CN210220980U - 一种可调式光栅尺读数头小车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种可调式光栅尺读数头小车，包括小车本体、指示光栅、偏心轴和多组轴承组件，小车本体设于直线光栅上表面，小车本体中部设有安装窗口，安装窗口内设置指示光栅，小车本体两侧与直线光栅上表面的相接之处以及小车本体一侧与直线光栅侧面的相接之处分布有多组轴承组件，小车本体一侧与直线光栅侧面的相接之处其中一组轴承组件与小车本体之间通过偏心轴连接。本可调式光栅尺读数头小车结构简单、设计合理、使用方便，可方便用户调整对齐光栅尺读数头小车上的指示光栅刻线与直线光栅上的刻线，且可以有效保证光栅尺成品的精度。

Description

一种可调式光栅尺读数头小车

技术领域

本实用新型涉及高档数控装备的传感器领域，特别涉及一种可调式光栅尺读数头小车。

背景技术

光栅尺是高档数控装备进行闭环控制的关键传感器。光栅尺依据莫尔条纹原理，通过扫描获取透过相对运动的直线光栅和指示光栅的光栅刻线的光信号，转换形成正弦波动的电流信号进行测量。通常光栅尺的测量精度取决于其光栅的刻线精度和安装的直线度。然而要进行高精度测量，光栅尺必须保证位于其读数头小车中的指示光栅刻线始终与直线光栅刻线的方向对齐，才能获得理想的正弦波动的电流信号。否则当读数头小车中的指示光栅刻线与直线光栅上的刻线没有对齐而形成夹角时，获得的电流信号将出现尖峰或抖动，使得后续电路处理信号时出现不稳定的状况，这也降低了位置测量精度。

目前的光栅尺读数头小车通常采用将轴承用螺丝直接固定在小车上的结构，然后通过弹簧的压紧使得读数头小车的轴承压在直线光栅的上表面和侧面，让读数头小车以直线光栅的上表面和经研磨的侧面作轨道滚动滑行。然而光栅尺读数头小车在半成品生产时是以一段标准直线光栅作为基准预先对齐读数头小车上的指示光栅刻线与标准直线光栅上的刻线，然后通过粘合剂固定指示光栅的位置。由于直线光栅在实际生产中侧面磨边存在着一定的加工误差，因此在组装生产光栅尺成品时，光栅尺读数头小车上的指示光栅刻线与标准直线光栅上的刻线之间会存在一定量的夹角。由于光栅尺读数头小车上的指示光栅已经固定，而小车上缺乏调整机构，这就最终造成光栅尺成品的测量精度降低。另外，由于螺丝安装精度的限制，轴承在运动过程中会出现位移，造成读数头小车在测量时位置发生偏移，这也会造成光栅尺的测量精度降低。

现在需要一种可调整对齐光栅刻线的光栅尺读数头小车，可以在半成品生产调整指示光栅对齐光栅刻线之后，再在成品生产中针对成品直线光栅对小车做出相应调整，使得光栅尺读数头小车上的指示光栅刻线与成品直线光栅上的刻线在运动测量过程中始终对齐，且运动轨迹稳定，以保证光栅尺成品精度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可实现调整对齐光栅刻线的可调式光栅尺读数头小车，该小车结构简单、设计合理、使用方便，且可以有效保证光栅尺成品的精度。

本实用新型的技术方案为：一种可调式光栅尺读数头小车，包括小车本体、指示光栅、偏心轴和多组轴承组件，小车本体设于直线光栅上表面，小车本体中部设有安装窗口，安装窗口内设置指示光栅，小车本体下侧与直线光栅上表面的相接之处以及小车本体一侧与直线光栅侧面的相接之处分布有多组轴承组件，小车本体一侧与直线光栅侧面的相接之处其中一组轴承组件与小车本体之间通过偏心轴连接。

所述小车本体的中部下凹形成凹槽，安装窗口设于凹槽底面，指示光栅采用粘合剂固定于安装窗口内。即小车本体在中部贴近直线光栅上表面的位置有一个与直线光栅上表面平行的矩形安装窗口，用粘合剂将指示光栅安装固定于该窗口内。

