專利名稱：利用偵測(cè)磁通量校正相位的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種校正相位的方法，特別是涉及一種利用偵測(cè)磁通量(Magnetic Flux)校正一第一元件與一第二元件的相對(duì)應(yīng)相位的方法。
背景技術(shù)：
在工業(yè)設(shè)計(jì)中，有許多的電子產(chǎn)品或機(jī)械產(chǎn)品其中包括有部分裝置或元件需要因應(yīng)該產(chǎn)品各種不同的狀況及應(yīng)用進(jìn)行細(xì)微調(diào)整(Fine Tuning)以達(dá)到該產(chǎn)品使用上的最佳效能。在此種細(xì)微調(diào)整的實(shí)際應(yīng)用中，螺絲(Screw)時(shí)常被選為其最佳的媒介，這是由于螺絲具有構(gòu)造簡(jiǎn)單，成本低廉的優(yōu)勢(shì)，最重要的，螺絲具有將沿著其本體一垂直軸作旋轉(zhuǎn)的相位(Phase)改變量，轉(zhuǎn)換為其沿該軸方向相對(duì)應(yīng)于其螺絲孔所在的物體的位移量特性，而根據(jù)一螺絲的螺紋間距大小，該相位改變量對(duì)應(yīng)于該位移量的比值可以被設(shè)計(jì)為一非常大的值，即當(dāng)該螺絲沿著其本體一垂直軸作一相當(dāng)大的相位改變時(shí)，其將對(duì)應(yīng)于一相對(duì)來(lái)說(shuō)十分小地沿該軸方向的位移量。如果將該相位改變量用為細(xì)微調(diào)整中的調(diào)整機(jī)制(例如用一螺絲起子旋轉(zhuǎn)該螺絲)，而將該位移量經(jīng)由機(jī)械式或電子式的設(shè)計(jì)關(guān)連于一實(shí)際需要接受調(diào)整的裝置或元件的狀態(tài)改變量(例如一機(jī)械橫桿的垂直平移量，或一可變電阻的電阻值等)，則如此設(shè)計(jì)將可完成一非常精準(zhǔn)的細(xì)微調(diào)整動(dòng)作。綜上所述螺絲特性，其實(shí)為進(jìn)行細(xì)微調(diào)整時(shí)的一有利工具。
由于一螺絲與用來(lái)旋轉(zhuǎn)該螺絲的螺絲起子(Screw Driver)之間，通常利用該螺絲上的一螺絲針穴的幾何形狀與該螺絲起子頂端(Screw Bit)的幾何形狀能夠相互齒合，使該螺絲接收該螺絲起子對(duì)其于沿軸旋轉(zhuǎn)方向上的施力以達(dá)到其相位的改變。然而一般螺絲的螺絲針穴的設(shè)計(jì)(最常見(jiàn)者即一字形或十字形)，會(huì)造成該螺絲起子在與該螺絲完全齒合并實(shí)際開(kāi)始對(duì)該螺絲施力、順利改變其相位之前，必須先旋轉(zhuǎn)一角度以使其頂端及該螺絲的螺絲針穴之間的相對(duì)位置到達(dá)能夠完全齒合的地步，但是因?yàn)槊恳淮芜M(jìn)行齒合之前該螺絲及該螺絲起子之間的相對(duì)位置均不相同，故該角度為一不可預(yù)測(cè)的值。此一現(xiàn)象對(duì)于利用一自動(dòng)控制程序?qū)σ宦萁z進(jìn)行細(xì)微調(diào)整的生產(chǎn)線來(lái)說(shuō)造成很大的不便，因?yàn)楫?dāng)一生產(chǎn)流程中預(yù)定對(duì)一裝置進(jìn)行一特定程度的細(xì)微調(diào)整時(shí)，其利用一螺絲起子對(duì)相對(duì)應(yīng)于該裝置的一螺絲施以一特定的相位改變量，此時(shí)前述該角度的不可預(yù)測(cè)性則將成為此一細(xì)微調(diào)整程序中的誤差因素，該自動(dòng)控制程序?qū)o(wú)從判斷該角度誤差值進(jìn)而于該螺絲起子的旋轉(zhuǎn)量上給以補(bǔ)償，而導(dǎo)致該自動(dòng)控制程序預(yù)期對(duì)該裝置達(dá)到該特定程度的細(xì)微調(diào)整，實(shí)際上卻仍存有誤差，而此誤差對(duì)于細(xì)微調(diào)整來(lái)說(shuō)，通常是不可接受的。為了克服此現(xiàn)象所造成的細(xì)微調(diào)整誤差，現(xiàn)有技術(shù)通常使用具有更多道齒紋的螺絲針穴的螺絲(例如六道齒紋或者以上)來(lái)減少該不可預(yù)測(cè)的角度值以達(dá)到減低該項(xiàng)誤差因素，或者使用一具有復(fù)雜構(gòu)造的螺絲針穴的螺絲及其相對(duì)應(yīng)的螺絲起子的設(shè)計(jì)，利用機(jī)械式的齒合過(guò)程以確保當(dāng)螺絲起子開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)即可施力于該螺絲上。
