一种数控机床用绝对式光栅尺的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开并提供一种测量快速、成本低且能有效提高绝对位置的可靠性的数控机床用绝对式光栅尺。本实用新型包括读数头装置（1）和尺身装置（2），在所述尺身装置（2）内固定设置有玻璃光栅，在所述玻璃光栅上刻有绝对码道，所述读数头装置（1）由支架和小车装置组成，在所述支架上装置有信号处理单元，在所述小车装置内装置有线阵CCD传感器、放大镜组和平行光源，所述线阵CCD传感器与所述信号处理单元信号连接，所述放大镜组与所述平行光源之间留有间隙，所述玻璃光栅位于该间隙之间，所述放大镜组的镜头正对所述绝对码道，数控机床上的移动工作台带动所述读数头装置（1）相对于所述玻璃光栅移动。本实用新型可应用于测量领域。
【专利说明】一种数控机床用绝对式光栅尺
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种测量仪器，尤其涉及一种数控机床用绝对式光栅尺。
【背景技术】
[0002]数控机床的精度和速度要求越来越高。目前，在机床上当滚珠丝杆及其螺母来回快速移动机床工作台时，滚珠丝杆开始发热温升，进而发生热变形，这会严重影响机床的加工精度，需要利用直线光栅尺来测量工作台位置的变化，以对工作台做出调整，提高机床的加工精度。目前国内的直线光栅尺多数是增量式光栅，每条光栅尺上只有一个绝对位置，以这个绝对位置作为基准零位，移动读数头得到的实时位置是相当于基准零点的增量。这种直线光栅尺的缺陷是每次开启或复位时都要找基准零位，即读数头要沿尺身运动一个来回，通常说的找尺中，其操作既麻烦又浪费时间，还会造成生产成本过高。
实用新型内容
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种测量快速、成本低且能有效提高绝对位置的可靠性的数控机床用绝对式光栅尺。
[0004]本实用新型所采用的技术方案是:本实用新型包括读数头装置和尺身装置，在所述尺身装置内固定设置有玻璃光栅，在所述玻璃光栅上刻有绝对码道，所述尺身装置固定设置在数控机床的床身上，所述读数头装置由固定设置于数控机床的移动工作台上的支架和连接在所述支架下方的小车装置组成，在所述支架上装置有信号处理单元，在所述小车装置内装置有线阵CCD传感器、设置在所述线阵CCD传感器下侧的放大镜组和设置在所述放大镜组下方的平行光源，所述线阵CCD传感器与所述信号处理单元信号连接，所述放大镜组与所述平行光源之间留有间隙，所述玻璃光栅位于该间隙之间，所述放大镜组的镜头正对所述绝对码道，数控机床上的移动工作台带动所述读数头装置相对于所述玻璃光栅移动。
[0005]在所述小车装置上固定设置有一挡片，在所述支架上固定有一玻珠，所述支架和所述小车装置之间通过拉簧进行弹性连接，在所述拉簧的作用下，所述玻珠始终顶在所述挡片上，所述支架和所述小车装置之间保持位置不变。
[0006]在所述小车装置上还装置有光电传感器，所述光电传感器与所述信号处理单元信号连接，在所述玻璃光栅上还刻有增量码道，所述光电传感器扫描所述增量码道上的光栅刻线产生光电信号。
[0007]所述绝对码道由一条连续的非等间距排列的光栅刻线构成，该光栅刻线按照伪随机编码排列，所述增量码道由一条等间距排列周期性的光栅刻线构成。
