所述磁带4中形成一条闭合磁路203，图3示出了绝对式充磁模具充磁时形成闭合磁路的截面，绝对式充磁模具侧板301的端面紧贴压板3，并在一个充磁极头302、底板303、侧板301与压板3中形成一条闭合磁路304，所述压板为导磁材料，所述磁带由导磁底带305和磁性橡胶层306层叠构成；充磁后在所述磁带4上同时形成增量码道和绝对码道。

图4磁带充磁后的码道示意图，上方为增量码道，下方为绝对码道，增量码道为磁极N、S、N、S……交替排列，所述绝对码道为伪随机序列码道（图中未显示），伪随机码为1的磁带部分已充磁，换言之，绝对码道上已充磁的部分，无论N极或S极对应的均是伪随机码序列中为1的部分，绝对码道充磁部分极性与其相近的增量码道上的极性相同。具体的，所述增量式充磁模具相邻两充磁极头上线圈的绕线方向相反并且两两串联，首尾的线圈各引出一个引线端子连接充磁机，增量式线圈的充磁方向为水平方向充磁，充磁后的磁带增量码道的磁性为N极和S极水平面直线方向交替排列；所述绝对式充磁模具每个充磁极头的线圈均引出两引线端子连接充磁机，绝对式线圈的充磁方向为上下方向充磁，充磁后的磁带绝对码道的充磁部分磁性均为上N极下S极层叠或上S极下N极层叠，换言之，绝对码道的每个码独立充磁，每个码呈现单一的N极或S极，但在所述N极或S极底下为相反极性，水平直线方向为伪随机码序列。

绝对码道采用的是M系列伪随机码格式，对一指定长度的磁带，其每一个节长其编码方式仅改变一位，按磁带运动方向仅在端点处的一位改变，中间位保持不变，也即仅移动了一个位的位置，约定这样的编码规则，使得在任何时刻都可以得知当前的绝对位置。为形成伪随机码序列的绝对码道，首先要划分一个绝对码区，绝对码位数需选一个较合适的值，例如选16位，对于1mm极距，绝对码区长度可以达到65535*2mm约等于130米。位数越多，则绝对码区越长，在其他极距中，采用16位至少需要32mm长的绝对码区，该长度决定了编码器的长度。为了避免定位错误，绝对码一般还要加上校验位，所以编码器长度将比该长度更长。

根据本发明实施例，所述绝对式充磁模具每个线圈两端电压由继电器控制，控制板通过IO板卡输出控制信号至继电器，继电器根据所述控制信号闭合以使线圈两端具有电压，充磁时相应的继电器受控制信号控制瞬间闭合使充磁机产生瞬间电压接入相应线圈进行充磁，充完磁继电器瞬间断开。

继续参看图1，根据本发明实施例，充磁设备还包括用于控制所述磁带移动以连续充磁的牵引平台，位于所述后导向嘴8之前，也即充磁平台2和后导向嘴8之间，所述牵引平台上设导轨13以及压块14，每次充磁前所述压块14下压，压块14的阻力使得磁带停止前进，进而压板3下压结合充磁模具1对所述磁带充完磁（包括增量码道以及绝对码道）后，压块14和压板3均抬升，磁带4在收卷盘10作用下继续在导轨13上牵引移动一段距离，该距离由光栅尺量定，具体为本次充磁和下次充磁磁带4需行进的距离，此处的距离也即位移，磁带4移动完后所述光栅尺归零，从而准备进行下次的充磁。

优选的，所述增量式充磁模具和绝对式充磁模具一体形成，两底板之间由非导磁材料连接，使得充磁模具和磁带间的对位更便捷，增量式充磁模具和绝对式充磁模具各自充磁相应码道。

