RU2040774C1

RU2040774C1 - Device for measurement of linear movements

Info

Publication number: RU2040774C1
Application number: RU92007847A
Authority: RU
Inventors: Г.А. Козлов; В.Т. Синоженко; Р.Х. Урусов
Original assignee: Специальное конструкторское бюро станочных информационно-измерительных систем
Priority date: 1992-11-13
Filing date: 1992-11-13
Publication date: 1995-07-25

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: device for measurement of linear movement has case, measurement rule attached to it, reading head mounted for movement along measurement rule. carriage installed in head contacting measurement rule by means of bearings, indicating rule put of carriage for interaction with measurement rule and mechanism pressing carriage against measurement rule. This mechanism is made in the form of restoring rod made fast to carriage with one end and rocker located on other end of rod mounted for limited axial movement along it and for turning relative to axis of restoring rod. Bearings are attached to arms of rocker. EFFECT: increased measurement precision. 3 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в отсчетных системах измерительных приборов, координатно-измерительных машин, прецизионных станков. The invention relates to measuring equipment and can be used in reading systems of measuring devices, coordinate measuring machines, precision machines.

Известно устройство для измерения линейных перемещений, содержащее корпус, закрепленную в нем измерительную линейку, отсчетную головку, установленную с возможностью перемещения вдоль измерительной линейки, установленную в головке каретку, контактирующую с измерительной линейкой посредством подшипниковых опор, индикаторную линейку, установленную на каретке с возможностью взаимодействия с измерительной линейкой, и механизм поджатия каретки к рабочей поверхности измерительной линейки. Механизм поджатия выполнен следующим образом. На каретке одним своим концом закреплена плоская пружина. Другой конец плоской пружины имеет форму вилки, два зубца которой разделяются прорезью. Длина прорези значительно превышает ее ширину. На зубцы плоской пружины опирается двумя концами валик. На валике между зубцами плоской пружины установлен прижимной ролик. Он контактирует с направляющей измерительной линейки своей цилиндрической поверхностью качения. Зубцы плоской пружины обеспечивают независимую упругую подвеску кожухов валика, что дает возможность прижимному ролику и валику изменять свою угловую ориентацию относительно направляющей, что позволяет поддерживать неизменным позиционное усилие, действующее на каретку [1]
Это устройство имеет следующие недостатки: во-первых, невысокие точность и воспроизводимость результатов измерений и высокая погрешность реверса, вызванные недостаточной жесткостью крепления каретки в направлении измерений; во-вторых, при работе устройства при движении каретки относительно измерительной линейки на нее воздействуют не только сила трения качения, но и сила трения скольжения, что повышает погрешность измерений.A device for measuring linear displacements is known, comprising a housing, a measuring ruler fixed therein, a reading head mounted to move along the measuring ruler, a carriage mounted in the head, in contact with the measuring ruler by means of bearings, an indicator ruler mounted on the carriage with the possibility of interaction with measuring ruler, and the mechanism of preloading the carriage to the working surface of the measuring ruler. The preload mechanism is as follows. A flat spring is fixed to the carriage with one of its ends. The other end of the flat spring has the shape of a fork, two teeth of which are separated by a slot. The length of the slot significantly exceeds its width. A roller is supported by two ends on the teeth of a flat spring. A pinch roller is mounted on the roller between the teeth of the flat spring. It is in contact with the guide of the measuring ruler with its cylindrical rolling surface. The flat spring teeth provide an independent elastic suspension of the casing of the roller, which allows the pressure roller and the roller to change their angular orientation relative to the guide, which allows you to maintain unchanged positional force acting on the carriage [1]
This device has the following disadvantages: firstly, the low accuracy and reproducibility of the measurement results and the high error of the reverse caused by insufficient rigidity of the mounting of the carriage in the direction of measurement; secondly, when the device is operating when the carriage moves relative to the measuring ruler, it is affected not only by the rolling friction force, but also by the sliding friction force, which increases the measurement error.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения линейных перемещений модели LID-300, содержащее корпус, закрепленную в нем измерительную линейку, отсчетную головку, установленную с возможностью перемещения вдоль измерительной линейки, установленную в головке каретку, контактирующую с измерительной линейкой посредством подшипниковых опор, индикаторную линейку, установленную на каретке с возможностью взаимодействия с измерительной линейкой, и механизм поджатия каретки к измерительной линейке, причем механизм поджатия каретки выполнен в виде двух цилиндрических пружин [2]
Это устройство характеризуется недостаточной точностью измерений, обусловленной тем, что каретка поджимается к измерительной линейке двумя цилиндрическими пружинами, что приводит к деформациям измерительной линейки. Кроме того, оно сложно по конструкции и юстировке.Closest to the proposed one is a device for measuring linear displacements of the LID-300 model, comprising a housing, a measuring ruler fixed in it, a reading head installed with the ability to move along the measuring ruler, a carriage mounted in the head, in contact with the measuring ruler by means of bearing bearings, an indicator ruler mounted on the carriage with the possibility of interaction with the measuring ruler, and the mechanism of preloading the carriage to the measuring ruler, and the preload mechanism I carriage is made in the form of two coil springs [2]
This device is characterized by insufficient measurement accuracy due to the fact that the carriage is pressed against the measuring line by two coil springs, which leads to deformation of the measuring line. In addition, it is difficult in design and alignment.

