一种气驱动微型光栅尺制造技术

一种气驱动微型光栅尺，包括外壳，设置在外壳中的安装框架、探头组件、用于控制探头组件伸出与缩回的控制结构、光栅组件；安装框架，固定设置在外壳中，其内部配置有可延外壳轴向方向滑动的滑块；探头组件，和安装框架以及外壳共同形成气体腔室一；探头组件包括探头、和探头相连接的滑动光轴，滑动光轴之面向滑块的端面为气压受力端，滑动光轴通过一穿入到安装框架中的连杆与滑块相连接；控制结构，包括设置在安装框架上的和气体腔室一相连通的通气管、设置在气体腔室一中的用于和滑动光轴相吸的永磁体、线圈，线圈在通电状态下产生能够与永磁体磁场相中和的磁场。本发明专利技术，光栅尺的适用检测对象更为宽泛，寿命更好。寿命更好。寿命更好。

【技术实现步骤摘要】
一种气驱动微型光栅尺


[0001]本专利技术涉及测量领域，特别涉及一种气驱动微型光栅尺。

技术介绍

[0002]光栅尺位移传感器简称光栅尺，是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。光栅测量位移的实质是以光栅栅距为一把标准尺子对位称量进行测量。目前，光栅尺位移传感器系统多采用电子细分方法，当指示光栅与标尺光栅这两块光栅以微小倾角重叠时，在与指示光栅刻线大致垂直的方向上就会产生莫尔条纹，随着标尺光栅的移动，莫尔条纹也随之上下移动，这样就把对光栅栅距的测量转换为对莫尔条纹个数的测量。
[0003]传统的光栅尺中，标尺光栅是和探头相连接的，探头是用来抵在被测工件上的，探头在伸出过程中会带动标尺光栅，使得标尺光栅相对于固定在光栅尺中的指示光栅发生位移变化，并且，探头还和设置在光栅尺中的弹簧相连接的，弹簧的目的是为了确保探头以及标尺光栅的复位，而探头的运动则依靠外接气源提供的气压力来实现，在气压的作用下，探头获得一伸出力，探头克服弹簧的拉力，从光栅尺中伸出。
[0004]然而，这种光栅尺往往存在着以下问题：1：光栅尺对不同工件检测时，探头的伸出长度需求以及弹簧的拉伸长度需求均不同，而现有技术中，探头的伸出力除取决于气压大小外，还取决于弹簧，伸出力在弹簧拉长过程中存在衰减现象，衰减现象会导致探头达不到实际检测时探头的伸出长度需求，所以，现有技术中的光栅尺，探头的最大伸出量有限，检测能力有限，被测工件的适用范围有限；2：弹簧为易损坏件，光栅尺的使用寿命因弹簧易疲劳的缘故而容易变短。
[0005]因此，需要一种适用检测对象更宽泛、使用寿命更好的光栅尺。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种气驱动微型光栅尺，探头在整个运动过程中，探头的伸出力完全取决气压力大小，而且伸出力全程大小一样，不会衰减，探头最大伸出量可以更大，使得光栅尺的适用检测对象更为宽泛，寿命更好。
[0007]一种气驱动微型光栅尺，包括外壳，设置在所述外壳中的安装框架、探头组件、用于控制探头组件伸出与缩回的控制结构、光栅组件；安装框架，固定设置在所述外壳中，其内部配置有可沿外壳轴向方向滑动的滑块；探头组件，和安装框架以及外壳共同形成气体腔室一；探头组件包括探头、和所述探头相连接的滑动光轴，所述滑动光轴之面向所述滑块的端面为气压受力端，所述滑动光轴通过一穿入到所述安装框架中的连杆与所述滑块相连接；光栅组件，包括相对应设置的指示光栅与标尺光栅，其中，标尺光栅固定安装在所述滑块上，指示光栅固定设置在安装框架上；控制结构，包括设置在所述安装框架上的和所述气体腔室一相连通的通气管、设置在所述气体腔室一中的用于和所述滑动光轴相吸的永磁体、线圈，所述线圈在通电状态
下产生能够与永磁体磁场相中和的磁场。
[0008]本专利技术，通气管用于连接到外接气源上，外接气源具有可供气的正压供气端以及可抽气的负压供气端，初始状态下，线圈处于断电状态，当光栅尺需要进行检测工作时，线圈通电，通电产生的磁场能够与永磁体磁场相中和，然后，正压供气端打开，通过通气管向气体腔室一中通入高压气体，高压气体作用到滑动光轴的气压受力端，滑动光轴在高压气体的作用下向外伸出并使得探头顶紧在被测工件上，滑动光轴在伸出过程中，通过连杆带动滑块上的标尺光栅使得标尺光栅相对于指示光栅运动，该光栅尺，最终状态下，气体腔室一与外接气源的气压保持一致；当检测完成后，线圈断电，断开正压供气端的连接并切换连接到负压供气端，在负压供气端的作用下，气体腔室一中的气体被排出，使得气体腔室一形成内外气压差，且外部气压大于内部气压，外部气压大于内部气压使得滑动光轴收缩回去，探头以及标尺光栅随之复位，滑动光轴在缩回后，在永磁体的吸附作用下保持不动，防止自重或外力作用下意外伸出损坏探头。该光栅尺，取消了弹簧设置，探头在伸出运动过程中，探头的伸出力完全取决气压力大小，而且伸出力全程大小一样，不会衰减，探头最大伸出量可以更大，使得光栅尺的适用检测对象更为宽泛，并且，正是因为取消了弹簧，不存在弹簧疲劳问题，因此，相对于现有技术而言，寿命更好。
[0009]优选的，所述永磁体嵌在所述线圈中，所述线圈通过厚度垫块连接在所述安装框架的端部，所述线圈、厚度垫块呈轴向分布。
[0010]优选的，所述永磁体、厚度垫块均为轴向中空结构并形成轴向通道，所述厚度垫块外壁设置有和轴向通道相通的侧通道，所述连杆穿过所述轴向通道。
[0011]优选的，所述外壳之远离探头组件的一端为封闭端，所述封闭端、外壳以及安装框架之靠近探头组件的端部形成气体腔室二，所述安装框架之靠近探头组件的端部设置有连通所述气体腔室二与所述气体腔室一的泄压孔。
[0012]优选的，所述安装框架为内外相通结构。
[0013]优选的，所述探头组件还包括设置在所述外壳中的和所述滑动光轴配合的并具有轴向导向槽的外衬套、设置在所述滑动光轴上的和所述轴向导向槽配合的导向杆。
[0014]优选的，所述外壳中还配套设置有探头保护轴套。
[0015]众所周知，光栅尺作为一种高精度的测量元件，其中，指示光栅与标尺光栅的配合间隙是影响位置测量读值的稳定性与精确性的重要因素，一般而言，配合间隙必须稳定在2~5um以内，这也是造成光栅尺厂商的产品比国外同类产品稳定性差的原因，故，优选的，所述滑块为UPE滑块，UPE为超高份子量聚乙烯，此材料具备超耐磨与自润滑特性，在轻强度滑动摩擦状态下具备更长久的机械滑动性能及保持机械接触间隙长久不变以确保滑动结构滑动动作稳定性，由此可见，采用UPE材质的滑块，其滑动稳定性好，指示光栅与标尺光栅的配合间隙稳定性好，进而保障了光栅尺测量读值的稳定性与精确性，而且，在滑块滑动稳定好，指示光栅与标尺光栅的配合间隙稳定这种前提下，连杆可以制作地更细且满足不变形要求，连杆更细的情况下，采用更加微型的外壳也能实现布置安装框架、永磁体、线圈等零部件，相对于市面上大体积、大重量的光栅尺更加具有市场竞争力。
[0016]优选的，所述安装框架内设置有和所述滑块配合的滑槽。
[0017]优选的，所述滑槽，在安装框架内一体成型。安装框架的结构强度稳定性得以提升，抗振性能也好，使得滑块的滑动稳定性进一步提升，进一步保障了光栅尺测量读值的稳
定性与精确性。
[0018]优选的，所述滑块包括主体部、设置在所述主体部两侧的导向部；所述导向部包括上圆弧接触部、下圆弧接触部、连接所述上圆弧接触部以及下圆弧接触部的连接圆弧部，这种导向部，与滑槽的接触面积大，滑块滑动稳定好，指示光栅与标尺光栅的配合间隙稳定，在此前提下，连杆可以制作地更细且满足不变形要求，连杆更细的情况下，采用更加微型的外壳也能实现布置安装框架、永磁体、线圈等零部件，相对于市面上大体积、大重量的光栅尺更加具有市场竞争力。
[0019]优选的，还包括设置在所述安装框架上的且位于所述光栅组件两侧的发光元件与光电元件，以及信号处理主控芯片。这些元件是具有各自单独功能的元件，是分立式元件，元件布置空间尺寸可以再度压缩便于小型集成设计。综上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气驱动微型光栅尺，其特征在于，包括外壳（1），设置在所述外壳（1）中的安装框架（2）、探头组件（3）、用于控制探头组件（3）伸出与缩回的控制结构（4）、光栅组件（5）；安装框架（2），固定设置在所述外壳（1）中，其内部配置有可沿外壳（1）轴向方向滑动的滑块（21）；探头组件（3），和安装框架（2）以及外壳（1）共同形成气体腔室一；探头组件（3）包括探头（31）、和所述探头（31）相连接的滑动光轴（32），所述滑动光轴（32）之面向所述滑块（21）的端面为气压受力端，所述滑动光轴（32）通过一穿入到所述安装框架（2）中的连杆（6）与所述滑块（21）相连接；光栅组件（5），包括相对应设置的指示光栅（51）与标尺光栅（52），其中，标尺光栅（52）固定安装在所述滑块（21）上，指示光栅（51）固定设置在安装框架（2）上；控制结构（4），包括设置在所述安装框架（2）上的和所述气体腔室一相连通的通气管（41）、设置在所述气体腔室一中的用于和所述滑动光轴（32）相吸的永磁体（42）、线圈（43），所述线圈（43）在通电状态下产生能够与永磁体（42）磁场相中和的磁场。2.根据权利要求1所述的一种气驱动微型光栅尺，其特征在于，所述永磁体（42）嵌在所述线圈（43）中，所述线圈（43）通过厚度垫块（44）连接在所述安装框架（2）的端部，所述线圈（43）、厚度垫块（44）呈轴向分布。3.根据权利要求2所述的一种气驱动微型光栅尺，其特征在于，所述永磁体（42）、厚度垫块（44）均为轴向中空结构并形成轴向通道（45），所述厚度垫块（44）外壁设置有和轴向通道（45）相通的侧通道（46），所述连杆（6）穿过所述轴向通...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈智，
申请(专利权)人：福州云睿自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：