一種用于開放式光柵讀數(shù)頭的自適應(yīng)隨動裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光電信號檢測【技術(shù)領(lǐng)域】的裝置，特別涉及一種用于開放式光柵讀數(shù)頭的自適應(yīng)隨動裝置。解決了現(xiàn)有光柵讀數(shù)頭安裝結(jié)構(gòu)不易調(diào)整，光柵讀數(shù)頭難以自適應(yīng)外界因素變化而自動調(diào)整與光柵尺之間距離的問題。其技術(shù)方案是設(shè)計一種用于開放式光柵讀數(shù)頭的自適應(yīng)隨動裝置，包括止轉(zhuǎn)滑移軸、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、保持圈、滾動體、彈簧、讀數(shù)頭安裝機座、導(dǎo)杠支撐座、導(dǎo)杠、光柵讀數(shù)頭和支架組件。本發(fā)明中不僅可安裝到回轉(zhuǎn)體類零件上，在直線導(dǎo)軌上也同樣適用，當導(dǎo)軌形狀變化或周圍環(huán)境溫度變化時，該開放式光柵讀數(shù)頭自適應(yīng)隨動裝置也能保證光柵讀數(shù)頭處于最佳工作狀態(tài)，調(diào)整原理同上。
【專利說明】一種用于開放式光柵讀數(shù)頭的自適應(yīng)隨動裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種光電信號檢測【技術(shù)領(lǐng)域】的裝置，特別涉及一種用于開放式光柵讀 數(shù)頭的自適應(yīng)隨動裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 光柵以其分辨率高、測量范圍大、動態(tài)范圍寬、檢測精度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點，且 易于實現(xiàn)數(shù)字化測量和自動控制，而廣泛應(yīng)用于數(shù)控機床和精密測量領(lǐng)域中。光柵主要由 標尺光柵和光柵讀數(shù)頭兩部分組成。標尺光柵一般固定在機床活動部件上，光柵讀數(shù)頭安 裝在機床固定部件上，在檢測時，光柵讀數(shù)頭讀取標尺光柵上的光學信號，并將其轉(zhuǎn)換成電 信號，根據(jù)此電信號，實現(xiàn)對位移的檢測。
[0003] 由于光柵是非常精密的測量工具，受其基本測量原理的限制，在光柵讀數(shù)頭的安 裝過程中，需要嚴格控制光柵讀數(shù)頭與光柵尺的距離，以保證信號質(zhì)量，從而提高光柵測量 系統(tǒng)的測量精度。目前，國內(nèi)外各個生產(chǎn)廠家制造的光柵，要求光柵讀數(shù)頭和光柵尺之間的 間隙為一定值，且其精度要求較高，這就對光柵讀數(shù)頭的安裝提出了較高的要求。
[0004] 傳統(tǒng)的光柵讀數(shù)頭安裝方法是：將讀數(shù)頭安裝在可以控制五個獨立自由度的支架 上，即調(diào)整兩個方向的直線位移和三個方向的角向位移，調(diào)整合適時，將讀數(shù)頭固定。這樣 就帶來兩個問題：第一，調(diào)整某個方向時，往往會使已經(jīng)調(diào)好的一個方向發(fā)生變化，那么，在 各個方向調(diào)整好后鎖緊支架，可能之前調(diào)好的位置發(fā)生變化，這樣就不能保證光柵讀數(shù)頭 與光柵尺之間的距離在誤差允許范圍之內(nèi)；第二，支架調(diào)節(jié)好后，支架中所有零部件的相對 位置已經(jīng)確定，但是導(dǎo)軌的形狀變化、光柵尺所在回轉(zhuǎn)體零部件截面圓度不均勻以及周圍 