專利名稱：用于坐標(biāo)測量機(jī)器的機(jī)座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種坐標(biāo)測量機(jī)器。
背景技術(shù)：
如已知的，坐標(biāo)測量機(jī)器通常包括機(jī)座(machine bed)，該機(jī)座設(shè)計(jì)成支撐待被 測量的部件；和移動單元，該移動單元用于相對于機(jī)座移動測量傳感器。更具體地，移動單元通常包括第一滑架，該第一滑架可沿平行于第一軸線的導(dǎo)向 裝置在機(jī)座上移動；第二滑架，該第二滑架由第一滑架支承并且可沿與第一軸線正交的第 二軸線移動；以及第三滑架，該第三滑架由第二滑架支承并且可沿與前兩個(gè)軸線正交的第 三軸線相對于第二滑架移動。測量傳感器由第三滑架支承。在上面簡單描述的類型的機(jī)器中，機(jī)座通常由花崗巖制成，并且具有對部件進(jìn)行 支撐和限定用于第一滑架的導(dǎo)向裝置的雙重用途。這帶來不同的缺點(diǎn)。首先，特別地在部件的重量相當(dāng)大的情況下，部件定位在機(jī)座上導(dǎo)致機(jī)座本身的 變形，機(jī)座的變形導(dǎo)致導(dǎo)向裝置的變形并從而導(dǎo)致測量誤差。另外，移動單元的滑架沿導(dǎo)向裝置的移動，并且特別是主滑架的移動導(dǎo)致機(jī)座上 的變形，并且從而改變部件的位置。這因而形成進(jìn)一步的測量誤差。和由花崗巖制成的機(jī)座的使用有關(guān)的其他缺點(diǎn)表現(xiàn)為成本、重量以及難以在短時(shí) 間內(nèi)供給花崗巖。為至少部分地解決與部件的重量有關(guān)的問題，已經(jīng)提出了花崗巖座與支撐結(jié)構(gòu)分 開的解決方案。W089/03505中示出了一種包括金屬基座的測量機(jī)，該金屬基座支承用于移動單元 的導(dǎo)向裝置并且由花崗巖制成的工作臺靠在該金屬基座上。文獻(xiàn)NO. GB-A-2080卯4中示出了一種測量機(jī)，在該測量機(jī)中，由硬質(zhì)材料制成的 工作臺通過定位元件被約束于設(shè)有用于移動單元的導(dǎo)向裝置的下面的金屬基座，而沒有游 隙并且從而不傳遞應(yīng)力。機(jī)座的上述解決方案都需要復(fù)雜且昂貴的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，并且在任何情況下，都使用 花崗巖工作臺，而具有由其帶來的所有缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種坐標(biāo)測量機(jī)器，該坐標(biāo)測量機(jī)器不存在與已知技術(shù)有 關(guān)且在上面討論過的缺點(diǎn)。上述目的通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的坐標(biāo)測量機(jī)器實(shí)現(xiàn)。


為了更好地理解本發(fā)明，參照附圖，通過在下文中作為一些優(yōu)選實(shí)施方式的非限制實(shí)施例描述本發(fā)明，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的坐標(biāo)測量機(jī)器的立體圖2是圖1的機(jī)器的機(jī)座的立體圖，為了清楚起見部分被除去；
圖3是從圖2的機(jī)座下面看的立體圖4是圖2的機(jī)座的示意性平面圖5是依照圖4的線V-V的剖視圖6是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的機(jī)座的示意性平面圖7是依照圖6的線VII-VII的剖視圖8是依照圖6的線VIII-VIII的剖視圖9是本發(fā)明的第三實(shí)施方式的機(jī)座的、類似于圖5的剖視圖10是圖9的細(xì)節(jié)的立體圖和局部剖視圖；以及
圖11是本發(fā)明的第四實(shí)施方式的機(jī)座的、類似于圖5的剖視圖。
