專利名稱：多點(diǎn)構(gòu)架固定單元型線性位移測(cè)定設(shè)備及其固定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多點(diǎn)構(gòu)架固定單元型線性位移測(cè)定設(shè)備(a multi-pointframe-fixing unit type linear displacement measuring apparatus)，這種設(shè)備被制成使得其構(gòu)架在不少于三個(gè)點(diǎn)的多點(diǎn)處固定到目標(biāo)機(jī)器上，其中所述構(gòu)架包含有一個(gè)主標(biāo)尺并且沿著長(zhǎng)度測(cè)定方向延伸，本發(fā)明還涉及一種用于固定這種設(shè)備的方法。
背景技術(shù)：
為了對(duì)相對(duì)移動(dòng)的目標(biāo)機(jī)器(移動(dòng)體)的線性位移量進(jìn)行檢測(cè)，以便比如在機(jī)床和工業(yè)用機(jī)器中實(shí)現(xiàn)反饋控制操作，通常會(huì)使用單元型線性標(biāo)尺，該標(biāo)尺比如由鋁的細(xì)長(zhǎng)構(gòu)架10制成一體，如圖1中所示，在所述細(xì)長(zhǎng)構(gòu)架10中容置有一個(gè)比如由玻璃制成的主標(biāo)尺，并且一個(gè)檢測(cè)頭14可以相對(duì)于構(gòu)架10發(fā)生相對(duì)移動(dòng)，該檢測(cè)頭14具有一個(gè)連接于其上的滑塊，并且包括一個(gè)用于對(duì)主標(biāo)尺進(jìn)行掃描(scanning)的分度尺(an index scale)。
所述單元型線性標(biāo)尺包括一個(gè)所謂的多點(diǎn)構(gòu)架固定單元型線性標(biāo)尺，其中鋁制構(gòu)架10比如如圖1所示通過(guò)固定螺釘被直接固定在目標(biāo)機(jī)器上。
在這種多點(diǎn)構(gòu)架固定單元型線性標(biāo)尺中，標(biāo)尺的固定在不少于三個(gè)點(diǎn)的多點(diǎn)處進(jìn)行(比如五個(gè)點(diǎn))，同時(shí)構(gòu)架10與目標(biāo)機(jī)器(圖中省略)的表面接觸，從而使得這種標(biāo)尺具有抵抗諸如振動(dòng)和撞擊這樣的外力的優(yōu)點(diǎn)。這種標(biāo)尺還具有其它優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)通過(guò)在構(gòu)架10的整個(gè)長(zhǎng)度上沿著該構(gòu)架10以恒定間距設(shè)置固定螺釘12而使得標(biāo)尺固定位置的數(shù)目增加時(shí)，構(gòu)架10的諧振頻率對(duì)其長(zhǎng)度的依賴性可以降低至一個(gè)很低的水平，其中所述恒定間距比如是200至250毫米。
但是，當(dāng)使用這樣一種方法時(shí)，即通過(guò)固定螺釘12在所有前述位置處將標(biāo)尺完全固定起來(lái)而將標(biāo)尺固定在一臺(tái)主要由鐵制成的機(jī)床上時(shí)，由于鐵與鋁的線性膨脹系數(shù)之間存在差異，所以在螺釘固定位置處會(huì)因?yàn)闇囟茸兓鸪霈F(xiàn)熱應(yīng)力。這種熱應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致構(gòu)架10以及設(shè)置于其內(nèi)部的主標(biāo)尺發(fā)生變形和扭曲，并且標(biāo)尺的精確度下降。此外，由于熱應(yīng)力也會(huì)出現(xiàn)在螺釘固定位置處，所以構(gòu)架10上的這些位置會(huì)相對(duì)于目標(biāo)機(jī)器的表面略微發(fā)生滑動(dòng)，并且所述標(biāo)尺在長(zhǎng)度測(cè)定方向上的位置原點(diǎn)穩(wěn)定性下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決相關(guān)現(xiàn)有設(shè)備以及所述方法中的這些問(wèn)題而做出，并且其主旨在于減少熱應(yīng)力的產(chǎn)生，同時(shí)相對(duì)于諸如振動(dòng)和撞擊這樣的外力的優(yōu)越特性得以保持。
