CN219265345U - 一种增量型电感式直线栅尺 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种增量型电感式直线栅尺，包括栅尺本体、与栅尺本体正对且相对运动的读数板，所述栅尺本体设置有增量码道，所述读数板内设置有用于读取增量码道位移信息的检测部件，所述栅尺本体设置有零位部件，所述零位部件位于栅尺本体与读数板相对运动的运动轨迹内，所述读数板内设置有零位感应单元，当栅尺本体与读数板相对运动，使零位感应单元经过零位部件时，零位感应单元输出的感应信号会发生变化，所述读数板内的信号处理单元检测到变化的感应信号，并经过信号处理将零位部件所在位置确定为零位。本申请具有降低失效风险、减少物料成本与调试成本的效果。

Description

一种增量型电感式直线栅尺

技术领域

本申请涉及编码器领域，尤其是涉及一种增量型电感式直线栅尺。

背景技术

为了测量直线移动的移动体的位置及速度等物理量，通常会使用直线编码器。当前直线编码器主要采用光电式和磁电式，而光电式编码器易受环境污染的影响，导致检测时受到干扰，影响可靠性和精度；而磁电式编码器易受外界磁场干扰造成码道畸变，导致分辨率与精度相对较低，从而为了解决上述问题，出现了电感式编码器。

公告号为CN215810903U的中国专利公开的一种动子无线缆的电感式增量型高精度编码器，包括读数板和动子，所述动子位于所述读数板的上方并且所述读数板用于读取与被检测运动部件固定连接的动子的位移信息，所述读数板包括若干阵列排布的检测部件，各个所述检测部件均包括激励线圈和接收线圈，编码器在工作时，始终由动子覆盖面积最大的检测部件反馈动子的位移信息，由此可以不受环境污染与磁场干扰，能够在全程范围内做到位移信息输出。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在以下缺陷：由于上述编码器是增量型，则在开启或复位时需要找寻基准零位，从而在实际应用中，通常会安装一个接近开关来作为编码器的原点位置，导致增加了额外的器件，容易增加失效风险。

实用新型内容

为了降低失效风险，本申请提供一种增量型电感式直线栅尺。

本申请提供的一种增量型电感式直线栅尺，采用如下的技术方案：

一种增量型电感式直线栅尺，包括栅尺本体、与栅尺本体正对且相对运动的读数板，所述栅尺本体设置有增量码道，所述读数板内设置有用于读取增量码道位移信息的检测部件，所述栅尺本体设置有零位部件，所述零位部件位于栅尺本体与读数板相对运动的运动轨迹内，所述读数板内设置有零位感应单元，当栅尺本体与读数板相对运动，使零位感应单元经过零位部件时，零位感应单元输出的感应信号会发生变化，所述读数板内的信号处理单元检测到变化的感应信号，并经过信号处理将零位部件所在位置确定为零位。

通过采用上述技术方案，零位感应单元在经过零位部件时，零位感应单元输出的感应信号会发生变化，信号处理单元通过检测零位感应单元的感应信号是否发生变化，来确定栅尺本体的零位，从而不需要额外设置接近开关来确定零位，减少了物料成本以及调试成本，同时降低了失效风险。

可选的，所述零位部件为零位金属块，所述零位感应单元为零位线圈，当栅尺本体与读数板相对运动时，所述零位金属块可遮挡零位线圈，使零位线圈的电感信号产生变化，所述读数板内的信号处理单元检测变化的电感信号并经过信号处理将零位金属块所在位置确定为零位。

通过采用上述技术方案，零位线圈内通入高频交流电，当栅尺本体与读数板相对运动，使零位线圈在经过零位金属块时，零位金属块能够遮挡零位线圈，由于涡流效应，磁场削弱，从而使零位线圈的电感信号产生变化，进而读数板内的信号处理单元检测到电感信号发生变化并经过信号处理后，从而将零位金属块所在位置判断为零位。

