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CN110873585A - 格栅编码器及其装置 - Google Patents

格栅编码器及其装置 Download PDF

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CN110873585A
CN110873585A CN201811019331.4A CN201811019331A CN110873585A CN 110873585 A CN110873585 A CN 110873585A CN 201811019331 A CN201811019331 A CN 201811019331A CN 110873585 A CN110873585 A CN 110873585A
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CN
China
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grating
grid coding
grid
encoder
base body
Prior art date
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Pending
Application number
CN201811019331.4A
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English (en)
Inventor
徐志豪
萧恒昇
萧志茂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hiwin Mikrosystem Corp
Hiwin Technologies Corp
Original Assignee
Hiwin Mikrosystem Corp
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Publication date
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    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
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    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/249—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using pulse code
    • G01D5/2497—Absolute encoders

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Abstract

一种格栅编码器适用于安装在线性轴上，包含由导磁材料构成的基体及格栅编码单元。格栅编码单元包括设置于基体上的格栅编码组，及与格栅编码组相邻设置而位于相同表面的位置格栅编码组，格栅编码组具有多个沿基体的轴线延伸并沿轴线的径向间隔排列的凹部，位置格栅编码组具有多个沿轴线的径向延伸并沿轴线间隔排列的凹部。本发明还提供一种适用于安装在旋转轴上的格栅编码装置，包含具有环形基体的格栅编码器及感测单元，感测单元与格栅编码器间隔设置。借此，能量测线性轴的直线度误差、平坦度、横向及垂直振动量，还可量测旋转轴的轴向与径向偏摆量，通过位置格栅编码组来量测线性轴的位移与速度及旋转轴的角度位置与角速度。

Description

格栅编码器及其装置
技术领域
本发明涉及一种编码器，特别是涉及一种能量测线性轴与旋转轴的振动量、偏摆量、速度，及角度位置的格栅编码器及其装置。
背景技术
美国第8,836,324号公告专利(下称前案)公开一种用于量测线性或旋转轴的铁磁材料(ferromagnetic material)装置，其中，该铁磁材料装置具有齿形结构，并通过将一巨磁阻(giant magnetoresistance，GMR)感测器与一永久磁铁并列，并将其设置在感应齿形结构的最大磁场处，用以量测得知其解析位移物理量。
