CN102331246A - 坐标测量机的机床身 - Google Patents

Abstract

提供一种坐标测量机的机床身(1)，所述机床身(1)由框架(2)和工件台(3)构成，所述框架设有一对相互平行的支承用于所述机器的移动单元的导向装置(10、11、12)的梁(4、5)，所述工件台(3)被收纳于所述梁(4、5)之间；所述工件台(3)和框架(2)通过使它们的变形解耦的约束装置(25)来相互约束，并且所述框架包括至少一个连接到所述梁(4、5)的各自的中间部分的横向构件(6；31、32)。

Description

坐标测量机的机床身

技术领域

本发明涉及一种坐标测量机的机床身。

背景技术

如已知的，坐标测量机通常包括设计成支撑待测量的工件的机床身和用于相对于机床身移动测量传感器的移动单元。

更具体地，移动单元通常包括第一滑架，该第一滑架可沿着平行于第一轴线的导向件在机床身上移动；第二滑架，该第二滑架由第一滑架支撑并沿着与第一轴线正交的第二轴线移动；以及第三滑架，该第三滑架由第二滑架支撑并且相对于第二滑架沿着与前两个轴线正交的第三轴线移动。测量传感器由第三滑架支撑。

在如上简述的类型的机器中，机床身通常由花岗岩制成，并具有支撑工件和限定用于第一滑架的导向件的双重作用。

这包括一系列缺点。

首先，工件在机床身上的定位，特别是在工件的重量相当大的情况下，将导致机床身本身的变形，这又引起导向件的变形，从而导致测量误差。

此外，移动单元的滑架沿着导向件的移动，特别是主滑架的移动，将导致机床身的变形，从而改变工件的配置。从而引入更多的测量误差。

与使用花岗岩制成的机床身有关的其它缺点包括成本、重量以及短时间内的花岗岩的供应困难。

为了至少部分解决与工件重量有关的问题，已经提出多个解决方案，其中使花岗岩床和支承结构解耦(decoupled)。

WO89/03505例示了一种测量机，该测量机包括金属基座，该金属基座支承用于移动单元的导向件，并且花岗岩制成的工件台搁在该金属基座上。

GB2080954A例示了一种测量机，其中，由硬矿物材料制成的工件台在没有游隙以及例如不会传递应力的情况下通过定位元件被约束于下面的金属基座，其中金属基座设有用于移动单元的导向件。

上述两个解决方案都要求复杂和昂贵的基座结构，并且在任何情况下，都使用花岗岩台，必将伴有其引起的所有缺点。

WO2009/139014例示了一种坐标测量机，其中，为了解决上面提及的问题，机床身包括设有用于移动单元的导向件的周向金属框架，和收纳于该框架中的工件台，其中，工件台和框架通过使它们的变形解耦的均衡型的约束装置相互约束。

发明内容

本发明的目的是提供一种上面提及的机器的改进型，该机器的改进型更简单，更经济，安装更快速。

上述目的通过坐标测量机的机床身来实现，该机床身包括框架和工件台，所述框架设有一对相互间隔开并且支承用于所述机器的移动单元的导向装置的平行梁，所述工件台被至少部分地收纳于所述梁间，所述工件台和所述框架通过使它们的变形解耦的约束装置相互约束，所述机床身的特征在于，所述框架包括至少一个连接到所述梁的各自的中间部分的横向构件。