可选的，所述栅尺本***于增量码道的一侧设置有零位码道，所述零位金属块位于零位码道内，且所述零位线圈设置于检测部件的一侧且与零位码道对应。

通过采用上述技术方案，可根据使用需求，将零位金属块设置在零位码道的任意位置，使零位的设置具有灵活性。

可选的，所述零位金属块填充至增量码道的任意刻槽内，所述零位线圈沿检测部件长度方向且靠近检测部件一端部的位置设置。

通过采用上述技术方案，将零位金属块填充至增量码道的任意刻槽内的方式，使增量码道形成小区域的完整金属面，从而通过单码道的方式也可以实现零位的设置，减少栅尺本体的占用空间，使直线栅尺实现小型化。

可选的，所述零位码道的两端分别设置有第一限位金属块，所述零位金属块位于两第一限位金属块之间，所述第一限位金属块与零位金属块的金属材质不同或遮挡零位线圈的面积不同，当栅尺本体与读数板相对运动时，所述读数板内的信号处理单元对零位线圈分别经过第一限位金属块与零位金属块时所产生的电感信号变化量进行区分以确定栅尺本体的零位或两端的限位。

通过采用上述技术方案，为了能够对读数板的移动行程进行限位，从而在零位码道的两端分别设置第一限位金属块，由于第一限位金属块与零位金属块的金属材质不同，从而使零位线圈分别经过第一限位金属块与零位金属块时所产生的电感信号变化量不同，进而能够区分确定零位还是限位。

可选的，所述增量码道的两端分别设置有所述第一限位金属块，所述零位金属块位于两第一限位金属块之间，所述第一限位金属块与零位金属块的金属材质不同或遮挡零位线圈的面积不同，当栅尺本体与读数板相对运动时，所述读数板内的信号处理单元对零位线圈分别经过第一限位金属块与零位金属块时所产生的电感信号变化量进行区分以确定栅尺本体的零位或两端的限位。

可选的，所述读数板位于零位线圈的一侧设置有限位线圈，当栅尺本体与读数板相对运动时，所述读数板内的信号处理单元根据限位线圈与零位线圈分别经过第一限位金属块与零位金属块时各自产生的电感信号变化量进行区分以确定栅尺本体的零位或两端的限位。

可选的，所述零位码道的两端分别设置有第二限位金属块，所述零位金属块位于两第二限位金属块之间，所述读数板位于零位线圈的一侧设置有所述限位线圈，所述第二限位金属块可同时遮挡限位线圈与零位线圈，所述读数板内的信号处理单元根据判断限位线圈与零位线圈分别经过第二限位金属块与零位金属块时各自的电感信号是否同时发生变化以确定栅尺本体的零位或两端的限位。

通过采用上述技术方案，通过设置第二限位金属块，并调整第二限位金属块与限位线圈以及零位线圈之间的大小关系，使限位线圈与零位线圈只有经过第二限位金属块时，其各自的电感信号才会同时发生变化，从而确定此时读数板移动至栅尺本体的限位位置。

可选的，所述增量码道的两端分别设置有所述第二限位金属块，所述零位金属块位于两第二限位金属块之间，所述读数板位于零位线圈的一侧设置有所述限位线圈，所述第二限位金属块可同时遮挡限位线圈与零位线圈，所述读数板内的信号处理单元根据判断限位线圈与零位线圈分别经过第二限位金属块与零位金属时各自的电感信号是否同时发生变化以确定栅尺本体的零位或两端的限位。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.零位感应单元在经过零位部件时，零位感应单元输出的感应信号会发生变化，信号处理单元通过检测零位感应单元的感应信号是否发生变化，来确定栅尺本体的零位，从而不需要额外设置接近开关来确定零位，进而减少了物料成本以及调试成本，同时降低了失效风险。。

2.为了能够对读数板的移动行程进行限位，从而在零位码道的两端分别设置第一限位金属块，由于第一限位金属块与零位金属块的金属材质不同，从而使零位线圈分别经过第一限位金属块与零位金属块时所产生的电感信号变化量不同，进而能够区分确定零位还是限位。

