CN102947668B - 具有长台架的带驱动器及反转矩生成装置的坐标测量单元 - Google Patents

Abstract

本发明介绍了一种坐标测量单元，包括相对于承载部件(3)可移动地引导并且能够通过驱动器在承载部件的移动方向上行进的长台架(4)，其中驱动器包括张紧带(5)，张紧带通过其在长台架的第一端部区域中的一端被紧固且通过其在长台架的第二相对端部区域中的另一端被紧固，其中使带(5)移动的驱动马达(6)紧固到承载部件(3)。为避免张紧带的张力使转矩被引入长台架中且使长台架(4)弯曲，建议在长台架的第一或第二端部区域中设置摇臂状横向腹板(10)，该横向腹板以可枢转移动的方式安装在长台架上，带(5)被紧固到该横向腹板的一个摇臂(22)，反张紧装置(13)被紧固到该横向腹板的另一摇臂(23)，反张紧装置又通过其另一端紧固到长台架(4)的相应的相对端部区域，并且在长台架的背离所述带的一侧产生针对由所述带引起的在长台架上的转矩的反转矩。

Description

具有长台架的带驱动器及反转矩生成装置的坐标测量单元

技术领域

本发明涉及一种坐标测量单元，包括：长台架，其相对于承载部件可移动地引导，并能够通过驱动器在承载部件的移动方向上移动，其特征在于，驱动器包括张紧带，所述张紧带通过其在长台架的第一端部区域中的一端被紧固，并且通过其在长台架的第二端部区域中的相对的另一端被紧固，其中移动所述带的驱动马达紧固至承载部件。

背景技术

从德国专利DE4340477C1已知该类型的坐标测量单元。该德国专利介绍了一种坐标测量单元，该坐标测量单元的竖向可移位地安装的套筒能够通过相应的驱动器在竖向上移位。为此，驱动器包括张紧带，张紧带通过其一端紧固到套筒的上端，并且通过其另一端紧固到套筒的下端，其中移动带的带有驱动轮的驱动马达被紧固到承载部件上的某点处。两个偏转轮以如下方式引导所述带：所述带从与套筒轴线平行的方向、在驱动马达的驱动轮的方向上被导向，并且绕驱动马达的驱动轮导引所述带。通过驱动马达的偏移或通过在带到套筒的紧固区域中的张紧装置来张紧所述带。为避免由于张紧带的张力产生使套筒扭曲的转矩，在该文献中建议，将所述带导向为使得所述带布置成离套筒表面尽可能地近。

在德国专利DE4340477C1中描述的坐标测量单元具有容易发挥作用的驱动器。但是，该文中所述的用于避免长台架(该情况下是套筒)的变形的方案并不充分，除非所述长台架的刚性具有足够大小。存在各种原因使得刚性减小。首先，坐标测量单元的测量台架不断地用更轻的材料制成，以增大坐标测量单元的动力学特性并降低生产成本。但是，这通常也造成了刚性降低。其次，通常情况下，相比门式或桥式坐标测量单元的竖向定向套筒，还存在具有更长的台架的坐标测量单元。具体地，水平臂坐标测量单元的水平可移动测量臂经常大大超过门式或桥式测量单元的套筒。这是因为水平臂坐标测量单元要比门式或桥式坐标测量单元(例如发动机机体)更通常地用于测量大致更大的工件(例如车身)。

但是，对于刚性较弱的该长台架，由于张紧带施加在台架上的转矩，上述的驱动器导致所述台架的相当大的变形。

发明内容

因此，目的在于提出一种具有前文提及类型的驱动器的坐标测量单元，其能够避免带的拉应力导致的长台架的变形。

该目的通过独立权利要求1的特征实现。

在根据本发明的方式中，提议在长台架的第一或第二端部区域中设置摇臂状横向腹板(transverseweb)，所述横向腹板可旋转地安装在长台架上，并且所述带紧固到横向腹板的一个摇臂，反张紧装置(countertensioningdevice)紧固到横向腹板的另一摇臂，所述反张紧装置又通过其另一端紧固到长台架的相应的相对端部区域，并且在长台架的背离所述带的一侧产生针对由所述带引起的在长台架上的转矩的反转矩。

