CN101427099B - 水平臂坐标测量机器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种坐标测量机器(1)，包括：底座(2)，设置有平行于第一X轴线的导轨(3)；第一托架(4)，沿X轴线在导轨(3)上移动并且设置有立柱(17)；第二托架(6)，由立柱(17)承载并且沿第二垂直Z轴线移动；水平臂(7)，由第二托架(6)承载并且沿与X轴线垂直的第三水平Y轴线轴向地移动；平衡物(28)，通过带子(29)紧固于第二托架(6)，该平衡物沿Z轴线在立柱(17)内移动并且设置有与立柱(17)的侧壁(24、25、26)接触的轮子(33、34)。

Description

水平臂坐标测量机器
技术领域
本发明涉及一种水平臂类型的坐标测量机器。
背景技术
上述类型的坐标测量机器是公知的，其包括：底座，设置有沿第一水平X轴线的导轨；第一托架(carriage)，在底座上沿X轴线移动并且包括立柱，该立柱设置有沿第二垂直轴线的导轨；第二托架，由立柱承载并且沿Z轴线在上述立柱上滑动；以及臂，由第二托架承载并且沿与X轴线正交的第三水平Y轴线延伸。臂的一端适合于承载用于测量零件的尺度特征的接触器(contact)或光学检测器。
为了使第二托架保持平衡的目的，上述类型的机器通常设置有平衡物(counterweight，砝码)，该平衡物通过带子被固定至第二托架并且在立柱内滑动。
更具体地，立柱在内部设置有垂直导轨，平衡物沿该导轨移动。
由于立柱必须被加工成具有预期的精度(通常通过挤压制造)以获得用于导轨的静止表面，并且由于导轨的成本，因此这种解决方法需要高的制造成本。
发明内容
因此本发明的目的是制造一种水平臂坐标测量机器，该坐标测量机器可以解决上述的技术难题。
本发明的目的通过根据权利要求1的测量机器实现。
附图说明
为了更好地理解本发明，现在将参照附图对作为非限制性实例的优选实施例进行描述，在附图中：
图1是根据本发明的水平臂坐标测量机器的透视图；
图2是图1中机器的立柱的俯视图；
图3和图4分别是图1中机器的平衡物的侧视图和后视图。
具体实施方式
在图1中，水平臂坐标测量机器作为一个整体用1表示。
机器1基本上包括：底座2，设置有沿水平X轴线的导轨3；第一托架4，在底座2上沿X轴线移动并且设置有沿垂直Z轴线延伸的导轨5；第二托架6，由第一托架4承载并且沿Z轴线滑动；以及水平臂7，由第二托架6承载、沿与X轴线正交的Y轴线延伸并且沿Y轴线轴向地移动。臂7的一端适合于承载用于测量零件的尺度特征的接触器或光学检测器(未示出)。
更具体地，底座2基本上由箱形结构(boxed structure)10构成，该箱形结构在X轴线方向上伸长、具有固定的截面、具有平的的水平下壁11和上壁12以及一对垂直的且相互平行的侧壁13、14。侧壁13、14以小于壁11、12的宽度的距离相互间隔，以使下壁和上壁从侧壁13、14侧向地伸出从而具有相应的侧翼15。
沿轴线X的用于第一托架4的滑动导轨3被固定在上壁12的侧翼15下面，因此该上壁呈现出平的类似地板的上表面，该上表面上没有导轨和精密部件。
第一托架4包括在导轨3上移动的下底座16和具有垂直轴线管状结构的立柱17，该立柱从底座16向上延伸并且承载托架6的导轨5。
更确切地，底座16由刚性地紧固至立柱17的中心体18构成，一对侧肩19、20紧固于中心体18的相对侧并且各自通过滑行装置(例如，球旋转(ball circulation)类型或气动静力(pneumatic static)类型)(未示出)沿相应的轨道3滑动。