然而前述現(xiàn)有技術(shù)的多齒紋螺絲或特殊構(gòu)造螺絲由于并非一般容易取得的制品，必須另訂制生產(chǎn)線，而且其制作過(guò)程比一般構(gòu)造簡(jiǎn)單的螺絲要復(fù)雜，將造成使用者可觀的成本增加，而該多齒紋螺絲甚至無(wú)法將該誤差完全消除，只能減少其影響至可容忍的范圍，確實(shí)非用于大量生產(chǎn)的生產(chǎn)線中十分理想的細(xì)微調(diào)整工具。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用于不同空間幾何相對(duì)位置下造成不同的磁通路徑，而偵測(cè)到不同的磁通量以校正一第一元件與一第二元件的相對(duì)應(yīng)相位的方法，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)的多齒紋螺絲或特殊構(gòu)造螺絲成本過(guò)高的問(wèn)題。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，即提供一種利用偵測(cè)磁通量來(lái)校正一第一元件與一第二元件的相對(duì)應(yīng)相位的方法，其先提供一磁通產(chǎn)生裝置，用來(lái)提供磁通，并提供一磁感測(cè)裝置，用來(lái)感應(yīng)磁通量，再依據(jù)該磁感測(cè)裝置偵測(cè)該磁通產(chǎn)生裝置的磁通量，沿一垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)該第一元件直到磁通量到達(dá)一預(yù)定值以使該第一元件與該第二元件的相位相吻合。
本發(fā)明利用磁通產(chǎn)生裝置及磁感測(cè)裝置成本低廉的優(yōu)勢(shì)，以及磁場(chǎng)可穿透大多數(shù)材料而被感測(cè)的便利性，而提供一種可消除前述的該不可預(yù)測(cè)的角度所造成的細(xì)微調(diào)整誤差因素的方法。


圖1為本發(fā)明之校正相位的方法的示意圖；圖2為圖1中二元件的相對(duì)應(yīng)距離及相位與該磁感測(cè)裝量所感應(yīng)的磁通量的相對(duì)關(guān)系示意圖；圖3為圖1中校正相位的方法應(yīng)用于螺絲及螺絲起子相位校正的示意圖；圖4為圖3中的螺絲起子的內(nèi)部構(gòu)造的示意圖；圖5為圖4中的霍爾元件示意圖。
圖6為用來(lái)將圖4中的霍爾元件電壓信號(hào)放大的放大電路的功能方塊圖；圖7為圖3中螺絲及螺絲起子頂端未齒合時(shí)的示意圖；圖8為圖3中螺絲及螺絲起子頂端齒合時(shí)的示意圖。
具體實(shí)施內(nèi)容請(qǐng)參照?qǐng)D1，圖1所示為本發(fā)明所揭露的一校正相位的方法示意圖，其為校正一第一元件14與一第二元件16的相對(duì)應(yīng)相位的方法，其在第一元件14及第二元件16所在的背景空間中利用一磁通產(chǎn)生裝置10提供一磁場(chǎng)10a，則于該背景空間中的任何一點(diǎn)將由于磁場(chǎng)10a的存在而產(chǎn)生一相對(duì)應(yīng)的磁通量值，其另利用位于該背景空間中的一磁感測(cè)裝置12感應(yīng)其所處的該點(diǎn)磁通量，此時(shí)沿一垂直軸18平移該第一元件同時(shí)旋轉(zhuǎn)該第一元件，再依據(jù)磁感測(cè)裝置12所感應(yīng)的磁通量來(lái)決定第一元件14與第二元件16的相位是否吻合。該校正相位的方法的詳細(xì)操作步驟如下。
請(qǐng)參照?qǐng)D1及圖2，圖1中有一第一元件14以及一第二元件16，該校正相位的方法要沿著一垂直軸18水平的方向及旋轉(zhuǎn)的方向校正第一元件14及第二元件16之間相對(duì)應(yīng)的位置及相位至一特定位置，為判斷第一元件14及第二元件16之間相對(duì)應(yīng)的位置及相位是否達(dá)到該特定位置，限定一第一校正線14a，其垂直于垂直軸18，并且其沿著垂直軸18的平移改變量及方向相等于第一元件14沿著垂直軸18的平移改變量及方向，而其沿著垂直軸18的相位改變量及方向相等于第一元件14沿著垂直軸18的相位改變量及方向。另外限定一第二校正線16a，其垂直于垂直軸18，并且其沿著垂直軸18的平移改變量及方向相等于第二元件16沿著垂直軸18的平移改變量及方向，而其沿著垂直軸18的相位改變量及方向相等于第二元件16沿著垂直軸18的相位改變量及方向。
