CN218381064U - 一种光栅应力测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种光栅应力测试装置，涉及光栅应力测试技术领域。本实用新型包括一端能够与光栅侧壁接触的导力棒以及能够向所述导力棒施加压力的应力调节装置，所述导力棒的另一端还连接有应力测量装置，所述应力测量装置用于检测所述应力调节装置向所述导力棒施加的压力值。基于本实用新型的技术方案，模拟光栅标定过程中的夹持力对光栅产生的面形影响，从而对变形误差进行量化，进一步去除夹持工装带来的误差。

Description

一种光栅应力测试装置

技术领域

本实用新型涉及光栅应力测试技术领域，特别地涉及一种光栅应力测试装置。

背景技术

平面光栅位移测量系统在高端精密运动中的应用越来越广泛。与传统的激光位移测量系统相比，平面光栅位移测量系统有以下几点优势：系统的光程短，受环境干扰小；光栅采用微晶玻璃或石英等材料，测量稳定性好，不容易受到外界因素影响；测试速度快，有利于进行工业化大批量测试；测量系统成本较低。

光栅需要进行离线标定以消除其固有误差，目前现有的标定方法有斐索干涉仪法、利特罗衍射法和原子力显微镜测量法等。对光栅的栅线误差标定都可以达到较高的精度等级。当需要标定的光栅尺寸较大，厚度较薄，长厚比大于40:1时，在标定过程中容易产生较大的面形误差，从而影响最终的标定结果。对光栅进行标定的精度的要求达到波长级别，有必要对标定过程中产生的变形误差进行量化并去除误差影响。

实用新型内容

针对上述现有技术中的问题，本申请提出了一种光栅应力测试装置，模拟光栅标定过程中的夹持力对光栅产生的面形影响，从而对变形误差进行量化。

本实用新型的光栅应力测试装置，包括一端能够与光栅侧壁接触的导力棒以及能够向所述导力棒施加压力的应力调节装置，所述导力棒的另一端还连接有应力测量装置，所述应力测量装置用于检测所述应力调节装置向所述导力棒施加的压力值。

通过应力调节装置模拟光栅标定时夹持结构对光栅侧壁的夹持力，并且通过应力测量装置及导力棒将应力调节装置施加的夹持力传导到光栅的侧壁，通过应力测量装置对夹持力的大小进行测量并输出。通过改变模拟的夹持力的大小，可以得出不同大小夹持力对光栅面形产生的影响，并且对夹持力在光栅标定过程中造成的影响进行量化。

在一个实施方式中，还包括套筒，所述导力棒的一端与所述应力测量装置均位于所述套筒内且二者连接为一个整体，所述应力测量装置能够沿所述套筒移动，所述应力调节装置安装在所述套筒上且其施压部伸入至所述套筒内。

通过本实施方式，套筒对应力测量装置和应力调节装置起到固定作用，套筒对应力测量装置的移动路径起到限位作用。

在一个实施方式中，所述应力测量装置包括相互固定连接的滑块和力传感器，所述滑块与所述套筒的内壁滑动配合。所述导力棒的端部与力传感器的一端相互连接，所述力传感器的另一端与滑块相互连接。

通过本实施方式，滑块的外形与套筒的内壁相适配，滑块能够沿着套筒的内壁移动，滑块在套筒内移动的过程中，导力棒的前端与光栅的侧壁之间的间隙逐渐减小或逐渐增大。滑块与力传感器相连，滑块的形状与套筒的内壁贴合，保证力传感器的应力测量方向不变。力传感器分别与滑块和导力棒相连接，从而保证力的传导方向与力传感器的测量方向相同，保证力的测量精度。

在一个实施方式中，所述应力调节装置包括导力螺钉，所述导力螺钉对应所述导力棒的端部，以通过旋转向所述导力棒施加压力。

通过本实施方式，导力螺钉与套筒螺纹连接，保证导力螺钉与应力测量装置抵接传递力时的稳定性。

在一个实施方式中，所述导力螺钉与应力测量装置之间还设置有垫片。

通过本实施方式，避免导力螺钉直接与应力测量装置局部刚性接触，对应力测量装置起到保护作用。

在一个实施方式中，所述垫片包括硬质垫片和软垫片，所述硬质垫片位于靠近导力螺钉的一端，所述软垫片位于靠近应力测量装置的一端。

通过本实施方式，软垫片的弹性模量远小于其他零部件，当细牙螺钉旋进时，软垫片变形远大于其零部件，由此减小其他零部件的形变量，从而减小了传导的力的大小。硬质垫片在软垫片和细牙螺钉之间，使细牙螺钉传导的预紧力均匀传递到软垫片。

