[实用新型]绝对零位感应同步器

说明书

本实用新型涉及以采用电或磁的方法为特征的，用于物体移动时计量其长度，宽度或角度的计量传感器，通常称之为“感应同步器”。

感应同步器用于直线位移检测时采用直线式结构，它主要由定尺和滑尺等构成，感应同步器用于角度位移检测时则采用旋转式结构，它主要由定子和转子等构成。不论是直线式的定尺和滑尺，或是旋转式的定子和转子，它们的结构均由基板，绝缘层、平面绕组及表面保护层等构成，平面绕组是在基板的绝缘层上具有相同形状规则的连续的单极或多极化的平面导电线圈，对于定尺和滑尺而言，平面绕组在尺体的全长范围里连续均布，如图1所示，对于定子和转子而言，平面绕组在园形或扇形基板上成辐射状或扇状连续均布，如图2所示。相互耦合的定尺和滑尺（或定子和转子），其中某一平面绕组用交流电励磁时，另一尺体中的平面绕组就将产生感应电势，该感应电势，将随尺体耦合位置的移动（或转动）而呈正弦函数变化，这种连续交替变化的正弦波信号经过数显表的处理，并采用增量式脉冲计数方法达到直线位移（或角度位移）精确测量的目的，平面绕组多极化结构是为了均化平面绕组几何形状和位置误差对测量精度的影响，以利于提高测量精确度。由于感应同步器的测量精确度很高，重复测量精度也很高，且具有抗干扰能力强，受环境条件影响小、寿命长、维护简便等优点，因而在航天、航空、机械制造、精密仪器、计量测试等领域得到广泛使用。目前，感应同步器已形成多系列品种，多结构型式，规格繁多的市场商品，例如：直线式感应同步器就有标准型、窄型、带型、小型及非标准型多种。旋转式感应同步器亦随使用要求不同其结构形状也多种多样。直线式感应同步器的外形尺寸和精度分等已有相应标准统一规范生产和使用。但是，现有的感应同步器因为其平面绕组是在同一平面上和尺体全程范围里连续均布的平面导电线圈，根据电磁感应原理，相互耦合尺体间相对运动而产生的正弦交变信号只随耦合位移的变化而连续变化，却没有固定的起点或终点，当停电信号消失或其它故障，则无法寻找原来的位置，当采用增量脉冲计数方法测量位移值时则无法获得计量测试的绝对坐标尺寸，给使用带来不便，其使用范围也受到限制。

为了克服现有感应同步器因结构原因而导致的使用不便和缺陷，给感应同步器设置绝对零位，即座标参考原点是本实用新型的直接目的，但如果采用光电转换、霍尔元件、接近开关等技术来设置绝对零位，则由于其结构尺寸大，不能实现与原产品一体化，可靠性差、成本高。因此设计一种小型可靠且能与原产品一体化的绝对零位感应同步器，则是本实用新型要解决的技术关键。

本实用新型根据感应同步器的工作原理和原有结构特征，在原有平面绕组的平行平面上或同一平面的相邻位置上，设置一组或若干组特殊精密的附加平面绕组，且使附加平面绕组和原有平面绕组在其计量方向上保持某一特定不变的位置关系，对附加平面绕组用交流电励磁，就能在感应同步器尺体的某一固定位置获得一定大小的电信号，对该电信号进行放大、滤波、整形等一系列处理，从而建立起一个固定位置标记，可作为感应同步器增量计数的坐标原点，这一点即为感应同步器的绝对零点或绝对零位。

附加平面绕组可以设置在尺体的端部或中间任意位置，它在计量方向上的结构长度（或弧度）一般比原来的平面绕组长度（或弧度）小得多，当设置一个绝对零位时，附加平面绕组一般设置在尺体的端部或旋转起始位置；设置多个绝对零位是为了使用时方便地选择一个最合适的位置作为测量坐标原点，这种位置相对可变的绝对零位是根据实用的需要而设置的。

附加平面绕组可以设置在原来平面绕组的上面或下面、或同一平面附近，它们和原来的平面绕组之间用绝缘层隔开，附加平面绕组的形状规则和节距可以和原来的平面绕组完全相同，也可以采用形状规则相同而节距不同；或形状规则不同而节距相同；或形状规则及节距均不相同的平面绕组。

本实用新型使感应同步器的应用产生了实质性的变化和显著意义，结构特征具有显著的技术经济意义：

1、本实用新型使感应同步器原来的相对增量测量变成绝对增量测量，因而对测量结果可以实行误差补偿，使测量精度显著提高。

2、本实用新型由于建立起绝对零点坐标，扩大了感应同步器的适用范围和使用价值，在数控机床、测量中心、自动控制中应用，能完全保证运动体自动返回原点。

3、本实用新型建立的绝对零位精度很高，重复精度可达±1μm并且稳定可靠，抗干扰能力强。

4、本实用新型采用附加平面绕组的结构形式建立绝对零位，实现了与原产品结构的一体化，生产工艺简便一致，有利于生产组织与管理，也利于降低生产成本。