具体地说，前案使用线性或环形导磁材料，通过在其上表面加工出齿形结构，且巨磁阻感测器与永久磁铁并列，当通过沟槽状的齿形结构时，其感测得到的磁场会产生弦波状的变化，进而解析得到相关物理量。
然而，前案的齿形结构于线性导磁材料上的排列方式是沿其宽度方向延伸，而沿其长度方向排列；而于环形导磁材料上的齿形结构则是设置在环形导磁材料的内表面上，且也是沿其宽度方向延伸，而沿其长度方向排列，换句话说，前案齿形结构的排列方式只能量测到单一方向的位移量。举例来说，当齿形结构为轴向排列时，仅能量测轴向位移量；若为径像排列时，则仅能量测到径向位移量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能量测线性轴的直线度误差、平坦度、横向与垂直振动量，及位移与速度的格栅编码器。
本发明格栅编码器包含基体及格栅编码单元；所述基体由导磁材料构成；所述格栅编码单元由导磁材料构成，包括设置于所述基体上的格栅编码组，及与所述格栅编码组相邻设置而位于相同表面的位置格栅编码组，所述格栅编码组具有多个沿所述基体的轴线延伸并沿所述轴线的径向间隔排列的凹部，所述位置格栅编码组具有多个沿轴线的所述径向延伸并沿所述轴线间隔排列的凹部。
本发明格栅编码器的另一实施态样包含环形基体及格栅编码单元；所述环形基体由导磁材料构成，包括第一表面，及相反所述第一表面的第二表面；所述格栅编码单元由导磁材料构成，包括设置于所述环形基体的所述第一表面与所述第二表面的其中一者的格栅编码组，所述格栅编码组具有多个以所述环形基体的中心轴线为同心圆间隔排列的凹部。
本发明的格栅编码器，所述第一表面与所述第二表面的法线与所述中心轴线平行，所述格栅编码组设置于所述第一表面，所述凹部为同心圆地沿所述环形基体的径向排列。
本发明的格栅编码器，所述第一表面与所述第二表面的法线与所述中心轴线垂直，且所述第二表面邻近所述中心轴线，所述格栅编码组设置于所述第一表面，所述凹部为同心圆地沿所述环形基体的轴向排列。
本发明格栅编码器的另一实施态样包含环形基体及格栅编码单元；所述环形基体由导磁材料构成，包括第一表面，及相反所述第一表面的第二表面；所述格栅编码单元由导磁材料构成，包括设置于所述环形基体的所述第一表面与所述第二表面的其中一者的格栅编码组，及与所述格栅编码组相邻地设置于相同表面的位置格栅编码组，所述格栅编码组具有多个以所述环形基体的中心轴线为同心圆间隔排列的凹部，所述位置格栅编码组具有多个围绕所述中心轴线而间隔排列的凹部。
本发明的格栅编码器，所述第一表面与所述第二表面的法线与所述中心轴线平行，所述格栅编码组与所述位置格栅编码组设置于所述第一表面，且所述格栅编码组的所述凹部为同心圆地沿所述环形基体的所述径向排列，所述位置格栅编码组的所述凹部沿所述环形基体的径向延伸，所述位置格栅编码组位于所述环形基体的内周缘与所述格栅编码组之间，或位于所述环形基体的外周缘与所述格栅编码组之间。
本发明的格栅编码器，所述第一表面与所述第二表面的法线与所述中心轴线垂直，且所述第二表面邻近所述中心轴线，所述格栅编码组与所述位置格栅编码组设置于所述第一表面，所述格栅编码组的所述凹部为同心圆地沿所述环形基体的轴向排列，所述位置格栅编码组的所述凹部沿所述环形基体的所述轴向延伸。
本发明的格栅编码器，所述位置格栅编码组为增量式格栅编码与绝对式格栅编码其中一者。
本发明还提供一种格栅编码装置。
本发明格栅编码装置适用于安装在线性轴上，以进行所述线性轴的振动量与位移量测。所述格栅编码装置包含如前述的格栅编码器，及感测单元；所述格栅编码器沿所述线性轴的轴向设置；所述感测单元对应所述格栅编码单元地与所述格栅编码器间隔设置，并包括用以感测所述格栅编码单元振幅讯号的感测器，及用以感测格栅编码器磁场强度的类比感测元件。
本发明格栅编码装置的另一实施态样包含如前述的格栅编码器，及感测单元；所述格栅编码器围绕所述旋转轴设置；所述感测单元对应所述格栅编码单元地与所述格栅编码器间隔设置，并包括用以感测所述格栅编码单元讯号的感测器，及用以感测格栅编码器磁场强度的类比感测元件。
本发明的格栅编码装置，当所述格栅编码器的所述第一表面与所述二表面的法线是与所述中心轴线平行时，所述环形基体的内周缘朝向所述旋转轴。