具體實(shí)施例方式參照圖1，整體由附圖標(biāo)記1表示橋式測量機(jī)。機(jī)器1包括機(jī)座2，該機(jī)座2設(shè)有設(shè)計(jì)成支撐待被測量的物體(未示出)的水平 工作面3 ；和單元4，該單元4根據(jù)坐標(biāo)軸線可相對于機(jī)座2移動。單元4包括主橋式滑架5 (在下文中，為了簡明而稱為“橋5”)，該橋5可相對于機(jī) 座2沿水平軸線Y移動。橋5設(shè)有一對立柱6和7以及橫梁8，該橫梁8沿與垂直于軸線Y 的水平軸線χ平行的方向在立柱6和7之間延伸。此外單元4還包括第二滑架9，該第二滑架9由橫梁8支承并且可沿軸線χ在橫 梁自身上移動；和測量柱10，該測量柱10由滑架9支承并且可沿正交于軸線X和Y的豎直 軸線Z相對于滑架9移動?？梢酝ㄟ^兩軸式鉸接裝置(未示出)將探針構(gòu)件(也未示出)安裝在柱10的下端上。橋5、滑架9以及柱10可在各自的電動機(jī)(未示出)的控制下移動，這些電動機(jī)進(jìn) 而由測量和控制單元(未示出)控制。測量和控制單元與和機(jī)器軸線和探針構(gòu)件相關(guān)聯(lián)的 位置檢測器(未示出)相連接，從而從位置檢測器接收使能信號，以獲得機(jī)器軸線的瞬時(shí)坐 標(biāo)。圖2和3中更詳細(xì)地示出了機(jī)座2。機(jī)座2基本上包括矩形金屬框架15，該矩形金屬框架15限定平行于軸線Y的用 于橋5的導(dǎo)向裝置16a、16b、16c ；和工作臺17，該工作臺17便利地由混凝土制成，并且收納 在框架15內(nèi)。更具體地，框架15包括平行于軸線Y的一對縱向節(jié)段元件18、19和平行于軸線χ 的一對橫向節(jié)段元件20、21。節(jié)段元件18、19、20、21通過傳統(tǒng)型式的連接組件22在框架15的邊緣處相互連 接，該連接組件22例如包括角撐板23和連接螺釘Μ。節(jié)段元件18、19、20、21便利地具有I形截面。節(jié)段元件18便利地具有中空矩形 橫截面并且支承上導(dǎo)向裝置16a和側(cè)導(dǎo)向裝置16b ；第三導(dǎo)向裝置16c由節(jié)段元件19支承在頂部。工作臺17被收納在框架15內(nèi)而具有橫向游隙，并且被限定測量機(jī)1的工作面3 的花崗巖制成的頂層17a便利地蓋上。框架15和工作臺17由三個(gè)共用支架25、26、27支撐，三個(gè)共用支架中的兩個(gè)支架 布置在節(jié)段元件18的兩端附近，并且一個(gè)支架布置在節(jié)段元件19的中間。如圖5中清楚地示出的，支架25、26、27均包括靜止足部28和托架四，托架四通 過減振支架30固定在靜止足部28上。沿平行于軸線Y的方向觀看，托架四大體上是L形，具有水平側(cè)33和垂直側(cè)34， 該水平側(cè)33的一端固定到靜止足部洲，該垂直側(cè)34從水平側(cè)33的相反端向上延伸。框架15被剛性地固定到托架四的垂直側(cè)34。工作臺17通過約束裝置35被支撐在托架四的水平側(cè)33上，該約束裝置35設(shè)計(jì) 成將框架15的變形與工作臺17的變形分開。理論上，為了獲得工作臺17和框架15之間的完全分開，約束裝置35必須是靜定 的。實(shí)際上，假如工作臺17和框架15之間的相對平移可以被忽略不計(jì)，則約束裝置35可 以不是靜定的，例如如圖5所示和下文中更加詳細(xì)地描述的，它們能夠至少相對旋轉(zhuǎn)。參照圖5的放大細(xì)節(jié)，每個(gè)約束裝置35均可以例如由相對于各自的托架固定的凸 球面44和由相對于工作臺17固定且具有比凸球面44大的曲率半徑的凹球面45構(gòu)成。因 此防止了任何的相對平移，但是不能防止相對旋轉(zhuǎn)。凸球面44優(yōu)選地沿垂直方向以軸向可調(diào)節(jié)方式，由固定到托架四的柱46的頂部 末端面便利地限定。在相對平移不能被忽略不計(jì)的情況下，必須提供靜定的約束系統(tǒng)。通常，靜定的約束系統(tǒng)是這樣的系統(tǒng)，它消除工作臺17和框架15之間的相對運(yùn)動 的所有僅6個(gè)自由度。為了消除6個(gè)自由度，通常必須使用三個(gè)約束一個(gè)約束消除3個(gè)自 由度，一個(gè)約束消除2個(gè)自由度，并且第三個(gè)約束消除剩余的自由度。在下文中將參照圖6至11所述的實(shí)施方式提供靜定約束的實(shí)施例。圖6、7、8示出了機(jī)座2的第二實(shí)施方式。機(jī)座2包括另一個(gè)矩形金屬框架15。然而，在該情況下，工作臺17由也具有框架 15的支撐功能的混凝土制成的基座36的一體的頂部構(gòu)成?