環(huán)境溫度變化等可能會導(dǎo)致光柵讀數(shù)頭與光柵尺之間距離超出誤差允許值，采用以上安裝 方法，光柵讀數(shù)頭無法自動調(diào)節(jié)與光柵尺之間的距離，這樣就嚴重影響光柵測量系統(tǒng)的測 量精度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有光柵讀數(shù)頭安裝結(jié)構(gòu)不易調(diào)整，光柵讀數(shù)頭難以自適應(yīng) 外界因素變化而自動調(diào)整與光柵尺之間距離的缺陷，提供一種在運動過程中能克服回轉(zhuǎn)體 零部件軸線偏差或?qū)к壭螤钭兓牟蛔愣冀K保持光柵讀數(shù)頭與光柵尺相對距離不變的 光柵讀數(shù)頭自適應(yīng)隨動裝置。
[0006] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：設(shè)計一種用于開放式光柵讀數(shù)頭的自適應(yīng)隨動裝置， 解決了現(xiàn)有光柵讀數(shù)頭安裝結(jié)構(gòu)不易調(diào)整，光柵讀數(shù)頭難以自適應(yīng)外界因素變化而自動調(diào) 整與光柵尺之間距離的缺陷的問題；通過彈簧彈力作用，使?jié)L輪始終貼合滾輪滾動基面，降 低了光柵讀數(shù)頭安裝基座與光柵尺安裝基面之間的尺寸公差與形位公差的要求；導(dǎo)柱與導(dǎo) 套之間的過盈配合，使讀書頭平穩(wěn)進行工作；止轉(zhuǎn)滑移軸的橫向移動和導(dǎo)杠支撐座的周向 運動，均保證了光柵讀數(shù)頭隨外界情況變化時，始終保持在在最佳工作位置。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種用于開放式光柵讀數(shù)頭的自適應(yīng)隨動裝置，其特征在 于，包括止轉(zhuǎn)滑移軸14、導(dǎo)柱11、導(dǎo)套9、保持圈10、滾動體、彈簧13、讀數(shù)頭安裝機座24、導(dǎo) 杠支撐座16、導(dǎo)杠23、光柵讀數(shù)頭6和支架組件；所述導(dǎo)杠23固定在導(dǎo)杠支撐座16上，導(dǎo) 杠支撐座16位于在讀數(shù)頭安裝機座24上；所述止轉(zhuǎn)滑移軸14軸線方向與導(dǎo)杠23軸線垂 直，止轉(zhuǎn)滑移軸14 一端開有供導(dǎo)杠23穿過的通道，使得止轉(zhuǎn)滑移軸14能夠在導(dǎo)杠23上進 行橫向移動，止轉(zhuǎn)滑移軸14的另一端有凸塊；導(dǎo)柱11 一端固連在止轉(zhuǎn)滑移軸14帶有凸塊 的一端，且導(dǎo)柱11置于導(dǎo)套9內(nèi)部，所述導(dǎo)柱11和導(dǎo)套9之間有保持圈10,且保持圈10內(nèi) 均勻分布了一圈滾動體；所述導(dǎo)套9 一端開有與止轉(zhuǎn)滑移軸14凸塊相配的凹槽，且能夠使 導(dǎo)套9在沿止轉(zhuǎn)滑移軸14軸向上下移動時，凸塊末端與凹槽凹面留有間隙；另一端通過支 架組件固定有光柵讀數(shù)頭6 ;彈簧13套在導(dǎo)柱11的外壁上，其兩端分別與止轉(zhuǎn)滑移軸14有 凸塊的一端和導(dǎo)套9有凹槽的一端止靠；導(dǎo)杠支撐座16能夠在讀數(shù)頭安裝機座上24繞止 轉(zhuǎn)滑移軸14進行周向運動。
[0008] 本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：支架組件包括讀數(shù)頭支架4、支架連接盤5、滾輪2和 滾輪軸3 ;滾輪2與滾輪軸3安裝在讀數(shù)頭支架4兩側(cè)；支架連接盤5固定在讀數(shù)頭支架4 上方。
