专利名称：一种高精度容栅式数显量表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种长度测量装置，尤其适用于需要微米级精度的测量。
背景技术：
目前，普通数显量表的测量精度一般在0.01mm至0.03mm范围内。其误差产生原因主要集中在两个方面，第一，容栅式直线位移传感器精度不高，普通量表的传感器制作大多采用PCB线路板或陶瓷为基材，线路设计与生产工艺上都存在比较大的缺陷，使得制作的传感器或分辨率不高或精度达不到要求。例如申请号为97101342.X的专利所述，其基材为PCB线路板，容栅式直线位移传感器主、副栅栅条刻线均为PCB线路板工艺，此工艺无法保证容栅式直线位移传感器主、副栅栅条刻线精度，也就无法使量表达到高精度，且PCB线路板受环境温度、湿度影响大，产品性能不稳定。第二，在结构设计上，普通数字量表都采用主、副栅间隙恒定方式，约为0.1mm-0.15mm，此间隙的控制完全在机构零件的加工尺寸要求上，这种既加大了生产费用，又使得产品的统一性、可靠性得不到保证。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是第一，采用玻璃作为传感器基材，用薄膜工艺制作传感器主、副栅的栅条，采用多层布线解决线路设计中的过线问题。通过以上方法，使得传感器的分辨率、精度与传统传感器比较有了很大的提高。第二，在结构设计上，主栅与主栅固定块通过精确定位的夹具与测量轴顶杆粘接，可保证主栅与测量轴顶杆平行，主栅图形与测量轴顶杆对称。副栅采用2根单悬臂弹簧片与1根压紧弹簧片，形成3点平衡加力使主、副栅配合压紧，3个弹簧片使传感器副栅沿测量轴顶杆轴线方向具有很大的刚性，而在测量轴顶杆的垂直方向压力较轻，使主、副栅形成一柔性伺服系统。这样既解决了传感器与测量轴顶杆轴线方向传感器位移信号的可靠性，也解决了各零件在生产与装配中产生的误差。
本容栅式数显量表，在采用玻璃容栅式直线位移传感器与为此设计的机械结构后，产品性能指标得到很大提高，全程测量精度达到0.003mm-0.005mm的水平。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本容栅式数显量表实施例的外观立体图。
图2是本容栅式数显量表实施例的立体分解图。
图3是本容栅式数显量表实施例的剖视图。
具体实施方式
在图3所示实施例中，容栅式数显量表的主栅22通过工装夹具与主栅固定块13粘接，且保证主栅22与测量轴顶杆31的平行，主栅固定块13通过2个螺钉12紧固在测量轴顶杆31上。本容栅式数显量表的副栅21与第一线路板44通过双面胶纸固定，然后通过超声波压焊进行电路连接，最后以高温固化胶水最终使副栅21与第一线路板44连接为一体。容栅式直线位移传感器产生的信号通过第一线路板44上的第二软性线路板45传递到第三线路板41上的插座46上，再以第三线路板41上的第四圆形软性线路板43输入到第五线路板42上。
第一线路板44通过两个单悬臂弹簧片11与容栅式数显量表的环型外壳33连接，弹簧片11为细长型，在中间部分弹簧片11制作了加强筋，以保证传感器副栅在测量轴顶杆轴线方向的刚性，弹簧片11被弹簧固定块15固定在容栅式数显量表的环型外壳33上，压紧弹簧片14与弹簧片11共同形成3点的压力，迫使容栅式直线位移传感器的副栅21与主栅22形成紧密的无间隙配合。
第三线路板41在电路上传递容栅式直线位移传感器和显示与控制模块之间的信号，在结构上将容栅式直线位移传感器和显示与控制模块51分离成两部分。
第三线路板41固定在量表的环型外壳33上，量表的环型外壳33在外缘口上开有第一“O”型圈槽，和显示与控制模块的罩壳内缘口上的第一“O”型圈槽相配合，中间加入“O”型圈71，使显示与控制模块固定在量表的环型外壳上，且可以沿“O”型圈71转动，达到便于观察显示与控制模块52上液晶屏的目的。