Для повышения точности измерений в устройстве для измерения линейных перемещений, содержащем корпус, закрепленную в нем измерительную линейку, отсчетную головку, установленную с возможностью перемещения вдоль измерительной линейки, установленную в головке каретку, контактирующую с измерительной линейкой посредством подшипниковых опор, индикаторную линейку, установленную на каретке с возможностью взаимодействия с измерительной линейкой, и механизм поджатия каретки к измерительной линейке, последний выполнен в виде жестко закрепленного одним концом на каретке прижимного упругого стержня и коромысла, размещенного на другом конце упругого стержня с возможностью ограниченного осевого перемещения вдоль него и поворота относительно оси упругого стержня, а подшипниковые опоры закреплены на плечах коромысла. To increase the accuracy of measurements in a device for measuring linear displacements, comprising a housing, a measuring ruler fixed in it, a reading head installed with the ability to move along the measuring ruler, a carriage mounted in the head, in contact with the measuring ruler by means of bearings, an indicator ruler mounted on the carriage with the possibility of interaction with the measuring ruler, and the mechanism of preloading the carriage to the measuring ruler, the latter is made in the form of rigidly fixed one end on the carriage of the clamping elastic rod and the beam located on the other end of the elastic rod with the possibility of limited axial movement along it and rotate relative to the axis of the elastic rod, and the bearing supports are mounted on the arms of the beam.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг. 2. In FIG. 1 shows the proposed device; in FIG. 2, section AA in FIG. 1; in FIG. 3 section BB in FIG. 2.

Предлагаемое устройство содержит корпус 1, закрепленную в нем измерительную линейку 2, отсчетную головку 3, установленную с возможностью перемещения вдоль измерительной линейки 2. В головке 3 установлена каретка 4, контактирующая с измерительной линейкой 2 посредством подшипниковых опор 5, 6 и 7. На каретке 4 установлена с возможностью взаимодействия с измерительной линейкой 2 индикаторная линейка 8. Каретка 4 постоянно поджата к измерительной линейке 2. Механизм поджатия каретки 4 к измерительной линейке 2 выполнен в виде жестко закрепленного одним концом на каретке 4 прижимного упругого стержня 9 и коромысла 10, размещенного на другом конце упругого стержня 9 с возможностью ограниченного осевого перемещения вдоль него и поворота относительно оси упругого стержня 9, а подшипниковые опоры 11 и 12 закреплены на плечах коромысла 10. The proposed device comprises a housing 1, a measuring ruler 2 fixed therein, a reading head 3 mounted for movement along the measuring ruler 2. In the head 3 there is a carriage 4 in contact with the measuring ruler 2 through bearing bearings 5, 6 and 7. On the carriage 4 installed with the possibility of interaction with the measuring ruler 2 indicator line 8. The carriage 4 is constantly pressed to the measuring ruler 2. The mechanism of pressing the carriage 4 to the measuring ruler 2 is made in the form of a rigidly fixed ne end of the carriage 4 of the compression of the elastic rod 9 and the rocker 10 placed on the other end of the elastic rod 9 for limited axial movement therealong and pivot axis of the elastic rod 9 and the bearing supports 11 and 12 are fixed on the shoulders 10 of the rocker.

В конкретном случае измерительная линейка 2 закреплена в корпусе 1 с помощью прижимного резинового жгута. In a specific case, the measuring ruler 2 is fixed in the housing 1 by means of a clamping rubber band.

Измерительная и индикаторная линейки выполнены из оптического стекла. Корпус 1 выполнен из стали или алюминиевого сплава Д16. Каретка 4 и отсчетная головка 3 выполнены из алюминиевого сплава Д16. The measuring and indicator rulers are made of optical glass. Case 1 is made of steel or aluminum alloy D16. The carriage 4 and the reading head 3 are made of aluminum alloy D16.

Ограничение осевого перемещения коромысла 10 по упругому стержню 9 достигается, например, тем, что на стержне 9 и коромысле 10 выполнена резьба. Подшипниковые опоры 11 и 12, закрепленные на плечах коромысла 10, представляют собой подшипники качения. The limitation of the axial movement of the beam 10 along the elastic rod 9 is achieved, for example, by the fact that a thread is made on the rod 9 and the beam 10. Bearing bearings 11 and 12, mounted on the shoulders of the rocker arm 10, are rolling bearings.

