专利名称：线性编码器的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种线性编码器与一种用于线性编码器的压迫连结机构。
背景技术：
光学编码器主要包括一主光栅尺，一标示光栅尺及一连结机构。主光栅尺固定于一中空铝挤型，标示光栅尺则固定于另一滑动本体，而该滑动本体利用该连结机构与另一电路盒连接，该连结机构并迫使主光栅尺与标示光栅尺间保持容许的平行方位及间距。该电路盒可相对于中空铝挤型外壳移动，即经由连结机构带动标示光栅尺与主光栅尺的相对运动，此时利用一束同时穿过主光栅尺与标示光栅尺而产生光栅的绕射效应，经由一光侦测器撷取光强度讯号并转换为电讯号后，即可用于高精度的位移量测系统。
光学编码器为用于定位的量测元件，所以其定位精度及重复精度为光学编码器最首要功能。为达到此一功能，主光栅尺与标示光栅尺间的平行度及间隙必须保持在一容许值，以确保光侦测器能接收到具有稳定振幅及相位的光电讯号，提供后续电路处理而得到准确的相对运动距离。
由于主光栅尺与标示光栅尺分别组立于个别构件中，其间的平行度及间隙必须由连接机构来保持。公知连结机构如图1所示是以一根弹簧钢丝110连结滑动本体120与电路盒，在此同时该弹簧钢丝110并压迫标示光栅尺130所在的滑动本体120上的数个滚动轴承140，使滚动轴承140贴向主光栅尺150的正面参考面152及端面参考面151。如此当电路盒与主光栅尺150相对运动时，便可达到使主光栅尺150与标示光栅尺130间相对运动并保持容许的平行方位及间距。
然而，线性编码器机构中，标示光栅尺130、光源、透镜及光侦测器均置于图1中滑动本体120的右侧，因此组合的质量中心如图1中M点所示，而弹簧钢丝110的作用力(向下FCY及向内FCZ)作用于图中C点。因此将此线性编码器置于机台时，由于机台的作用力、振动…等因素，使得滑动本体120因惯性力(向上FBY及向外FBZ)而有脱离主光栅尺150的趋势，而此惯性力可视为作用于上述质量中心。当以图1中左下角的滚动轴承为支点，考虑绕Y轴的力矩，则惯性力FBY的力臂XB1恒大于压缩弹簧作用力FCY的力臂XC1，此因素使线性编码器不利于抵抗外界环境的影响，缩小其使用的范围，并降低定位精度。
再者滑动本体120经由弹簧钢丝110的压迫力由数个滚动轴承140紧贴著主光栅尺150两个端面，为使弹簧钢丝110的压迫力得到最好效果，弹簧钢丝110连结滑动本体处的摩擦力需降低，且摩擦力降低后还可隔离电路盒受外力的影响。图2中以一个圆柱型套筒114及一压缩弹簧112在弹簧钢丝110前端与滑动本体两端面116与118接触，圆柱型套筒114与滑动本体端面116为圆柱滚动接触，其间摩擦力较�。仓吞淄蔡�114与滑动本体端面118则为圆柱滑动接触，其间摩擦力较大，不利于滑动本体120与主光栅尺150的方位及间距保持。
当电路盒经由弹簧钢丝110带动滑动本体120运动时，弹簧钢丝110会受到摩擦阻力及滑动本体120惯性力，因此有变形的趋势，而此变形会不利于滑动本体120与主光栅尺150的方位及间距保持，造成定位精度的影响。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种线性编码器，能减少滑动本体的惯性力对主光栅尺与标示光栅尺间平行方位及间距的稳定性影响，增加光学编码器的定位精度。且可减少线性编码器机构前后运动时产生的间隙，改善重复量测精度。
