CN113348050A - 用于机床的测量装置 - Google Patents

Abstract

描述了一种硬连线测量装置(14；50；80；120；160；200；250；280)，其可安装在计算机控制的机床(2)的外壳(4)内。该装置包括测量传感器(14，16；554，56；90，92；126，128；174，176；218，220)和硬连线接口模块(59)，该测量传感器用于测量机床外壳内的物体、诸如工具，该硬连线接口模块用于经由一根或多根线(24)提供与位于机床外壳外部的相关联外部接口(22)的电连接。该装置还包括无线通信模块(26；62；94；134；240；260)，该无线通信模块能够与位于机床外壳(4)内的相关联无线装置(12)、诸如主轴探针进行无线通信。

Description

用于机床的测量装置

本发明涉及一种用于机床的测量装置，且尤其涉及一种用于与位于机床外壳内的装置进行无线通信的改进的装置。

众所周知的是在机床的外壳内安装测量装置。这样的测量装置可以用于测量机床所使用的切削工具或检查已经被机床切削的工件。

测量装置被固定到机床的固定表面，并且经由电缆连接到外部接口是已知的。例如，工具设置装置可以栓接至机床的床部并且被硬连线到外部接口。这种装置的示例是英国沃顿盎得艾基(Wotton-Under-Edge，UK)的雷尼绍公司(Renishaw plc)销售的NC-4激光工具设置装置。也参见EP 1050368。

在一些情况下，向测量装置提供硬连线(线缆)连接是不可能的或不切实际的。例如，所谓的主轴探针由机床的可移动主轴携带，用于测量工件。主轴探针通常仅在切削操作之间的短时间段使用，因此通常根据需要以及在需要时被自动地装载到机床主轴中。因此，已知了电池操作的主轴探针与固定到机床外壳内的固定表面上的接收器进行无线通信。接收器然后利用线缆被连接到位于机床外壳外部的探针接口。这种主轴探测系统的示例是由英国沃顿盎得艾基的雷尼绍公司销售的RMP600/RMI系统。也参见WO 2004/057552。

尽管在机床的制造或初始配置期间，可以向机床外壳内包含的测量传感器或无线接口提供硬连线连接，但是之后添加这种硬连线连接是困难且耗时的。这样使得例如当用户希望使用机床执行不同的或更复杂的测量时，难以对机床进行额外的测量功能改造。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于安装在机床的外壳内的硬连线测量装置，该硬连线测量装置包括：测量传感器，用于测量机床外壳内的物体；硬连线接口模块，用于经由一根或多根线提供与位于机床外壳外部的相关联外部接口的电连接；以及无线通信模块，能够与位于机床外壳内的相关联无线装置进行无线通信，其中，该硬连线测量装置包括壳体，该壳体包含测量传感器、硬连线接口模块和无线通信模块，该壳体可安装在机床的外壳内。

因此，本发明的硬连线测量装置适合在通常在机床的外壳内存在的恶劣环境中使用；机床外壳是围绕工作容积的保护性壳体或外罩，在工作容积处对工件执行机加工(例如钻孔、铣削、切削)操作。该测量装置包括测量传感器，该测量传感器可以用于对物体(诸如工具)执行所谓的“机器上”测量。如下所述，在一个实施例中，测量传感器可以执行接触式或非接触式工具测量或所谓的工具设置功能。硬连线接口模块也被提供为该装置的一部分，该部分在使用中通过一根或多根电线(其可以捆绑在线缆内)连接到不位于机床外壳内的相关联外部接口。例如，相关联外部接口可以与控制机床操作的计算机数字控制器(CNC)定位在一起或邻近该计算机数字控制器。相关联外部接口可以替代地与CNC集成(例如，它可以包括CNC内的定制接口卡，或者它的功能可以由CNC的被适当编程的部分来执行)。

除了具有执行测量功能的测量传感器之外，本发明的装置还包括无线通信模块。如上文所解释的，硬连线测量装置在使用中位于机床外壳内(例如，附接到机床的工作台或床部)。因此，无线通信模块位于机床外壳内，并且理想地放置成与机床外壳中存在的相关联无线装置(相关联无线装置不是上述的测量传感器)进行无线通信。例如，可以在无线通信模块与无线测量探针之间建立无线链路(该无线链路可以是单向链路或双向链路)，该无线测量探针由机床的主轴携带并且用于测量机床外壳内的物体。

