專利名稱：坐標測量機的制作方法
技術領域：
本發明涉及用以測量被測物體表面的許多點的坐標測量機，包括一個支撐臂，用以支撐在支撐臺表面以上的測量頭，支撐臺用以支撐需要測量坐標的待測物體。
背景技術：
現有的坐標測量機建立在解析幾何(Cartesian geometry)基礎上，這意味著它們都基于三個相互正交的，可以或多或少獨立運動的坐標軸x軸、y軸和z軸。以著名的“龍門式測量機”的形式，圖1a給出該機器一個實例。這種類型的機器的一個缺點是關于沿z軸方向運動的設計。它通常通過一個xz托架而實現，托架沿x軸移動同時包括一個用于z軸的軸承系統。為了在xz托架中獲得足夠的剛性，通常要求軸承系統盡可能的展開。然而，這就意味著xz托架會變得相當大，導致整個移動系統(xz托架和z軸)重量很大。這樣，由于移動部分的重量大，反過來，導致結構的其余部分的剛性要求相當嚴格。
發明內容
因而，本發明的一個目的是得到能夠減少上述的問題的、上述類型的坐標測量機，從而減小移動部分的尺寸。通過一種坐標測量機來實現本發明的這個目的，以便確定待測物表面許多點的坐標，該坐標測量機包括一個支撐臂，用以支撐在支撐臺面上方的測量頭，支撐臺用以支撐需要測量坐標的待測物體，其中，支撐臂通過兩根支腳支撐于支撐臺以上，支腳不僅能夠沿支撐臺方向一起移動，從而可以沿相對支撐臺方向前后移動支撐臂和測量頭，而且能夠通過相對移動支腳而相對支撐臺上下移動支撐臂和測量頭。
現在將輔助以
，以非限制性實施例方式更詳細的描述本發明，其中圖1是傳統的龍門式坐標測量機的前視圖，圖2是圖1所示的傳統的龍門式坐標測量機的側視圖，圖3是按照本發明的龍門式坐標測量機在第一操作位置的前視圖，圖4所示的是圖3中的坐標測量機在第二操作位置，圖5是按照本發明設計的水平臂(horizontal arm)型坐標測量機的前視圖，圖6是圖5中所示的坐標測量機的側視圖，圖7是按照本發明的龍門式坐標測量機的變體設計的側視圖，圖8所示的是按照本發明的龍門式坐標測量機的z軸附件的變體設計。
具體實施例方式
圖1和圖2中所示的坐標測量機包括支撐臺1，驅動支腳2和支撐支腳3沿該支撐臺1可以在一個方向(即y方向)上前后移動。支腳2、3在其上端按照順序支撐起支撐臂4，借此使支撐臂在支撐臺1的表面以上離開一定距離，距離由支腳2、3的長度決定。支撐臂4支撐可以沿支撐臂4(即沿x方向)前后移動的測量托架5。測量托架5支撐垂直桿6，該垂直桿與測量托架5連接，借此可以沿z方向向上和向下移動。未在圖中顯示的探針，以已知方式置于垂直桿的末端，探針用于接觸坐標測量機上的待測物體。
在圖3和圖4中所示的按照本發明的坐標測量機，與圖1和圖2中所示的原則性區別在于支腳，它以設計上的差異和功能上不同的方式將支撐臂4以一定高度支撐于支撐臺之上。支腳7、8如此所示在支撐臺1的一側，設計為可以分別移動的支腳，支腳以允許轉動的方式與支撐臂4連接，這樣當支腳7、8沿支撐臺同一方向移動時，它們僅將支撐臂在支撐臺上以固定高度移動，當支腳7、8向沿支撐臺1的不同方向移動時，支撐臂4將向向上遠離或者向下接近支撐臺1而移動。既然這樣，自然地有相同的支腳安置在支撐臺1相對的一端好在另一端支撐住支撐臂4，并且安裝成能與支腳7、8以相同方式移動。