本发明的格栅编码装置，当所述格栅编码器的所述第一表面与所述二表面的法线是与所述中心轴线垂直时，所述环形基体的所述第二表面朝向所述旋转轴。
本发明的格栅编码装置，所述格栅编码器以所述第二表面附着于所述旋转轴的表面上。
本发明的有益效果在于：在所述基体上同时设置具有多个间隔排列的凹部的格栅编码组与位置格栅编码组，而在所述环形基体上设置具有多个以所述环形基体的中心轴线为同心圆间隔排列的凹部的格栅编码组，且能进一步增设具有多个围绕所述中心轴线而间隔排列的凹部的位置格栅编码组，可量测线性轴的直线度误差、平坦度、横向及垂直振动量，还可量测旋转轴的轴向与径向偏摆量，还能通过位置格栅编码组来量测线性轴的位移与速度及旋转轴的角度位置与角速度。
附图说明
图1是一立体示意图，说明本发明格栅编码器的一第一实施例；
图2是一局部放大示意图，说明本发明该第一实施例的一格栅编码组与一位置格栅编码组；
图3是一立体示意图，说明本发明格栅编码器的一第二实施例；
图4是一局部放大示意图，说明本发明该第二实施例的该格栅编码组；
图5是一立体示意图，说明本发明格栅编码器的一第三实施例；
图6是一剖面侧视示意图，说明沿图5的直线VI-VI进行剖面得到的该第三实施例的该格栅编码组；
图7是一立体示意图，说明本发明格栅编码器的一第四实施例；
图8是一局部放大示意图，说明本发明该第四实施例的该格栅编码组与该位置格栅编码组；
图9是一立体示意图，说明本发明格栅编码器的一第五实施例；
图10是一局部放大示意图，说明本发明该第五实施例的该格栅编码组与该位置格栅编码组；
图11是一立体示意图，说明本发明格栅编码器的一第六实施例；
图12是一局部放大示意图，说明本发明该第六实施例的该格栅编码组与该位置格栅编码组；
图13是一立体示意图，说明本发明格栅编码器的一第七实施例；
图14是一局部放大示意图，说明本发明该第七实施例的该格栅编码组与该位置格栅编码组；
图15是一立体示意图，说明本发明该第一实施例与一感测单元安装于一线性轴上的态样；
图16是一立体示意图，说明本发明该第四实施例与该感测单元安装在该旋转轴上的态样；
图17是一立体示意图，说明本发明该第六实施例与该感测单元安装在该旋转轴上的态样；
图18是一立体示意图，说明本发明该第七实施例与该感测单元安装在该旋转轴上的另一态样；
图19是一流程图，说明本发明具有该第一实施例的该格栅编码器的该格栅编码装置量测线性轴的物理量的流程；
图20是一流程图，说明本发明具有该第二实施例与该第三实施例的该格栅编码器的该格栅编码装置量测旋转轴的物理量的流程；及
图21是一流程图，说明本发明具有该第四实施例至该第七实施例的该格栅编码器的格栅编码装置量测旋转轴的物理量的流程。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
参阅图1与图2，本发明格栅编码器2的一第一实施例，包含一基体20，及一设置于该基体20上的格栅编码单元201，其中，图2是图1该格栅编单元201的局部放大图。
具体地说，于该第一实施例中，该基体20呈线性态样，该基体20与该格栅编码单元201都是由导磁材料构成。该格栅编码单元201包括一设置于该基体20上的格栅编码组22，及一与该格栅编码组22相邻设置而位于相同表面的位置格栅编码组23。
详细地说，该格栅编码组22具有多个沿该基体20的一轴线202延伸并沿该轴线202的一径向203间隔排列的凹部221。该位置格栅编码组23具有多个沿该轴线202的该径向203延伸并沿该轴线202方向间隔排列的凹部231。要说明的是，于该第一实施例中，该位置格栅编码组23是以增量式格栅编码为例做说明，而该格栅编码组22的所述凹部221与该位置格栅编码组23的所述凹部231的数量并没有特别限制，可视应用需求来增设或减少所述凹部221、231的数量。
更详细地说，于该第一实施例中，通过将该格栅编码组22与该位置格栅编码组23设置在线性态样的该基体20上，并让其格栅编码(也就是所述凹部221、231)分别如前述沿该轴线202与该径向203间隔排列，而可用以量测一线性轴的平坦度误差、横向(lateral)振动量、垂直(virtical)振动量，或位移等相关物理量，其相关量测流程容后说明。
