CN2906558Y - 一种钢带光栅斜置的小型化传感器 - Google Patents
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Abstract
一种钢带光栅斜置的小型化传感器，它是由光栅读数头、钢带标尺光栅、尺壳组件三部分组成；所述钢带标尺光栅放置在尺壳内腔与尺壳底面倾斜的斜面之上；本实用新型的优点有：尺壳截面尺寸小，尤其是宽度尺寸小，最小可达16mm，适用于空间安装尺寸较小的各种装备；该传感器对于尺壳截面尺寸相等的传感器而言，具有较大的刚度，易于获得较高的测量精度。
Description
技术领域
本实用新型专利涉及一种钢带光栅线位移传感器，尤其是涉及一种钢带光栅斜置的小型化传感器。
背景技术
密封式钢带光栅线位移传感器，也称之为密封式光栅尺或光学尺；它与数字显示仪、或计算机、或数字控制单元一起均可组成系统；它作为一种长度量、线位移的高精度测量或控制的基准器，被广泛地用于先进的制造、检测装备之中；用以保证装备的加工、定位、检测精度，提高整机的可靠性、工作效率、数字化等性能。
目前，国内市场上生产的用于长度量、线位移测量或控制用的密封式光栅传感器中的测量基准元件，采用的均是透射式玻璃光栅尺。玻璃光栅尺的最大缺点是使用、安装、运输中易损坏。于是，市场上出现了密封式钢带光栅传感器，其钢带光栅尺在尺壳中安装的位置采用与尺壳底面平行或垂直的安放方式，如图1、图2、图3所示，如此安放的缺点是：①不利于传感器的小型化设计；②对于尺壳截面尺寸相等的传感器而言，其刚度较差，影响测量精度。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种钢带光栅斜置的小型化传感器。该传感器尺壳截面尺寸小，尤其是宽度尺寸小，最小可达16mm，适用于空间安装尺寸较小的各种装备；同时该传感器对于尺壳截面尺寸相等的传感器而言，具有较大的刚度，易于获得较高的测量精度。
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：它是由光栅读数头、钢带标尺光栅、尺壳组件三部分组成；所述钢带标尺光栅放置在尺壳内腔与尺壳底面倾斜的斜面之上。
所述光栅读数头由输入电源线、金属软管、夹头、上盖、螺钉、两块电路板、电路盒、压弹、钢球、元件架、发光接收器件组、侧导向轴承、下导向轴承、指示光栅、组成；所述输入电源线穿入金属软管之内，与电路板a及电路板b连接，金属软管和输入电源线通过夹头被紧固在上盖上，上盖通过螺钉被固定在电路盒上，电路板b通过螺钉固定在电路盒内，元件架通过导线与电路盒的电路板b相连接，电路盒的下面带有一根压簧，压簧的一端焊有钢球，另一端通过螺钉固定在电路盒的下部，压簧使得钢球压在元件架的球孔之中，其作用是当光栅读数头与尺壳组件在安装过程中，相对位置发生一定的变化时，由于压簧压在倾斜放置的元件架上会产生相互垂直的两个分力，金属软管和输入电源线-两个分力仍能使指示光栅与钢带标尺光栅正常地工作；元件架上通过螺钉固定在电路板a上，电路板a上装有五对发光接收器件组，其中一对发光接收器件组用于拾取零位信号，另外四对用于0°、90°、180°、270°光电信号的拾取；元件架上通过螺钉还装有两个侧导向轴承和三个下导向轴承，这两种不同作用的轴承，其导向力由压簧产生的两个分力提供。
所述尺壳组件由端头、尺壳、密封胶条、定块、压簧、定块、拉块、拉杆组成；所述密封胶条分别穿入尺壳上部的两个通长孔(在图12中标注的26位置，用于放置密封胶条)中，两个端头通过螺钉刚性地固定在尺壳的两端，尺壳内三角形导向槽内，两个定块各自的一端装有压簧，两条压簧的另一端分别装有一个动块，动块的另一端分别被顶在拉杆的球头上，两个拉杆分别被旋进连接块的螺孔之内，两条连接块分布在尺壳三角形槽的最外端；反射式不锈钢标尺光栅被倾斜地放置在尺壳中与底面倾斜的斜面之上，其两端分别被螺钉紧固在连接块的侧面上，当旋动拉杆时，压簧便可以产生对钢带标尺光栅的位紧力，使钢带标尺光栅平直稳固地被安放在尺壳中的斜面之上，当外界环境温度发生变化，使钢带标尺光栅产生一定的伸、缩时，由于尺壳三角形槽内压簧、动块等零件产生的拉紧力的作用，仍然会使之保持原始的正常工作状态。