本发明的另一目的在于提供一种线性编码嚣的压迫连结机构，以能减少弹簧钢丝对滑动本体所产生的摩擦力，隔离电路盒受外力时对量测所造成的影响，增加光学编码器的定位精度。
为实现上述目的，本发明提供的线性编码器，包括一具有一正面参考面与一端面参考面的主光栅尺；
一滑动本体，具有两个套筒承座切槽与复数个滚动轴承，该滚动轴承贴于该主光栅尺该正面参考面或该端面参考面上，以移动该滑动本体；一标示光栅尺，位在该滑动本体的两个套筒承座切槽之间，配合该主光栅尺以产生一光绕射，以测量位移距离；一电路盒，具有两个分具一凹槽的突出臂，其中该突出臂位于该电路盒的底部，以将该电路盒固定于该滑动本体上；以及至少一压迫连结机构，其由该滑动本体的该套筒承座切槽延伸至该电路盒的该突出臂的凹槽，使该电路盒经由该压迫连结机构带劲该滑动本体移动，并使该滑动本体贴于该主光栅尺上。
其中该标示光栅尺与该滑动本体两个套筒承座切槽距离相同，使该套筒承座切槽互相对称于该标示光栅尺。
其中该滑动本体的套筒承座切槽外还包含一盖板，以防止该压迫连结机构脱落。
其中该压迫连结机构为两组，分别部分容置于该滑动本体的两个套筒承座切槽内。
其中该压迫连结机构具有一球型珠子，位在该套筒承座切槽内；一圆柱型套筒，包覆于该球型珠子外围；以及一弹簧钢丝，其一端与该电路盒的突出臂相连，另一端与该圆柱型套筒相接。
其中位在该电路盒的该突出臂的凹槽底部具有一斜面，该斜面最接近位在该套筒承座切槽的该压迫连结机构部位具有最深的深度，使该压迫连结机构具有一与该主光栅尺的正面参考面垂直的压迫力。
其中该电路盒的该凹槽为一倾斜式凹槽，该倾斜式凹槽的倾斜方向投影至该主光栅尺的端面参考面的法线方向为朝向该主光栅尺内部。
其中该压迫连结机构还包含一压缩弹簧，位于该套筒承座切槽内，并使该圆柱型套筒介于该压缩弹簧与该球型珠子之间，以压迫该圆柱型套筒，使该圆柱型套筒内的该球型珠子顶住于该滑动本体的套筒承座切槽。
其中该压迫连结机构的圆柱型套筒的外径小于该滑动本体的套筒承座切槽的深度。
本发明提供的压迫连结机构，配合一线性编码器，其中该线性编码器包括一具有一正面参考面与一端面参考面的主光栅尺；一滑动本体，具有至少一套筒承座切槽与复数个滚动轴承，该滚动轴承贴于该主光栅尺的该正面参考面或该端面参考面上，以移动该滑动本体；一标示光栅尺，位在该滑动本体上，配合该主光栅尺以产生一光绕射，以测量位移距离；以及一电路盒，共底部具有至少一具有凹槽的突出臂，以将该电路盒固定于该滑动本体上；该压迫连结机构包括一球型珠子，位在该套筒承座切槽内；一圆柱型套筒，包覆于该球型珠子外围；以及一弹簧钢丝，位于该圆柱型套筒与该突出臂之间，其一端与该电路盒的突出臂的凹槽相连，另一端与该圆柱型套筒相接，使该电路盒与该滑动本体相接；其中该滑动本体的套筒承座切槽的两面与该压迫连结机构接触，一面为该滑动本体的套筒承座切槽与该圆柱型套筒接触，一面为该滑动本体的套筒承座切槽与该球型珠子接触，可使该压迫连结机构与该滑动本体间的摩擦力减少。
其还包含一压缩弹簧，位于该套筒承座切槽内，并使该圆柱型套筒介于该压缩弹簧与该球型珠子之间，以压迫该圆柱型套筒，使该圆柱型套筒内的该球型珠子顶住于该滑动本体的套筒承座切槽。
其中该圆柱型套筒的外径小于该滑动本体的套筒承座切槽的深度。
其中容置该球型珠子与该圆柱型套筒的该套筒承座切槽为一长方形凹槽。