接下來(lái)依據(jù)垂直于垂直軸18的第一校正線14a以及第二校正線16a，限定一距離18a，其為自第一校正線14a沿著垂直軸18的方向至第二校正線16a之間的距離，同時(shí)限定當(dāng)距離為一預(yù)定值時(shí)，則第一元件14及第二元件16之間相對(duì)的位置已達(dá)到該特定位置。另限定一相位角18b，其為自第一校正線14a沿著垂直軸18的順時(shí)針?lè)较蛑恋诙Ｕ€16a之間的角度，同時(shí)并限定當(dāng)相位角18b為零時(shí)，則第一元件14及第二元件16之間相對(duì)的相位已達(dá)到該特定位置，即第一元件14與第二元件16的相位相吻合。
為了達(dá)到位置及相位校正的目的，在第一元件14及第二元件16所在的背景空間中放置一磁通產(chǎn)生裝置10，則磁通產(chǎn)生裝置10將提供一磁場(chǎng)10a，如此則在該背景空間中的任何一點(diǎn)將由于磁場(chǎng)10a的存在而產(chǎn)生一相對(duì)應(yīng)的磁通量值。又另外在該背景空間中的一處放置一磁感測(cè)裝置12，其用來(lái)感應(yīng)其所處的該點(diǎn)的磁通量。由于第一元件14及第二元件16的組成結(jié)構(gòu)、幾何形狀以及所使用的材料會(huì)因不同的應(yīng)用而有所差異，則當(dāng)其二者之間沿著垂直軸18相對(duì)應(yīng)的位置及相位在不同位置的情況下，將會(huì)影響該背景空間之中任何一點(diǎn)由于磁場(chǎng)10a的存在而產(chǎn)生的該磁通量值的大小?；谏鲜霈F(xiàn)象，則可利用磁感測(cè)裝置12感應(yīng)其所處的該點(diǎn)的磁通量隨著用來(lái)限定第一元件14及第二元件16之間相對(duì)應(yīng)距離18a及相對(duì)應(yīng)相位的相位角18b的變化而變化的關(guān)系，來(lái)作為判斷第一元件14與第二元件16的相位是否相吻合的依據(jù)。
如圖2中為一上述該磁通量對(duì)應(yīng)于距離18a及相位角18b合并效應(yīng)的關(guān)系圖的一范例，其中當(dāng)該二元件間的距離為該預(yù)定值且該相位為0度(即360度)的時(shí)候，該磁通量達(dá)到一最大值(如圖2中的X點(diǎn))，故若磁感測(cè)裝置12所感應(yīng)到的磁通量為該最大值時(shí)，即可判斷第一元件14與第二元件16已到達(dá)該特定位置且相位相吻合。關(guān)于磁通產(chǎn)生裝置10及磁感測(cè)裝置12的位置，可根據(jù)于何種設(shè)計(jì)的下磁感測(cè)裝置12能夠感應(yīng)到較明顯的磁通量變化來(lái)作選擇，以得到一足以判斷的信息，例如可將磁通產(chǎn)生裝置10設(shè)于第二元件16的一端，而磁感測(cè)裝置12設(shè)于第一元件14的一端；或者將磁通產(chǎn)生裝置10設(shè)于第一元件14的一端，磁感測(cè)裝置12設(shè)于第二元件16的一端。磁通產(chǎn)生裝置10通常為一磁鐵，而磁感測(cè)裝置12則通常為一霍爾元件(HallElement)，但其也可為其他如磁阻元件(MR Device)、磁二極管(MagneticDiode)等可將其感應(yīng)到的磁通量轉(zhuǎn)換成可判斷的信號(hào)的裝置。雖然第一元件14及第二元件16的結(jié)構(gòu)、形狀及材料，磁通產(chǎn)生裝置10的位置及強(qiáng)度，以及磁感測(cè)裝置12的位置、種類及感應(yīng)能力等均會(huì)影響如圖2中該關(guān)系圖的曲線分布，但是只要經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，第一元件14及第二元件16均可通過(guò)該方法校正其間相對(duì)應(yīng)的相位，其他能夠達(dá)到相同目的的不同設(shè)計(jì)也屬于本發(fā)明的涵蓋范圍。