所述小车本体两侧与直线光栅上表面的相接之处分布有三组轴承组件，各轴承组件的轴线共同所在的平面与直线光栅的上表面相平行；三组轴承组件分别为第一轴承组件、第二轴承组件和第三轴承组件，在小车本体相对的两侧面上，一个侧面上设有第一轴承组件和第二轴承组件，另一个侧面上设有第三轴承组件；三组轴承组件与直线光栅的上表面滚动连接。具体为：在小车本体靠近直线光栅经研磨侧面的一侧安装第一轴承组件和第二轴承组件，这两组轴承组件的位置连线平行于直线光栅的延长方向；在靠近小车本体在贴近直线光栅上表面的另一侧安装第三轴承组件，第三轴承组件滚动的方向也与直线光栅的延长方向平行。这样可以保证读数头小车在测量时始终与直线光栅平行。这三组轴承组件的安装孔轴线共同所在的平面与直线光栅上表面相平行。在每组轴承组件的安装位置上，小车本体留有一个直径略大于滚针直径的轴承安装孔。滚针的一端用粘合剂固定在小车本体的轴承安装孔内，另一端穿过一个垫片后，通过粘合剂将轴承固定在滚针的这一端，垫片夹在轴承内圈套与小车本体之间，避免轴承外圈套在滚动时碰到小车本体。这样可以保证轴承安装位置的准确，而且在滚动过程中不会出现摆动，运行稳定。

所述小车本体一侧与直线光栅侧面的相接之处分布有两组轴承组件，各轴承组件的轴线方向共同所在的平面与直线光栅的侧面相平行；两组轴承组件分别为第四轴承组件和第五轴承组件，第四轴承组件和第五轴承组件设于小车本体的同一侧；两组轴承组件与直线光栅的侧面滚动连接。

所述第四轴承组件与小车本体的连接处设有呈圆柱状的偏心轴，偏心轴的下部设有偏心孔，偏心轴的顶面设有一字型、梅花型或十字型等形状的凹槽。通过偏心轴可调整小车本体相对直线光栅在其上表平面的位置，即调整小车本体的纵轴与直线光栅侧面之间的夹角，从而来调整对齐光栅尺读数头小车上的指示光栅刻线与直线光栅上的刻线，直至指示光栅的刻度与直线光栅的刻度对齐。偏心轴顶面设置一字型、梅花型或十字型等形状的凹槽，可方便用户使用螺丝刀旋转偏心轴以调整第四轴承组件与小车本体的相对位置。

所述直线光栅上，与第四轴承组件和第五轴承组件相接的侧面为经研磨的侧面。

所述小车本体中，位于偏心轴外侧的小车本体上还设有定位螺丝。

具体为：小车本体在贴近直线光栅经研磨侧面的一面上安装第四轴承组件和第五轴承组件，这两组轴承组件的位置连线平行于直线光栅的延长方向。在其中一组轴承组件的安装位置上，小车本体同样留有一个直径略大于滚针直径的轴承安装孔，轴承经滚针穿过垫片后用粘合剂固定在在小车本体的轴承安装孔上，垫片夹在轴承内圈套与小车本体之间，避免轴承外圈套在滚动时碰到小车本体。在另一组轴承组件的安装位置上，留有一个直径略大于偏心轴外径的偏心轴安装孔，轴承通过滚针穿过垫片后安装在偏心轴的偏心孔内，垫片夹在轴承内圈套与偏心轴之间，避免轴承外圈套在滚动时碰到偏心轴。当调整好轴承位置以对齐指示光栅刻线与直线光栅上的刻线后，通过这个偏心轴安装孔侧面的定位螺孔，用定位螺丝拧紧固定偏心轴。其中，偏心轴为直径大于滚针直径、略小于小车本体上偏心轴安装孔的圆柱结构，偏心轴圆柱结构的其中一端有一个直径略大于滚针直径的偏心孔，偏心孔与偏心轴不同轴，形成偏心结构；滚针的一端用粘合剂固定在偏心轴的偏心内，滚针穿过垫片后将轴承安装在滚针的另一端，垫片夹在轴承内圈套与偏心轴之间，避免轴承外圈套在滚动时碰到小车本体和偏心轴。偏心轴圆柱结构的另一端有一个一字型、梅花型或十字型等形状凹槽，当把装有轴承的偏心轴安装到小车本体上时，可方便用螺丝刀旋转偏心轴以调整轴承的位置，从而调整小车本体的纵轴与直线光栅经研磨侧面的角度，至对齐安装在读数头小车上指示光栅的刻线与直线光栅的刻线。

所述轴承组件包括轴承、滚针和垫片，滚针穿过垫片后，将轴承固定于小车本体上，垫片位于轴承的内圈套和小车本体之间。其中，垫片内径大于滚针直径，便于滚针穿过；垫片外径大于轴承内圈套的内径、小于轴承外圈套的内径；滚针的长度略小于轴承外侧到小车本体上轴承安装孔底部的距离。

