專利名稱:磁尺用的頭部總成的制作方法
本發(fā)明一般地涉及磁的或直線尺，該尺上具有一磁讀頭，該磁讀頭可提供對應(yīng)于在磁尺部件上所記錄的標(biāo)記的信號來精確地指示磁頭及磁尺部件之間的相對位移。更具體地說，本發(fā)明與一種改進(jìn)的磁讀頭總成有關(guān)，與已有技術(shù)相比該總成能更精密的指示磁讀頭與磁尺部件之間的相對位移。再具體地說，本發(fā)明涉及的磁讀頭總成適用于其磁讀頭基本上與磁尺部件同軸的那種類型的磁尺。
眾所周知，磁尺或直線尺包括一磁尺部件及一個或多個磁讀頭部件。磁尺部件穿過磁讀頭的通孔而延伸著，因而磁尺部件及磁讀頭能直線地沿磁尺部件的軸線移動。
為了對磁尺部件及磁讀頭之間的相對位移進(jìn)行準(zhǔn)確的長度測量，最好能使磁讀頭的孔與磁刻度尺部件之間的配合具有最小的間隙，以便保證磁讀頭相對于磁尺部件的運動為真正的直線運動。然而，應(yīng)看到要完全消除由于生產(chǎn)上必需的公差所引起的在磁讀頭及磁尺之間的間隙是很困難的或者甚至是不可能的。在磁讀頭的孔及磁尺部件之間的這種間隙允許在磁尺部件及磁讀頭作相對運動時磁讀頭相對于磁尺部件不對準(zhǔn)。這導(dǎo)致磁頭相對于磁尺部件的運動不穩(wěn)定。
換句話說，由于磁讀頭相對于磁尺部件不對準(zhǔn)，很難保持磁讀頭的孔的軸線與磁尺部件的軸線平行并與其成預(yù)定的位置上的關(guān)系。
因而，本發(fā)明的目的在于提供能解決在已有技術(shù)中的上述問題的磁尺。
更具體地，本發(fā)明所涉及的磁讀頭總成能成功地且滿意地保持磁讀頭與磁尺部件對準(zhǔn)，因而保持磁讀頭的軸與磁尺部件的軸平行及與其成預(yù)定的位置上的關(guān)系。
為了實現(xiàn)上述情況和另外的一些目的，根據(jù)本發(fā)明，磁尺用的磁讀頭總成包括一磁尺部件及一磁讀頭。磁讀頭有一通孔，磁尺部件則穿過該孔進(jìn)行延伸。本總成還裝有一彈性元件，在磁讀頭部件上施加偏置力以便保持磁讀頭在相對于磁尺部件的預(yù)定位置上。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，有一細(xì)長磁尺部件的磁尺所用的磁讀頭總成包括限定有磁尺部件延伸穿過的軸向孔的磁頭及限制磁頭在垂直于磁尺部件的軸線的方向上運動并因而保持軸向孔的軸線基本上與磁尺部件的軸線平行且與其成預(yù)定的位置上的關(guān)系的第一裝置。
磁讀頭總成還包括支持磁頭且本身能沿磁尺部件自由運動的支架及限制磁頭相對于支架作軸向運動的第二裝置。
第一裝置包括彈性地限制磁頭在垂直于磁尺部件的軸線方向上運動的彈性元件。磁讀頭總成還包括吸收加在支架上的扭力以便使磁頭與扭力隔離的第三裝置。第一裝置彈性地使磁頭相對于磁尺部件偏置以便磁頭的軸向孔的內(nèi)周邊恒定的與磁尺部件的外周邊相接觸。
在最佳實施例中，第一裝置包括一對彈性元件，該對彈性元件使磁頭相對于磁尺部件偏置以便磁頭的軸向孔的內(nèi)周邊與磁刻度尺部件作恒定接觸，該對彈性元件適用于在相互基本垂直的方向上加偏置力。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，磁尺包括細(xì)長的磁尺部件，限定有磁尺部件從中延伸穿過的軸向孔的磁頭及限制磁頭在垂直于磁尺部件的軸線的方向上的運動從而保持軸向孔的軸線基本上平行于磁尺部件的軸線并與其成預(yù)定的位置上的關(guān)系的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，一種實現(xiàn)測量在細(xì)長的磁尺部件及限定有磁尺部件穿過的軸向孔的磁頭之間的相對位移的方法包括步驟
