專利名稱：數(shù)顯度盤的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種數(shù)顯度盤，特別涉及可直接加裝于各類機床上用于刀具或拖板進給量數(shù)字顯示的數(shù)顯度盤。
目前多數(shù)機床使用機械刻度盤，讀取數(shù)據(jù)不夠直觀，且工作時操作者難以以肉眼判讀出比刻度盤分辨率更高精度的讀數(shù)，受此限制要在這些普通機床上作精密的加工是困難的。隨著電子技術的發(fā)展，出現(xiàn)了可勝任這些精密加工的性能卓越的數(shù)控機床。然而這些數(shù)控機床無法通過對那些老機床進行技術改造利用原有老機床的升級來獲得。因而對于眾多的老機床通過方便地加裝數(shù)顯裝置以有效地提高機床性能和勞動生產率具有現(xiàn)實意義。
CN85108657中公布的稱為“靜電電容型編碼器”的容柵傳感器，結構簡單、功耗低和抗干擾性度強，可以作為數(shù)顯裝置的組成部分加裝于機床的某些部件檢測線位移或角位移，進而用于這些位移量的數(shù)字顯示。但要使該傳感器測量精確就得使其動片和定片之間保持高度平行，因而若將該傳感器直接加裝于機床的某些部件例如絲桿上，就會使機床在某些局部作較大的改造才能保證傳感器動片和定片之間規(guī)定的平行要求。同樣數(shù)字顯示裝置、電源以及互相連接的連接線的安排也會引起機床較大的改動。因而要使眾多的普通機床無需作很大的結構性改動方便地加裝機電一體的數(shù)顯裝置以有效地獲得性能升級十分重要。
本實用新型的目的在于提供一種安裝簡單、使用方便的，集容柵傳感器、電源和數(shù)字顯示裝置于一體的數(shù)顯度盤。
本實用新型的目的還在于提供一種可直接加裝在各類機床上用于進給量數(shù)字顯示，且對使用環(huán)境要求不高的數(shù)顯度盤。
本實用新型的數(shù)顯度盤包括電源；檢測角位移的容柵傳感器；對所述容柵傳感器的輸出信號進行數(shù)據(jù)處理的數(shù)據(jù)處理電路；由所述數(shù)據(jù)處理電路輸出的數(shù)字信號驅動、進行數(shù)字顯示的數(shù)字顯示裝置；度盤底座和相對所述度盤底座旋轉的旋轉軸套，其中所述容柵傳感器的定片固定于所述度盤底座上，而動片則固定于所述旋轉軸套上。
本實用新型的數(shù)顯度盤，其中所述容柵傳感器的定片和動片均置于所述度盤底座和所述旋轉軸套所形成的封閉的空室內，所述數(shù)字顯示裝置位于所述度盤底座上。
本實用新型的數(shù)顯度盤由于將電源、容柵傳感器和數(shù)字顯示裝置同度盤底座和旋轉軸套相結合，因而便于使容柵傳感器的動片和定片分別與旋轉軸套和度盤底座固定以保持所需要的平行度。這樣形成的機電一體的數(shù)顯度盤不需對機床進行較大的結構性改造就能直接加裝于各類普通機床，而使這些老機床升級換代，得到充分利用。
本實用新型的數(shù)顯度盤可將容柵傳感器置于度盤底座和旋轉軸套所形成的封閉空室內，這樣形成的數(shù)顯裝置對工作環(huán)境的要求明顯降低，例如可工作于無明顯腐蝕性氣體或油霧的一般車間環(huán)境。
通過結合下面的附圖和實施例對本實用新型加以說明，會使本實用新型的技術特征和效果更為清楚。


圖1a和
圖1b分別是本實用新型的數(shù)顯度盤一個實施例的正視圖和縱向剖視圖。
圖2a和圖2b分別是
圖1中的后蓋板13的后視圖和其沿A－A線的剖視圖。
圖3a、圖3b和圖3c分別是
圖1中的殼體16的后視圖和其沿A－A線的剖視圖以及俯視圖。
圖4a和圖4b分別是
圖1中的顯示器盒51的俯視圖和其沿A－A線的剖視圖。
圖5a和圖5b分別是
圖1中的發(fā)射極板61的正視圖和其縱向剖視圖。
圖6a和圖6b分別是
圖1中的接收極板62的后視圖和其縱向剖視圖。
圖7是
圖1中耦合極片63的平面圖。