本可调式光栅尺读数头小车应用于光栅尺时，其原理为：在常规的读数头小车五轴承滚动滑行运动系统基础上，将指示光栅固定在小车本体靠近直线光栅上表面的一面中部；各组轴承组件中，使用滚针穿过垫片将轴承固定在小车本体上，垫片夹在轴承的内圈套与小车本体之间，避免轴承的外圈套在滚动时碰到小车本体，这样可以保证轴承位置的精确和运动轨迹的稳定；小车本体靠近直线光栅上表面的一面安装三组轴承组件，靠近直线光栅经研磨侧面的一面安装两组轴承组件；再选择将沿直线光栅侧面滚动滑行的两组轴承组件中的一组轴承组件，通过偏心轴安装在小车本体上，通过偏心轴来调整小车本体相对直线光栅在其上表平面的位置，从而来调整对齐光栅尺读数头小车上的指示光栅刻线与直线光栅上的刻线。

本实用新型相对于现有技术，具有以下有益效果：

本可调式光栅尺读数头小车结构简单、设计合理、使用方便，可方便用户调整对齐光栅尺读数头小车上的指示光栅刻线与直线光栅上的刻线，且可以有效保证光栅尺成品的精度。

本可调式光栅尺读数头小车中，通过滚针穿过垫片将轴承固定在小车本体上，垫片夹在轴承内圈套与小车本体之间，避免轴承外圈套在滚动时碰到读小车本体，可以保证轴承安装位置的精度，而且有利于保证轴承在运动过程中位置的稳定。

本可调式光栅尺读数头小车中，在小车本体贴近直线光栅上表面一侧的中部固定指示光栅，可以保证指示光栅在小车本体运动时始终贴近直线光栅，以获得足够强的光电信号。

本可调式光栅尺读数头小车中，在小车本体贴近直线光栅上表面一侧安装三组轴承组件，其中两组在一侧成一条直线，且与直线光栅经研磨侧面平行，另一组在小车本体另一侧，三组轴承轴线共同所在的平面与直线光栅上表面相平行，这样可以保证小车本体在运动时的位置稳定，且与直线光栅始终平行。

本可调式光栅尺读数头小车中，在小车本体贴近直线光栅经研磨侧面的一侧安装两组轴承组件，其中一组轴承组件通过偏心轴安装在小车本体上，可以通过螺丝刀来调整轴承的位置，从而调整小车本体纵轴与直线光栅经研磨侧面的角度，至对齐安装在小车本体上指示光栅的刻线与直线光栅的刻线。且安装在小车本体这一面的两组轴承组件的位置连线始终平行于直线光栅的延长方向，从而获得理想的正弦波动的电流信号以保证光栅尺的测量精度。

附图说明

图1为本可调式光栅尺读数头小车的整体结构示意图。

图2为图1所示可调式光栅尺读数头小车的主视图。

图3为图1所示可调式光栅尺读数头小车的的后视图。

图4为图1所示可调式光栅尺读数头小车的俯视图。

图5为图1所示可调式光栅尺读数头小车的仰视图。

图6为小车本体的结构示意图。

图7为偏心轴的剖面视图。

图8为偏心轴的俯视图。

上述各图中，各标号所示部件如下：1为小车本体，1-1为安装窗口，1-2为轴承安装孔，1-3为偏心轴安装孔，1-4为轴承安装孔，2为指示光栅，3为直线光栅，4为轴承，5为滚针，6为垫片，7为偏心轴，7-1为一字型的凹槽，7-2为偏心孔，8为定位螺丝，9为第一轴承组件，10为第二轴承组件，11为第三轴承组件，12为第四轴承组件，13为第五轴承组件。

具体实施方式

下面结合实施例，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

本实施例一种可调式光栅尺读数头小车，如图1所示，包括小车本体1、指示光栅2、偏心轴7和多组轴承组件，小车本体设于直线光栅3上表面，小车本体中部设有安装窗口，安装窗口内设置指示光栅，小车本体两侧与直线光栅上表面的相接之处以及小车本体一侧与直线光栅侧面的相接之处分布有多组轴承组件，小车本体一侧与直线光栅侧面的相接之处其中一组轴承组件与小车本体之间通过偏心轴连接，位于偏心轴外侧的小车本体上还设有定位螺丝8。