在该情况中，术语“长台架的端部区域”意指其能够实际上涉及长台架的端部，或者是可位于长台架的实际端部上游的点。

可旋转地安装在测量臂上的摇臂状横向腹板可设置在背离传感器的端部区域上，或者另外设置在设有传感器的端部区域中。

原则上，可移动地安装的横向腹板的旋转轴线的位置可以变化。但是，如果希望以尽可能最佳的方式防止长台架的变形，则旋转轴线的位置应位于测量臂的面向带的一侧和测量臂的面向反张紧装置的一侧之间的大致中央处。优选地，长台架的中心轴线和可旋转安装件的旋转轴线位于一个平面中。

对比之下，横向腹板的摇臂的长度根本上不影响测量臂的变形，因为较短的摇臂同时导致更高的拉应力，因此，相关转矩或反转矩通过较短杆臂作用在测量臂上，较短杆臂被在所述杆臂上的更高力补偿。然而，横向腹板的在反张紧装置的部分上的摇臂应至少不明显地比在所述带的部分上的摇臂短，使得反张紧装置中的力不会变得过高。

如果长台架的内侧是中空的，则反张紧装置应大致位于长台架的内部。除提供了更好的视觉外观之外，这还提供了其它的优点，即能够保持长台架的相关侧没有部件，因此能够例如用作引导表面。另外，这降低了损及操作人员的风险。但是，反张紧装置当然不必绝对布置在台架的内部。

摇臂状横向腹板的可旋转安装可以通过完全不同的方式实现。例如，横向腹板可在安装区域中具有尖锐边缘，所述边缘安置在长台架相关表面中的槽口之中。虽然该方案非常简单，但其缺陷在于当张紧被释放时横向腹板的位置不被可靠地保持。作为替代例，还可使用例如整体地整合在横向腹板中的弹簧接头(springjoint)。但是，在特别简单的方式中，设置旋转接头。这可包括球式安装(ball-mounted)的旋转接头。但是，在特别简单的方式中，旋转接头通过至少一个承载块和销形成。

原则上，所述带的另一端和反张紧装置的另一端可直接紧固到长台架，例如紧固到外壁。但是，如果所述端部被紧固至与长台架固定相连的另一横向腹板，则形成特别可靠的结构。

反张紧装置还可具有不同的外观。例如，可提供由带螺纹的张紧器张紧的带或缆线。但是，如果使用连杆，该连杆至少在一个端部区域中设有螺纹，并且在该连杆的螺纹上旋拧螺母以产生张紧力，则形成特别简单的方案。由此，通过将螺母紧固直到达到所要求的拉应力，能够以非常简单的方式形成所需的反张紧(countertension)。然后，通过用另一螺母锁定，能够固定位置。

优选地，驱动马达包括驱动轮，马达的旋转经由该驱动轮转换为带的移位。另外，两个偏转轮可设置在驱动轮的区域中，所述连接轮引导所述带，使得所述带从平行于长台架轴线的方向、在驱动马达的驱动轮的方向上被导向，并且绕驱动轮被引导。

有利地，所述带是缆线或带，具体地是平带或V形带。所用的驱动轮则是使所述带移位的摩擦轮。作为替代例，所述带可以是齿形带(toothedbelt)。在本案例中，驱动轮构造为齿轮(toothedwheel)。

根据本发明的驱动器一般能够用在具有长台架的坐标测量单元上，即例如用于门式坐标测量单元或桥式坐标测量单元中的竖直定向的套筒。在本案例中，竖直可移动的套筒则是长台架，并且承载部件是可沿横梁水平移动的且套筒以竖直可移动方式安装在其上的台架。但是，有利地，驱动器以特定的方式用在特别是具有长台架的坐标测量单元中，例如用在水平臂坐标测量单元中，其中长台架呈现水平定向的测量臂的形式，该水平定向的测量臂由所述水平臂坐标测量单元的组合滑块(即承载部件)引导。