圖8是
圖1中的絕緣膜64的平面圖。
圖9是
圖1中的間隙墊片65的平面圖。
圖10a和10b分別是本實用新型的數(shù)顯度盤另一個實施例的正視圖和縱向剖視圖。
圖11a和
圖11b分別是過渡軸襯套32的半剖側視圖和其徑向剖視圖。
圖1a示出本實用新型的數(shù)顯度盤一個實施例的正視圖，
圖1b則示出該數(shù)顯度盤的縱向剖視圖。該數(shù)顯度盤主要由度盤底座、旋轉組件20、旋轉軸套30、電源組件、包括數(shù)據(jù)處理電路板的數(shù)字顯示組件和容柵傳感器組件組成。其中度盤底座包括圓環(huán)狀的前襯套11和后襯套12、后蓋板13、例如用耐油通用膠料制的大○形圈14和小○形圈15、以及殼體16。旋轉組件20和容柵傳感器動片均與旋轉軸套30固定，可相對于度盤底座旋轉。參見圖2和圖3a，后蓋板13由螺釘在螺孔13a、13b、13c和13d處同殼體的對應處16a、16b、16c和16d相螺合而與殼體16固定。銅制的前襯套11和后襯套12分別襯于后蓋板13、殼體16和旋轉軸套30之間。前襯套11由緊固螺釘18固定在殼體16上，而后襯套12與后蓋板13的徑向接觸面緊配合從而與后蓋板13固定。這樣前襯套11和后襯套12分別與殼體16和后蓋板13固定成為度盤底座10的一部分。前襯套11和后襯套12與旋轉軸套30之間的接觸面保持光滑，因而旋轉軸套可自如地在襯套中相對整個度盤底座旋轉。旋轉組件20和旋轉軸套30通過各自接觸面上所形成的螺紋而得以旋緊螺合成為一體。由于前襯套11和殼體16在工作當中無需承受軸向的作用力，因而它們的軸向面可以與旋轉組件20和旋轉軸套30的突緣30a的光滑接觸面緊貼，且仍然可以使旋轉組件20和旋轉軸套30一起相對整個度盤底座10自由地旋轉。另外前襯套11裝配在旋轉組件20和旋轉軸套30的突緣30a之間，度盤底座不會發(fā)生軸向移動，也不會從旋轉軸套30和旋轉組件20當中脫離出來。參見圖3c和圖4，數(shù)字顯示組件的顯示器盒51通過用螺釘在其通孔51a和51b處旋進殼體16的螺孔16e和16f中而與殼體16固定也可成為度盤底座的一部分，該顯示盒51上面還配上了顯示屏52。為便于數(shù)顯度盤直接加裝在各類機床上使用，電源通常采用各類電池，最好為體積小的鈕扣電池。在殼體16的下部設置了電池盒(包括電池襯圈41a、電池襯墊41b)，該電池盒還可旋上作為電池盒蓋的螺釘42。這樣就由旋轉軸套30和度盤底座圍成一空室70，在該空室中可以裝配和設置前述傳感器組件，電池，以及包括數(shù)據(jù)處理電路板的數(shù)字顯示裝置。數(shù)據(jù)處理電路所需的工作電壓經傳感器定片和電池極片43由電池44提供。
為使該數(shù)顯度盤應用于一般的車間環(huán)境，即防止少量腐蝕性氣體和油霧進入所圍成的空室，因而在后襯套12的內圈面上開槽12a，使截面外徑稍稍大于所述槽12a深度的、耐油膠料制的小○形圈置于該槽12a中，使其隨同后襯套12一起襯于旋轉軸套30和后蓋板13之間，以使旋轉軸套30自由地轉動的同時防止油霧進入設置有傳感器、電路的空室。
下面詳述傳感器組件及其安裝。本實用新型以容柵傳感器的耦合極片作為傳感器動片與旋轉軸套固定，而以發(fā)射極板和接收極板為傳感器靜片與度盤底座固定。在
圖1中，傳感器組件包括發(fā)射極板61(參見圖5)；接收極板62(參見圖6)；置于發(fā)射極板61與接收極板62之間的耦合極片63(參見圖7)；襯于耦合極片63與發(fā)射極板61、接收極板62之間的兩層絕緣膜64(