支腳7、8通過自調節回轉軸承(self-adjusting turning bearing)9，10連接至支撐臂4，這樣支撐臂4總能夠得到相對于水平面相同的角位，而與支腳7、8的移動無關。支腳7、8可以通過驅動機構11、12，在其下端沿支撐臺1的一側移動。驅動機構11、12可以是例如直線電機的設計，兩個驅動機構使用一塊沿支撐臺1的一邊延伸的共同的磁鐵，對每一個驅動機構11、12使用獨立的線圈和控制機構。通過將支腳7、8移動到如圖3位置，得到支撐臺1與垂直桿6下端之間的特定高度H1，其中兩支腳間距離為D1。如果支腳7、8分開，在支撐臺1表面上它們之間的距離變成D2，支撐臺1和垂直桿下端之間的距離減小為H2，如圖4所示。這樣通過支腳7、8的一起移動或相對移動，可以驅動垂直桿6的下端到任何位置，不僅在y方向，同時也在z方向，當然會受到應用中的客觀限制。借助于可以在支撐臂4上移動的測量托架，垂直桿6可以在x方向移動到需要位置。
驅動機構11、12當然也可以設計成任意形式，而與上文提到過的實際中使用的直線電機不同。這樣，舉例來說，驅動機構可以設計為沿齒條移動的齒輪，齒條沿支撐臺1的邊緣安裝。皮帶驅動或者蝸桿驅動也同樣可能合適，這樣兩支腳有完全分離的驅動系統。
相關的支腳驅動系統也可以安裝在支撐臺的相對一側。
測量托架5不再需要包括升高和降低垂直桿的6的機構，因為垂直桿6現在可以借助于可以移動的支腳7、8而升高和降低，由于這個原因，不但測量托架5而且連支撐臂4都可以做的尺寸更小從而質量更輕。
兩支腳可以相對移動，以升高和降低支撐于支撐臺上方的支撐臂的原理，不僅可以使用于龍門式坐標測量機，也可以使用于水平臂式坐標測量機，如圖5和圖6所示。支撐水平臂15的支腳13、14在這里只是安裝在支撐臺1的一邊。支腳13、14擔當與上文描述的支腳7、8完全相同的功能。支腳13、14支撐水平臂支架16，在水平臂支架16中用軸承安裝了可以在y方向向前向后移動的水平臂，如圖中箭頭所提示。水平臂15和安裝在上面的垂直桿可以在x方向向上和向下移動，與前文描述過的龍門式坐標測量機的方式相同。
一種變體的龍門式坐標測量機如圖7所示，其中支腳7、8連接在接頭17、18中，且通過連接棒19連接。連接棒19用螺桿(thread rod)或者齒條(toothed rod)是比較合適的，它們在連接頭17、18處和螺桿套(rotating bush)或者齒輪(toothed wheel)連接。這樣這種變體中的支腳7、8也可以連接到中間，支撐臂4和垂直桿6的上升或者下降可以通過連接頭17、18互相接近或者遠離的運動而實現。當不能為支撐臺1提供極大的空間時適合使用這種變體，并且這可以保證關于本發明的坐標測量機可以設計的很緊湊。
圖8顯示了測量托架5和垂直桿6之間的連接的細節。關于本發明的一個設計，通過回轉軸承20的輔助，垂直桿6可以連接到支撐托架5上，垂直桿6可以圍繞自身的軸旋轉。這樣，用這種方法就可以在垂直桿6的自由端連接固定的測量探針，并避免那里有活動探針。可以轉動的活動測量探針需要在垂直桿6頂端有驅動機構，這樣一來不僅使桿復雜，也增加了桿自由端的重量。通過本發明，一種簡便的旋轉裝置可以替代，它安置在測量托架和垂直桿間的連接處，以使旋轉桿轉動，并且在桿的自由端安置測量探針。很明顯，這樣的安置在垂直桿自由端的，可以圍繞自身的軸旋轉的探針，同樣可以設計為連接的測試探針。