如下文更详细解释的，本发明的硬连线测量装置包括壳体(该壳体可以是整体式壳体或由多个壳体部分或单元形成)，该壳体包含测量传感器、硬连线接口模块和无线通信模块。壳体可安装在机床外壳内；例如，该壳体可以安装至机床的床部，工件被固定到该床部上以进行机加工操作。因此，本发明的装置在单一壳体内提供测量装置(例如，工具设置器)和无线装置的无线接口(例如，用于与主轴探针通信)两者。

上述布置具有减少需要安装在机床外壳内的部件数量的优点，从而节省了宝贵的空间并且降低了对所安装装备造成物理损坏的可能性。这也意味着可以使用单根线缆将测量装置和无线接口两者连接到外部接口，从而减少需要在机床壳体中形成的、用于使这些线缆穿过的孔的数量。本发明还允许在初始安装后向机床系统添加额外的功能，而不必在机床外罩中形成用于附加线缆等的孔。

测量传感器可以是任何合适的类型。测量传感器可以是接触式传感器。测量传感器可以是非接触式传感器。测量传感器可以被配置为测量机床正在生产的工件。有利地，测量传感器被配置为测量由相关联机床携带的(例如，在机床的主轴或工具固持器中的)切削工具。测量传感器可以包括非接触式工具设置器，该非接触式工具设置器包括光发射器和光接收器。可替代地，测量传感器可以包括接触式工具设置探针。接触式工具设置探针可以包括(突出的)可偏转触针和用于感测触针偏转的偏转传感器。

有利地，硬连线接口模块经由这一根或多根线从相关联外部接口接收电力。换句话说，该装置优选地经由硬连线接口模块接收其电力。电力方便地用于为测量传感器和无线通信模块两者供电。可以使用分开的供电线路为测量传感器和无线通信模块供电。可替代地，所有电力可以从共用供电线路获得。

有利地，从测量传感器获得的至少一个输出经由这一根或多根线从硬连线接口模块传递到相关联外部接口。从测量传感器获得的输出可以是原始传感器信号；例如与接收到的光强度或触针偏转相关的模拟电压值。可替代地，原始传感器信号可以在输出之前以某种方式进行处理。例如，该装置可以包括用于分析来自测量传感器的原始信号并产生适当输出的处理电子器件。在一个示例中，传递到相关联外部接口的输出可以是触发信号，该触发信号指示(例如，与接收到的光强度或触针偏转相关的)原始传感器信号已经超过某个阈值。输出可以是数字输出。输出可以是模拟输出。从测量传感器获得的单一输出可以被传递到外部接口。可替代地，多个输出(例如，经处理的触发信号和原始传感器信号)可以被传递到外部接口。

有利地，硬连线接口模块还将无线通信模块与相关联外部接口相接。换句话说，经由硬连线接口模块在无线通信模块与控制该无线通信模块的外部接口之间提供硬连线连接。无线通信模块因此可以与位于机床外壳内的另一无线装置(例如，无线测量探针)无线通信，并且从无线装置接收的数据通过硬连线连接被传递到外部接口。这种通信可以是单向的；例如以仅从无线装置接收数据(诸如测量数据)。可替代地，通信链路可以是双向的，从而使得数据能够在相关联无线装置与外部接口之间来回传递。

硬连线测量装置可以包括整体式壳体。测量传感器、无线通信模块和硬连线接口模块可以包含在这样的整体式壳体内。换句话说，硬连线测量装置可以由包括单一集成单元的壳体形成。在这样的实施例中，测量传感器、硬连线接口模块和无线通信模块在正常使用期间不可彼此分离。然而，应注意的是，整体式壳体可以由在产品制造过程期间彼此附连的多个部件制成。该装置的占地面积或形状可以方便地类似于不包括无线通信模块的现有技术测量装置的占地面积或形状。例如，整体式壳体可以具有与上述NC4产品相似的形状或占地面积。

有利地，硬连线测量装置由物理上可相互附接的多个单元或部分形成。换句话说，该装置可以具有模块化(非整体式)构造，在该构造中用户可以根据需要组装和拆卸该装置的各个部件。在优选的实施例中，壳体由多个可释放地附接的壳体部分形成。在一个示例中，壳体可以由第一壳体部分和第二壳体部分形成。壳体还可以包括第三壳体部分。第一壳体部分可以包括测量传感器。第二壳体部分可以包括无线通信模块的至少一部分。第三壳体部分可以包括硬连线接口模块(即，可连接到一根或多根线的连线接口模块)。这多个壳体部分中的至少一个可以包括基部，该基部被配置为附接到机床的外壳。例如，第三壳体部分可以包括基部或其他附接构件，用于将该第三壳体部分固定到机床的外壳。第一壳体部分(例如，包含测量传感器)然后可以直接附接到第三壳体部分，或者第二壳体部分可以放置在第一壳体部分与第三壳体部分之间。