本發(fā)明利用一種多點(diǎn)構(gòu)架固定單元型線性位移測(cè)定設(shè)備解決了前述問(wèn)題，這種設(shè)備通過(guò)將設(shè)備在長(zhǎng)度測(cè)定方向上的某些部分完全固定到目標(biāo)機(jī)器上，并且通過(guò)利用襯套在同其一方向上將其某些其它部分彈性固定到目標(biāo)機(jī)器上，而形成為使得其中的構(gòu)架在不少于三個(gè)點(diǎn)的多點(diǎn)處固定在目標(biāo)機(jī)器上，其中所述構(gòu)架中包含有一個(gè)主標(biāo)尺并且在長(zhǎng)度測(cè)定方向上延伸，并且在所述襯套與構(gòu)架之間設(shè)置有一個(gè)彈性層。
設(shè)備中的第一所述部分通過(guò)利用多個(gè)固定元件被完全固定到目標(biāo)機(jī)器上。
所述襯套上的彈性層的厚度可以被設(shè)定為，隨著與所述完全固定部分相距更遠(yuǎn)，其厚度越大。
本發(fā)明提供了一種用于固定多點(diǎn)構(gòu)架固定單元型線性位移測(cè)定設(shè)備的方法，所述多點(diǎn)構(gòu)架固定單元型線性位移測(cè)定設(shè)備形成為使得其構(gòu)架在不少于三個(gè)點(diǎn)的多點(diǎn)處固定在目標(biāo)機(jī)器上，其中所述構(gòu)架中包含有一個(gè)主標(biāo)尺并且在長(zhǎng)度測(cè)定方向上延伸，在該方法中，所述構(gòu)架在長(zhǎng)度測(cè)定方向上的某些部分被完全固定在目標(biāo)機(jī)器上，而其在長(zhǎng)度測(cè)定方向上的某些其它部分通過(guò)利用襯套而被彈性固定在目標(biāo)機(jī)器上，在所述襯套與構(gòu)架之間設(shè)置有一個(gè)彈性層。


下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述，其中圖1是一個(gè)透視圖，示出了一個(gè)多點(diǎn)構(gòu)架固定單元型線性標(biāo)尺；圖2是一個(gè)正視圖，示出了本發(fā)明第一種實(shí)施方式的總體構(gòu)造；
圖3是沿著圖2中線III-III的橫剖視圖；圖4是第一實(shí)施例的側(cè)視圖；圖5是圖3中V部分的放大剖視圖；圖6是一個(gè)平面視圖，示出了在本發(fā)明第二種實(shí)施方式中完全固定部分和彈性固定部分的排布方式；圖7是一個(gè)平面視圖，示出了在本發(fā)明第三種實(shí)施方式中完全固定部分和彈性固定部分的排布方式；圖8是一個(gè)正視圖，示出了在本發(fā)明第四種實(shí)施方式中完全固定部分的排布方式；圖9是一個(gè)正視圖，示出了在本發(fā)明第五種實(shí)施方式中完全固定部分的排布方式；圖10是一個(gè)縱向剖視圖，用于描述多點(diǎn)固定型線性標(biāo)尺的一個(gè)在前述段落中不會(huì)涉及的問(wèn)題；圖11是一個(gè)放大剖視圖，示出了利用本發(fā)明解決在圖10中所示問(wèn)題的狀況；圖12是一個(gè)時(shí)序圖，示出了在一實(shí)施例中的溫度變化；圖13是一個(gè)時(shí)序圖，比較性地示出了在相關(guān)現(xiàn)有線性標(biāo)尺中與在本發(fā)明一實(shí)施例中原點(diǎn)的位置變化，該位置變化是在圖12中所示的溫度變化發