請(qǐng)參照?qǐng)D3至圖8，圖3中所示為圖1中該校正相位的方法的一實(shí)施例，其中在一金屬框架30上有需要細(xì)微調(diào)整的一裝置32，其細(xì)微調(diào)整的方法利用兩連動(dòng)橫桿34以機(jī)械式的方式連接于裝置32的調(diào)整機(jī)制上，再利用三螺絲26沿著其本體一垂直軸旋轉(zhuǎn)的相位改變量轉(zhuǎn)換為其沿該軸方向的位移量來(lái)造成二連動(dòng)橫桿34的細(xì)微平移量，而達(dá)到對(duì)裝置32的細(xì)微調(diào)整的目的。其另外包括有一磁鐵20，其用來(lái)產(chǎn)生一磁場(chǎng)；以及三螺絲起子24，用來(lái)旋轉(zhuǎn)以對(duì)螺絲26施力。圖4中為圖3中螺絲起子24的內(nèi)部構(gòu)造的示意圖，其包括有一螺絲起子頂端24a，用來(lái)直接對(duì)螺絲26施力；一霍爾元件22，連接于螺絲起子頂端24a的末端，用來(lái)將一經(jīng)由輸入端40a及40b輸入的電壓，通過(guò)對(duì)該處的磁通量的感應(yīng)，轉(zhuǎn)換成一經(jīng)由輸出端42a及42b輸出的電壓；四電樞(Armature)36，分別電連接于輸入端40a、40b及輸出端42a、42b，配合四電刷(Brush)38的使用以確保當(dāng)螺絲起子24在轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，電壓信號(hào)的輸入及輸出不會(huì)中斷，而于圖5中則為圖4中霍爾元件22的平面示意圖。另外由霍爾元件22的輸出端42a、42b輸出的該電壓值可再利用如圖6所示的一放大電路44放大，以利于生產(chǎn)線中的自動(dòng)控制程序的判斷。本實(shí)施例中的霍爾元件24所輸出的電壓信號(hào)經(jīng)由放大電路44放大后可表示為一電壓值對(duì)應(yīng)于霍爾元件24所感應(yīng)的磁通量的關(guān)系圖50，其中由一曲線52所表示的該關(guān)系可看出，當(dāng)該磁通量增加時(shí)，該電壓值會(huì)隨之增加，直到其達(dá)到一飽和值為止。
請(qǐng)參照?qǐng)D7及圖8，請(qǐng)注意，為了得到較明顯的磁通量變化，螺絲26以及螺絲起子頂端24a選用磁導(dǎo)系數(shù)較高的金屬材料(如鐵、鎳等)，圖7為圖3中螺絲26及螺絲起子頂端24a未齒合時(shí)的示意圖，當(dāng)螺絲26及螺絲起子頂端24a處于未齒合的狀態(tài)時(shí)，由于螺絲起子頂端24a除了少部分面積與螺絲26的螺絲針穴較為接近之外，其他部分均離該螺絲針穴較遠(yuǎn)，則造成位于螺絲26及螺絲起子頂端24a之間的空氣部分較多，也就是說(shuō)，當(dāng)磁通通過(guò)螺絲26而到達(dá)螺絲起子頂端24a時(shí)，其間路徑將經(jīng)過(guò)較多的空氣部分；而要圖8中為圖3中螺絲26及螺絲起子頂端24a齒合時(shí)的示意圖，當(dāng)螺絲26及螺絲起子頂端24a處于齒合的狀態(tài)時(shí)，由于其二者為完全密合，則其間的空氣部分非常少，也就是說(shuō)，當(dāng)磁通通過(guò)螺絲26而到達(dá)螺絲起子頂端24a時(shí)，其間路徑將經(jīng)過(guò)較少的空氣部分。而由于螺絲26及螺絲起子頂端24a的材料選用磁導(dǎo)系數(shù)較高的金屬材料，其磁導(dǎo)系數(shù)會(huì)高出空氣許多，故當(dāng)一磁通的路徑中有較多的空氣部分時(shí)，其磁通量將相對(duì)地為較小，而當(dāng)一磁通的路徑中有較少的空氣部分時(shí)，其磁通量將相對(duì)地為較大，所以從螺絲26及螺絲起子頂端24a未齒合的狀態(tài)起，轉(zhuǎn)動(dòng)螺絲起子24至到進(jìn)入螺絲26及螺絲起子頂端24a齒合的狀態(tài)為止的過(guò)程中，通過(guò)其二者的磁通量將由小逐漸變大，而霍爾元件22經(jīng)由感應(yīng)該磁通量而產(chǎn)生的該電壓信號(hào)將如該關(guān)系圖50中的曲線52一般，進(jìn)入一飽和值，則如果適當(dāng)設(shè)計(jì)該自動(dòng)控制程序，提供一電壓的臨界值54，使其接近并略小于該電壓飽和值，則當(dāng)霍爾元件22經(jīng)由感應(yīng)該磁通量而產(chǎn)生的該電壓信號(hào)到達(dá)臨界值54時(shí)，該自動(dòng)控制程序可以判斷螺絲26及螺絲起子頂端24a已經(jīng)進(jìn)入齒合的狀態(tài)，并且可以開(kāi)始對(duì)螺絲26進(jìn)行實(shí)際的細(xì)微調(diào)整的動(dòng)作。以上所述的本發(fā)明的較佳實(shí)施例，其他利用相同的概念的不同應(yīng)用也為本發(fā)明的所涵蓋范圍。
