CN109425317B - 非笛卡尔六足型或类六足型坐标测量机器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及非笛卡尔六足型或类六足型坐标测量机器。六足型CMM或类六足型CMM(10、10’)具有通过至少三个可伸缩地延伸的支腿(16，15)经由球形接头(26，28)连接至彼此的基座结构(12)和可动结构(14)。每个支腿(15)都包括第一线性构件(22)和第二线性构件(23)，所述第一线性构件(22)和所述第二线性构件(23)具有相对滑动表面(43)并且被设计成使得第一线性构件(22)和第二线性构件(23)能够进行相对线性运动(A)。每个支腿(15)具有空气缓冲机构(1)，所述空气缓冲机构包括连接至至少一个压缩空气源(2)并具有至少一个空气逃逸部(74)的至少一个空气供应系统(69)。

Description

非笛卡尔六足型或类六足型坐标测量机器

技术领域

本发明涉及一种坐标测量机器(简称CMM)，具体而言，涉及一种非笛卡尔坐标测量机器(简称NCCMM)，其中该NCCMM的功能基于六足型结构的原理，从而该坐标测量机器还被称为六足型CMM或类六足型CMM。

背景技术

基于图1介绍六足型CMM 10的基本原理。原则上，六足型CMM包括由通常六个可伸缩地延伸的支腿16(16a、16b、16c、16d、16e、16f)间隔开的基座结构12和可动结构14。通常，这六个可伸缩地延伸的支腿16(16a、16b、16c、16d、16e、16f)利用它们的底端使用球形接头28(28a、28b、28c、28d、28e、28f)连接至基座结构12。它们还利用它们的顶端使用球形接头26(26a、26b、26c、26d、26e、26f)连接至可动结构14。球形接头26、28可以构造成本领域技术人员公知的球接头、万向接头或胡可接头、挠曲机构等。(在本申请中，使用术语“球形接头”作为用于所有这些不同接头的一般术语，从而允许或多或少任何的球形旋转，如：挠曲机构、球接头、万向接头或胡克接头等)。通常，如图1中还示出的，每个可延伸支腿16利用其底端与位于其一侧的相邻可延伸支腿成对地连接-即16a和16b、16c和16d、16e和16f，同时，同一支腿16利用其顶端与其另一侧的相邻可延伸支腿成对地连接-即16a和16c、16b和16f、16d和16e，从而这些支腿对分别与基座结构12的轮缘和可动结构14的轮缘形成三角形。

每个可伸缩地延伸的支腿16包括：驱动装置(马达和相应机构，未示出)；至少一个滑动线性构件23，该线性构件23被构造成沿着至少一个固定不动线性构件22滑动-该固定不动线性构件经常为容纳滑动构件的中空构件；和相应数量的线性编码器24，这些线性编码器24测量至少一个线性滑动构件23相对于固定不动线性构件22或相对于另外线性滑动构件(未示出)的相对位移。每个可延伸支腿16的长度由用于每个支腿的相关控制器(未示出)或中央控制器38使用由线性编码器24产生的信息来进行控制以便以伺服环方式控制驱动装置。用于控制支腿16的运动并由此控制可动结构14的运动的程序可以存储在连接至控制器的内部存储器39中。在优选实施方式中，控制器38进一步包括分析单元32。

通常，支腿16的线性构件22、23-还被称为支腿构件-由诸如铝、铝合金或塑料并且特别是包括玻璃纤维和/或碳纤维的增强塑料之类的轻质材料制成。此外，可动结构14通常由较轻但是刚性材料(像用于支腿构件的材料)制成，其中当基座结构12形成CMM的底部以站立时，该基座结构12经常由更重材料制成。

在使用时，将要测量的物体20-也被称为工件20-放置在六足型CMM 10的基座结构12上。可选地，可以设置诸如托架之类的固定装置18，以便将工件20固定至基座结构12。改变各种支腿16的长度允许可动结构14并因此允许固定至可动结构14的探针30相对于基座结构12和工件20以六个自由度(6DOF)移动：在笛卡尔方向x、y和z上的横向运动的三个自由度以及关于围绕这些笛卡尔x轴、y轴和z轴的旋转运动的另外三个自由端，从而得到偏航、滚转和俯仰。结果，可以由安装至所述六足型CMM 10的可动结构14的探针30从不同角度容易地测量放置在这种六足型CMM 10的基座结构12上的工件20的形式。由此，可动结构14和可延伸支腿16-包括支腿16的运动选项-限定了工作容积，探针可在所述工作容积内运动。探针30的测量结果可以在内部控制单元38和/或使用外部控制单元36进行分析，其中控制器38、36中的至少一个包括分析单元32。CMM内即在线性编码器和控制器之间或在存储器39和控制器之间或在探针30和内部或外部控制单元之间以及与外部单元的数据传输通常可以通过导线35操作或通过无线37例如通过蓝牙、红外线、无线局域网等等来操作。在US 7,841,097B2中给出了相同类型的六足型CMM的进一步示例。

