專利名稱：一種鋼帶光柵斜置的小型化傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型專利涉及一種鋼帶光柵線位移傳感器，尤其是涉及一種鋼帶光柵斜置的小型化傳感器。
背景技術(shù)：
密封式鋼帶光柵線位移傳感器，也稱之為密封式光柵尺或光學(xué)尺；它與數(shù)字顯示儀、或計(jì)算機(jī)、或數(shù)字控制單元一起均可組成系統(tǒng)；它作為一種長(zhǎng)度量、線位移的高精度測(cè)量或控制的基準(zhǔn)器，被廣泛地用于先進(jìn)的制造、檢測(cè)裝備之中；用以保證裝備的加工、定位、檢測(cè)精度，提高整機(jī)的可靠性、工作效率、數(shù)字化等性能。
目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上生產(chǎn)的用于長(zhǎng)度量、線位移測(cè)量或控制用的密封式光柵傳感器中的測(cè)量基準(zhǔn)元件，采用的均是透射式玻璃光柵尺。玻璃光柵尺的最大缺點(diǎn)是使用、安裝、運(yùn)輸中易損壞。于是，市場(chǎng)上出現(xiàn)了密封式鋼帶光柵傳感器，其鋼帶光柵尺在尺殼中安裝的位置采用與尺殼底面平行或垂直的安放方式，如圖1、圖2、圖3所示，如此安放的缺點(diǎn)是①不利于傳感器的小型化設(shè)計(jì)；②對(duì)于尺殼截面尺寸相等的傳感器而言，其剛度較差，影響測(cè)量精度。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種鋼帶光柵斜置的小型化傳感器。該傳感器尺殼截面尺寸小，尤其是寬度尺寸小，最小可達(dá)16mm，適用于空間安裝尺寸較小的各種裝備；同時(shí)該傳感器對(duì)于尺殼截面尺寸相等的傳感器而言，具有較大的剛度，易于獲得較高的測(cè)量精度。
為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案它是由光柵讀數(shù)頭、鋼帶標(biāo)尺光柵、尺殼組件三部分組成；所述鋼帶標(biāo)尺光柵放置在尺殼內(nèi)腔與尺殼底面傾斜的斜面之上。
所述光柵讀數(shù)頭由輸入電源線、金屬軟管、夾頭、上蓋、螺釘、兩塊電路板、電路盒、壓彈、鋼球、元件架、發(fā)光接收器件組、側(cè)導(dǎo)向軸承、下導(dǎo)向軸承、指示光柵、組成；所述輸入電源線穿入金屬軟管之內(nèi)，與電路板a及電路板b連接，金屬軟管和輸入電源線通過夾頭被緊固在上蓋上，上蓋通過螺釘被固定在電路盒上，電路板b通過螺釘固定在電路盒內(nèi)，元件架通過導(dǎo)線與電路盒的電路板b相連接，電路盒的下面帶有一根壓簧，壓簧的一端焊有鋼球，另一端通過螺釘固定在電路盒的下部，壓簧使得鋼球壓在元件架的球孔之中，其作用是當(dāng)光柵讀數(shù)頭與尺殼組件在安裝過程中，相對(duì)位置發(fā)生一定的變化時(shí)，由于壓簧壓在傾斜放置的元件架上會(huì)產(chǎn)生相互垂直的兩個(gè)分力，金屬軟管和輸入電源線-兩個(gè)分力仍能使指示光柵與鋼帶標(biāo)尺光柵正常地工作；元件架上通過螺釘固定在電路板a上，電路板a上裝有五對(duì)發(fā)光接收器件組，其中一對(duì)發(fā)光接收器件組用于拾取零位信號(hào)，另外四對(duì)用于0°、90°、180°、270°光電信號(hào)的拾??；元件架上通過螺釘還裝有兩個(gè)側(cè)導(dǎo)向軸承和三個(gè)下導(dǎo)向軸承，這兩種不同作用的軸承，其導(dǎo)向力由壓簧產(chǎn)生的兩個(gè)分力提供。
