專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高分辨率磁編碼器磁鼓的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種磁編碼器技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種高分辨率磁編碼器磁鼓的制備方法?？蓮V泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、測(cè)量?jī)x表等工業(yè)領(lǐng)域中。
背景技術(shù)：
磁性編碼器是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型編碼器，與光學(xué)編碼器相比，磁性編碼器不易受塵埃和結(jié)露影響，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，可高速運(yùn)轉(zhuǎn)，響應(yīng)速度快，體積小，成本低(Kunio Miyashita，et al.(1987)，IEEE Trans.Magn.23(5)，2182-2184)。因此，在精密機(jī)械，如數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人，打印機(jī)、測(cè)量?jī)x等辦公自動(dòng)化設(shè)備等各個(gè)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。
磁性編碼器主要是由磁鼓和磁傳感探頭構(gòu)成，其分辨率在很大程度上取決于磁鼓材料的性能。目前，國(guó)際上有人采用Co-P和Co-Ni-P合金薄膜以及摻有鋇鐵氧體顆粒的橡膠來(lái)制作磁鼓材料(United States Patent.Ito et al.4274053.June.16，1981；United States Patent.Ito et al.4319188.Mar.9，1982).
國(guó)內(nèi)的磁編碼器多為磁環(huán)型，磁層較厚，在縱向磁記錄模式下，較大的退磁場(chǎng)限制了磁信號(hào)的寫(xiě)入，一般只能寫(xiě)入幾十對(duì)極，分辨率較低。
以上方法制得的磁鼓能夠用以精確檢測(cè)物體絕對(duì)和相對(duì)的角度位置，但大批量生產(chǎn)的效率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高分辨率磁編碼器磁鼓的制備方法，解決了以往磁環(huán)型磁鼓精度低的問(wèn)題，制得的磁鼓精度高，可裝配成高分辨率的磁編碼器，而且該方法成品率高，易批量生產(chǎn)。
本發(fā)明采用涂布工藝擠壓成形制備磁鼓材料，用高分辨率光編碼器脈沖分頻對(duì)磁鼓旋轉(zhuǎn)充磁，用AMR薄膜傳感探頭檢測(cè)充磁效果。具體工藝包括1、Al鼓清洗依次用丙酮、去離子水、無(wú)水乙醇超聲波清洗鋁鼓，除去其表面的油污及物理吸附。
2、磁漿配制及涂布將磁粉、粘結(jié)劑、稀釋劑、固化劑、分散劑混合制成磁漿，涂布于磁鼓基體上，旋轉(zhuǎn)固化。
其中，所述的磁粉為γ-Fe2O3，粘結(jié)劑為環(huán)氧樹(shù)脂，稀釋劑為丙酮或鄰苯二甲酸二丁酯，固化劑為T(mén)-31或聚氨酯，分散劑為硅烷。磁粉與粘結(jié)劑按0.7～1.3∶1重量配比，稀釋劑的配入量為粘結(jié)劑的70～90重量％，固化劑的配入量為粘結(jié)劑的20～25重量％，分散劑的配入量為粘結(jié)劑的5～25重量％，所述的磁鼓基體為鋁(Al)合金，直徑為φ30～40mm。涂布磁漿之前進(jìn)行表面清洗。磁鼓基體涂布磁漿后以電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)固化，在磁漿處于半固化狀態(tài)時(shí)，用高平整度的軸承擠壓成形，制成的磁層的厚度為0.15～0.4mm。