参阅图3与图4，本发明格栅编码器2的一第二实施例大致相同于该第一实施例，其不同处在于，该基体20的态样及该第二实施例没有设置该位置格栅编码组23。具体地说，该第二实施例包含一环型基体21、一形成于该环形基体21上的格栅编码单元201，及一设置于该环形基体21的固定件24，其中，图4是图3该格栅编码组22的局部放大图。
具体地说，该环形基体21是由导磁材料构成，并包括一中心轴线200、一第一表面211、一相反该第一表面211的第二表面212，及一邻近该中心轴线200的内周缘213。该格栅编码单元201由导磁材料构成，并包括一设置于该环形基体21的该第一表面211的格栅编码组22，该格栅编码组22具有多个以该环形基体21的该中心轴线200为同心圆间隔排列的凹部221。
详细地说，于该第二实施例中，该环形基体21是呈扁平状，也就是说，该第一表面211与该第二表面212的一法线n是与该中心轴线200平行，使得所述凹部221为同心圆地沿该环形基体21的一径向排列。其中，所述凹部221的数量也没有特别限制，可视应用需求来减少或增设所述凹部221。
该固定件24是设置于该内周缘213上，用以让该环形基体21于后续能更方便地安装在其他装置上。要说明的是，该固定件24的态样并没有特别限制，且也可视情况而不设置该固定件24，只要能将该环形基体21安装在要应用的装置上即可。
参阅图5与图6，本发明格栅编码器2的一第三实施例大致与该第二实施例相同，不同处在于，该第三实施例的该环形基体21的态样。具体地说，图6是图5该格栅编码组22的剖面侧视图，于该第三实施例中，该环形基体21是呈立体环形，也就是说，该第一表面211与该第二表面212的法线n是与该中心轴线200垂直，且该第二表面212是邻近该中心轴线200，使得该格栅编码组22是设置于外围的该第一表面211上，且所述凹部221为同心圆地沿该环形基体21的一轴向(也就是沿该中心轴线200的方向)排列。当该第三实施例的格栅编码器2要安装该固定件24时，则是安装在该第二表面212上。
参阅图7与图8，本发明格栅编码器2的一第四实施例大致与该第二实施例相同，不同处在于，该格栅编码单元201。具体地说，于该第四实施例中，该格栅编码单元201包括格栅编码组22及一位置格栅编码组23，其中，图8是图7该格栅编码组22与该位置格栅编码组23的局部放大图。该位置格栅编码组23与该格栅编码组22相邻地设置于相同的该第一表面211上，且具有多个围绕该中心轴线200而间隔排列的凹部231。
详细地说，该位置格栅编码组23的所述凹部231是沿该环形基体21的径向延伸而围绕该内周缘213，且该位置格栅编码组23是以增量式格栅编码为例做说明，而可用以量测增量位置，也就是以某个特定参考点作为原点，而量测对于此原点的旋转角度，其值可如参考坐标以正值或负值表示。此外，该位置格栅编码组23能位于该环形基体21的该内周缘213与该格栅编码组22之间，或位于该环形基体21的一外周缘214与该格栅编码组22之间，于本实施例中，该位置格栅编码组23是以位于该环形基体21的该内周缘213与该格栅编码组22之间为例做说明。
参阅图9与图10，本发明格栅编码器2的一第五实施例大致与该第四实施例相同，不同处在于，该位置格栅编码组23的态样，其中，图10是图9该格栅编码组22与该位置格栅编码组23的局部放大图。具体地说，于该第五实施例中，该位置格栅编码组23是以绝对式格栅编码为例做说明，而用以量测欲量测的装置(例如旋转轴)的绝对位置，也就是不需要参考点，而可得到完全的绝对位置(类似绝对坐标系，所有的位置资讯均为唯一值)。因此，于该第五实施例中，该位置格栅编码组23的所述凹部231的排列方式不同于该第四实施例中的该位置格栅编码组23的所述凹部231。
详细地说，该位置格栅编码组23的所述凹部231(绝对式格栅编码)也是环绕该内周缘213，但其排列方式并没有一定，主要是视应用情况来编排所述凹部231，由于本发明主要特征在改变该格栅编码组22与该位置格栅编码23的排列方式(即前述以同心圆方式排列)，及将该格栅编码组22与该位置格栅编码组23两者彼此相结合在同一个环形基体21上，因此，有关绝对式格栅编码的编列方式则为本领域所周知，于此不加以赘述。
