一种消除间隙的直线编码器读数头的制作方法

本发明涉及高精度数控装备的传感器领域，尤其是一种消除间隙的直线编码器读数头。

背景技术：

直线编码器是高精度数控装备闭环控制系统中的关键直线位置位移传感器。依其测量原理分为光栅尺和磁栅尺。直线编码器的测量精度取决于其磁栅或光栅的精度及其安装的直线度。然而要进行高精度测量，则必须始终保持读数头在移动过程中的运动轨迹与磁栅或光栅直线方向的一致性。读数头由两个部分组成：感应位置信号的滑动小车部分和处理位置信号的主体部分。读数头在移动过程中，其感应磁信号或光电扫描信号的滑动小车部分在沿磁栅或光栅移动时需要保持与磁栅或光栅在直线方向上稳定的相对位置关系，这样才能保证高精度测量。然而由于传感器在工作环境防护等级的要求，读数头主体部分与密封胶条紧贴，其在移动过程中受到的摩擦阻力较大，其运动轨迹存在不确定性。因而要保证高精度测量，读数头主体部分与读数头滑动小车部分之间必须要允许发生垂直于磁栅或光栅直线方向的相对移动，而不允许发生沿磁栅或光栅直线方向的相对移动。这就要求必须消除读数头主体部分与读数头滑动小车部分之间的间隙，同时也要保留读数头主体部分与读数头滑动小车部分发生垂直于磁栅或光栅直线方向相对位移的可能。以往的直线编码器或是采取在读数头主体部分与读数头滑动小车部分之间用两个弹簧固定消除间隙，同时还需要消除读数头主体部分与读数头滑动小车发生相对位移时弹簧位置变化产生的扭力。这就使得读数头结构较为复杂；或是采用弹簧探针，钢球及硬质合金片组合的方式前后顶住以消除读数头主体部分与读数头滑动小车部分之间间隙，但由于读数头主体部分与读数头滑动小车部分之发生垂直于光栅或磁栅直线方向相对运动时，弹簧探针由于摩擦易磨损，且受力之后易变形，进而造成整个结构受力情况不均匀，影响测量精度。现在需要一种简单的消除直线编码器读数头主体部分与读数头滑动小车部分之间间隙的新型结构，既要保留读数头主体部分与读数头滑动小车部分发生垂直于磁栅或光栅直线方向相对位移的可能，同时也保证整体结构在运行中的稳定。

技术实现要素：

本发明为了克服上述中存在的问题，提供了一种消除间隙的直线编码器读数头，能够消除直线编码器读数头主体与读数头滑动小车之间间隙，同时也保证整体结构在运行中的稳定。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种消除间隙的直线编码器读数头，包括：读数头主体，所述读数头主体底部设置有直柄；所述直柄前侧部设置有凹槽，凹槽内设置有金属片；

读数头滑动小车，所述的读数头滑动小车上侧前后设置有钢球、钢丝座及顶针座；所述的钢丝座活动套接在顶针座内；所述的钢球与金属片相互接触；

连接拉簧，所述的连接拉簧包括弹簧钩以及拉簧；所述的弹簧钩穿过钢丝座，弹簧钩的前端部与钢丝座限位连接，弹簧钩的尾端部与拉簧连接；所述拉簧的端部与读数头主体尾端底侧固定连接。

作为优选，所述读数头滑动小车的上端面前后设置有第一通孔以及第二通孔；所述的钢球安装于第一通孔内；所述的钢丝座与顶针座安装于第二通孔内。

作为优选，所述的钢球外沿还设置有钢球座。

作为优选，所述第二通孔的轴向为两级中空圆柱状结构，顶针座固定在两级中空圆柱结构中，钢丝座与顶针座相互卡合。

作为优选，所述钢球座的轴向为两级圆台状结构且钢球座的轴向具有贯穿圆柱孔；所述的贯穿圆柱孔与钢球接触面一端设置有倒角。以便在安装钢球时，使钢球的中心自动位于读数头滑动小车的第一通孔以及第二通孔中心连线。