图2中示出了非笛卡尔CMM 10’的略微不同的示例。尽管所有不同(参见以下)，图2中所示的NCCMM 10’基于以上针对图1描述的六足型CMM的原理。因此，它被称为类六足型CMM。然而，在该实施方式中，底部平台9承载工件20并支撑桩8，该桩8(通过虚线示出轮廓)在固定位置将基座结构12支撑在它们的顶部上。可动结构14在三个(而不是六个)可延伸支腿16(16a、16b、16c)上布置成从该顶部布置的基座结构12悬置。探针30固定至悬置可动平台14，并指向承载工件20的底部平台9。可动结构14与探针30一起通过支腿16的延伸和收缩以六个自由度(参见以上)分别相对于底部平台9和基座结构12可动，从而能够从所有侧面和所述角度对底部平台9上的工件20进行测量。

根据六足型CMM或类六足型CMM的具体设计，可伸缩延伸的支腿形成为支柱，这些支柱最经常采取外部中空管状部分和至少一个的内部管状部分的形式，其中至少一个内部管状部分中的每个都可在紧接的外部中空管状部分内滑动。然而，代替如支腿构件一样的中空元件，还可以以即榫舌凹槽、燕尾引导件、可彼此抵靠地滑动的U形截面或U形截面和T形截面或者具有适合于相对于彼此滑动的其它横截面的截面的形式来设计支柱和支腿构件。

驱动装置可以包括在第一支腿构件和第二支腿构件或者甚至另外支腿构件之间引入相对轴向运动的任何布置，因而允许支腿延伸和收缩。该驱动装置可以是液压的，或者可以包括螺旋千斤顶、直接驱动机构或电子驱动装置，包括例如在US 5,604,593中描述的摩擦驱动器。US 5,604,593的六足型CMM的六个可延伸支腿中的每个均包括管状壳体和管状推杆构件，该管状推杆构件通过摩擦驱动器驱动在管状壳体内伸缩地滑动。该摩擦驱动器包括电动驱动辊和相对的反作用辊，两个辊均与管状推杆构件接合，从而电动驱动辊54的旋转使推杆构件从管状壳体延伸出或使推杆构件收缩到管状壳体内。

在改变可伸缩地延伸的支腿的长度的同时，将支腿与可动结构和基座结构连接的球形接头的噪音水平经常较高。此外，由于润滑不平衡，可能存在摩擦效应和粘着滑动效应。US 5,604,593建议以空气球轴承形式构建这些球形接头，以便避免这些不利之处。六个可延伸支腿中的每个都通过具有可万向旋转球体的空气球轴承连接至基座结构和可动结构。在每种情况下，这些空气球轴承中的两个嵌入在连接元件中。因而，有三个将可动结构与六个支腿的管状推杆构件连接的连接元件，并且还有三个将基座结构与六个支腿的六个管状壳体连接的另外连接元件。然而，在US 5,604,593中没有公开空气球轴承的结构即空气供应系统、轴承壳体的构造等的更多细节。

但是US 5,604,593不仅试图避免普通球形接头的缺点，而且还建议减少载荷和振动对测量的影响。对此，US 5,604,593建议不再通过集成在可延伸支腿中的线性编码器测量可动结构相对于基座结构的相对位移，而是通过六个跟踪干涉仪来测量该相对位置，所述跟踪干涉仪均包括光源、回射反射器和用于检测由回射反射器反射的光的检测单元。光源和检测单元一起放置在基座侧，其中回射反射器线性相反地安装在可动结构处。这些干涉仪或者安装在中空推杆内或者安装在将支腿连接至基座结构和可动结构的球形轴承旁边。每个跟踪干涉仪跟踪并测量距离其对应回射反射器的距离，并且能够进行计算机控制以从六个线性测量结果计算所获得的可动结构的位置和取向，包括固定至可动构件的探针的位置和取向。

