[發明專利]一種用于開放式光柵讀數頭的自適應隨動裝置

有效

• 申請號: 201410418459.3
• 申請日: 2014-08-22
• 公開（公告）號: CN104154862B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發明（設計）人: 谷文韜;李芳;李育錫;李旭東;郝丁
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/02
• 代理公司: 西北工業大學專利中心61204
• 代理人: 呂湘連

技術領域

本發明涉及一種光電信號檢測技術領域的裝置，特別涉及一種用于開放式光柵讀數頭的自適應隨動裝置。

背景技術

光柵以其分辨率高、測量范圍大、動態范圍寬、檢測精度高、響應速度快等優點，且易于實現數字化測量和自動控制，而廣泛應用于數控機床和精密測量領域中。光柵主要由標尺光柵和光柵讀數頭兩部分組成。標尺光柵一般固定在機床活動部件上，光柵讀數頭安裝在機床固定部件上，在檢測時，光柵讀數頭讀取標尺光柵上的光學信號，并將其轉換成電信號，根據此電信號，實現對位移的檢測。

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，在光柵讀數頭的安裝過程中，需要嚴格控制光柵讀數頭與光柵尺的距離，以保證信號質量，從而提高光柵測量系統的測量精度。目前，國內外各個生產廠家制造的光柵，要求光柵讀數頭和光柵尺之間的間隙為一定值，且其精度要求較高，這就對光柵讀數頭的安裝提出了較高的要求。

傳統的光柵讀數頭安裝方法是：將讀數頭安裝在可以控制五個獨立自由度的支架上，即調整兩個方向的直線位移和三個方向的角向位移，調整合適時，將讀數頭固定。這樣就帶來兩個問題：第一，調整某個方向時，往往會使已經調好的一個方向發生變化，那么，在各個方向調整好后鎖緊支架，可能之前調好的位置發生變化，這樣就不能保證光柵讀數頭與光柵尺之間的距離在誤差允許范圍之內；第二，支架調節好后，支架中所有零部件的相對位置已經確定，但是導軌的形狀變化、光柵尺所在回轉體零部件截面圓度不均勻以及周圍環境溫度變化等可能會導致光柵讀數頭與光柵尺之間距離超出誤差允許值，采用以上安裝方法，光柵讀數頭無法自動調節與光柵尺之間的距離，這樣就嚴重影響光柵測量系統的測量精度。

發明內容

本發明的目的是針對現有光柵讀數頭安裝結構不易調整，光柵讀數頭難以自適應外界因素變化而自動調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體零部件軸線偏差或導軌形狀變化的不足而始終保持光柵讀數頭與光柵尺相對距離不變的光柵讀數頭自適應隨動裝置。

本發明解決的技術問題是：設計一種用于開放式光柵讀數頭的自適應隨動裝置，解決了現有光柵讀數頭安裝結構不易調整，光柵讀數頭難以自適應外界因素變化而自動調整與光柵尺之間距離的缺陷的問題；通過彈簧彈力作用，使滾輪始終貼合滾輪滾動基面，降低了光柵讀數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；導柱與導套之間的過盈配合，使讀書頭平穩進行工作；止轉滑移軸的橫向移動和導杠支撐座的周向運動，均保證了光柵讀數頭隨外界情況變化時，始終保持在在最佳工作位置。

本發明的技術方案是：一種用于開放式光柵讀數頭的自適應隨動裝置，其特征在于，包括止轉滑移軸14、導柱11、導套9、保持圈10、滾動體、彈簧13、讀數頭安裝機座24、導杠支撐座16、導杠23、光柵讀數頭6和支架組件；所述導杠23固定在導杠支撐座16上，導杠支撐座16位于在讀數頭安裝機座24上；所述止轉滑移軸14軸線方向與導杠23軸線垂直，止轉滑移軸14一端開有供導杠23穿過的通道，使得止轉滑移軸14能夠在導杠23上進行橫向移動，止轉滑移軸14的另一端有凸塊；導柱11一端固連在止轉滑移軸14帶有凸塊的一端，且導柱11置于導套9內部，所述導柱11和導套9之間有保持圈10，且保持圈10內均勻分布了一圈滾動體；所述導套9一端開有與止轉滑移軸14凸塊相配的凹槽，且能夠使導套9在沿止轉滑移軸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頭6；彈簧13套在導柱11的外壁上，其兩端分別與止轉滑移軸14有凸塊的一端和導套9有凹槽的一端止靠；導杠支撐座16能夠在讀數頭安裝機座上24繞止轉滑移軸14進行周向運動。

本發明的進一步技術方案是：支架組件包括讀數頭支架4、支架連接盤5、滾輪2和滾輪軸3；滾輪2與滾輪軸3安裝在讀數頭支架4兩側；支架連接盤5固定在讀數頭支架4上方。

本發明的進一步技術方案是：光柵讀數頭6固定在支架組件的讀數頭支架內4，導套9固定在支架組件的支架連接盤5上。

本發明的進一步技術方案是：光柵讀數頭6固定在支架組件的讀數頭支架內4，導套9固定在支架組件的支架連接盤5上。

本發明的進一步技術方案是：通過選配滾動體直徑，使導套9與導柱11配合具有0.01-0.02的過盈量。