所述尺殼組件由端頭、尺殼、密封膠條、定塊、壓簧、定塊、拉塊、拉桿組成；所述密封膠條分別穿入尺殼上部的兩個(gè)通長(zhǎng)孔(在圖12中標(biāo)注的26位置，用于放置密封膠條)中，兩個(gè)端頭通過螺釘剛性地固定在尺殼的兩端，尺殼內(nèi)三角形導(dǎo)向槽內(nèi)，兩個(gè)定塊各自的一端裝有壓簧，兩條壓簧的另一端分別裝有一個(gè)動(dòng)塊，動(dòng)塊的另一端分別被頂在拉桿的球頭上，兩個(gè)拉桿分別被旋進(jìn)連接塊的螺孔之內(nèi)，兩條連接塊分布在尺殼三角形槽的最外端；反射式不銹鋼標(biāo)尺光柵被傾斜地放置在尺殼中與底面傾斜的斜面之上，其兩端分別被螺釘緊固在連接塊的側(cè)面上，當(dāng)旋動(dòng)拉桿時(shí)，壓簧便可以產(chǎn)生對(duì)鋼帶標(biāo)尺光柵的位緊力，使鋼帶標(biāo)尺光柵平直穩(wěn)固地被安放在尺殼中的斜面之上，當(dāng)外界環(huán)境溫度發(fā)生變化，使鋼帶標(biāo)尺光柵產(chǎn)生一定的伸、縮時(shí)，由于尺殼三角形槽內(nèi)壓簧、動(dòng)塊等零件產(chǎn)生的拉緊力的作用，仍然會(huì)使之保持原始的正常工作狀態(tài)。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)有①尺殼截面尺寸小，尤其是寬度尺寸小，最小可達(dá)16mm，適用于空間安裝尺寸較小的各種裝備；②該傳感器對(duì)于尺殼截面尺寸相等的傳感器而言，具有較大的剛度，易于獲得較高的測(cè)量精度。


圖1是現(xiàn)有的一種密封式鋼帶光柵傳感器的鋼帶光柵尺在尺殼中安裝的位置；圖2是現(xiàn)有的另一種密封式鋼帶光柵傳感器的鋼帶光柵尺在尺殼中安裝的位置；圖3是現(xiàn)有的又一種密封式鋼帶光柵傳感器的鋼帶光柵尺在尺殼中安裝的位置
圖4是本實(shí)用新型的一種鋼帶光柵斜置的小型化傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)用新型的另一種鋼帶光柵斜置的小型化傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實(shí)用新型一種鋼帶光柵斜置的小型化傳感器的光學(xué)工作原理圖；圖7是本實(shí)用新型一種鋼帶光柵斜置的小型化傳感器指示光柵刻劃圖案；圖8是本實(shí)用新型一種鋼帶光柵斜置的小型化傳感器使用的反射式不銹鋼帶標(biāo)尺光柵的刻劃圖案；圖9是圖8中的I部分的放大圖；圖10是本實(shí)用新型一種鋼帶光柵斜置的小型化傳感器本實(shí)用新型專利的電學(xué)工作原理；圖11是本實(shí)用新型一種鋼帶光柵斜置的小型化傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；圖12是圖10沿A-A面的剖面圖。
具體實(shí)施方式
參見圖4、圖5所示，本實(shí)用新型專利由光柵讀數(shù)頭、鋼帶標(biāo)尺光柵、尺殼組件三部分組成；所述鋼帶標(biāo)尺光柵32被放置在尺殼2內(nèi)腔與尺殼底面傾斜的斜面之上。
參見圖11、圖12所示，所述光柵讀數(shù)頭由輸入電源線3、金屬軟管4、夾頭5、上蓋6、電路板25、電路盒10、壓彈8、鋼球9、元件架12、電路板13、發(fā)光接收器件組11、側(cè)導(dǎo)向軸承29、下導(dǎo)向軸承30、指示光柵31、組成；所述輸入電源線3穿入金屬軟管4之內(nèi)，與電路板13及電路板25連接，它們通過夾頭5被緊固在上蓋6上，上蓋通過4個(gè)螺釘23被固定在電路盒10上，電路板25通過2個(gè)螺釘24被固定在電路盒10內(nèi)，元件架12通過導(dǎo)線與電路盒的電路板25相連接，電路盒的下面帶有一根壓簧8，壓簧8的一端焊有鋼球9，另一端通過一個(gè)螺釘7被固定在電路盒10的下部，壓簧8使得鋼球9壓在元件架12的球孔之中，其作用是當(dāng)光柵讀數(shù)頭與尺殼組件在安裝過程中，相對(duì)位置發(fā)生一定的變化時(shí)，由于壓簧8壓在傾斜放置的元件架12上會(huì)產(chǎn)生相互垂直的兩個(gè)分力，它們?nèi)阅苁怪甘竟鈻?1與鋼帶標(biāo)尺光柵32正常地工作；元件架12上通過四個(gè)螺釘14固定在電路板13上，電路板13上裝有五對(duì)發(fā)光接收器件組11，其中一對(duì)發(fā)光接收器件組用于拾取零位信號(hào)，另外四對(duì)用于0°、90°、180°、270°光電信號(hào)的拾?。辉苌贤ㄟ^兩個(gè)螺釘28、三個(gè)螺釘22還裝有兩個(gè)側(cè)導(dǎo)向軸承29和三個(gè)導(dǎo)向軸承30，這兩種不同作用的軸承，其導(dǎo)向力由壓簧8產(chǎn)生的兩個(gè)分力提供。
