CN112682424A - 一种数字式直线导轨 - Google Patents
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Abstract
一种数字式直线导轨，包括组成滑动副的导轨和滑块，以及在直线导轨上设置的滑块行程计量机构，关键是：所述的滑块行程计量机构包括在滑块上固定设置有外接显示器的传感器读头，以及在传感器读头的正下方的导轨内埋有一条磁条，磁条的长度与滑块的行程对应设置。本发明的有益效果是，与磁栅尺的读取方式相比，传感器读头可以采集到连续的位置信息，其精度能够达到0.001mm，同时，由于将磁条埋入到导轨中，传感器读头与磁条不会发生摩擦损坏情况，同时还避免了由于润滑油等侵蚀性物质落入到磁条上导致计量机构损坏或使用寿命大大降低的情况发生。
Description
技术领域
本发明属于直线驱动机构技术领域，涉及到一种直线驱动导轨结构，特别是可以精准计量的数字式直线导轨。
背景技术
直线导轨通常是驱动物体按照直线进行运动的驱动结构，目前市面上常见的直线驱动结构分为电机驱动或气缸与油缸等方式。其中电机驱动一般是带动齿轮丝杠，将旋转方向的力转换成直线方向；气缸或油缸驱动则比较直接，本身活塞的运动就是直线运动。
以上无论哪种驱动形式，最终目的是为了让物体进行直线运动，但随着科技的不断发展，使物体行走直线很容易实现，但在一些特殊场景下还需要知道物体走了多远或走到了什么位置，特别是在一些机器人运动中，要想实现精确控制，就必须对机器人的各个部位的行程以及位置进行精确计算。还有就是在做一些实验时，无论结果是否合适，但一定要采集到精确的数据，才能方便今后的研究与改进。伺服电机可以做到很精确，但其价格昂贵，采购成本非常高，在研发经费有限时根本不可能用伺服电机来做试验，即使能做出产品来，会让绝大多数使用者望而却步。
针对直线导轨精确计量的问题，现有技术也做过一些设计与研究，例如专利号为201820927102.1一种具有磁栅尺的直线导轨，它是将磁栅尺设置在了直线导轨的顶端面，然后让滑块上的读头在滑块移动时读取数据，这种方式从原理上没问题，但实际使用中的寿命是严重的问题。由于磁栅尺设置在直线导轨端面上，读头与磁栅尺利用磁感应原理，间距一般不超过2mm，而直线运动机构一般的精度不好控制在1mm，由于滑块在滑轨上的来回摆动，造成读头接触磁栅尺，摩擦几次对磁栅尺就会造成致命伤害。另外，磁栅尺是由层组成的：底层钢带、中层磁性胶带、上层保护钢带。它是胶与要计量的基材连接的，它这种结构特点决定了这种结构精度不高、使用寿命短。实践中我们发现，反复维修换件的成本远高于直线驱动的价值。
发明内容
本发明的目的是为了解决数字式直线导轨的行程计量机构使用寿命低的技术问题，设计了一种数字式直线导轨，通过将磁条埋入导轨内，进而避免磨损而导致使用寿命大大降低的问题。
本发明采用的技术方案是，一种数字式直线导轨，包括组成滑动副的导轨和滑块，以及在直线导轨上设置的滑块行程计量机构，关键是：所述的滑块行程计量机构包括在滑块上固定设置有外接显示器的传感器读头，以及在传感器读头的正下方的导轨内埋有一条磁条，磁条的长度与滑块的行程对应设置。
所述的磁条埋入导轨的结构包括：导轨上开有长槽，在长槽中固定有磁条，封装条密封盖合磁条。
所述的传感器读头内设置有至少两个拾磁磁头。
所述的传感器读头借助读头安装块设置在滑块上。
本发明的核心技术是在导轨中埋入了磁条，磁条中通过写入线性的磁场强度，进而在传感器读头读取数值时可以不间断的采集。
本发明的有益效果是，与磁栅尺的读取方式相比，传感器读头可以采集到连续的位置信息，其精度能够达到0.001mm，同时，由于将磁条埋入到导轨中，传感器读头与磁条不会发生摩擦损坏情况，同时还避免了由于润滑油等侵蚀性物质落入到磁条上导致计量机构损坏或使用寿命大大降低的情况发生。与伺服电机相比，伺服电机的研发属于正向研发，一直在针对于精度问题来调试各种各样的脉冲信号，而本发明属于逆向研发，绕开人们一直考虑的问题，通过解决计量机构的使用寿命来提高产品实际可行性，成本与伺服电机相比大大降低，可以说根本不是一个级别的产品，有利于提高整体社会效益。
