CN2150013Y - 数显度盘 - Google Patents

Abstract

一种数显度盘，是集容栅传感器、电源和数字显 示装置于一体的机电装置，可直接加装在各类机床上 用于刀具或拖板进给量数字显示。它包括：电源、容 栅传感器、数据处理电路、数字显示装置、度盘底座和 相对所述度盘底座旋转的旋转轴套，其中所述容栅传 感器的定片固定于所述度盘底座上，而动片则固定于 所述旋转轴套上。该数显度盘可以作成很小的体 积。各类机床不需作很大的结构性改造就可加装，使 普通机床获得升级的性能。

Description

本实用新型涉及一种数显度盘，特别涉及可直接加装于各类机床上用于刀具或拖板进给量数字显示的数显度盘。

目前多数机床使用机械刻度盘，读取数据不够直观，且工作时操作者难以以肉眼判读出比刻度盘分辨率更高精度的读数，受此限制要在这些普通机床上作精密的加工是困难的。随着电子技术的发展，出现了可胜任这些精密加工的性能卓越的数控机床。然而这些数控机床无法通过对那些老机床进行技术改造利用原有老机床的升级来获得。因而对于众多的老机床通过方便地加装数显装置以有效地提高机床性能和劳动生产率具有现实意义。

CN85108657中公布的称为“静电电容型编码器”的容栅传感器，结构简单、功耗低和抗干扰性度强，可以作为数显装置的组成部分加装于机床的某些部件检测线位移或角位移，进而用于这些位移量的数字显示。但要使该传感器测量精确就得使其动片和定片之间保持高度平行，因而若将该传感器直接加装于机床的某些部件例如丝杆上，就会使机床在某些局部作较大的改造才能保证传感器动片和定片之间规定的平行要求。同样数字显示装置、电源以及互相连接的连接线的安排也会引起机床较大的改动。因而要使众多的普通机床无需作很大的结构性改动方便地加装机电一体的数显装置以有效地获得性能升级十分重要。

本实用新型的目的在于提供一种安装简单、使用方便的，集容栅传感器、电源和数字显示装置于一体的数显度盘。

本实用新型的目的还在于提供一种可直接加装在各类机床上用于进给量数字显示，且对使用环境要求不高的数显度盘。

本实用新型的数显度盘包括：电源；检测角位移的容栅传感器；对所述容栅传感器的输出信号进行数据处理的数据处理电路；由所述数据处理电路输出的数字信号驱动、进行数字显示的数字显示装置；度盘底座和相对所述度盘底座旋转的旋转轴套，其中所述容栅传感器的定片固定于所述度盘底座上，而动片则固定于所述旋转轴套上。

本实用新型的数显度盘，其中所述容栅传感器的定片和动片均置于所述度盘底座和所述旋转轴套所形成的封闭的空室内，所述数字显示装置位于所述度盘底座上。

本实用新型的数显度盘由于将电源、容栅传感器和数字显示装置同度盘底座和旋转轴套相结合，因而便于使容栅传感器的动片和定片分别与旋转轴套和度盘底座固定以保持所需要的平行度。这样形成的机电一体的数显度盘不需对机床进行较大的结构性改造就能直接加装于各类普通机床，而使这些老机床升级换代，得到充分利用。

本实用新型的数显度盘可将容栅传感器置于度盘底座和旋转轴套所形成的封闭空室内，这样形成的数显装置对工作环境的要求明显降低，例如可工作于无明显腐蚀性气体或油雾的一般车间环境。

