CN1006495B - 用于直线标尺组合的安装结构 - Google Patents

Abstract

一种直线标尺组合包括一标尺和安装座，它被紧固到一个相对位移的机械零件上，来测量其相对位移的行程数值，标尺的端部被安装在安装座上。端部具有与安装座相配的圆周面，至少一个端部包括一种结构件，它能允许标尺相对于安装座支点转动，以便按相对于机械零件的相对运动轴来精确地调整标尺的轴。标尺槽与安装块脱开，仅作屏蔽。因此本发明的标尺槽基本上没有精度要求，它的制造误差不会影响测量的精度。

Description

本发明总的涉及用于测量两个相对移动的机械零件间相对运动行程的直线标尺组合，更为具体地本发明涉及一种结构，该结构用来方便地和有效地将直线标尺组合安装在相对移动的零件上，这种安装结构使标尺被安装在相对移动的零件之间后标尺的位置能精确地被调整。

众所周知，直线标尺组合用来精确地检测一个机械零件相对于另一个机械零件之间的移动。总的来说，这类直线标尺需要相当高的精度来测量两个机械零件之间的移动行程，精度可达到微米或10微米数量级。这样，将直线标尺组合安装到机械零件上去需要严格的精度。尤其对于伸长的杆状或板条状的标尺更是如此，例如标尺的轴线安装就要保证精确地平行于机械零件运动的轴线。

通常，标尺被结实地固定在标尺槽内，标尺槽不仅支承标尺同时也作为屏蔽。标尺槽的两头设计成可结实地固定到可相对移动的两个机械零件中的一个上。因为磁标尺是固定在标只槽上的，这就意味着标尺槽的安装精度直接影响标尺的安装精度。另一方面，因为安装面，在它上面装有标尺槽和标尺的组件，经常是并非精密的平面以及并非精确地平行于一个或一些机械零件的移动轴线。当安装面不是精确地平行于一个或一些机械零件的移动轴线时，在保证标尺相对于移动轴线保持精确的平行度方面产生了额外的困难。通常使用的补偿安装面倾斜度的技术是在标尺槽的一头和安装面上相对应的部份间插入一种垫片，这样在安装标尺槽和标尺的组合件时需要非常高的技巧。更进一步地说，即使对一个有经验的工程师来说要高精度地安装标尺组件仍然是一件难事。

为了解决已有技术的这一难题，美国专利4，649，648（1986年8月12日公开，发明人Kazuo    NAGAOKA    et    al已转让给本发明的同一受让人）提出了一种用于直线标尺组合的改进的安装结构。上述美国专利所公开的发明也在德国专利第一次公开（DE_OS）3530776）中作了说明。上述的先前申请发明使直线标尺组合具有满意的调整能力使标尺精确地平行于移动件的移动轴而得到高的安装精度。

本发明为提供一种新的改进，同上述先前发明相比能更精确更方便地将标尺安装在固定件和移动件之间。

因此本发明的目的是提供一种直线标尺组合，它无需高精度的标尺槽。

为了实现上述的和其它的目的，根据本发明一个直线标尺组合包括一标尺和一些可紧固在一些相对移动的机械零件中任意一个上的安装座，（这些相对移动的机械零件是欲测量其相对插入移动行程或数值的）。标尺具有被装在安装座上的端部，该端部具有与安装座相配合的圆柱面部份，至少一个端部的包括一个结构件，它允许标尺相对于安装座能支点转动而使标尺相对于机械零件的相对运动轴线进行微调。

在根据本发明的直线标尺的结构中，标尺槽是和安装座分离的以及仅作为屏蔽用。因此对本发明的标尺槽实质上无精度要求，即使标尺槽有误差也不会影响移动值的测量结果。

本发明的一个方面是一用于直线标尺单元的安装结构，包括具有伸长的标尺的标尺组件，和用来在标尺周围建立屏蔽的屏蔽件，一从标尺组件的端部伸展出去的未端件，该未端件至少部份地具有圆的表面，一固定在安装面上的座限定了一接受未端件的圆内周面槽，所述槽的内周面被设计成与未端件的圆周面相配，以及在末端件和座相配的周面之间插入一个构件用来减少末端的外周面和槽的内周面间的接触区以允许标尺组件相对于座能支点转动。

