專利名稱：編碼器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于定位系統(tǒng)中的編碼器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前的用于定位系統(tǒng)的編碼器系統(tǒng)通常使用精密刻度(precision scale)和讀數(shù)裝置。然而，目前的編碼器系統(tǒng)通常非常昂貴，尤其是當(dāng)具有很長(zhǎng)的行程軸線時(shí)。另外，它們對(duì)于讀數(shù)裝置和精密線紋尺之間的位置不對(duì)準(zhǔn)非常敏感，這不僅使得安裝過程消耗非常多的勞動(dòng)，而且要求高精度加工的安裝表面，該系統(tǒng)安裝到所述安裝表面。因此需要一種廉價(jià)的、精確的并且容易安裝的編碼器系統(tǒng)用于與定位系統(tǒng)一起使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種編碼器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括讀數(shù)頭；位于讀數(shù)頭附近的承座(shoe)結(jié)構(gòu)；和編碼器帶，適用于被讀數(shù)頭讀取，其中承座結(jié)構(gòu)適用于當(dāng)編碼器帶被讀數(shù)頭讀取時(shí)局部地支撐編碼器帶，并且局部地使得編碼器帶的振動(dòng)減弱。
本發(fā)明提供一種方法，該方法包括提供編碼器系統(tǒng)，所述編碼器系統(tǒng)包括讀數(shù)頭、讀數(shù)頭附近的承座結(jié)構(gòu)以及編碼器帶；
利用讀數(shù)頭讀取編碼器帶；當(dāng)編碼器帶被讀數(shù)頭讀取時(shí)，利用承座結(jié)構(gòu)局部支撐編碼器帶；和當(dāng)編碼器帶被讀數(shù)頭讀取時(shí)，利用承座結(jié)構(gòu)局部地使得編碼器帶的振動(dòng)減弱。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的安裝在定位系統(tǒng)內(nèi)的編碼器系統(tǒng)的透視圖。
圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖1的編碼器系統(tǒng)的透視圖。
圖2B示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖2A的編碼器系統(tǒng)的可替換實(shí)施例。
圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖2A的編碼器帶的透視圖。
圖3B示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖2B的編碼器帶的透視圖。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖1-3的讀數(shù)頭和承座的透視圖。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖1的編碼器系統(tǒng)的頂部橫截面視圖。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖4的編碼器結(jié)構(gòu)的第一種變型。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖6的編碼器結(jié)構(gòu)的一種變型。
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖7的編碼器結(jié)構(gòu)的一種變型。
圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖4的編碼器結(jié)構(gòu)的第二種變型。
圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖9的編碼器結(jié)構(gòu)的一種變型。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的安裝在定位系統(tǒng)110內(nèi)的編碼器系統(tǒng)100的透視圖。編碼器系統(tǒng)控制定位系統(tǒng)110的空間位置(例如在X、Y或Z平面中)。編碼器系統(tǒng)包括編碼器帶114、讀數(shù)頭116和承座118。讀數(shù)頭116和承座118結(jié)合形成編碼器結(jié)構(gòu)119。