氣浮式直線光柵尺裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種氣浮式直線光柵尺裝置，其包括：具有光柵導軌的光柵尺座、光柵尺、位于光柵尺上方的具有讀數頭基座和讀數頭的讀數單元，其中，所述讀數頭基座上設置有用于使讀數單元相對所述光柵尺移動的氣浮結構和用于使讀數單元隨移動部件移動且呈菱形的彈簧結構；其中，所述氣浮結構包括：與壓縮空氣源連接的進氣口、與所述光柵導軌配合且具有多個氣室的基座導軌、以及其兩端分別連通所述進氣口和所述多個氣室的氣道；其中，所述彈簧結構包括：呈梯形且上下相對設置的一對彈簧片及連接一對彈簧片對接處的連接件。本實用新型的氣浮式直線光柵尺裝置，結構簡單，檢測速度快，檢測信號平穩，使用壽命長，批量制造成本低，工藝性好。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及測量【技術領域】，尤其涉及一種氣浮式直線光柵尺裝置。 氣淳式直線光柵尺裝置
【背景技術】
[0002] 隨著高精度高速度直驅技術的應用，使得數控機床及自動化設備運動軸移動速度 不斷提高，尤其直線電機在數控機床的運用，使運動軸的速度可達到100米/分一 150米/ 分或更高，這就要求直線光柵尺的檢測速度也越來越高。
[0003] 現有技術中常采用如圖7、圖8所示的直線光柵尺裝置進行檢測，其包括固定安裝 在機床的固定部件上且具有光柵導軌的光柵尺座7、安裝在光柵尺座上的光柵尺6、安裝在 移動部件上的連接座且位于光柵尺上方的具有讀數頭基座和讀數頭的讀數單元4'，讀數單 元以兩組微型滾動軸承（平面和側向）以光柵尺座導軌為導向，其讀數單元通過壓縮彈簧 Γ、微型滾動軸承2'，并在與移動部件連接的連接座撥桿3'的撥動下，沿著光柵導軌無間 隙移動。
[0004] 上述的微型滾動軸承式讀數單元是依靠內置的微型滾動軸承在光柵尺座的光柵 導軌上跟隨移動部件移動，因此，當機床高速移動時，讀數單元會因微型滾動軸承運轉性能 及機械摩擦的影響，使讀數單元相對光柵尺的移動速度及性能受到約束，并且，微型滾動軸 承誤差造成檢測信號的周期性波動會影響測量精度，并縮短讀數單元的使用壽命。
【發明內容】
[0005] 本實用新型的目的就是為了解決上述問題，提供一種氣浮式直線光柵尺裝置，其 結構簡單，檢測速度快，減少檢測信號周期性的波動，測量精度高，使用壽命長，制造成本 低，工藝性好。
[0006] 為實現本實用新型的上述目的，本實用新型的一種氣浮式直線光柵尺裝置，包括： 具有光柵導軌的光柵尺座、安裝在光柵尺座上的光柵尺、位于光柵尺上方的具有讀數頭基 座和讀數頭的讀數單元，其中，所述讀數頭基座上設置有用于使讀數單元相對所述光柵尺 移動的氣浮結構和用于使讀數單元隨移動部件移動且呈菱形的彈簧結構；其中，所述氣浮 結構包括：與外界的壓縮空氣源連接的進氣口、與所述光柵導軌配合且具有多個氣室的基 座導軌、以及其兩端分別連通所述進氣口和所述多個氣室的氣道；其中，所述彈簧結構包 括：呈梯形且上下相對設置的一對彈簧片及連接一對彈簧片對接處的連接件。
[0007] 其中，所述讀數頭基座包括上基座、下基座及安置在上基座和下基座之間的密封 圈；其中，所述進氣口設置在所述上基座上，所述氣道的一端與所述進氣口連通，另一端向 下貫穿所述密封圈和所述下基座后與所述基座導軌的多個氣室連通；其中，所述基座導軌 設置在所述下基座上。
[0008] 其中，所述多個氣室分別設置在所述基座導軌與所述光柵導軌相對的面上。
