CN106931873A - 容栅数显直读分度圆盘 - Google Patents

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谭成章
张�杰
范好亮
魏永晖
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Hebei Long Fu Electrical Equipment Co Ltd
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/30—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q16/00—Equipment for precise positioning of tool or work into particular locations not otherwise provided for
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Abstract

一种容栅数显直读分度圆盘, 采用电容栅分度，则仅对光刻制版要求较高，当版制成后易于大批量复印腐蝕，且盘径不超过200mm,即可达(360度制的)准确度1分、精密度0.5分，其耗电量不超过40微瓦(採用对径双数显时亦不超过80微瓦)。制作简便，测量精度高，耐用。可广泛应用于铣床分度、钻床(或钻铣)分度及其他需要分度或角度测控的场合。

Description

容栅数显直读分度圆盘
技术领域
本发明属于用于旋转定位的分度圆盘，特别涉及一种容栅数显直读分度圆盘。
背景技术
现有用于旋转定位的机械刻度盘，广泛应用于铣床分度、钻床(或钻铣)分度及其他需要分度或角度测控的场合。机械刻度圆盘不仅制做时对刻度机的精密度要求很高,而且使用时要用放大镜游标读数才可能至1分，既困难又费眼，且盘径较大；光照玻璃刻度盘漏光读数虽略有改善，但造价过高，且读数光源易损。
发明内容
本发明的目的是提供一种容栅数显直读分度圆盘。采用电容栅分度，则仅对光刻制版要求较高，当版制成后易于大批量复印腐蝕，且盘径不超过200mm,即可达(360度制的)准确度1分、精密度0.5分，其耗电量不超过40微瓦(採用对径双数显时亦不超过80微瓦)。其造价远低于机械刻度盘，可广泛应用于铣床分度、钻床(或钻铣)分度及其他需要分度或角度测控的场合。
具体内容如下：
一种容栅数显直读分度圆盘，其特征在于：由上下两个同心圆盘组成，在上圆盘外周圈上印制有母电容圆环，母电容圆环是由均匀排列于整圆周的 108对母电容片组成；在下圆盘外周圈上固连印制有一段与母电容圆环相对应的5～6周期的子电容片。在上圆盘的 108对母电容片相间的一个电容接地，一个不接地，一对接地和不接地两者构成一组；在与固连于下圆盘的子电容片上，每相邻 8个小电容为一组(其角宽度与一组母电容同，亦即4个子电容对应1个母电容角宽度)，依次在每个小电容片上加以位相递差45°角的方波振荡信号。在下圆盘的子电容片至少需有 5～6组，以消除电容的边缘效应。
若子电容片在母电容环上滑动时,再以电路细分技术,对每一子电容信号细分为50,滑动一周期将有8×50=400个信号输出；当子电容片滑动一整圆周时,则可输出108×400=43200个信号,即每信号对应于(360度制的)0.5角分。
印制有母电容圆环的圆盘,外径为D=190mm。
本发明的优点：
本容栅数显直读分度圆盘制作简便，测量精度高，耐用。可广泛应用于铣床分度、钻床(或钻铣)分度及其他需要分度或角度测控的场合。
附图说明
图1a 是母电容圆环示意图。
图1b是子电容片示意图。
图2a是展直的母电容圆环示意图。
图2b是展直的子电容圆弧片及所加方波振荡信号示意图。
图2c是矢量合成示意图。
具体实施方式：
一种容栅数显直读分度圆盘， 由上下两个同心圆盘组成，在上圆盘外周圈上印制有母电容圆环，母电容圆环是由均匀排列于整圆周的 108对母电容片组成；在下圆盘外周固连印制有一段与母电容圆环相对应的5～6个周期(每8个子电容为一周期)的子电容片组成。在上圆盘的母电容圆环上的每对母电容片中一个电容接地，一个不接地；在下圆盘子电容片上每相邻 8个小电容片为一组(其角宽度与一对母电容同)，在整个子电容片上依次在每个小电容片上加以位相递差45°角的方波振荡信号。
在下圆盘子电容片段上的8个小电容片为一组的电容片至少有 5～6组，以消除电容的边缘效应。
若子电容片在母电容环上滑动时,再以电路细分技术,对每一子电容信号细分为50,滑动一周期将有400个信号输出；当子电容片滑动一整圆周时,则可输出108×400=43200个信号,即每信号对应于360度制的0.5角分。
印制有母电容圆环的圆盘,外径为D=190mm。
如(图1a、图1b)母电容圆环，共108周期(一个电容接地,一个不接地,两者组成一周期)；子电容每8个为一周期,依次在各子电容上加以位相递差45°角的方波振荡电信号。为避免边缘效应,可取5～6个周期。若子电容片在母电容环上滑动时,再以电路细分技术,对每一子电容信号细分为50,则滑动一周期将有400个信号输出。当子电容片滑动一整圆周时,则可输出108×400=43200个信号,即每信号对应于360度制的0.5角分。
我们试验的圆环印刷电容环,外径为D=190mm,效果已很好了。
本技术肯定远优于机械刻度盘,且不仅有数显直读,还有串口输出,配合自动测控或远传极为方便。它将在角度测控或远传的许多方面有广泛的应用前景。
原理
如(图2a、图2b)子电容每周期含八个，依次加给电相位递差45°的方波振荡讯号。当选用六周期时，子电容有48个(C1～C48)，即将方波振荡信号：
V1加给子电容C1、C9、C17…C41；
V2加给C2、C10…C42；
V3加给C3、C11…C43；
V4加给C4、C12…C44；
V5加给C5、C13…C45；
V6加给C6、C14…C46；
V7加给C7、C15…C47；
V8加给C8、C16…C48。
当带有前述讯号的子电容片在母电容环上移动时(如图2a、图2b)，正对接地母电容的四个子电容讯号被屏蔽(相当于信号消失);对准未接地母电容的四个电容的电信号组成一合成向量(如图2c)，当子电容片在母电容环上滑动时，相当于合成向量随之转动。若再对每一子电容信号用电路细分技术细分为50份，则相当于将每周期细分为400信号，则滑动整圆周108周期将有：108×400=43200信号，亦即将整圆周均分为43200等份，则每等份相当于360°角度制的0.5’(角分)。
为了提高准确度，可在下圆盘的半周处再固连一个完全相同的子电容片及其相应电路，並将两个子电容片检测读数值平均，则可消除两圆盘转轴在制造中的偏心差。再将所测得的“角分”数据，按“60进位制”进为度数值，则成常规360°制角度圆盘。