將彈性力加到磁頭上以限制其相對于磁尺作搖擺運動，因而保持軸向孔的軸線基本上平行于磁尺部件的軸線并與其成預(yù)定的位置上的關(guān)系;
當(dāng)保持軸向孔的軸線與磁尺部件的軸線成預(yù)定的位置上的關(guān)系時使磁尺部件及磁讀頭之間作滑動相對運動;及
當(dāng)保持軸向孔的軸線與磁尺部件的軸線成預(yù)定的位置上的關(guān)系時測量在磁尺部件及磁頭之間的相對位移的大小。
磁頭軸向孔的內(nèi)周邊與磁尺部件的外周邊相接觸，使磁頭的軸向孔的軸線與磁尺部件的軸線之間成預(yù)定的位置上的關(guān)系。
將彈性力從兩個不同的方向上加到磁頭上以便使磁頭在兩個基本垂直的方向上偏置。
從下面的詳細(xì)說明及本發(fā)明的最佳實施例的附圖中可以更完整地理解本發(fā)明，但不應(yīng)將其用來將本發(fā)明限制為所圖示的具體實施例，其僅僅是作說明及理解之用。
在附圖中
圖1為根據(jù)本發(fā)明的磁讀頭總成的第一實施例的示意圖;
圖2為沿圖1中的Ⅱ-Ⅱ線所取的截面圖;
圖3為表示磁尺部件及磁頭之間關(guān)系的放大的剖面圖;及
圖4為根據(jù)本發(fā)明的磁頭總成的第二實施例的部分剖視的示意圖。
現(xiàn)在參見附圖，特別是圖1及圖2，磁尺包括磁尺部件[1]及磁讀頭總成[2]。磁尺部件[1]的形狀是圓柱棒或扁平帶。盡管在附圖中沒有圖示，磁尺部件[1]以本身眾所周知的方式被支持在磁尺槽內(nèi)。在所示的實施例中，磁尺部件[1]的形式為圓柱形棒，其直徑為2到4毫米。圓柱形棒狀磁尺部件[1]標(biāo)出有多個磁標(biāo)記，其間距是某一常量，例如間距λ＝0.2毫米。
磁讀頭總成[2]包括一個或多個磁讀頭芯[3]及一磁頭支架[7]。每個磁讀頭芯[3]上形成有能容納圓柱棒形的磁尺部件[1]的通孔[4]。磁頭支架[7]基本為槽形，它有一基本上平行于磁尺部件[1]延伸的部分[7a]及從部分[7a]兩端垂直于磁尺部件[1]延伸的部分[7b]。部分[7b]也有滑動地接受磁尺部件[1]的通孔[7c]。
在所示實施例中，磁讀頭[3]可以包括拾取代表磁尺部件[1]及磁讀頭總成[2]之間的相對位移的信號的雙通道、對磁力線起響應(yīng)的、多間隙磁頭。雙通道頭[3]最好在這些信號的基礎(chǔ)上插入。在此情況下，每對磁讀頭[3]的信號相位應(yīng)相差nλ/4。
在磁讀頭[3]中的孔[4]及[7c]和磁頭支架[7]在直徑上稍大于磁尺部件[1]，因而如圖3所示在孔的內(nèi)周邊與磁尺部件的外周邊之間留下的間隙[8]為幾微米到幾十微米。此間隙允許磁讀頭相對于磁尺部件[1]作平滑運動。而且，此間隙[8]幫助補償在磁讀頭及磁尺部件中的公差以便即使在其制造上有尺寸誤差也能進(jìn)行磁尺的裝配。
然而，在另一方面，間隙[8]允許磁讀頭在磁讀頭與磁尺部件[1]之間有相對運動時左右搖擺及搖晃。這就造成磁讀頭的輸出電平的浮動，導(dǎo)致精度損失達(dá)(-2πd/λ)，其中d為間隙的尺寸。磁讀頭[3]的輸出電平的這些浮動會影響磁讀頭及磁尺部件間的相對運動的測量結(jié)果。特別當(dāng)應(yīng)用雙通道磁頭時磁讀頭的輸出電平上的浮動可以反映在插入誤差，因而使測量精度降級。