量表环型外壳33上镶有上、下轴套32、34，以支撑测量轴顶杆31，使测量轴顶杆31可以沿上、下轴套32、34移动。上轴套32的外周有螺纹并开有第二“O”型圈槽，镶有第二“O”型橡胶圈81。通过上轴套的外周螺纹固定一个防尘帽61。在防尘帽61内开有第二“O”型圈槽，防尘帽61的顶端开有一个微孔62。防尘帽61被安装到上轴套32，并使上轴套32上的第二“O”型橡胶圈81被防尘帽61及其内的第二“O”型圈槽紧紧压住。这在使用中对测量轴顶杆31的快速下落起到阻尼作用。
权利要求1.一种容栅式数显量表，具有容栅式直线位移传感器主栅、副栅，容栅式直线位移传感器主栅通过主栅固定块与贯穿环型外壳的测量轴顶杆粘连为一体，容栅式直线位移传感器主栅随测量轴顶杆移动；容栅式直线位移传感器副栅贴浮在容栅式直线位移传感器主栅表面；贯穿环形外壳的测量轴顶杆可以沿环形外壳的上下支撑套筒相对移动，本容栅式数显量表，其特征在于容栅式直线位移传感器主栅通过主栅固定块与贯穿环形外壳的测量轴顶杆连接为刚性的一体；容栅式直线位移传感器副栅通过两根单悬臂弹簧片与容栅式数显量表的环形外壳固定，容栅式直线位移传感器副栅可以沿测量轴顶杆垂直方向少量移动；在两根单悬臂弹簧片与压紧弹簧片的作用力下，容栅式直线位移传感器副栅向容栅式直线位移传感器主栅表面贴合。
2.如权利要求1所述的容栅式数显量表，其特征在于两根单悬臂簧片一端与容栅式数显量表的环形外壳固定，一端与容栅式直线位移传感器副栅连接的第一线路板固定，两根单悬臂簧片分别置于容栅式直线位移传感器副栅的两侧。
3.如权利要求2所述的容栅式数显量表，其特征在于两根单悬臂弹簧片呈细长形，在弹簧片中部有加强筋，以增加弹簧片在测量轴顶杆轴向的刚性。
4.如权利要求1所述的容栅式数显量表，其特征在于容栅式直线位移传感器副栅与第一线路板粘接固定并形成电气连接。
5.如权利要求4所述的容栅式数显量表，其特征在于第一线路板上产生的容栅式直线位移传感器的信号通过第二软性线路板传递给显示与控制模块。
6.如权利要求1所述的容栅式数显量表，其特征在于在容栅式直线位移传感器的副栅表面粘贴有一层绝缘且介电常数大、耐磨、摩擦系数小的薄膜。
7.如权利要求5所述的容栅式数显量表，其特征在于显示与控制模块具有第三与第五线路板，中间安装有圆形第四软性线路板使显示与控制模块具有自身相对转动的能力。
8.如权利要求7所述的容栅式数显量表，其特征在于显示与控制模块的塑料罩壳的内缘口侧开有“O”型圈槽；容栅式数显量表环形外壳的外缘口开有“O”型圈槽，并安装一“O”型橡胶圈。
9.如权利要求7、8所述的容栅式数显量表，其特征在于显示与控制模块固定在容栅式数显量表环形外壳的“O”型橡胶圈上，两者具有相对转动的能力。
10.如权利要求1所述的容栅式数显量表，其特征在于上轴套安装有防尘帽，防尘帽的顶端开有一个微孔，这在使用中对测量轴顶杆的快速下落起到阻尼作用。
专利摘要一种高精度容栅式数显量表，具有测量轴顶杆、显示与控制模块、容栅式直线位移传感器及使容栅式直线位移传感器主、副栅相对移动的机械结构。本实用新型的特点在于采用一种高精度容栅式直线位移传感器，容栅式直线位移传感器主栅与测量轴顶杆固定为一体，容栅式直线位移传感器副栅贴浮在容栅式直线位移传感器主栅表面，容栅式直线位移传感器主栅随测量轴顶杆移动时容栅式直线位移传感器主、副栅的配合伺服变化。采用这种结构充分地发挥出高精度容栅式直线位移传感器的性能，且结构简单、可靠性高。
文档编号G01B7/02GK2620854SQ0324490
公开日2004年6月16日 申请日期2003年4月9日 优先权日2003年4月9日
发明者商卫华, 罗亚川, 梁立 申请人:北京航天峰光电子技术有限责任公司