圖1中未示出，參見圖8)；以及夾墊在發(fā)射極板61和接收極板62外圍、用以屏蔽外界干擾的間隙墊片65(參見圖9)，該間隙墊片例如用黃銅制作，這樣易于加工成平整度高的墊片。這些傳感器組件中央均有圓孔，可套在旋轉軸套上。耦合極片63上的中央圓孔的直徑較小，后壓圈27靠內面螺紋旋到軸套30上將該耦合極片63的內圈擠壓在軸套30的突緣30a的側面而使它與軸套30固定，并使它與軸套30同軸且同心。參見圖3、圖5、圖6和圖9，發(fā)射極板61、間隙墊片65均在殼體16的螺孔16g、16h、16i和16j的對應處開通孔靠螺釘螺合與殼體16固定，接收極板62再同間隙墊片65和發(fā)射極板61在將圓周四等分的位置處開通孔靠螺栓和螺帽來緊固。并使發(fā)射極板61和接收極板62均與旋轉軸套30保持同軸同心。這里，間隙墊片是用黃銅加工成平整度較高的墊片，以保證發(fā)射極板61和接收極板62在作上述緊固時能保持平行。這樣就能滿足容柵傳感器正常工作時所需的平行和均勻要求。
上述實施例中的發(fā)射極板61具有n組每組含有例如8個電極的電極組，這些電極沿圓周均勻分布并具有相同的面積；而耦合極片63則包括n個均勻分布的耦合電極、每個電極具有相同面積、且覆蓋上述發(fā)射極板63的各個電極組的4個電極。這8個發(fā)射極上分別加上由數(shù)據(jù)處理電路中的時鐘提供的交變信號，相鄰電極上所施加的交變信號的相位差為 (π)/4 ，隨著耦合極片63發(fā)生角位移，就可從接收極板62獲得角位移檢測信號。該檢測信號經數(shù)據(jù)處理電路實時地處理后輸出數(shù)字驅動信號以驅動數(shù)字顯示裝置進行數(shù)字顯示。這里所采用的數(shù)字器示裝置最好為液晶顯示器，而數(shù)據(jù)處理電路則采用CMOS單片數(shù)字模擬混合型集成電路。這樣數(shù)顯度盤可減小體積，降低功耗。另外數(shù)顯度盤很容易地由該集成電路實現(xiàn)多種數(shù)顯模式，而能隨時清零復位以測相對位移。當不同規(guī)格的機床絲桿其螺距不相同，可以根據(jù)情況更換不同電極組數(shù)目n的傳感器以維持表頭所能顯示的精度，例如螺距為10cm的絲桿用n＝5的傳感器，將它用于6cm絲桿的機床時就得更換成n＝3的傳感器，這樣數(shù)顯度盤仍然維持在原來的精度上；當然亦可重新設定集成電路中的換算系數(shù)。
圖10a示出本實用新型的數(shù)顯度盤又一個實施例的正視圖，
圖10b則示出該數(shù)顯度盤的縱向剖視圖。該實施例與前面的實施例的不同之處在于其旋轉組件包括螺合在旋轉軸套30上而與之固定的刻度盤座21；套在前述刻度盤座21上可相對其自由轉動的刻度盤22；將前述刻度盤座21擠向旋轉軸套突緣30a而螺合緊固在旋轉軸套30上的前壓圈23；設置在前述刻度盤座21上用以將可自由轉動的刻度盤22與刻度盤座21固定的鎖定機構。該鎖定機構可以如
圖10b中所示包括螺釘24和鋼珠25，通過旋進螺釘24以擠壓鋼珠25產生一徑向擠壓刻度盤22的力，從而阻止刻度盤22相對刻度盤座21的轉動。本實施例設置的可調零的刻度盤是在機床進行粗加工絲桿轉動較快時，因實時的數(shù)字顯示閃爍不易看清，用來確定大致的進給量的。
下面詳述本實用新型的數(shù)顯度盤如何加裝到機床上。首先，將機床原有的手柄及并冒、機械式刻度盤和度盤托架依次拆下，根據(jù)該機床的絲桿螺距選取相應型號的數(shù)顯度盤(即具有合適電極組組數(shù)的傳感器或預置了合適換算系數(shù)的集成電路的數(shù)顯度盤)。根據(jù)絲桿的直徑，選取與之相配合旋轉軸套的數(shù)顯度盤。通常情況下，絲桿直徑小于旋轉軸套的內徑，這時就要選取相應內徑和外徑的過渡襯套32(參見