如以下各种示例中所描述的，硬连线测量装置可以使用各种不同的模块化部件以各种不同的方式形成。例如，硬连线测量装置可以包括基部单元(基部部分)和测量单元(测量部分)。测量单元可以(直接地或间接地)可释放地附接到基部单元。测量单元可以包括测量传感器。基部单元可以包括可连接到这一根或多根线的硬连线接口模块。无线通信模块的至少一部分可以被提供在基部单元中。在一个示例中，整个无线通信模块都被提供在基部单元中。无线通信模块的至少一部分可以被提供在测量单元中。在一个示例中，整个无线通信模块都被提供在测量单元中。可替代地，无线通信模块的部件可以散布在基部单元和测量单元上。例如，无线通信模块可以包括调制解调器(也可以称为收发器)。如果在射频下操作，则无线通信模块可以包括天线。在这样的示例中，调制解调器可以被提供在基部单元中，并且天线可以被提供在测量单元中(或反过来)。应当记住的是，无线通信模块可以发送/接收光学信号。在这样的示例中，无线通信模块可以包括调制解调器、一个或多个光源(例如发光二极管)和/或一个或多个光传感器。这种光学系统的部件也可以根据需要分布在基部单元与测量单元之间。

在一个实施例中，可以提供包含无线通信模块的至少一部分的通信单元(通信部分)。方便地，整个无线通信模块都可以包含在通信单元中。通信单元可以可释放地附接到硬连线测量装置的剩余部分。这使得能够根据需要添加和/或移除无线通信功能。例如，用户可以简单地添加通信单元，以便提供额外的测量功能(例如，通过启用与主轴探针的通信)。通信单元可以例如可附接到上述类型的基部单元或测量单元。在一个实施例中，通信单元可以夹在基部单元与测量单元之间。

硬连线接口可以永久地连接到这一根或多根线。例如，线缆可以直接固定(例如，模制或一体地固定)到该装置。方便地，硬连线接口模块包括第一电连接器。第一电连接器优选地被配置为能够与连接到这一根或多根线的第二(互补的)电连接器建立电连接。应注意的是，这一根或多根线被方便地捆绑到至少一根线缆中。例如，可以使用单一(多芯)线缆。然而，还可能的是将线分布在多根线缆上或者使用多根单独的线。如果提供线缆，则该线缆可以终止于上述第二电连接器。

无线通信模块可以是任何合适的类型。无线通信模块可以提供光学无线通信。可替代地，无线通信模块可以提供射频(RF)无线通信。这种RF通信可以在2.4GHz无线电频带内。无线通信模块可以发送和/或接收模拟信号。可替代地，无线通信模块可以实现数字通信。例如，可以提供信道化或展频(例如跳频或直接序列)RF通信链路。无线通信模块优选地实施实时通信协议(例如，以便能够传输时间关键的测量数据)。例如，可以使用WO 2004/057552中描述的展频通信技术。

该装置方便地包括壳体，该壳体具有至少一个对无线通信模块的辐射基本透明的部分。在优选的实施例中，无线通信模块是RF通信模块。该装置可以包括具有至少一个RF透明部分的壳体。无线通信模块可以包括位于每个RF透明部分附近的RF天线。如上所解释，硬连线测量装置可以是整体式或模块化构造，并且在这样的示例中，可以提供RF透明部分作为形成该装置的模块或壳体部分中的一个或多个的一部分。可以提供单一RF透明部分。可替代地，可以提供多个RF透明部分。每个RF透明部分可以由非金属材料(例如塑料、玻璃或陶瓷)形成。可以提供空气喷嘴来引导空气流过每个RF透明部分，以防止切削碎屑或冷却剂聚集，否则这些切削碎屑或冷却剂会遮蔽RF透明部分。这种空气喷嘴可以在装置的外部。方便地，这种空气喷嘴可以与装置是一体的。