参阅图11与图12，本发明格栅编码器2的一第六实施例大致与该第四实施例相同，不同处在于，该第六实施例的该环形基体21的态样，其中，图12是图11该格栅编码组22与该位置格栅编码组23的局部放大图。具体地说，于该第六实施例中，该环形基体21是呈立体环形，也就是说，该第一表面211与该第二表面212的法线n是与该中心轴线200垂直，且该第二表面212是邻近该中心轴线200，使得该格栅编码组22与该位置格栅编码组23是设置于外围的该第一表面211上，且该格栅编码组22的所述凹部221为同心圆地沿该环形基体21的轴向(也就是沿该中心轴线200的方向)排列，该位置格栅编码组23的所述凹部231是沿该环形基体21的轴向延伸并围绕该中心轴线200间隔排列。当该第六实施例的格栅编码器2要安装该固定件24时，则是安装在该第二表面212上。
参阅图13与图14，本发明格栅编码器2的一第七实施例大致与该第六实施例相同，不同处在于，该位置格栅编码组23的态样，图14是图13该格栅编码组22与该位置格栅编码组23的局部放大图。具体地说，该第七实施例中，该位置格栅编码组23是以绝对式编码为例做说明，用以量测绝对位置。有关绝对式编码相关说明与该第五实施例的说明相同，于此不加以赘述。
此处值得说明的是，前述所述实施例的格栅编码器2主要是通过让该格栅编码组22的所述凹部221以同心圆分布排列，并同时让该位置格栅编码组23的所述凹部231与该格栅编码组22相邻设置，在线性轴的应用中可量测直线度误差、横向振动量与垂直振动量，而在旋转轴的应用中则可量测轴向与径向的偏摆量及增量位置与绝对位置。
为了更清楚说明如何以前述实施例的格栅编码器2进行线性轴与旋转轴的相关量测，以下提出一包含前述格栅编码器2的格栅编码装置进行说明。
参阅图15，该格栅编码装置适用于安装在一线性轴40上，以进行该线性轴40的振动量与角度位置的量测。于图15中，该格栅编码装置是以包含该第一实施例的该格栅编码器2及一感测单元3为例做说明。具体地说，该格栅编码器2是沿该线性轴40的一轴向设置，且该感测单元3是对应该格栅编码单元201地与该格栅编码器2间隔设置，并包括一用以感测该格栅编码单元201振幅讯号的感测器(图未示)，及一用以感测格栅编码器2磁场强度的类比感测元件(图未示)，要说明的是，图15是将该感测器与该类比感测元件整合成该感测单元3而以示意图显示该感测单元3为例做说明。
详细地说，由于该第一实施例的该格栅编码器2是呈线性态样，因此，该格栅编码器2是直接以其底面安装在该线性轴40上，该感测单元3则是以不接触的方式安装在该格栅编码器2上的固定侧，用以感测该格栅编码组22与该位置格栅编码组23，相关感测方式容后说明，适用于作为本发明的该感测单元3的该感测器可选自巨磁阻感测器，该类比感测元件则可选自霍尔感测器，但并不以此为限。
参阅图16，该第二实施例、该第四实施例，及第五实施例的该格栅编码器2适用于安装在一旋转轴4上，于图16中，是以该第四实施例的该格栅编码器2安装在该旋转轴4上为例做说明。具体地说，该格栅编码器2是围绕该旋转轴4设置，且该感测单元3是对应该格栅编码组22与该位置格栅编码组23间隔设置，有关该感测单元3的结构与前述相同。此处要特别说明的是，该第二实施例与该第五实施例的该格栅编码器2安装于该旋转轴4的方式与感测方式也与图16相同，因此，于此不加以赘述。
详细地说，由于该第二实施例、该第四实施例，及第五实施例的该格栅编码器2的该第一表面211与该第二表面212的法线n是与该中心轴线200平行，因此，该格栅编码器2安装到该旋转轴4上时，是让该环形基体21的该内周缘213朝向该旋转轴4并通过该固定件24安装固定在该旋转轴4上。该感测单元3则是以不接触的方式安装在固定侧。
参阅图17与图18，该第三实施例、该第六实施例，及第七实施例的该格栅编码器2适用于安装在该旋转轴4上，于图17与图18中，是分别以该第六实施例与该第七实施例的格栅编码器2安装在该旋转轴4上为例做说明。具体地说，当该格栅编码装置是以该第三、六、七实施例的该格栅编码器2安装在该旋转轴4上时，则是以该环形基体21的该第二表面212朝向该旋转轴4设置，且也通过该固定件24安装固定在该旋转轴4上，使得该格栅编码组22与该位置格栅编码组23是背向该旋转轴4的一表面41。此处要特别说明的是，由于该第三、六、七实施例的该格栅编码器2的该第一表面211与该第二表面212的法线n是垂直于该中心轴线200，因此，也可不需要设置该固定件24，直接如图18以该格栅编码器2的该第二表面212附着地安装在该旋转轴4的该表面41上。
