CN113814797A - 一种超精密数控机床的测量光栅安装装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种超精密数控机床的测量光栅安装装置，涉及光栅尺安装技术，包括伸缩杆、安装座和轨道；所述伸缩杆的一端与所述安装座铰接，所述伸缩杆与所述安装座之间形成铰接轴一；所述安装座上设置有沿所述铰接轴一长度方向布置的滑道；所述轨道滑移连接至所述滑道内，且所述轨道在滑道内只能沿所述铰接轴一的长度方向滑动。本申请具有能够适应多轴机床上用于测量刀具座的光栅尺安装的优点。

Description

一种超精密数控机床的测量光栅安装装置

技术领域

本申请涉及光栅尺安装技术，尤其是涉及一种超精密数控机床的测量光栅安装装置。

背景技术

光栅尺，也称为光栅尺位移传感器（光栅尺传感器），是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。在机床领域，光栅尺有着广泛的应用。光栅尺经常应用于数控机床的闭环伺服系统中，可用作直线位移或者角位移的检测。其测量输出的信号为数字脉冲，具有检测范围大，检测精度高，响应速度快的特点。

相关技术中的光栅尺一般包括标尺光栅和光栅读数头两部分。面对单轴机床的时候，参照图1，为一种单轴机床，其包括机床主体7，机床主体7上设有刀具座71，机床主体7与刀具座71之间竖直设有滑动轨道，刀具座71通过滑动轨道安装至机床主体7，同时机床主体7上还设有用于驱动刀具座71升降的升降件。

光栅尺8的标尺光栅81固定安装至机床主体7，光栅读数头82固定安装至刀具座71。刀具座71在进行升降的过程中，光栅尺8能够准确的测量出刀具的升降数据。

针对上述中相关技术光栅尺的安装方式，发明人发现在面对多轴机床的时候，上述安装方式便难以适应，为此设计一种能够满足多轴机床上刀具座71在各个轴线上位移数据测量的光栅尺8安装装置成为亟待解决的问题。

发明内容

为了提供一种满足多轴机床上刀具座在各个轴线上位移数据测量的光栅尺安装装置，本申请提供一种超精密数控机床的测量光栅安装装置。

本申请提供的一种超精密数控机床的测量光栅安装装置，采用如下的技术方案：

一种超精密数控机床的测量光栅安装装置，包括伸缩杆、安装座和轨道；

所述伸缩杆的一端与所述安装座铰接，所述伸缩杆与所述安装座之间形成铰接轴一；所述安装座上设置有沿所述铰接轴一长度方向布置的滑道；

所述轨道滑移连接至所述滑道内，且所述轨道在滑道内只能沿所述铰接轴一的长度方向滑动。

通过采用上述技术方案，当需要测量刀具座Z轴方向的位移量时，将轨道沿Z轴的方向固定至刀具座，将伸缩杆远离安装座的一端铰接至机床主体上，且保持伸缩杆水平。将标尺光栅沿Z轴方向固定至安装座，将光栅读数头固定至刀具座。这样在刀具座沿Z轴运动的时候，光栅读数头会沿标尺光栅运动，进而测量出刀具座在Z轴上的位移。

可选的，所述伸缩杆远离所述安装座的一端铰接有连接座，所述伸缩杆与所述连接座之间形成铰接轴二，所述铰接轴二与所述铰接轴一平行。

通过采用上述技术方案，便于工作人员将伸缩杆安装至机床主体。

可选的，所述连接座采用大理石材质。

通过采用上述技术方案，因大理石具有变形小，硬度高，刚性好和温度变形小且不受潮湿影响的优点，伸缩杆通过大理石材质的连接座固定在机床主体上，能够尽可能的减少连接座受外界环境的影响，从而提高光栅尺的测量精度。

可选的，所述安装座上安装有用于固定标尺光栅的卡接座；所述卡接座上开设有插槽，所述卡接座上还设置有用于对插入到插槽内的标尺光栅进行固定的固定组件。

通过采用上述技术方案，通过卡接座能够便于工作人员将标尺光栅固定至安装座。

可选的，所述固定组件包括调节件和若干卡接件；

所述调节件包括螺杆和调节盘；所述插槽内的底面开设有螺孔，所述螺杆一端穿过所述螺孔伸入至所述插槽内；

所述调节盘包括盘板和圆形环状的凸沿，所述盘板同轴安装至所述螺杆伸入至所述插槽的一端，所述凸沿同轴固接至所述盘板，所述凸沿凸出于所述盘板朝向所述螺杆的一面；

所述卡接件包括一体设置的调节部和夹紧部，所述调节部位于所述凸沿与所述插槽内的底面之间，所述调节部上设有与所述凸沿配合使用的调节斜面；所述夹紧部凸出于所述盘板背离所述螺杆的一面。