RF透明部分可以是基本平坦的。例如，它可以包括RF透明窗口。有利地，该至少一个RF透明部分包括至少一个圆顶形突起。每个圆顶形突起方便地容纳RF天线。圆顶形突起的使用增加了RF信号可以被发射和/或接收的角度，从而增加RF外壳内提供的覆盖范围。可以使用多个这样的圆顶形突起来进一步增加覆盖范围和/或针对机床外壳内的瞬时RF障碍物提供弹性。如果使用其他辐射(例如光)，可以提供适当的透明部分。

本发明还扩展到一种设备，该设备包括上文描述的硬连线测量装置、以及能够与硬连线测量装置的无线通信模块进行无线通信的无线装置。有利地，无线装置是无线(例如，RF)测量装置。优选地，无线装置是电池供电的测量探针。电池供电的测量探针可以被配置为用于安装在机床的主轴中。电池供电的测量探针可以包括测量传感器和可偏转触针。可替代地，无线装置可以包括温度感测探针、压力测量探针或相机。无线测量装置可以执行与硬连线测量装置的测量传感器不同的测量功能。

该设备可以进一步包括外部接口。还可以提供包括多根线的线缆。该线缆可以用于将硬连线测量装置的硬连线接口模块连接到外部接口。同样，应注意的是，单根线缆是方便的，但是也可以替代地使用多根线缆。外部接口可以作为单一单元被提供。可替代地，该接口可以由多个分开的接口单元形成。例如，第一外部接口单元可以被硬连线到硬连线测量装置的测量传感器，并且第二外部接口单元可以被硬连线到无线通信模块。外部接口可以适当地连接到机床的控制件。根据控制类型，机床的控制件也可以执行全部或一部分接口功能。

本发明还扩展到包括上文描述的设备的机床。还描述了一种使用该设备与相关联无线装置通信的方法。

本发明的第二方面因此扩展到一种机床设备，该机床设备包括机床，该机床具有：外壳，工件能够在外壳中被机加工；以及位于外壳内的硬连线测量装置，该硬连线测量装置包括：测量传感器，用于测量机床外壳内的物体；硬连线接口模块，用于经由一根或多根线提供与位于机床外壳外部的外部接口的电连接；以及无线通信模块，能够与位于机床外壳内的相关联无线装置进行无线通信。

该硬连线测量装置可以包括壳体，该壳体包含测量传感器、硬连线接口模块和无线通信模块。可以是模块化的或整体式的该壳体被方便地安装在机床的外壳内。有利地，机床包括床部，工件可以放置在该床部上，硬连线测量装置的壳体被安装到机床的床部。可替代地，硬连线测量装置的部件可以被提供在多个壳体中(例如，通过线缆被连接在一起)，而不是提供在单一壳体中。

如上所述，测量传感器可以被配置用于测量由相关联机床携带的切削工具。该设备可以进一步包括位于机床外壳内的无线装置，该无线装置被配置为与硬连线测量装置的无线通信模块进行无线通信。

本文还描述了一种可安装在机床的外壳内的硬连线测量装置。该硬连线测量装置可以包括测量传感器，用于测量机床外壳内的物体。该硬连线测量装置可以包括硬连线接口模块，用于经由一根或多根线提供与位于机床外壳外部的相关联外部接口的电连接。硬连线测量装置可以包括无线通信模块。该无线通信模块能够与位于机床外壳内的相关联无线装置进行无线通信。该装置可以被提供在整体式壳体内。可替代地，该装置可以包括由两个或更多个壳体部分形成的(非整体式)壳体。这些壳体部分可以被组装以提供硬连线测量装置。该装置可以具有本文所述的任何其他特征中的单独特征或其组合。

本文还描述了一种可安装在机床的外壳内的工具设置装置，该工具设置装置包括：测量传感器，用于测量工具；和硬连线接口模块，其经由多根线将测量传感器与位于机床外壳外部的相关联接口模块电连接，其中该工具设置装置进一步包括用于与位于机床外壳内的测量探针进行无线通信的无线通信模块。该装置可以具有本文所述的任何特征中的单独特征或其组合。

