[发明专利]生产旋转编码器刻度构件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及校正由偏心安装的旋转编码器所导致的误差，所述编码器安装成围绕轴线转动。

背景技术

虽然这种误差一般较小，但是它们对于高精度编码器来说还是显著的。典型地，当旋转编码器刻度构件安装到轴或者类似物上的时候，首先需要尽可能地将其安装成与所要旋转的轴线同轴。编码器的任何偏心度，还称为径向跳动，在使用编码器刻度构件和单个读取头时，将降低旋转编码器的精度并导致角度测量值的误差。由偏心度导致的误差表示为正弦量的误差，其周期等于编码器旋转一周的周期。

传统上，必须借助将编码器安装到轴上，并测量偏心度，然后调节编码器安装情况，直到编码器具有尽可能小的偏心度，从而减小所述误差。编码器的制作让其角度划分尽可能精确地围绕编码器的几何中心，从而编码器对齐带来角度划分的对齐。但是，绝对完美的对齐是不可能的，所以在制造过程中可能发生偏心度误差。在这种情况下，角度划分的中心不能与编码器旋转的几何中心重合。所以，即使编码器精确安装，由制造误差导致的正弦误差仍然存在。

校正径向跳动导致的误差的方法是已知的。日本专利公开No.80-61979提出了使用三个编码器读取器，均匀间隔地放在编码器周围，且产生相等于来自三个读取器的三个信号平均时序加上固定延时周期的信号。这是相对昂贵的方案，并且不适合空间受限的场合。另外，还难于围绕编码器对齐三个读取器。

美国专利No.6,304,825公开了借助参照表进行误差校正的装置。在编码器单元安装到其轴上以后，测量正弦误差来产生该表。循环的编码器误差的相位和幅值相对于编码器上的基准位置来说是已知的。通过比较待测编码器与主基准编码器的输出来获得这些值。使用固定的延时周期，向其加上或者从其减去从参照表得出的误差。

发明内容

根据本发明的第一方面，生产旋转编码器的方法包括以下步骤：(i)拣选具有几何中心的编码器刻度坯料；(ii)将该编码器刻度坯料围绕第二中心定心安装；(iii)在编码器刻度坯料上产生刻度，从而形成编码器刻度构件，该编码器刻度构件的刻度围绕所述第二中心定心；其特征在于，所述方法包括以下步骤：(iv)测量所述几何中心和所述第二中心之间的任何偏心度。

因此，本发明提供一种生产编码器刻度构件的方法。该方法涉及拣选具有几何中心的编码器刻度坯料。该编码器刻度坯料例如可以包括金属环。该编码器刻度坯料围绕第二中心可旋转地安装到适当的刻度形成装置上。当其围绕该第二中心旋转时，一系列刻度标记(例如，一系列反光线和非反光线)形成在该编码器刻度坯料上。以此方式，从编码器刻度坯料形成了编码器刻度构件，所述编码器刻度构件具有围绕第二中心定心的刻度。

形成编码器刻度构件后，测量几何中心和第二中心之间的偏心度。优选地，测量几何中心和第二中心之间偏心度的步骤(iv)在编码器刻度构件安装在刻度形成装置上的情况下进行。例如，在形成刻度之后或者之前，立即进行这种测量。换句话说，步骤(iii)可以先于步骤(iv)或者跟随其后，但是优选在所述步骤之间不调节编码器刻度构件的安装情况。

如以下更为详细地说明的那样，当随后将编码器刻度构件安装以形成编码器设备时，得知几何中心和第二中心之间的偏心度是有优势的。例如，当编码器构件安装到工作位置时，允许制造过程中存在的编码器刻度构件的任何偏心度得以被模仿。还可以将编码器刻度构件制造过程中测量的偏心度误差与编码器安装到操作位置时测量到的偏心度误差结合起来。这允许提供校正后的角度测量值，其中编码器刻度构件制造和安装过程中存在的任何偏心度误差都被考虑到了。

本发明的优势在于，在编码器刻度构件安装过程中不需要使用主基准，因为可以在安装编码器以后进行偏心度误差校准。所述误差是从已知的制造偏心度误差推算出来的，并且可以与安装或者重新设定编码器过程中出现的偏心度测量值结合起来。

应该注意，这里所用的术语“偏心度”指的是两个旋转中心之间的距离或者从该距离导致的表象(apparent)半径变化。这里所用的术语“编码器刻度构件”指的是用于角度或者旋转增量测量的编码器设备。正如以下更为详细地论述那样，编码器刻度构件可以包括弧形构件(例如，并非完整圆形的构件)或者完整的圆形构件(例如，环)，用于连续的旋转角度测量。