CN110186377A - 一种光栅尺及其尺壳 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光栅尺及其尺壳，尺壳本体沿竖直方向远离尺壳豁口的一端设有用于与机械设备定位的安装部，安装部沿尺壳本体的长度方向设有胀缩调节部，胀缩调节部上设有用于与机械设备固定的安装孔，胀缩调节部沿尺壳本体的长度方向的两端分别与安装部间设有第一胀缩调节腔，胀缩调节部的底部与安装部间设有用于对尺壳本体沿竖直方向的胀缩进行缓冲调节的第二胀缩调节腔，第二胀缩调节腔的两端贯通安装部。由此设置，尺壳通过安装孔与机械设备固定，当尺壳承受振动、装配应力及热载荷时，通过胀缩调节部进行缓冲变形，能够有效的卸载来自外部的应力应变和热载荷，降低光栅尺和安装面支架内的变形差异，消减温度装配应力对光栅测量精度的影响。

Description

一种光栅尺及其尺壳

技术领域

本发明涉及光学精密仪器技术领域，更具体地说，涉及一种光栅尺的尺壳，还涉及一种包括上述尺壳的光栅尺。

背景技术

光栅尺是通过利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。因其具有检测范围大、精度高等特点，经常应用于各种精密数控机床、机电设备、自动化测量设备中。

封闭式光栅尺设有一铝制尺壳用于隔离环境对光栅尺内部的影响。光栅尺粘接在尺壳内部，并通过尺壳与外部设备床身紧固连接。由于光栅尺与尺壳及设备床身的材料不同，热膨胀系数也不同，当外部环境温度变化时，光栅尺与尺壳的安装面形变量不同，产生热应力，造成测量误差，此外，尺壳安装过程中产生的装配应力及设备运动过程中存在的振动等也会造成光栅尺与安装面的变形差异，影响光栅尺测量精度。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种光栅尺的尺壳，以解决现有的光栅尺当受到外部应力应变和热载荷时、光栅尺与尺壳的安装面形变量不同、影响光栅尺测量精度等问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种光栅尺的尺壳，包括尺壳本体，所述尺壳本体上设有用于与小车装置配合的尺壳豁口，所述尺壳本体沿竖直方向远离所述尺壳豁口的一端设有用于与机械设备定位的安装部，所述安装部沿所述尺壳本体的长度方向连续设置，所述安装部沿所述尺壳本体的长度方向设有胀缩调节部，所述胀缩调节部上设有用于与机械设备固定的安装孔，所述胀缩调节部沿所述尺壳本体的长度方向的两端分别与所述安装部间设有第一胀缩调节腔，以对所述尺壳本体沿长度方向的胀缩进行缓冲调节；

所述胀缩调节部的底部与所述安装部间设有用于对所述尺壳本体沿竖直方向的胀缩进行缓冲调节的第二胀缩调节腔，所述第二胀缩调节腔的两端贯通所述安装部。

可选地，所述安装部沿所述尺壳本体的长度方向的中心处设有用于与机械设备定位的固定孔，所述胀缩调节部的个数为至少两个，所述胀缩调节部沿所述尺壳的长度方向均匀设置于所述固定孔的两侧。

可选地，所述胀缩调节部具体为M型调节部，所述M型调节部包括用于设置所述安装孔的中心部和两个分别设于所述中心部两端的连接部，所述M型调节部经两个所述连接部分别与所述安装部连接，两个所述连接部与所述中心部间均分别设有所述第三胀缩调节腔，以对所述尺壳本体沿长度方向的胀缩进行缓冲调节。

可选地，所述M型调节部的开口沿水平方向朝向所述安装部的内侧，所述M型调节部经两个所述连接部分别与所述安装部沿其宽度方向上的内壁固定。

可选地，两个所述连接部的外壁与所述安装部间设有所述第一胀缩调节腔，所述M型调节部的底壁与所述安装部间设有所述第二胀缩调节腔，两个所述第一胀缩调节腔和所述第二胀缩调节腔连通以沿所述M型调节部的外壁的周向环绕设置。

