[实用新型]容栅数显装置传感器

说明书

本实用新型涉及一种利用角度位移测量直位位移的装置，特别是涉及一种测量机床各轴的位移移动量的数显装置传感器。

传统机床工业加工的读数通机械刻度盘（即测量各轴的移动装置）都是用与手柄相联的刻度盘来指示，装置精度低，刻度盘除读数不便，尚存在视觉误差，容易走动位置和辩率太低等缺点，操作也不够方便。机床各轴的位移数显化后具有明显的优点：使操作变得方便，减少错误，缩短机床调整时间，减少测量次数从而提高了效率，又提高了定位精度，容易实现刀具磨损补偿，容易保证成批加工的一致性，提高了分辨率，使机床精度得到充分发挥，延长维修周期提高了设备利用率等。目前机床实现数显化主要是采用光栅数显系统和感应同步数显系统，在国内曾化了很大力量推广过这两种系统，但至今机床数显化的步伐仍不大，其原因是：1、价格过高，对大量的普遍机床来说，两种数显系统的价格往往与机床本身价格相当，用户承受不了；2、两种系统制造工艺要求高，不能形成大批量生产，因而成本降低不下来，且质量也不稳定；安装系统常要求原机床作一定改造，对大量已定型生产的普遍机床应用系统就受到限制。

本实用新型的目的在于提供一种新型数显装置，特别是提供一种测量机床各轴的位移移动量的数显装置传感器。

本实用新型是这样实现的。它由栅极板1、旋转极片2、极板3、螺母4、旋轴6、底片7构成。栅极板1和极板3铆结，其铆结件用螺丝固定在底片7上，旋转极片2夹在栅极板1和极板3之间，且用螺母4固定在旋轴6上，旋轴6可带动旋转极片2在栅极板1和极板3之间转动。

本实用新型即应用于容栅数显装置的容栅传感器。它具有以下几个优点：1、结构简单小巧、工艺性好适于大批生产。2、材料费用小，加工投入少，从而成本低。3、体积小，容易在中小型机床上安装。4、微功耗，不必外接电源，只用钮扣电池供电，不易受机床电气系统干扰。5、工作环境要求低。经微机检索国内申请文献及机床应用技术文献，尚未发现同类产品。

图1是本实用新型的结构示意图，也可作为摘要示意图。

图2是栅极板1和旋转极片2的展开示意图。

图3是栅格的电压相位差示意图。

图4，5是合成矢量V₀的相位变化示意图。

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

在图中，1是栅极板，它可以是一个印刷电路制成，面对旋转极片的一面金属层（铜皮）被均匀分成8个以上互不相连的栅条，例如分成40个均匀不相连结的栅条。2是旋转极片，为金属薄片两边张贴非金属薄膜而成，金属薄片可以是半园环形，也可以是齿轮形，例为五齿的齿轮形。3是极板，它可以是印刷电路板制成，两边均有金属层（铜皮）。4为螺母，其外径与栅极板1、极板3内孔径相同。5为间隙垫片，为一大金属园环，其内径与旋转极片2的外径相同，或略大一些，它有时使用，其位置在旋转极片2和极板3之间。6为旋轴，旋轴6中心开有通孔，通孔上开有与机床各轴相配合的键槽。7为底片。其连结方式为栅极板1、间隙垫片5、极板3相铆结，其铆结件用螺丝固定在底片7上，旋转极片2夹在栅极板1和极板3之间，且用螺母4固定在旋轴6上（一定固死，必要时采取点其它措施，如粘结铆结），旋轴6可带动旋转极片2在栅极板1和极板3之间转动。底片7固定在底座上，底座在图中来画出，底座上部固定在检测电路和液晶显示装置。

本实用新型工作原理如下：栅极板1和旋转极片2、以及极板3组成容栅信号传感。 图2为栅极板1和旋转极片2的展开示意图。将栅极板1的40个栅条分为8个栅条为一组，如：a、b、c、d、e、f、g、h，所有a、b、c、d、e、f、g、h分别相连在一起，此时可称栅极板1为发射极板，若电路对发射极板（栅极板1）施以等幅调制方波的激励电压，使8个栅格（8个小极板）的电压相位差为T／4。如图3所示。

接收电极实为旋转极片2上金属薄片没有遮当着后边的极板3。此时，在位移2π时（我们把转轴6转一周为10π），占一个节距位置，接收板占T／2，另T／2为接地（没有接到信号）。当旋轴6带动旋轴极片2转动时，接收极板（极板3）接收到的合成信号（V₀）的矢量发生变化（模不变，因总接收量不变）。如图4、5所示。

旋轴6的转动，实际上是机床上各轴的转动（丝杠的转动或者称为进刀量等）。这样V₀位号的相移和位移成正比，每发生一个节距，Vo信号有2π的相移。电路检测由容栅极板3送回的Vo信号的相移，通过A／D转换，换成数字量，由液晶显示，显示出是位移数字。

本实用新型安装相当方便，只需将机床原刻度盘拆下，将本实用新型套上丝杠，由机床丝杠带动本实用新型转轴6即可。本实用新型有高分辨率，可达0.005mm（根据用户要求可定制0.001mm分辨率）。本实用新型可任意位置置零，便于实现精细进给，可相对消除机床机械误差。本实用新型测量范围大，检测范围为－999.995～＋999.995mm。综上所述，本实用新型有明显的先进性，广阔的实用性（除在机床上使用外，还可在螺旋千分尺、百分卡、千分卡等量具上应用，由于结构是本实用新型特征，也应属保护之列）。并由于本装置体积小，精度高，成本高，成本低，工艺简单，功能多，适合大批量生产和较快的推广使用。