该结构进一步包括一可拆卸地将未端件夹持在槽里的固定件。

在这种最佳结构中，用于减少接触区域的构件可设计成限定标尺组件相对于座的转动的转动中心。该减少接触区域的构件还可设计成能决定未端件相对于座的轴向位置。

实际上，该减少接触区域的构件在槽的内周面和未端件的外周面之间以一圆周伸展的线建立起一种线接触。另一方面，该减少接触区域的构件也可能在槽的内周面和未端件的外周面之间以接触点建立起点接触。在这种情况下，减少接触区的构件在相对于标尺组件的中心轴横向地排列和基本对称的位置上建立起二个接触点。作为一种变换形式，该减少接触区域的构件建立起三个接触点，它们被安排成限定末端件的位置。

该减少接触区域的构件也可在紧固件的内周面和未端件的外周面之间以圆周伸展的线建立起线接触。该减少接触区域的构件可以在紧固件的内周面和未端件的外周面之间以接触建立起点接触。

这结构还可以包括一对各自从标尺组件两端伸展的末端件和一对在相应于未端件处被定位并用来接受未端件的座，其中一个未端件具有在外周面上圆周地伸展的凸起，并被安放在一个座的槽内，该槽具有平滑的内周面，用以建立线接触，它能对那里的标尺组件的支点转动限定旋转中心，以及另一个具有平滑的外周面的未端件被安放在另一个座的槽内，该槽具有用来建立线接触的凸起，该线接触对那里的标尺组件的支点转动限定了旋转中心。这些未端件具有一带有圆外周面的圆柱件。

另一方面，该结构可以包括各自从标尺组件两端伸展的一对未端件和在相应于未端件处被定位安装的并用来接受它的一对座，一个座具有带底的槽，有一些凸起从该槽的底部凸出，这些凸起与未端件的外周面相接触。这些凸起被安排成能限定所伴随的未端件相对于座的 位置。该槽被形成有三个凸起，它们被排列成与未端件的外周面建立起三点接触从而把标尺组件的转动中心点基本上限定在三点的中心上。

实际上，该结构进一步包含一具有凸起的固定件，该凸起从与未端件的外周面相配的表面伸展出，以及槽上组成有一对凸起，该凸起横向互相对准以及相对于标尺组体的中心轴基本上对称置位，该固定件上的凸起与槽上的凸起一起用来与未端件建立三点接触以限定标尺组件的转动中心。

本发明的另一方面，一用来测量第一和第二机械零件之间的位移的直线标尺，至少第一和第二机械零件之一可相对于另一个移动，包括一安装在第一机械零件上的标尺，该标尺具有一个沿着要测量的第一和第二机械另体间的相对移动方向的轴，一感应头推进式地与标尺接合用来形成对应于标尺推进运动的数值，而该数值是对应于第一和第二机械零件间的相对移动的。一紧固在第二机械零件上的构件，它被机械地连结到感应头上，根据第一和第二机械零件间的相对移动来实现感应头和标尺间的相互移动，一对座被固定在第一机械零件上，用来接受标尺的端部，用来限止标尺外周面和每一座之间的接触区域的装置以某种方式使限制的接触区域限定了一允许那里的标尺的转动运动的转动中心，以及决定相对于座的标尺的伴随端的轴向位置，用来固定到座上去的紧固件以将标尺的端部保持在座上，该紧固件装置可紧固在第一位置，在该位置处标尺可以转动中心转动来调整标尺的轴使其精确地平行于第一和第二机械零件间的相对移动而形成的轴，以及可紧固在一约束标尺相对于座的轴向和中心转动运动的第二位置。

以下通过根据附图对本发明的最佳实施例的详细叙述，将会对本发明有更深的理解，这种对最佳实施例的叙述不是用来将本发明限定在这种最佳实施例上。而仅是为了有助于对本发明的理解。