参看图5，本发明还提供一种充磁方法，在本实施例中，使用如图1所示的充磁设备进行该方法，其步骤包括：

步骤S1：收卷盘和卷带盘预拉紧磁带；

步骤S2：牵引平台上的压块压下，所述磁带被夹紧，所述压板压下；

步骤S3：增量式充磁模具两引线端子输入合适的瞬间电压，以在所述磁带上充磁增量码道；

步骤S4：控制板输出编码控制信号控制相应继电器闭合，绝对式充磁模具每个线圈两端输入合适的瞬间电压，以在所述磁带上充磁绝对码道；

步骤S5：所述压块和压板松开所述磁带，磁带移动一段距离，根据光栅尺控制该距离，移动完后返回步骤S1。

具体的，结合图1和图5，在磁带4已装入充磁平台2的情况下，执行步骤S1，收卷盘10和卷带盘6预拉紧该磁带4，在步骤S1中，已包括对磁带4和充磁模具1的对位，保证充磁后码道不偏离磁带标准位置；之后执行步骤S2，牵引平台上的压块14压下，所述磁带4被夹紧，停止前进，所述压板3压下，准备充磁；之后执行步骤S3，首先充磁增量码道，增量式充磁模具收尾线圈两引线端子输入合适的瞬间电压，以在所述磁带4上充磁增量码道；之后执行步骤S4，在已充磁增量码道的磁带部分继续充磁绝对码道，控制板输出编码控制信号控制相应继电器闭合，该编码控制信号例如为伪随机码序列信号，绝对式充磁模具每个线圈两端输入合适的瞬间电压，伪随机码序列信号中编码为1的瞬间电压为高电压，以在该磁带4上充磁绝对码道；在步骤S4中，压板3起到压紧磁带的作用，此外还作为充磁磁路形成的一个部分；之后执行步骤S5，至此，本次磁带4充磁已完成，所述压块14和压板3上升松开所述磁带4，磁带4由收卷盘10牵引移动一段距离，根据光栅尺控制该距离，移动完后返回步骤S1。重复执行步骤S1至S5使得磁带4进行连续充磁。

本发明能够对磁带进行双码道充磁，使磁带充磁后形成的绝对式磁栅尺能够直接用于绝对式编码器，无需附加外部CPU实现绝对码道，应用于绝对式编码器能够使其结构紧凑，降低成本。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种双码道充磁的充磁设备，包括充磁模具、用于安置所述充磁模具的充磁平台、以及压板，充磁模具和压板之间可通过磁带，其特征在于：所述充磁模具由增量式充磁模具和绝对式充磁模具组成，均包括底板和多个垂直设在底板上直线排列的充磁极头，绝对式充磁模具的底板上还设有耦接其充磁极头的侧板；充磁时，充磁极头和压板紧压所述磁带，增量式充磁模具的一对充磁极头、底板与所述磁带中形成一条闭合磁路，绝对式充磁模具侧板的端面紧贴压板，并在一个充磁极头、底板、侧板与压板中形成一条闭合磁路；充磁后在所述磁带上同时形成增量码道和绝对码道。

2.如权利要求1所述的双码道充磁的充磁设备，其特征在于：还包括用于对所述磁带对准传送的传送装置，包括卷带盘、定向压紧轮、前导向嘴、后导向嘴、后定向轮、以及收卷盘，其中，所述充磁模具和压板位于前导向嘴和后导向嘴之间，所述卷带盘送出未充磁的磁带，定向压紧轮压紧所述磁带并由牵引力将磁带定向送入前导向嘴，前导向嘴和后导向嘴将所述磁带位置对准后，所述充磁设备对所述磁带充磁，所述后定向轮将磁带定向送入收卷盘，所述收卷盘收紧已充磁的磁带。

3.如权利要求2所述的双码道充磁的充磁设备，其特征在于：还包括用于控制所述磁带移动以连续充磁的牵引平台，位于所述后导向嘴之前，所述牵引平台上设导轨以及压块，每次充磁前所述压块下压，充磁模具和压板对所述磁带充完磁后，所述压块抬升，磁带在导轨上牵引移动一段距离，该距离由光栅尺量定，移动完后所述光栅尺归零。

4.如权利要求1所述的双码道充磁的充磁设备，其特征在于：所述增量式充磁模具和绝对式充磁模具一体形成，两底板之间由非导磁材料连接。

5.如权利要求1所述的双码道充磁的充磁设备，其特征在于：所述增量式充磁模具相邻两充磁极头上线圈的绕线方向相反并且两两串联，首尾的线圈各引出一个引线端子连接充磁机，充磁后的磁带增量码道的磁性为N极和S极交替排列。

6.如权利要求1所述的双码道充磁的充磁设备，其特征在于：所述绝对式充磁模具每个充磁极头的线圈均引出两引线端子连接充磁机，充磁后的磁带绝对码道的充磁部分磁性均为上N极下S极层叠或上S极下N极层叠。

7.如权利要求6所述的双码道充磁的充磁设备，其特征在于：所述绝对码道为伪随机序列码道，伪随机码为1的磁带部分已充磁。

8.如权利要求6或7所述的双码道充磁的充磁设备，其特征在于，所述绝对式充磁模具每个线圈两端电压由继电器控制，控制板通过IO板卡输出控制信号至继电器，继电器根据所述控制信号闭合以使线圈两端具有电压。

9.如权利要求1所述的双码道充磁的充磁设备，其特征在于，所述压板为导磁材料。

10.一种使用权利要求1-9中任意一项所述的双码道充磁的充磁设备的充磁方法，其特征在于，包括：

步骤S1：收卷盘和卷带盘预拉紧磁带；

步骤S2：牵引平台上的压块压下，所述磁带被夹紧，所述压板压下；

步骤S3：增量式充磁模具两引线端子输入合适的瞬间电压，以在所述磁带上充磁增量码道；

步骤S4：控制板输出编码控制信号控制相应继电器闭合，绝对式充磁模具每个线圈两端输入合适的瞬间电压，以在所述磁带上充磁绝对码道；

步骤S5：所述压块和压板松开所述磁带，磁带移动一段距离，根据光栅尺控制该距离，移动完后返回步骤S1。