В случае фотоэлектрического устройства для измерения линейных перемещений в корпусе отсчетной головки 3 со стороны индикаторной линейки 8 устанавливается излучатель, а со стороны измерительной линейки 2 фотодиоды (не показаны). В устройстве предусмотрена система обработки и выдачи информации об измерении, например такая же, как в прототипе. In the case of a photoelectric device for measuring linear displacements, a radiator is installed in the housing of the reading head 3 from the side of the indicator line 8, and photodiodes (not shown) from the side of the measuring line 2. The device provides a system for processing and issuing measurement information, for example, the same as in the prototype.

В случае применения предлагаемого устройства для измерения линейных перемещений в измерительных системах станков с ЧПУ или цифровой индикацией корпус 1 устройства с измерительной линейкой 2 жестко крепится на станок, например на станину, а отсчетная головка 3 жестко крепится на подвижной орган станка или наоборот. In the case of using the proposed device for measuring linear displacements in measuring systems of CNC machines or digital displays, the housing 1 of the device with measuring ruler 2 is rigidly attached to the machine, for example, to the bed, and the reading head 3 is rigidly attached to the movable organ of the machine or vice versa.

Устройство для измерения линейных перемещений работает следующим образом. A device for measuring linear displacements works as follows.

При перемещении измерительного подвижного органа станка, на котором жестко крепится, например, отсчетная головка 3, движение передается каретке 4, а вместе с ней и индикаторной линейке 8, которые перемещаются относительно измерительной линейки 2 по ее направляющим плоскостям посредством подшипниковых опор 5, 6 и 7. При освещении измерительной и индикаторной линеек излучателем (не показан) образуется модуляционная картина комбинационных полос, пропорциональных 1/4 периода измерительной линейки 2, которая воспринимается фотодиодами (не показаны). When moving the measuring movable body of the machine, on which, for example, the reading head 3 is rigidly attached, the movement is transmitted to the carriage 4, and with it the indicator line 8, which move relative to the measuring line 2 along its guide planes by means of bearing bearings 5, 6 and 7 . When illuminating the measuring and indicator lines with a radiator (not shown), a modulation pattern of combinational bands is formed, proportional to 1/4 of the period of measuring line 2, which is perceived by photodiodes (not shown). us).

Световая энергия, проходящая через образующиеся комбинационные полосы, преобразуется фотодиодами в сигналы напряжения. Сигналы с фотодиодов поступают в предусилитель и далее по кабелю в электронное устройство (не показаны) для преобразования, счета и индикации величины перемещения. The light energy passing through the resulting combination bands is converted by photodiodes into voltage signals. The signals from the photodiodes enter the preamplifier and then cable to an electronic device (not shown) to convert, count and indicate the amount of movement.

При этом прижимной упругий стержень 9 обеспечивает прижим каретки 4 к измерительной линейке 2 посредством подшипниковых опор 11 и 12, обеспечивая постоянство усилия прижима. Погрешности установки устройства на станок компенсируются разворотом коромысла 10 в резьбовом соединении. При этом подшипниковые опоры 11 и 12 всегда прижимают каретку 4 к измерительной линейке 2 по линиям, обеспечивая тем самым постоянство прижима. At the same time, the clamping elastic rod 9 provides the clamping of the carriage 4 to the measuring line 2 by means of bearing bearings 11 and 12, ensuring a constant clamping force. Errors of installation of the device on the machine are compensated by the rotation of the rocker arm 10 in the threaded connection. In this case, the bearing supports 11 and 12 always press the carriage 4 to the measuring line 2 along the lines, thereby ensuring a constant clamp.

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемое устройство для измерения линейных перемещений позволяет повысить точность измерения за счет того, что сохраняется постоянным взаимное положение измерительной и индикаторной линеек. Thus, in comparison with the prototype, the proposed device for measuring linear displacements can improve the accuracy of the measurement due to the fact that the mutual position of the measuring and indicator bars is kept constant.

Claims

DEVICE FOR MEASURING LINEAR MOVEMENTS, comprising a housing, a measuring ruler fixed therein, a reading head mounted to move along the measuring ruler, a carriage mounted in the head in contact with the measuring ruler by means of bearing bearings, an indicator ruler mounted on the carriage with the ability to interact with the measuring ruler, and the mechanism of preloading the carriage to the measuring ruler, characterized in that the mechanism of preloading the carriage to the measuring ruler it is in the form of a clamping elastic rod and a rocker rigidly fixed at one end to the carriage and placed on the other end of the elastic rod with the possibility of limited axial movement along it and rotation relative to the axis of the elastic rod, and bearing bearings are mounted on the arms of the beam.