CN214199987U - 一种新型光栅长度计 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种新型光栅长度计，包括壳体、与壳体滑动连接的直线轴系组件以及固定安装在壳体内部的反射式光栅读数头；直线轴系组件上安装有反射式主光栅；反射式主光栅包括基体；基体的工作面上镀有钛膜层；钛膜层上设有光栅线纹；光栅线纹的中心线与直线轴系组件的轴线重合；光栅线纹包括主线纹；主线纹的两侧分别设有一组零位光栅窗口线纹；两组零位光栅窗口线纹的图案相同、线宽相同、相位相同、亮暗相反；反射式光栅读数头包括引出电缆；引出电缆与固定在壳体外部的压线盒相连接。本申请具有精度较高的零位功能以及较强的抗干扰能力，主要用于精密机械零部件加工及高端装备制造生产线的几何量测控，还可以用作常规计量测试。

Description

一种新型光栅长度计

技术领域

本申请涉及光栅长度计技术领域，尤其涉及一种新型光栅长度计。

背景技术

光栅长度计业内也称之为光栅测微传感器，它是一种高精度小型数字化计量测控传感器,以其测量精度高、分辨率高、用途多等显著特点，它作为一种计量基准器和检测部件被广泛用于各种智能化几何量测控仪器、精密机械零部件加工及高端装备制造生产线之中。

随着现代科学技术的高速发展、应用领域的不断拓展，光栅长度计的应用主市场，早已由原来的计量测试行业移到了装备制造业，为此，也向其提出了新的技术要求：在温度适应性、定位控制精度、工作稳定可靠性方面尤为突出。目前，现有技术中的光栅长度计多为无零位功能或零位定位精度较差，无法应用于精密机械零部件加工及高端装备制造生产线的几何量测控。

发明内容

本申请的目的是针对以上问题，提供一种新型光栅长度计。

本申请提供一种新型光栅长度计，包括壳体、与所述壳体滑动连接的直线轴系组件以及固定安装在所述壳体内部的反射式光栅读数头；

所述直线轴系组件上安装有反射式主光栅；所述反射式主光栅包括基体；所述基体的工作面上镀有钛膜层；所述钛膜层上设有光栅线纹；所述光栅线纹的中心线与所述直线轴系组件的轴线重合；所述光栅线纹包括主线纹；所述主线纹的两侧分别设有一组零位光栅窗口线纹；两组所述零位光栅窗口线纹的图案相同、线宽相同、相位相同、亮暗相反；

所述反射式光栅读数头包括引出电缆；所述引出电缆与固定在所述壳体外部的压线盒相连接。

根据本申请某些实施例提供的技术方案，所述直线轴系组件包括依次同轴固定连接的起降拉帽、第一运动杆、光栅架、第二运动杆以及测头；所述壳体的一端固定安装有第一轴套，另一端固定安装有第二轴套；所述第一运动杆与所述第一轴套滑动连接；所述第二运动杆与所述第二轴套滑动连接；所述壳体内设有拉簧；所述拉簧的一端与所述壳体内壁固定连接，另一端与所述光栅架固定连接；所述反射式主光栅安装在所述光栅架上。

根据本申请某些实施例提供的技术方案，所述壳体内壁上固定安装有导向条；所述光栅架上固定安装有防转块；所述防转块滑动连接在所述导向条上。

根据本申请某些实施例提供的技术方案，所述第一轴套、所述第二轴套、所述第一运动杆、所述第二运动杆以及所述光栅架均采用殷钢材料制成。

根据本申请某些实施例提供的技术方案，所述测头为球形测头、平面测头、刀口测头以及辊子式测头中的任意一种。

根据本申请某些实施例提供的技术方案，所述壳体上设有与外接装备连接的预留孔。

与现有技术相比，本申请的有益效果：该新型光栅长度计通过在主线纹的两侧分别设置一组零位光栅窗口线纹，且两组零位光栅窗口线纹的图案相同、线宽相同、相位相同、亮暗相反，使得该新型光栅长度计具有精度较高的零位功能以及较强的抗干扰能力，该新型光栅长度计主要用于精密机械零部件加工及高端装备制造生产线的几何量测控，除此之外还可以用作常规计量测试。