通过结合下面的附图和实施例对本实用新型加以说明，会使本实用新型的技术特征和效果更为清楚。

图1a和图1b分别是本实用新型的数显度盘一个实施例的正视图和纵向剖视图。

图2a和图2b分别是图1中的后盖板13的后视图和其沿A－A线的剖视图。

图3a、图3b和图3c分别是图1中的壳体16的后视图和其沿A－A线的剖视图以及俯视图。

图4a和图4b分别是图1中的显示器盒51的俯视图和其沿A－A线的剖视图。

图5a和图5b分别是图1中的发射极板61的正视图和其纵向剖视图。

图6a和图6b分别是图1中的接收极板62的后视图和其纵向剖视图。

图7是图1中耦合极片63的平面图。

图8是图1中的绝缘膜64的平面图。

图9是图1中的间隙垫片65的平面图。

图10a和10b分别是本实用新型的数显度盘另一个实施例的正视图和纵向剖视图。

图11a和图11b分别是过渡轴衬套32的半剖侧视图和其径向剖视图。

图1a示出本实用新型的数显度盘一个实施例的正视图，图1b则示出该数显度盘的纵向剖视图。该数显度盘主要由度盘底座、旋转组件20、旋转轴套30、电源组件、包括数据处理电路板的数字显示组件和容栅传感器组件组成。其中度盘底座包括：圆环状的前衬套11和后衬套12、后盖板13、例如用耐油通用胶料制的大○形圈14和小○形圈15、以及壳体16。旋转组件20和容栅传感器动片均与旋转轴套30固定，可相对于度盘底座旋转。参见图2和图3a，后盖板13由螺钉在螺孔13a、13b、13c和13d处同壳体的对应处16a、16b、16c和16d相螺合而与壳体16固定。铜制的前衬套11和后衬套12分别衬于后盖板13、壳体16和旋转轴套30之间。前衬套11由紧固螺钉18固定在壳体16上，而后衬套12与后盖板13的径向接触面紧配合从而与后盖板13固定。这样前衬套11和后衬套12分别与壳体16和后盖板13固定成为度盘底座10的一部分。前衬套11和后衬套12与旋转轴套30之间的接触面保持光滑，因而旋转轴套可自如地在衬套中相对整个度盘底座旋转。旋转组件20和旋转轴套30通过各自接触面上所形成的螺纹而得以旋紧螺合成为一体。由于前衬套11和壳体16在工作当中无需承受轴向的作用力，因而它们的轴向面可以与旋转组件20和旋转轴套30的突缘30a的光滑接触面紧贴，且仍然可以使旋转组件20和旋转轴套30一起相对整个度盘底座10自由地旋转。另外前衬套11装配在旋转组件20和旋转轴套30的突缘30a之间，度盘底座不会发生轴向移动，也不会从旋转轴套30和旋转组件20当中脱离出来。参见图3c和图4，数字显示组件的显示器盒51通过用螺钉在其通孔51a和51b处旋进壳体16的螺孔16e和16f中而与壳体16固定也可成为度盘底座的一部分，该显示盒51上面还配上了显示屏52。为便于数显度盘直接加装在各类机床上使用，电源通常采用各类电池，最好为体积小的钮扣电池。在壳体16的下部设置了电池盒（包括电池衬圈41a、电池衬垫41b），该电池盒还可旋上作为电池盒盖的螺钉42。这样就由旋转轴套30和度盘底座围成一空室70，在该空室中可以装配和设置前述传感器组件，电池，以及包括数据处理电路板的数字显示装置。数据处理电路所需的工作电压经传感器定片和电池极片43由电池44提供。

为使该数显度盘应用于一般的车间环境，即防止少量腐蚀性气体和油雾进入所围成的空室，因而在后衬套12的内圈面上开槽12a，使截面外径稍稍大于所述槽12a深度的、耐油胶料制的小○形圈置于该槽12a中，使其随同后衬套12一起衬于旋转轴套30和后盖板13之间，以使旋转轴套30自由地转动的同时防止油雾进入设置有传感器、电路的空室。

下面详述传感器组件及其安装。本实用新型以容栅传感器的耦合极片作为传感器动片与旋转轴套固定，而以发射极板和接收极板为传感器静片与度盘底座固定。在图1中，传感器组件包括：发射极板61（参见图5）；接收极板62（参见图6）；置于发射极板61与接收极板62之间的耦合极片63（参见图7）；衬于耦合极片63与发射极板61、接收极板62之间的两层绝缘膜64（图1中未示出，参见图8）；以及夹垫在发射极板61和接收极板62外围、用以屏蔽外界干扰的间隙垫片65（参见图9），该间隙垫片例如用黄铜制作，这样易于加工成平整度高的垫片。这些传感器组件中央均有圆孔，可套在旋转轴套上。耦合极片63上的中央圆孔的直径较小，后压圈27靠内面螺纹旋到轴套30上将该耦合极片63的内圈挤压在轴套30的突缘30a的侧面而使它与轴套30固定，并使它与轴套30同轴且同心。参见图3、图5、图6和图9，发射极板61、间隙垫片65均在壳体16的螺孔16g、16h、16i和16j的对应处开通孔靠螺钉螺合与壳体16固定，接收极板62再同间隙垫片65和发射极板61在将圆周四等分的位置处开通孔靠螺栓和螺帽来紧固。并使发射极板61和接收极板62均与旋转轴套30保持同轴同心。这里，间隙垫片是用黄铜加工成平整度较高的垫片，以保证发射极板61和接收极板62在作上述紧固时能保持平行。这样就能满足容栅传感器正常工作时所需的平行和均匀要求。

上述实施例中的发射极板61具有n组每组含有例如8个电极的电极组，这些电极沿圆周均匀分布并具有相同的面积；而耦合极片63则包括n个均匀分布的耦合电极、每个电极具有相同面积、且覆盖上述发射极板63的各个电极组的4个电极。这8个发射极上分别加上由数据处理电路中的时钟提供的交变信号，相邻电极上所施加的交变信号的相位差为 (π)/4 ，随着耦合极片63发生角位移，就可从接收极板62获得角位移检测信号。该检测信号经数据处理电路实时地处理后输出数字驱动信号以驱动数字显示装置进行数字显示。这里所采用的数字器示装置最好为液晶显示器，而数据处理电路则采用CMOS单片数字模拟混合型集成电路。这样数显度盘可减小体积，降低功耗。另外数显度盘很容易地由该集成电路实现多种数显模式，而能随时清零复位以测相对位移。当不同规格的机床丝杆其螺距不相同，可以根据情况更换不同电极组数目n的传感器以维持表头所能显示的精度，例如螺距为10cm的丝杆用n＝5的传感器，将它用于6cm丝杆的机床时就得更换成n＝3的传感器，这样数显度盘仍然维持在原来的精度上；当然亦可重新设定集成电路中的换算系数。