参阅图19并配合参阅图15，说明以图15具有该第一实施例的该格栅编码器2的该格栅编码装置进行量测该线性轴40的平坦度误差、直线度误差、垂直振动量、横向振动量、位移，及速度的计算流程。
当该线性轴40进行移动时，以该第一实施例的该格栅编码器2进行量测时(如图15)，能通过该类比感测元件先感测该格栅编码组22(见图1)的磁场强度，其中，其磁场强度能通过磁通量(flux)的大小来得知，通过磁通量的变化得知磁场强度后，进一步与内建的寻找表(look up table，LUT)进行比对，再经由微控制器(micro-controller unit，MCU)进行运算解析而得到位置资讯，进而得知该线性轴40的平坦度误差或垂直振动量。由此可知，以该类比感测元件量测格栅编码器磁场强度与内建的寻找表(LUT)比对运算后，即可直接得知线性轴平坦度误差或垂直振动量。
此外，当要量测以该第一实施例的该格栅编码器2量测直线度误差或横向振动量时，则可通过该感测单元3内的该感测器直接感测该格栅编码组22的磁场变化，而由该感测器输出电压讯号给微控制器(MCU)进行运算解析而得到位置资讯，即可得知该线性轴40的直线度误差或横向振动量。
进一步地来说，由于本发明该第一实施例的该格栅编码器2是同时整合该格栅编码组22与该位置格栅编码组23，因此，除了前述量测该线性轴40的平坦度误差、直线误差与振动量之外，还能通过该感测器感测该位置格栅编码组23的增量式编码的磁场变化，而量得该线性轴40的位移、速度，及加速度，进而得知该线性轴40的增量位置。
参阅图20，进一步说明以该第二实施例及该第三实施例的该格栅编码器2量测该旋转轴4的轴向偏摆量及径向偏摆量的计算流程。首先，由于偏心量对旋转运动的影响甚大，因此，先校正该格栅编码器2与该旋转轴4的同心度。
接着，当该旋转轴4进行旋转运动时，当以具有该第二实施例的该格栅编码器2的该格栅编码装置进行量测时，能通过该感测单元3感测该格栅编码组22因该旋转轴4于径向的偏摆产生的磁场变化进而转换成电压讯号，并将此电压讯号传至与该感测单元3连接的微控制器(MCU)进行运算解析，即可得知该旋转轴4于旋转过程的径向偏摆；而当以具有该第三实施例的该格栅编码器的该格栅编码装置进行量测时，能通过该感测单元3感测该格栅编码组22因该旋转轴4于轴向的偏摆产生的讯号，并将此讯号传至该微控制器(MCU)进行运算解析，即可得知该旋转轴4于旋转过程的轴向偏摆。
参阅图21，再说明以图16、图17或图18的该格栅编码装置进行量测该旋转轴4的轴向偏摆、径向偏摆、旋转角度、角速度，及角加速度的计算流程。
首先，由于偏心量对旋转运动的影响甚大，因此，先校正该格栅编码器2与该旋转轴4的同心度。
首先，以图21最左边的实施流程说明，以该第四实施例与该第五实施例的该格栅编码器2(见图7与图9)为例进行量测。当该旋转轴4进行旋转运动时，能通过该类比感测元件先感测该格栅编码组22的磁场强度，其中，其磁场强度能通过磁通量(flux)的大小来得知，通过磁通量的变化得知磁场强度后，进一步与内建的寻找表(LUT)进行比对，再经由微控制器(MCU)进行运算解析，进而得知该旋转轴4于轴向偏摆或轴向振动量。由此可知，以该第四实施例及该第五实施例的该格栅编码器2搭配该类比感测元件量测格栅编码器的磁场强度与内建的寻找表(LUT)比对运算后，即可直接得知轴向偏摆与轴向振动量。相反地，当要以图21最左边的实施流程量测径向偏摆与径向振动量时，则以该第六实施例与该第七实施例(见图11与图13)的该格栅编码器2进行量测，直接量测该第六实施例与该第七实施例的该格栅编码器2的格栅编码单元22的磁场强度，来得知径向偏摆与径向振动量，其相关量测方式与前述量测轴向偏摆与轴向振动量相同，于此不加以赘述。
接着，以图21中间的实施流程说明，以该第四实施例及该第五实施例的该格栅编码器2(见图7与图9)为例进行量测。当该旋转轴4进行旋转运动时，能通过该感测单元3中的该感测器感测格栅编码组22的磁场产生的弦波状的变化，而由该感测器将此磁场产生的弦波状变化转换成电压讯号输出给微控制器(MCU)进行运算解析而得知该旋转轴4于径向偏摆(即图16的x方向)或径向振动量。相反地，当要以图21中间的实施流程量测轴向偏摆与轴向振动量时，则以该第六实施例与该第七实施例(见图11与图13)的该格栅编码器2进行量测，以该感测器量测该第六实施例与该第七实施例的该格栅编码器2的格栅编码单元22的磁场产生的弦波状的变化，来得知轴向偏摆(见图17与图18所标示的y方向)与轴向振动量，其相关量测方式与前述量测径向偏摆与径向振动量相同，于此不加以赘述。
