用于将位置测量装置安装在机床上的装置和方法

摘要

一种用于将位置测量装置安装在机床上的装置包括至少一个吊挂工具，例如两个吊挂工具。每个吊挂工具包括例如在位置测量装置的各自端部处可拆卸地连接到位置测量装置的壳体上的支架；可拆卸地连接到机床的机床表面上的安装板以及适用于调节支架和安装板之间距离的调节装置。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将例如线性编码器的位置测量装置安装在机床上的装置和方法，并且本发明涉及一种位置测量系统。

背景技术

手动操作的机床的一个或多个轴可通过线性编码器改造。线性编码器产生取决于位置的输出信号，使得机床可作为数控机床操作。

用于将线性编码器安装在铣削机床或铣床的方法涉及在铣床表面上将编码器保持就位，同时在铣床上的编码器的一个端部上标记安装孔的位置。编码器接着拆卸，并且在标记的孔位置处钻孔。编码器一端接着在孔位置处连接到铣床上，并且固定就位。为了适当进行这种操作，紧固件在编码器安装孔内对中，保持最大间隙以用于编码器对准过程。编码器接着对准机床行程，同时在未固定端处用手保持。编码器的未固定端处的安装孔接着在铣床上标记。编码器接着再次从铣床上拆卸，并且钻制另一端上的安装孔。最后，编码器重新再次连接到铣床上，并重新对准。

具有中心支承件的较长长度的编码器需要支承件对准编码器端部。支承件的孔位置接着通过首先拆卸编码器或者覆盖整个编码器以防止切屑或其它碎片停留在编码器和铣床之间来加工。中心支承件接着进行安装并对准编码器端部的顶部。

美国专利NO.6820348和美国专利申请公开文本NO.2005/0028394描述一种用于将编码器安装在机床上的方法，并且还描述一种有助于编码器悬挂在机床上的安装工具。虽然与在该工具开发之前一直使用的手动方法相比，该工具减小了将编码器连接到机床上所需的步骤数量，但是相信还存在一种需要，以进一步有助于编码器或横梁与机床的安装过程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于将位置测量装置安装在机床上的改进装置。

本发明的另一目的在于提供一种用于将位置测量装置安装在机床上的改进方法。

按照本发明的示例性实施例，用于将位置测量装置安装在机床上的装置包括至少一个吊挂工具。该吊挂工具包括可拆卸地连接到位置测量装置的壳体上的支架；可拆卸地连接到机床的机床表面上的安装板；以及适用于调节支架和安装板之间距离的调节装置。

安装板可以至少部分磁化。

位置测量装置可包括线性编码器。

该装置可包括适用于将支架固定在位置测量装置的壳体上的固定装置。

安装板可相对于调节装置的纵向轴线布置在一个角度上。

支架可包括第一螺纹构件，并且调节装置可包括与第一螺纹构件接合的第二螺纹构件。第一螺纹构件和第二螺纹构件的相对转动可调节支架和安装板之间的距离。

第一螺纹构件可以是外螺纹，并且第二螺纹构件可以是内螺纹。

第二螺纹构件可以是外螺纹，并且第一螺纹构件可以是内螺纹。

第二螺纹构件可以转动接收在安装板内的孔口内。

安装板可包括适用于锁定第二螺纹构件而不相对于安装板转动的锁定螺钉。

至少一个吊挂工具包括两个吊挂工具，并且每个吊挂工具的支架在位置测量装置的各自端部处可拆卸地连接到位置测量装置的壳体上。

按照本发明的示例性实施例，用于将位置测量装置安装在机床上的装置包括可拆卸地连接到机床和位置测量装置上的横梁(spar)；以及至少一个吊挂工具。至少一个吊挂工具包括可拆卸地连接到机床的机床表面上的安装板以及适用于调节横梁和安装板之间距离的调节装置。