[0009] 本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：光柵讀數(shù)頭6固定在支架組件的讀數(shù)頭支架內(nèi)4,導(dǎo) 套9固定在支架組件的支架連接盤5上。
[0010] 本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：光柵讀數(shù)頭6固定在支架組件的讀數(shù)頭支架內(nèi)4,導(dǎo) 套9固定在支架組件的支架連接盤5上。
[0011] 本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：通過選配滾動體直徑，使導(dǎo)套9與導(dǎo)柱11配合具有 0. 01-0. 02的過盈量。
[0012] 工作時，將所述的用于開放式光柵讀數(shù)頭的自適應(yīng)隨動裝置置于光柵尺上方，使 得光柵讀數(shù)頭6初步對準光柵尺。通過人工調(diào)節(jié)止轉(zhuǎn)滑移軸14在導(dǎo)杠23通道內(nèi)的橫向移 動，和人工調(diào)節(jié)導(dǎo)杠支撐座16在讀數(shù)頭安裝機座24上繞著止轉(zhuǎn)滑移軸14進行周向運動來 實現(xiàn)光柵讀數(shù)頭6的位置調(diào)整。調(diào)整到位后，本發(fā)明裝置開始工作，光柵讀數(shù)頭開始讀數(shù)。 導(dǎo)套9的凹槽凹面與止轉(zhuǎn)滑移軸14凸塊之間所形成的間隙，保證了導(dǎo)套9在沿著止轉(zhuǎn)滑 移軸14的軸向方向移動時的空間；導(dǎo)套與導(dǎo)柱之間的保持圈和滾動體，保證了兩者之間的 過盈配合，從而保證裝置在工作時，光柵讀數(shù)頭所在的支架組件嚴格沿著光柵尺帶安裝基 面的法線方向上下移動不偏斜。由于彈簧13彈性力的作用，使?jié)L輪與滾輪安裝基面始終貼 合，因此即使光柵尺所在的待加工零件表面圓度不均勻，光柵讀數(shù)頭也能自適應(yīng)上下浮動， 保證了光柵讀數(shù)頭與光柵尺距離恒定。
[0013] 本發(fā)明的技術(shù)效果在于：設(shè)計一種用于開放式光柵讀數(shù)頭的自適應(yīng)隨動裝置，光 柵讀數(shù)頭支架組件通過彈簧的彈力作用，使?jié)L輪始終貼合滾輪滾動基面，從而保證光柵讀 數(shù)頭與光柵尺安裝基面始終在光柵讀數(shù)頭精確讀數(shù)范圍內(nèi)，大大降低了讀數(shù)頭安裝基座與 光柵尺安裝基面之間的尺寸公差與形位公差的要求。導(dǎo)套與導(dǎo)柱以0. 01-0. 02的過盈量進 行過盈配合，有效保證了在磁柵讀數(shù)頭沿著垂直于光柵尺的方向上下移動，而不會發(fā)生偏 斜和晃動，整個運動過程安全平穩(wěn)。止轉(zhuǎn)滑移軸可以沿著導(dǎo)杠橫向移動，能夠有效保證光柵 讀數(shù)頭位于光柵尺寬度方向的最佳位置，準確可靠。導(dǎo)杠支撐座可以繞止轉(zhuǎn)滑移軸軸線進 行周向運動，保證光柵讀數(shù)頭與光柵尺法向偏差角處于最佳位置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明導(dǎo)套結(jié)構(gòu)示意圖
[0015] 圖2為本發(fā)明止轉(zhuǎn)滑移軸結(jié)構(gòu)示意圖
[0016] 圖3為本發(fā)明在未安裝調(diào)理模塊時的整體結(jié)構(gòu)三維圖
[0017] 圖4為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)主視圖
[0018] 圖5為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)左視圖