术语“承载部件”应当理解为表示坐标测量单元的在长台架的移动方向上可移动地支撑长台架的任意部件。这里通常也包括台架，该台架就其本身而言安装为在另一坐标方向上可移动。

作为相对承载部件可移动地引导长台架的引导件，在本案例中，基本上可使用任意的线性引导件，如长久以来从用于坐标测量单元的现有技术已知的。例如，可使用运行辊引导件、球轨引导件(ballandrailguide)或者气动承载引导件，在此仅举了几个例子。

附图说明

从下面参考附图中的图1至图3对示例性实施方式的描述，本发明的其它优点将变得明显。下面的内容可从如下附图获取：

图1通过示例示出了实现本发明主题的坐标测量单元，

图2示出了穿过根据图1中的坐标测量单元的测量臂4的截面，

图3示出了来自图1的测量臂4的透视图。

具体实施方式

图1仅通过示例示出了坐标测量单元的构造。为测量位于测量台17上的工件16，台架(台座)2在沿着测量台17的水平方向上可移位地安装在引导件1上，其中台座2在该测量方向(这里指X方向)的位置经由刻度(不能更详细地看到)和关联的读取头(在此不可见)确定。所述台座2在所述测量方向上经由同样不可见的驱动器来驱动。另一测量台架，即组合滑块3，安装为可在沿着台座2的竖直方向(这里指z方向)上移位，其中所述组合滑块的位置同样能够经由刻度(在此不可见)和关联的读取头(在此不可见)读取。组合滑块3在竖直方向上经由驱动器(未具体示出)驱动。沿着所述组合滑块3，长台架、“测量臂”4又被安装为可在水平方向(这里指y方向)上移位。所述台架的水平位置经由另一刻度以及关联的读取头(在此同样不可见)确定。测量臂4也经由驱动器(这里具体是不可见的)驱动。第一台架(台座2)的移动方向x、第二台架(组合滑块3)的移动方向z和第三台架(测量臂4)的移动方向y每个均垂直于另外两个移动方向，因此，通过这种手段，移动方向在每个坐标方向x、y和z上。

旋转/枢转装置26紧固到测量臂4的端部，而传感器18又被紧固到所述旋转/枢转装置，经由传感器18能够确立工件16的表面的位置。经由旋转/枢转装置26，传感器18能够绕第一轴线和与之垂直的第二轴线旋转。这里未能详细观察出的传感器18设计为光学激光三角测量探头，其中激光束被投射在工件表面上，通过三角测量根据反射的激光束确定工件表面相对于激光三角测量探头的位置。当然，所述传感器18仅作为示例。替代于激光三角测量探头，还可使用例如：诸如数码相机的另一光学探头作为传感器18；或是诸如开关探头的触觉传感器，它在其探头接触到工件时触发一信号；或测量探头，其中在其探头接触到工件时，探头从其非工作位置偏转，并且测量出探头的偏转量。当然，也不必提供旋转/枢转单元26。相反，传感器18还可直接紧固到测量臂4。

另外，坐标测量单元配有控制和计算单元(未具体示出)，经由该控制和计算单元，致动坐标测量单元的驱动器和旋转/枢转单元26的驱动器，并读出刻度的测量值以及旋转/枢转单元26的旋转编码器的测量值且读出传感器18的信号。另外，控制和计算单元包括测量计算机，通过该测量计算机，能够制定测量序列并计算测量结果。当然，这也仅是对控制和计算单元的示例性描述。例如，如果未设置旋转/枢转装置26，当然旋转/枢转单元26的驱动器不可被致动，旋转/枢转单元26的旋转编码器也就无法被读取。