图1是本发明的直线标尺组合的最佳实施例的作了分解的透视图。

图2是图1所示的直线标尺组合的最佳实施例在装配形式下的平面视图。

图3是图1所示的直线标尺组合的最佳实施例在装配形式下的侧视图。

图4是沿着图3的Ⅳ-Ⅳ线作剖切的图1的直线标尺组合的放大的局部断面图。

图5是沿着图2的Ⅴ-Ⅴ线作剖切的图1的直线标尺组合的放大的局部断面图。

图6和7是图1的直线标尺的最佳实施例装在一个物体上的平面视图。

图8是本发明的直线标尺组合的最佳实施例的变换形式的分解后的透视图。

图9至图11是图1的直线及标尺组合的最佳实施例变换形式的分解后的和放大后的透视图。

图12是本发明的直线标尺组合的另一实施例的分解后的透视图。

图13是沿着图12的ⅩⅢ-ⅩⅢ线剖切的，在装配形式下的直线标尺组合的放大的断面图。

图14是沿着图12的ⅩⅥ-ⅩⅥ线部切的，在装配形式下的直线标尺组合的放大的断面图。

如图所示，更具体地如图1至3所示，本发明的直线标尺组合的最佳实施例包括一标尺组件1和将标尺组件装在座板15上的支座10。在实践上座板15可以装在一个相对运动的机械零件上，而用来测量这一机械零件的相对推进运动的行程。因此当直线标尺用于机床时，这一座板可以由机械床的平面部分所组成。该标尺组件1包括圆柱形杆状的标尺3和标尺槽2。在实施例中使用的标尺3在下文中将称为“标杆”。

应该指出，本发明不仅应用于标杆型直线标尺，也可使用于任意类型的标尺，例如带状或条状类标尺。因此组成直线标尺最佳实施例的标尺仅用作为详细叙述发明的例子。

标尺槽2围绕着标杆3，标尺槽2大体上成带有纵向伸展槽2a的空心圆柱体结构。以可推动形式装在标杆3上的感应头110（图4用剖面线表示通过连杆和滑座（在图4中也以剖面线示出）被联接到另一个机械零件上。这种在感应头和滑座之间联接结构已详细公开在上述的美国专利4，649，648中。在上述美国专利中公开的细节在这里再被提及是为了更好地公开本发明。

在标杆3的两头联接着大体成圆柱形的零件10a和10b。在所显示的实施例中，其中一圆柱零件10a具有环状凸起13，它沿着圆柱外表面圆周伸展。该环状凸起13具有圆顶以及大体上取位在圆柱零件10a两端之间的中间部位上。另一方面，联接在标杆3另一头的圆柱零件10b具有平滑的圆柱面而无环状凸起。圆柱零件10a和10b组成了用于安装标尺组件1到底座板表面15上去的上述支座部件10的一部分。

支座部件10进一步包括一对安装配座11a和11b。每一个安装座11a和11b在纵向部面成L形以及具有部分12和部分16。部分16大体上平行于座板表面15，被用来紧固到座板表面15上去。为了能紧固到座板面15上去，安装座11a和11b的部分16具有能通过紧固螺钉17a和17b的通孔16a和16b。另一方面，部分12相对于部分16垂直伸展。部分12具有轴向伸展的半圆槽12a和12b。槽12a用来接受圆柱件10a以及槽12b用来接受圆柱件10b。槽12a具有基本上平滑的内表面以与圆柱件10a的环状凸起的圆顶建立起线接触。另一方面，槽12b的内表突出弧形凸起14并在圆周方面伸展。与凸起13相类似，该凸起具有圆顶，该圆顶凸起14被用来与圆柱件10b的平滑圆柱面相 接触以建立起它们之间的线接触。

支座部件10还包括紧固夹头18a和18b。每一个紧固夹头18a和18b各自具有半圆的主部分20a和一对折缘20b。在每个紧固夹头18a和18b的主部分20a上具有槽20c夹头18a的槽20c接受凸起13这样使整个主部分20a的面紧密地与圆柱件10a的外周面相接触而将圆柱件紧固在安装座上。夹头18a和18b的折缘20b上具有通孔，紧固螺钉19穿过通孔拧入螺孔内而将夹头18a和18b牢固地紧固在安装座11a和11b的部分12的顶上。