編碼器帶114的端部120固定在讀數(shù)頭116和承座118的行程軸線112的任一側(cè)上。編碼器帶114在其上具有線條(例如見圖2A中的線條132)、特征、標(biāo)志或者孔類型的特征(例如開口、洞、槽等)，從而可以通過讀數(shù)頭116讀取。編碼器帶114可以是本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員所公知的任何編碼器帶，包括具有線條、標(biāo)志或者特征的透明塑料編碼器帶(如圖2-3中所示)、具有孔類型特征(例如開口、洞、槽等)的不透明編碼器帶(例如不透光的或者反射的)等。當(dāng)使用具有線條、標(biāo)志或者特征的透明編碼器帶時(shí)，讀數(shù)頭116可包括光源和通常的專用集成電路(ASIC)讀數(shù)裝置，所述光源指向編碼器帶114的一側(cè)，讀數(shù)裝置指向編碼器帶114的另一側(cè)(例如見圖4)。當(dāng)使用不透明的具有孔類型特征的編碼器帶時(shí)，讀數(shù)頭116通常包括光源和ASIC，光源和ASIC都指向編碼器帶114的相同側(cè)。不透明的編碼器帶可包括金屬等。當(dāng)讀數(shù)頭116和編碼器帶114相對(duì)彼此移動(dòng)時(shí)，編碼器系統(tǒng)100的讀數(shù)頭116讀取編碼器帶的線條、特征、標(biāo)志或者孔類型的特征。承座118連結(jié)到讀數(shù)頭116，并且在沿著編碼器帶114的局部區(qū)域134處輕輕接觸編碼器帶114(即支撐編碼器帶114)，在區(qū)域134處，讀數(shù)頭116進(jìn)行讀數(shù)。另外，承座118使得從定位系統(tǒng)110或者外部源頭傳遞給編碼器帶114并被編碼器帶114的長(zhǎng)的長(zhǎng)度(例如大于2英尺)加劇的振動(dòng)減弱。術(shù)語“減弱”(以及術(shù)語“減弱”的所有派生詞例如被減弱、減弱等)此處并且包括在權(quán)利要求中被定義為編碼器帶114的振幅(即振動(dòng))的減小(即減弱這樣的振動(dòng)，該振動(dòng)使得讀數(shù)頭116處的編碼器帶114移動(dòng)靠近或者遠(yuǎn)離讀數(shù)頭116內(nèi)的光源和ASIC)。編碼器帶114的未被減弱的振動(dòng)在利用讀數(shù)頭116讀取編碼器帶114上的標(biāo)志時(shí)會(huì)產(chǎn)生問題，導(dǎo)致漏失計(jì)數(shù)(lostcount)或者定位系統(tǒng)110的位置的不準(zhǔn)確的確定。承座118允許編碼器帶114在讀數(shù)頭116內(nèi)的光源和ASIC之間保持恒定的距離。如果使用塑料的編碼器帶(即編碼器帶114)，那么塑料的編碼器帶114可以接合到金屬條128(見圖2B)。金屬條128起著穩(wěn)定器的作用，并且提供了更堅(jiān)固的裝置用于支撐在定位系統(tǒng)110內(nèi)，并且極大地消除了由于吸收水分造成的塑料編碼器帶的蠕變或者長(zhǎng)度變化的效果。金屬編碼器帶(即編碼器帶114)的另外的優(yōu)點(diǎn)或者將金屬條128增設(shè)到塑料編碼器帶的另外的優(yōu)點(diǎn)在于金屬條128有助于提供地線(ground path)用于靜電積聚(static buildup)。定位系統(tǒng)110可用在取放機(jī)(pick and place machine)中。取放機(jī)可包括另外的與定位系統(tǒng)110相同的定位系統(tǒng)。
圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖1的編碼器系統(tǒng)100的透視圖。圖2A示出了編碼器帶114如何穿過讀數(shù)頭116，同時(shí)被承座118支撐。編碼器帶114在沿著編碼器帶114的局部區(qū)域134處輕輕接觸承座118的頂面137，在所述區(qū)域134處，讀數(shù)頭116讀取編碼器帶114。
圖2B示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖2A的編碼器系統(tǒng)100的可替換實(shí)施例。與圖2A相反，圖2B另外包括連接到編碼器帶144的金屬條128。在這種情況中，金屬條128在承座118的頂面137的部分122處輕輕接觸承座118(見圖4)。金屬條128起著穩(wěn)定器的作用，并且提供更堅(jiān)固的裝置用于將編碼器帶144支撐在圖1的定位系統(tǒng)110內(nèi)。
圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖2A的編碼器帶114的透視圖。編碼器帶114包括精密線條32(可替換的是，精密線條32可以是任何特征、標(biāo)志或者孔類型的特征(例如開口、孔、槽等))，用于讀數(shù)頭16讀取。編碼器帶114可以是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員公知的任何編碼器帶，包括具有線條、標(biāo)志或者特征的透明的塑料編碼器帶(如圖2-3所示)、具有孔類型特征(例如開口、孔、槽等)的不透明編碼器帶(例如不透光的或者反射性的)等。透明的塑料編碼器帶可包括MylarTM等。不透明的編碼器帶可包括金屬等。
圖3B示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖2B的編碼器帶114的透視圖。編碼器帶114接合到金屬條128。金屬條128可以由不銹鋼制成。本發(fā)明不限于僅由透明塑料制成的編碼器帶。也可以使用金屬制成的編碼器帶。在任一種情況中，編碼器帶114將具有某種類型的特征，例如精密線條或者金屬帶中的孔，這些特征可以通過讀數(shù)頭116讀取。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖1-3的讀數(shù)頭116和承座118(即編碼器結(jié)構(gòu)119)的透視圖?？梢钥吹阶x數(shù)頭116中的槽124。發(fā)光二極管(LED)142安裝在槽124的頂側(cè)145上。ASIC144安裝在槽124的底側(cè)146上。LED 142和ASIC 144的位置可以顛倒，或者LED 142和ASIC 144可以在同一側(cè)上(即都在側(cè)面145上或者都在側(cè)面146上)。編碼器帶114穿過槽124，允許來自LED142的光穿過編碼器帶114，從而ASIC 144可以讀取編碼器帶114上標(biāo)出的精密線條。承座118的頂面137的一部分122指示出在承座118上編碼器帶114或者金屬條128輕輕地接觸承座118的位置。本發(fā)明不限于這種結(jié)構(gòu)的讀數(shù)頭116。對(duì)于讀數(shù)頭116存在其它可能的結(jié)構(gòu)。例如，在編碼器帶不透明或者不具有孔隙的情況中，光源可以安裝在與ASIC相同的側(cè)面上，以照明編碼器帶114上的特征。雖然本設(shè)計(jì)使用光滑的頂面137，頂面137輕輕地在編碼器帶114和/或金屬條128上摩擦，但是可以使用其它裝置來接觸編碼器帶114，這些裝置包括但不限于另外的第二承座(見圖6)，一個(gè)或多個(gè)滾柱(見圖7的滾柱130或者圖8的滾柱130和147)，非接觸的但是具有密合間隙的設(shè)計(jì)例如空氣軸承(見圖9和圖10的空氣軸承)，。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖1的編碼器系統(tǒng)100的頂部橫截面視圖。虛線表示對(duì)于編碼器帶114的恒定的優(yōu)選平面132，以通過讀數(shù)頭116準(zhǔn)確讀取。承座118將編碼器帶114在沿著編碼器帶114的局部區(qū)域134處保持在恒定的優(yōu)選平面132中，在區(qū)域134處，讀數(shù)頭116讀取編碼器帶114，從而支撐編碼器帶114并且使得從定位系統(tǒng)110或者任何外部源頭傳遞給編碼器帶114的任何振動(dòng)減弱。
圖6示出了圖4的編碼器結(jié)構(gòu)119的變型，示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的編碼器結(jié)構(gòu)121。與圖4相反，圖6的編碼器結(jié)構(gòu)121包括另外的承座150。承座150在結(jié)構(gòu)上類似于承座118。承座150與承座118結(jié)合從而局部支撐編碼器帶114(即在承座118和150之間)，并且使得傳遞到編碼器帶114的任何振動(dòng)減弱。支撐和振動(dòng)減弱局部地發(fā)生在沿著編碼器帶114的局部區(qū)域134(見圖2)處，在區(qū)域134處，讀數(shù)頭116進(jìn)行讀數(shù)。
圖7示出了圖6的編碼器結(jié)構(gòu)121的變型，示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的編碼器結(jié)構(gòu)123。與圖6相反，圖7的編碼器結(jié)構(gòu)123包括承座163，代替圖6的承座150。承座163包括用于接觸編碼器帶114的滾柱軸承130。承座163與承座118結(jié)合從而局部支撐編碼器帶114(即在承座118和163之間)，并且使得傳遞到編碼器帶114的任何振動(dòng)減弱。支撐和振動(dòng)減弱局部地發(fā)生在沿著編碼器帶114的局部區(qū)域134(見圖2)處，在區(qū)域134處，讀數(shù)頭116進(jìn)行讀數(shù)。