现在参考图2和图3详细说明相对于承载部件(此处为在水平方向上可移动地支撑测量臂4的组合滑块3)可移动地引导的长台架(此处为测量臂4)的根据本发明的带驱动器。

图2示出了穿过根据图1中的坐标测量单元的测量臂4的截面，图3以透视图的方式示出了同一测量臂4。因为是截面图，图2并未示出传感器18，而是仅示出了旋转/枢转单元26，传感器18可交换地紧固至旋转/枢转单元26。本示例中的坐标测量单元包括驱动器15，测量臂4通过驱动器15能够在其移动方向上移动。为此，沿着测量臂4设置张紧带5，所述带通过其在长台架的第一端部区域中的一端被紧固到横向腹板10，并且通过其在长台架的相对端部区域中的另一端被紧固到横向腹板9。对于在横向腹板9上的紧固，带5被夹持在板19和横向腹板9本身之间，其中夹持所需的力由布置到带侧面的两个螺钉(在图2中仅后侧螺钉20可见)产生。在图3中也可看到板19和两个螺钉20和27。类似地，对于在横向腹板10上的紧固，带5被夹持在板21和横向腹板10之间，其中夹持所需的力由布置到带5侧面的两个螺钉(在图2中仅后侧螺钉25可见)产生。通过松开横向腹板9区域中的两个螺钉，板19被释放，由此带5的张紧能够在该紧固区域中被调整。类似地，通过松开横向腹板10区域中的两个螺钉，板21被释放，由此带5的张紧也能够在该紧固区域中被调整。本示例中的张紧调整意味着带5被拉紧。对比之下，如下面进一步详细说明的，该操作所需的拉应力由反张紧装置13产生。使带5移动的驱动马达6紧固在承载部件上，承载部件支撑测量臂4，在此即为组合滑块3。所述驱动马达6仅在图3中可见，且在图1中位于组合滑块3的罩的下方。为此，驱动马达6驱动使带5绕其引导的驱动轮7。首先，使得带5基本上平行于测量臂4(长台架)的纵轴布置，但其次，使得带被引导为绕着驱动轮7，设置两个偏转轮8，所述偏转轮引导带5，使得所述带从平行于长台架的轴线的方向、在驱动马达6的驱动轮7的方向上被导向，且绕着驱动轮7被引导。

如上文已经说明的，带5承受拉应力，这是必需的，使得：首先，产生了驱动轮7和带5之间的所需附着力；并且其次，能够以必需的精度定位长台架4。如果带5被简单地紧固到长台架(即测量臂4)，这将导致变形。

根据本发明，可旋转地安装的摇臂状横向腹板10现在设置在长台架的端部区域之一上，其中带5被紧固到横向腹板10的一个摇臂22，反张紧装置13被紧固到横向腹板10的另一摇臂23。所述反张紧装置13又通过其另一端紧固到长台架(即测量臂4)的相对端部区域，即紧固到本示例性实施方式中的横向腹板9。通过这种手段，由带5的拉应力产生的转矩通过在测量臂的背离带5的一侧利用反张紧装置13产生的反转矩补偿。

在本示例中，术语“长台架的端部区域”意指实际上能够包括长台架的端部，或者是位于长台架的实际端部上游的点，这从图2显而易见。而带5在横向腹板10侧的端部被整体紧固到测量台架的端部，带5在相对侧上的紧固点，即在横向腹板9上的紧固点位于离实际端部的某一距离处。

摇臂状横向腹板10的可旋转安装在此通过旋转接头实现，该旋转接头通过紧固到测量臂4的承载块11和可旋转地安装在承载块11中的孔之中的承载销12实现。承载块11具有带有所述孔的分支(limb)，紧固到横向腹板10的承载销12被引导通过所述孔。使得承载销12不能从孔掉出，在各情况中，固定环在承载块的分支的上游和下游被安装在销12上。除带有孔的所述分支之外，承载块11还具有基板，所述基板相对于承载块11以直角延伸，并且经由螺钉被紧固到测量臂4，其中该紧固以如下方式进行：旋转轴线被精确地定位在测量臂4的中央平面中，因此该旋转轴线以及测量臂4的中心轴线24由此位于同一平面中。通过这种手段，带5的以及反张紧装置13的张力在测量臂4的中心轴线24的方向上精确地耦合到测量臂4中，因此在本示例中在测量臂4中不产生转矩。