與現(xiàn)有技術(shù)利用多齒紋螺絲或特殊構(gòu)造螺絲來(lái)達(dá)到于進(jìn)行細(xì)微調(diào)整的動(dòng)作前確保螺絲起子頂端及螺絲針穴的相位相吻合以消除細(xì)微調(diào)整的誤差的目的，本發(fā)明具有相對(duì)來(lái)說(shuō)成本低廉的優(yōu)勢(shì)。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡按本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化與修飾，都應(yīng)屬本發(fā)明專利的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種利用偵測(cè)磁通量(Magnetic Flux)校正一第一元件與一第二元件相對(duì)應(yīng)相位的方法，其包括相對(duì)應(yīng)的設(shè)置該第一元件與該第二元件；提供一磁通產(chǎn)生裝置，用來(lái)在該第一元件與該第二元件間提供磁通；提供一磁感測(cè)裝置，用來(lái)感應(yīng)該第一元件與該第二元件間的磁通量；相對(duì)應(yīng)地調(diào)整該第一元件與該第二元件，使得該磁感測(cè)裝置偵測(cè)的磁通量達(dá)一預(yù)定值。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該磁通產(chǎn)生裝置為一磁鐵。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該磁感測(cè)裝置為一霍爾元件(HallElement)，其會(huì)將磁通量轉(zhuǎn)換為相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其另包括有提供一放大電路，用來(lái)將輸出自該霍爾元件的電壓信號(hào)放大以利于進(jìn)行判斷。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該磁感測(cè)裝置為一磁阻元件(MRDevice)，其會(huì)依磁通量的大小而改變其電阻值。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該磁感測(cè)裝置為一磁二極管(MagneticDiode)，其會(huì)依磁通量的大小而改變其通過(guò)的電流值。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該第一元件為一螺絲起子(ScrewDriver)，該第二元件為一螺絲。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中該螺絲安裝于一金屬板上。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中該磁通產(chǎn)生裝置設(shè)于該金屬板上，該磁感測(cè)裝置設(shè)于該螺絲起子的一端。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該磁通產(chǎn)生裝置設(shè)于該第二元件的一端，該磁感測(cè)裝置設(shè)于該第一元件的一端。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該磁通產(chǎn)生裝置設(shè)于該第一元件的一端，該磁感測(cè)裝置設(shè)于該第二元件的一端。
全文摘要
本發(fā)明提供一種校正相位的方法，其利用偵測(cè)磁通量來(lái)校正一第一元件及一第二元件的相對(duì)應(yīng)相位，其提供一磁通產(chǎn)生裝置，用來(lái)提供磁通，另提供一磁感測(cè)裝置，用來(lái)感應(yīng)磁通量，并依據(jù)該磁感測(cè)裝置偵測(cè)該磁通產(chǎn)生裝置的磁通量來(lái)相對(duì)應(yīng)地調(diào)整該第一元件及該第二元件，直到該磁感測(cè)裝置感應(yīng)的磁通量到達(dá)一預(yù)定值以使該第一元件與該第二元件的相位相吻合。
文檔編號(hào)G01B7/31GK1492211SQ02147370
公開(kāi)日2004年4月28日 申請(qǐng)日期2002年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月23日
發(fā)明者林東龍, 柳至崇, 詹森志 申請(qǐng)人:明基電通股份有限公司