[0009] 其中，所述氣道與所述氣室的連通處設置有用于截流的截流孔。
[0010] 其中，所述截流孔的直徑小于所述氣道與其連通處的直徑。 toon] 其中，所述上基座上表面兩端分別與兩組所述一對彈簧片中的下彈簧片用螺釘連 接。
[0012] 其中，所述壓縮空氣源包括空氣源和與空氣源連通的壓力控制回路，所述進氣口 與壓力控制回路的出氣口連通。
[0013] 其中，所述氣道包括：與所述進氣口連通的堅直氣道和與堅直氣道連通的水平氣 道，所述水平氣道包括相互垂直的第一氣道和第二氣道。
[0014] 其中，所述光柵尺座上表面安置有一對壓板，且一對壓板用螺釘對稱固定安置于 所述讀數單元的兩側。
[0015] 與現有技術相比，本實用新型的氣浮式直線光柵尺裝置具有結構簡單、讀數單元 相對光柵尺運動平穩、檢測速度快、減少檢測信號周期性的波動、使用壽命長、制造成本低、 工藝性好的優點。
[0016] 下面結合附圖對本實用新型進行詳細說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017] 圖1是本實用新型的氣浮式直線光柵尺讀數單元裝置的局部剖面示意圖；
[0018] 圖2是圖1所示氣浮式直線光柵尺裝置的B-B剖視圖；
[0019] 圖3是圖2所示氣浮式直線光柵尺裝置的C-C剖視圖；
[0020] 圖4是本實用新型的氣浮式直線光柵尺裝置的氣浮原理圖；
[0021] 圖5是本實用新型彈簧結構示意圖；
[0022] 圖6是圖5所示彈簧結構的D-D剖視圖；
[0023] 圖7是現有技術中的直線光柵尺讀數單元局部結構剖面示意圖；
[0024] 圖8是圖7所示的E-E剖視圖。
[0025] 附圖標記說明：1-上基座；2-進氣口；21-空氣源；22-壓力控制回路；23-出氣 口；3_讀數頭；4-密封圈；5-下基座；6-光柵尺；7-光柵尺座；8-彈簧結構；81-彈簧片； 82-連接件；9-壓板；10-氣道；11-截流孔；12-上氣室；13-下氣室；14-側氣室；15-水平 氣道；15a-第一氣道；15b-第二氣道；16-固定部件；17-移動部件；18-堵頭；19-堅直氣 道；Γ -壓縮彈簧；2' -微型滾動軸承；3' -撥桿；4' -讀數單元。
【具體實施方式】
[0026] 圖1所示為本實用新型的氣浮式直線光柵尺裝置局部結構示意圖，圖2所示為圖 1中直線光柵尺裝置的B-B剖視圖，圖3為圖2中所示的C-C剖視圖。
[0027] 由圖1、圖2、圖3可知，本實用新型的氣浮式直線光柵尺裝置包括：固定安裝在機 床固定部件16 (如機座）上且具有光柵導軌的光柵尺座7、安裝在光柵尺座7上的光柵尺 6、安裝在機床的移動部件17上的位于光柵尺6上方且具有讀數頭基座和讀數頭3的讀數 單元，其中，讀數頭基座上設置有用于使讀數單元相對光柵尺移動的氣浮結構和用于使讀 數單元隨移動部件移動且呈菱形的彈簧結構8。
[0028] 其中，氣浮結構包括：與外界的壓縮空氣源連接的進氣口 2、與光柵導軌配合且具 有多個氣室的基座導軌以及其兩端分別連通進氣口 2和多個氣室的氣道10 ;其中，如圖5、 圖6所示，彈簧結構8包括：呈梯形且上下相對設置的一對彈簧片81及連接一對彈簧片對 接處的連接件82。