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的；而圖14是一個(gè)簡(jiǎn)圖，比較性地示出了在相關(guān)現(xiàn)有線性標(biāo)尺中和在本發(fā)明實(shí)施例內(nèi)的線性標(biāo)尺中，振動(dòng)頻率與由于振動(dòng)引起的輸出波動(dòng)之間的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖詳細(xì)地對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行描述。
如圖2(正視圖)、圖3(沿著圖2中線III-III的橫剖視圖)以及圖4(側(cè)視圖)中所示，本發(fā)明的第一實(shí)施例是一個(gè)類似于相關(guān)現(xiàn)有線性標(biāo)尺的多點(diǎn)構(gòu)架固定單元型線性標(biāo)尺，其中，構(gòu)架在長(zhǎng)度測(cè)定方向上的中部形成為一個(gè)完全固定部分20，該完全固定部分20即將通過(guò)利用固定螺釘12完全固定到目標(biāo)機(jī)器上，并且如圖5中詳細(xì)示出的那樣，其在長(zhǎng)度測(cè)定方向上的兩個(gè)端部形成為彈性固定部分30，各個(gè)彈性固定部分30即將通過(guò)固定螺釘并且通過(guò)使用襯套32而被固定，在襯套32與構(gòu)架10之間設(shè)置有一個(gè)彈性層34。
比如，襯套32由一種諸如不銹鋼這樣的金屬制成，而彈性層34比如由硅粘結(jié)劑或者橡膠基樹脂制成。
當(dāng)溫度變化時(shí)，構(gòu)架10相對(duì)于中部的完全固定部分20左、右對(duì)稱地發(fā)生膨脹和收縮，其中完全固定部分20如同在相關(guān)現(xiàn)有線性標(biāo)尺中那樣被固定起來(lái)。在此過(guò)程中，由于彈性層34發(fā)生變化，所以由彈性固定部分30吸收了構(gòu)架10在長(zhǎng)度方向上的膨脹和收縮部分，從而減少熱應(yīng)力的發(fā)生。
由于在襯套32中出現(xiàn)一個(gè)用于緊固固定螺釘12的力，所以在構(gòu)架10與目標(biāo)機(jī)器的接觸表面上產(chǎn)生的摩擦力減小。因此，由于溫度變化導(dǎo)致的構(gòu)架10延展行為變得恒定，并且可以降低構(gòu)架精確度的下降。
由于構(gòu)架的中部由固定螺釘12完全固定起來(lái)，所以由于溫度變化所導(dǎo)致的構(gòu)架10相對(duì)于目標(biāo)機(jī)器的滑動(dòng)減小，并且機(jī)械原點(diǎn)相對(duì)于長(zhǎng)度測(cè)定方向的穩(wěn)定性得以提高。所述機(jī)械原點(diǎn)可以通過(guò)將完全固定部分20設(shè)定在除構(gòu)架10中部之外的任意位置處而任意設(shè)定。
通過(guò)改變彈性固定部分30中彈性層34的厚度t、長(zhǎng)度L、材料以及在其長(zhǎng)度方向上的排布數(shù)目，可以調(diào)整彈性層34相對(duì)于外力的溫度特性(延展吸收率)和強(qiáng)度。
當(dāng)比如在圖6中所示第二實(shí)施例中那樣，在多個(gè)特性固定部分30、31被設(shè)置在與完全固定部分20相距不同距離的位置處時(shí)，在沿長(zhǎng)度方向的吸收率較高的位置處(即一個(gè)較為遠(yuǎn)離完全固定部分20的位置處)，彈性層34的厚度t可以明顯增大。