横梁可包括与每个吊挂工具相对应的螺纹孔，并且调节装置可包括与螺纹孔接合的螺纹构件。螺纹构件相对于螺纹孔的转动可调节横梁和安装板之间的距离。

螺纹构件可转动接收在安装板内的螺纹孔内。

安装板可包括适用于锁定螺纹构件而不相对于安装板转动的锁定螺钉。

至少一个吊挂工具可包括两个吊挂工具，并且螺纹孔可位于横梁的每个端部上。

按照本发明的示例性实施例，一种用于将位置测量装置安装在机床上的方法包括：(a)将至少一个吊挂工具的支架连接到位置测量装置的壳体上；(b)将每个吊挂工具的安装板连接到机床的机床表面上；(c)在连接步骤(a)以及连接步骤(b)之后，通过调节吊挂工具的调节装置将位置测量装置的轴线与机床的轴线对准；(d)在对准步骤(c)之后，在机床上标记用于位置测量装置的安装孔的位置；(e)在标记步骤(d)之后，从机床上拆卸位置测量装置和吊挂工具，而不从位置测量装置的壳体上拆卸支架；(f)在拆卸步骤(e)之后，在机床上加工安装孔；(g)在加工步骤(f)之后，将相互连接的位置测量装置和吊挂工具重新连接到机床上；(h)在重新连接步骤(g)之后，通过安装孔将位置测量装置安装在机床上；以及(i)在安装步骤(h)之后，从位置测量装置的壳体上拆卸吊挂工具。

至少一个吊挂工具可包括两个吊挂工具，并且连接步骤(a)可包括在位置测量装置的每个端部处将两个吊挂工具的各自一个吊挂工具的支架连接到位置测量装置的壳体上。

按照本发明的示例性实施例，一种用于将位置测量装置安装在机床上的方法包括：(a)将至少一个吊挂工具连接到横梁上；(b)将每个吊挂工具的安装板连接到机床的机床表面上；(c)在连接步骤(a)以及连接步骤(b)之后，通过调节吊挂工具的调节装置将横梁的轴线与机床的轴线对准；(d)在对准步骤(c)之后，在机床上标记用于横梁的安装孔的位置；(e)在标记步骤(d)之后，从机床上拆卸横梁和吊挂工具，而不从横梁上拆卸吊挂工具；(f)在拆卸步骤(e)之后，在机床上加工安装孔；(g)在加工步骤(f)之后，将相互连接的横梁和吊挂工具重新连接到机床上；(h)在重新连接步骤(g)之后，通过安装孔将横梁安装在机床上；(i)在安装步骤(h)之后，从横梁上拆卸吊挂工具；以及(j)在拆卸步骤(i)之后，将位置测量装置连接到横梁上。

至少一个吊挂工具可包括两个吊挂工具，并且连接步骤(a)可包括在横梁的每个端部处将两个吊挂工具的各自一个吊挂工具连接到横梁上。

按照本发明的示例性实施例，一种系统包括：可安装在机床上的位置测量装置；以及适用于将位置测量装置安装在机床上的装置。该装置包括至少一个吊挂工具，吊挂工具包括可拆卸地连接到位置测量装置壳体上的支架；可拆卸地连接到机床的机床表面上的安装板；以及适用于调节支架和安装板之间的距离的调节装置。

至少一个吊挂工具可包括两个吊挂工具，每个吊挂工具的支架在位置测量装置的各自端部处可拆卸地连接到位置测量装置的壳体上。

按照本发明示例性实施例，一种系统包括：位置测量装置；适用于将位置测量装置安装在机床上的横梁；以及适用于将横梁安装在位置测量装置上的装置。该装置包括至少一个吊挂工具，吊挂工具包括可拆卸地连接到机床的机床表面上的安装板；以及适用于调节横梁和安装板之间的距离的调节装置。

附图说明

下面将参考附图更加详细地描述本发明的示例性实施例。

图1是本发明示例性实施例的吊挂工具的分解视图；

图2是连接到安装在铣床台面一侧上的线性编码器上的一对吊挂工具的透视图；

图3是线性编码器和铣床的透视图，铣床具有鞍座，鞍座具有带有燕尾槽的升降台；

图4是线性编码器和铣床的透视图，铣床具有鞍座，鞍座具有带有方形槽的升降台；

图5是本发明示例性实施例的吊挂工具的透视图；

图6是吊挂工具和安装在铣床台面上的线性编码器的立视图；

图7是图6所示的吊挂工具和线性编码器的放大视图，其中连接器元件连接到线性编码器的中心；

图8是在线性编码器的最终安装之后沿着线性编码器的中心线截取的铣床台面、线性编码器和鞍座的一部分的截面图；

图9是连接到横梁上的本发明示例性实施例的吊挂工具的透视图，其中位置测量装置以虚线表示；

图10是线性编码器、横梁和铣床的透视图，铣床具有鞍座，鞍座具有带有方形槽的升降台；以及

图11是线性编码器、横梁和铣床的透视图，铣床具有鞍座，鞍座具有带有燕尾槽的升降台。

具体实施方式

图1是用于将例如线性编码器12的位置测量装置安装在例如铣削机床或铣床14的机床上的按照本发明示例性实施例的吊挂工具10的分解视图。图2表示一对吊挂工具10和在X方向上安装在铣床台面18上的线性编码器12。吊挂工具10用来有助于将编码器12安装在铣床台面18的一侧16上，如图3所示。编码器12用来跟踪台面18相对于鞍座20的位置。