现在将仅通过举例、参考附图来描述本发明，在附图中；

图1示出了安装在机床外壳内的本发明的硬连线测量装置，

图2更详细地示出了硬连线测量装置的一个实施例，

图3示出了图2的装置，其中盲板(blanking plate)代替无线通信模块，

图4示出了具有基部单元和测量单元的硬连线测量装置，

图5示出了由多个单元形成的硬连线测量装置，

图6示出了具有包括RF天线的基部单元的硬连线测量装置，

图7示出了图6装置的一种变型，

图8示出了由多个单元形成的替代性硬连线测量装置，

图9示出了由三个单元形成的堆叠的硬连线测量装置，

图10示出了装置包括接触工具设置器的实施例，以及

图11示出了硬连线测量装置包括用于携带测量探针的臂的实施例。

参照图1，示意性地示出了具有保护外壳或壳体4的机床2。主轴6和工作台8位于外壳4内。在机床控制器10的控制下，主轴6是可旋转的并且也相对于工作台8是可移动的。为了执行切削操作，切削工具由主轴6携带，并且相对于安装到工作台8的工件(未示出)沿着预先编程的切削路径移动。主轴6还可以携带如图1所示的主轴探针12，该主轴探针能够测量工件。自动工具更换器(未示出)通常被提供为机床2的一部分，以使得切削工具、主轴探针和其他附件能够根据需要在控制器10的控制下自动装载到主轴6中。

基于硬连线非接触(激光)的工具设置装置14被固定(例如被栓接)到机床外壳4内的工作台8。工具设置装置14将来自发射器的光(例如激光)束16传递到接收器，并且每当光束被中断时(例如，由于工具的尖端移动到光束中)，发出所谓的“触发信号”。工具设置装置14因此包括测量传感器，该测量传感器允许测量由主轴6携带的工具(例如，以获得工具长度或直径)。控制器10可以使用任何这样的工具测量来确保工件被切削成期望的尺寸和形状。工具设置装置14通过包括多根线(芯)的线缆24被连接到外部接口22。电力经由线缆24被传递到工具设置装置14，并且触发信号也经由相同的线缆24被传递到外部接口22。配置命令等也可以经由线缆24从外部接口22发送到工具设置装置14。

与已知工具设置装置不同的是，图1的工具设置装置14还包括RF通信模块26。RF通信模块26也经由线缆24硬连线到外部接口22(即，它经由共用线缆24接收电力并且从外部接口22发送/接收数据)。RF通信模块26在机床外壳的工作台8上的位置确保该RF通信模块能够与位于机床外壳内的其他测量装置进行无线通信。在该示例中，RF通信模块26被配置为与电池供电的主轴探针12通信。因此，来自主轴探针12的测量数据被无线地(通过RF链路)传递到RF通信模块26，且然后沿着线缆24传递到外部接口22。外部接口22然后可以根据需要经由通信链路28将测量数据(例如触发信号)传递到机床控制器10和/或外部计算机。

尽管展示了单一外部接口22，但是可能的是将接口功能划分到多个接口单元上。例如，第一外部接口单元可以被硬连线到非接触式工具设置装置的测量传感器，并且第二外部接口单元可以被硬连线到无线通信模块。所展示的单一(多芯)线缆24出于简单和稳健的原因是优选的，但不是必需的。相反，携带电力和/或数据信号的各种线可以被捆绑在两根或更多根线缆内，或者根本不捆绑在线缆中。数据可以通过不同的、分立的线组从非接触式工具设置装置和无线通信模块传递/接收。可替代地，可以提供一个或多个共用数据总线(例如以太网、实时以太网、现场总线链路等)以携带来自非接触式工具设置装置和无线通信模块两者的数据。

如上所解释，在此描述的装置具有的优点在于，仅需要单根线缆从机床外壳4的外部通到内部。这意味着，如果在机床制造期间安装工具设置装置14，则用户很容易增加额外的测量功能，而不必将另一根线缆穿过外壳(这通常涉及在外壳中钻出各种孔)。例如，如果用户想要在以后添加这种测量功能，则可以很容易地将主轴探针添加到初始地仅设置用于非接触式工具测量的机床。机床外壳内存在单一装置还减小了外壳内被测量装备占据的空间量，并且通过减小外壳内线缆的总长度而降低线缆损坏的可能性。该装置还允许将RF通信部分放置在外壳的工作容积内的显要的中心位置，从而确保可以与无线测量探针12维持良好的通信。

参照图2，更详细地展示了本发明的硬连线测量装置50。

装置50包括基部部分52，该基部部分可以栓接到机床的工作台。发射器单元54和接收器单元56从基部部分52向上突出。发射器单元54包括激光器，该激光器在使用中发射的激光束穿过发射器孔口58朝向接收器单元56。接收器单元56包括接收器孔口(在图2的视图中不可见)和检测接收到的激光束强度的光电检测器。众所周知，穿过发射器孔口和接收器孔口提供空气流，以有助于防止冷却剂和切削碎屑污染发射器和接收器单元。还提供了鼓风喷嘴60，用于将空气引向待测量的工具。提供了入口61以用于接收适当的空气供应。电信号经由多芯线缆内的第一组线在发射器/接收器单元与外部接口之间传递，该多芯线缆可连接到多芯电连接器59。到目前为止，这些特征都与上述NC4工具设置装置的特征相似。

