光栅尺结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开并提供了一种使用误差小、使用范围广和工作效率高的光栅尺结构。本实用新型包括机床、设在所述机床上的光栅尺以及设在所述光栅尺上方的读数头，所述读数头设在所述机床的移动工作台上，所述光栅尺与所述机床的运动方向平行，所述读数头随所述移动工作台移动，并通过内部的光电传感器扫描所述光栅尺上的增量光栅，得到位移量。本实用新型适用于机床测量领域。
【专利说明】光栅尺结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种光栅尺结构。
【背景技术】
[0002]目前数控机床的精度和速度要求越来越高，当滚珠丝杆机器螺母来快速移动机床工作台，滚珠丝杆开始发热升温，产生误差，此时采用直线光栅尺就能有效消除潜在的误差源。通常使用的直线光栅尺包括光栅尺和读数头。读数头内部设有的支架和小车之间通过机械结构连接，存在配合公差和重复性公差；光栅尺使用玻璃基体，并在其上刻有清晰均匀的增量光栅，而由于玻璃本身的长度限制加上光刻技术的限制，让这种光栅尺在使用和运输过程中造成很大的不便。同时，使用光栅尺测量后每次开机时都要重新让工作台移动回零点位置坐标，才能重新测量，这样大大增加了工作时间。由此可见，现有的直线光栅尺存在使用误差大、储运不便、使用长度限制大和工作耗时长等不足。
实用新型内容
[0003]本实用新型所要解决的问题就是克服现有技术的不足，提供一种使用误差小、使用范围广和工作效率高的光栅尺结构。
[0004]本实用新型所采用的技术方案是:本实用新型包括机床、设在所述机床上的光栅尺以及设在所述光栅尺上方的读数头，所述读数头设在所述机床的移动工作台上，所述光栅尺与所述机床的运动方向平行，所述读数头随所述移动工作台移动，并通过内部的光电传感器扫描所述光栅尺上的增量光栅，得到位移量。
[0005]所述读数头包括壳体、封盖、设置在所述壳体内部的信号处理单元、设置在所述信号处理单元下方的光电传感器、设置在所述壳体底板上且位置与所述光电传感器相对应的扫描窗口以及输出线路，所述光电传感器设置在所述扫描窗口的正中间。
[0006]所述光电传感器包括凸镜、光电池组和LED光源，所述LED光源发出的光透过所述凸镜扫描所述光栅尺，光线经过衍射和干涉返回后被所述光电池组接收。
[0007]所述光栅尺上刻有增量光栅，且在所述增量光栅中穿插有若干绝对参考点。
[0008]所述光栅尺根据使用长度不同可选用不同材料基体，长度在3米以内时选用玻璃基体，超出3米时基体材料选用钢带。
[0009]本实用新型的有益效果是:由于本实用新型包括机床、设在所述机床上的光栅尺以及设在所述光栅尺上方的读数头，所述读数头设在所述机床的移动工作台上，所述光栅尺与所述机床的运动方向平行，所述读数头随所述移动工作台移动，并通过内部的光电传感器扫描所述光栅尺上的增量光栅，得到位移量。所以本实用新型有效消除往复测量误差和机械配合误差，同时因使用光扫描测量法而具备良好的抗污染能力和长期稳定性。
[0010]由于所述光栅尺上刻有增量光栅，且在所述增量光栅中穿插有若干绝对参考点。所以本实用新型能让后续电子设备快速找到绝对参考点，有效提高工作效率。
[0011]由于所述光栅尺根据使用长度不同可选用不同材料基体，长度在3米以内时选用玻璃基体，超出3米时基体材料选用钢带。所以本实用新型可用于大长度测量，解决直线光栅尺在大型机床上的应用，提高了直线光栅尺的应用范围并保证了大型机床的加工测量精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型的俯视图；