Claims (5)

1.一种容栅数显直读分度圆盘，其特征在于：由上下两个同心圆盘组成，在上圆盘外周圈上印制有母电容圆环，母电容圆环是由均匀排列的 108对母电容片组成；在下圆盘外周圈上固连印制有一段与母电容圆环相对应的5～6子电容组片(每组8个，其长度每4个与母电容1个组同)；在上圆盘的母电容圆环上的 108对母电容片上的每对两个电容片中一个电容接地，一个不接地；在下圆盘子电容片上每相邻 8个小电容片为一组，在每个小电容片上依次加以位相递差45°角的方波振荡信号。
2.根据权利要求1所述的容栅数显直读分度圆盘，其特征在于：在下圆盘子电容片段上的8个小电容片为一组的电容片至少有 5～6组。
3.根据权利要求1所述的容栅数显直读分度圆盘，其特征在于：若子电容片在母电容环上滑动时，以电路细分技术，对每一子电容信号细分为50，滑动一周期将有400个信号输出；当子电容片滑动一整圆周时，则可输出108×400=43200个信号，即每信号对应360度制的0.5角分。
4.子电容片对径双数显求平均值，可消圆盘在机械制造上的偏心差。
5.根据权利要求1所述的容栅数显直读分度圆盘，其特征在于：印制有母电容圆环的圆盘,外径为D=190mm。
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