在一个实施方式中，述软垫片、硬质垫片和应力测量装置顺次通过胶合的方式相连接。

通过本实施方式，保持软垫片、硬质垫片和应力测量装置的一体性，保证力传递过程中的稳定性。

在一个实施方式中，还包括光栅夹持装置，所述光栅夹持装置包括能够环绕光栅的光栅固定框，所述应力调节装置安装在光栅固定框上。

通过本实施方式，光栅固定框对光栅起到相对固定的作用，套筒可拆卸地安装到光栅固定框上，对套筒、应力测量装置与应力调节装置起到相对固定的作用，方便用户对导力螺钉进行操作。

在一个实施方式中，还包括光栅夹持装置，所述光栅夹持装置包括能够环绕光栅的光栅固定框，所述导力棒、应力测量装置及所述应力调节装置构成的测试组件可拆卸地安装在光栅固定框上。

通过本实施方式，通过光栅固定框对光栅进行夹紧，并且用于模拟夹紧应力的应力调节装置以及用于检测应力调节装置向导力棒施加压力值的应力检测装置均通过光栅固定框辅助固定，导力棒在对光栅夹紧的过程中不需要人工手动稳定导力棒，提高导力棒对光栅施加力时的稳定性，提高检测精度。

在一个实施方式中，所述光栅固定框的内壁设置有能够与光栅侧壁局部区域抵接的平头止动螺钉，光栅固定框上在平头自动螺钉所在位置设置有用于安装所述测试组件的安装结构。

通过本实施方式，平头止动螺钉与光栅接触时的面积小，平头止动螺钉可拆卸，当通过应力调节装置模拟平头止动螺钉对光栅的夹持力时，平头止动螺钉不会对光栅施加力的作用，保证应力测量装置测得数据的准确性。

上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本实用新型的目的。

本实用新型提供的一种光栅应力测试装置，与现有技术相比，至少具备有以下有益效果：

应力调节装置能够模拟光栅标定时夹持工装对光栅侧壁的夹持力，并且通过应力测量装置及导力棒将应力调节装置施加的夹持力传递到光栅的侧壁，通过应力测量装置对夹持力的大小进行测量并输出。通过改变模拟的夹持力的大小，可以得出不同大小夹持力对光栅面形产生的影响，以方便对夹持力在光栅标定过程中造成的影响进行量化，进一步去除夹持工装带来的误差。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中：

图1显示了本实用新型的光栅应力测试装置的总装主视示意图；

图2显示了本实用新型的应力调节与应力传导路径的示意图；

图3显示了光栅固定框与光栅安装后的示意图；

图4显示了平头止动螺钉对光栅进行限位时的示意图；

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

附图标记：

1-光栅固定框，002-导力棒，003-导力螺钉，004-光栅，005-套筒，006-平头止动螺钉，007-顶紧螺钉，008-硬质垫片，009-软垫片，010-滑块，011-力传感器。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。

本实用新型的光栅004应力测试装置，包括一端能够与光栅004侧壁接触的导力棒002以及能够向导力棒002施加压力的应力调节装置，导力棒002的另一端还连接有应力测量装置，应力测量装置用于检测应力调节装置向导力棒002施加的压力值。

通过应力调节装置模拟光栅004标定时夹持结构对光栅004侧壁的夹持力，并且通过应力测量装置及导力棒002将应力调节装置施加的夹持力传导到光栅004的侧壁，通过应力测量装置对夹持力的大小进行测量并输出。通过改变模拟的夹持力的大小，可以得出不同大小夹持力对光栅004面形产生的影响，并且对夹持力在光栅004标定过程中造成的影响进行量化。

在一个实施方式中，还包括套筒005，导力棒002的一端与应力测量装置均位于套筒005内且二者连接为一个整体，应力测量装置能够沿套筒005移动，应力调节装置安装在套筒005上且其施压部伸入至套筒005内。套筒005对应力测量装置和应力调节装置起到固定作用，套筒005对应力测量装置的移动路径起到限位作用。