附图说明

图1是本申请实施例一的整体结构示意图。

图2是本申请实施例一中栅尺本体与读数板的结构示意图。

图3是本申请实施例二中栅尺本体与读数板的结构示意图。

图4是本申请实施例三中栅尺本体与读数板的结构示意图。

图5是本申请实施例三中栅尺本体与读数板的另一种实施方式的结构示意图。

图6是本申请实施例四中栅尺本体与读数板的结构示意图。

图7是本申请实施例五中栅尺本体与读数板的结构示意图。

图8是本申请实施例五中栅尺本体与读数板的另一种实施方式的结构示意图。

图9是本申请实施例六中栅尺本体与读数板的结构示意图。

附图标记说明：

1、栅尺本体；2、读数板；3、增量码道；4、检测部件；5、零位码道；6、零位金属块；7、零位线圈；41、激励线圈；42、接收线圈；8、第一限位金属块；9、限位线圈；10、第二限位金属块。

具体实施方式

以下结合附图1-9对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种增量型电感式直线栅尺。

实施例一：

参照图1与图2，一种增量型电感式直线栅尺包括栅尺本体1、与栅尺本体1正对平行且相对运动的读数板2，栅尺本体1沿其长度方向设置有增量码道3，读数板2内设置有用于读取增量码道3位移信息的检测部件4。栅尺本体1设置有零位部件，栅尺本体1位于增量码道3的一侧设置有零位码道5，零位码道5与增量码道3平行，零位部件位于零位码道5内。读数板2内设置有零位感应单元，零位感应单元设置于检测部件4的一侧且与零位码道5对应。

参照图2，其中零位部件为零位金属块6，零位感应单元为零位线圈7，零位线圈7与信号处理单元相连接，且零位线圈7内通入高频交流电，会产生交变电磁场，由此当栅尺本体1与读数板2相对运动，零位线圈7在经过零位金属块6时，使零位金属块6能够遮挡零位线圈7，在零位金属块6表面产生涡流效应，削弱磁场，从而使零位线圈7的电感信号产生变化，读数板2内的信号处理单元检测到电感信号发生变化后，与预设的阈值进行比较，当零位线圈7的电感信号达到阈值时，通过单片机触发电路形成Z脉冲信号，从而将零位金属块6所在位置判断为零位。

参照图2，检测部件4包括激励线圈41与接收线圈42，激励线圈41与接收线圈42分别与读数板2内的信号处理单元相连接，在读数板2与栅尺本体1相对运动时，激励线圈41发射高频激励信号，在空间中产生交变的电磁场，使增量码道3的刻槽产生的涡流效应不同，接收线圈42能够接收到不同相位的电信号，从而信号处理单元对电信号经过解算处理后得到读数板2相对栅尺本体1的位移量。

实施例二：

本实施例与实施例一的区别之处在于：参照图3，零位金属块6填充至增量码道3的任意刻槽内，使增量码道3形成小区域的完整金属面，同时零位线圈7沿检测部件4长度方向且靠近检测部件4端部的位置设置，使零位线圈7经过时其电感信号能够发生变化，从而直线栅尺能够通过设置单码道即可输出Z信号，减少直线栅尺的占用空间，使设备小型化，从而更有利于安装在空间受限的场合。

实施例三：

本实施例与实施例一的区别之处在于：参照图4，零位码道5的两端分别设置有用于限位的第一限位金属块8，零位金属块6位于两第一限位金属块8之间，第一限位金属块8与零位金属块6的金属材质不同或两者遮挡零位线圈7的面积不同，均会使零位线圈7分别经过第一限位金属块8与零位金属块6时所产生的电感信号变化量不同，从而当栅尺本体1与读数板2相对运动时，读数板2内的信号处理单元对零位线圈7分别经过第一限位金属块8与零位金属块6时所产生的电感信号变化量进行区分比对，从而辨别经过的位置是栅尺本体1的零位还是栅尺本体1两端的限位，进而限制读数板2的移动行程。

