Устройство для измерения линейных перемещений Советский патент 1991 года по МПК G01B11/00 

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

Цель изобретения - повышение долговечности за счет уменьшения износа путем повышения площади контакта при перемещении каретки по направляющим.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Устройство содержит корпус 1, жестко укрепленную в нем измерительную стеклянную линейку 2 с нанесенной на ее рабочей поверхности дорожкой измерительной дифракционной решетки 3, например дифракционной голографической решеткой, отсчетную головку 4, установленную в корпусе 1 с возможностью перемещения вдоль измерительной линейки 2, установленную в отсчетной головке 4 каретку 5, механизм прижатия 6 каретки 5 к двум взаимно перпендикулярным направляющим поверхностям измерительной линейки 2, одна из которых - ее рабочая поверхность, индикаторную дифракционную решетку 7, выполненную с возможностью взаимодействия с измерительной дифракционной решеткой 3. Вдоль рабочей поверхности измерительной линейки 2 по обеим сторонам дорожки измерительной дифракционной решетки 3 параллельно ей, а также вдоль второй направляющей поверхности измерительной линейки 2 закреплены прокладки 8, 9 и 10 одинаховой толщины по всей ее длине из материала с малым коэффициентом трения скольжения, с которыми контактирует каретка 5, выполненная Г-образ- ной формы из прозрачного материала, например стекла, причем индикаторная дифракционная решетка 7, например дифракционная голографическая решетка, нанесена непосредственно на саму, каретку 5, на ту ее сторону, которая обра- щена к рабочей поверхности измерительной линейки 2.

сл

С

о о

СА)

NO

При этом механизм прижатия б каретки 5 к двум взаимно перпендикулярным направляющим поверхностям измерительной линейки 2 представляет собой, например, четыре цилиндрические пружины 11-14, укрепленные в отсчетной головке 4, две из которых (пружины 11 и 12) прижимают каретку 5 к рабочей поверхности измерительной линейки 2, а две другие (пружины 13 и 14) укреплены в отсчетной головке 4 под углом к каретке 5 таким образом, что усилие ее прижатия разлагается на две составляющие силы, прижимающие каретку 5 как к рабочей поверхности измерительной линейки 2, так и к второй ее направляющей поверхности.

Прокладки 8, 9 и 10 одинаковой толщины по всей длине измерительной линейки 2, установленные на измерительной линейке 2 (путем напыления, приклеивания или другим способом) между ней и кареткой так, чтобы зазор между измерительной и индикаторной дифракционными решетками 3 и 7 оставался постоянным по всей длине измерительной линейки 2,выполнены из материала с малым коэффициентом трения скольжения по нему стекла, например, из фторопласта.

Устройство для измерения линейных перемещений работает следующим образом.

При перемещении измерительного подвижного органа станка, на котором жестко закреплена подвижная отсчетная головка 4, движение передается каретке 5, а значит и индикаторной дифракционной решетке 7, нанесенной непосредственно на стороне каретки 5, выполненной из оптического стекла, обращенной к рабочей поверхности измерительной линейки 2, относительно которой они перемещаются по ее двум взаимно перпендикулярным направляющим поверхностям, одна из которых ее рабочая поверхность. При этом измерительная и индикаторная дифракционные решетки взаимодействуют, При их освещении излучателем (на фигурах не показан) образуется модуляционная картина комбинационных полос, пропорциональных 1/4 периода измерительной дифракционной рещетки 3, которая воспринимается фотодиодами (на фигурах не показаны). Световая энергия, проходящая через образующие комбинационные полосы, преобразуется фотодиодами в сигнал напряжения. Сигналы с фотодиодов поступают в предусилитель и далее по кабелю в электронное устройство (на фигурах не показаны) для преобразования счета и индикации перемещения.

При перемещении каретки 5 Г-образной формы вдоль измерительной линейки 2 она своими взаимно перпендикулярными поверхностями контактирует с направляющими поверхностями измерительной линейки 2, опираясь на прокладки 8, 9 и 10. При этом площадь контакта каретки 5 с прокладками 8, 9 и 10 при длине каретки, равной 60 мм, и ширине прокладок, равной 2 мм, составляет

240 мм2 на рабочей поверхности измерительной линейки 2 и 120 мм2 на второй направляющей поверхности измерительной линейки 2, в то время как у устройства- прототипа площадь контакта не превышает 40 мм2 на рабочей поверхности измерительной линейки и 20 мм на второй ее направляющей поверхности.

Таким образом, повысив площадь контакта при перемещении каретки по направляющим, уменьшают их износ, т.е. увеличивают долговечность устройства. Это обеспечивается заменой подшипников скольжения в устройстве-прототипе на прокладки в предлагаемом устройстве и за счет

выполнения каретки Г-образной формы из оптического стекла.

Кроме того, нанесение индикаторной дифракционной решетки 7 непосредственно на стекло каретки 5, т.е. выполнение их

из одного материала с одним и тем же коэффициентом теплового расширения приводит к повышению точности измерений, так как при этом устраняется один из источников возможных погрешностей при выполнении, как это делается в устройстве-прототипе, каретки 5 из дюралюминия, а индикаторной дифракционной решетки 7 из оптического стекла, имеющих различные коэффициенты теплового рэсширения.

Формула изобретения Устройство для измерения линейных перемещений, содержащее корпус и размещенные в корпусе измерительную линейку, выполненную в виде двух взаимно перпендикулярных направляющих поверхностей и дорожки измерительной дифракционной решетки, расположенной на

одной из направляющих поверхностей - рабочей поверхности, отсчетную головку, установленную с возможностью перемещения, и расположеную на отсчетной головке каретку, механизм прижатия

каретки к направляющим поверхностям измерительной линейки и индикаторную дифракционную решетку, установленную с возможностью взаимодействия с измерительной дифракционной решеткой, отличающееся тем, что, с целью повышения

долговечности, оно снабжено прокладками, выполненными из материала с малым коэффициентом трения скольжения и одммаковыми толщинами по всей длине, к, размещенными вдоль рабочей поверхности измерительной линейки по обеим сторонам дорожки измерительной дифракционной

оешетки и вдоль другой направляющей по- еохности измерительной линейки, каретка гыполненз Г-образной формы из прозрачного материала а индикаторная дифоакцион- нач решетка выполнена на стороье каретки, ориентированной к рабочей поверхности мзмеоительной линейки

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в отсчетных системах измерительных приборов, координационно-измерительных машин и прецизионных станков. Цель изобретения - повышение долговечности за счет уменьшения износа путем увеличения площади контакта при перемещении каретки по направляющим. При перемещении отсчетной головки 4, закрепленной на исследуемом объекте, индикаторная дифракционная решетка 7, нанесенная на одной из сторон каретки 5, выполненной Г-образной формы из прозрачного материала, взаимодействует с измерительной дифракционной решеткой 3, нанесенной на одну из взаимно-перпендикулярных плоскостей измерительной линетки 2. В результате взаимодействия дифракционных решеток возникает модуляционная картина полос, по которой определяется перемещение. Наличие прокладок 8, 9 и 10 обеспечивает повышение площади контакта каретки 5 с направляющими плоскостями измерительной линетки 2. 2 ил.

Фиг г