；?6事實(shí)上具有分別布置在節(jié)段元件18、19下面的一對底側(cè)凸緣37、38。靜定型的約束裝置35設(shè)置在凸緣37、38和相應(yīng)的節(jié)段元件18、19之間。根據(jù)本實(shí)施方式，約束裝置包括布置在支架25的豎向上的第一鉸接約束39 ；布置 在支架沈的豎向上的第二滑動約束40 ；以及布置在支架27的豎向上的第三簡單支承約束 41。第一約束39可以例如被相對于基座36固定的凸球面44和被相對于框架15的節(jié) 段元件18固定的凹球面45限定，凹球面45具有比凸球面44的曲率半徑大的曲率半徑。凸 球面44優(yōu)選地沿垂直方向以軸向可調(diào)節(jié)的方式，由固定到基座36的柱46的頂部末端面便 利地限定。該約束消除了 3個(gè)平移自由度，但是能夠相對旋轉(zhuǎn)。第二約束40例如可以被與在框架15的節(jié)段元件18下面形成的凹槽48協(xié)作的球 面47限定。凹槽48具有V形凹形截面并且平行于軸線Y延伸。該約束消除了 2個(gè)自由度，因?yàn)樗乐沽搜仄叫杏谳S線X和ζ的方向的任何平移。第三約束41可以被相對于基座36固定的球面49限定，框架15的節(jié)段元件19靠 在該球面49上。該約束只是防止了垂直平移。上述所有的約束關(guān)于沿垂直方向的平移都是單向的；這是足夠的，因?yàn)楣ぷ髋_的 重量防止了球面之間沿分開方向的任何相對平移。球面47、49優(yōu)選地沿垂直方向以軸向可調(diào)節(jié)方式，由固定到基座36的支柱46的 各自的頂部末端面便利地限定。圖9和10示出了圖5的機(jī)座2的變型，在該變型中，托架四由平板50構(gòu)成，第一 約束39由具有平行于軸線Y的水平軸線的鉸鏈構(gòu)成，并且第三約束41是萬向接頭式的， 即，它使得能夠繞軸線χ和軸線Y相對旋轉(zhuǎn)并且相對于所述軸線相對平移。未詳細(xì)示出的第二約束40在這種情況下可以由簡單的支撐物構(gòu)成。圖11示出了圖5的解決方案的另一個(gè)變型，在該變型中，托架四可以是框架15 的一部分。通過檢查根據(jù)本發(fā)明形成的機(jī)器1的特征，可以實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)是明顯的。首先，由于當(dāng)移動單元位置變化時(shí)由其施加的可變負(fù)荷而引起的導(dǎo)向裝置的變 形，以及由于待被測量的部件的重量而引起的機(jī)座的變形由于機(jī)座的復(fù)合結(jié)構(gòu)而被分開。導(dǎo)向裝置的功能和部件的支撐的功能之間的分開能夠避免使用大表面的花崗巖， 該大表面的花崗巖昂貴且難以找到。因?yàn)椴皇窃谒袝r(shí)間內(nèi)而是僅在測量周期中要求尺寸穩(wěn)定，所以工作臺(或在圖 6至8的解決方案的情況下的基座)可以至少主要(即，除可能的頂部涂層之外)由諸如混 凝土或其他非金屬可澆注材料，例如包含適當(dāng)填料的熱塑樹脂的材料制成，并且框架15可 以由金屬結(jié)構(gòu)件制成。機(jī)座的總成本因此非常低并且重量減少。最后，顯然，可以對所述的機(jī)器1進(jìn)行修改和改變，而這不意味著背離權(quán)利要求的 保護(hù)范圍。特別地，機(jī)器1可以是任何其他的類型，而不是橋式類型。特別地，機(jī)器1可以 是水平臂式類型；即，它包括呈柱形式的主滑架，該主滑架可沿機(jī)座的縱軸線移動；第二 滑架，該第二滑架可沿柱垂直地移動；以及水平測量臂，該水平測量臂可沿垂直于機(jī)座的縱 軸線的其自身的軸線軸向移動。另外，框架15可以用由復(fù)合材料或石材制成的多個(gè)梁制成，而不是由金屬節(jié)段元 件制成。
權(quán)利要求
