專利名稱：一種便攜式激光千分表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于機械技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種測量零部件機械尺寸或位移量的測量裝置，尤其涉及光、機、電一體化測量零部件尺寸或位移量的千分表。
已有的千分表由光柵、測量頭、線軸承、測量桿、顯示器、光源等組成。光柵與測量桿之間用螺絲壓接，測量桿與測量頭用螺紋聯(lián)接，測量桿置于線軸承的內(nèi)孔中并作直線運動。采用商品線軸承制造的千分表產(chǎn)品存在下述問題1．若采用長程測量桿雖可使千分表測量范圍增大，但需用兩個線軸承才能使千分表工作，則使得千分表的體積大。若采用短程測量桿，雖可使得千分表體積小、使用方便，但由于測量桿與線軸承的間隙大，則難于提高千分表的測量精度。2．光柵尺的主尺和副尺間隙的一致性要求高，采用商品線軸承則限制了測量精度的提高，所以要提高測量精度就需要高精度線軸承來保證，則使得千分表造價高，不利于商品化。
本實用新型的目的是解決長程測量桿帶來的千分表體積大、短程測量桿帶來的與線軸承的間隙大難于提高千分表的測量精度，光柵尺采用主尺和副尺的結(jié)構(gòu)，其兩尺的間隙致性要求高帶來千分表造價高，不利于商品化的問題。
本實用新型包括測量頭1、測量桿2、光電信號處理電路18、殼體19等，測量桿2的端部與光柵尺3的一個短端側(cè)面固定聯(lián)接，測量桿2的另一端置于滑動軸承4的內(nèi)孔中作直線運動，光柵尺3的兩個長端側(cè)面分別與滾動軸承5和6的外圈滾動配合安置，偏心軸7和8分別固定在支架9上，偏心軸7和8分別置于滾動軸承5和6的內(nèi)圈中，在光柵尺3的非刻劃面一側(cè)安置準(zhǔn)直光源10，其輸出光束照射在光柵尺3的非刻劃面上，在光柵尺3的刻劃面一側(cè)安置棱鏡11接收光柵尺3的第一次衍射光，反射鏡12置于光柵尺3的非刻劃面的一側(cè)接收光柵尺3第二次衍射光，在光柵尺3的非刻劃面一側(cè)距反射鏡12一定位置上安置接收器13和14使其分別接收棱鏡11反射的第二次衍射的正一級和負(fù)一級的衍射光，在支架9和測量桿2的止推面之間安置壓力彈簧15，保證測量力在2-4N之間，滑動檔塊16和17靠在光柵尺3的刻劃面和非刻劃面的邊緣上起導(dǎo)向作用，接收器13和14的輸出端與光電信號處理電路18的輸入端聯(lián)接，殼體19與支架9用螺釘固定聯(lián)接在一起。
本實用新型工作時，首先接通千分表的電源，打開光源10，光源10發(fā)出的準(zhǔn)直光照射在光柵尺3上產(chǎn)生第一次衍射光經(jīng)棱鏡11反射后照射在光柵尺3上又產(chǎn)生第二次衍射光，反射鏡12把第二次衍射光反射到接收器13和14上。當(dāng)被測物體與測量頭1相接觸作尺寸測量時，測量頭1、測量桿2和光柵尺3一同運動，測量桿2在滑動軸承4內(nèi)孔中作直線運動，則光柵尺3在滾動軸承5和6之間運動，由于光柵尺3的運動使其衍射光強能量發(fā)生變化，則在接收器13和14上接收了按正、余弦變化的正一級和負(fù)一級的光信號，光信號由接收器13和14轉(zhuǎn)換成電信號且輸出端給入光電信號處理電路18，經(jīng)其處理后把被測物體的尺寸大小或位移量測量出并由顯示器顯示其數(shù)值。
本實用新型的積極效果本實用新型利用滾動軸承5和6的外圈與光柵尺3側(cè)面滾動接觸的結(jié)構(gòu)。解決了線軸承與測量桿的間隙大，光電信號質(zhì)量差和難于提高測量精度和測量長度的問題。由于采用滾動接觸提高了光電信號質(zhì)量和測量精度。本實用新型光柵尺3只采用主尺結(jié)構(gòu)，其一端與測量桿一端聯(lián)接后，光柵尺3作為測量桿的一部分，解決了若提高測量長度需用兩個線軸承作為導(dǎo)向，則增加了體積，不利于商品化的問題。本實用新型的光柵尺在測量運動中起標(biāo)尺和導(dǎo)向作用，這樣即提高了測量長度，又不增加體積且有利一商品化。已有技術(shù)由于采用線軸承使導(dǎo)向距離短，線軸承長度與測量長度大致為1∶1的關(guān)系。本實用新型由于采用了滾動軸承，使光柵尺參與測量桿的導(dǎo)向則導(dǎo)向距離長，導(dǎo)向距離與測量長度相比大于2∶1的關(guān)系。在相同的外觀體積條件下，本實用新型的測量長度是已有技術(shù)的3倍以上。在相同的測量長度條件下，本實用新型的測量精度與已有技術(shù)相比可以提高一個數(shù)量級，即已有技術(shù)測量精度2μm，本實用新型可在0．2μm左右。


圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)主視圖。
圖2是圖1的俯視圖。
圖3是本實用新型光電信號處理電路的結(jié)構(gòu)圖。
最佳實施例如圖1、圖2、圖3所示測量頭1采用市場供應(yīng)的45#鋼制成，測量桿2用不銹鋼制成，光柵尺3采用一根主尺，用光學(xué)玻璃刻制，滑動軸承4采用石墨制成，滾動軸承5和6采用市場供應(yīng)的1000083或1000093型號。偏心軸7、8和支架9用45#鋼制成。準(zhǔn)直光源10采用半導(dǎo)體激光器。反射鏡12和棱鏡11選用光學(xué)玻璃制成。接收器13和14選用光電二極管。壓力彈簧15選用65Mn?；瑒訖n塊16和17選用聚四氟二烯塑料制成。光電信號處理電路18中的模擬信號處理電路20，由7塊op07(或3140)構(gòu)成。U1-U4構(gòu)成I-V轉(zhuǎn)換，U5、U6是差動放大器，U7是倒相器。模擬信號處理電路20的輸入端是光電接收器13和14輸出的cos、-cos、sin、-sin信號，其輸出是去掉直流電平的cos、sin、-sin信號。細(xì)分電路21，是由電阻鏈四比較器U8(LM339)異或門U9(74HC86)和四倍頻專用集成電路SJ0210(U10)構(gòu)成，共完成8細(xì)分。計數(shù)和顯示電路22，由六個半可逆計數(shù)器SJ0206(U11)，驅(qū)動器744C240(U12)和六個3’共陰數(shù)碼管構(gòu)成，動態(tài)掃描由六個8050三極管構(gòu)成。
權(quán)利要求1.一種便攜式激光千分表，包括測量頭1、測量桿2、光電信號處理電路18、殼體19，其特征在于測量桿2的端部與光柵尺3的一個短端側(cè)面固定聯(lián)接，測量桿2的另一端置于滑動軸承4的內(nèi)孔中，光柵尺3的兩個長端側(cè)面分別與滾動軸承5和6的外圈滾動配合安置，偏心軸7和8分別固定在支架9上，并分別置于滾動軸承5和6的內(nèi)圈中，在光柵尺3的非刻劃面一側(cè)安置準(zhǔn)直光源10其輸出光束照射在光柵尺3的非刻劃面上，在光柵尺3的刻劃面一側(cè)安置棱鏡11接收光柵尺3的第一次衍射光，反射鏡12置于光柵尺3的非刻劃面一側(cè)接收光柵尺3第二次衍射光，在光柵尺3的非刻劃面一側(cè)距反射鏡12一定的位置安置接收器13和14使其分別接收棱鏡11反射的第二次衍射的正一級和負(fù)一級的衍射光，在支架9和測量桿2的止推面之間安置壓力彈簧15，滑動檔塊16和17靠在光柵尺3的刻劃面和非刻劃面的邊緣上，接收器13和14的輸出端與光電信號處理電路18的輸入端聯(lián)接，殼體19與支架9用螺釘固定聯(lián)接在一起。
專利摘要本實用新型便攜式激光千分表涉及一種測量零部件尺寸或位移量的測量裝置,尤其是涉及光、機、電一體化的千分表。解決已有技術(shù)體積大、測量精度低、造價高、不利于商品化的問題。本實用新型由測量頭、測量桿、光柵尺、滑動軸承、滾動軸承、偏心軸、支架、準(zhǔn)直光源、棱鏡、反射鏡、接收器、壓力彈簧、滑動擋塊、光電信號電路、殼體組成。采用滾動軸承與光柵尺滾動接觸的結(jié)構(gòu)和光柵尺起導(dǎo)向作用,提高了測量精度和測量長度,縮小千分表的體積,有利于批量生產(chǎn)。
文檔編號G01B11/02GK2303268SQ97223930
公開日1999年1月6日 申請日期1997年6月6日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月6日
發(fā)明者張景和, 廖江紅, 盧振武, 李喜增 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械研究所