图1为公知线性编码器与其连结机构的立体图；图2为公知线性编码器与其连结机构的立体示意图；图3为本发明线性编码器与其连结机构一较佳实施例的示意图；图4为本发明线性编码器与其连结机构二较佳实施例的立体示意图；图5为本发明线性编码器的一较佳实施例的力矩分布示意图；图6为本发明线性编码器与其连结机构另一较佳实施例的示意图；图7为本发明线性编码器与其连结机构另一较佳实施例的示意图。
具体实施例方式
本发明的线性编码器，包含一主光栅尺、一滑动本体、一标示光栅尺、一电路盒、与至少一压迫连结机构，其中该标示光栅尺较佳为介于滑动本体的两个套筒承座切槽的中央，更佳为使用两组压迫连结机构，其相对于滑动本体中央对称，以对称的压迫力量迫使滑动本体贴向主光栅尺，降低惯性力造成的影响。本发明的滑动本体的套筒承座切槽外较佳为包含一盖板，以防止压迫连结机构脱落。本发明的电路盒的凹槽底部较佳为具有一斜面，该斜面最接近套筒承座切槽的部位深度最深，使压迫连结机构具有一与主光栅尺的正面参考面垂直的压迫力。该凹槽亦或是为一斜沟，使凹槽最接近滑动本体的部位距离主光栅尺的底部最近，以产生一与主光栅尺的端面参考面垂直的压迫力。该突出臂的凹槽，更佳为兼具以上两特色，以同时使压迫连结机构具有相对于主光栅尺向下与向内的压迫力。
本发明的压迫连结机构中，包含一球型珠子、一弹簧钢丝、与一圆柱型套筒，其中该压迫连结机构较佳为再包含一压缩弹簧，位于套筒承座切槽内，并使圆柱型套筒介于压缩弹簧与球型珠子之间，以压迫该圆柱型套筒，使圆柱型套筒内的球型珠子顶住滑动本体的套筒承座切槽。该圆柱型套筒的外径较佳为小于滑动本体的套筒承座切槽的深度。而因弹簧钢丝为一连动机构，可减少因待测物震动所造成的变形，增加位移量测精确度。
线性编码器中标示光栅尺、光源、透镜及光侦测器置于滑动本体的中央，并使用两组于滑动本体中央对称的压迫机构时，以对称的压迫力量迫使滑动本体贴向主光栅尺，降低外界震动造成的惯性力影响，扩大其使用的范围，并增加定位精度。且使用球型珠子于圆柱型套筒套内将上述的滑动摩擦变为滚动摩擦以减少摩擦力，利于滑动本体与主光栅尺的方位及间距保持。且以两组弹簧钢丝来带动滑动本体，可增加连动机构的刚性，减少变形对精度的影响，从而增加定位精度。
为能更了解本发明的技术内容，特举三较佳具体实施例说明如下。
实施例1
本发明的线性编码器如图3所示，在本实施例中包栝一具有一正面参考面22与一端面参考面21的主光栅尺2；一具有一槽孔102的主壳体1，其中该槽孔102设置于主壳体1的底部，且该槽孔102上置放主光栅尺2，使主光栅尺2的正面参考面22与端面参考面21均非朝向主壳体；一滑动本体8，具有两个套筒承座切槽81、两个盖板10、三个与正面参考面22接触的滚动轴承92、与两个与端面参考面21接触的滚动轴承91，该些滚动轴承91、92贴于主光栅尺2上，使滑动本体8沿主光栅尺2平行移动；一标示光栅尺11，位在滑动本体8的两个套筒承座切槽81的中间，使套筒承座切槽81互相对称于标示光栅尺11，标示光栅尺11配合主光栅尺2产生绕射效应，以测量位移距离；一电路盒3，其底部具有两个突出臂31，以将电路盒3固定于滑动本体8上；以及两组压迫连结机构500，其一端装置于滑动本体8的套筒承座切槽81内，并利用盖板10防止压迫连结机构500脱落，另一端则与电路盒3的突出臂31相连接。
本实施例中，电路盒3的突出臂31具有一凹槽311，以容置部分压迫连结机构500；该凹槽311具有一倾斜的底面，且最接近滑动本体8的套筒承座切槽81部分深度最深，以使压迫连结机构500具有一与主光栅尺2的正面参考面2′2垂直的压迫力；此外，该凹槽311离滑动本体8越近的部分其离主壳体1的槽孔102越近，以使压迫连结机构500具有一与主光栅尺2的端面参考面21重直的压迫力。