[0013]图2是本实用新型读数头的爆炸图；
[0014]图3是本实用新型光栅尺的俯视图；
[0015]图4是本实用新型扫描光栅尺线纹的示意图。
【具体实施方式】
[0016]如图1所示，本实用新型包括机床、设在所述机床上的光栅尺I以及设在所述光栅尺I上方的读数头2，所述读数头2设在所述机床的移动工作台上，所述光栅尺I与所述机床的运动方向平行，所述读数头2随所述移动工作台移动，并通过内部的光电传感器6扫描所述光栅尺I上的增量光栅9，得到位移量。
[0017]如图2所示，所述读数头2包括壳体3、封盖4、信号处理单元5、光电传感器6、扫描窗口 7和输出线路8。所述信号处理单元5和所述光电传感器6通过贴片锡焊固定连接，并安装在所述壳体3内；所述扫描窗口 7设置在所述壳体3的底板上，且正对着所述光栅尺I上的刻线，所述光电传感器6的位置对准所述扫描窗口 7的正中间；所述封盖4在所述壳体3的顶部通过胶贴密封连接，从而保护所述壳体3内的元器件。工作时，用隔离片设置所述读数头2与所述光栅尺I的间隙，当所述读数头2沿着所述光栅尺I运动时，通过所述输出线路8把扫描位移测量信号传输到后续电子设备中。
[0018]如图3和图4所示，所述光栅尺I上等间距排列着周期性光栅刻线，即增量光栅9，在所述增量光栅9中穿插了许多绝对参考点10，所述绝对参考点10按照距离编码规则排列，工作时，当所述读数头2移动经过两个相邻参考点后，后续电子设备就能找到绝对参考点位置，快速实现“参考点回零”的操作。
[0019]所述光电传感器6是由凸镜61、光电池组62和LED光源63集成的芯片，开始对所述光栅尺I进行扫描时，所述LED光源63发出的光经过所述凸镜61扫描所述光栅尺I上的刻线，通过光栅的衍射和干涉返回所述光电池组62接收，最后由信号处理单元5得到位移的测量信号。
[0020]本实用新型适用于机床测量领域。
【权利要求】
1.一种光栅尺结构，其特征在于:所述光栅尺结构包括机床、设在所述机床上的光栅尺(I)以及设在所述光栅尺(I)上方的读数头(2)，所述读数头(2)设在所述机床的移动工作台上，所述光栅尺(I)与所述机床的运动方向平行，所述读数头(2)随所述移动工作台移动，并通过内部的光电传感器(6)扫描所述光栅尺(I)上的增量光栅(9)，得到位移量。
2.根据权利要求1所述的光栅尺结构，其特征在于:所述读数头(2)包括壳体(3)、封盖(4)、设置在所述壳体(3)内部的信号处理单元(5)、设置在所述信号处理单元(5)下方的光电传感器(6 )、设置在所述壳体(3 )底板上且位置与所述光电传感器(6 )相对应的扫描窗口(7)以及输出线路(8)，所述光电传感器(6)设置在所述扫描窗口(7)的正中间。
3.根据权利要求2所述的光栅尺结构，其特征在于:所述光电传感器(6)包括凸镜(61)、光电池组(62)和LED光源(63),所述LED光源(63)发出的光透过所述凸镜(61)扫描所述光栅尺(I)，光线经过衍射和干涉返回后被所述光电池组(62 )接收。
4.根据权利要求1所述的光栅尺结构，其特征在于:所述光栅尺(I)上刻有增量光栅(9),且在所述增量光栅(9)中穿插有若干绝对参考点(10)。
5.根据权利要求4所述的光栅尺结构，其特征在于:所述光栅尺(I)根据使用长度不同可选用不同材料基体，长度在3米以内时选用玻璃基体，超出3米时基体材料选用钢带。
【文档编号】B23Q17/24GK204036156SQ201420374366
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年7月8日 优先权日:2014年7月8日
【发明者】黄志良 申请人:珠海市怡信测量科技有限公司