[0019] 圖6為本發(fā)明支架組件局部放大圖
[0020] 附圖標記說明：1-回轉(zhuǎn)軸；2-滾輪；3-滾輪軸；4-讀數(shù)頭支架；5-支架連接盤； 6_光柵讀數(shù)頭；7-第一內(nèi)六角圓柱頭螺釘；8-第一沉頭螺釘；9-導(dǎo)套；10-保持圈；11-導(dǎo) 柱；12-第二沉頭螺釘；13-彈簧；14-止轉(zhuǎn)滑移軸；15-第二內(nèi)六角圓柱頭螺釘；16-導(dǎo)杠 支撐座；17-讀數(shù)頭裝置護罩；18-第三內(nèi)六角圓柱頭螺釘；19-導(dǎo)杠壓板；20-緊定螺釘； 21-內(nèi)六圓柱頭螺釘；22-讀數(shù)頭調(diào)理模塊；23-導(dǎo)杠；24-讀數(shù)頭安裝機座；25-緊固螺釘。

【具體實施方式】
[0021] 下面結(jié)合具體實施實例，對本發(fā)明技術(shù)方案進一步說明。
[0022] 1.參見圖3-圖6,本發(fā)明設(shè)計了用于開放式光柵讀數(shù)頭的自適應(yīng)隨動裝置，包括 滾輪2、滾輪軸3、讀數(shù)頭支架4、支架連接盤5、光柵讀數(shù)頭6、導(dǎo)套9、保持圈10、導(dǎo)柱11、彈 簧13、止轉(zhuǎn)滑移軸14、導(dǎo)杠支撐座16、讀數(shù)頭防護罩17、導(dǎo)杠壓板19、導(dǎo)杠23等；光柵讀數(shù) 頭6通過內(nèi)六角圓柱頭螺釘7安裝在讀數(shù)頭支架4上，滾輪2與滾輪軸3安裝在讀數(shù)頭支 架4上，支架連接盤5通過螺釘8固定在讀數(shù)頭支架4上，導(dǎo)套9通過螺釘12固定于支架 連接盤5上。保持圈10安裝于導(dǎo)套9內(nèi)與導(dǎo)柱11之間，保持圈10內(nèi)裝配有鋼球，使導(dǎo)套 9與導(dǎo)柱11配合為過盈配合。導(dǎo)柱11的一端通過螺紋連接在止轉(zhuǎn)滑移軸14內(nèi)，且其外壁 裝有彈簧13。導(dǎo)杠23安裝在止轉(zhuǎn)滑移軸14的通道內(nèi)，并通過導(dǎo)杠壓板19固定在導(dǎo)杠支撐 座16上。讀數(shù)頭防護罩17通過內(nèi)六角圓柱頭螺釘15固定于讀數(shù)頭安裝機座24上，防止 灰塵進入，影響信號讀取。本實施例中，讀數(shù)頭安裝機座24為一圓形，導(dǎo)杠支撐座16位于 讀數(shù)頭安裝機座上，并且人為調(diào)整時，能夠使其繞止轉(zhuǎn)滑移軸14進行周向運動。
[0023] 2.參見圖2,本實施例中，止轉(zhuǎn)滑移軸14上方為一長方體，長方體上對應(yīng)的兩側(cè)， 一側(cè)為凹槽，一側(cè)為圓柱形的通孔；下方為一圓柱體，圓柱體下端有凸塊。這樣使得可以沿 著導(dǎo)杠[23]往復(fù)移動，從而調(diào)節(jié)光柵讀數(shù)頭6使之正對著光柵尺的中心位置。
[0024] 3.參見圖1，導(dǎo)套9 一端有兩U形槽，一方面可以保證導(dǎo)套有一定的軸向移動量， 另一方面可以防止讀數(shù)頭支架沿著導(dǎo)套軸線旋轉(zhuǎn)。
[0025] 4.參見圖1-圖6,保持圈10內(nèi)裝配有鋼球，通過選配鋼球直徑，使導(dǎo)套9與導(dǎo)柱 11配合具有0. 01-0. 02的過盈量。若為間隙配合，導(dǎo)柱11與導(dǎo)套9的同軸度難以保證，那 么支架組件在上下偏移時，光柵讀數(shù)頭6就會與標準位置產(chǎn)生角度偏移，使得光柵讀數(shù)頭6 不能與光柵尺始終保持垂直；若過盈量較大，導(dǎo)套9難以上下移動。