虽然图2表示一对吊挂工具10，应该理解到根据例如编码器12的长度等情况，可以提供任何数量的吊挂工具10。例如，可以设置单个吊挂工具10，或者可以设置两个以上的吊挂工具10。

如图1所示，吊挂工具10可包括连接器22和吊挂器或支架27。支架27可拆卸地连接到编码器12上，使得支架27的下部臂24接合编码器12的下侧21上的凹口28(见例如图8)。支架27可构造成支承和至少部分围绕编码器12。例如锁定设定螺钉30的锁定机构可接合例如编码器12的顶部19，以便将编码器12锁定在支架27内。

虽然图1表示吊挂工具10可包括单个连接器22和单个吊挂器或支架27。应该理解到吊挂工具10可包括具有一个或多个连接器22的单个吊挂器或支架27。例如，单个吊挂器或支架27可横跨编码器12的大致整个长度，或者在编码器12通过吊挂工具10连接到机床14上时足够稳定的编码器12的至少足够的长度，其中各自连接器22布置在吊挂器或支架27处或附近，和/或布置在吊挂器或支架27中心处或附近。

连接器22可包括安装板32以及安装板32和支架27之间的高度调节连接器34。安装板32可以是磁性的，并且可包括通过例如使用螺钉39固定在安装板32内的相应孔内的可动磁体37。高度调节连接器34可包括例如第一螺钉36的第一螺纹构件、内螺纹套筒38以及例如第二螺钉40的第二螺纹构件。第一螺钉36可旋入支架27的上臂42和套筒38的一端内。套筒38可穿过安装板32的第一孔43，并且可以旋在第一螺钉36上。第二螺钉40的头部44的直径可大于第一孔43的直径。第二螺钉40防止套筒在吊挂工具10安装在铣床14上时脱离第一孔43。套筒38和第二螺钉40相对于第一螺钉36的转动改变连接器34的高度，改变支架27和安装板32支架的位置。旋在第一螺钉36上的锁定螺母46可贴靠套筒38紧固，以便锁定第一螺钉36和套筒38的位置。安装板32可包括与第一孔43连通的内螺纹第二孔48。第三螺钉50可旋入第二孔48内，以便锁定套筒38相对于安装板32的位置。

高度调节连接器34可通过用来调节高度的其它传统机构代替。例如，如美国专利NO.6820348和美国申请公开文本NO.2005/0028394所述，每个专利整体结合于此作为参考，一对伸缩接收的腿部和螺纹控制缸可用来调节支架27和安装板32之间的距离。

安装板32可采取另外的形状。例如，在将吊挂工具10安装在如图4所示的具有带有方形槽的升降台52的铣床上时，安装板32可采取C形或支架形状，如图5所示，以便提供用于方形槽的间隙。

在使用吊挂工具10之前，读取头54可在编码器12上对中，铣床台面18可运动到其行程的中心，并且鞍座20可在升降台52上完全向前运动。另外，鞍座止挡56可固定在鞍座20上，例如离开鞍座20的顶部边缘大约1/2英寸。如图6所示，每个吊挂工具10可放置在铣床14上，使得安装板32牢固接触铣床台面18的工作表面，并且连接到吊挂工具10上的编码器12接触铣床台面18的一侧16。工作表面60可以是铣床台面18的机床表面，即取决于铣床台面18的轴(例如X和Y轴)的机床表面。安装板32通过磁体37固定在铣床台面18的工作表面60上。安装板32可转动就位，使得磁体37与工作表面60的表面相对应就位，而不是位于铣床台面18的T形槽之一以上。编码器12可在铣床台面18的一侧16上对中。每个连接器34可进行高度调节，使得编码器12的下侧21与铣床台面18的下侧64平齐。在编码器12的一端处(例如左侧)，连接器34的高度可通过紧固锁定螺母46锁定就位。例如深度测微计或千分表的测量装置可用来测量从铣床台面18的工作表面60到靠近编码器12左侧上的连接器22的编码器12的顶部19的距离。使用这种测量，可以将编码器12右端处的连接器34的高度调节到例如0.010英寸内。此连接器34的高度还可通过紧固锁定螺母46锁定。接着，通过紧固每个第三螺钉50，每个安装板32的位置可相对于连接器34锁定。接着，中心支承件66可定位在编码器12的中心处，如图7所示。