本实用新型的优点有：①尺壳截面尺寸小，尤其是宽度尺寸小，最小可达16mm，适用于空间安装尺寸较小的各种装备；②该传感器对于尺壳截面尺寸相等的传感器而言，具有较大的刚度，易于获得较高的测量精度。
附图说明
图1是现有的一种密封式钢带光栅传感器的钢带光栅尺在尺壳中安装的位置；
图2是现有的另一种密封式钢带光栅传感器的钢带光栅尺在尺壳中安装的位置；
图3是现有的又一种密封式钢带光栅传感器的钢带光栅尺在尺壳中安装的位置：
图4是本实用新型的一种钢带光栅斜置的小型化传感器的结构示意图；
图5是本实用新型的另一种钢带光栅斜置的小型化传感器的结构示意图；
图6是本实用新型一种钢带光栅斜置的小型化传感器的光学工作原理图；
图7是本实用新型一种钢带光栅斜置的小型化传感器指示光栅刻划图案；
图8是本实用新型一种钢带光栅斜置的小型化传感器使用的反射式不锈钢带标尺光栅的刻划图案；
图9是图8中的I部分的放大图；
图10是本实用新型一种钢带光栅斜置的小型化传感器本实用新型专利的电学工作原理；
图11是本实用新型一种钢带光栅斜置的小型化传感器结构示意图；
图12是图10沿A-A面的剖面图。
具体实施方式
参见图4、图5所示，本实用新型专利由光栅读数头、钢带标尺光栅、尺壳组件三部分组成；所述钢带标尺光栅32被放置在尺壳2内腔与尺壳底面倾斜的斜面之上。
参见图11、图12所示，所述光栅读数头由输入电源线3、金属软管4、夹头5、上盖6、电路板25、电路盒10、压弹8、钢球9、元件架12、电路板13、发光接收器件组11、侧导向轴承29、下导向轴承30、指示光栅31、组成；所述输入电源线3穿入金属软管4之内，与电路板13及电路板25连接，它们通过夹头5被紧固在上盖6上，上盖通过4个螺钉23被固定在电路盒10上，电路板25通过2个螺钉24被固定在电路盒10内，元件架12通过导线与电路盒的电路板25相连接，电路盒的下面带有一根压簧8，压簧8的一端焊有钢球9，另一端通过一个螺钉7被固定在电路盒10的下部，压簧8使得钢球9压在元件架12的球孔之中，其作用是当光栅读数头与尺壳组件在安装过程中，相对位置发生一定的变化时，由于压簧8压在倾斜放置的元件架12上会产生相互垂直的两个分力，它们仍能使指示光栅31与钢带标尺光栅32正常地工作；元件架12上通过四个螺钉14固定在电路板13上，电路板13上装有五对发光接收器件组11，其中一对发光接收器件组用于拾取零位信号，另外四对用于0°、90°、180°、270°光电信号的拾取；元件架上通过两个螺钉28、三个螺钉22还装有两个侧导向轴承29和三个导向轴承30，这两种不同作用的轴承，其导向力由压簧8产生的两个分力提供。
参见图11、图12所示，所述尺壳组件由端头1、尺壳2、密封胶条26、定块16、压簧17、定块18、拉块19、拉杆21组成；所述密封胶条26分别穿入尺壳上部的两个通长孔中，两个端头1通过六个螺钉27分别被刚性地固定在尺壳2的两端，尺壳2内三角形导向槽内，两个定块16各自的一端装有压簧17，两条压簧17的另一端分别装有一个动块18，动块18的另一端分别被顶在拉杆21的球头上，两个拉杆21分别被旋进连接块19的螺孔之内，两条连接块19分布在尺壳2三角形槽的最外端；钢带标尺光栅32被倾斜地放置在尺壳2中与底面倾斜的斜面之上，其两端分别被两个螺钉23紧固在连接块19的侧面上，当旋动拉杆21时，由压簧17便可以产生对钢带标尺光栅32的位紧力，使钢带标尺光栅32平直稳固地被安放在尺壳2中的斜面之上，当外界环境温度发生变化，使钢带标尺光栅32产生一定的伸、缩时，由于尺壳2三角形槽内压簧17、动块18等零件产生的拉紧力的作用，仍然会使之保持原始的正常工作状态。
如图6所示，本实用新型专利的光学工作原理如下：当发光接收器件组11通电后，其中的发光器件发光照射在指示光栅31和钢带标尺光栅32上，当光栅付(钢带标尺光栅32与指示光栅31的总称)两者之间产生相对移动时，根据光栅测量原理：就会产生明、暗相间的光学莫尔条纹信号，此信号被发光接收器件组11中的光电接收器件所接收之后转换成正弦电信号，供后续电路的测量处理使用。