从显示的实施例可见，夹头18a和18b具有同样结构应是方便合适的，但是对夹头18b来说并非一定要有槽。

图4和5显示了上述本发明的标尺组件的最佳实施例的具体结构。圆柱体10a和10b和它们的装配结构基本上是互相雷同的。因此，按照图4和图5的下述讨论也将适用于圆柱件10b和那里的安装结构。

从图4和5可见，圆柱件10a具有轴向伸展孔101，孔101和在圆柱件的头部组成的凹座102相通，标杆3的一头穿过通孔101与一圆顶配件103联接。该配件103具有轴向伸展的孔104在它里面接受标杆3的一头，配件的圆头与凹座102的内周面相接触。另一方面，该配件103被紧固键装置105紧固在标杆3的端部。

法兰件106与圆柱件10a的外周面固定，标尺槽2紧密地插入法兰件106。因为在杆尺槽2的两头紧密地联接着法兰件106，从而形成了圆柱件10a和10b之间的固定的距离。这样就确保了标杆3的适当的张力。

感应头110由感应头载体114所支撑，而该感应头载件114被联接到滑座112上。这种感应头载体的最佳结构已在德国专利第一次分开号（DE-09）3608392中叙述了，该发明已被转让给本发明的同一个受让人。上述德国专利第一次公开在这里再提及是为了更好地公开。

在将直线标尺组件装到安装表面上时，首先将安装座10用17a固定到安装表面的适当位置，然后将圆柱件10a置于安装座10的部分12的槽12a上，再将紧固夹头18a紧固在安装座10的部分12的顶上，然后环状凸起13进入槽20c，在此时因为槽20c宽度大于凸起13，该标尺组件1如图6和7所示。

可以理解，支点转动地移动标尺组件1，这种标尺的位置，即在这一位置能得到标尺对可移动零件的移动轴线的平行度，能容易地被决定。当标杆被定位后，该装在槽12b上装有圆柱件10b的装配座11b紧固到安装表面上。然后用紧固夹头18b将圆柱件10b固定到装配座11b上。

在这一联接关系中，在所示的实施例中的基本点是，即提供一种用来接受圆柱件的槽，它具有这种形式，能使圆柱件对于槽能支点转动以相对于能移动件的移动轴线来调整标杆的方向。

如上所述，根据本发明的直线标尺的最佳实施例是具有先进性的，因为它能保证正确地将标尺定位而无需麻烦的定位操作。更进一步地说，根据本发明，标尺槽被结构成仅用于建立屏蔽而不是用来支撑标杆，因此无需制造得精度很高。更进一步地说，向标杆提供有效的和满意精度的圆柱件产品和装配并非难事，这些都给标杆和圆柱件的组合件提供了实质上的均一性。因此为了更换标杆，只要简单地拆开紧固夹头将标尺从安装座上松开再将更换件装在安装座上。这就意味着一旦标杆被首次定位后就无需再做位置的调整。

此外，如图4和5所示，固定在标杆端部的配件可借助松开紧固键而调节其轴向位置，这就实现标杆相对于圆柱件精确地定位，从而实现精确的轴向调整而将标杆的配置成需要的长度。

应该指出，虽然上述的最佳实施例在一个圆柱的外表面上具有环状凸起以及与该圆柱件相配的安装座没有凸起，也可以在两个圆柱件 上或在两个安装座上有凸起。在这两种情况下，能得到和上述的基本上相同的功效。

更进一步地说，安装块和槽的形状可以有各种变换形式。图8至11显示了用于标尺组件的安装结构的最佳实施例的变换形式。

图8所示的变换形式欲使安装座111a和111b成一样形式的，为达到此目的，安装座111a和111b具有槽112a和112b，它们通过全部轴向长度。在邻近槽的轴向一端形成有凸起14，而在邻近另一端的槽内提供了平滑的内表面。

在这类结构中，具有凸起13的圆柱件10a被装在邻近上述的另一端的槽的部分。另一方面， 装在柄112b内的圆柱件10b与凸起14相接触。

在这一实施例中，同一结构的安装座能被共同地用来接受不同结构的圆柱件。

图9和10显示了在安装座内形成的槽的不同的形状。因为在圆柱件和安装座之间的线接触或点接触保证了标杆位置的支点转动调节，因此在图9和10所示的修正实施例中分别提供了V形截面槽212a和方形截面槽312a。进一步地说，图示实施例限定的槽可被图11所示的限定在一对凸起411a和411b之间的间隙412a所替代。