通过采用上述技术方案，当标尺光栅伸入到插槽内后，通过旋拧螺杆使凸沿推动卡接件夹紧标尺光栅即可，这样能够较为便捷的实现对于标尺光栅的固定。

可选的，所述插槽内的底面上设置有若干沿所述凸沿径向布置的滑槽，若干滑槽与若干卡接件一一对应，所述卡接件上固接有滑块，所述滑块滑移连接至所述滑槽内。

通过采用上述技术方案，对卡接件在插槽内的运动轨迹进行限制，使得卡接件在插槽内的运动更为顺畅。

可选的，所述卡接座的横截面为圆形，所述安装座上开设有收纳孔，所述卡接座螺纹连接至所述收纳孔内；所述插槽的轴线与所述收纳孔的轴线平行。

通过采用上述技术方案，当安装装置不使用需要收置起来的时候，或者是安装装置需要运输的时候，可以旋拧卡接座是卡接座隐藏至收纳孔内，以减少安装装置的占用空间。

可选的，所述收纳孔位于所述安装座的上表面，所述螺孔与所述卡接座同轴，所述卡接座的下表面同轴固接有便于对所述卡接座进行旋拧的套管，所述套管套设于所述螺杆外围。

通过采用上述技术方案，由于卡接座位于安装座的上表面，这样当标尺光栅固定至卡接座后能够尽可能的减少对于刀具座71下方工件摆放的影响。

可选的，所述套管包括主体部和旋拧部；所述主体部与所述卡接座固接；

所述主体部的外周面上开设有若干沿主体部轴向布置的限位槽；

所述旋拧部套设于所述主体部的外围，且所述主体部上一体设有若干限位块，若干所述限位块与若干所述限位槽一一对应，所述限位块滑移连接至所述限位槽内；

所述旋拧部上固接有若干旋拧杆，对应的所述安装座的下表面开设有若干卡接槽，所述卡接槽与所述收纳孔连通，若干卡接槽与若干旋拧杆一一对应，所述卡接槽内固接有用于吸附所述旋拧杆的磁铁。

通过采用上述技术方案，套管的设置不但便于人们旋拧卡接座，还可以在卡接座调节完毕后使旋拧杆形成对于卡接座的限位，这样人们在旋拧螺杆的时候，卡接座能够尽可能的避免收到影响。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过设置伸缩杆，伸缩杆的一端铰接至机床主体，伸缩杆的另一端铰接至安装座，安装座上滑移连接滑轨，光栅尺中的标尺光栅安装至安装座，光栅尺中的光栅读数头安装至刀具座，这样能够实现对多轴机床中刀具座某一轴向运动距离的检测；

2.通过设置在安装座上设置卡接座，卡接座能够便于工作人员将标尺光栅固定至安装座；

3.通过在安装座上设置收纳孔，在卡接座不使用的时候，或者是安装装置运输的过程中能够将卡接座隐藏起来，这样能够尽量减少卡接座对外部空间的占用。

附图说明

图1是相关技术中光栅尺的安装结构示意图。

图2是本申请实施例中光栅尺的安装结构示意图。

图3是本申请实施例中安装装置的外形结构示意图。

图4是本申请实施例中安装座的俯视图。

图5是本申请实施例中安装座的界面图。

图6是图5中A部分的局部放大示意图。

附图标记说明：1、伸缩杆；11、铰接轴一；12、连接座；121、铰接轴；2、安装座；21、滑道；22、收纳孔；23、卡接槽；231、磁铁；3、轨道；4、卡接座；41、插槽；42、螺孔；43、滑槽；5、固定组件；51、调节件；511、螺杆；5111、受力槽；512、调节盘；5121、盘板；5122、凸沿；52、卡接件；521、调节部；5211、调节斜面；5212、滑块；522、夹紧部；6、套管；61、主体部；611、限位槽；62、旋拧部；621、限位块；622、旋拧杆；7、机床主体；71、刀具座；8、光栅尺；81、标尺光栅；82、光栅读数头。