指示光栅31与钢带标尺光栅32的刻划图案如图7与图8所示，在图7中，71是零位窗口；72、73、74、75均为主窗口；在图8中，81是非线纹区，82是零位光栅线纹，83主光栅线纹；在图9中，91是亮面反射线纹，92是暗面慢反射线纹；本实用新型的电学工作原理如图10所示，其功能主要是把光学测量信息转换成电学测量信息，经适当地处理后，最终以电信号的形式输出给光栅数字显示仪、计算机或数控单元。
本实用新型的工作原理如图11、图12所示：光栅读数头通过其电路盒10上的两个螺钉刚性的与装备上可移动的部位相连接，尺壳2底部侧面上露出的圆孔和若干个长孔通过连接螺钉，也分别被刚性地固定在装备不可移动的部位(基体)上，传感器通电后，当装备的可移动部位相对装备的基体产生相对移动时，也就是光栅读数头上的指示光栅31相对尺壳2内的钢带标尺光栅32产生了相对移动，依据上述光栅测量原理，本实用新型传感器便输出两路(A、B)相位相差90度的方波脉冲信号和一路零位脉冲信号(对光栅数显使用的传感器而言)，或输出六路(AA′BB′ZZ′)信号(对数控系统使用的传感器而言)，当光栅付相对移动一个光栅栅距时，(光栅栅距是已知量)传感器便输出一个方波脉冲信号，输出的方波脉冲信号进入外接的光栅数字显示仪，或计算机，或数控单元之后，由它们记录下传感器发出脉冲信号的个数之和，即为钢带标尺光栅32与指示光栅31之间所产生的相对线位移量，也就使安装有本实用新型传感器的装备具有了对长度量或线位移的高精度测量、控制的功能。
Claims (3)
1、一种钢带光栅斜置的小型化传感器，它是由光栅读数头、钢带标尺光栅和尺壳组件三部分组成；其特征在于：所述钢带标尺光栅放置在尺壳内腔与尺壳底面倾斜的斜面之上。
2、根据权利要求1所述的一种钢带光栅斜置的小型化传感器，其特征在于：所述光栅读数头由输入电源线、金属软管、夹头、上盖、螺钉、两块电路板、电路盒、压弹、钢球、元件架、发光接收器件组、侧导向轴承、下导向轴承、指示光栅、组成；所述输入电源线穿入金属软管之内，与电路板a及电路板b连接，金属软管和输入电源线通过夹头被紧固在上盖上，上盖通过螺钉被固定在电路盒上，电路板b通过螺钉固定在电路盒内，元件架通过导线与电路盒的电路板b相连接，电路盒的下面带有一根压簧，压簧的一端焊有钢球，另一端通过螺钉固定在电路盒的下部，压簧使得钢球压在元件架的球孔之中；元件架上通过螺钉固定在电路板a上，电路板a上装有五对发光接收器件组；元件架上通过螺钉还装有两个侧导向轴承和三个下导向轴承。
3、根据权利要求1所述的一种钢带光栅斜置的小型化传感器，其特征在于：所述尺壳组件由端头、尺壳、密封胶条、定块、压簧、定块、拉块、拉杆组成；所述密封胶条分别穿入尺壳上部的两个通长孔中，两个端头通过螺钉刚性地固定在尺壳的两端，尺壳内三角形导向槽内，两个定块各自的一端装有压簧，两条压簧的另一端分别装有一个动块，动块的另一端分别被顶在拉杆的球头上，两个拉杆分别被旋进连接块的螺孔之内，两条连接块分布在尺壳三角形槽的最外端；反射式不锈钢标尺光栅被倾斜地放置在尺壳中与底面倾斜的斜面之上，其两端分别被螺钉紧固在连接块的侧面上。
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|---|---|---|---|---|
| CN102192761A (zh) * | 2010-04-22 | 2011-09-21 | 廊坊开发区莱格光电仪器有限公司 | 敞开式激光限束扫描标尺光栅传感器 |
| CN102607415A (zh) * | 2012-03-23 | 2012-07-25 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种用于改善光栅读数头照明系统的聚光元件的设计方法 |
| CN108151673A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-06-12 | 长春禹衡光学有限公司 | 一种光电成像扫描装置 |
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2006
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