[0026] 導(dǎo)柱11外端裝有彈簧13,在回轉(zhuǎn)軸1相對讀數(shù)頭移動或旋轉(zhuǎn)過程中，即使裝有光 柵尺的零件表面有不均勻起伏，滾輪2在彈簧13的彈力作用下也能始終與回轉(zhuǎn)軸1上滾輪 2滾動基面貼合，從而保證光柵讀數(shù)頭6與光柵尺之間的距離恒定。
[0027] 止轉(zhuǎn)滑移軸14可以沿著導(dǎo)杠移動，以調(diào)節(jié)光柵讀數(shù)頭6使之正對于光柵尺的正中 心；讀數(shù)頭支架組件會隨著零件的表面起伏情況，如軸的截面圓度不均勻、軸線跳動、平面 度變化等變化，并在導(dǎo)套9與導(dǎo)柱11過盈配合這一條件下，適應(yīng)環(huán)境需要，自動嚴格沿著光 柵尺帶安裝基面的法線方向上下移動不偏斜；滾輪2會在彈簧13的作用下，始終貼合回轉(zhuǎn) 軸1的表面，保證光柵讀數(shù)頭6與光柵尺相對距離在誤差允許范圍內(nèi)。
[0028] 本發(fā)明的調(diào)試安裝過程為：
[0029] 在回轉(zhuǎn)軸1加工過程中，保證滾輪滾動基面和光柵安裝基面的距離恒定。
[0030] 將光柵讀數(shù)頭6通過第一內(nèi)六角圓柱頭螺釘7固定在讀數(shù)頭支架4上，滾輪2和 滾輪軸3按圖1所示的裝配關(guān)系裝配到讀數(shù)頭支架4上，將支架連接盤5通過第一沉頭螺 釘8固定于讀數(shù)頭支架4上，導(dǎo)套9通過第二沉頭螺釘12固定于支架連接盤5上。此時， 支架組件裝配完成。
[0031] 將導(dǎo)柱11通過一端螺紋連接到止轉(zhuǎn)滑移軸14上，保持圈10裝配到導(dǎo)柱11外端， 再將支架組件裝配到保持圈10外端，在裝配時，保持圈10內(nèi)應(yīng)選配鋼球直徑，以保證導(dǎo)套9 與導(dǎo)柱11配合具有0. 〇卜〇. 02的過盈量，裝配完成后，須保證導(dǎo)套9有一定的軸向移動量。
[0032] 將以上組件安裝到導(dǎo)杠23上，能夠沿著導(dǎo)杠23滑動，將導(dǎo)杠23安裝到導(dǎo)杠支撐 座16上，然后，導(dǎo)杠壓板19通過第三內(nèi)六角圓柱頭螺釘18固定于導(dǎo)杠支撐座16上，壓緊 導(dǎo)杠23。
[0033] 讀數(shù)頭調(diào)理模塊22是將光柵讀數(shù)頭6讀出的信號調(diào)理成標準信號，是配套后續(xù)處 理模塊，其可以裝配在本發(fā)明裝置中，也可以安裝在其他參與完成讀數(shù)的輔助相關(guān)部件上。 本實施例中，將讀數(shù)頭調(diào)理模塊22,通過內(nèi)六圓柱頭螺釘21，安裝在止轉(zhuǎn)滑移軸14上方。
[0034] 此時，人工調(diào)整止轉(zhuǎn)滑移軸14沿著導(dǎo)杠23軸向移動，觀察調(diào)理盒指示燈，當信號
[0035] 指示光柵讀數(shù)頭6和光柵尺對齊時，鎖緊緊定螺釘20。
[0036] 然后，人工調(diào)整導(dǎo)杠支撐座16,使其繞止轉(zhuǎn)滑移軸14周向運動至在誤差允許范圍 內(nèi)，光柵讀數(shù)頭6與光柵尺帶法向偏差角最小，鎖緊緊固螺釘25。
[0037] 當裝有光柵尺的零件與讀數(shù)頭安裝機座24尺寸發(fā)生位置偏移，若滾輪滾動基面 上移，則整個支架組件也隨之自動上移，若滾輪滾動基面下移，則導(dǎo)柱11外的彈簧13的彈 力使?jié)L輪始終壓緊滾輪滾動基面，整個支架組件隨之自動下移，這樣就實現(xiàn)了光柵讀數(shù)頭6 的自適應(yīng)調(diào)整功能，由此保證光柵讀數(shù)頭6與光柵尺之間距離始終保持恒定。
[0038] 當光柵讀數(shù)頭6調(diào)節(jié)到最佳工作狀態(tài)時，將讀數(shù)頭裝置防護罩17通過第二內(nèi)六角 圓柱頭螺釘15固定于讀數(shù)頭安裝機座24上。
