[发明专利]一种精密轴系圆光栅光学分度系统

权利要求书

1.一种精密轴系圆光栅光学分度系统，其特征在于：精密轴系支撑圆光栅机构及光电传感器，驱动电机带动精密轴系转动并由锁紧机构定位，微调机构调节气浮轴承的回转轴与光电传感器光轴重合，联轴节联接驱动电机与精密轴系的主轴，系统的各组成部分都紧凑地布置在一个整体式的箱体内，与箱体连接成一体后固定在平板上。

2.如权利要求1所述的一种精密轴系圆光栅光学分度系统，其特征在于：精密轴系包括主轴和轴承，主轴支承圆光栅并与之一起回转，轴承由一对向心推力轴承及向心球轴承组成，向心推力轴承置于轴的前端，向心球轴承置于轴的后端并处于游移状态，以补偿由于温度的变化而导致的轴长度的伸缩。

3.如权利要求2所述的一种精密轴系圆光栅光学分度系统，其特征在于：精密轴系转动时，向心推力轴承防止主轴的轴向窜动，以避免轴向位移引起的圆光栅光闸条纹间距的变化。

4.如权利要求3所述的一种精密轴系圆光栅光学分度系统，其特征在于：为使精密轴系主轴具有精确回转定位功能，设计了一个锁紧机构。

5.如权利要求1所述的一种精密轴系圆光栅光学分度系统，其特征在于：圆光栅机构包括圆光栅及读数头，圆光栅为环状不锈钢结构，不锈钢内圈为锥面，不锈钢外圈上直接刻线，20μm栅距，角分辨率可达0.01弧秒，大内径、小截面的钢圈设计使其结构紧凑，低质量、低惯性，锥面安装易于集成并可减少安装误差，可调式读数头与圆光栅间的径向距离为0.8±0.1mm，读数头进行光栅读数，内置光源LED。

6.如权利要求5所述的一种精密轴系圆光栅光学分度系统，其特征在于：圆光栅机构为非接触式光学结构系统，起着对精密轴系的回转运动进行数字计量的作用，具有零摩擦和零机械磨损、零机械磁滞、零反向间隙的特点，小的惯性力矩可以用最小的扭矩和最快的速度定位待测量的角度。

7.如权利要求6所述的一种精密轴系圆光栅光学分度系统，其特征在于：为了便于观察莫尔条纹，圆光栅安置在主轴的端部，置于向心球轴承外。

8.如权利要求7所述的一种精密轴系圆光栅光学分度系统，其特征在于：为减小主轴扭转刚度及晃动带来的误差，设计时使圆光栅尽量靠近工作件，即靠近光电传感器。

9.如权利要求1所述的一种精密轴系圆光栅光学分度系统，其特征在于：精密轴系主轴的回转由驱动电机三个环路组成的闭环跟踪系统控制，这三个环路分别为位置环、速度环和电流环，位置环采用数字控制方式，电流环和速度环采用模拟控制方式。

10.如权利要求9所述的一种精密轴系圆光栅光学分度方法，其特征在于：驱动电机不经过减速系统直接驱动主轴的微小角度转动，处于堵转或低速状态下输出大转矩，具有响应速度快、定位精度高、转矩、转速波动小、能在很低转速下稳定运行、机械特性和调节特性线性度好。