在测量臂4的另一端部区域中，带5和反张紧装置13紧固至另一横向腹板9，其中所述横向腹板9在此被固定连接到测量臂4。带5的拉应力能够导致转矩，该转矩在此可使测量臂4变形。但是，如上文所说明的，所述转矩通过具有同样大小且由反张紧装置13产生的反转矩来补偿。

在本示例中，反张紧装置13设计为使得其包括至少在一个端部区域中设有螺纹的连杆，螺母14被螺旋紧固到该连杆的螺纹上以产生张紧力。为此，在具体示例中，所使用的连杆是螺纹杆，通过在特定横向腹板中的孔，在横向腹板9的部分以及在横向腹板10的部分两者之上来引导它，其中螺母16在横向腹板9侧的端部处被螺旋紧固到所述螺纹杆上，而且螺母14被螺旋紧固在横向腹板10侧的端部处。通过螺母14的紧固，减小了螺母14和16之间的距离，因此，横向腹板10的摇臂23在横向腹板9的方向上被牵拉，因此带5能够经由摇臂22被张紧，直到所述带具有所需的拉应力。螺母16和螺母14两者可设计为自固定螺母，或者每个均可通过另外的螺母被锁定到其位置中。可旋转地安装的横向腹板10的摇臂22、23的大小不精确相等的事实并不影响到功能，因为在反张紧装置13的部分上的较短的摇臂23在反张紧装置13中产生更高的拉应力，其又在横向腹板9中产生就绝对值而言相同的反转矩。

Claims (23)

1.一种坐标测量单元，包括长台架(4)，所述长台架相对于承载部件(3)被可移动地引导，并且能够通过驱动器(15)在所述承载部件的移动方向上移动，其特征在于，所述驱动器(15)包括张紧带(5)，所述张紧带通过其在所述长台架的第一端部区域中的一端被紧固，并且通过其在所述长台架的第二端部区域中的相对的另一端被紧固，其中使所述带(5)移动的驱动马达(6)紧固到所述承载部件(3)，其中摇臂状横向腹板(10)设置在所述长台架的第一端部区域或第二端部区域中，所述横向腹板可旋转地安装在所述长台架上，并且安装至一个摇臂(22)，所述带(5)紧固到所述一个摇臂(22)，且安装至另一摇臂(23)，反张紧装置(13)紧固到所述另一摇臂(23)，所述反张紧装置又通过其另一端紧固到所述长台架(4)的相应的相对端部区域，并且在所述长台架的背离所述带的一侧产生针对由所述带引起的在所述长台架上的转矩的反转矩。

2.根据权利要求1所述的坐标测量单元，其特征在于，所述长台架(4)的内侧是中空的，并且所述反张紧装置(13)位于所述长台架的内部。

3.根据权利要求1或2所述的坐标测量单元，其特征在于，所述摇臂状横向腹板(10)的可旋转安装件是旋转接头。

4.根据权利要求3所述的坐标测量单元，其特征在于，所述旋转接头由至少一个承载块(11)和销(12)形成。

5.根据权利要求1或2所述的坐标测量单元，其特征在于，所述带(5)的另一端以及所述反张紧装置(13)的另一端也被紧固到横向腹板(9)，所述横向腹板(9)又被固定地连接到所述长台架(4)。

6.根据权利要求3所述的坐标测量单元，其特征在于，所述带(5)的另一端以及所述反张紧装置(13)的另一端也被紧固到横向腹板(9)，所述横向腹板(9)又被固定地连接到所述长台架(4)。

7.根据权利要求1或2所述的坐标测量单元，其特征在于，所述反张紧装置(13)包括连杆，所述连杆至少在一个端部区域中设有螺纹，螺母(14)被旋拧到所述连杆的螺纹上以产生张紧力。