附图说明

图1为本申请实施例提供的新型光栅长度计的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的新型光栅长度计的反射式主光栅的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的新型光栅长度计的反射式光栅读数头的内部处理电路的原理图。

图中所述文字标注表示为：

1、壳体；2、反射式光栅读数头；3、反射式主光栅；30、基体；31、主线纹；32、零位光栅窗口线纹；4、引出电缆；5、压线盒；6、起降拉帽；7、第一运动杆；8、光栅架；9、第二运动杆；10、测头；11、第一轴套；12、第二轴套；13、拉簧；14、簧钉；15、簧片；16、螺纹压圈；17、导向条；18、防转块。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本申请的保护范围有任何的限制作用。

请参考图1至图3，本实施例提供一种新型光栅长度计，包括壳体1、直线轴系组件以及反射式光栅读数头2。

直线轴系组件与壳体1滑动连接；直线轴系组件上安装有反射式主光栅3；反射式主光栅3包括基体30；基体30的表面设有能够起到防腐作用的镀锌层，其工作面上还镀有一层钛膜层；钛膜层上设有光栅线纹；光栅线纹的中心线与直线轴系组件的轴线重合，能够减小阿贝误差，从而提高该光栅长度计的测量精度；光栅线纹包括主线纹31；主线纹31的两侧(上方和下方)分别设有一组零位光栅窗口线纹32；两组零位光栅窗口线纹32的图案相同、线宽相同、相位相同、亮暗相反。

反射式光栅读数头2可以是由多个分立元器件组成，也可以为集成芯片式，本实施例采用后者，后者与前者相比，体积小，稳定性可靠性佳；反射式光栅读数头2通过两个固定钉安装在壳体1内部；反射式光栅读数头2包括内部处理电路以及引出电缆4；引出电缆4与固定在壳体1外部的压线盒5相连接。

两组零位光栅窗口线纹32对应两组零位信号，内部处理电路首先分别对两组零位信号进行光电转换，再分别对转换后的信号进行信号放大，然后将两路信号进行差分处理，最终输出零位脉冲信号。

请进一步参考图1，直线轴系组件包括依次同轴固定连接的起降拉帽6、第一运动杆7、光栅架8、第二运动杆9以及测头10；第一运动杆7的右端与起降拉帽6螺纹连接，左端以紧配合的方式压入光栅架8右端的配合孔中；第二运动杆9的右端以紧配合的方式压入光栅架8左端的配合孔中，左端与测头10螺纹连接；壳体1的一端固定安装有第一轴套11，另一端固定安装有第二轴套12；第一轴套11以紧配合的方式被压入壳体1右端的配合孔中；第一运动杆7穿过第一轴套11并与第一轴套11滑动连接；第二轴套12以紧配合的方式被压入壳体1左端的配合孔中；第二运动杆9穿过第二轴套12并与第二轴套12滑动连接；壳体1内设有拉簧13；壳体1的内壁上安装有簧钉14，光栅架8上安装有簧片15，拉簧13的一端挂在簧钉14上，另一端挂在簧片15的孔壁上，簧片15的内孔套设在光栅架8右端的圆形螺纹台上，并由螺纹压圈16拧紧固定；反射式主光栅3采用强力胶粘接在光栅架8上。

进一步的，壳体1内设有导向条17，导向条17通过两个定位钉被固定在壳体1内壁上；光栅架8上通过拨叉固钉固定安装有防转块18；防转块18滑动连接在导向条17上。导向条17以及防转块18的设置能够防止直线轴系组件在运动的过程中发生偏转。

进一步的，第一轴套11、第二轴套12、第一运动杆7、第二运动杆9以及光栅架8均采用殷钢材料制成；殷钢的线膨胀系数为1.2×10^-6/K，其对温度变化不敏感，使得该光栅长度计不会因温度波动而影响测量精度，适于常温下的高精度测量。