附图说明

为了更好地理解本发明，在下文中参照附图描述通过非限制实施例提供的一些优选实施方式，其中：

图1是根据本发明的坐标测量机的机床身的俯视图；

图2是从上面和一侧观察的图1的机床身的框架的立体图；

图3是从上面和相反侧观察的图2的框架的立体图；

图4是图2的框架的俯视图；

图5是图2的机床身的侧视图；

图6是机床身的第二实施方式的俯视图；

图7是根据图6中的线VII-VII的剖视图；

图8是图6的机床身的框架的俯视图；

图9是图6的机床身的侧视图；以及

图10是图8的框架的立体图。

具体实施方式

参照附图1，测量机的机床身作为一个整体由附图标记1表示。

机床身1基本上包括金属框架2和工件台3，该工件台3由框架2支撑并且方便地由可浇注材料，优选地混凝土制成。

根据本发明的第一实施方式(图2-4)，框架2基本上呈H形，并且包括一对相互间隔开的平行的纵梁4、5，和垂直于梁4、5并且在梁中心处刚性连接至梁的横向构件6。

横向构件6方便地具有中空矩形横截面。梁4、5座落在横向构件6上，梁4、5以常规方式(未示出)被固定到横向构件6。

梁4方便地由具有中空矩形横截面的组合式元件构成，并且支承用于机器的主滑架(未示出)的顶部导向件10和侧导向件11(图2)。梁5方便地由具有I形横截面的组合式元件构成，并且支承位于顶部的用于滑架的第三导向件12。

工件台3被以具有横向游隙的方式收纳在梁4、5之间(图1)，并方便地被由花岗岩或陶瓷材料制成的顶层13再次覆盖，其中顶层13限定测量机的工作面14(图5)。

框架2座落在三个支撑件15、16、17上，其中两个支撑件(15、16)被设置在梁4的中间侧面区域中，一个支撑件(17)被设置在横向构件6的下面，位于梁5附近。

支撑件15、16均包括支撑脚18和通过防震支撑件20(图5)被固定在支撑脚18上的支架19。

支撑件15、16的支架19具有固定在梁4下面的第一部分21和以悬臂形式从梁4朝向框架2内侧突出的第二部分22。支撑脚18被设置在第二部分22中。

支撑件17包括通过防振支撑件24固定到横向构件6的支撑脚23。

工件台3通过约束装置25被支撑在在支撑件15、16的支架19和横向构件6上，该约束装置25被设计成使工件台3的变形与框架2的那些变形解耦。

约束装置25被准确地定位在支撑件15、16、17的垂直线上，使得通过所述约束装置交换的约束反力相对于支撑件本身不会具有力臂。

理论上，为了在工件台3和框架2之间获得理想的解耦，约束装置25必须限定均衡的约束系统。实际上，假如工件台3和框架2之间的相对平移能被认为是可以忽略的，则约束装置35可以是超静定型的，只要它们能至少相对旋转。

WO2009/139014示出了约束装置25的实施方式的例子，其描述作为必不可少的部分并入本文以供参考。

在相对平移不能被认为是可以忽略的情况下，必须设想均衡的约束系统。

通常，假如消除了工件台3和框架2之间的所有的和仅有的六个相对运动的自由度，则均衡的约束系统是这样的。为了消除六个自由度，通常必须使用三个约束：一个约束消除了三个自由度，一个约束消除了两个自由度，并且第三个约束消除了剩余的自由度。

WO2009/139014中提供了均衡约束的例子。

图6和7示出了由附图标记28表示的机床身的第二实施例。

机床身28包括框架30，该框架30不同于所述框架2在于它包括两个横向构件31、32，这两个横向构件31、32相互平行并且在它们自己的端部处与梁4和5在梁的中间侧面区域中刚性连接。横向构件31、32具有呈倒U型的横截面，并且梁4、5座落在横向构件本身上。

在这种情况下，三个支撑件15、16、17被设置在横向构件31、32下面；具体地，两个支撑件(15、16)被相对于梁4、5设置在横向构件31的端部附近，而第三支撑件17被设置在横向构件32的中心。

工件台3通过约束装置25被支撑在横向构件31、32上，该约束装置25被设计成使工件台3的变形与框架30的那些变形解耦。

约束装置25再次被设置在支撑件15、16、17的垂直线上。

从根据本发明制成的机床身1的特征的检验可知，它赋予的优点是明显的。

虽然实现了与使工作台的变形与框架的那些变形解耦相关的所有优点，但是相对于之前已知的解决方案，后者的结构被大大简化了。

具体地，使用较少数量的部件，组装更快，框架的成本更低。

相对于闭合的周向框架，基于H形框架或具有两个横向构件的框架的使用不可避免地得出的框架刚度减小从度量学观点看不会导致任何缺点，只要由导向件的主要变形引起的误差能在机器的几何补偿期间被校正。