為了得到不同支腳的位置，每一個獨立支腳上安置獨立的位置探測器，當通常的測量刻度可以沿支撐臺安置時，用這種方法可以計算出測量探針的位置。這樣的測量刻度和位置探測器自然也安置在測量托架5上，以便于記錄它在支撐臂4上的位置。
本發明同樣可能做出使支撐臂的支腳可以不對稱安裝的附件，這樣有可能通過轉動支撐臂來轉動整個測量托架。這樣就有可能得到更大的可能性，來測量例如在待測量的加工件某一面的腔體。這里的垂直桿將不再是垂直的它將更可能是傾斜的，甚至有可能和水平面平行。該桿——“垂直桿”——末端所安置的測量探針，可以在加工件的一邊伸入腔體，它甚至可以在這類腔體中伸入很深。
權利要求
1.一種坐標測量機，用于確定測量物體表面的許多點的坐標，包括支撐臂(4)，用以支撐在支撐臺(1)表面以上的測量頭，支撐臺(1)用于支撐需要測量坐標的待測物體，其特征在于測量臂(4)以兩個支腳(7、8；13、14)的方式支撐于支撐臺(1)的表面之上，支腳(7、8；13、14)不僅能夠沿支撐臺(1)一起移動，從而可以沿相對支撐臺(1)的方向前后移動支撐臂(4)和測量頭，而且能夠通過在支撐臺(1)的不同方向上相對移動支腳(7、8；13、14)而相對支撐臺(1)上下移動支撐臂(4)和測量頭。
2.如權利要求1所述的坐標測量機，其特征在于它是龍門式測量機，并且它包括一對支撐支腳，支腳不僅可以沿支撐臺移動，也可以相對移動。
3.如權利要求1或2所述的坐標測量機，其特征在于支腳(7、8；13、14)包括至少部分通用的驅動機構，用于沿支撐臺(1)移動支腳。
4.如權利要求3所述的坐標測量機，其特征在于驅動機構(11，12)包括具有一個對兩個支腳通用的磁鐵的直線電機。
5.如權利要求3所述的坐標測量機，其特征在于驅動機構(11，12)包括齒條和齒輪系統，且一個齒條對兩個支腳通用。
6.如權利要求1或2所述的坐標測量機，其特征在于支腳(7，8；13，14)包括單獨的驅動機構(11，12)，用于沿支撐臺移動支腳。
7.如前述權利要求任何一項所述的坐標測量機，其特征在于支腳(7，8；13，14)包括獨立的位置探測器，支撐臺包括對兩個支腳通用的測量刻度。
8.如前述權利要求任何一項所述的坐標測量機，其特征在于支撐臂(4)支撐垂直桿(6)，該垂直桿(6)設置成不能在相對于支撐臂(4)的垂直方向移動。
9.如權利要求8所述的坐標測量機，其特征在于垂直桿(6)設置成可以繞自身的軸旋轉。
10.如權利要求8或9所述的坐標測量機，其特征在于測量探針設置在垂直桿(6)的末端。
全文摘要
一種坐標測量機，用以測量被測物體表面的許多點的坐標，包括一個支撐臂(4)，來支撐在支撐臺(1)表面以上的測量頭，支撐臺(1)用以支撐需要測量坐標的待測物體。支撐臂(4)通過兩根支腳(7、8)支撐于支撐臺(1)以上，支腳(7、8)不僅能夠沿支撐臺(1)一起移動，從而可以沿相對支撐臺(1)的方向前后移動支撐臂(4)和測量頭，而且能夠通過在支撐臺(1)的不同方向上相對移動支腳(7、8)而相對支撐臺(1)上下移動支撐臂(4)和測量頭。
文檔編號G01B21/04GK101080607SQ200580042897
公開日2007年11月28日 申請日期2005年12月6日 優先權日2004年12月15日
發明者B·彼得松 申請人:六邊形度量衡股份公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