由此可知，图21与最左边的实施流程与图21中间的实施流程差异在于，直接以类比感测元件量测格栅编码组22的磁场强度(图21与最左边的实施流程)，或以感测器量测格栅编码组22的磁场变化而转换成电压讯号(图21中间的实施流程)。也就是说图21最左边的实施流程以第四实施例及该第五实施例的该格栅编码器2量测该旋转轴4的偏摆时，是量测轴向偏摆；而以图21中间的实施流程以第四实施例及该第五实施例的该格栅编码器2量测该旋转轴4的偏摆时，则是量测径向偏摆。
由于本发明该第四至七实施例的该格栅编码器2是同时整合该格栅编码组22与该位置格栅编码组23，因此，除了前述量测该旋转轴4的偏摆之外，还能通过该感测器感测该位置格栅编码组23的增量式编码或绝对式编码，而量得该旋转轴4的旋转角度、角速度，及角加速度，进而得知该旋转轴4的增量位置或绝对位置。
详细地来说，继续参阅图21，以图21最右边的实施流程说明，当该旋转轴4进行旋转运动时，以该第四至七实施例的该格栅编码器2进行量测时，其量测方式是与图21中间的实施流程相似，不同处在于，其感测器是感测位置格栅编码23以得知该旋转轴4的旋转位置资讯。
综上所述，本发明格栅编码器及其装置，通过在线性形态的该基体20上同时设置该格栅编码组22与该位置格栅编码组23，并让其所述凹部221、231分别沿轴线202与径向203延伸而间隔排列，并搭配该感测单元3的类比感测元件与感测器设置于该线性轴40上时，可量得该线性轴40的直线度误差、平坦度、横向与垂直振动量，及位移与速度；此外，还能在环形基体21上设置具有多个以该中心轴线200为同心圆间隔排列的凹部221的格栅编码组22而安装在该旋转轴4上，并配合该感测器与微控制器(MCU)运算得到该旋转轴4旋转径向与轴向偏摆量，且再能进一步增设具有多个围绕该中心轴线202而间隔排列的所述凹部231的位置格栅编码组23，通过该位置格栅编码组23来量测该旋转轴4的角度位置与角速度，所以确实能达成本发明的目的。

Claims (13)

1.一种格栅编码器；其特征在于：
所述格栅编码器包含基体及格栅编码单元；所述基体由导磁材料构成；所述格栅编码单元由导磁材料构成，包括设置于所述基体上的格栅编码组，及与所述格栅编码组相邻设置而位于相同表面的位置格栅编码组，所述格栅编码组具有多个沿所述基体的轴线延伸并沿所述轴线的径向间隔排列的凹部，所述位置格栅编码组具有多个沿轴线的所述径向延伸并沿所述轴线间隔排列的凹部。
2.一种格栅编码器；其特征在于：
所述格栅编码器包含环形基体及格栅编码单元；所述环形基体由导磁材料构成，包括第一表面，及相反所述第一表面的第二表面；所述格栅编码单元由导磁材料构成，包括设置于所述环形基体的所述第一表面与所述第二表面的其中一者的格栅编码组，所述格栅编码组具有多个以所述环形基体的中心轴线为同心圆间隔排列的凹部。
3.根据权利要求2所述的格栅编码器，其特征在于：所述第一表面与所述第二表面的法线与所述中心轴线平行，所述格栅编码组设置于所述第一表面，所述凹部为同心圆地沿所述环形基体的径向排列。
4.根据权利要求2所述的格栅编码器，其特征在于：所述第一表面与所述第二表面的法线与所述中心轴线垂直，且所述第二表面邻近所述中心轴线，所述格栅编码组设置于所述第一表面，所述凹部为同心圆地沿所述环形基体的轴向排列。
5.一种格栅编码器；其特征在于：
所述格栅编码器包含环形基体及格栅编码单元；所述环形基体由导磁材料构成，包括第一表面，及相反所述第一表面的第二表面；所述格栅编码单元由导磁材料构成，包括设置于所述环形基体的所述第一表面与所述第二表面的其中一者的格栅编码组，及与所述格栅编码组相邻地设置于相同表面的位置格栅编码组，所述格栅编码组具有多个以所述环形基体的中心轴线为同心圆间隔排列的凹部，所述位置格栅编码组具有多个围绕所述中心轴线而间隔排列的凹部。
6.根据权利要求5所述的格栅编码器，其特征在于：所述第一表面与所述第二表面的法线与所述中心轴线平行，所述格栅编码组与所述位置格栅编码组设置于所述第一表面，且所述格栅编码组的所述凹部为同心圆地沿所述环形基体的所述径向排列，所述位置格栅编码组的所述凹部沿所述环形基体的径向延伸，所述位置格栅编码组位于所述环形基体的内周缘与所述格栅编码组之间，或位于所述环形基体的外周缘与所述格栅编码组之间。