立柱17(图2)拥有具有固定截面的管状结构，并且由C形区段23(该区段限定立柱17的后壁24和相应的侧壁25)和沿区段23的自由侧被紧固(优选地为焊接)的前板26适当地形成。
用于第二托架6的导轨5被正面地紧固至立柱17的前板26，并且与由第二托架6承载的滑动装置21(例如，球旋转类型或气动静力类型)相配合。
区段23和前板26界定了立柱17的内腔27，该内腔具有基本上为矩形的截面。
在上述的腔27中是被容纳的平衡物28，该平衡物通过带子29被固定至第二托架6。更具体地，带子29具有分别紧固至第二托架6(图1)和平衡物28(图3和图4)的端部，并且缠绕导轮30(图2)，该导轮被放置在立柱17上端附近并且围绕具有平行于轴线Y的水平A轴线的轴31转动。
平衡物28(图3和图4)呈现出基本上为平行六面体的形状并且通过多个轮子33、34在立柱17的腔27内被引导，该多个轮子由平衡物承载并且被放置成与立柱17的壁直接接触。一些轮子(用标号33表示)具有固定轴线；其他轮子(用标号34表示)被安装在相应的片簧35上，该片簧适合于产生弹性预载。平行于轴线X和轴线Y的每一个，平衡物在一个方向上被多个固定轴线的轮子33支撑，并且在另一个方向上被轮子34支撑，从而确保间隙张紧(clearance takeup)。
具体地，在平衡物28的一个后面38上(图4)安装三个固定轴线轮子33，其中两个轮子靠近面38的上边角而一个轮子在靠近后面的接近下侧的中线上。因此这些轮子33限定了相对于立柱17(图2)的后壁24的相应的单向静止(unidirectional rest)。
在相反方向上的弹性静止(即，相对于立柱17的前板26)由轮子34来限定，该轮子由在平衡物28的前面40的中央处的相应的弹簧35来支撑。
两个轮子33进一步被安装在平衡物的侧面48上，且位于面48的中线上并且接近上述面的上侧和下侧。这些轮子限定了相对于立柱17的侧壁25的相应的静止。一个轮子34相对于平衡物28被相应的弹簧35支撑在侧面49上的中央位置中，并且相对立柱17与侧壁25接触滚动。
轮子33被安装在平衡物28的相应的凹槽36中并且围绕相应的销37转动，该销被放入平衡物28中且被紧固于其中。
轮子34的弹簧35各自伸出地(protrudingly)紧固至被紧固至平衡物28的上面44的相应挡块41，并且平行地延伸至平衡物28的相应的面40、49。
沿垂直方向伸长、基本上为矩形的每个弹簧35(图3和图4)具有上槽45和下槽46，该上槽和下槽穿过弹簧的纵向中线并沿该纵向中线相互排成一条直线。轮子34被容纳在下槽46中并且绕轴(axis)47转动，该轴47作为越过该下槽自身的桥被紧固。
由轮子33和轮子34所确定的锚定系统是均衡的并且消除了除了沿Z轴线的平移之外的所有自由度；然而该锚定系统是弹性的，因此不仅能够容许立柱17的壁可能存在的表面不平整(立柱的壁具有源自所采用的冶金制造过程的相对粗糙的抛光面)，并且还能够拉紧间隙，从而确保平衡物28的规则运动。该弹性锚定系统的尺寸被设计成与平衡物28加速时所产生的惯性力形成对照(contrast)。
便利地，轮子33、34或者由弹性材料制成或者涂覆有弹性材料，该弹性材料具有高的抗磨损性和良好的阻尼容量，例如，蜂窝状聚亚氨酯弹性体。
机器的移动部件以本身已知的方式通过齿条和齿轮装置(未示出)被驱动，该齿条和齿轮装置通过相应的电动机51、52、53驱动。
通过配线(未示出)来实现电动机51、52、53与相应的动力及控制系统(未示出)的连接，位于相对移动的部件之间的过渡区(transition zone)中的这些配线容纳于关节连接的链54中。