除了非接触测量特征，装置50还包括RF通信模块62。RF通信模块62包括由在RF频率下基本透明的材料形成的圆顶型结构64(或天线罩)。RF天线被容纳在圆顶型结构64内，并因此可以从无线装置接收/发送RF信号。RF天线可以是单极天线、缝隙天线、贴片天线或平面倒F天线。突出的圆顶结构64使全向性能最大化(即，优化辐射极图案)。RF调制解调器也被包含在RF通信模块62中，并且连接到RF天线(例如，经由同轴线缆、弹簧销或PCB波导)。RF调制解调器可以包括北欧半导体(Nordic Semiconductor)RF收发器(即nRF52832)，该收发器还包括ARM处理器。优选地，RF通信模块62使用2.4GHz无线电。RF调制解调器经由线缆内的多根线被硬连线到外部接口，该线缆在使用中连接到多芯电连接器59。以这种方式，在外部接口与非接触测量传感器和RF通信模块62两者之间提供了硬连线电连接(经由电连接器59和相关联线缆)。

现在参照图2和图3，RF通信模块62可以是可移除的。如图3中所示，图2中所示的RF通信模块62可以从基部部分52拆除。因此，RF通信模块62可以仅在需要时被附接，并且盖板70用于在RF通信模块62不存在时密封该装置。这种布置允许初始地没有RF通信模块62的装置根据需要以及在需要时升级以包括这种无线通信功能。例如，可以执行安装后的升级，其中盖板70被移除并且由RF通信模块62替换。这种升级不会干扰机床的任何部分，也不需要将额外的线缆从外壳中引出等。可替代地，代替模块化布置，图2中所示的设备可以被形成为单一集成单元(即，RF通信模块62可以被永久性集成到装置中)。

参照图4，展示了包括模块化(非整体式)硬连线测量装置80的替代性实施例。装置80包括基部单元82，该基部单元可以固定到机床外壳内的工作台。基部单元82具有附接到其上的多线电缆84、以及气动入口86。测量单元88包括发射器单元90和接收器单元92，该发射器单元和接收器单元一起提供如上文详细描述的非接触式工具设置功能。测量单元88还包括上文参照图2描述的类型的RF通信模块94。测量单元88可释放地附接到基部单元82。特别地，测量单元和基部单元可以被栓接在一起。通过一对电连接器96在测量单元与基部单元之间建立必要的电连接，这些电连接器在将测量单元88机械固定到基部单元82之前被接合。可替代地，所有或一些电连接可以通过感应/光学耦合等来建立。气动连接器98将压缩空气从气动入口86传送到发射器/接收器单元和鼓风喷嘴100。装置80的测量单元88因此可以根据需要从基部单元82移除和替换。仅包括非接触式工具设置器功能(即，不包括RF通信模块94)的替代性测量单元(未示出)也可以替代测量单元88。例如，如果需要额外的RF通信功能，则这种替代性测量单元可以初始安装在机床中，并且升级到测量单元88。

图5展示了模块化硬连线测量装置120的另一示例。装置120包括基部单元122，该基部单元可以附接(栓接)到机床的工作台。非接触式工具设置测量传感器单元124可附接到基部单元。非接触式工具设置测量传感器单元124包括发射器单元126和接收器单元128、电连接器130和气动入口132。RF通信模块134可释放地安装到基部单元122。电连接器(未示出)允许RF通信模块134电连接到非接触式工具设置测量传感器单元124；这可以是单元之间的直接连接、或者是经由基部单元122。因此，电连接器130允许RF通信模块134和非接触式工具设置测量传感器单元124两者被硬连线到外部接口。RF通信模块134可以根据需要以及在需要时(例如，在初始安装之后)被附接到基部单元122。

参照图6，示出了模块化硬连线测量装置160的另一示例。装置160包括(例如，通过螺栓166)可附接到机床的工作台的基部单元162，并且包括具有RF透明窗口部分164的壳体。天线(未示出)位于壳体内部、邻近窗口部分164，并且RF调制解调器(未示出)也被提供在基部单元162的壳体内；天线和RF调制解调器一起构成RF通信模块。以与上述类似的方式，RF通信模块允许建立与相关联装置(例如，测量探针)的无线通信。电缆168和压缩空气供应管线170连接到基部单元162。测量单元172可附接到基部单元162。测量单元172提供非接触式工具设置功能，并且包括上述类型的发射器单元174和接收器单元176。在基部单元162与测量单元172之间提供使用物理连接器或无线传输的适当电连接(例如，用于电力的感应连接185和用于数据的光学连接187)，以给非接触式工具设置部件供电并与之通信。