US 7,841,097B2建议了一种消除在运动过程中载荷冲击、重量引起的挠曲、惯性效应和振动对测量精度的负面影响的不同策略。US 7,841,097B2的六足型NCCMM公开了一种具有六足型双结构的六足型CMM：包括马达驱动支柱的载荷承载六足型结构和载荷承载基座结构和载荷承载可动平台。另外，与该载荷承载六足型结构并行地设置与载荷承载结构联接的六足型度量结构。该六足型度量结构包括度量基础结构、承载探针和可延伸支腿的度量可动平台，这些支腿的伸展和收缩由载荷承载平行六足型结构的马达驱动支柱来操作。根据该公开，度量可动平台连接至平行载荷承载可动平台，度量基座结构连接至载荷承载基座结构，并且度量支腿连接至载荷承载马达驱动支柱，从而使得没有或非常小的载荷以及没有或非常小的振动从载荷承载结构传递至度量结构。如以上所述，度量可延伸支腿在它们伸展和收缩时通过载荷承载六足型结构的承载承载可延伸支腿致动。度量可延伸支腿设有线性编码器，以便分别测量它们的仅由载荷承载支腿承载的可延伸和可收缩部分的相对位移，而不会有载荷挠曲或马达/运动振动的任何影响。然而，六足型双结构非常昂贵。

US7,841,097B2和US5,604,593提出的用以避免高噪音水平、与球形接头相关的摩擦和粘着滑移效应以及惯性效应、振动、重量挠曲的负面影响的解决方案非常复杂、昂贵，导致高的维护和保养成本，此外还降低NCCMM的可能操作速度。

发明内容

根据本发明的第一方面，应该增加六足型CMMH或类六足型CMM的测量速度以及测量精度。

将认识到，根据本发明的进一步方面，通过使用具有空气缓冲机构的可延伸支腿能够减少基于六足型原理的六足型CMM或类六足型CMM的保养工作(保养时间、保养间隔和保养成本)和操作噪音。

基于如上所述的六足原理的六足型CMM或类六足型CMM具有通过至少三个可伸缩地延伸的支腿连接至彼此的基座结构和可动结构。所述可伸缩地延伸的支腿分别通过球形接头连接至所述基础结构和所述可动结构。另外，每个所述可伸缩地延伸的支腿包括第一线性构件和第二线性构件，所述第一线性构件和所述第二线性构件具有相对滑动表面并且被构造成相对彼此线性地滑动。这里，应该提到，滑动还可以包括使用线性辊子轴承和本领域技术人员已知的其它技术的线性运动。设置驱动机构，以驱动每个支腿的至少两个线性构件的相对线性运动，并且控制器被设计成以伺服环方式控制每个支腿的第一线性构件和第二线性构件的相对运动。每个所述可伸缩延伸的支腿都具有空气缓冲机构，所述空气缓冲机构包括连接至至少一个压缩空气源并具有至少一个空气逃逸部的空气供应系统。所述空气逃逸部以如下方式布置，即：从所述空气逃逸部逃逸的压缩空气流入所述支腿的至少两个线性构件的相对滑动表面之间的间隙内，从而使所述两个线性构件相对于彼此得到缓冲。所述空气缓冲机构减少了由载荷或力失衡引起的弯曲误差的传递以及从所述基础结构到所述可动结构的振动传递，由此增加测量结果的可重复性和测量精度。它减少了轴承噪音并允许更高的运动速度。它由此允许进行扫描测量而不是逐点测量。由此，可以将该六足型CMM或类六足型CMM集成在生产线中，从而与生产“一致”地进行测量。

这里应该强调，所述控制器为内部控制器和/或外部控制器，其中所述控制器可以包括分析单元。

位于所述至少两个线性构件的相对滑动表面之间的所述间隙或者独立于所述缓冲机构的压缩空气流存在；或者所述至少两个线性构件中的至少一个的相对滑动表面属于轴承元件，该轴承元件安装有弹簧，从而使得从所述空气逃逸部逃逸出的空气流通过压缩安装有弹簧的轴承元件的弹簧而在所述至少两个线性构件的相对滑动表面之间产生间隙。安装有弹簧的轴承元件的弹簧可以由经典的压力弹簧、螺旋弹簧、盘簧、片簧实现，或者通过使用永磁体和/或电磁体或气动缸或液压缸实现。