本实施例中的两组压迫连结机构500如图4所示，分别包括一位在套筒承座切槽81内的球型珠子7，其能自由转动；一弹簧钢丝4，其一端与电路盒的突出臂相连，另一端与圆柱型套筒6相接触，以使电路盒与滑动本体8相接；一包覆于球型珠子7外围的圆柱型套筒6，并能自由转动；以及一压迫圆柱型套筒6的压缩弹簧5，使圆柱型套筒6内的球型珠子7顶住于滑动本体8的套筒承座切槽81。本实施例的滑动本体8的套筒承座切槽81的两槽面821与811与压迫连结机构500接触，一面811为滑动本体8的套筒承座切槽81与圆柱型套筒6接触，一面821为滑动本体8的套筒承座切槽81与球型珠子7接触，可使压迫连结机构500与滑动本体8间的摩擦力减少。此外，压迫连结机构500的圆柱型套筒6的外径小于滑动本体8的套筒承座切槽81的深度，且由于压迫连结机构500的弹簧钢丝4为一连动机构，可减少因待测物震动所造成的变形，增加位移量测精确度。
本实施例中由于使用两个压迫连结机构500，故同样以左下角的滚动轴承92为支点，增加了一组使滑动本体8贴向主光栅尺的力矩，如图5所示的FC2YXC2与FC2ZXC2，因此可降低惯性力造成的影响，扩大其使用的范围，并增加定位精度。且由于压迫连结机构500与滑动本体8上的套筒承座切槽81间的接触，由于套筒承座切槽81为一长方形凹槽，故一为圆柱与平面接触，一为球型珠子与平面接触，两者均为滚动摩擦，使压迫连结机构500与滑动本体8间的摩擦力减少，较可自由转动，以避免电路盒受外力时对量测所造成的影响，增加光学编码器的定位精度。
实施例2本发明的线性编码器在本实施例中大致与实施例1相同，唯一与实施例1不同之处为压迫连结机构500，如图6所示。
本实施例中的两组压迫连结机构501与502，其中的一组501包括一位在套筒承座切槽81内的球型珠子(未显示于图中)，其能自由转动；一包覆于球型珠子7外围的圆柱型套筒6，并能自由转动；一弹簧钢丝4，其一端与电路盒(未显示于图中)的突出臂相连，另一端与圆柱型套筒6相连，以使电路盒与滑动本体8相接；以及一压迫圆柱型套筒6的压缩弹簧5，使圆柱型套筒6内的球型珠子7顶住于滑动本体8的套筒承座切槽81；而另一组502仅包括一球型珠子、一弹簧钢丝4、以及一圆柱型套筒6，其各元件间的相对位置与功能与压迫连结机构501相同。本实施例的滑动本体8的套筒承座切槽81的两面与压迫连结机构501与502接触，一面为滑动本体8的套筒承座切槽81与圆柱型套筒6接触，一面为滑动本体8的套筒承座切槽81与球型珠子7接触，可使压迫连结机构501与502与滑动本体8间的摩擦力减少。此外，压迫连结机构501与502的圆柱型套筒6的外径小于滑动本体8的套筒承座切槽81的深度，且由于该压迫连结机构501与502的弹簧钢丝4为一连动机构，可减少因待测物震动所造成的变形，增加位移量测精确度。
本实施例中由于使用两个压迫连结机构500，故同样以左下角的滚动轴承92为支点，本发明增加一组使滑动本体8贴向主光栅尺2的力矩，因此可降低惯性力造成的影响，扩大其使用的范围，并增加定位精度。且压迫连结机构501与502与滑动本体8上的套筒承座切槽81间的接触，由于套筒承座切槽81为一长方形凹槽，故一为圆柱与平面接触，为球体与平面接触，两者均为滚动摩擦，使压迫连结机构501与502与滑动本体8间的摩擦力减少，较可自由转动，以避免电路盒受外力时对量测所造成的影响，增加光学编码器的定位精度。