在比如總長(zhǎng)度為1米或者更長(zhǎng)的線性標(biāo)尺中，如在圖7中所示的第三實(shí)施例中那樣，考慮到所述構(gòu)架在除其長(zhǎng)度方向之外的方向上的強(qiáng)度，完全固定部分20、21可以被成形在兩個(gè)中點(diǎn)處。在這種情況下，兩個(gè)中點(diǎn)之間的距離P可以被設(shè)定為在這樣一個(gè)范圍(當(dāng)目標(biāo)機(jī)器由鐵制成時(shí)最大偏差為30毫米)中不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，即允許基于溫度特性的實(shí)際影響減小。此外，還可以如圖8中所示的第四實(shí)施例中那樣，在兩個(gè)垂直點(diǎn)20、21處將構(gòu)架10完全固定到目標(biāo)機(jī)器上，或者如圖9中所示的第五實(shí)施例中那樣，在兩個(gè)斜對(duì)點(diǎn)20、21處將構(gòu)架10完全固定到目標(biāo)機(jī)器上。當(dāng)構(gòu)架10如第三至第五實(shí)施例中那樣在兩個(gè)點(diǎn)處完全固定在目標(biāo)機(jī)器上時(shí)，可以防止構(gòu)架10發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。
可以使得彈性層34具有一個(gè)外力衰減功能(阻尼作用)。
當(dāng)構(gòu)架10上固定部分的數(shù)目對(duì)應(yīng)于其長(zhǎng)度而增加時(shí)，固定部分之間具有一個(gè)恒定的間距(從100毫米至250毫米)。
當(dāng)構(gòu)架10在多個(gè)點(diǎn)處被完全固定在目標(biāo)機(jī)器上時(shí)，如果如圖10中所示那樣其表面8彎曲延伸，那么存在有這樣一種可能性，即構(gòu)架10也沿著目標(biāo)機(jī)器的表面8彎曲延伸。但是，由于彈性層34發(fā)生變形，所以由彈性層34吸收掉了目標(biāo)機(jī)器表面8的這種彎曲延伸，并且防止了構(gòu)架10發(fā)生彎曲延伸。
在圖13中示出了在圖12中所示溫度波動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生的情況下，線性標(biāo)尺上總長(zhǎng)度為500毫米的鋁制構(gòu)架10的原點(diǎn)(中部)在長(zhǎng)度測(cè)定方向上的位置變化。所希望的是，由于溫度變化所導(dǎo)致的位置變化為零。但是，在其中構(gòu)架上的所有固定部分均被完全固定起來(lái)的相關(guān)現(xiàn)有線性標(biāo)尺中，會(huì)發(fā)生由圖13中虛線A所示的原點(diǎn)值波動(dòng)現(xiàn)象。另一方面，在本發(fā)明的實(shí)施例中，其中構(gòu)架的一個(gè)中部被完全固定同時(shí)構(gòu)架上的其它固定部分通過(guò)利用厚度t＝0.15且長(zhǎng)度L＝14mm的彈性層34和不銹鋼襯套32而彈性固定起來(lái)，已經(jīng)確認(rèn)該完全固定部分(中部)如圖13中實(shí)線B所示那樣成為一個(gè)確定的原點(diǎn)，并且由于構(gòu)架的延展部分被吸收掉，所以通過(guò)利用所述彈性層減少了構(gòu)架與目標(biāo)機(jī)器表面之間摩擦現(xiàn)象的發(fā)生，并且可以減小原點(diǎn)的位置變化。
在圖14中示出了對(duì)振動(dòng)頻率與由于振動(dòng)所導(dǎo)致的輸出波動(dòng)之間關(guān)系的測(cè)試結(jié)果。在由虛線示出的相關(guān)現(xiàn)有線性標(biāo)尺的測(cè)試結(jié)果與由實(shí)線示出的根據(jù)本發(fā)明的線性標(biāo)尺的測(cè)試結(jié)果中，諧振區(qū)域大約存在于1000赫茲至1250赫茲的波段。但是，在實(shí)施例的情況下，外力會(huì)在彈性層34的阻尼作用下發(fā)生衰減，從而使得鋁制構(gòu)架10的振幅分量變小。結(jié)果，輸出波動(dòng)幅減小至一個(gè)可以被忽略的水平。也可以通過(guò)改變彈性固定部分30、31在構(gòu)架長(zhǎng)度方向上的排布間距，來(lái)對(duì)諧振區(qū)域進(jìn)行調(diào)整。
