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CN109579710A - 一种具有热稳定性的柔性光栅安装机构 - Google Patents

一种具有热稳定性的柔性光栅安装机构 Download PDF

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CN109579710A
CN109579710A CN201811598787.0A CN201811598787A CN109579710A CN 109579710 A CN109579710 A CN 109579710A CN 201811598787 A CN201811598787 A CN 201811598787A CN 109579710 A CN109579710 A CN 109579710A
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CN
China
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grating
fastening screw
mounting rack
flexible
grating scale
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Pending
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CN201811598787.0A
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English (en)
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罗松保
李�杰
金秀梅
李树
韩海涛
陈建元
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AVIC Beijing Precision Engineering Institute for Aircraft Industry
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AVIC Beijing Precision Engineering Institute for Aircraft Industry
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    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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Abstract

本发明公开了一种具有热稳定性的柔性光栅安装机构，包括光栅安装架、光栅尺压块以及紧固螺钉，所述光栅安装架的两端分别通过第一平行四边形铰链和第二平行四边形铰链用紧固螺钉安装在工作台上，其中部直接通过螺钉连接，光栅尺由光栅尺压块A、光栅尺压块B和光栅尺压块C压持在光栅安装架上，实现了工作台受工作环境温度变化而发生微小热变形伸缩以及其他应力冲击时，发生弹性变形，有效隔离变形和应力向安装支架的传递，保证光栅工作时的测量精度和准确性，减少测量时的系统误差。

Description

一种具有热稳定性的柔性光栅安装机构
技术领域
本发明涉及光栅领域，具体为一种具有热稳定性的柔性光栅安装机构。
背景技术
光栅尺作为精密位移检测和反馈元件，在各种精密加工和测量设备中得到了广泛的应用。通常光栅尺分为两部分，一部分为读数头，一部分为刻度尺，在光栅尺应用时，刻度尺固定于移动部件光滑的平面上，读数头固定于另一固定部件上。
光栅尺支架安装于测量系统的移动台体上,不同的工作台体对环境温度的变化敏感程度不一，其产生的微小变形会对光栅尺安装支架的位置精度带来影响，间接地影响整个系统的工作精度；还有工作台体在工作过程中的其他应力冲击同样会通过光栅安装架对光栅固定面作用，同样地会对光栅测量精确度造成不良影响。
目前，绝大多数的光栅安装机构存在以下几点问题：
(1)仅考虑到光栅尺的快速可靠安装以及安装支架的可延展性，并未对微小热变形以及安装台面的其他应力的影响作用做有效改善。
(2)光栅尺支架安装于测量系统的移动台体上,测量系统的工作台体以及光栅安装架本身伴随环境温度变化有一定的热变形，变形会直接影响光栅安装架的位置精度，使得光栅尺测量精度受到影响；
(3)其次，工作台体在工作过程中由于振动或是运动状态的变化会对光栅安装架造成不确定的应力冲击，同样不利于光栅尺测量精度的保证，现有的在高精度的光栅尺测量定位系统中，需要合理地消除这些不利因素。
发明内容
为了克服现有技术方案的不足,本发明提供一种具有热稳定性的柔性光栅安装机构，能有效地解决背景技术提出的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种具有热稳定性的柔性光栅安装机构，包括光栅安装架、光栅尺压块A、光栅尺压块B、光栅尺压块C、左柔性端紧固螺钉、右柔性端紧固螺钉以及中心紧固螺钉，其特征在于：设置在所述光栅安装架两端的第一平行四边形铰链和第二平行四边形铰链分别用左柔性端紧固螺钉和右柔性端紧固螺钉安装在工作台上，所述光栅安装架中部直接通过中心紧固螺钉连接工作台，光栅尺由光栅尺压块A、光栅尺压块B和光栅尺压块C压持在光栅安装架上。
进一步地，所述第一平行四边形铰链和第二平行四边形铰链均是由线切割加工方式形成“门”字形间隙结构，且间隙结构的每个拐角处设置有相对的凹弧。
进一步地，所述光栅安装架通过左柔性端紧固螺钉、右柔性端紧固螺钉以及中心紧固螺钉安装在测量系统的工作台上，且工作台上固定安装有相对于光栅尺位置不变的读数头。
进一步地，所述光栅安装架以及光栅尺压块A、光栅尺压块B和光栅尺压块C均由热膨胀系数低的殷钢制造。
进一步地，所述中心紧固螺钉安装孔设置在光栅安装架的几何中间位置，左柔性端紧固螺钉和右柔性端紧固螺钉的安装孔以及所述第一平行四边形铰链和第二平行四边形铰链以光栅安装架的中间位置为中心左右对称设置。
进一步地，光栅安装架上的光栅尺的安装部位分别与第一平行四边形铰链和第二平行四边形铰链底部连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明的采用热膨胀系数极低的殷钢材料制作光栅安装架和光栅尺压块，安装支架本身受工作温度变化产生的伸缩变形极其微小，具有良好的热稳定性；
(2)本发明的在工作台体受工作环境温度变化而发生微小热变形伸缩以及受其他应力冲击时，光栅安装支架两端的螺钉紧固部位将热变形和应力冲击传递给平行四边形铰链，使其发生弹性变形，可以有效隔离变形和应力向光栅尺的传递，确保光栅不受工作台温度形变的影响而产生变形误差。
附图说明
图1为本发明的整体俯视结构示意图；
图2为本发明的立体结构示意图；
图3为本发明的第一平行四边形铰链或第二平行四边形铰链放大结构示意图。
图中标号：
1-第一平行四边形铰链；2-光栅安装架；3-光栅尺压块A；4-第二平行四边形铰链；5-光栅尺压块B；6-左柔性端紧固螺钉；7-读数头；8-中心紧固螺钉；9-光栅尺；10-右柔性端紧固螺钉；11-光栅尺压块C。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、图2或图3所示，本发明提供了一种具有热稳定性的柔性光栅安装机构，包括光栅安装架2、光栅尺压块A3、光栅尺压块B5、光栅尺压块C11、左柔性端紧固螺钉6、右柔性端紧固螺钉10以及中心紧固螺钉8，设置在所述光栅安装架2两端的第一平行四边形铰链1和第二平行四边形铰链4分别用左柔性端紧固螺钉6和右柔性端紧固螺钉10安装在工作台上，所述光栅安装架2中部直接通过中心紧固螺钉8连接工作台，光栅尺9由光栅尺压块A3、光栅尺压块B5和光栅尺压块C11压持在光栅安装架2上
本发明中的光栅尺9由光栅尺压块A3、光栅尺压块B5和光栅尺压块C11压持在光栅安装架2上，并且光栅安装架2与固定工作台只有以上三个紧固螺钉固定安装。
本发明的第一平行四边形铰链1和第二平行四边形铰链4均是由线切割加工方式形成“门”字形间隙结构，且间隙结构的每个拐角处设置有相对的凹弧，这样使得光栅安装架2两端的紧固部位将固定工作台的热变形和应力冲击传递给第一平行四边形铰链1和第二平行四边形铰链4,使得第一平行四边形铰链1和第二平行四边形铰链4发生形变，间隙结构的第一平行四边形铰链1和第二平行四边形铰链4将热变形和应力冲击有效隔离，避免向光栅安装架2的传递，保证光栅尺9不受固定工作台温度形变的影响而产生系统误差。
所述光栅安装架2通过左柔性端紧固螺钉6、右柔性端紧固螺钉10以及中心紧固螺钉8安装在测量系统的工作台上，且工作台上固定安装有相对于光栅尺9位置不变的读数头7。
光栅安装架2以及光栅尺压块A3、光栅尺压块B5和光栅尺压块C11均由热膨胀系数低的殷钢制造，使其本身不易受环境温度变化产生伸缩变形，具有良好的热稳定性。
所述中心紧固螺钉8安装孔设置安装在光栅安装架2的几何中间位置，左柔性端紧固螺钉6和右柔性端紧固螺钉10的安装孔以及所述第一平行四边形铰链1和第二平行四边形铰链4以光栅安装架2的中间位置为中心左右对称设置。
光栅安装架2两端的第一平行四边形铰链1、第二平行四边形铰链4上部分别通过左柔性端紧固螺钉6和右有柔性端紧固螺钉10与工作台体固定，光栅安装架2上的光栅尺9的安装部位分别与第一平行四边形铰链1和第二平行四边形铰链4底部连接。
第一平行四边形铰链1和第二平行四边形铰链4还能通过其变形一定程度地消除缓冲来源于安装工作台体的应力冲击向光栅尺9传递。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (6)