图12至14显示了用于直线标尺的安装结构的另一实施例，用来实施本发明。这一实施例显示了标杆503被安装在一块垂直的板515上的形式。同前述的实施例相同，该标杆503的两头被联接到圆柱件510a和510b。标尺槽502通过法兰件606被固定在圆柱件之间。在标尺槽502的表面提供有对准标记502a。圆柱件510a具有中间径向地凸起部分513，该凸起部分在整个圆柱件的圆周上圆周地伸展，该凸起部分513基本具有半球形状。另一头，圆柱件510b具有平的圆周面。这些圆柱件510a和510b通过安装块511a和511b被装在垂直板515上，而安 装块511a和511b是由紧固螺钉517a和517b固定在板上的。

如图12和13所示，安装块511a上形成有纵向伸展的槽512a，它有一个大体平的底。三个圆顶凸起521从槽512a的平底凸起，凸起521被排列成与凸起部分513的表面接触成图13所示的形式。圆柱件513被紧固夹头518a固定在安装座511a上，具有法兰部分的紧固夹头518a是用紧固螺钉519和半圆部分520a固定到安装座上去的。该半圆部分520a被制成与半球形凸起部分513的外形相配合一致。

另一方面，安装座511b具有纵向伸展型带有基本上平底的槽512b，一对凸起522从槽512a的底凸起，凸起522被排列成相对于纵向轴和标尺组件基本上对称的位置以及在与圆柱件510b的外周面相接触的位置，这一圆柱件510b被紧固夹头518b固定在安装座511b上。与夹头518a相类似，夹头518b具有法兰部分520b，通过法兰被固定在安装谇511b上。夹头518b的主体部分520a大体形成槽形结构，具有同圆柱形510b的外周相匹配的部分520c。在部分520c上具有压制的凸起520d，它向圆柱件510b的圆周面凸出。压制凸起和圆柱件510b的外圆柱面接触。

因此在圆柱件510a和510b与由安装座和夹头的组件之间具有三点接触。

这点应该是清楚的，即在用于标尺组合的本安装结构的这一实施例的零件（这些零件未被详细叙述）将用大于图1、2和3中的标号以500以上的标号来标志。这些零件同图1、2和3所示的相应零件很明显应具有基本相似的结构和执行基本相似的功能。

图12至14所示的标尺组合其安装座511a和511b被暂时地与圆柱件510a和510b固定。在这一条件下，该组件被放到板515上。在此位置上，使用对准标记502a来实现与运动轴线的平行，而两个零件间的相对移动是沿沿这一运动轴线发生的。当平行度被调整好后，该装配座 511a和511b的位置就定了。

然后，用紧固螺钉517a和517b将安装座511a和511b安装和紧固在板515上，再将圆柱件510a和510b放入槽512a和512b与使它们的外圆柱面与凸起521和522接触。在这种情况下，再进行标杆位置的细调使标杆的轴线完全平行于欲测量的相对运动的运动轴线。然后将紧固夹头518a和518b固定在安装块上从而将圆柱件510a和510b紧固在安装块511a和511b上。

在细调期间，凸起部分513和凸起521之间以及圆柱件的平的圆柱面和凸起522和夹头518b的压制凸起520d之间的三点接触能允许为较好地调整标杆位置而进行的支点转动。此外三点接触尤为适用于圆柱件相对于安装座的精确定位，这样当因维修或其它原因而将标杆拆卸后，重新安装将非常方便和精确。此外和上述的实施例一样，标尺槽的尺寸精度对标杆的安装精度和标杆对相对运动零件的运动轴线的平行度没有影响。这样就无需将标尺槽制造得精度很高。

应该指出，圆柱件510a和510b无需限定成所述的那种特定的形状，也可以成其它形状，例如球形。本发明的基本点是在圆柱件和安装构件也就是安装座和紧固夹头之间建立起三点接触。

因此图12至14所示的实施例实质上能得到前面实施例具有的那种优点。

本发明已根据最佳实施例进行充分公开而使本发明能得以充分地理解，显而易见不脱离本发明的实质精神可以有各种变换形式，但是未脱离权利要求所划定的本发明范围的各种变换形式，都将属于本发明的范围之内。