圖11)它具有內周鍵槽33和外周鍵槽34，將過渡襯套32隨同置于其外周鍵槽34中相應的鍵一起對準旋轉軸套30的內周鍵槽31壓入，就得到了具有合適軸套內徑的數(shù)顯度盤。接下來在度盤托架的正下方與數(shù)顯度盤后蓋板13的安裝鍵槽17對應處銑一安裝鍵槽，并將該度盤托架象原來那樣固定在機床上。數(shù)顯度盤的后蓋板16還有一圓形槽19，該槽放入可起緩沖作用的耐油膠料制的大○形圈14。在安裝時，將平鍵放入度盤托架正下方的安裝鍵槽，再將旋轉軸套30或過渡襯套32的內周鍵槽31或33對準絲桿的半圓鍵，把數(shù)顯度盤套上絲桿并使其后蓋板13上的安裝鍵槽17對準該平鍵推緊。最后將原來的并冒套在旋轉組件20或前壓圈23的并冒孔26中，并將并冒按原來的方式同絲桿固定并作調整，旋轉軸套就能與并冒及手柄固定在一起而隨手柄的搖動而旋轉。調整后大○形圈14同機床上的度盤托架緊密地擠壓著，有助于防止油霧進入。
應該理解，上述實施例中的旋轉組件并不是必須的，可由旋轉軸套的突緣代替。另外，本實用新型的數(shù)顯度盤不加裝在機床上，而是用于其他角位移數(shù)字顯示的場合也是可以的。在這種情況下，亦就無需在數(shù)顯度盤的度盤底座等上面形成如前面所述用于同機床相結合的構造。
權利要求1.一種數(shù)顯度盤其特征在于包括電源；檢測角位移的容柵傳感器；對所述傳感器的輸出信號進行數(shù)據(jù)處理的數(shù)據(jù)處理電路；由所述數(shù)據(jù)處理電路輸出的數(shù)字信號驅動、進行數(shù)字顯示的數(shù)字顯示裝置；度盤底座；和相對所述度盤底座旋轉的旋轉軸套，其中所述容柵傳感器的定片固定于所述度盤底座上，而動片則固定于所述旋轉軸套上。
2.如權利要求1所述的數(shù)顯度盤，其特征在于所述容柵傳感器的定片和動片均置于所述度盤底座和所述旋轉軸套所形成的封閉的空室內，所述數(shù)字顯示裝置位于所述度盤底座上。
3.如權利要求1所述的數(shù)顯度盤，其特征在于所述度盤底座和所述旋轉軸套均形成有加裝到機床上時與機床和機床絲桿分別定位的定位構造。
4.如權利要求1所述的數(shù)顯度盤，其特征在于所述旋轉軸套上套著可相對其自由轉動的刻動盤，并且設有可將所述刻度盤同所述旋轉軸套鎖定在一起旋轉的鎖定機構。
5.如權利要求1所述的數(shù)顯度盤，其特征在于所述旋轉軸套中襯設有過渡軸襯套。
6.如權利要求1所述的數(shù)顯度盤，其特征在于所述容柵傳感器的動片為耦合極片，靜片為發(fā)射極板和接收極板。
7.如權利要求1所述的數(shù)顯度盤，其特征在于所述數(shù)字顯示裝置為液晶顯示器，所述電源為鈕扣電池。
8.如上述任一權利要求所述的數(shù)顯度盤，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理電路是一CMOS單片數(shù)字模擬混合型集成電路。
9.如權利要求2所述的數(shù)顯度盤，其特征在于在所述度盤底座和所述旋轉軸套之間還包括用于密閉所述空室防止油霧進入的密封圈。
10.如權利要求6所述的數(shù)顯度盤，其特征在于所述發(fā)射極板和接收極板之間有一襯于其外圍的平整的間隙墊片。
11.如權利要求1所述的數(shù)顯度盤，其特征在于所述度盤底座包括其上設置有數(shù)字顯示裝置的殼體；和襯于所述旋轉軸套和所述殼體之間，與所述旋轉軸套呈滑動配合，而與所述殼體緊配合成一體的襯套。
專利摘要一種數(shù)顯度盤，是集容柵傳感器、電源和數(shù)字顯示裝置于一體的機電裝置，可直接加裝在各類機床上用于刀具或拖板進給量數(shù)字顯示。它包括電源、容柵傳感器、數(shù)據(jù)處理電路、數(shù)字顯示裝置、度盤底座和相對所述度盤底座旋轉的旋轉軸套，其中所述容柵傳感器的定片固定于所述度盤底座上，而動片則固定于所述旋轉軸套上。該數(shù)顯度盤可以作成很小的體積。各類機床不需作很大的結構性改造就可加裝，使普通機床獲得升級的性能。
文檔編號B23Q17/22GK2150013SQ9223615
公開日1993年12月22日 申請日期1992年10月9日 優(yōu)先權日1992年10月9日
發(fā)明者周駕南, 馬烈, 宋云麟, 李東來 申請人:莊明信息技術有限公司