УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Российский патент 1995 года по МПК G01B5/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в отсчетных системах измерительных приборов, координатно-измерительных машин, прецизионных станков.

Известно устройство для измерения линейных перемещений, содержащее корпус, закрепленную в нем измерительную линейку, отсчетную головку, установленную с возможностью перемещения вдоль измерительной линейки, установленную в головке каретку, контактирующую с измерительной линейкой посредством подшипниковых опор, индикаторную линейку, установленную на каретке с возможностью взаимодействия с измерительной линейкой, и механизм поджатия каретки к рабочей поверхности измерительной линейки. Механизм поджатия выполнен следующим образом. На каретке одним своим концом закреплена плоская пружина. Другой конец плоской пружины имеет форму вилки, два зубца которой разделяются прорезью. Длина прорези значительно превышает ее ширину. На зубцы плоской пружины опирается двумя концами валик. На валике между зубцами плоской пружины установлен прижимной ролик. Он контактирует с направляющей измерительной линейки своей цилиндрической поверхностью качения. Зубцы плоской пружины обеспечивают независимую упругую подвеску кожухов валика, что дает возможность прижимному ролику и валику изменять свою угловую ориентацию относительно направляющей, что позволяет поддерживать неизменным позиционное усилие, действующее на каретку [1]
Это устройство имеет следующие недостатки: во-первых, невысокие точность и воспроизводимость результатов измерений и высокая погрешность реверса, вызванные недостаточной жесткостью крепления каретки в направлении измерений; во-вторых, при работе устройства при движении каретки относительно измерительной линейки на нее воздействуют не только сила трения качения, но и сила трения скольжения, что повышает погрешность измерений.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения линейных перемещений модели LID-300, содержащее корпус, закрепленную в нем измерительную линейку, отсчетную головку, установленную с возможностью перемещения вдоль измерительной линейки, установленную в головке каретку, контактирующую с измерительной линейкой посредством подшипниковых опор, индикаторную линейку, установленную на каретке с возможностью взаимодействия с измерительной линейкой, и механизм поджатия каретки к измерительной линейке, причем механизм поджатия каретки выполнен в виде двух цилиндрических пружин [2]
Это устройство характеризуется недостаточной точностью измерений, обусловленной тем, что каретка поджимается к измерительной линейке двумя цилиндрическими пружинами, что приводит к деформациям измерительной линейки. Кроме того, оно сложно по конструкции и юстировке.

Для повышения точности измерений в устройстве для измерения линейных перемещений, содержащем корпус, закрепленную в нем измерительную линейку, отсчетную головку, установленную с возможностью перемещения вдоль измерительной линейки, установленную в головке каретку, контактирующую с измерительной линейкой посредством подшипниковых опор, индикаторную линейку, установленную на каретке с возможностью взаимодействия с измерительной линейкой, и механизм поджатия каретки к измерительной линейке, последний выполнен в виде жестко закрепленного одним концом на каретке прижимного упругого стержня и коромысла, размещенного на другом конце упругого стержня с возможностью ограниченного осевого перемещения вдоль него и поворота относительно оси упругого стержня, а подшипниковые опоры закреплены на плечах коромысла.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг. 2.

Предлагаемое устройство содержит корпус 1, закрепленную в нем измерительную линейку 2, отсчетную головку 3, установленную с возможностью перемещения вдоль измерительной линейки 2. В головке 3 установлена каретка 4, контактирующая с измерительной линейкой 2 посредством подшипниковых опор 5, 6 и 7. На каретке 4 установлена с возможностью взаимодействия с измерительной линейкой 2 индикаторная линейка 8. Каретка 4 постоянно поджата к измерительной линейке 2. Механизм поджатия каретки 4 к измерительной линейке 2 выполнен в виде жестко закрепленного одним концом на каретке 4 прижимного упругого стержня 9 и коромысла 10, размещенного на другом конце упругого стержня 9 с возможностью ограниченного осевого перемещения вдоль него и поворота относительно оси упругого стержня 9, а подшипниковые опоры 11 и 12 закреплены на плечах коромысла 10.

В конкретном случае измерительная линейка 2 закреплена в корпусе 1 с помощью прижимного резинового жгута.