[0029] 本實用新型的氣浮式直線光柵尺裝置，通過設置氣浮結構，可以使外界的壓縮空 氣進入讀數單元基座導軌的多個氣室內，從而使基座導軌在光柵尺座7的光柵導軌中浮 起，即，使讀數單元在光柵導軌中浮起，從而使讀數單元隨著移動部件17移動時，可以在光 柵導軌中實現無摩擦移動，使得讀數單元相對光柵尺運動平穩，并且提高光柵尺裝置檢測 速度，增加使用壽命，減少檢測信號周期性的波動。此外，與現有技術的具有內置微型滾動 軸承式讀數單元的直線光柵尺相比，本實用新型的氣浮式直線光柵尺裝置更適合高速移動 情況下位置精度的檢測，以及由直線電機驅動所需的高動態性能的要求。
[0030] 此外，本實用新型的氣浮式直線光柵尺裝置，在讀數頭基座上部的兩端設置與其 連接且呈菱形的彈簧結構8,通過彈簧結構8將讀數頭基座與機床的移動部件連接為一體， 從而使讀數頭基座可隨移動部件的移動而移動，進而帶動整個讀數單元在光柵導軌中隨著 移動部件移動。在移動過程中，彈簧結構的堅直方向具有一定的彈性力，因此，隨著移動部 件移動時，能吸收震動并抵消移動部件與讀數單元之間的平行度誤差對讀數單元移動精度 的影響，與現有技術的直線光柵尺相比，具有結構簡單的優點。
[0031] 具體的，如圖1、圖2、圖3所示，本實用新型的讀數頭基座包括上基座1、下基座5、 以及安置在上基座1和下基座5之間的密封圈4。其中，進氣口 2設置在上基座1上，且其 一端與外界壓縮空氣壓力控制回路22的出氣口 23相連通；氣道10的一端與進氣口 2相連 通，另一端向下貫穿密封圈4和下基座5、并與設置在下基座5上的基座導軌的多個氣室相 連通。
[0032] 其中，如圖1、圖2、圖3所示，氣道10具有與進氣口 2連通的堅直氣道19和與堅 直氣道連通的水平氣道15,水平氣道包括相互垂直的第一氣道15a和第二氣道15b (如圖3 所示），且第一氣道和第二氣道的出口端與設置在下基座5基座導軌上的多個氣室相連通。 其中，第一氣道和第二氣道與多個氣室連通處設置截流孔，可以起到控制壓縮空氣流量的 作用；并且，為了工藝加工時便于實現，在第二氣道15b的一端設置堵頭18,以便氣道內的 氣體不會泄露。
[0033] 采用本實用新型的上、下基座組合形成讀數頭基座的方式，使導軌、氣道、截流孔、 氣室和進氣口在加工工藝上及讀數頭裝調更易于實現。
[0034] 其中，如圖2所示，本實用新型的下基座5導軌上的多個氣室分別設置在基座導軌 與光柵導軌相對應的面上，即，所述多個氣室包括設置在基座導軌上表面的多個上氣室12、 設置在基座導軌下表面的多個下氣室13、以及設置在基座導軌兩側面的側氣室14,并且， 上、下氣室和側氣室的一端與水平氣道的第一、第二氣道相連通，各氣室的另一端開口、且 開口與光柵導軌面相通。
[0035] 而如圖4所示，壓縮空氣源包括空氣源21和與空氣源21連通的壓力控制回路22、 與壓力控制回路連通的出氣口 23,其中，進氣口 2與壓力控制回路22的出氣口 23連通。
[0036] 當經壓力控制回路處理的潔凈的壓縮空氣從進氣口輸入后，依次經過堅直氣道、 水平氣道、多個截流孔而進入到多個氣室中，由于基座導軌和光柵導軌之間具有微小的間 隙，因此，當壓縮空氣進入各氣室中時，在各氣室開口的另一端與光柵導軌之間形成氣膜， 該氣膜使基座導軌相對光柵導軌浮起，從而使基座導軌可以沿著光柵導軌移動，即，使讀數 單元相對光柵導軌可以無機械摩擦的快速移動。
[0037] 其中，如圖2所示，兩組彈簧結構的彈簧片81中的下彈簧片分別與上基座1兩端 頂面連接，上彈簧片與機床的活動部件17連接。而如圖5、圖6所示，彈簧片81均呈梯形， 且一對彈簧片上下相對設置，用鉚釘連接成菱型，從而使一對彈簧片沿著堅直方向具有一 定的彈性，并能在運動中吸收一定的震動及移動部件之間平行度誤差對運動精度的影響， 而由于一對彈簧片對接處采用鉚釘連接，因此當彈簧結構隨移動部件移動時，在移動方向 上不會產生變形，可以剛性傳遞移動部件的作用力。此外，本實用新型的彈簧結構可以在模 具成型后鉚接組合，因此可以批量生產，降低制造成本。