參見圖11、圖12所示，所述尺殼組件由端頭1、尺殼2、密封膠條26、定塊16、壓簧17、定塊18、拉塊19、拉桿21組成；所述密封膠條26分別穿入尺殼上部的兩個(gè)通長(zhǎng)孔中，兩個(gè)端頭1通過六個(gè)螺釘27分別被剛性地固定在尺殼2的兩端，尺殼2內(nèi)三角形導(dǎo)向槽內(nèi)，兩個(gè)定塊16各自的一端裝有壓簧17，兩條壓簧17的另一端分別裝有一個(gè)動(dòng)塊18，動(dòng)塊18的另一端分別被頂在拉桿21的球頭上，兩個(gè)拉桿21分別被旋進(jìn)連接塊19的螺孔之內(nèi)，兩條連接塊19分布在尺殼2三角形槽的最外端；鋼帶標(biāo)尺光柵32被傾斜地放置在尺殼2中與底面傾斜的斜面之上，其兩端分別被兩個(gè)螺釘23緊固在連接塊19的側(cè)面上，當(dāng)旋動(dòng)拉桿21時(shí)，由壓簧17便可以產(chǎn)生對(duì)鋼帶標(biāo)尺光柵32的位緊力，使鋼帶標(biāo)尺光柵32平直穩(wěn)固地被安放在尺殼2中的斜面之上，當(dāng)外界環(huán)境溫度發(fā)生變化，使鋼帶標(biāo)尺光柵32產(chǎn)生一定的伸、縮時(shí)，由于尺殼2三角形槽內(nèi)壓簧17、動(dòng)塊18等零件產(chǎn)生的拉緊力的作用，仍然會(huì)使之保持原始的正常工作狀態(tài)。
如圖6所示，本實(shí)用新型專利的光學(xué)工作原理如下當(dāng)發(fā)光接收器件組11通電后，其中的發(fā)光器件發(fā)光照射在指示光柵31和鋼帶標(biāo)尺光柵32上，當(dāng)光柵付(鋼帶標(biāo)尺光柵32與指示光柵31的總稱)兩者之間產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)時(shí)，根據(jù)光柵測(cè)量原理就會(huì)產(chǎn)生明、暗相間的光學(xué)莫爾條紋信號(hào)，此信號(hào)被發(fā)光接收器件組11中的光電接收器件所接收之后轉(zhuǎn)換成正弦電信號(hào)，供后續(xù)電路的測(cè)量處理使用。
指示光柵31與鋼帶標(biāo)尺光柵32的刻劃圖案如圖7與圖8所示，在圖7中，71是零位窗口；72、73、74、75均為主窗口；在圖8中，81是非線紋區(qū)，82是零位光柵線紋，83主光柵線紋；在圖9中，91是亮面反射線紋，92是暗面慢反射線紋；本實(shí)用新型的電學(xué)工作原理如圖10所示，其功能主要是把光學(xué)測(cè)量信息轉(zhuǎn)換成電學(xué)測(cè)量信息，經(jīng)適當(dāng)?shù)靥幚砗螅罱K以電信號(hào)的形式輸出給光柵數(shù)字顯示儀、計(jì)算機(jī)或數(shù)控單元。
本實(shí)用新型的工作原理如圖11、圖12所示光柵讀數(shù)頭通過其電路盒10上的兩個(gè)螺釘剛性的與裝備上可移動(dòng)的部位相連接，尺殼2底部側(cè)面上露出的圓孔和若干個(gè)長(zhǎng)孔通過連接螺釘，也分別被剛性地固定在裝備不可移動(dòng)的部位(基體)上，傳感器通電后，當(dāng)裝備的可移動(dòng)部位相對(duì)裝備的基體產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)時(shí)，也就是光柵讀數(shù)頭上的指示光柵31相對(duì)尺殼2內(nèi)的鋼帶標(biāo)尺光柵32產(chǎn)生了相對(duì)移動(dòng)，依據(jù)上述光柵測(cè)量原理，本實(shí)用新型傳感器便輸出兩路(A、B)相位相差90度的方波脈沖信號(hào)和一路零位脈沖信號(hào)(對(duì)光柵數(shù)顯使用的傳感器而言)，或輸出六路(AA′BB′ZZ′)信號(hào)(對(duì)數(shù)控系統(tǒng)使用的傳感器而言)，當(dāng)光柵付相對(duì)移動(dòng)一個(gè)光柵柵距時(shí)，(光柵柵距是已知量)傳感器便輸出一個(gè)方波脈沖信號(hào)，輸出的方波脈沖信號(hào)進(jìn)入外接的光柵數(shù)字顯示儀，或計(jì)算機(jī)，或數(shù)控單元之后，由它們記錄下傳感器發(fā)出脈沖信號(hào)的個(gè)數(shù)之和，即為鋼帶標(biāo)尺光柵32與指示光柵31之間所產(chǎn)生的相對(duì)線位移量，也就使安裝有本實(shí)用新型傳感器的裝備具有了對(duì)長(zhǎng)度量或線位移的高精度測(cè)量、控制的功能。
權(quán)利要求1.一種鋼帶光柵斜置的小型化傳感器，它是由光柵讀數(shù)頭、鋼帶標(biāo)尺光柵和尺殼組件三部分組成；其特征在于所述鋼帶標(biāo)尺光柵放置在尺殼內(nèi)腔與尺殼底面傾斜的斜面之上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼帶光柵斜置的小型化傳感器，其特征在于所述光柵讀數(shù)頭由輸入電源線、金屬軟管、夾頭、上蓋、螺釘、兩塊電路板、電路盒、壓彈、鋼球、元件架、發(fā)光接收器件組、側(cè)導(dǎo)向軸承、下導(dǎo)向軸承、指示光柵、組成；所述輸入電源線穿入金屬軟管之內(nèi)，與電路板a及電路板b連接，金屬軟管和輸入電源線通過夾頭被緊固在上蓋上，上蓋通過螺釘被固定在電路盒上，電路板b通過螺釘固定在電路盒內(nèi)，元件架通過導(dǎo)線與電路盒的電路板b相連接，電路盒的下面帶有一根壓簧，壓簧的一端焊有鋼球，另一端通過螺釘固定在電路盒的下部，壓簧使得鋼球壓在元件架的球孔之中；元件架上通過螺釘固定在電路板a上，電路板a上裝有五對(duì)發(fā)光接收器件組；元件架上通過螺釘還裝有兩個(gè)側(cè)導(dǎo)向軸承和三個(gè)下導(dǎo)向軸承。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼帶光柵斜置的小型化傳感器，其特征在于所述尺殼組件由端頭、尺殼、密封膠條、定塊、壓簧、定塊、拉塊、拉桿組成；所述密封膠條分別穿入尺殼上部的兩個(gè)通長(zhǎng)孔中，兩個(gè)端頭通過螺釘剛性地固定在尺殼的兩端，尺殼內(nèi)三角形導(dǎo)向槽內(nèi)，兩個(gè)定塊各自的一端裝有壓簧，兩條壓簧的另一端分別裝有一個(gè)動(dòng)塊，動(dòng)塊的另一端分別被頂在拉桿的球頭上，兩個(gè)拉桿分別被旋進(jìn)連接塊的螺孔之內(nèi)，兩條連接塊分布在尺殼三角形槽的最外端；反射式不銹鋼標(biāo)尺光柵被傾斜地放置在尺殼中與底面傾斜的斜面之上，其兩端分別被螺釘緊固在連接塊的側(cè)面上。
專利摘要一種鋼帶光柵斜置的小型化傳感器，它是由光柵讀數(shù)頭、鋼帶標(biāo)尺光柵、尺殼組件三部分組成；所述鋼帶標(biāo)尺光柵放置在尺殼內(nèi)腔與尺殼底面傾斜的斜面之上；本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)有尺殼截面尺寸小，尤其是寬度尺寸小，最小可達(dá)16mm，適用于空間安裝尺寸較小的各種裝備；該傳感器對(duì)于尺殼截面尺寸相等的傳感器而言，具有較大的剛度，易于獲得較高的測(cè)量精度。
文檔編號(hào)G01B11/02GK2906558SQ20062011526
公開日2007年5月30日 申請(qǐng)日期2006年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月15日
發(fā)明者許興智, 雷孔成, 張一鋼, 史淑華, 劉麗 申請(qǐng)人:廊坊開發(fā)區(qū)萊格光電儀器有限公司