可选地，所述固定孔的个数为一个或两个。

可选地，所述安装孔和所述固定孔均分别为通孔。

可选地，所述M型调节部的开口沿竖直方向朝下，所述M型调节部经两个所述连接部分别与所述安装部的底部固定。

可选地，所述胀缩调节部、所述安装部和所述尺壳本体间一体式设置。

本发明提供的光栅尺的尺壳，包括尺壳本体，尺壳本体上设有用于与小车装置配合的尺壳豁口，尺壳本体沿竖直方向远离尺壳豁口的一端设有用于与机械设备定位的安装部，安装部沿尺壳本体的长度方向连续设置，安装部沿尺壳本体的长度方向设有胀缩调节部，胀缩调节部上设有用于与机械设备固定的安装孔，胀缩调节部沿尺壳本体的长度方向的两端分别与安装部间设有第一胀缩调节腔，以对尺壳本体沿长度方向的胀缩进行缓冲调节；胀缩调节部的底部与安装部间设有用于对尺壳本体沿竖直方向的胀缩进行缓冲调节的第二胀缩调节腔，第二胀缩调节腔的两端贯通安装部。

应用本发明提供的光栅尺的尺壳，在安装部沿尺壳本体的长度方向设置胀缩调节部，胀缩调节部沿长度方向的两端分别与安装部间设有第一胀缩调节腔，胀缩调节部的底部与安装部间沿竖直方向设有第二胀缩调节腔，通过第一胀缩调节腔和第二胀缩调节腔分别对沿尺壳的长度方向和竖直方向的胀缩进行调节，由此设置，尺壳通过安装孔与机械设备固定，当尺壳承受振动、装配应力及热载荷时，通过胀缩调节部进行缓冲变形，能够有效的卸载来自外部的应力应变和热载荷，降低光栅尺和安装面支架内的变形差异，消减温度装配应力对光栅测量精度的影响，保证光栅尺具有可重现的温度特性。

为了达到上述第二个目的，本发明还提供了一种光栅尺，该光栅尺包括上述任一种尺壳，由于上述的尺壳具有上述技术效果，具有该尺壳的光栅尺也应具有相应的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的光栅尺的安装结构示意图；

图2为本发明实施例提供的尺壳的主视结构示意图；

图3为图2的俯视结构示意图；

图4为图3的侧视结构示意图；

图5为本发明实施例提供的尺壳的第一局部放大结构示意图；

图6为本发明实施例提供的尺壳的第二局部放大结构示意图。

附图中标记如下：

尺壳1、小车装置2、标尺光栅3、尺壳端盖4、滑架体5、机械设备6、胀缩调节部7、第一胀缩调节腔71、第二胀缩调节腔72、第三胀缩调节腔73、固定孔8、安装部9、安装孔10。

具体实施方式

本发明实施例公开了提供一种光栅尺的尺壳1，以解决现有的光栅尺当受到外部应力应变和热载荷时、光栅尺与尺壳1的安装面形变量不同、影响光栅尺测量精度等问题。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图6，图1为本发明实施例提供的光栅尺的安装结构示意图；图2为本发明实施例提供的尺壳1的主视结构示意图；图3为图2的俯视结构示意图；图4为图3的侧视结构示意图；图5为本发明实施例提供的尺壳1的第一局部放大结构示意图；图6为本发明实施例提供的尺壳1的第二局部放大结构示意图；

在一种具体的实施方式中，本发明提供的光栅尺的尺壳1，包括尺壳本体，尺壳本体上设有用于与小车装置2配合的尺壳豁口，尺壳本体沿竖直方向远离尺壳1豁口的一端设有用于与机械设备6定位的安装部9，安装部9沿尺壳本体的长度方向连续设置，如图1所示，机械设备6与尺壳本体之间设有安装部9，安装部9所在竖直面为安装面，尺壳上设有小车装置、标尺光栅3、尺壳端盖4和滑架体5。其中，尺壳豁口在尺壳本体上的结构及连接关系可参考现有技术，在此不再赘述。安装部9优选为与尺壳本体一体式设置，其结构简单，节约成本，无中间安装环节，装调简便，结构稳定，一致性好。