进一步的，测头10为球形测头、平面测头、刀口测头以及辊子式测头中的任意一种。

进一步的，壳体1上设有与外接装备连接的预留孔。

该新型光栅长度计，通过在主线纹的两侧分别设置一组零位光栅窗口线纹，且两组零位光栅窗口线纹的图案相同、线宽相同、相位相同、亮暗相反，在使用时，反射式光栅读数头的内部处理电路首先分别对两组零位信号进行光电转换，再分别对转换后的信号进行信号放大，然后将两路信号进行差分处理，最终输出零位脉冲信号，从而使得该新型光栅长度计具有精度较高的零位功能，同时具有较强的抗干扰能力；该新型光栅长度计主要用于精密机械零部件加工及高端装备制造生产线的几何量测控中，比如用于汽车零部件或者飞机零部件的生产线中，具体地，可将该光栅长度计安装在生产线的一个工位上，用于检测零部件(比如厚度尺寸)合格与否，当检测结果为合适时，零部件会继续被输送至下一个工位，当检测结果为不合格时，会向机械手发送不合格信号，机械手会将不合格的零部件转移至不合格区域；除此之外，该新型光栅长度计还可以作为常规计量工具用在计量测试中。

本申请实施例提供的新型光栅长度计，通过采用由满足阿贝误差原理而设计的高精度滑动式殷钢直线轴系组件为导向，采用高精度殷钢反射式主光栅与集成化反射式光栅读数头所形成的高精度、抗干扰零位控制信号和高质量莫尔条纹光电信号为测长基准以及采用接触测量和误差比较测量的方式，使得该新型光栅长度计具有测量定位精度高，抗干扰能力强，分辨率高，对温度波动适应性强，稳定可靠的显著特点，能够应用于精密机械零部件加工及高端装备制造生产线的几何量测控。

本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均应视为本申请的保护范围。

Claims (6)

1.一种新型光栅长度计，其特征在于，包括壳体(1)、与所述壳体(1)滑动连接的直线轴系组件以及固定安装在所述壳体(1)内部的反射式光栅读数头(2)；所述直线轴系组件上安装有反射式主光栅(3)；所述反射式主光栅(3)包括基体(30)；所述基体(30)的工作面上镀有钛膜层；所述钛膜层上设有光栅线纹；所述光栅线纹的中心线与所述直线轴系组件的轴线重合；所述光栅线纹包括主线纹(31)；所述主线纹(31)的两侧分别设有一组零位光栅窗口线纹(32)；两组所述零位光栅窗口线纹(32)的图案相同、线宽相同、相位相同、亮暗相反；所述反射式光栅读数头(2)包括引出电缆(4)；所述引出电缆(4)与固定在所述壳体(1)外部的压线盒(5)相连接。

2.根据权利要求1所述的新型光栅长度计，其特征在于，所述直线轴系组件包括依次同轴固定连接的起降拉帽(6)、第一运动杆(7)、光栅架(8)、第二运动杆(9)以及测头(10)；所述壳体(1)的一端固定安装有第一轴套(11)，另一端固定安装有第二轴套(12)；所述第一运动杆(7)与所述第一轴套(11)滑动连接；所述第二运动杆(9)与所述第二轴套(12)滑动连接；所述壳体(1)内设有拉簧(13)；所述拉簧(13)的一端与所述壳体(1)内壁固定连接，另一端与所述光栅架(8)固定连接；所述反射式主光栅(3)安装在所述光栅架(8)上。

3.根据权利要求2所述的新型光栅长度计，其特征在于，所述壳体(1)内壁上固定安装有导向条(17)；所述光栅架(8)上固定安装有防转块(18)；所述防转块(18)滑动连接在所述导向条(17)上。

4.根据权利要求2所述的新型光栅长度计，其特征在于，所述第一轴套(11)、所述第二轴套(12)、所述第一运动杆(7)、所述第二运动杆(9)以及所述光栅架(8)均采用殷钢材料制成。

5.根据权利要求2所述的新型光栅长度计，其特征在于，所述测头(10)为球形测头、平面测头、刀口测头以及辊子式测头中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的新型光栅长度计，其特征在于，所述壳体(1)上设有与外接装备连接的预留孔。

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