Механічна конструкція оптичних лінійок

Для верстатів з ЧПК використовують закриті датчики переважно у алюмінієвому корпусі, що захищає шкалу та зчитуючий елемент від пилу, стружки, МОР. Можливе забезпечення додаткового захисту при підключені до лінійки стисненого повітря, яке запобігає потраплянню бруду між корпусом шкали та зчитуючої головки.

Загальна конструкція та складові оптичної лінійки наведені на рисунку1.

.

Конструкція таких лінійок дозволяє компенсувати неточності монтажу на верстаті і допускає поперечні зазори та зазори по висоті між зчитуючою головкою та шкалою у межах до ±0,2……±0,3мм в залежності від типу датчика

Динамічні властивості оптичних лінійок визначаються:

1.максимальною допустимою швидкістю переміщень об′єкту вимірювань(в середньому від 20 до 80м/хв,іноді до 120м/хв

2.високою жорсткістю у напрямку вимірювань.

Завдяки безконтактному методу зчитування показань забезпечений нульовий механічний гістерезіс.

Компенсація теплових деформації робочого органа верстата забезпечена завдяки підбору матеріалів шкали датчиків зі схожими до матер. об′єкта вимірювань коеф.теплового лінійного розширення.

Висока довговічність оптичних лінійок досягається завдяки відсутности контакту між шкалою та зчитуючим елементом. Лінійні переміщення робочого органа верстата можуть сягати 10000км за 3роки.

У випадках, коли монтаж оптичної лінійки відбувся в обмеженому робочому просторі випускають лінійки з так званим дрібно-профільним корпусом шкали. Але такі лінійки рідко забезпечать довжину вимірювання більше 2м.Їх жорсткість досягається за рахунок використання монтажної шини або кріпильних елементів. Встановлення таких датчиків у верстатах допускається тільки у верхньому положенні.

Лінійки з крупно-профільним корпусом шкали мають більші довжини вимірювання ,більшу жорсткість і допускають встановлення як у вертикальному так и в горизонтальному положенні.

Розміри дрібно та крупно-профільних лінійок на приладі продукції компанії HEIDENHAIN:

Дрібно-профільний

Довжина вимірювання від 50 до 2040мм з монтажною шиною

Монтаж тільки у вертикальному положенні!

Крупно-профільний

Довжина вимірювання від 140 до 30040мм

Монтаж горизонтально або вертикально

Типи та конструктивні особливості шкал лінійного вимірювання систем.

Однією з найважливіших складових оптичних лінійних вимірювань систем є прицезійні шкали із поділками у вигляді послідовності штрихів.

Як правило, всі сучасні датчики побудовані на оптичному методі зчитування. При цьому метод: на скляний або металевий носій шкали наносяться штрихи або трьох мірні структурні решітки різноманітними фотолітографічними способами

Основні види шкал:

1.штрихи з хрому на скляній основі(DIADUR)

2.витравлені матові штрихи на позолоченій сталевій стрічці(AURODUR)

3.тримірні структурні решітки на сталевій основі(METALLUR)

Для великих довжин зчитування використовують самоклейку стрічку позолочену або сталеву у рулонах до 70м і монтують її до основи на місці встановлення оптичної лінійки шляхом приклеювання.

Конструкцією шкали визначається метод вимірювання-абсолютний або інкрементний.

При інкрементному методі вимірювання шкала складається лише з одного ряда рівно мірних штрихів. Для визначення нульового положення використовується окремий ряд штрихів, що несе референтну мітку. Для зменшення шляху переміщень робочого органа верстата при виконанні референції, сучасні вимірювальні системи мають кодовані референтні мітки, які нанесені на різній відстані одна від одної. Таким чином система керування визначає абсолютне положення робочого органа верстата вже після перетинання двох референтних міток, що відповідає в середньому 20-80мм шляху переміщення.(див.мал.1)

При абсолютному методі вимірювання абсолютне значення положення робочого органа визначається відразу після виключення електричного живлення і проведення референції не потрібне. Інформація про положення робочого органа зчитується із закодованої спеціальним способом шкали,де для генерації вихідного інкрементногосигнала використовується окрема зі штрихами(мал.2)