[0039] 本發(fā)明中的開放式光柵讀數(shù)頭的自適應(yīng)隨動裝置不僅可安裝到回轉(zhuǎn)體類零件上， 在直線導(dǎo)軌上也同樣適用，當導(dǎo)軌形狀變化或周圍環(huán)境溫度變化時，該開放式光柵讀數(shù)頭 自適應(yīng)隨動裝置也能保證光柵讀數(shù)頭6處于最佳工作狀態(tài)，調(diào)整原理同上。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于開放式光柵讀數(shù)頭的自適應(yīng)隨動裝置，其特征在于，包括止轉(zhuǎn)滑移軸 (14)、導(dǎo)柱（11)、導(dǎo)套（9)、保持圈（10)、滾動體、彈簧（13)、讀數(shù)頭安裝機座（24)、導(dǎo)杠支 撐座（16)、導(dǎo)杠（23)、光柵讀數(shù)頭（6)和支架組件；所述導(dǎo)杠（23)固定在導(dǎo)杠支撐座（16) 上，導(dǎo)杠支撐座（16)位于讀數(shù)頭安裝機座（24)上；所述止轉(zhuǎn)滑移軸（14)軸線方向與導(dǎo)杠 (23)軸線垂直，止轉(zhuǎn)滑移軸（14) 一端開有供導(dǎo)杠（23)穿過的通道，使得止轉(zhuǎn)滑移軸（14) 能夠在導(dǎo)杠（23)上進行橫向移動，止轉(zhuǎn)滑移軸（14)的另一端有凸塊；導(dǎo)柱（11) 一端固連 在止轉(zhuǎn)滑移軸（14)帶有凸塊的一端，且導(dǎo)柱（11)置于導(dǎo)套（9)內(nèi)部，所述導(dǎo)柱（11)和導(dǎo) 套（9)之間有保持圈（10)，且保持圈（10)內(nèi)均勻分布了一圈滾動體；所述導(dǎo)套（9) 一端開 有與止轉(zhuǎn)滑移軸（14)凸塊相配的凹槽，且能夠使導(dǎo)套（9)在沿止轉(zhuǎn)滑移軸（14)軸向上下 移動時，凸塊末端與凹槽凹面留有間隙；另一端通過支架組件固定有光柵讀數(shù)頭（6);彈簧 (13)套在導(dǎo)柱（11)的外壁上，其兩端分別與止轉(zhuǎn)滑移軸（14)有凸塊的一端和導(dǎo)套（9)有 凹槽的一端止靠；導(dǎo)杠支撐座（16)能夠在讀數(shù)頭安裝機座上（24)繞止轉(zhuǎn)滑移軸（14)進行 周向運動。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種用于開放式光柵讀數(shù)頭的自適應(yīng)隨動裝置，其特征在于， 支架組件包括讀數(shù)頭支架（4)、支架連接盤（5)、滾輪（2)和滾輪軸（3);滾輪（2)與滾輪軸 (3)安裝在讀數(shù)頭支架（4)兩側(cè)；支架連接盤（5)固定在讀數(shù)頭支架（4)上方。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的一種用于開放式光柵讀數(shù)頭的自適應(yīng)隨動裝置，其特征在 于，光柵讀數(shù)頭￠)固定在支架組件的讀數(shù)頭支架內(nèi)（4)，導(dǎo)套（9)固定在支架組件的支架 連接盤（5)上。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種用于開放式光柵讀數(shù)頭的自適應(yīng)隨動裝置，其特征在于， 通過選配滾動體直徑，使導(dǎo)套（9)與導(dǎo)柱（11)配合具有0. 01-0. 02的過盈量。
【文檔編號】G01B11/00GK104154862SQ201410418459
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】谷文韜, 李芳 , 李育錫, 李旭東, 郝丁 申請人:西北工業(yè)大學