7.根据权利要求5所述的格栅编码器，其特征在于：所述第一表面与所述第二表面的法线与所述中心轴线垂直，且所述第二表面邻近所述中心轴线，所述格栅编码组与所述位置格栅编码组设置于所述第一表面，所述格栅编码组的所述凹部为同心圆地沿所述环形基体的轴向排列，所述位置格栅编码组的所述凹部沿所述环形基体的所述轴向延伸。
8.根据权利要求5所述的格栅编码器，其特征在于：所述位置格栅编码组为增量式格栅编码与绝对式格栅编码其中一者。
9.一种格栅编码装置，适用于安装在线性轴上，以进行所述线性轴的振动量与位移量测；其特征在于：
所述格栅编码装置包含如权利要求1所述的格栅编码器，及感测单元；所述格栅编码器沿所述线性轴的轴向设置；所述感测单元对应所述格栅编码单元地与所述格栅编码器间隔设置，并包括用以感测所述格栅编码单元振幅讯号的感测器，及用以感测格栅编码器磁场强度的类比感测元件。
10.一种格栅编码装置，适用于安装在旋转轴上，以进行所述旋转轴的偏摆与角度位置量测；其特征在于：
所述格栅编码装置包含如权利要求2至8所述的格栅编码器，及感测单元；所述格栅编码器围绕所述旋转轴设置；所述感测单元对应所述格栅编码单元地与所述格栅编码器间隔设置，并包括用以感测所述格栅编码单元讯号的感测器，及用以感测格栅编码器磁场强度的类比感测元件。
11.根据权利要求10所述的格栅编码装置，其特征在于：当所述格栅编码器的所述第一表面与所述二表面的法线是与所述中心轴线平行时，所述环形基体的内周缘朝向所述旋转轴。
12.根据权利要求10所述的格栅编码装置，其特征在于：当所述格栅编码器的所述第一表面与所述二表面的法线是与所述中心轴线垂直时，所述环形基体的所述第二表面朝向所述旋转轴。
13.根据权利要求12所述的格栅编码装置，其特征在于：所述格栅编码器以所述第二表面附着于所述旋转轴的表面上。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101836086A (zh) * 2007-10-25 2010-09-15 Rls梅里那技术公司 磁性编码器和参考标记施加器
CN102472642A (zh) * 2009-07-07 2012-05-23 移动磁体技术公司 多周期绝对位置传感器
CN104245477A (zh) * 2012-03-28 2014-12-24 萱场工业株式会社 电动动力转向装置
US20150323352A1 (en) * 2014-05-12 2015-11-12 Canon Kabushiki Kaisha Encoder and apparatus including the same
WO2016080184A1 (ja) * 2014-11-19 2016-05-26 日本電産サンキョー株式会社 位置検出装置、駆動装置、および位置検出用スケール部材
CN206459686U (zh) * 2017-02-23 2017-09-01 台达电子工业股份有限公司 编码器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101836086A (zh) * 2007-10-25 2010-09-15 Rls梅里那技术公司 磁性编码器和参考标记施加器
CN102472642A (zh) * 2009-07-07 2012-05-23 移动磁体技术公司 多周期绝对位置传感器
CN104245477A (zh) * 2012-03-28 2014-12-24 萱场工业株式会社 电动动力转向装置
US20150323352A1 (en) * 2014-05-12 2015-11-12 Canon Kabushiki Kaisha Encoder and apparatus including the same
WO2016080184A1 (ja) * 2014-11-19 2016-05-26 日本電産サンキョー株式会社 位置検出装置、駆動装置、および位置検出用スケール部材
CN206459686U (zh) * 2017-02-23 2017-09-01 台达电子工业股份有限公司 编码器

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