在一个实施方式中，应力测量装置包括相互固定连接的滑块010和力传感器011，滑块010与套筒005的内壁滑动配合。导力棒002的端部与力传感器011的一端相互连接，力传感器011的另一端与滑块010相互连接。

滑块010的外形与套筒005的内壁相适配，滑块010能够沿着套筒005的内壁移动，滑块010在套筒005内移动的过程中，导力棒002的前端与光栅004的侧壁之间的间隙逐渐减小或逐渐增大。滑块010与力传感器011相连，滑块010的形状与套筒005的内壁贴合，保证力传感器011的应力测量方向不变。力传感器011分别与滑块010和导力棒002相连接，从而保证力的传导方向与力传感器011的测量方向相同，保证力的测量精度。

具体地，套筒005内壁还设置有行程限位结构，用于对滑块010向下移动的最大行程位置进行限制，提高滑块010与套筒005的一体性，避免滑块010从套筒005内滑脱。

在一个实施方式中，应力调节装置包括导力螺钉003，导力螺钉003对应导力棒002的端部，以通过旋转向导力棒002施加压力。

导力螺钉003与套筒005螺纹连接，保证导力螺钉003与应力测量装置抵接传递力时的稳定性。

具体地，导力螺钉003优选为细牙螺钉。当旋紧导力牙螺钉时，传导至滑块010的预紧力增大，当旋松导力螺钉003时，细牙螺钉传导至滑块010的预紧力减小。

在一个实施方式中，导力螺钉003与应力测量装置之间还设置有垫片。

避免导力螺钉003直接与应力测量装置局部刚性接触，对应力测量装置起到保护作用。

在一个实施方式中，垫片包括硬质垫片008和软垫片009，硬质垫片008位于靠近导力螺钉003的一端，软垫片009位于靠近应力测量装置的一端。

软垫片009的弹性模量远小于其他零部件，当细牙螺钉旋进时，软垫片009变形远大于其零部件，由此减小其他零部件的形变量，从而减小了传导的力的大小。硬质垫片008在软垫片009和细牙螺钉之间，使细牙螺钉传导的预紧力均匀传递到软垫片009。

在一个实施方式中，述软垫片009、硬质垫片008和应力测量装置通过胶合的方式相连接。

保持软垫片009、硬质垫片008和应力测量装置的一体性，保证力传递过程中的稳定性。

在一个实施方式中，还包括光栅夹持装置，光栅夹持装置包括能够环绕光栅004的光栅固定框1，应力调节装置安装在光栅固定框1上。

光栅固定框1对光栅004起到相对固定的作用，套筒005可拆卸地安装到光栅固定框1上，对套筒005、应力测量装置与应力调节装置起到相对固定的作用，方便用户对导力螺钉003进行操作。

在一个实施方式中，还包括光栅夹持装置，光栅夹持装置包括能够环绕光栅004的光栅固定框1，导力棒002、应力调节装置及应力测量装置构成的测试组件安装在光栅固定框1上。

通过光栅固定框1对光栅004进行夹紧，并且用于模拟夹紧应力的应力调节装置以及用于检测应力调节装置向导力棒002施加压力值的应力检测装置均通过光栅固定框1辅助固定，导力棒002在对光栅004夹紧的过程中不需要人工手动稳定导力棒002，提高导力棒002对光栅004施加力时的稳定性，提高检测精度。

在一个实施方式中，所述光栅固定框1的内壁设置有能够与光栅004侧壁局部区域抵接的平头止动螺钉006，所述光栅固定框1上在所述平头止动螺钉006所在位置设置有用于安装所述测试组件的安装结构。

平头止动螺钉006通过螺栓与光栅固定框1可拆卸连接，平头止动螺钉006与光栅004接触时的面积小，平头止动螺钉006的前端还设置有橡胶套，通过橡胶套实现与光栅004的柔性接触。当通过应力调节装置模拟平头止动螺钉006对光栅004的夹持力时，平头止动螺钉006不会对光栅004施加力的作用，保证应力测量装置测得数据的准确性。安装结构为顶紧螺钉007，光栅固定框1与套筒005的侧壁之间通过顶紧螺钉007实现螺纹连接。