1.一種坐標(biāo)測量機(jī)器(1)，該坐標(biāo)測量機(jī)器包括沿第一軸線限定導(dǎo)向裝置(16a，16b， 16c)的機(jī)座O)；和移動單元G)，該移動單元包括可沿所述導(dǎo)向裝置(16a，16b，16c)移動 的至少一個(gè)主滑架(5)，所述坐標(biāo)測量機(jī)器的特征在于，所述機(jī)座( 包括設(shè)有所述導(dǎo)向 裝置(16a，16b，16c)的閉合的周邊框架(15)；和被至少部分地收納在所述框架(15)內(nèi)的 工作臺(17)，所述工作臺(17)和所述框架(15)通過將它們的變形分開的約束裝置(35 ； 39，40，41)相互約束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器，其特征在于，所述約束裝置(35;39，40，41)是靜定的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)器，其特征在于，所述約束裝置包括消除3個(gè)自由度的第 一約束(39)；消除2個(gè)自由度的第二約束00)；以及消除1個(gè)自由度的第三約束01)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器，其中，所述工作臺和所述框架之間的緊隨所述變形的 平移是可以忽略的，所述機(jī)器的特征在于，該機(jī)器包括消除平移自由度的不靜定約束系統(tǒng)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的機(jī)器，其特征在于，所述工作臺(17)至少主要 由可澆注的非金屬材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的機(jī)器，其特征在于，所述材料是混凝土。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的機(jī)器，其特征在于，所述周邊框架(1 具有矩 形形狀，并且由相互剛性地連接的多個(gè)梁元件(18，19，20，21)構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的機(jī)器，其特征在于，所述梁元件(18，19，20，21)是金屬構(gòu)型元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的機(jī)器，其特征在于，所述梁元件由石材制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的機(jī)器，其特征在于，所述梁元件由復(fù)合材料制成。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的機(jī)器，其特征在于，所述工作臺(17)由剛性 地固定到所述框架(1 的支撐托架09)通過所述約束裝置(3 支撐。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的機(jī)器，其特征在于，所述托架09)與所述框架(1 一體形成。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項(xiàng)所述的機(jī)器，其特征在于，所述工作臺(17)由基 座(36)的一體頂部構(gòu)成，所述框架(1 由所述基座的支撐部(37、38)通過所述約束裝置 (39,40,41)支撐。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的機(jī)器，其特征在于，該機(jī)器包括由第二材料制 成并且限定所述機(jī)器⑴的工作面⑶的頂層(17a)。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的機(jī)器，其特征在于，所述第二材料是花崗巖。
全文摘要
一種坐標(biāo)測量機(jī)器(1)包括沿第一軸線設(shè)有導(dǎo)向裝置的機(jī)座(2)；和移動單元(4)，所述移動單元包括可沿所述導(dǎo)向裝置(16a，16b，16c)移動的至少一個(gè)主滑架(5)，所述機(jī)座(2)包括設(shè)有所述導(dǎo)向裝置(16a，16b，16c)的閉合周邊金屬框架(15)和收納在所述框架(15)內(nèi)的工作臺(17)，所述工作臺(17)和所述框架(15)通過將它們的變形分開的約束裝置(35)相互約束。
文檔編號G01B5/00GK102084211SQ200880130032
公開日2011年6月1日 申請日期2008年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月16日
發(fā)明者阿爾貝托·塔雷佐 申請人:?？怂箍禍y量技術(shù)有限公司