3、充磁測(cè)試磁性層完全固化后，由高分辨率的光學(xué)編碼器脈沖分頻旋轉(zhuǎn)充磁，用金屬薄膜磁電阻傳感探頭檢測(cè)磁鼓表面分布磁場(chǎng)。磁鼓與高分辨率的光學(xué)編碼器同心勻速旋轉(zhuǎn)，同心度≤0.01mm。將1024PPR(PPR為脈沖/轉(zhuǎn))的高分辨光編碼器與待充磁磁鼓安裝于同一軸上，并由40～50轉(zhuǎn)/分電機(jī)帶動(dòng)勻速旋轉(zhuǎn)，高分辨光編碼器輸出的脈沖信號(hào)經(jīng)分頻電路分頻后產(chǎn)生512PPR、256PPR、128PPR、64PPR等系列脈沖。用以檢測(cè)磁鼓表面分布磁場(chǎng)的金屬薄膜傳感探頭為各向異性磁電阻(AMR)傳感元件，其電阻變化率為3～5％。
將配制好的磁漿涂布于Al鼓基體上，旋轉(zhuǎn)固化。用高分辨率的光學(xué)編碼器脈沖分頻旋轉(zhuǎn)充磁，可以對(duì)磁鼓寫(xiě)入128、256對(duì)極，倍頻后可得到更高的分辨率。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于制成的磁鼓性能優(yōu)異，以配制好的磁漿涂布于磁鼓基體上，旋轉(zhuǎn)固化，擠壓成形，制得的磁層厚度均勻，無(wú)表面缺陷，性能良好。可以寫(xiě)入128和256對(duì)極，脈沖計(jì)數(shù)完整，正弦波形均勻，信噪比良好，倍頻后可得到幾千PPR的分辨率。與各向異性磁電阻薄膜傳感探頭結(jié)合，便可應(yīng)用到數(shù)控機(jī)床、測(cè)量?jī)x表等方面，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。并且工藝簡(jiǎn)單，操作性好，成品率高，易于大批量生產(chǎn)。


圖1是高分辨率磁性編碼器磁鼓的結(jié)構(gòu)示意圖。其中鋁(Al)合金基體1，磁性涂層2。
圖2是制成的磁鼓磁性層的磁滯回線圖。其矯頑力是655Oe，剩余磁化強(qiáng)度是22.68Gs。
圖3是用各向異性磁電阻薄膜探頭檢測(cè)磁鼓表面分布磁場(chǎng)，信號(hào)通過(guò)電路放大、整形后在示波器上的輸出。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例11.Al鼓清洗Al鼓直徑選用30mm，依次用丙酮、去離子水、無(wú)水乙醇超聲波清洗鋁鼓，除去其表面的油污及物理吸附。
2.磁漿配制及涂布采用690 Oe的γ-Fe2O3磁粉7g，粘結(jié)劑環(huán)氧樹(shù)脂10g，稀釋劑丙酮7.5g，固化劑T-31 2.5g，分散劑硅烷1g。經(jīng)過(guò)高速攪拌、砂磨處理后制成均勻的磁漿，涂布于鋁鼓基體上，旋轉(zhuǎn)固化。在磁漿處于半固化狀態(tài)時(shí)用高平整度的軸承擠壓成形，使涂層厚度為0.15mm。
3.充磁測(cè)試磁性層完全固化后，將1024PPR的高分辨光編碼器與待充磁磁鼓安裝于同一軸上并由低速電機(jī)帶動(dòng)勻速旋轉(zhuǎn)，高分辨光編碼器輸出的脈沖信號(hào)經(jīng)分頻電路分頻后可產(chǎn)生512PPR、256PPR、128PPR、64PPR等系列脈沖。本次選用128PPR，通過(guò)磁頭驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)特制的磁鼓寫(xiě)入磁頭，產(chǎn)生極性隨磁鼓轉(zhuǎn)動(dòng)而交替變化的充磁磁場(chǎng)。將磁頭貼近磁鼓表面，調(diào)節(jié)磁頭工作電流至最佳值，轉(zhuǎn)動(dòng)一周以上，即可完成磁鼓充磁。最后對(duì)磁鼓寫(xiě)入128對(duì)極。
實(shí)施例21.Al鼓清洗Al鼓直徑選用36mm.清洗步驟同實(shí)施例1相同。
2.磁漿配制及涂布采用690 Oe的γ-Fe2O3磁粉10g，粘結(jié)劑環(huán)氧樹(shù)脂10g，稀釋劑丙酮8g，固化劑T-31 2.5g，分散劑硅烷1.5g。配制工藝同實(shí)施例1。制得涂層的厚度為0.20mm。
3.充磁測(cè)試同實(shí)施例1，最后對(duì)磁鼓寫(xiě)入256對(duì)極。
實(shí)施例31.Al鼓清洗Al鼓直徑選用40mm.清洗步驟同實(shí)施例1相同。