[0038] 如圖2所示，在光柵尺座上面安置一對壓板9,且壓板對稱安置在讀數單元的兩側 并用螺釘固定、構成光柵導軌，其整體工藝性好、便于實現，該壓板可以通過將鋁合金用精 密模具整體拉伸形成，能夠批量生產，因此可以降低制造成本。
[0039] 盡管上文對本實用新型作了詳細說明，但本實用新型不限于此，本【技術領域】的技 術人員可以根據本實用新型的原理進行修改，因此，凡按照本實用新型的原理進行的各種 修改都應當理解為落入本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1. 一種氣浮式直線光柵尺裝置，包括：具有光柵導軌的光柵尺座（7)、安裝在光柵尺座 (7)上的光柵尺￠)、位于光柵尺（6)上方的具有讀數頭基座和讀數頭（3)的讀數單元，其 特征在于： 所述讀數頭基座上設置有用于使讀數單元相對所述光柵尺移動的氣浮結構和用于使 讀數單元隨移動部件移動且呈菱形的彈簧結構（8); 其中，所述氣浮結構包括：與外界的壓縮空氣源連接的進氣口（2)、與所述光柵導軌配 合且具有多個氣室的基座導軌、其兩端分別連通所述進氣口（2)和所述多個氣室的氣道 (10)； 其中，所述彈簧結構（8)包括：呈梯形且上下相對設置的一對彈簧片（81)及連接一對 彈簧片對接處的連接件（82)。
2. 根據權利要求1所述的氣浮式直線光柵尺裝置，其特征在于： 所述讀數頭基座包括上基座（1)、下基座（5)及安置在上基座（1)和下基座（5)之間的 密封圈⑷； 其中，所述進氣口（2)設置在所述上基座（1)上，所述氣道（10)的一端與所述進氣口 連通，另一端向下貫穿所述密封圈（4)和所述下基座（5)后與所述基座導軌的多個氣室連 通； 其中，所述基座導軌設置在所述下基座（5)上。
3. 根據權利要求2所述的氣浮式直線光柵尺裝置，其特征在于，所述多個氣室分別設 置在所述基座導軌與所述光柵導軌相對應的面上。
4. 根據權利要求1-3任一項所述的氣浮式直線光柵尺裝置，其特征在于，所述氣道 (10)與所述氣室的連通處設置有用于截流的截流孔（11)。
5. 根據權利要求2所述的氣浮式直線光柵尺裝置，其特征在于，所述上基座（1)頂面兩 端分別與兩組所述一對彈簧片（81)中的下彈簧片連接。
6. 根據權利要求1所述的氣浮式直線光柵尺裝置，其特征在于，所述連接件（82)為鉚 釘。
7. 根據權利要求1所述的氣浮式直線光柵尺裝置，其特征在于，所述壓縮空氣源包括 空氣源（21)和與空氣源（21)連通的壓力控制回路（22)，所述進氣口（2)與壓力控制回路 (23)的出氣口連通。
8. 根據權利要求1所述的氣浮式直線光柵尺裝置，其特征在于，所述氣道（10)包括： 與所述進氣口連通的堅直氣道（19)和與堅直氣道連通的水平氣道（15)。
9. 根據權利要求1所述的氣浮式直線光柵尺裝置，其特征在于，所述光柵尺座（7)上表 面安置有一對壓板（9)，且一對壓板對稱安置于所述讀數單元的兩側。
【文檔編號】B23Q17/24GK203887630SQ201420321301
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年6月16日 優先權日:2014年6月16日
【發明者】陸洪倫 申請人:北京凱奇數控設備成套有限公司, 陸洪倫