作为优选，所述顶针座的轴向为中空圆柱结构，中空圆柱结构的两端面设置有第一圆台面及第二圆台面。

作为优选，所述弹簧钩的前端部设置有圆头；所述圆头的外径大于钢丝座的中空圆柱结构的内径，圆头位于钢丝座的中空圆柱结构外端。

作为优选，所述弹簧钩的尾部为三角钩状结构，三角钩状结构的最大宽度大于中空圆柱结构的内径，小于第二圆台面外径。

作为优选，所述的钢球为光滑圆球结构；所述金属片与钢球的接触面为光滑面，金属片的另一面为粗糙面。

作为优选，所述的第一通孔与第二通孔为连通结构，直柄位于第一通孔与第二通孔之间。

本发明的有益效果是：一种消除间隙的直线编码器读数头，能够保留读数头主体部分与读数头滑动小车部分发生垂直于磁栅或光栅直线方向相对位移的可能，同时也保证整体结构在运行中的稳定；本发明能够将中空钢球座与钢球组合体安装到读数头滑动小车的第一通孔中，固定硬质合金片到读数头主体的直柄结构凹槽中，拉簧通过紧固结构固定于读数头上主体部分远离读数头主体直柄结构的一端，顶针座固定在滑动小车的第二通孔中，钢丝座位于顶针座靠近读数头主体直柄结构一端的空腔内。弹簧钩穿过钢丝座将顶针座和拉簧相连，安装时弹簧钩直柄结构从钢丝座较小直径圆柱一端穿过钢丝座，再将弹簧钩直柄结构端部压扁，使弹簧钩穿过钢丝座将顶针座和拉簧相连时不会从钢丝座中脱出。通过拉簧的弹性形变拉紧滑动小车，使得滑动小车始终顶住读数头主体的直柄结构，消除了间隙。钢球与镶嵌在读数头主体直柄结构凹槽一面的硬质合金片光滑面，这使得读数头主体相对读数头滑动小车发生相对位移时的摩擦阻力较小。且镶嵌读数头主体的直柄结构凹槽中的硬质合金片光滑面与读数头滑动小车的纵轴垂直，读数头主体相对读数头滑动小车发生的相对位移只会垂直于读数头滑动小车的纵轴方向。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明所述的一种消除间隙的直线编码器读数头的整体结构示意图；

图2是本发明所述的一种消除间隙的直线编码器读数头的局部结构示意图；

图3是本发明所述的一种消除间隙的直线编码器读数头的侧部剖面结构示意图；

图4是本发明所述的一种消除间隙的直线编码器读数头的俯视局部剖面结构示意图；

图5是本发明所述的一种消除间隙的直线编码器读数头的俯视结构示意图；

图6是本发明所述的一种消除间隙的直线编码器读数头的左视局部剖面结构示意图；

图7是本发明所述的一种消除间隙的直线编码器读数头的右视局部剖面结构示意图；

图8是本发明所述的一种消除间隙的直线编码器读数头的顶针座局部放大结构示意图；

图9是本发明所述的一种消除间隙的直线编码器读数头的钢球座局部放大结构示意图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1

如图1、2所示的一种消除间隙的直线编码器读数头，包括：读数头主体1，所述读数头主体1底部设置有直柄11；所述直柄11前侧部设置有金属片5；其中，直柄11两侧具有凹槽，金属片5设置于直柄11的凹槽侧壁；其凹槽长宽略大于金属片5的长宽，凹槽深度等于金属片5的厚度，凹槽中心位于读数头主体1中轴面，凹槽内侧面与读数头主体1纵轴垂直；

读数头滑动小车2，所述的读数头滑动小车2上侧前后设置有钢球4、钢丝座9及顶针座10；所述的钢丝座9活动套接在顶针座10内；所述的钢球4与金属片5相互接触；

连接拉簧，所述的连接拉簧包括弹簧钩8以及拉簧6；所述的弹簧钩8穿过钢丝座9，弹簧钩8的前端部与钢丝座9限位连接，弹簧钩8的尾端部与拉簧6连接；所述拉簧6的端部与读数头主体1尾端底侧固定连接。

本实施例中的直线编码器读数头消除间隙的新型结构，通过拉簧6的弹性形变拉紧滑动小车，使得滑动小车始终顶住读数头主体1的直柄结构，受力均匀，结构稳定，消除了间隙。

实施例2

如图1、2、3、4、5、6、7、8、9所示的一种消除间隙的直线编码器读数头，包括：读数头主体1，所述读数头主体1底部设置有直柄11；所述直柄11前侧部设置有金属片5；其中，直柄11两侧具有凹槽，金属片5设置于直柄11的凹槽侧壁；其凹槽长宽略大于金属片5的长宽，凹槽深度等于金属片5的厚度，凹槽中心位于读数头主体1中轴面，凹槽内侧面与读数头主体1纵轴垂直；