2.磁漿配制及涂布采用690 Oe的γ-Fe2O3磁粉12g，粘結(jié)劑環(huán)氧樹(shù)脂10g，稀釋劑丙酮9g，固化劑T-312.5g，分散劑硅烷2.5g。配制工藝同實(shí)施例1。制得涂層的厚度為0.30mm。
制成的磁性層的磁滯回線如圖2所示。
3.充磁測(cè)試同實(shí)施例1，最后對(duì)磁鼓寫(xiě)入256對(duì)極。
磁鼓寫(xiě)入256對(duì)極后的示波器波形輸出如圖3所示。
權(quán)利要求
1.一種高分辨率磁編碼器磁鼓的制備方法，采用涂布工藝，擠壓成形制備磁鼓材料，用高分辨率光編碼器脈沖分頻對(duì)磁鼓旋轉(zhuǎn)充磁，用各向異性磁電阻薄膜傳感探頭檢測(cè)充磁效果；其特征在于具體工藝包括a、Al鼓清洗依次用丙酮、去離子水、無(wú)水乙醇超聲波清洗鋁鼓，除去其表面的油污及物理吸附；b、磁漿配制及涂布將磁粉、粘結(jié)劑、稀釋劑、固化劑、分散劑混合制成磁漿，涂布于磁鼓基體上，旋轉(zhuǎn)固化；c、充磁測(cè)試磁性層完全固化后，由高分辨率的光學(xué)編碼器脈沖分頻旋轉(zhuǎn)充磁，用金屬薄膜磁電阻傳感探頭檢測(cè)磁鼓表面分布磁場(chǎng)；磁鼓與高分辨率的光學(xué)編碼器同心勻速旋轉(zhuǎn)，同心度≤0.01mm；將1024脈沖/轉(zhuǎn)的高分辨光編碼器與待充磁磁鼓安裝于同一軸上，并由40～50轉(zhuǎn)/分電機(jī)帶動(dòng)勻速旋轉(zhuǎn)，高分辨光編碼器輸出的脈沖信號(hào)經(jīng)分頻電路分頻后產(chǎn)生512PPR、256PPR、128PPR、64PPR系列脈沖；用以檢測(cè)磁鼓表面分布磁場(chǎng)的金屬薄膜傳感探頭為各向異性磁電阻傳感元件，其電阻變化率為3～5％。
2.按照權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的磁粉為γ-Fe2O3，粘結(jié)劑為環(huán)氧樹(shù)脂，稀釋劑為丙酮或鄰苯二甲酸二丁酯，固化劑為T(mén)-31或聚氨酯，分散劑為硅烷；磁粉與粘結(jié)劑按0.7～1.3∶1重量配比，稀釋劑的配入量為粘結(jié)劑的70～90重量％，固化劑的配入量為粘結(jié)劑的20～25重量％，分散劑的配入量為粘結(jié)劑的5～25重量％。
3.按照權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的磁鼓基體為鋁合金，直徑為φ30～40mm；涂布磁漿之前進(jìn)行表面清洗，磁鼓基體涂布磁漿后以電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)固化，在磁漿處于半固化狀態(tài)時(shí)，用高平整度的軸承擠壓成形，制成的磁層厚度為0.15～0.4mm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高分辨率磁編碼器磁鼓的制備方法。采用涂布工藝，擠壓成形制備磁鼓材料。將磁粉、粘結(jié)劑、稀釋劑、固化劑、分散劑按比例混合制成磁漿，然后涂布于磁鼓基體上。將涂布后的磁鼓基體旋轉(zhuǎn)固化。在磁漿處于半固化狀態(tài)時(shí)，用高平整度的軸承擠壓成形，達(dá)到0.15～0.4mm厚度。完全固化后，由高分辨率的光學(xué)編碼器脈沖分頻旋轉(zhuǎn)充磁，可以對(duì)磁鼓寫(xiě)入128、256對(duì)極，倍頻后可得到更高的分辨率。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于工藝簡(jiǎn)單，操作性好，成品率高，易于批量生產(chǎn)。磁鼓充磁后，采用金屬薄膜磁電阻傳感探頭檢測(cè)磁鼓表面分布磁場(chǎng)。
文檔編號(hào)G01D5/12GK1598493SQ20041000942
公開(kāi)日2005年3月23日 申請(qǐng)日期2004年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月13日
發(fā)明者王海成, 王立錦, 于廣華, 楊濤, 朱逢吾 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)