具体实施方式

以下结合附图2-6对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种超精密数控机床的测量光栅安装装置。参照图2，安装装置设置于刀具座71和机床主体7之间。

参照图3，安装装置包括伸缩杆1、安装座2和轨道3。

伸缩杆1的一端与安装座2铰接，伸缩杆1与安装座2之间形成铰接轴一11。轨道3为横截面是“T”。

参照图4，安装座2远离伸缩杆1的一侧设置有与轨道3配合使用的滑道21，滑道21沿铰接轴一11的长度方向布置，同时为了节省滑道21的占用空间，滑道21设置为开设于安装座2上的滑动槽，轨道3滑移连接至滑道21槽内。

在进行刀具座71位移测量的过程中，如需要测量刀具座71在Z轴方向的位移量时，将轨道3沿Z轴的方向固定至刀具座71，将伸缩杆1远离安装座2的一端铰接至机床主体7上，且保持伸缩杆1水平。将标尺光栅81沿Z轴方向固定至安装座2，将光栅读数头82固定至刀具座71。这样在刀具座71沿Z轴运动的时候，光栅读数头82会沿标尺光栅81运动，进而测量出刀具座71在Z轴上的位移。

另外如需测量刀具座71在X轴方向的位移量时，可以将轨道3沿X轴固定至刀具座71，并使铰接轴一11沿X轴设置，将伸缩杆1远离安装座2的一端铰接至机床主体7，将标尺光栅81沿X轴方向固定至安装座2，将光栅读数头82固定至刀具座71。刀具座71在沿X轴运动时，光栅尺8便可测量出刀具座71在X轴上的运动量，按照上述方法还可测量出刀具座71在Y轴上的运动量。

参照图3，进一步的，为了便于伸缩杆1安装至机床主体7，伸缩杆1远离安装座2的一端铰接有连接座12，连接座12与伸缩杆1之间的铰接轴命名为铰接轴二121，铰接轴二121与铰接轴一11平行。

在将伸缩杆1安装至机床主体7的过程中，工作人员只需将连接座12通过多个螺栓固定至机床主体7即可，操作简单且便捷。

为了尽可能的减少机床主体7在工作状态的震动对于伸缩杆1的影响，进而减少机床主体7对于标尺光栅81测量精度的影响，在本实施例中连接座12选用大理石材质。

为了尽可能的减少刀具座71的震动对于光栅尺8测量精度影响，轨道3的材质选用大理石材质。光栅读数头82固定至轨道3。

参照图3，安装座2上设有卡接座4，卡接座4设置的目的在于便于工作人员将标尺光栅81固定至安装座2。

参照图4，卡接座4设置于安装座2的顶部，卡接座4的上表面开设有圆形的插槽41，卡接座4上设置有固定组件5。

当工作人员需将标尺光栅81固定至卡接座4时，工作人员将标尺光栅81的底部插入到插槽41内，之后通过固定组件5将标尺光栅81固定即可。同时由于卡接座4位于安装座2的上表面，这样当标尺光栅81固定至卡接座4后能够尽可能的减少对于刀具座71下方工件摆放的影响。

固定组件5可以是多个穿设于卡接座4的螺栓，螺栓与卡接座4螺纹连接，螺栓伸入到插槽41内压紧标尺光栅81。

参照图5，在本实施例中，固定组件5包括调节件51和若干卡接件52。调节件51包括螺杆511和调节盘512。插槽41内的底面上同轴开设有螺孔42，螺杆511穿设至螺孔42内，且螺杆511通过螺孔42与安装座2螺纹连接，螺杆511的两端分别于螺孔42的两端伸出。

参照图6，调节盘512同轴设置于插槽41内，调节盘512包括圆形的盘板5121和圆形环状的凸沿5122，盘板5121同轴固接于螺杆511伸入到插槽41内的一端，凸沿5122同轴固接至盘板5121朝向螺杆511的一面。

卡接件52为杆状结构，卡接件52包括相互垂直的调节部521和夹紧部522。调节部521沿盘板5121的径向布置于盘板5121和插槽41内的底面之间，且调节部521上设有调节斜面5211。