参照图5，在其他实施例中，也可以在读数板2位于零位线圈7的一侧设置有限位线圈9，当栅尺本体1与读数板2相对运动时，读数板2内的信号处理单元可以根据限位线圈9与零位线圈7分别经过第一限位金属块8与零位金属块6时各自所产生的电感信号变化量进行比较判断，从而能够确定经过的位置是栅尺本体1的零位还是栅尺本体1两端的限位。

实施例四：

本实施例与实施例一的区别之处在于：参照图6，零位码道5的两端分别设置有第二限位金属块10，零位金属块6位于两第二限位金属块10之间。读数板2位于零位线圈7的一侧设置有上述限位线圈9，通过调整第二限位金属块10和零位线圈7以及限位线圈9之间的大小关系，使零位线圈7与限位线圈9经过第二限位金属块10时，第二限位金属块10能够同时遮挡零位线圈7与限位线圈9，从而使零位线圈7与限位线圈9的电感信号能够同时发生变化，而当零位线圈7与限位线圈9经过零位金属块6时，零位金属块6仅单独遮挡零位线圈7或限位线圈9，从而读数板2内的信号处理单元通过根据限位线圈9与零位线圈7各自的电感信号是否同时发生变化，以判断读数板2当前的位置是栅尺本体1的零位或是栅尺本体1两端的限位。

实施例五：

本实施例与实施例二的区别之处在于：参照图7，增量码道3的两端分别设置有上述第一限位金属块8，零位金属块6位于两第一限位金属块8之间，第一限位金属块8与零位金属块6的金属材质不同或两者遮挡零位线圈7的面积不同。当栅尺本体1与读数板2相对运动时，读数板2内的信号处理单元对零位线圈7分别经过第一限位金属块8与零位金属块6时所产生的电感信号变化量进行识别区分，从而判断栅尺本体1的零位或限位。

参照图8，同样的，在其他实施例中，也可以在读数板2位于零位线圈7的一侧设置有上述限位线圈9，通过读数板2内的信号处理单元根据分别比较限位线圈9与零位线圈7经过第一限位金属块8与零位金属块6时各自产生的电感信号变化量来进行辨别栅尺本体1的零位或限位。

实施例六：

本实施例与实施例二的区别之处在于：参照图9，增量码道3的两端分别设置有上述第二限位金属块10，零位金属块6位于两第二限位金属块10之间，读数板2位于零位线圈7的一侧设置有上述限位线圈9。通过调整第二限位金属块10和零位线圈7以及限位线圈9之间的大小关系，当零位线圈7与限位线圈9经过第二限位金属块10时，第二限位金属块10能够同时遮挡零位线圈7与限位线圈9，从而使零位线圈7与限位线圈9的电感信号能够同时发生变化，而当零位线圈7与限位线圈9经过零位金属块6时，零位金属块6仅单独遮挡零位线圈7或限位线圈9，从而读数板2内的信号处理单元通过根据限位线圈9与零位线圈7各自的电感信号是否同时发生变化，以判断读数板2当前的位置是栅尺本体1的零位或是栅尺本体1两端的限位。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种增量型电感式直线栅尺，包括栅尺本体(1)、与栅尺本体(1)正对且相对运动的读数板(2)，所述栅尺本体(1)设置有增量码道(3)，所述读数板(2)内设置有用于读取增量码道(3)位移信息的检测部件(4)，其特征在于：所述栅尺本体(1)设置有零位部件，所述零位部件位于栅尺本体(1)与读数板(2)相对运动的运动轨迹内，所述读数板(2)内设置有零位感应单元，当栅尺本体(1)与读数板(2)相对运动，使零位感应单元经过零位部件时，零位感应单元输出的感应信号会发生变化，所述读数板(2)内的信号处理单元检测到变化的感应信号，并经过信号处理将零位部件所在位置确定为零位。