从根据本发明所制造的机器1的特性的检验来看，本发明可以获得的优势是明显的。
具体地，采用由平衡物28所承载并且与立柱17的壁24、25、26接触操作的轮子系统允许去除通常在已知的应用中所采用的滑动导轨，并且因此很大程度上降低了立柱17的制造成本。
最后，显然的是，在不背离所附权利要求所限定的本发明保护范围的前提下，可以对所述机器1实施各种更改和变化。

Claims (13)

1.一种坐标测量机器(1)，包括：底座(2)，设置有沿第一水平轴线(X)的第一导向装置(3)；第一托架(4)，在所述底座(2)上沿所述第一轴线(X)移动并且包括立柱(17)，所述立柱设置有沿第二垂直轴线(Z)延伸的第二导向装置(5)；第二托架(6)，由立柱(17)承载并且沿所述第二轴线(Z)滑动；水平臂(7)，由所述第二托架(6)支撑、沿水平的且与所述第一轴线(X)正交的第三轴线(Y)延伸并且沿所述第三轴线(Y)移动；以及平衡物(28)，容纳在所述立柱中并在平行于所述第二轴线(Z)的方向上移动，并且通过弹性的传动件(29)被固定至所述第二托架(6)，其特征在于，通过由所述平衡物(28)承载的多个轮子(33、34)在所述立柱(17)中对所述平衡物(28)进行导向。
2.根据权利要求1所述的机器，其特征在于，所述平衡物的所述轮子(33、34)直接接触于所述立柱(17)的侧壁(24、25)而滚动。
3.根据权利要求2所述的机器，其特征在于，所述立柱(17)的所述侧壁(24、25)上没有用于所述平衡物(28)的轨道。
4.根据前述权利要求中任一项所述的机器，其特征在于，所述轮子(33、34)被布置成限定出锚定系统，所述锚定系统消除了所述平衡物(28)的除了沿所述第三轴线移动以外的所有自由度。
5.根据权利要求4所述的机器，其特征在于，所述锚定系统是均衡的。
6.根据权利要求1所述的机器，其特征在于，平行于所述第一轴线(X)和所述第三轴线(Y)的所述平衡物(28)通过多个固定轴线的第一轮子(33)沿一个方向被支撑，并且通过弹性地支撑于所述平衡物(28)上的第二轮子(34)沿另一个方向被支撑。
7.根据权利要求6所述的机器，其特征在于，所述第二轮子(34)被安装在相应的片簧(35)上。
8.根据权利要求1所述的机器，其特征在于，所述立柱(17)具有容纳所述平衡物(28)的矩形截面腔(27)，并且所述平衡物(28)具有基本上为平行六面体的形状。
9.根据权利要求8所述的机器，其特征在于，所述平衡物(28)设置有不与所述平衡物的垂直于第一轴线(X)的第一面(38)对齐的三个第一轮子(33)，以及位于所述平衡物的与所述第一面(38)相对的第二面(40)上的第二轮子(34)，其中所述三个第一轮子(33)设置在所述第一面(38)上。
10.根据权利要求8所述的机器，其特征在于，所述平衡物(28)设置有位于所述平衡物的垂直于第三轴线(Y)的第三面(48)上的两个第一轮子(33)，以及位于所述平衡物的与所述第三面(48)相对的第四面(49)上的第二轮子(34)。
11.根据权利要求6所述的机器，其特征在于，所述轮子(33、34)由弹性材料制成或者涂覆有弹性材料。
12.根据权利要求1所述的机器，其特征在于，所述立柱的侧壁具有粗糙的抛光表面。
13.根据权利要求1所述的机器，其特征在于，所述立柱(17)具有由C形区段(23)以及由焊接至所述区段(23)的自由侧的前板(26)所限定的管状结构，所述区段(23)和所述前板(26)界定了立柱(17)的矩形截面腔(27)。
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