参照图7，展示了图6中所示装置的变型。同样，装置包括基部单元182和测量单元184。基部单元182包括窗口部分164和RF通信模块。测量单元184包括提供非接触式工具设置测量的发射器单元174和接收器单元176。在此示例中，电缆186连接到测量单元184。在测量单元184与基部单元182之间提供使用物理连接器或无线传输的适当电连接(例如，用于电力的感应连接185和用于数据的光学连接187)，以给基部单元182中的RF通信模块提供电力并且与之通信。

参照图8，示出了四部分的模块化硬连线测量装置200。装置200包括底板202，该底板可以通过螺栓204附接到机床的工作台。承重隔板206可以位于底板202上，并且非承重基部单元208位于隔板206周围。然后，测量单元210(具有发射器单元218和接收器单元220)可以放置到基部单元208上并且使用螺栓固定到该基部单元，这些螺栓延伸穿过基部单元208和隔板206中的每一个并且附接到设置在底板202中的螺纹孔212。因此，非承重基部单元208不承载测量单元210(其直接固定在隔板206)的任何重量。RF通信模块被提供在非承重基部单元208内，并且可经由盖板217来触及。基部单元208还接收电缆214，并且具有压缩空气入口216。提供非承重基部单元208允许其外罩由诸如塑料或陶瓷等RF透明(例如非金属)材料形成。在基部单元208与测量单元210之间提供使用物理连接器或无线(例如感应/光学)传输的适当电连接(未示出)，以给非接触式工具设置部件供电并与之通信。还提供了基部单元208与测量单元210之间的压缩空气连接(未示出)。

图9展示了本发明的另一变型。硬连线测量装置由测量单元210(具有发射器218和接收器220)、基部单元230和RF通信单元240形成。

可以栓接到机床的工作台的基部单元230被连接到电缆232和压缩空气供应管线234。RF通信单元240包括上文更详细描述的RF通信模块的所有部件。特别地，天线(未示出)位于RF通信单元240的壳体内、邻近窗口部分244，并且RF调制解调器(未示出)也包含在RF通信单元240内。RF通信单元240可以物理地附接(栓接)到基部单元230。基部单元230还无线地连接(经由用于电力的感应连接235和用于数据的光学连接237)到RF通信单元240；要注意，可以替代地提供有线连接。测量单元210可以物理地附接到RF通信单元240。提供了测量单元210与RF通信单元240之间的无线连接(经由用于电力的感应连接245和用于数据的光学连接247)。同样，可以替代地提供有线连接。

图9的布置具有的优点是，测量单元210可以直接附接到基部单元230(即，RF通信单元240可以从堆叠体中省略)。这样允许提供传统的工具设置功能(即，没有RF接口)，但是如果期望的话，允许将RF通信单元240添加到系统(即，通过将该RF通信单元夹在测量单元210与基部单元230之间)。

虽然上述示例展示的是非接触式工具设置设备，但是RF通信模块可以包括在可以安装在机床外壳内部的任何测量设备中。

图10示出了硬连线接触式工具设置装置250。装置250包括触针盘252，该触针盘相对于探针壳体254可偏转。当触针盘背离其中立位置偏转时(即，当工具尖端与盘252接触时)，探针壳体254内的偏转传感器发出触发信号。还提供了可选的鼓风喷嘴256，以从盘252中清除切削碎屑。装置250还包括RF通信模块260，该RF通信模块具有容纳RF天线的圆顶结构262。RF调制解调器也被提供在装置250内。探针和RF通信模块260二者都经由多芯电缆264被硬连线到外部接口。虽然示出了整体式装置，但是该布置可以是模块化的(例如，RF通信模块260可以可释放地附接到装置的其余部分)。