实施例3本发明的线性编码器如图7所示，在本实施例中包括一具有一正面参考面22与一端面参考面21的主光栅尺2；一具有一槽孔102的主壳体1，其中该槽孔102设置于主壳体1的底部，且该槽孔102上置放主光栅尺2，使主光栅尺2的正面参考面22与端面参考面21均非朝向主壳体；一滑动本体8，具有一个套筒承座切槽81、三个与正面参考面22接触的滚动轴承92、与两个与端面参考面21接触的滚动轴承91，该些滚动轴承91、92使滑动本体8沿主光栅尺2平行移动；一标示光栅尺11，位在滑动本体8的一侧，该标示光栅尺11配合主光栅尺2以产生一光绕射，以测量位移距离；一电路盒，其底部具有一个突出臂，以将电路盒固定于滑动本体8上；以及一组压迫连结机构500，其一端装置于滑动本体8的套筒承座切槽81内，另一端则与电路盒的突出臂相连接。
本实施例中的压迫连结机构500，包括一位在套筒承座切槽81内的球型珠子7，其能自由转动；一包覆于球型珠子7外围的圆柱型套筒6，并能自由转动；一弹簧钢丝4，其一端与电路盒的突出臂(未显示于图中)相连，另一端与圆柱型套筒6相连，使电路盒与滑动本体8相接；以及一压迫圆柱型套筒6的压缩弹簧5，使圆柱型套筒6内的球型珠子7顶住于滑动本体8的套筒承座切槽81。本实施例的滑动本体8的套筒承座切槽81的两面与压迫连结机构500接触，一面为滑动本体8的套筒承座切槽81与圆柱型套筒6接触，一面为滑动本体8的套筒承座切槽81与球型珠子7接触，可使压迫连结机构500与滑动本体8间的摩擦力减少。压迫连结机构500的圆柱型套筒6的外径小于滑动本体8的套筒承座切槽81的深度，且该压迫连结机构500的弹簧钢丝4为一连动机构，可减少因待测物震动所造成的变形，增加位移量测精确度。
由于压迫连结机构500与滑动本体8上的套筒承座切槽81间的接触，一为圆柱与平面接触，一为球体与平面接触，两者均为滚动摩擦，使压迫连结机构500与滑动本体8间的摩擦力减少，以避免电路盒受外力时对量测所造成的影响。
上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。
权利要求
1.一种线性编码器，其特征在于，包括一具有一正面参考面与一端面参考面的主光栅尺；一滑动本体，具有两个套筒承座切槽与复数个滚动轴承，该滚动轴承贴于该主光栅尺该正面参考面或该端面参考面上，以移动该滑动本体；一标示光栅尺，位在该滑动本体的两个套筒承座切槽之间，配合该主光栅尺以产生一光绕射，以测量位移距离；一电路盒，具有两个分具一凹槽的突出臂，其中该突出臂位于该电路盒的底部，以将该电路盒固定于该滑动本体上；以及至少一压迫连结机构，其由该滑动本体的该套筒承座切槽延伸至该电路盒的该突出臂的凹槽，使该电路盒经由该压迫连结机构带劲该滑动本体移动，并使该滑动本体贴于该主光栅尺上。
2.如权利要求1所述的线性编码器，其特征在于，其中该标示光栅尺与该滑动本体两个套筒承座切槽距离相同，使该套筒承座切槽互相对称于该标示光栅尺。
3.如权利要求1所述的线性编码器，其特征在于，其中该滑动本体的套筒承座切槽外还包含一盖板，以防止该压迫连结机构脱落。
4.如权利要求1所述的线性编码器，其特征在于，其中该压迫连结机构为两组，分别部分容置于该滑动本体的两个套筒承座切槽内。
5.如权利要求1所述的线性编码嚣，其特征在于，其中该压迫连结机构具有一球型珠子，位在该套筒承座切槽内；一圆柱型套筒，包覆于该球型珠子外围；以及一弹簧钢丝，其一端与该电路盒的突出臂相连，另一端与该圆柱型套筒相接。