圖8示出了圖7的編碼器結(jié)構(gòu)123的變型，示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的編碼器結(jié)構(gòu)127。與圖7相反，圖8的編碼器結(jié)構(gòu)127包括承座166，代替圖7的承座118。承座166包括用于接觸編碼器帶114的滾柱軸承147。包括滾柱軸承130的承座163與包括滾柱軸承147的承座166結(jié)合從而局部地支撐編碼器帶114(即在承座118和163之間)，并且使得傳遞到編碼器帶114的任何振動(dòng)減弱。支撐和振動(dòng)減弱局部地發(fā)生在沿著編碼器帶114的局部區(qū)域134(見圖2)處，在區(qū)域134處，讀數(shù)頭116進(jìn)行讀數(shù)。
圖9示出了圖4的編碼器結(jié)構(gòu)119的變型，示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的編碼器結(jié)構(gòu)129。與圖4相反，圖9的編碼器結(jié)構(gòu)129包括連接到承座160的空氣軸承133。空氣軸承133適用于發(fā)出輕微的空氣流(可以使用其它氣體來代替空氣)，以局部地支撐編碼器帶并且使得傳遞到編碼器帶114的任何振動(dòng)減弱。支撐和振動(dòng)減弱局部地發(fā)生在沿著編碼器帶114的局部區(qū)域134(見圖2)處，在局部區(qū)域134處，讀數(shù)頭116進(jìn)行讀數(shù)。
圖10示出了圖9的編碼器結(jié)構(gòu)129的變型，示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的編碼器結(jié)構(gòu)134。與圖9相反，圖10的編碼器結(jié)構(gòu)134包括連結(jié)到另外的承座139的另外的空氣軸承137。空氣軸承137適用于發(fā)出輕微的空氣流(可以使用其它氣體來代替空氣)，從而與空氣軸承133結(jié)合以局部地支撐編碼器帶114(即在空氣軸承137和133之間)，并且使得傳遞到編碼器帶114的任何振動(dòng)減弱。支撐和振動(dòng)減弱局部地發(fā)生在沿著編碼器帶114的局部區(qū)域134(見圖2)處，在區(qū)域134處，讀數(shù)頭116進(jìn)行讀數(shù)。
雖然此處為了說明的目的描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但是對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，顯然存在許多變型和修改。因此，所附的權(quán)利要求用于覆蓋所有這些落在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)的變型和修改。
權(quán)利要求
1.一種編碼器系統(tǒng)，包括讀數(shù)頭；位于讀數(shù)頭附近的承座結(jié)構(gòu)；和編碼器帶，適用于被讀數(shù)頭讀取，其中承座結(jié)構(gòu)適用于當(dāng)編碼器帶被讀數(shù)頭讀取時(shí)局部地支撐編碼器帶，并且局部地使得編碼器帶的振動(dòng)減弱。
2.如權(quán)利要求1所述的編碼器系統(tǒng)，其特征在于，所述振動(dòng)減弱包括當(dāng)編碼器帶被讀數(shù)頭讀取時(shí)，將編碼器帶局部地保持在恒定的平面中。
3.如權(quán)利要求1所述的編碼器系統(tǒng)，其特征在于，編碼器系統(tǒng)適用于控制至少一個(gè)定位系統(tǒng)的空間位置。
4.如權(quán)利要求3所述的編碼器系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)定位系統(tǒng)安裝在取放機(jī)中。
5.如權(quán)利要求1所述的編碼器系統(tǒng)，其特征在于，所述承座結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)光滑的凸形表面，以使得當(dāng)編碼器帶被讀數(shù)頭讀取時(shí)編碼器帶的振動(dòng)減弱。
6.如權(quán)利要求1所述的編碼器系統(tǒng)，其特征在于，所述承座結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)滾柱軸承，以使得當(dāng)編碼器帶被讀數(shù)頭讀取時(shí)編碼器帶的振動(dòng)減弱。