各轴承组件包括轴承4、滚针5和垫片6，滚针穿过垫片后，将轴承固定于小车本体上，垫片位于轴承的内圈套和小车本体之间。其中，垫片内径大于滚针直径，便于滚针穿过；垫片外径大于轴承内圈套的内径、小于轴承外圈套的内径；滚针的长度略小于轴承外侧到小车本体上轴承安装孔底部的距离。

如图4或图6所示，小车本体的中部下凹形成凹槽，安装窗口1-1设于凹槽底面，指示光栅采用粘合剂固定于安装窗口内。即小车本体在中部贴近直线光栅上表面的位置有一个与直线光栅上表面平行的方形安装窗口，用粘合剂将指示光栅安装固定于该窗口内。小车本体上还设有轴承安装孔1-2、偏心轴安装孔1-3和定位螺孔1-4。

如图2和图3所示，小车本体两侧与直线光栅上表面的相接之处分布有三组轴承组件，各轴承组件的轴线方向共同所在的平面与直线光栅的上表面相平行；三组轴承组件分别为第一轴承组件9、第二轴承组件10和第三轴承组件11，在小车本体相对的两侧面上，一个侧面上设有第一轴承组件和第二轴承组件，另一个侧面上设有第三轴承组件；三组轴承组件与直线光栅的上表面滚动连接。具体为：在小车本体靠近直线光栅经研磨侧面的一侧安装第一轴承组件和第二轴承组件，这两组轴承组件的位置连线平行于直线光栅的延长方向；在靠近小车本体在贴近直线光栅上表面的另一侧安装第三轴承组件，第三轴承组件滚动的方向也与直线光栅的延长方向平行。这样可以保证读数头小车在测量时始终与直线光栅平行。这三组轴承组件的安装孔轴线共同所在的平面与直线光栅上表面相平行。在每组轴承组件的安装位置上，小车本体留有一个直径略大于滚针直径的轴承安装孔，滚针的一端用粘合剂固定在小车本体的轴承安装孔内，另一端穿过一个垫片后，通过粘合剂将轴承固定在滚针的这一端，垫片夹在轴承内圈套与小车本体之间，避免轴承外圈套在滚动时碰到小车本体。这样可以保证轴承安装位置的准确，而且在滚动过程中不会出现摆动，运行稳定。

如图2或图5所示，小车本体一侧与直线光栅侧面的相接之处分布有两组轴承组件，各轴承组件的轴线方向共同所在的平面与直线光栅的侧面相平行；两组轴承组件分别为第四轴承组件12和第五轴承组件13，第四轴承组件和第五轴承组件设于小车本体的同一侧；两组轴承组件与直线光栅的侧面滚动连接。第四轴承组件与小车本体的连接处设有呈圆柱状的偏心轴，如图7或图8所示，偏心轴的下部设有偏心孔7-2，偏心轴的顶面设有一字型凹槽7-1(根据实际情况，也可设为十字型或梅花型等形状的凹槽)。通过偏心轴可调整小车本体相对直线光栅在其上表平面的位置，即调整小车本体的纵轴与直线光栅侧面之间的夹角，从而来调整对齐光栅尺读数头小车上的指示光栅刻线与直线光栅上的刻线，直至指示光栅的刻度与直线光栅的刻度对齐。偏心轴顶面设置一字型、梅花型或十字型等形状的凹槽，可方便用户使用螺丝刀旋转偏心轴以调整第四轴承组件与小车本体的相对位置。直线光栅上，与第四轴承组件和第五轴承组件相接的侧面为经研磨的侧面。具体为：小车本体在贴近直线光栅经研磨侧面的一面上安装第四轴承组件和第五轴承组件，这两组轴承组件的位置连线平行于直线光栅的延长方向。在其中一组轴承组件的安装位置上，小车本体同样留有一个直径略大于滚针直径的轴承安装孔，轴承经滚针穿过垫片后用粘合剂固定在在小车本体的轴承安装孔上，垫片夹在轴承内圈套与小车本体之间，避免轴承外圈套在滚动时碰到小车本体。在另一组轴承组件的安装位置上，留有一个直径略大于偏心轴外径的偏心轴安装孔，轴承通过滚针穿过垫片后安装在偏心轴的偏心孔内，垫片夹在轴承内圈套与偏心轴之间，避免轴承外圈套在滚动时碰到偏心轴。当调整好轴承位置以对齐指示光栅刻线与直线光栅上的刻线后，通过这个偏心轴安装孔侧面的定位螺孔，用定位螺丝拧紧固定偏心轴。其中，偏心轴为直径大于滚针直径、略小于小车本体上偏心轴安装孔的圆柱结构，偏心轴圆柱结构的其中一端有一个直径略大于滚针直径的偏心孔，偏心孔与偏心轴不同轴，形成偏心结构；滚针的一端用粘合剂固定在偏心轴的偏心内，滚针穿过垫片后将轴承安装在滚针的另一端，垫片夹在轴承内圈套与偏心轴之间，避免轴承外圈套在滚动时碰到小车本体和偏心轴。偏心轴圆柱结构的另一端有一个一字型、梅花型或十字型等形状的凹槽，当把装有轴承的偏心轴安装到小车本体上时，可方便用螺丝刀旋转偏心轴以调整轴承的位置，从而调整小车本体的纵轴与直线光栅经研磨侧面的角度，至对齐安装在读数头小车上指示光栅的刻线与直线光栅的刻线。