例如，設(shè)一對磁讀頭[3]的相位調(diào)制輸出eA及eB的偏差為ε，則輸出電壓可表示為
eA＝K·Sin(2πx/λ)Cos(ωot)
eB＝K(1+ε)COS(2πx/λ)sin(ωot)
從上式中，相位誤差ψ可用下式表示即
φ＝ (ε)/2 sin(4πx/λ)
或＝ (εsin(4πx/λ))/2
因而，誤差百分率ψ/2π變成ε/4π，及因而，如輸出電平浮動約1%則測量誤差能多達(dá)0.1%。
為了避免在已有技術(shù)中的此缺點，根據(jù)本發(fā)明的磁讀頭總成的第一實施例，應(yīng)用一對彈性彈簧[5]，將彈簧固定到磁頭支架[7]的每個部分[7b]上。彈性彈簧[5]的另一端壓在磁讀頭[3]上使磁頭垂直于磁尺部件[1]的軸線偏置。將彈性彈簧部件[5]安排成在互相垂直的方向上加偏置力。例如，如圖2中最佳表示的，一個彈性的彈簧元件[5]與磁讀頭[3]的側(cè)面相接觸以使磁讀頭向磁頭支架[7]的部分[7a]偏置。另一彈性彈簧元件[5]與磁讀頭[3]的底面接觸使磁讀頭向上偏置。因而穿過磁讀頭[3]的孔[4]的軸線保持平行于磁尺部件[1]的軸線但從其向下及向離開磁頭支架[7]的部分[7a]的方向偏移。
如圖1所示，磁頭支架[7]的一個部分[7b]在與磁讀頭[3]的一縱向端面相對的面上有一延伸部分[7d]。在另一部分[7b]及磁讀頭[3]的相反的縱向端面之間放置有壓縮螺旋彈簧[6]。壓縮螺旋彈簧[6]通常使磁讀頭[3]向延伸部分[7d]偏置。
因而，彈性的彈簧元件[5]限制磁讀頭[3]在垂直于磁尺部件[1]的軸線的方向上作搖擺運動。而且，壓縮螺旋彈簧[6]限制磁讀頭[3]的軸向運動。
應(yīng)理解的是，彈性的彈簧元件[5]應(yīng)有足夠的彈性力來限制磁讀頭相對于磁尺部件[1]作搖擺運動。在另一方面，彈性的彈簧元件[5]不應(yīng)太硬而致使磁讀頭[3]的孔[4]的內(nèi)周邊與磁尺部件的外周邊之間的摩擦接合對磁讀頭相對于磁尺部件的平滑運動有不利影響。
應(yīng)進(jìn)一步指出，彈性彈簧元件[5]的彈性力的所示的指向?qū)Ρ景l(fā)明不是主要的。然而，最好使磁讀頭或磁頭[3]向磁尺部件偏置，其所加的彈性力基本上互相垂直以便保證防止磁讀頭相對于磁尺部件作搖擺運動。再者，在所示的實施例中，所用的壓縮螺旋彈簧可用能施加足夠的軸向偏置力使磁讀頭在軸向上向磁頭支座[7]的部分[7b]的延伸部分[7d]偏置的任何彈性元件所代替。
因而，根據(jù)所示的實施例，通常使磁讀頭[3]偏置成在孔[4]的內(nèi)周邊與磁尺部件[1]的外周邊之間成彈性接觸甚至當(dāng)磁讀頭[3]沿著磁尺部件[1]移動時也是如此。其結(jié)果是，孔[4]的內(nèi)周邊與磁尺部件[1]的外周邊之間的間隙[8]對于磁讀頭[3]及磁尺部件之間的相對位移的測量沒有任何影響。