在這種實(shí)施方式中，已經(jīng)對(duì)這樣一種情況進(jìn)行了描述，即構(gòu)架10由鋁制成、襯套32由不銹鋼制成并且主標(biāo)尺由玻璃制成，但是，這些部件的材料并非局限于此。彈性層34的材料也不局限于硅粘結(jié)劑或者橡膠基樹脂。
根據(jù)本發(fā)明，熱應(yīng)力可以降低，同時(shí)線性標(biāo)尺相對(duì)于諸如振動(dòng)和撞擊這樣的外力的強(qiáng)度得以保持。
權(quán)利要求
1.一種多點(diǎn)構(gòu)架固定單元型線性位移測(cè)定設(shè)備，形成為使得其構(gòu)架在不少于三個(gè)點(diǎn)的多點(diǎn)處固定在目標(biāo)機(jī)器上，所述構(gòu)架中包含有一個(gè)主標(biāo)尺并且在長(zhǎng)度測(cè)定方向上延伸，其中所述構(gòu)架在長(zhǎng)度測(cè)定方向上的一個(gè)部分完全固定在目標(biāo)機(jī)器上，而所述構(gòu)架在長(zhǎng)度測(cè)定方向上的某些其它部分，通過(guò)利用襯套而彈性固定在目標(biāo)機(jī)器上，在所述襯套與構(gòu)架之間設(shè)置有一個(gè)彈性層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多點(diǎn)構(gòu)架固定單元型線性位移測(cè)定設(shè)備，其特中，所述構(gòu)架在長(zhǎng)度測(cè)定方向上的一個(gè)部分通過(guò)利用多個(gè)固定元件完全固定在目標(biāo)機(jī)器上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中所述的多點(diǎn)構(gòu)架固定單元型線性位移測(cè)定設(shè)備，其中，其設(shè)定成與所述完全固定部分相距越遠(yuǎn)，所述彈性層厚度越大。
4.一種用于固定多點(diǎn)構(gòu)架固定單元型線性位移測(cè)定設(shè)備的方法，其中，所述多點(diǎn)構(gòu)架固定單元型線性位移測(cè)定設(shè)備形成為其構(gòu)架在不少于三個(gè)點(diǎn)的多點(diǎn)處固定在目標(biāo)機(jī)器上，所述構(gòu)架中包含有一個(gè)主標(biāo)尺并且在長(zhǎng)度測(cè)定方向上延伸，該方法為將該設(shè)備在長(zhǎng)度測(cè)定方向上的某些部分完全固定到目標(biāo)機(jī)器上，并且通過(guò)利用襯套將該設(shè)備在長(zhǎng)度方向上的某些其它部分彈性固定到目標(biāo)機(jī)器上，在所述襯套與構(gòu)架之間設(shè)置有一個(gè)彈性層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多點(diǎn)構(gòu)架固定單元型線性位移測(cè)定設(shè)備，適合于減小熱應(yīng)力，同時(shí)設(shè)備相對(duì)于諸如振動(dòng)和撞擊這樣的外力的強(qiáng)度得以保持。設(shè)備中的構(gòu)架在長(zhǎng)度測(cè)定方向上的某些部分被完全固定在目標(biāo)機(jī)器上，而構(gòu)架在長(zhǎng)度測(cè)定方向上的某些其它部分通過(guò)利用襯套而被彈性固定在目標(biāo)機(jī)器上，在所述襯套與構(gòu)架之間設(shè)置有彈性層。
文檔編號(hào)G01D5/245GK1479075SQ0314784
公開日2004年3月3日 申請(qǐng)日期2003年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月25日
發(fā)明者川田洋明 申請(qǐng)人:三豐株式會(huì)社