当工作人员旋拧螺杆511使盘板5121朝向插槽41内的底面运动时，凸沿5122挤压调节斜面5211使调节部521朝向螺杆511方向运动。

夹紧部522位于调节部521远离螺杆511的一端，夹紧部522远离调节部521的一端位于盘板5121远离调节部521的一侧。

参照图4，若干卡接件52围绕螺杆511间隔布置。

当工作人员将标尺光栅81插入插槽41后，通过旋拧螺杆511使盘板5121向插槽41内底面的方向运动，在这个过程凸沿5122会带动若干卡接件52的调节部521朝向螺杆511运动，并使多个卡接件52的夹紧部522夹紧标尺光栅81。

参照图6，为了使卡接件52在插槽41内的运动更为稳定，插槽41内的底面上开设有若干沿盘板5121径向布设的滑槽43，滑槽43为燕尾槽，若干滑槽43分别与若干卡接件52一一对应，卡接件52的调节部521上一体设有与滑槽43适配的滑块5212，滑块5212滑移连接至滑块5212内。

参照图5，安装座2的上表面开设有与卡接座4适配的收纳孔22，卡接座4螺纹连接至收纳孔22内。

当安装装置不使用需要收置起来的时候，或者是安装装置需要运输的时候，可以旋拧卡接座4是卡接座4隐藏至收纳孔22内，以减少安装装置的占用空间。

参照图5，卡接座4的下表面同轴固接有套管6，套管6套设于螺杆511的外围，套管6设置的目的在于便于工作人员对卡接座4进行调整。

具体来说，套管6包括主体部61和旋拧部62，主体部61固接于卡接座4，主体部61的外周面上开设有多个沿主体部61的轴线方向布置限位槽611，多个限位槽611围绕主体部61的轴线均匀布置。

旋拧部62套设于主体部61，且旋拧部62的内周面上固接有多个与限位槽611适配的限位块621，多个限位块621分别与多个限位槽611一一对应 ，限位块621滑移连接至限位槽611内。

旋拧部62远离卡接座4的一端固接有铁质旋拧杆622，旋拧杆622与旋拧部62垂直。对应的安装座2的下表面开设有与旋拧杆622适配的卡接槽23，卡接槽23与收纳孔22连通，且卡接槽23内的底面上固接有磁铁231。

当工作人员需要对卡接座4进行调节时，通过旋拧杆622旋拧卡接座4即可。

当卡接座4的状态调节完毕后，向上推动旋拧杆622，并使旋拧杆622被卡接槽23内的磁铁231吸附，此时旋拧杆622与卡接槽23的配合对卡接座4形成限位。工作人员再旋拧螺杆511即可实现对卡接件52的调整，在这个过程中由于旋拧杆622的限位作用，卡接座4并不会旋转。

螺杆511隐藏至套管6内。同时为了便于工作人员对螺杆511的旋拧，螺杆511远离调节盘512一端的端面开设有六边形的受力槽5111。这样便能够节省螺杆511对外部空间的占用。

本申请实施例一种超精密数控机床的测量光栅安装装置的实施原理为：在进行刀具座71位移测量的过程中，如需要测量刀具座71在Z轴方向的位移量时，将轨道3沿Z轴的方向固定至刀具座71，将伸缩杆1远离安装座2一端的连接座12通过螺栓固定至机床主体7，且保持伸缩杆1水平。下拉套管6的旋拧部62，通过旋拧杆622调节卡接座4的位置，向上推动旋拧杆622并使旋拧杆622被卡接槽23内的磁铁231吸附。将标尺光栅81沿Z轴方向伸入卡接座4上的插槽41，后旋拧螺杆511使多个卡接件52夹紧标尺光栅81。将光栅读数头82固定至轨道3。这样在刀具座71沿Z轴运动的时候，光栅读数头82会沿标尺光栅81运动，进而测量出刀具座71在Z轴上的位移。按照上述方式可以实现对于X轴以及Y轴上刀具运动量的位移量。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超精密数控机床的测量光栅安装装置，其特征在于：包括伸缩杆(1)、安装座(2)和轨道(3)；

所述伸缩杆(1)的一端与所述安装座(2)铰接，所述伸缩杆(1)与所述安装座(2)之间形成铰接轴一(11)；所述安装座(2)上设置有沿所述铰接轴一(11)长度方向布置的滑道(21)；