6.如权利要求1所述的线性编码器，其特征在于，其中位在该电路盒的该突出臂的凹槽底部具有一斜面，该斜面最接近位在该套筒承座切槽的该压迫连结机构部位具有最深的深度，使该压迫连结机构具有一与该主光栅尺的正面参考面垂直的压迫力。
7.如权利要求1所述的线性编码器，其特征在于，其中该电路盒的该凹槽为一倾斜式凹槽，该倾斜式凹槽的倾斜方向投影至该主光栅尺的端面参考面的法线方向为朝向该主光栅尺内部。
8.如权利要求5所述的线性编码器，其特征在于，其中该压迫连结机构还包含一压缩弹簧，位于该套筒承座切槽内，并使该圆柱型套筒介于该压缩弹簧与该球型珠子之间，以压迫该圆柱型套筒，使该圆柱型套筒内的该球型珠子顶住于该滑动本体的套筒承座切槽。
9.如权利要求5所述的线性编码器，其特征在于，其中该压迫连结机构的圆柱型套筒的外径小于该滑动本体的套筒承座切槽的深度。
10.一种压迫连结机构，配合一线性编码器，其特征在于，其中该线性编码器包括一具有一正面参考面与一端面参考面的主光栅尺；一滑动本体，具有至少一套筒承座切槽与复数个滚动轴承，该滚动轴承贴于该主光栅尺的该正面参考面或该端面参考面上，以移动该滑动本体；一标示光栅尺，位在该滑动本体上，配合该主光栅尺以产生一光绕射，以测量位移距离；以及一电路盒，共底部具有至少一具有凹槽的突出臂，以将该电路盒固定于该滑动本体上；该压迫连结机构包括一球型珠子，位在该套筒承座切槽内；一圆柱型套筒，包覆于该球型珠子外围；以及一弹簧钢丝，位于该圆柱型套筒与该突出臂之间，其一端与该电路盒的突出臂的凹槽相连，另一端与该圆柱型套筒相接，使该电路盒与该滑动本体相接；其中该滑动本体的套筒承座切槽的两面与该压迫连结机构接触，一面为该滑动本体的套筒承座切槽与该圆柱型套筒接触，一面为该滑动本体的套筒承座切槽与该球型珠子接触，可使该压迫连结机构与该滑动本体间的摩擦力减少。
11.如权利要求10所述的压迫连结机构，其特征在于，其还包含一压缩弹簧，位于该套筒承座切槽内，并使该圆柱型套筒介于该压缩弹簧与该球型珠子之间，以压迫该圆柱型套筒，使该圆柱型套筒内的该球型珠子顶住于该滑动本体的套筒承座切槽。
12.如权利要求10所述的压迫连结机构，其特征在于，其中该圆柱型套筒的外径小于该滑动本体的套筒承座切槽的深度。
13.如权利要求10所述的压迫连结机构，其特征在于，其中容置该球型珠子与该圆柱型套筒的该套筒承座切槽为一长方形凹槽。
全文摘要
本发明是有关于一种线性编码器与其压迫连结机构。该线性编码器包括一主光栅尺、一具有两个套筒承座切槽的滑动本体、一位在该滑动本体的两个套筒承座切槽之间的标示光栅尺、一电路盒、以及两组压迫连结机构；其中由于使用两组压迫连结机构，使标示光栅尺可位于滑动本体之间，增加标示光栅尺与主光栅尺间平行度及间隙的稳定度。而该压迫连结机构则包括一球型珠子、一圆柱型套筒、一压缩弹簧、以及一弹簧钢丝；其中套筒承座切槽与压迫连结机构间的接触，一为圆柱与平面接触，一为球体与平面接触，两者均为滚动摩擦，可使摩擦力减少。
文档编号G01D5/26GK1584506SQ0315453
公开日2005年2月23日 申请日期2003年8月18日 优先权日2003年8月18日
发明者林庆芳, 高清芬, 陈誉元, 张中柱 申请人:财团法人工业技术研究院
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