在不脱离权利要求的保护范围的情况下，可以对所述机床身1、28进行修改和改变。

根据本发明的机床身可被用于任何类型的坐标测量机，例如，桥式或水平臂测量机。

工件台3能由不同的材料制成，例如包含适当填料的热塑性树脂。

而且，框架2、30可用复合材料或石材制造的多个梁代替金属组合式元件来制成。

最后，在框架包括两个横向构件的实施方式中，这些横向构件可以是互相不平行的。

Claims (15)

1.一种坐标测量机的机床身(1、28)，所述机床身(1、28)包括框架(2、30)和工件台(3)，所述框架(2、30)设有一对相互间隔开并且支承用于所述机器的移动单元的导向装置(10、11、12)的平行梁(4、5)，所述工件台(3)被至少部分地收纳于所述梁(4、5)之间，所述工件台(3)和所述框架(2)通过使它们的变形解耦的约束装置(25)相互约束，所述机床身的特征在于，所述框架(2)包括至少一个连接到所述梁(4、5)的各自的中间部分的横向构件(6；31、32)。

2.根据权利要求1所述的机床身，其特征在于，所述梁(4、5)座落在所述横向构件(6；31、32)上。

3.根据权利要求1所述的机床身，其特征在于，所述框架(2、30)座落在三个支撑件(15、16、17)上，并且所述约束装置(25)被设置在所述支撑件(15、16、17)的垂直线上。

4.根据权利要求1所述的机床身，其特征在于，该机床身包括单个横向构件(6)，设置在所述梁(4)下面的第一支撑件(15)和第二支撑件(16)，设置在所述横向构件(6)下面位于另一个梁(5)附近的第三支撑件(17)。

5.根据权利要求4所述的机床身，其特征在于，所述第一支撑件和所述第二支撑件包括支撑脚(18)和设置于所述支撑脚(18)和所述框架(2)之间的支架(19)；所述第一支撑件和所述第二支撑件(15、16)的所述支架(19)包括固定于所述梁(4)的第一部分(21)和从所述梁(4)朝向所述框架(2)的内侧突出的第二部分(22)；所述支撑脚(18)设置在所述支架(19)的所述第二部分(22)下面。

6.根据权利要求3所述的机床身，其特征在于，所述机床身包括两个横向构件(31、32)，设置在所述横向构件(31)下面位于相应的梁(4、5)附近的第一支撑件(15)和第二支撑件(16)，设置在另一个横向构件(32)下面位于其中心的第三支撑件(17)。

7.根据权利要求6所述的机床身，其特征在于，所述两个横向构件(31、32)相互平行。

8.根据权利要求3所述的机床身，其特征在于，所述约束装置(25)是均衡型的。

9.根据权利要求3所述的机床身，其中，由变形引起的所述工件台(3)和所述框架(2、30)之间的平移是可以忽略的，其特征在于，所述约束装置(25)限定了消除了平移自由度的超静定约束系统。

10.根据权利要求1所述的机床身，其特征在于，所述工件台(3)至少普遍地由可浇注材料制成。

11.根据权利要求10所述的机床身，其特征在于，所述材料是非金属材料。

12.根据权利要求11所述的机床身，其特征在于，所述材料是混凝土。

13.根据权利要求1所述的机床身，其特征在于，该机床身包括由第二种材料制成并且限定所述机器的工作面(14)的顶层(13)。

14.根据权利要求12所述的机床身，其特征在于，所述第二种材料是花岗岩。

15.根据权利要求12所述的机床身，其特征在于，所述第二种材料是陶瓷材料。

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