读数头滑动小车2，所述的读数头滑动小车2上侧前后设置有钢球4、钢丝座9及顶针座10；所述的钢丝座9活动套接在顶针座10内；所述的钢球4与金属片5相互接触；

连接拉簧，所述的连接拉簧包括弹簧钩8以及拉簧6；所述的弹簧钩8穿过钢丝座9，弹簧钩8的前端部与钢丝座9限位连接，弹簧钩8的尾端部与拉簧6连接；所述拉簧6的端部与读数头主体1尾端底侧固定连接，通过螺丝钉7固定于读数头主体1上侧。

所述读数头滑动小车2的上端面前后设置有第一通孔21以及第二通孔22；所述的钢球4安装于第一通孔21内；所述的钢丝座9与顶针座10安装于第二通孔22内。读数头滑动小车2的两个通孔中心连线与读数头滑动小车2纵轴平行，且位于读数头滑动小车2重心所处的中心面。第一通孔21以及第二通孔22突出于读数头滑动小车2上表面。

所述第二通孔22的轴向为两级圆台状结构，钢丝座9、顶针座10与两级圆台状结构相互卡合。

所述的钢球4外沿还设置有钢球座3。所述钢球座3的轴向为两级圆台状结构且钢球座3的轴向具有贯穿圆柱孔31；所述的贯穿圆柱孔31与钢球4接触面一端设置有倒角32。以便在安装钢球4时，使钢球4的中心自动位于读数头滑动小车2的第一通孔21以及第二通孔22中心连线。

所述顶针座10的轴向为中空圆柱结构，中空圆柱结构的两端面设置有第一圆台101面及第二圆台面102。所述钢丝座9为中空的两级圆台结构，钢丝座9较小直径的圆台部分套接在顶针座10的中空圆柱结构内，钢丝座9较大直径的圆台与第一圆台面101适配套接，形成限位连接

所述弹簧钩8的前端部设置有圆头81；弹簧钩8穿过钢丝座9的内部中空圆柱结构；所述圆头81的外径大于钢丝座9的内部中空圆柱结构的内径，圆头81位于钢丝座的中空圆柱结构外端。

所述弹簧钩8的尾部为三角钩状结构，三角钩状结构的最大宽度大于中空圆柱结构的内径，小于第二圆台面外径。保持弹簧钩8的位置不会脱离。安装时，弹簧钩8直柄结构从钢丝座9较小直径圆柱一端穿过钢丝座9，再将弹簧钩8直柄结构端部压扁，使弹簧钩8穿过钢丝座9将顶针座10和拉簧6相连时不会从钢丝座9中脱出。

所述的钢球4为光滑圆球结构；所述金属片5与钢球的接触面为光滑面，金属片的另一面为粗糙面，粗糙面与读数头主体1的直柄的凹槽相粘连。其中，金属片5为硬质合金。

所述的第一通孔21与第二通孔22为连通结构，直柄11位于第一通孔21与第二通孔22之间。

本发明所述的一种消除间隙的直线编码器读数头，够将中空钢球座3与钢球4组合体安装到读数头滑动小车2的第一通孔21中，固定硬质合金片到读数头主体1的直柄结构凹槽中，拉簧6通过紧固结构固定于读数头上主体1部分远离读数头主体1直柄结构的一端，顶针座10固定在滑动小车2的第二通孔22中，钢丝座9位于顶针座10靠近读数头主体1直柄结构一端的空腔内。弹簧钩8穿过钢丝座9将顶针座10和拉簧6相连，安装时弹簧钩8直柄结构从钢丝座9较小直径圆柱一端穿过钢丝座9，再将弹簧钩8直柄结构端部压扁，使弹簧钩8穿过钢丝座9将顶针座10和拉簧6相连时不会从钢丝座9中脱出。通过拉簧6的弹性形变拉紧滑动小车，使得滑动小车始终顶住读数头主体1的直柄结构，消除了间隙。钢球4与镶嵌在读数头主体1直柄结构凹槽一面的硬质合金片光滑面，这使得读数头主体1相对读数头滑动小车2发生相对位移时的摩擦阻力较小。且镶嵌读数头主体1的直柄结构凹槽中的硬质合金片光滑面与读数头滑动小车2的纵轴垂直，读数头主体1相对读数头滑动小车2发生的相对位移只会垂直于读数头滑动小车2的纵轴方向；本发明能够保留读数头主体部分与读数头滑动小车部分发生垂直于磁栅或光栅直线方向相对位移的可能，同时也保证整体结构在运行中的稳定。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。