安装部9沿尺壳本体的长度方向设有胀缩调节部7，胀缩调节部7的个数为多个，优选为在安装部9上均匀设置，各个胀缩调节部7上设有用于与机械设备6固定的安装孔10，安装孔10优选为通孔，通过在通孔与螺纹件的配合实现尺壳1与机械设备6的固定，安装孔10沿水平方向设置，以与机械设备6固定连接。胀缩调节部7沿尺壳本体的长度方向的两端分别与安装部9间设有第一胀缩调节腔71，以对尺壳本体沿长度方向的胀缩进行缓冲调节；胀缩调节部7的底部与安装部9间设有用于对尺壳本体沿竖直方向的胀缩进行缓冲调节的第二胀缩调节腔72，第二胀缩调节腔72的两端贯通安装部9。可以理解的是，第二胀缩调节腔72沿安装部9的宽度方向贯通。

在应用时，通过螺栓将尺壳本体与机械设备6通过安装孔10进行固定连接，实现定位，尺壳本体上的尺壳1安装面与安装部9的安装面与机械设备6的安在哪面紧密接触，实现了光栅尺的可靠安装，其中尺壳本体上的安装部9的安装面和尺壳1的安装面易共面，其安装精度更高。

应用本发明提供的光栅尺的尺壳1，在安装部9沿尺壳本体的长度方向设置胀缩调节部7，胀缩调节部7沿长度方向的两端分别与安装部9间设有第一胀缩调节腔71，胀缩调节部7的底部与安装部9间沿竖直方向设有第二胀缩调节腔72，通过第一胀缩调节腔71和第二胀缩调节腔72分别对沿尺壳1的长度方向和竖直方向的胀缩进行调节，由此设置，尺壳1通过安装孔10与机械设备6固定，当尺壳1承受振动、装配应力及热载荷时，通过胀缩调节部7进行缓冲变形，能够有效的卸载来自外部的应力应变和热载荷，降低光栅尺和安装面支架内的变形差异，消减温度装配应力对光栅测量精度的影响，保证光栅尺具有可重现的温度特性。

具体的，安装部9沿尺壳本体的长度方向的中心处设有用于与机械设备6定位的固定孔8，胀缩调节部7的个数为至少两个，胀缩调节部7沿尺壳1的长度方向均匀设置于固定孔8的两侧。通过固定孔8实现与机械设备6的刚性连接，实现定位，然后通过安装孔10实现固定，其中，固定孔8的个数可自行进行设置，优选为一个或两个，至少两个包括两个及两个以上，胀缩调节部7沿固定孔8的两端均匀设置，相邻胀缩调节部7间设有预设距离，预设距离优选为100mm，热应力对光栅尺的影响较小。同样地，固定孔8优选为通孔。

进一步地，胀缩调节部7具体为M型调节部或N型调节部，此处以M型调节部为例进行说明，M型调节部包括用于设置安装孔10的中心部和两个分别设于中心部两端的连接部，M型调节部经两个连接部分别与安装部9连接，两个连接部与中心部间均分别设有第三胀缩调节腔73，即第三胀缩调节腔73和第一胀缩调节腔71形成Z字型结构，通过二者的配合，使得对尺壳本体沿长度方向的胀缩进行更好的调节。以对尺壳本体沿长度方向的胀缩进行缓冲调节。中心部与连接部一体式设置以便于生产加工，M型调节部通过中心部两端的两个连接部分别与安装部9固定连接，同样地，优选为一体式设置。

进一步地，M型调节部的开口沿水平方向朝向安装部9的内侧，或者在一种实施例中，M型调节部的开口沿竖直方向朝下，M型调节部经两个连接部分别与安装部9的底部固定。经实验数据可知，M型调节部的开口沿水平方向朝向安装部9的内侧的设置方式，其受力方式及柔性变形的结构，使得胀缩调节部7对沿尺壳1的长度方向的缓冲调节效果更好，以尺壳1的宽度方向为X轴，尺壳1的竖直方向为Y轴，形成笛卡尔坐标系XYZ，第二胀缩调节腔72和第一胀缩调节腔71组合形成在X方向上可悬空的弹性变形的两侧臂，M型调节部经两个连接部分别与安装部9沿其宽度方向上的内壁固定，此处仅为一种优选的实施方式，可根据实际需要进行M型调节部的设置。

优选地，两个连接部的外壁与安装部9间设有第一胀缩调节腔71，M型调节部的底壁与安装部9间设有第二胀缩调节腔72，两个第一胀缩调节腔71和第二胀缩调节腔72连通以沿M型调节部的外壁的周向环绕设置。可以理解的是，M型调节部的外壁的周向与安装部9之间设有连通的胀缩调节腔，由此以提高柔性变形缓冲效果，M型调节腔的底壁与安装部9之间形成第二胀缩调节腔72，第二胀缩调节腔72水平设置，两个第一胀缩调节腔71竖直设置，以便于生产加工。