2.根据权利要求1所述的一种增量型电感式直线栅尺，其特征在于：所述零位部件为零位金属块(6)，所述零位感应单元为零位线圈(7)，当栅尺本体(1)与读数板(2)相对运动时，所述零位金属块(6)可遮挡零位线圈(7)，使零位线圈(7)的电感信号产生变化，所述读数板(2)内的信号处理单元检测变化的电感信号并经过信号处理将零位金属块(6)所在位置确定为零位。

3.根据权利要求2所述的一种增量型电感式直线栅尺，其特征在于：所述栅尺本体(1)位于增量码道(3)的一侧设置有零位码道(5)，所述零位金属块(6)位于零位码道(5)内，且所述零位线圈(7)设置于检测部件(4)的一侧且与零位码道(5)对应。

4.根据权利要求2所述的一种增量型电感式直线栅尺，其特征在于：所述零位金属块(6)填充至增量码道(3)的任意刻槽内，所述零位线圈(7)沿检测部件(4)长度方向且靠近检测部件(4)一端部的位置设置。

5.根据权利要求3所述的一种增量型电感式直线栅尺，其特征在于：所述零位码道(5)的两端分别设置有第一限位金属块(8)，所述零位金属块(6)位于两第一限位金属块(8)之间，所述第一限位金属块(8)与零位金属块(6)的金属材质不同或遮挡零位线圈(7)的面积不同，当栅尺本体(1)与读数板(2)相对运动时，所述读数板(2)内的信号处理单元对零位线圈(7)分别经过第一限位金属块(8)与零位金属块(6)时所产生的电感信号变化量进行区分以确定栅尺本体(1)的零位或两端的限位。

6.根据权利要求4所述的一种增量型电感式直线栅尺，其特征在于：所述增量码道(3)的两端分别设置有第一限位金属块(8)，所述零位金属块(6)位于两第一限位金属块(8)之间，所述第一限位金属块(8)与零位金属块(6)的金属材质不同或遮挡零位线圈(7)的面积不同，当栅尺本体(1)与读数板(2)相对运动时，所述读数板(2)内的信号处理单元对零位线圈(7)分别经过第一限位金属块(8)与零位金属块(6)时所产生的电感信号变化量进行区分以确定栅尺本体(1)的零位或两端的限位。

7.根据权利要求5或6所述的一种增量型电感式直线栅尺，其特征在于：所述读数板(2)位于零位线圈(7)的一侧设置有限位线圈(9)，当栅尺本体(1)与读数板(2)相对运动时，所述读数板(2)内的信号处理单元根据限位线圈(9)与零位线圈(7)分别经过第一限位金属块(8)与零位金属块(6)时各自产生的电感信号变化量进行区分以确定栅尺本体(1)的零位或两端的限位。

8.根据权利要求3所述的一种增量型电感式直线栅尺，其特征在于：所述零位码道(5)的两端分别设置有第二限位金属块(10)，所述零位金属块(6)位于两第二限位金属块(10)之间，所述读数板(2)位于零位线圈(7)的一侧设置有限位线圈(9)，所述第二限位金属块(10)可同时遮挡限位线圈(9)与零位线圈(7)，所述读数板(2)内的信号处理单元根据判断限位线圈(9)与零位线圈(7)分别经过第二限位金属块(10)与零位金属块(6)时各自的电感信号是否同时发生变化以确定栅尺本体(1)的零位或两端的限位。

9.根据权利要求4所述的一种增量型电感式直线栅尺，其特征在于：所述增量码道(3)的两端分别设置有第二限位金属块(10)，所述零位金属块(6)位于两第二限位金属块(10)之间，所述读数板(2)位于零位线圈(7)的一侧设置有限位线圈(9)，所述第二限位金属块(10)可同时遮挡限位线圈(9)与零位线圈(7)，所述读数板(2)内的信号处理单元根据判断限位线圈(9)与零位线圈(7)分别经过第二限位金属块(10)与零位金属时各自的电感信号是否同时发生变化以确定栅尺本体(1)的零位或两端的限位。

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