附图说明
图1是本发明的数字式直线导轨的俯视结构示意图。
图2是图1中的A-A向截面示意图。
图3是本发明的磁条注入磁场曲线分布图。
附图中，1是导轨，2是滑块，3是磁条，4是传感器读头，5是读头安装块，6是封装条。
具体实施方式
参看图1和图2，本发明采用的技术方案是，一种数字式直线导轨，包括组成滑动副的导轨1和滑块2，以及在直线导轨上设置的滑块行程计量机构，关键是：所述的滑块行程计量机构包括在滑块2上固定设置有外接显示器的传感器读头4，以及在传感器读头4的正下方的导轨1内埋有一条磁条3，磁条3的长度与滑块2的行程对应设置。
磁条3在导轨1中的安装过程是，导轨1中开有长槽，宽度与磁条3过赢，将磁条3放入长槽中，然后将封装条6密封磁条3，封装条6的主要作用是密封，同时，封装条6还具有隔离磁条3与传感器读头4的作用。由于磁条3和传感器读头4都是磁性材料，因此导轨1和封装条6不能是强磁材料，可以是导磁材料或绝磁材料，避免对磁条3和传感器读头4产生干扰。所述的传感器读头4内设置有至少两个拾磁磁头。
为了方便传感器读头4的位置安装，直接安装在滑块2上不一定合适，所述的传感器读头4借助读头安装块5设置在滑块2上。这样传感器读头4可以根据自己想放的位置灵活在读头安装块5调整。
参看图3，现有技术中一般磁栅尺采用的都是间断点的设置，既读头采集到磁栅尺上的位置信息均是间断的。例如当前滑块在1mm处，在2mm处，而滑块在1-2mm之间的位置时则没有读数。根本问题还是精度问题，而如果把精度做到0.001mm的话，磁栅尺的成本比伺服电机还高。而本方案中通过传感器读头4将正弦波形的磁场注入到磁条3中，可以保证滑块2的位置在每一个点上都有读数。此效果的关键在于磁栅尺属于厂家定义好的、相对比较粗糙的硬件设备，而本方案的结构可以实现可编程控制，即将想要的磁场信息写入到磁条3中。
Claims (4)
1.一种数字式直线导轨，包括组成滑动副的导轨(1)和滑块(2)，以及在直线导轨上设置的滑块行程计量机构，其特征在于：所述的滑块行程计量机构包括在滑块(2)上固定设置有外接显示器的传感器读头(4)，以及在传感器读头(4)的正下方的导轨(1)内埋有一条磁条(3)，磁条(3)的长度与滑块(2)的行程对应设置。
2.根据权利要求1所述的一种数字式直线导轨，其特征在于：所述的磁条(3)埋入导轨(1)的结构包括：导轨(1)上开有长槽，在长槽中固定有磁条(3)，封装条(6)密封盖合磁条(3)。
3.根据权利要求1所述的一种数字式直线导轨，其特征在于：所述的传感器读头(4)内设置有至少两个拾磁磁头。
4.根据权利要求1所述的一种数字式直线导轨，其特征在于：所述的传感器读头(4)借助读头安装块(5)设置在滑块(2)上。
Priority Applications (1)
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Country Status (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113551586A (zh) * | 2021-07-07 | 2021-10-26 | 霍浦科技(宁波)有限公司 | 一种无线传输控制的磁栅定长结构 |
| CN115268384A (zh) * | 2022-08-01 | 2022-11-01 | 郑州华泰联合工业自动化有限公司 | 一种智能制造行程监控设备 |
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