具体地，需要说明的是，对平头止动螺钉006的夹持力进行模拟时，将光栅固定框11竖直放置并固定位置，调松光栅固定框1正反两面的倒角块，使正反两面的倒角块均失去对光栅004的力的作用。安装应力测量装置和应力调节装置，将导力棒002和滑块010分别固定在力传感器011上，软垫片009两端分别与滑块010和硬质垫片008胶合。导力螺钉003穿过套筒005顶部的螺纹孔，套筒005通过顶紧螺钉007紧固在在光栅固定框1上，导力棒002能够与光栅004的侧壁接触。在进行应力测试时，旋紧导力螺钉003，预紧力顺次通过导力螺钉003、硬质垫片008、软垫片009、滑块010、力传感器011、导力棒002传导至光栅004，同时力传感器011输出所施加应力的大小。对光栅004进行标定时，使用该装置对光栅004施加变化的应力，即可得出光栅004所受夹持应力大小对光栅004面形造成的影响，进一步去除夹持工装带来的误差。

需要进一步说明的是，光栅夹持过程为：将光栅固定框背面的倒角块正确安装，根据后续的标定需要在光栅固定框上安装把手，在水平面上依据光栅形状放置多个支撑块，将光栅平稳放在支撑块上，正面朝上，将光栅固定在光栅固定框中，通过把手水平抬起光栅固定框，使光栅背面的倒角和光栅固定框背面的倒角块相接触，调节平头止动螺钉至合适的松紧程度，从而实现对光栅的夹持。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本实用新型，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本实用新型的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本实用新型的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (10)

1.一种光栅应力测试装置，其特征在于，包括一端能够与光栅(004)侧壁接触的导力棒(002)以及能够向所述导力棒(002)施加压力的应力调节装置，所述导力棒(002)的另一端还连接有应力测量装置，所述应力测量装置用于检测所述应力调节装置向所述导力棒(002)施加的压力值。

2.根据权利要求1所述的光栅应力测试装置，其特征在于，还包括套筒(005)，所述导力棒(002)的一端与所述应力测量装置均位于所述套筒(005)内且二者连接为一个整体，所述应力测量装置能够沿所述套筒(005)移动，所述应力调节装置安装在所述套筒(005)上且其施压部伸入至所述套筒(005)内。

3.根据权利要求2所述的光栅应力测试装置，其特征在于，所述应力测量装置包括相互固定连接的滑块(010)和力传感器(011)，所述滑块(010)与所述套筒(005)的内壁滑动配合。

4.根据权利要求3所述的光栅应力测试装置，其特征在于，所述导力棒(002)的端部与力传感器(011)的一端相互连接，所述力传感器(011)的另一端与滑块(010)相互连接。

5.根据权利要求1所述的光栅应力测试装置，其特征在于，所述应力调节装置包括导力螺钉(003)，所述导力螺钉(003)对应所述导力棒(002)的端部，以通过旋转向所述导力棒(002)施加压力。

6.根据权利要求5所述的光栅应力测试装置，其特征在于，所述导力螺钉(003)与所述应力测量装置之间还设置有垫片。

7.根据权利要求6所述的光栅应力测试装置，其特征在于，所述垫片包括硬质垫片(008)和软垫片(009)，所述硬质垫片(008)位于靠近所述导力螺钉(003)的一侧，所述软垫片(009)位于靠近所述应力测量装置的一侧。

8.根据权利要求7所述的光栅应力测试装置，其特征在于，所述软垫片(009)、所述硬质垫片(008)和所述应力测量装置依次通过胶合的方式相连接。

9.根据权利要求1至8任一项所述的光栅应力测试装置，其特征在于，还包括光栅夹持装置，所述光栅夹持装置包括能够环绕光栅(004)的光栅固定框(1)，所述导力棒(002)、所述应力测量装置以及所述应力调节装置构成的测试组件可拆卸地安装在所述光栅固定框(1)上。

10.根据权利要求9所述的光栅应力测试装置，其特征在于，所述光栅固定框(1)的内壁设置有能够与光栅(004)侧壁局部区域抵接的平头止动螺钉(006)，所述光栅固定框(1)上在所述平头止动螺钉(006)所在位置设置有用于安装所述测试组件的安装结构。

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