Измерительная и индикаторная линейки выполнены из оптического стекла. Корпус 1 выполнен из стали или алюминиевого сплава Д16. Каретка 4 и отсчетная головка 3 выполнены из алюминиевого сплава Д16.

Ограничение осевого перемещения коромысла 10 по упругому стержню 9 достигается, например, тем, что на стержне 9 и коромысле 10 выполнена резьба. Подшипниковые опоры 11 и 12, закрепленные на плечах коромысла 10, представляют собой подшипники качения.

В случае фотоэлектрического устройства для измерения линейных перемещений в корпусе отсчетной головки 3 со стороны индикаторной линейки 8 устанавливается излучатель, а со стороны измерительной линейки 2 фотодиоды (не показаны). В устройстве предусмотрена система обработки и выдачи информации об измерении, например такая же, как в прототипе.

В случае применения предлагаемого устройства для измерения линейных перемещений в измерительных системах станков с ЧПУ или цифровой индикацией корпус 1 устройства с измерительной линейкой 2 жестко крепится на станок, например на станину, а отсчетная головка 3 жестко крепится на подвижной орган станка или наоборот.

Устройство для измерения линейных перемещений работает следующим образом.

При перемещении измерительного подвижного органа станка, на котором жестко крепится, например, отсчетная головка 3, движение передается каретке 4, а вместе с ней и индикаторной линейке 8, которые перемещаются относительно измерительной линейки 2 по ее направляющим плоскостям посредством подшипниковых опор 5, 6 и 7. При освещении измерительной и индикаторной линеек излучателем (не показан) образуется модуляционная картина комбинационных полос, пропорциональных 1/4 периода измерительной линейки 2, которая воспринимается фотодиодами (не показаны).

Световая энергия, проходящая через образующиеся комбинационные полосы, преобразуется фотодиодами в сигналы напряжения. Сигналы с фотодиодов поступают в предусилитель и далее по кабелю в электронное устройство (не показаны) для преобразования, счета и индикации величины перемещения.

При этом прижимной упругий стержень 9 обеспечивает прижим каретки 4 к измерительной линейке 2 посредством подшипниковых опор 11 и 12, обеспечивая постоянство усилия прижима. Погрешности установки устройства на станок компенсируются разворотом коромысла 10 в резьбовом соединении. При этом подшипниковые опоры 11 и 12 всегда прижимают каретку 4 к измерительной линейке 2 по линиям, обеспечивая тем самым постоянство прижима.

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемое устройство для измерения линейных перемещений позволяет повысить точность измерения за счет того, что сохраняется постоянным взаимное положение измерительной и индикаторной линеек.

Использование: в отсчетных системах измерительных приборов, координатно-измерительных машин, прецизионных станков. Сущность изобретения: устройство для измерения линейных перемещений содержит корпус, закрепленную в нем измерительную линейку, отсчетную головку, установленную с возможностью перемещения вдоль измерительной линейки, установленную в головке каретку, контактирующую с измерительной линейкой посредством подшипниковых опор, индикаторную линейку, установленную на каретке с возможностью взаимодействия с измерительной линейкой, и механизм поджатия каретки к измерительной линейки. При этом механизм поджатия каретки к измерительной линейке выполнен в виде жестко закрепленного одним концом на каретке прижимного упругого стержня и коромысла, размещенного на другом конце упругого стержня с возможностью ограниченного осевого перемещения вдоль него и поворота относительно оси упругого стержня, а подшипниковые опоры закреплены на плечах коромысла. Эффект: повышение точности измерений. 3 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащее корпус, закрепленную в нем измерительную линейку, отсчетную головку, установленную с возможностью перемещения вдоль измерительной линейки, установленную в головке каретку, контактирующую с измерительной линейкой посредством подшипниковых опор, индикаторную линейку, установленную на каретке с возможностью взаимодействия с измерительной линейкой, и механизм поджатия каретки к измерительной линейке, отличающееся тем, что механизм поджатия каретки к измерительной линейке выполнен в виде жестко закрепленного одним концом на каретке прижимного упругого стержня и коромысла, размещенного на другом конце упругого стержня с возможностью ограниченного осевого перемещения вдоль него и поворота относительно оси упругого стержня, а подшипниковые опоры закреплены на плечах коромысла.