图10a示出本实用新型的数显度盘又一个实施例的正视图，图10b则示出该数显度盘的纵向剖视图。该实施例与前面的实施例的不同之处在于其旋转组件包括：螺合在旋转轴套30上而与之固定的刻度盘座21；套在前述刻度盘座21上可相对其自由转动的刻度盘22；将前述刻度盘座21挤向旋转轴套突缘30a而螺合紧固在旋转轴套30上的前压圈23；设置在前述刻度盘座21上用以将可自由转动的刻度盘22与刻度盘座21固定的锁定机构。该锁定机构可以如图10b中所示包括螺钉24和钢珠25，通过旋进螺钉24以挤压钢珠25产生一径向挤压刻度盘22的力，从而阻止刻度盘22相对刻度盘座21的转动。本实施例设置的可调零的刻度盘是在机床进行粗加工丝杆转动较快时，因实时的数字显示闪烁不易看清，用来确定大致的进给量的。

下面详述本实用新型的数显度盘如何加装到机床上。首先，将机床原有的手柄及并冒、机械式刻度盘和度盘托架依次拆下，根据该机床的丝杆螺距选取相应型号的数显度盘（即具有合适电极组组数的传感器或预置了合适换算系数的集成电路的数显度盘）。根据丝杆的直径，选取与之相配合旋转轴套的数显度盘。通常情况下，丝杆直径小于旋转轴套的内径，这时就要选取相应内径和外径的过渡衬套32（参见图11）它具有内周键槽33和外周键槽34，将过渡衬套32随同置于其外周键槽34中相应的键一起对准旋转轴套30的内周键槽31压入，就得到了具有合适轴套内径的数显度盘。接下来在度盘托架的正下方与数显度盘后盖板13的安装键槽17对应处铣一安装键槽，并将该度盘托架象原来那样固定在机床上。数显度盘的后盖板16还有一圆形槽19，该槽放入可起缓冲作用的耐油胶料制的大○形圈14。在安装时，将平键放入度盘托架正下方的安装键槽，再将旋转轴套30或过渡衬套32的内周键槽31或33对准丝杆的半圆键，把数显度盘套上丝杆并使其后盖板13上的安装键槽17对准该平键推紧。最后将原来的并冒套在旋转组件20或前压圈23的并冒孔26中，并将并冒按原来的方式同丝杆固定并作调整，旋转轴套就能与并冒及手柄固定在一起而随手柄的摇动而旋转。调整后大○形圈14同机床上的度盘托架紧密地挤压着，有助于防止油雾进入。

应该理解，上述实施例中的旋转组件并不是必须的，可由旋转轴套的突缘代替。另外，本实用新型的数显度盘不加装在机床上，而是用于其他角位移数字显示的场合也是可以的。在这种情况下，亦就无需在数显度盘的度盘底座等上面形成如前面所述用于同机床相结合的构造。

Claims (11)

1、一种数显度盘其特征在于包括：电源；检测角位移的容栅传感器；对所述传感器的输出信号进行数据处理的数据处理电路；由所述数据处理电路输出的数字信号驱动、进行数字显示的数字显示装置；度盘底座；和相对所述度盘底座旋转的旋转轴套，其中所述容栅传感器的定片固定于所述度盘底座上，而动片则固定于所述旋转轴套上。

2、如权利要求1所述的数显度盘，其特征在于所述容栅传感器的定片和动片均置于所述度盘底座和所述旋转轴套所形成的封闭的空室内，所述数字显示装置位于所述度盘底座上。

3、如权利要求1所述的数显度盘，其特征在于所述度盘底座和所述旋转轴套均形成有加装到机床上时与机床和机床丝杆分别定位的定位构造。

4、如权利要求1所述的数显度盘，其特征在于所述旋转轴套上套着可相对其自由转动的刻动盘，并且设有可将所述刻度盘同所述旋转轴套锁定在一起旋转的锁定机构。

5、如权利要求1所述的数显度盘，其特征在于所述旋转轴套中衬设有过渡轴衬套。

6、如权利要求1所述的数显度盘，其特征在于所述容栅传感器的动片为耦合极片，静片为发射极板和接收极板。

7、如权利要求1所述的数显度盘，其特征在于所述数字显示装置为液晶显示器，所述电源为钮扣电池。

8、如上述任一权利要求所述的数显度盘，其特征在于所述数据处理电路是一CMOS单片数字模拟混合型集成电路。

9、如权利要求2所述的数显度盘，其特征在于在所述度盘底座和所述旋转轴套之间还包括用于密闭所述空室防止油雾进入的密封圈。

10、如权利要求6所述的数显度盘，其特征在于所述发射极板和接收极板之间有一衬于其外围的平整的间隙垫片。

11、如权利要求1所述的数显度盘，其特征在于所述度盘底座包括：其上设置有数字显示装置的壳体；和衬于所述旋转轴套和所述壳体之间，与所述旋转轴套呈滑动配合，而与所述壳体紧配合成一体的衬套。

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