圖4為根據(jù)本發(fā)明的磁讀頭總成第二實施例的部分剖視示意圖。在此實施例中，磁讀頭總成一般包括連接到引線[20]的磁讀頭[12]，及磁頭支架[13]。磁讀頭具有通孔[12a]，并有磁尺部件[11]伸過其中。磁尺部件[11]以其本身為眾所周知的方式被支持在磁尺槽[19]內(nèi)。磁頭支架[13]基本上為槽形并有一平行于磁尺部件[11]延伸的部分[13a]及從該部分[13a]的兩端垂直地延伸的一對部分[13b及13c]，兩個部分[13b及13c]都有軸向通孔，并有磁尺部件[11]伸過其中。分別帶有較小及較大直徑部分[14b及14c]的圓柱形部件[14a]通過較小直徑部分[14b]及該通孔之間的接合固裝到部分[13b]上。同樣地，分別帶有較小及較大外徑部分[14e及14f]的圓柱形殼體部件[14d]通過較小外徑部分[14e]及通孔之間之接合固裝到部分[13c]上。圓柱形部件[14d]在較大外徑部分[14f]的端部具有一半球形凹槽[14g]。另一個圓柱形部件[14h]配置在圓柱形殼體件部[14a]之內(nèi)。圓柱形部件[14h]在與磁讀頭[12]相對的端部有一半球形凹槽[14i]。配置在圓柱形殼體部件[14a]內(nèi)的壓縮螺旋彈簧一端裝在較小直徑部分[14b]及較大直徑部分[14c]之間的臺階上，其另一端裝在圓柱形部件[14h]的向外的凸緣[14j]處。因而，壓縮彈簧[17]恒定地使圓柱形部件[14h]向磁讀頭偏置。
在磁讀頭[12]上的兩個縱向端面裝有基本上為圓柱形的襯套[16a及16b]。襯套[16a及16b]可獨立于磁讀頭之外沿磁尺部件[11]作軸向運動。半球形部件[15a及15b]裝在襯套[16a及16b]的端面上。半球形部件[15a及15b]與上述半球形凹槽[14g及14i]相對并與其相適合。壓縮彈簧[17]的力使圓柱形部件[14h]向磁讀頭[13]偏置，因而使半球形凹槽[14i]與相應(yīng)的半球形部件[15a]接合，且還使磁讀頭經(jīng)襯套[16a]向圓柱形部件[14d]偏置，因而使半球形部件[15b]與半球形凹槽[14g]接合。
磁讀頭[12]的縱向端面位于基本上與磁尺部件[11]的軸線垂直。襯套[16a及16b]基本上與磁讀頭的相反的表面相適合，并用來保持磁讀頭與磁尺部件[11]成特定的空間關(guān)系。
圓柱形部件[14a，14b及14h]及半球形部件[15a及15b]全都有其直徑比磁尺部件[11]顯著較大的軸向孔，以致其內(nèi)表面不與磁尺部件的外周邊相接觸。
作此安排后，當(dāng)扭矩加在磁頭支架[13]上推動后者傾斜或左右搖擺時，扭力由半球形部件[15a及15b]及半球形凹槽[14g及14i]之間的交連所吸收，因而沒有應(yīng)力加到磁讀頭上。故磁讀頭[12]的外型輪廓能相對于磁尺[11]保持穩(wěn)定，與磁頭支架的搖擺運動無關(guān)。
如圖4所示，第二實施例的磁讀頭總成還提供有一個或多個彈性的條片彈簧[22]，該彈簧用緊固螺釘[21]固定到磁頭[12]上。彈性條片彈簧[22]的縱向端與襯套[16a及16b]的外周邊接觸使后者相對于磁尺部件[11]偏置。最好提供一對彈性條片彈簧[22]使襯套[16a及16b]在相互垂直方向上偏置。在另一方面彈性條片彈簧[22]將大小相等而方向相反的力傳到磁讀頭[12]上，因而使后者的偏置方向與襯套[16a及16b]偏置的方向相反。
用大體上在第一實施例中所指出的方式使磁讀頭[12]相對于磁尺部件[11]偏置后;可以成功地防止磁讀頭的搖擺運動。
當(dāng)為了便于更好的了解本發(fā)明已經(jīng)用最佳實施例來揭示本發(fā)明，應(yīng)懂得不離開本發(fā)明的原則可以不同的方式來體現(xiàn)本發(fā)明。因而應(yīng)將本發(fā)明理解為包括不離開在權(quán)利要求