如图8所示，中心支承件66接合编码器12的顶部19上的凹槽68，并且通过螺纹构件70固定在铣床台面18的一侧16上。

图8是在吊挂工具10的安装和拆卸完成时沿着图6所示的中心线71截取的铣床台面18的一部分、鞍座20一部分以及编码器12的截面图。编码器安装孔72和中心支承件安装孔74的位置可通过对铣床台面18的一侧62上进行转移冲制来标记，并且读取头安装孔76的位置通过对鞍座20的一侧进行转移冲制来标记。编码器安装孔72可首先标记，随后中心支承件安装孔74可以标记，并且接着读取头安装孔76可以标记。接着，吊挂工具10和编码器12可从组装成单个单元的铣床台面18上拆卸，并且将安装孔72、74钻制例如1/4-20×1/2英寸深，并且将读取头安装孔74钻制例如8-32×1/2英寸深。接着，吊挂工具10和编码器12可放回到铣床台面18上，使得安装孔72、74与铣床台面18和鞍座20上的如此钻制和攻丝的孔对准。编码器12可通过螺钉、螺栓等固定在鞍座20上。接着，吊挂工具10之一可拆卸并朝着编码器12的中心锁定在编码器12上。中心支承件66可接着使用例如螺栓或螺钉的螺纹构件69固定在铣床台面18上。由于适当定位和牢固固定在铣床台面18上的编码器12，每个锁定设定螺钉30可以松开，并且吊挂工具10从编码器12和铣床台面18上拆卸。因此，根据例如美国专利NO.6820348和美国专利申请公开文本NO.2005/0028394中描述的模板，在机床内标记和加工用于安装编码器12的安装孔。

如图9所示的吊挂工具10可用来沿着例如铣床14的机床的横向进给方向或y轴安装例如横梁78的安装支架。图10表示铣床台面14上的横梁78的安装位置，铣床具有带有方形槽53的升降台52。图11表示铣床台面14上的横梁78的安装位置，铣床具有带有燕尾槽55的升降台52。只在使用吊挂工具10将横梁78固定在铣床14上之后，编码器12连接到横梁78上并使用锁定设定螺钉30固定。类似于图1的吊挂工具10，吊挂工具10包括高度调节连接器34和包括可动磁体37的安装板32。除了如图1所述的吊挂工具10中所使用的第一螺钉36和内螺纹套筒38之外，高度调节连接件34包括单个螺纹构件，例如螺栓39和锁定螺母46。螺栓39穿过安装板32内的孔，并且旋入横梁78内的内螺纹孔中。螺栓39的头部41大于安装板32内的螺栓39穿过其中的孔，防止螺栓39在吊挂工具10安装在铣床14上时脱离孔。贴靠横梁78紧固每个锁定螺母46，将连接器34连接到横梁78上。

在吊挂工具10安装在铣床14上时，每个安装板32牢固地静置在表面81上，并且横梁78接触鞍座20。连接器34进行高度调节，其方式是通过改锥或通用扳手转动螺栓39，以便大致将横梁78的顶部80定位在分别离开槽53、55的顶部表面83一定距离上(0.010英寸内)。除了不使用中心支承件66之外，接着按照参考图1所示的吊挂工具10描述的步骤进行安装。横梁78通过穿过横梁安装孔82的例如螺钉或螺栓的螺纹构件85固定在升降台52上。例如垫片的隔离元件可放置在横梁78和铣床14之间，以便将横梁78与铣床14隔开预定距离。在固定横梁78之后，吊挂工具10通过从横梁78旋开螺栓38而从横梁78上拆卸。此时，编码器12可连接到横梁78上，以便完成安装。

虽然结合优选实施例描述和说明了本发明，明显的是可以进行某种变化和改型。