上述可调式光栅尺读数头小车应用于光栅尺时，其原理为：在常规的读数头小车五轴承滚动滑行运动系统基础上，将指示光栅固定在小车本体靠近直线光栅上表面的一面中部；各组轴承组件中，使用滚针穿过垫片将轴承固定在小车本体上，垫片夹在轴承的内圈套与小车本体之间，避免轴承的外圈套在滚动时碰到小车本体，这样可以保证轴承位置的精确和运动轨迹的稳定；小车本体靠近直线光栅上表面的一面安装三组轴承组件，靠近直线光栅经研磨侧面的一面安装两组轴承组件；再选择将沿直线光栅侧面滚动滑行的两组轴承组件中的一组轴承组件，通过偏心轴安装在小车本体上，通过偏心轴来调整小车本体相对直线光栅在其上表平面的位置，从而来调整对齐光栅尺读数头小车上的指示光栅刻线与直线光栅上的刻线。

如上所述，便可较好地实现本实用新型，上述实施例仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围；即凡依本实用新型内容所作的均等变化与修饰，都为本实用新型权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims (8)

1.一种可调式光栅尺读数头小车，其特征在于，包括小车本体、指示光栅、偏心轴和多组轴承组件，小车本体设于直线光栅上表面，小车本体中部设有安装窗口，安装窗口内设置指示光栅，小车本体两侧与直线光栅上表面的相接之处以及小车本体一侧与直线光栅侧面的相接之处分布有多组轴承组件，小车本体一侧与直线光栅侧面的相接之处其中一组轴承组件与小车本体之间通过偏心轴连接。

2.根据权利要求1所述一种可调式光栅尺读数头小车，其特征在于，所述小车本体的中部下凹形成凹槽，安装窗口设于凹槽底面，指示光栅采用粘合剂固定于安装窗口内。

3.根据权利要求1所述一种可调式光栅尺读数头小车，其特征在于，所述小车本体两侧与直线光栅上表面的相接之处分布有三组轴承组件，各轴承组件的轴线方向共同所在的平面与直线光栅的上表面相平行；三组轴承组件分别为第一轴承组件、第二轴承组件和第三轴承组件，在小车本体相对的两侧面上，一个侧面上设有第一轴承组件和第二轴承组件，另一个侧面上设有第三轴承组件；三组轴承组件与直线光栅的上表面滚动连接。

4.根据权利要求1所述一种可调式光栅尺读数头小车，其特征在于，所述小车本体一侧与直线光栅侧面的相接之处分布有两组轴承组件，各轴承组件的轴线方向共同所在的平面与直线光栅的侧面相平行；两组轴承组件分别为第四轴承组件和第五轴承组件，第四轴承组件和第五轴承组件设于小车本体的同一侧；两组轴承组件与直线光栅的侧面滚动连接。

5.根据权利要求4所述一种可调式光栅尺读数头小车，其特征在于，所述第四轴承组件与小车本体的连接处设有呈圆柱状的偏心轴，偏心轴的下部设有偏心孔，偏心轴的顶面设有一字型、梅花型或十字型的凹槽。

6.根据权利要求4所述一种可调式光栅尺读数头小车，其特征在于，所述直线光栅上，与第四轴承组件和第五轴承组件相接的侧面为经研磨的侧面。

7.根据权利要求1所述一种可调式光栅尺读数头小车，其特征在于，所述轴承组件包括轴承、滚针和垫片，滚针穿过垫片后，将轴承固定于小车本体上，垫片位于轴承的内圈套和小车本体之间。

8.根据权利要求1所述一种可调式光栅尺读数头小车，其特征在于，所述小车本体中，位于偏心轴外侧的小车本体上还设有定位螺丝。

Images