書中所確定的發(fā)明的原則就能體現(xiàn)發(fā)明的一切可能的實施例及對所示實施例的變換。
權(quán)利要求
1、一種具有一細(xì)長磁尺部件的磁尺所用的磁讀頭，包括
一限定有上述磁尺部件從中伸過的一個軸向孔的磁頭；及
限制上述磁頭在垂直于上述磁尺部件的軸線的方向上運動因而保持上述軸向孔的軸線基本上與上述磁尺部件的軸線平行并與其成預(yù)定的位置上的關(guān)系的第一裝置。
2、如權(quán)利要求
1所述的磁讀頭總成，進(jìn)一步包括支持上述磁頭及其本身沿上述磁尺部件自由運動的支架及限制上述磁頭相對于上述支架作軸向運動的第二裝置。
3、如權(quán)利要求
1所述的磁讀頭總成，其中上述第一裝置包括彈性地限制上述磁頭垂直于上述磁尺部件的軸線運動的彈性元件。
4、如權(quán)利要求
2所述的磁讀頭總成，進(jìn)一步包括吸收加到上述支架上的扭力以便使上述磁頭與扭力隔離的第三裝置。
5、如權(quán)利要求
3所述的磁讀頭總成，其中上述第一裝置使上述磁頭相對于上述磁尺部件作彈性偏置以致上述磁頭的上述軸向孔的內(nèi)周邊與上述磁尺部件的外周邊作恒定接觸。
6、如權(quán)利要求
1所述的磁讀頭總成，其中上述第一裝置包括使上述磁頭相對于上述磁尺部件偏置因而上述磁頭的上述軸向孔的內(nèi)周邊與上述磁尺部件的外周邊作恒定接觸的一對彈性元件，上述一對彈性元件適合于在基本上相互垂直的方向上加偏置力。
7、一種磁尺包括
一細(xì)長的磁尺部件;
一限定有上述磁尺部件從中伸過的一軸向孔的磁頭;及
限制上述磁頭在垂直于上述磁尺部件的軸線的方向運動因而保持上述軸向孔的軸線基本上平行于上述磁尺部件的軸線并與其成預(yù)定的位置上的關(guān)系的裝置。
8、一種實現(xiàn)測量在一細(xì)長磁尺部件及一限定有上述磁尺部件從中伸過的一軸向孔的磁頭之間的相對位移的方法，包括步驟
將彈性力加到上述磁頭上以限制其相對于上述磁尺的搖擺運動，因而保持上述軸向孔的軸線基本上與上述磁尺部件的軸線平行并與其成預(yù)定的位置上的關(guān)系
當(dāng)保持上述軸向孔的軸線與上述磁尺部件成預(yù)定的位置上的關(guān)系時使上述磁尺部件及上述磁頭之間作滑動的相對運動;及
當(dāng)保持上述軸向孔的軸線與上述磁尺部件成預(yù)定關(guān)系時測量上述磁尺部件與上述磁頭之間相對位移的大小。
9、如權(quán)利要求
8所述的方法，其中上述磁頭的上述軸向孔的內(nèi)周邊與上述磁尺部件的外周邊相接觸且在上述磁頭的上述軸向孔的軸線與上述磁尺部件的軸線之間成預(yù)定的位置上關(guān)系。
10、如權(quán)利要求
9所述的方法，其中上述彈性力從兩不同方向加到上述磁頭上，因而使上述磁頭在基本上垂直的兩個方向上偏置。
專利摘要
一種磁尺用磁讀頭總成，包括磁尺部件及磁頭。磁讀頭有一通孔，其中有磁尺部件伸過。該總成還提供有一彈性元件，該元件將偏置力加在磁讀頭上并保持磁讀頭相對于磁尺部件成預(yù)定位置關(guān)系。
文檔編號G01B7/00GK86101677SQ86101677
公開日1986年10月29日 申請日期1986年3月12日
發(fā)明者長岡和男 申請人:索尼磁石股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan