一種數控機床用絕對式光柵尺的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開并提供一種測量快速、成本低且能有效提高絕對位置的可靠性的數控機床用絕對式光柵尺。本實用新型包括讀數頭裝置（1）和尺身裝置（2），在所述尺身裝置（2）內固定設置有玻璃光柵，在所述玻璃光柵上刻有絕對碼道，所述讀數頭裝置（1）由支架和小車裝置組成，在所述支架上裝置有信號處理單元，在所述小車裝置內裝置有線陣CCD傳感器、放大鏡組和平行光源，所述線陣CCD傳感器與所述信號處理單元信號連接，所述放大鏡組與所述平行光源之間留有間隙，所述玻璃光柵位于該間隙之間，所述放大鏡組的鏡頭正對所述絕對碼道，數控機床上的移動工作臺帶動所述讀數頭裝置（1）相對于所述玻璃光柵移動。本實用新型可應用于測量領域。
【專利說明】一種數控機床用絕對式光柵尺
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種測量儀器，尤其涉及一種數控機床用絕對式光柵尺。
【背景技術】
[0002]數控機床的精度和速度要求越來越高。目前，在機床上當滾珠絲桿及其螺母來回快速移動機床工作臺時，滾珠絲桿開始發熱溫升，進而發生熱變形，這會嚴重影響機床的加工精度，需要利用直線光柵尺來測量工作臺位置的變化，以對工作臺做出調整，提高機床的加工精度。目前國內的直線光柵尺多數是增量式光柵，每條光柵尺上只有一個絕對位置，以這個絕對位置作為基準零位，移動讀數頭得到的實時位置是相當于基準零點的增量。這種直線光柵尺的缺陷是每次開啟或復位時都要找基準零位，即讀數頭要沿尺身運動一個來回，通常說的找尺中，其操作既麻煩又浪費時間，還會造成生產成本過高。
實用新型內容
[0003]本實用新型所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種測量快速、成本低且能有效提高絕對位置的可靠性的數控機床用絕對式光柵尺。
[0004]本實用新型所采用的技術方案是:本實用新型包括讀數頭裝置和尺身裝置，在所述尺身裝置內固定設置有玻璃光柵，在所述玻璃光柵上刻有絕對碼道，所述尺身裝置固定設置在數控機床的床身上，所述讀數頭裝置由固定設置于數控機床的移動工作臺上的支架和連接在所述支架下方的小車裝置組成，在所述支架上裝置有信號處理單元，在所述小車裝置內裝置有線陣CCD傳感器、設置在所述線陣CCD傳感器下側的放大鏡組和設置在所述放大鏡組下方的平行光源，所述線陣CCD傳感器與所述信號處理單元信號連接，所述放大鏡組與所述平行光源之間留有間隙，所述玻璃光柵位于該間隙之間，所述放大鏡組的鏡頭正對所述絕對碼道，數控機床上的移動工作臺帶動所述讀數頭裝置相對于所述玻璃光柵移動。
[0005]在所述小車裝置上固定設置有一擋片，在所述支架上固定有一玻珠，所述支架和所述小車裝置之間通過拉簧進行彈性連接，在所述拉簧的作用下，所述玻珠始終頂在所述擋片上，所述支架和所述小車裝置之間保持位置不變。
[0006]在所述小車裝置上還裝置有光電傳感器，所述光電傳感器與所述信號處理單元信號連接，在所述玻璃光柵上還刻有增量碼道，所述光電傳感器掃描所述增量碼道上的光柵刻線產生光電信號。
[0007]所述絕對碼道由一條連續的非等間距排列的光柵刻線構成，該光柵刻線按照偽隨機編碼排列，所述增量碼道由一條等間距排列周期性的光柵刻線構成。
[0008]本實用新型的有益效果是:由于本實用新型包括讀數頭裝置和尺身裝置，在所述尺身裝置內固定設置有玻璃光柵，在所述玻璃光柵上刻有絕對碼道，所述尺身裝置固定設置在數控機床的床身上，所述讀數頭裝置由固定設置于數控機床的移動工作臺上的支架和連接在所述支架下方的小車裝置組成，在所述支架上裝置有信號處理單元，在所述小車裝置內裝置有線陣CCD傳感器、設置在所述線陣CCD傳感器下側的放大鏡組和設置在所述放大鏡組下方的平行光源，所述放大鏡組的鏡頭正對所述絕對碼道，所述線陣CCD傳感器與所述信號處理單元信號連接，所述放大鏡組與所述平行光源之間留有間隙，所述玻璃光柵位于該間隙之間，數控機床上的移動工作臺帶動所述讀數頭裝置相對于所述玻璃光柵移動，所以，本實用新型通過光學放大的方法提高確定光柵尺的絕對位置的可靠性，在線陣CCD傳感器和玻璃線紋之間安裝了專用的放大鏡組，當線陣CCD傳感器掃描絕對碼道上的線紋時，通過放大鏡組的放大功能，可以把很細的線紋放大數倍，提高線陣CCD傳感器讀取線紋寬度的準確性，避免讀錯產生誤碼，且極大地提高了測量速度，間接地降低了生產成本，有效地提高了光柵尺絕對位置的可靠性。
[0009]另外，由于本實用新型在所述小車裝置上固定設置有一擋片，在所述支架上固定有一玻珠，所述支架和所述小車裝置之間通過拉簧進行彈性連接，在所述拉簧的作用下，所述玻珠始終頂在所述擋片上，所述支架和所述小車裝置之間保持位置不變，所以，本實用新型讓運動的讀數頭裝置上的小車裝置始終受到一個方向的拉力，在讀數頭裝置的支架上鑲嵌一粒玻珠抵住小車上的金屬擋片，不管讀數頭的運動如何改變，都不會產生往復運動的背隙，消除測量的重復性誤差，即提高了測量的準確度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型的簡易結構示意圖；
[0011]圖2是所述玻璃光柵上的碼道示意圖；
[0012]圖3是所述讀數頭裝置的簡易結構示意圖；
[0013]圖4是所述線陣CCD傳感器掃描玻璃光柵上的絕對碼道結構示意圖；
[0014]圖5是所述支架與所述小車裝置之間的連接結構示意圖；
[0015]圖6是圖5中的12部分的放大結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]如圖1至圖6所示，在本實施例中，本實用新型包括讀數頭裝置I和尺身裝置2。在本實施例中，所述尺身裝置2是一條鋁制型材，尺身裝置2內安裝有一條玻璃光柵10，通過膠水固定，尺身裝置2上有孔位，通過螺絲固定于數控機床的床身上，讀數頭裝置I通過螺絲固定于移動的工作臺上，當數控機床的工作臺軸移動時，絕對式光柵尺的讀數頭裝置I掃描尺身裝置2內的玻璃光柵10的線紋，產生光電信號，通過信號處理單元處理后，得到絕對式光柵尺的位置信息。在所述玻璃光柵10上刻有絕對碼道3和增量碼道4。所述絕對碼道3由一條連續的非等間距排列的光柵刻線構成，該光柵刻線按照偽隨機編碼排列，所述增量碼道4由一條等間距排列周期性的光柵刻線構成。所述讀數頭裝置I由固定設置于數控機床的移動工作臺上的支架5和連接在所述支架5下方的小車裝置6組成。在所述支架5上裝置有信號處理單元，在所述小車裝置6內裝置有線陣CCD傳感器7、設置在所述線陣CXD傳感器7下側的放大鏡組8和設置在所述放大鏡組8下方的平行光源11，所述線陣CXD傳感器7與所述信號處理單元信號連接，所述放大鏡組8與所述平行光源11之間留有間隙，所述玻璃光柵10位于該間隙之間，所述放大鏡組8的鏡頭正對所述絕對碼道3。數控機床上的移動工作臺帶動所述讀數頭裝置I相對于所述玻璃光柵10移動。所述平行光源11與所述放大鏡組8 —同運動。在所述小車裝置6上還裝置有光電傳感器，所述光電傳感器與所述信號處理單元信號連接，在所述玻璃光柵10上還刻有增量碼道4，所述光電傳感器掃描所述增量碼道4上的光柵刻線產生光電信號。
[0017]在所述小車裝置6上固定設置有一擋片13，所述擋片13為金屬擋片。在所述支架5上固定有一玻珠14，所述支架5和所述小車裝置6之間通過拉簧15進行彈性連接，在所述拉簧15的作用下，所述玻珠14始終頂在所述擋片13上，所述支架5和所述小車裝置6之間保持位置不變。
[0018]在本實用新型中，當所述讀數頭裝置I (支架5和小車裝置6的組合體)跟隨數控機床上的移動工作臺移動時，讀數頭裝置沿著尺身裝置移動，即沿著玻璃光柵10移動。此時，所述小車裝置6上的線陣CCD傳感器和光學傳感器分別掃描所述絕對碼道3和增量碼道4上的刻紋線，并產生光電信號。通過信號處理單元處理后，得到絕對式光柵尺的位置信息，即可確定直線光柵尺的絕對位置。
[0019]在本實用新型之前，一般機床上安裝的光柵尺測量時都會有一個重復性的誤差，因為光柵尺的讀數頭內有支架和小車裝置，支架和小車裝置的機械結構連接之間會有配合公差，在使用時讀數頭裝置會沿尺身裝置往復運動，當改變運動方向時，會產生背隙誤差，通常叫重復性誤差。本實用新型在讀數頭裝置I的支架5上鑲嵌一粒玻珠14抵住小車裝置上的金屬擋片13，不管讀數頭裝置的運動如何改變，都不會產生往復運動的背隙，消除測量的重復性誤差，即提高了測量的準確度。
[0020]綜上所述，本實用新型可應用于測量領域。
【權利要求】
1.一種數控機床用絕對式光柵尺，包括讀數頭裝置(I)和尺身裝置(2)，在所述尺身裝置(2 )內固定設置有玻璃光柵(10 )，在所述玻璃光柵(10 )上刻有絕對碼道(3 )，所述尺身裝置(2)固定設置在數控機床的床身上，其特征在于:所述讀數頭裝置(I)由固定設置于數控機床的移動工作臺上的支架(5 )和連接在所述支架(5 )下方的小車裝置(6 )組成，在所述支架(5)上裝置有信號處理單元，在所述小車裝置(6)內裝置有線陣CXD傳感器(7)、設置在所述線陣CXD傳感器(7)下側的放大鏡組(8)和設置在所述放大鏡組(8)下方的平行光源(11)，所述線陣CXD傳感器(7)與所述信號處理單元信號連接，所述放大鏡組(8)與所述平行光源(11)之間留有間隙，所述玻璃光柵(10 )位于該間隙之間，所述放大鏡組(8 )的鏡頭正對所述絕對碼道(3)，數控機床上的移動工作臺帶動所述讀數頭裝置(I)相對于所述玻璃光柵(10)移動。
2.根據權利要求1所述的一種數控機床用絕對式光柵尺，其特征在于:在所述小車裝置(6)上固定設置有一擋片(13)，在所述支架(5)上固定有一玻珠(14)，所述支架(5)和所述小車裝置(6)之間通過拉簧(15)進行彈性連接，在所述拉簧(15)的作用下，所述玻珠(14)始終頂在所述擋片(13)上，所述支架(5)和所述小車裝置(6)之間保持位置不變。
3.根據權利要求1所述的一種數控機床用絕對式光柵尺，其特征在于:在所述小車裝置(6 )上還裝置有光電傳感器，所述光電傳感器與所述信號處理單元信號連接，在所述玻璃光柵(10)上還刻有增量碼道(4)，所述光電傳感器掃描所述增量碼道(4)上的光柵刻線產生光電信號。
4.根據權利要求3所述的一種數控機床用絕對式光柵尺，其特征在于:所述絕對碼道(3)由一條連續的非等間距排列的光柵刻線構成，該光柵刻線按照偽隨機編碼排列，所述增量碼道(4)由一條等間距排列周期性的光柵刻線構成。
【文檔編號】B23Q17/24GK203712418SQ201420024136
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年1月15日 優先權日:2014年1月15日
【發明者】黃志良, 張松濤, 劉向陽 申請人:珠海市怡信測量科技有限公司