[0008]本实用新型的有益效果是:由于本实用新型包括读数头装置和尺身装置，在所述尺身装置内固定设置有玻璃光栅，在所述玻璃光栅上刻有绝对码道，所述尺身装置固定设置在数控机床的床身上，所述读数头装置由固定设置于数控机床的移动工作台上的支架和连接在所述支架下方的小车装置组成，在所述支架上装置有信号处理单元，在所述小车装置内装置有线阵CCD传感器、设置在所述线阵CCD传感器下侧的放大镜组和设置在所述放大镜组下方的平行光源，所述放大镜组的镜头正对所述绝对码道，所述线阵CCD传感器与所述信号处理单元信号连接，所述放大镜组与所述平行光源之间留有间隙，所述玻璃光栅位于该间隙之间，数控机床上的移动工作台带动所述读数头装置相对于所述玻璃光栅移动，所以，本实用新型通过光学放大的方法提高确定光栅尺的绝对位置的可靠性，在线阵CCD传感器和玻璃线纹之间安装了专用的放大镜组，当线阵CCD传感器扫描绝对码道上的线纹时，通过放大镜组的放大功能，可以把很细的线纹放大数倍，提高线阵CCD传感器读取线纹宽度的准确性，避免读错产生误码，且极大地提高了测量速度，间接地降低了生产成本，有效地提高了光栅尺绝对位置的可靠性。
[0009]另外，由于本实用新型在所述小车装置上固定设置有一挡片，在所述支架上固定有一玻珠，所述支架和所述小车装置之间通过拉簧进行弹性连接，在所述拉簧的作用下，所述玻珠始终顶在所述挡片上，所述支架和所述小车装置之间保持位置不变，所以，本实用新型让运动的读数头装置上的小车装置始终受到一个方向的拉力，在读数头装置的支架上镶嵌一粒玻珠抵住小车上的金属挡片，不管读数头的运动如何改变，都不会产生往复运动的背隙，消除测量的重复性误差，即提高了测量的准确度。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本实用新型的简易结构示意图；
[0011]图2是所述玻璃光栅上的码道示意图；
[0012]图3是所述读数头装置的简易结构示意图；
[0013]图4是所述线阵CCD传感器扫描玻璃光栅上的绝对码道结构示意图；
[0014]图5是所述支架与所述小车装置之间的连接结构示意图；
[0015]图6是图5中的12部分的放大结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]如图1至图6所示，在本实施例中，本实用新型包括读数头装置I和尺身装置2。在本实施例中，所述尺身装置2是一条铝制型材，尺身装置2内安装有一条玻璃光栅10，通过胶水固定，尺身装置2上有孔位，通过螺丝固定于数控机床的床身上，读数头装置I通过螺丝固定于移动的工作台上，当数控机床的工作台轴移动时，绝对式光栅尺的读数头装置I扫描尺身装置2内的玻璃光栅10的线纹，产生光电信号，通过信号处理单元处理后，得到绝对式光栅尺的位置信息。在所述玻璃光栅10上刻有绝对码道3和增量码道4。所述绝对码道3由一条连续的非等间距排列的光栅刻线构成，该光栅刻线按照伪随机编码排列，所述增量码道4由一条等间距排列周期性的光栅刻线构成。所述读数头装置I由固定设置于数控机床的移动工作台上的支架5和连接在所述支架5下方的小车装置6组成。在所述支架5上装置有信号处理单元，在所述小车装置6内装置有线阵CCD传感器7、设置在所述线阵CXD传感器7下侧的放大镜组8和设置在所述放大镜组8下方的平行光源11，所述线阵CXD传感器7与所述信号处理单元信号连接，所述放大镜组8与所述平行光源11之间留有间隙，所述玻璃光栅10位于该间隙之间，所述放大镜组8的镜头正对所述绝对码道3。数控机床上的移动工作台带动所述读数头装置I相对于所述玻璃光栅10移动。所述平行光源11与所述放大镜组8 —同运动。在所述小车装置6上还装置有光电传感器，所述光电传感器与所述信号处理单元信号连接，在所述玻璃光栅10上还刻有增量码道4，所述光电传感器扫描所述增量码道4上的光栅刻线产生光电信号。