8.根据权利要求3所述的坐标测量单元，其特征在于，所述反张紧装置(13)包括连杆，所述连杆至少在一个端部区域中设有螺纹，螺母(14)被旋拧到所述连杆的螺纹上以产生张紧力。

9.根据权利要求5所述的坐标测量单元，其特征在于，所述反张紧装置(13)包括连杆，所述连杆至少在一个端部区域中设有螺纹，螺母(14)被旋拧到所述连杆的螺纹上以产生张紧力。

10.根据权利要求6所述的坐标测量单元，其特征在于，所述反张紧装置(13)包括连杆，所述连杆至少在一个端部区域中设有螺纹，螺母(14)被旋拧到所述连杆的螺纹上以产生张紧力。

11.根据权利要求1或2所述的坐标测量单元，其特征在于，所述驱动马达(6)包括驱动轮(7)，马达的旋转经由所述驱动轮(7)被转换成为所述带的移位。

12.根据权利要求11所述的坐标测量单元，其特征在于，所述驱动器(15)还包括位于所述驱动轮(7)的区域中的两个偏转轮(8)，所述偏转轮(8)将所述带引导过所述马达(6)的驱动轮(7)。

13.根据权利要求11所述的坐标测量单元，其特征在于，所述带是缆线或带，并且所述驱动轮(7)是使所述带移位的摩擦轮。

14.根据权利要求11所述的坐标测量单元，其特征在于，所述带是齿形带，并且所述驱动轮(7)是齿轮。

15.根据权利要求1或2所述的坐标测量单元，其特征在于，可旋转地安装的所述摇臂状横向腹板(10)的旋转轴线定位于所述长台架(4)的面向所述带的一侧与所述长台架(4)的面向所述反张紧装置(13)一侧之间的大致中央处。

16.根据权利要求3所述的坐标测量单元，其特征在于，可旋转地安装的所述摇臂状横向腹板(10)的旋转轴线定位于所述长台架(4)的面向所述带的一侧与所述长台架(4)的面向所述反张紧装置(13)一侧之间的大致中央处。

17.根据权利要求5所述的坐标测量单元，其特征在于，可旋转地安装的所述摇臂状横向腹板(10)的旋转轴线定位于所述长台架(4)的面向所述带的一侧与所述长台架(4)的面向所述反张紧装置(13)一侧之间的大致中央处。

18.根据权利要求6所述的坐标测量单元，其特征在于，可旋转地安装的所述摇臂状横向腹板(10)的旋转轴线定位于所述长台架(4)的面向所述带的一侧与所述长台架(4)的面向所述反张紧装置(13)一侧之间的大致中央处。

19.根据权利要求7所述的坐标测量单元，其特征在于，可旋转地安装的所述摇臂状横向腹板(10)的旋转轴线定位于所述长台架(4)的面向所述带的一侧与所述长台架(4)的面向所述反张紧装置(13)一侧之间的大致中央处。

20.根据权利要求10所述的坐标测量单元，其特征在于，可旋转地安装的所述摇臂状横向腹板(10)的旋转轴线定位于所述长台架(4)的面向所述带的一侧与所述长台架(4)的面向所述反张紧装置(13)一侧之间的大致中央处。

21.根据权利要求中1或2所述的坐标测量单元其特征在于，所述长台架(4)的中心轴线(24)和可旋转地安装的所述摇臂状横向腹板(10)的旋转轴线位于一个平面中。

22.根据权利要求中15所述的坐标测量单元，其特征在于，所述长台架(4)的中心轴线(24)和可旋转地安装的所述摇臂状横向腹板(10)的旋转轴线位于一个平面中。

23.根据权利要求1或2所述的坐标测量单元，其特征在于，所述长台架(4)是水平臂坐标测量单元的水平定向的测量臂，并且所述承载部件(3)是所述水平臂坐标测量单元的组合滑块。