Claims (18)

1、一种用于直线标尺组合的安装结构，包括标尺组件，延长的标尺、在标尺周围建立屏蔽的屏蔽件、支座，其特征在于从所述的标尺组件的端部伸展出至少一部分具有圆表面的末端件，所述的支座内表面与所述的末端件的圆表面相配合并接受末端件将其固定在安装面上，一些从所述的末端件和所述的支座的一个相配合表面凸起的凸起件介入在所述的末端件和所述的支座的相配合面之间用来减少接触区域，所述支座的内表面能允许所述的标尺组件相对于所述的支座作支点转动。

2、如权利要求1所述的结构，进一步包括一可折卸地将所述的末端件保持在所述的槽里的紧固件。

3、如权利要求2所述的结构，其中所述的用来减少接触区的构件被设计成能限定所述的标尺组件相对于所述的支座作支点转动的转动中心。

4、如权利要求3所述的结构，其中所述的减少接触区的构件被设计成能决定所述的末端件相对于所述的支座的轴向位置。

5、如权利要求4所述的结构，其中所述的减少按触区的构件在所述槽的内周面和所述末端件的外周面之间以圆周伸展的线建立起线接触。

6、如权利要求4所述的结构，其中所述的减少接触区的构件在所述槽的1周面和所述末端件的外周面之间以接触点建立起点接触。

7、如权利要求6所述的结构，其中所述的减少接触区的构件在横向对准和相对于所述的标尺组件的中心轴基本上对称的位置处建立起二个接触点。

8、如权利要求6所述的结构，其中所述的减少接触区的构件建立起三个接触点，它们被安排成能限定所述末端件的位置。

9、如权利要求4所述的结构，其中所述的减少接触区的构件在所述的紧固件的内周面和所述末端件的外周面之间以圆周伸展的线建立起线接触。

10、如权利要求4所述的结构，其中所述的减少接触区的构件在所述的紧固件的内周面和所述末端件的外周面之间以接触点建立起点接触。

11、如权利要求10所述的结构，其中所述的减少接触区的构件建立起三个接触点，它们被排列成能限定所述的末端件的位置。

12、如权利要求5所述的结构，其中所述的在相配周面间的减少接触区的构件包括从所述的末端件的外周面和所述槽的内周面两者之一上凸出的凸起。

13、如权利要求1所述的结构，它包括一对从所述的标尺组件的两端伸展的末端件和一对对应于所述的末端件定位的用来接受末端件的支座，所述末端件中一个具有在外周面上圆周地伸展的凸起，以及被接受在所述的一个支座的槽中，该槽具有平滑的内周面，用来建立线接触，它对那里所述的标尺组件的支点转限定了转动中心，以及另一个末端件具有平滑的外周面，以及被接受在所述的另一个支座的所述的槽内，该槽具有用来建立线接触的所述的凸起，该线接触对那里所述的标尺组件的支点转动限定了转动中心。

14、如权利要求13所述的结构，其中所述的末端件包括具有圆外周面的圆柱件。

15、如权利要求1所述的结构，其中包括一对从所述的标尺组件两端伸展的末端件和一对应于所述的末端件定位的用来接受末端件的支座，所述支座的一个组成有槽，该槽有底，一些凸起从该底伸展出，所述的凸起与所述的末端件的外周面相接触。

16、如权利要求15所述的结构，其中所述的凸起被排列成能对伴随的末端件相对于所述支座限定其位置。

17、如权利要求16所述的结构，其中所述的槽组成有三个凸起，安排来与所述的末端件的外周面建立三点接触把所述的标尺组件的支点转动点基本上限定在所述的三点的中心。

18、如权利要求16所述的结构，它进一步包括一紧固件，它有一凸起从同所述的末端件的外周面配合的面上伸展出，以及所述的槽形成有一对横向互相对准排列的凸起相对所述标尺组件的中心轴该凸起基本上处于对称位置排列，所述的紧固件的所述的凸起与所述槽的所述凸起一起与所述的末端件建立起三点接触来限定所述标尺组件的转动中心。

Images