在上述各实施例的基础上，胀缩调节部7、安装部9和尺壳本体间一体式设置。由此以便于生产加工，其采用了一体式结构，由在尺壳1均匀分布的第一胀缩调节腔71和第二胀缩调节腔72组成安装部9，当当尺壳1承受振动、装配应力及温度变化时，尺壳1通过胀缩调节部72的柔性变形，能够有效的卸载来自外部的应力应变和热载荷等，降低光栅尺和安装面之间的变形差异，消减温度装配应力对光栅测量精度的影响，保证光栅尺具有可重现的温度特性。其中，以尺壳1的宽度方向为X轴，尺壳1的竖直方向为Y轴，形成笛卡尔坐标系XYZ，第二胀缩调节腔72主要卸载光栅尺沿Y轴方向的变形，第一胀缩调节腔71则主要用于卸载光栅尺沿长度方向即沿X向(即光栅尺测量方向)和Z向的变形。

基于上述实施例中提供的光栅尺的尺壳1，本发明还提供了一种光栅尺，该光栅尺包括上述实施例中任意一种尺壳1，由于该光栅尺采用了上述实施例中的尺壳1，所以该光栅尺的有益效果请参考上述实施例。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种光栅尺的尺壳，包括尺壳本体，所述尺壳本体上设有用于与小车装置配合的尺壳豁口，所述尺壳本体沿竖直方向远离所述尺壳豁口的一端设有用于与机械设备定位的安装部，所述安装部沿所述尺壳本体的长度方向连续设置，其特征在于：

所述安装部沿所述尺壳本体的长度方向设有胀缩调节部，所述胀缩调节部上设有用于与机械设备固定的安装孔，所述胀缩调节部沿所述尺壳本体的长度方向的两端分别与所述安装部间设有第一胀缩调节腔，以对所述尺壳本体沿长度方向的胀缩进行缓冲调节；

所述胀缩调节部的底部与所述安装部间设有用于对所述尺壳本体沿竖直方向的胀缩进行缓冲调节的第二胀缩调节腔，所述第二胀缩调节腔的两端贯通所述安装部。

2.根据权利要求1所述的光栅尺的尺壳，其特征在于，所述安装部沿所述尺壳本体的长度方向的中心处设有用于与机械设备定位的固定孔，所述胀缩调节部的个数为至少两个，所述胀缩调节部沿所述尺壳的长度方向均匀设置于所述固定孔的两侧。

3.根据权利要求2所述的光栅尺的尺壳，其特征在于，所述胀缩调节部具体为M型调节部，所述M型调节部包括用于设置所述安装孔的中心部和两个分别设于所述中心部两端的连接部，所述M型调节部经两个所述连接部分别与所述安装部连接，两个所述连接部与所述中心部间均分别设有所述第三胀缩调节腔，以对所述尺壳本体沿长度方向的胀缩进行缓冲调节。

4.根据权利要求3所述的光栅尺的尺壳，其特征在于，所述M型调节部的开口沿水平方向朝向所述安装部的内侧，所述M型调节部经两个所述连接部分别与所述安装部沿其宽度方向上的内壁固定。

5.根据权利要求4所述的光栅尺的尺壳，其特征在于，两个所述连接部的外壁与所述安装部间设有所述第一胀缩调节腔，所述M型调节部的底壁与所述安装部间设有所述第二胀缩调节腔，两个所述第一胀缩调节腔和所述第二胀缩调节腔连通以沿所述M型调节部的外壁的周向环绕设置。

6.根据权利要求2所述的光栅尺的尺壳，其特征在于，所述固定孔的个数为一个或两个。

7.根据权利要求6所述的光栅尺的尺壳，其特征在于，所述安装孔和所述固定孔均分别为通孔。

8.根据权利要求3所述的光栅尺的尺壳，其特征在于，所述M型调节部的开口沿竖直方向朝下，所述M型调节部经两个所述连接部分别与所述安装部的底部固定。

9.根据权利要求1-8任一项所述的光栅尺的尺壳，其特征在于，所述胀缩调节部、所述安装部和所述尺壳本体间一体式设置。

10.一种光栅尺，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的尺壳。