[0017]在所述小车装置6上固定设置有一挡片13，所述挡片13为金属挡片。在所述支架5上固定有一玻珠14，所述支架5和所述小车装置6之间通过拉簧15进行弹性连接，在所述拉簧15的作用下，所述玻珠14始终顶在所述挡片13上，所述支架5和所述小车装置6之间保持位置不变。
[0018]在本实用新型中，当所述读数头装置I (支架5和小车装置6的组合体)跟随数控机床上的移动工作台移动时，读数头装置沿着尺身装置移动，即沿着玻璃光栅10移动。此时，所述小车装置6上的线阵CCD传感器和光学传感器分别扫描所述绝对码道3和增量码道4上的刻纹线，并产生光电信号。通过信号处理单元处理后，得到绝对式光栅尺的位置信息，即可确定直线光栅尺的绝对位置。
[0019]在本实用新型之前，一般机床上安装的光栅尺测量时都会有一个重复性的误差，因为光栅尺的读数头内有支架和小车装置，支架和小车装置的机械结构连接之间会有配合公差，在使用时读数头装置会沿尺身装置往复运动，当改变运动方向时，会产生背隙误差，通常叫重复性误差。本实用新型在读数头装置I的支架5上镶嵌一粒玻珠14抵住小车装置上的金属挡片13，不管读数头装置的运动如何改变，都不会产生往复运动的背隙，消除测量的重复性误差，即提高了测量的准确度。
[0020]综上所述，本实用新型可应用于测量领域。
【权利要求】
1.一种数控机床用绝对式光栅尺，包括读数头装置(I)和尺身装置(2)，在所述尺身装置(2 )内固定设置有玻璃光栅(10 )，在所述玻璃光栅(10 )上刻有绝对码道(3 )，所述尺身装置(2)固定设置在数控机床的床身上，其特征在于:所述读数头装置(I)由固定设置于数控机床的移动工作台上的支架(5 )和连接在所述支架(5 )下方的小车装置(6 )组成，在所述支架(5)上装置有信号处理单元，在所述小车装置(6)内装置有线阵CXD传感器(7)、设置在所述线阵CXD传感器(7)下侧的放大镜组(8)和设置在所述放大镜组(8)下方的平行光源(11)，所述线阵CXD传感器(7)与所述信号处理单元信号连接，所述放大镜组(8)与所述平行光源(11)之间留有间隙，所述玻璃光栅(10 )位于该间隙之间，所述放大镜组(8 )的镜头正对所述绝对码道(3)，数控机床上的移动工作台带动所述读数头装置(I)相对于所述玻璃光栅(10)移动。
2.根据权利要求1所述的一种数控机床用绝对式光栅尺，其特征在于:在所述小车装置(6)上固定设置有一挡片(13)，在所述支架(5)上固定有一玻珠(14)，所述支架(5)和所述小车装置(6)之间通过拉簧(15)进行弹性连接，在所述拉簧(15)的作用下，所述玻珠(14)始终顶在所述挡片(13)上，所述支架(5)和所述小车装置(6)之间保持位置不变。
3.根据权利要求1所述的一种数控机床用绝对式光栅尺，其特征在于:在所述小车装置(6 )上还装置有光电传感器，所述光电传感器与所述信号处理单元信号连接，在所述玻璃光栅(10)上还刻有增量码道(4)，所述光电传感器扫描所述增量码道(4)上的光栅刻线产生光电信号。
4.根据权利要求3所述的一种数控机床用绝对式光栅尺，其特征在于:所述绝对码道(3)由一条连续的非等间距排列的光栅刻线构成，该光栅刻线按照伪随机编码排列，所述增量码道(4)由一条等间距排列周期性的光栅刻线构成。
【文档编号】B23Q17/24GK203712418SQ201420024136
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年1月15日 优先权日:2014年1月15日
【发明者】黄志良, 张松涛, 刘向阳 申请人:珠海市怡信测量科技有限公司