7.如權(quán)利要求1所述的編碼器系統(tǒng)，其特征在于，所述承座結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)空氣軸承，以使得當(dāng)編碼器帶被讀數(shù)頭讀取時(shí)編碼器帶的振動(dòng)減弱。
8.如權(quán)利要求1所述的編碼器系統(tǒng)，其特征在于，所述編碼器帶橫向延伸，并且其中編碼器帶僅在編碼器帶的第一端和第二端處固定。
9.如權(quán)利要求8所述的編碼器系統(tǒng)，其特征在于，編碼器帶至少2英尺長(zhǎng)。
10.如權(quán)利要求1所述的編碼器系統(tǒng)，其特征在于，編碼器帶接合到金屬條，金屬條適用于起著對(duì)于編碼器帶的加固件的作用。
11.一種方法，包括提供編碼器系統(tǒng)，所述編碼器系統(tǒng)包括讀數(shù)頭、讀數(shù)頭附近的承座結(jié)構(gòu)以及編碼器帶；利用讀數(shù)頭讀取編碼器帶；當(dāng)編碼器帶被讀數(shù)頭讀取時(shí)，利用承座結(jié)構(gòu)局部支撐編碼器帶；和當(dāng)編碼器帶被讀數(shù)頭讀取時(shí)，利用承座結(jié)構(gòu)局部地使得編碼器帶的振動(dòng)減弱。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述振動(dòng)減弱包括當(dāng)編碼器帶被讀數(shù)頭讀取時(shí)將編碼器帶局部地保持在恒定的平面中。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括通過編碼器系統(tǒng)控制至少一個(gè)定位系統(tǒng)的空間位置。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，還包括提供取放機(jī)；和通過取放機(jī)使用所述至少一個(gè)定位系統(tǒng)。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述承座結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)光滑的凸形表面，以使得當(dāng)編碼器帶被讀數(shù)頭讀取時(shí)編碼器帶的振動(dòng)局部地減弱。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述承座結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)滾柱軸承，以使得當(dāng)編碼器帶被讀數(shù)頭讀取時(shí)編碼器帶的振動(dòng)局部地減弱。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述承座結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)空氣軸承，以使得當(dāng)編碼器帶被讀數(shù)頭讀取時(shí)編碼器帶的振動(dòng)局部地減弱。
18.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，編碼器帶橫向延伸，并且其中編碼器帶僅在編碼器帶的第一端和第二端處固定。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述編碼器帶至少比2英尺長(zhǎng)。
20.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，編碼器帶接合到金屬條，金屬條適用于對(duì)編碼器帶起著加固件的作用。
全文摘要
一種用于準(zhǔn)確地讀取編碼器系統(tǒng)中的編碼器帶的結(jié)構(gòu)和相關(guān)的方法。編碼器系統(tǒng)包括讀數(shù)頭、讀數(shù)頭附近的承座結(jié)構(gòu)、以及編碼器帶。編碼器帶適用于被讀數(shù)頭讀取。承座結(jié)構(gòu)適用于當(dāng)編碼器帶被讀數(shù)頭讀取時(shí)局部地支撐編碼器帶，并且局部地使得編碼器帶的振動(dòng)減弱。
文檔編號(hào)G01D11/30GK1997877SQ200580018393
公開日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2005年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月6日
發(fā)明者邁克爾·D.·斯奈德, 科恩·A.·吉斯克斯 申請(qǐng)人:環(huán)球儀器公司