图11展示了用于携带测量探针的硬连线工具设置臂机构280。装置280可以经由螺栓282附接到机床外壳的内壁，并且具有附接板284，测量探针可以在细长臂的端部上被安装到附接板。机构280内的马达使附接板284旋转，并且允许附接的测量探针根据需要被移入和移出机床的工作容积。来自附接的测量探针的电力和测量信号经由线缆286通过机构280被传送到外部接口。马达控制信号也沿着同一线缆286传递。机构280被展示为具有三个RF透明圆顶结构288a-288c(统称为圆顶结构288)。可以设想的是，机构280通常仅包括这些圆顶结构288中的一个，在最适合安装的位置。然而，可以提供多个圆顶结构288。RF天线被提供在一个或每个圆顶结构288内，并且每个RF天线都连接到RF调制解调器。RF调制解调器也经由线缆286与外部接口相接。

以上仅仅是本发明的示例，并且许多替代选择对于阅读本披露的本领域技术人员来说将是清楚的。例如，可以使用光学通信模块来代替上述的RF通信模块。

Claims (20)

1.一种用于安装在机床的外壳内的硬连线测量装置，包括：

测量传感器，用于测量所述机床外壳内的物体，

硬连线接口模块，用于经由一根或多根线提供与位于所述机床外壳外部的相关联外部接口的电连接，以及

无线通信模块，能够与位于所述机床外壳内的相关联无线装置进行无线通信，

其中，所述硬连线测量装置包括壳体，所述壳体包含所述测量传感器、所述硬连线接口模块和所述无线通信模块，所述壳体可安装在机床的所述外壳内。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述壳体是整体式壳体。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述壳体由多个可释放地附接的壳体部分形成。

4.根据权利要求3所述的装置，包括：包括所述测量传感器的第一壳体部分。

5.根据权利要求3或4所述的装置，包括：包括所述无线通信模块的至少一部分的第二壳体部分。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的装置，包括：包括可连接到一根或多根线的所述硬连线接口模块的第三壳体部分。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的装置，其中，所述多个壳体部分中的至少一个包括基部，所述基部被配置为附接到所述机床的外壳。

8.根据任一前述权利要求所述的装置，其中，所述测量传感器被配置为测量由相关联机床携带的切削工具。

9.根据任一前述权利要求所述的装置，其中，所述硬连线接口模块经由所述一根或多根线从所述相关联外部接口接收电力，并且从所述测量传感器获得的至少一个输出经由所述一根或多根线从所述硬连线接口模块传递到所述相关联外部接口。

10.根据任一前述权利要求所述的装置，其中，所述硬连线接口模块还将所述无线通信模块与所述相关联外部接口相接。

11.根据任一前述权利要求所述的装置，其中，所述硬连线接口模块包括第一电连接器，所述第一电连接器能够与连接到所述一根或多根线的第二电连接器建立电连接。

12.根据任一前述权利要求所述的装置，其中，所述无线通信模块在射频(RF)下操作。

13.根据权利要求12所述的装置，包括：具有至少一个RF透明部分的壳体，所述无线通信模块包括邻近所述至少一个RF透明部分定位的RF天线。

14.根据权利要求12所述的装置，其中，所述至少一个RF透明部分包括容纳所述RF天线的至少一个圆顶形突起。

15.一种设备，所述设备包括根据任一前述权利要求所述的硬连线测量装置、能够与所述硬连线测量装置的无线通信模块进行无线通信的无线装置、外部接口、以及线缆，所述线缆包括多根线，所述线缆将所述硬连线测量装置的硬连线接口模块连接到所述外部接口。

16.一种机床设备，所述机床设备包括机床，所述机床具有：外壳，工件能够在所述外壳中被机加工；以及位于所述外壳内的硬连线测量装置，所述硬连线测量装置包括：

测量传感器，用于测量所述机床外壳内的物体，

硬连线接口模块，用于经由一根或多根线提供与位于所述机床外壳外部的外部接口的电连接，以及

无线通信模块，能够与位于所述机床外壳内的相关联无线装置进行无线通信。

17.根据权利要求16所述的设备，其中，所述硬连线测量装置包括壳体，所述壳体包含所述测量传感器、所述硬连线接口模块和所述无线通信模块，所述壳体被安装在所述机床的所述外壳内。

18.根据权利要求17所述的设备，其中，所述机床包括床部，工件能够放置在所述床部上，所述硬连线测量装置的壳体被安装到所述机床的床部。

19.根据权利要求16至18中任一项所述的设备，其中，所述测量传感器被配置为测量由相关联机床携带的切削工具。

20.根据权利要求16至19中任一项所述的设备，进一步包括位于所述机床外壳内的无线装置，所述无线装置被配置为用于与所述硬连线测量装置的无线通信模块进行无线通信。

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