所述轨道(3)滑移连接至所述滑道(21)内，且所述轨道(3)在滑道(21)内只能沿所述铰接轴一(11)的长度方向滑动。

2.根据权利要求1所述的一种超精密数控机床的测量光栅安装装置，其特征在于：所述伸缩杆(1)远离所述安装座(2)的一端铰接有连接座(12)，所述伸缩杆(1)与所述连接座(12)之间形成与铰接轴一(11)平行的铰接轴二（121）。

3.根据权利要求2所述的一种超精密数控机床的测量光栅安装装置，其特征在于：所述连接座(12)采用大理石材质。

4.根据权利要求1所述的一种超精密数控机床的测量光栅安装装置，其特征在于：所述轨道(3)采用大理石材质。

5.根据权利要求1所述的一种超精密数控机床的测量光栅安装装置，其特征在于：所述安装座(2)上安装有用于固定标尺光栅(81)的卡接座(4)；所述卡接座(4)上开设有插槽(41)，所述卡接座(4)上还设置有用于对插入到插槽(41)内的标尺光栅(81)进行固定的固定组件(5)。

6.根据权利要求5所述的一种超精密数控机床的测量光栅安装装置，其特征在于：所述固定组件(5)包括调节件(51)和若干卡接件(52)；

所述调节件(51)包括螺杆(511)和调节盘(512)；所述插槽(41)内的底面开设有螺孔(42)，所述螺杆(511)一端穿过所述螺孔(42)伸入至所述插槽(41)内；

所述调节盘(512)包括盘板(5121)和圆形环状的凸沿(5122)，所述盘板(5121)同轴安装至所述螺杆(511)伸入至所述插槽(41)的一端，所述凸沿(5122)同轴固接至所述盘板(5121)，且所述凸沿(5122)凸出于所述盘板（5121）朝向所述螺杆(511)的一面；

所述卡接件(52)包括调节部(521)和夹紧部(522)，所述调节部(521)位于所述凸沿(5122)与所述插槽(41)内的底面之间，所述调节部(521)上设有与所述凸沿(5122)配合使用的调节斜面(5211)；所述夹紧部(522)凸出于所述盘板（5121）背离所述螺杆(511)的一面。

7.根据权利要求6所述的一种超精密数控机床的测量光栅安装装置，其特征在于：所述插槽(41)内底面上设有若干沿所述凸沿(5122)径向布置的滑槽(43)，若干滑槽(43)与若干卡接件(52)一一对应，所述卡接件(52)上固接有滑块(5212)，所述滑块(5212)滑移连接至所述滑槽(43)内。

8.根据权利要求6所述的一种超精密数控机床的测量光栅安装装置，其特征在于：所述卡接座(4)的横截面为圆形，所述安装座(2)上开设有收纳孔(22)，所述卡接座(4)螺纹连接至所述收纳孔(22)内；所述插槽(41)的轴线与所述收纳孔(22)的轴线平行。

9.根据权利要求8所述的一种超精密数控机床的测量光栅安装装置，其特征在于：所述收纳孔(22)位于所述安装座(2)的上表面，所述螺孔(42)与所述卡接座(4)同轴，所述卡接座(4)的下表面同轴固接有便于对所述卡接座(4)进行旋拧的套管(6)，所述套管(6)套设于所述螺杆(511)外围。

10.根据权利要求9所述的一种超精密数控机床的测量光栅安装装置，其特征在于：所述套管(6)包括主体部(61)和旋拧部(62)；所述主体部(61)与所述卡接座(4)固接；

所述主体部(61)的外周面上开设有若干沿主体部(61)轴向布置的限位槽(611)；

所述旋拧部(62)套设于所述主体部(61)，且所述主体部(61)上一体设有若干限位块(621)，若干所述限位块(621)与若干所述限位槽(611)一一对应，所述限位块(621)滑移连接至所述限位槽(611)内；

所述旋拧部(62)上固接有若干旋拧杆(622)，对应的所述安装座(2)的下表面开设有若干卡接槽(23)，所述卡接槽(23)与所述收纳孔(22)连通，若干卡接槽(23)与若干旋拧杆(622)一一对应，所述卡接槽(23)内固接有用于吸附所述旋拧杆(622)的磁铁(231)。

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