1.一种具有热稳定性的柔性光栅安装机构，包括光栅安装架(2)、光栅尺压块A(3)、光栅尺压块B(5)、光栅尺压块C(11)、左柔性端紧固螺钉(6)、右柔性端紧固螺钉(10)以及中心紧固螺钉(8)，其特征在于：设置在所述光栅安装架(2)两端的第一平行四边形铰链(1)和第二平行四边形铰链(4)分别用左柔性端紧固螺钉(6)和右柔性端紧固螺钉(10)安装在工作台上，所述光栅安装架(2)中部直接通过中心紧固螺钉(8)连接工作台，光栅尺(9)由光栅尺压块A(3)、光栅尺压块B(5)和光栅尺压块C(11)压持在光栅安装架(2)上。
2.根据权利要求1所述的一种具有热稳定性的柔性光栅安装机构，其特征在于：所述第一平行四边形铰链(1)和第二平行四边形铰链(4)均是由线切割加工方式形成“门”字形间隙结构，且间隙结构的每个拐角处设置有相对的凹弧。
3.根据权利要求1所述的一种具有热稳定性的柔性光栅安装机构，其特征在于：所述光栅安装架(2)通过左柔性端紧固螺钉(6)、右柔性端紧固螺钉(10)以及中心紧固螺钉(8)安装在测量系统的工作台上。
4.根据权利要求1所述的一种具有热稳定性的柔性光栅安装机构，其特征在于：所述光栅安装架(2)以及光栅尺压块A(3)、光栅尺压块B(5)和光栅尺压块C(11)均由热膨胀系数低的殷钢制造。
5.根据权利要求3所述的一种具有热稳定性的柔性光栅安装机构，其特征在于：所述中心紧固螺钉(8)安装孔设置在光栅安装架(2)的几何中间位置，左柔性端紧固螺钉(6)和右柔性端紧固螺钉(10)的安装孔以及所述第一平行四边形铰链(1)和第二平行四边形铰链(4)以光栅安装架(2)的中间位置为中心左右对称设置。
6.根据权利要求1所述的一种具有热稳定性的柔性光栅安装机构，其特征在于：光栅安装架(2)上的光栅尺(9)的安装部位分别与第一平行四边形铰链(1)和第二平行四边形铰链(4)底部连接。
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