所述缓冲机构包括用于测量空气压力和/或空气流量的至少一个传感器。它进一步包括用于手动控制所述空气流的至少一个压力调节器。由此，用于测量空气压力的传感器或者可以集成在所述压力调节器中。除了一个压力传感器之外或替换该压力传感器，在所述空气缓冲机构中设置至少一个可控阀，并且所述控制器被设计成根据所检测的空气压力和/或空气流量以伺服环方式控制所述至少一个可控阀。

所述压缩空气源为来自于包括空气压缩机、压缩空气容器、设施的空气供应系统的组中的至少一个。所述空气压缩机和所述空气容器可以是所述六足型CMM或类六足型CMM的一部分，或者可以向所述设施的空气供应系统一样与所述六足型CMM或类六足型CMM分开，其中所述设施典型地为实验室。

根据所述六足型CMM或类六足型CMM的结构，所述空气缓冲机构的空气供应系统包括至少一个空气供应通道70和/或至少一个空气软管71，并且进一步包括空气分布系统72、73、74。所述空气供应系统的空气分布系统72、73、74包括至少一个上述空气逃逸部，但是可以进一步包括空气环形通道和空气供应管。

为了使所述可伸缩延伸的支腿的线性构件能够相对于彼此线性地滑动，所述支腿的线性构件具有沿着所述线性构件的轴向延伸线相对于彼此引导所述线性构件的引导结构，也就是说，所述第一线性构件是中空构件，该中空构件被设计成以允许所述第一线性构件和所述第二线性构件进行相对线性运动的方式容纳所述第二线性构件的主体，由此所述中空第一线性构件和第二线性构件的相应主体的横截面可以为圆形、卵形、三角形或多边形。

代替中空构件和相应主体，支腿构件还可以连接至彼此，使得它们抵靠彼此可滑动地通过燕尾槽引导，或者采取榫舌凹槽形式，或者以如下方式设计，即抵靠彼此可滑动的u形截面、或者抵靠彼此可滑动的u形截面和杆的形式，或者作为啮合的u形截面和t形截面，或者采取适合于相对于彼此滑动的任何其他横截面的截面的形式。

除了将空气流引导到所述两个支腿构件之间的间隙内的至少一个空气逃逸部之外，所述空气缓冲机构包括至少一个空气出口。因此，所述空气缓冲机构以空气流为基础。所述空气流进一步增加了测量精度，这是因为由于空气流的冷却效应而使得热效应的发生较少。另外，磨损颗粒被空气流“冲洗”走，并且防止来自外部的湿气和灰尘进入，或者这些湿气和灰尘已经进入，也可以被拖拽出去。

有利地，所述空气缓冲机构设有至少一个可控阀和控制器，所述控制器被设计成以伺服环形式控制所述至少一个阀，从而实现所述空气逃逸部和空气出口之间的受控空气流。优选地，多组空气逃逸部与可控阀连接，或者甚至更好的是每个空气逃逸部都设有可控阀。如果在所述空气缓冲机构中集成一个或多个空气压力传感器和/或一个或多个空气流量传感器，则可以实现进一步的优点。使用这些传感器允许检测所述空气缓冲机构内的泄漏和堵塞。另外，在这种情况下，控制器能够根据所检测的空气压力和/或空气流量以伺服环方式控制所述可控阀。

在一个实施方式中，所述第一线性构件为中空构件，并且所述第二线性构件具有可滑动地容纳在所述中空第一线性构件内的主体。所述中空第一线性构件包括分别用于引导所述第二线性构件及其主体的线性运动的轴承环或轴承套。所述轴承环或轴承套分别面对所述第二线性构件的表面及其主体的内表面形成了所述第一线性构件的相对滑动表面，而所述第二线性构件及其主体的外表面分别形成了第二线性主体的相对滑动表面。多个空气逃逸部沿着所述第一线性主体的轴承环或轴承套的内表面分布。优选地，所述空气逃逸部相等地分布，其中相等地分布意味着在轴向行中相等和/或沿着圆周相等。

在另一个实施方式中，所述中空第一线性构件包括周围壁，该周围壁的内表面形成所述第一线性构件的相对滑动表面，并且该周围壁引导所述第二线性构件的线性运动。多个空气引导部沿着所述周围壁的内表面分布，其中所述空气逃逸部的分布同样优选在轴向行中和/或沿着圆周相等。

在进一步实施方式中，通过至少一个电磁体或至少一个强永磁体提供布置在所述至少两个线性构件之间的间隙的区域中的磁力。所述磁力克服重量、惯性和所述空气缓冲机构的缓冲空气流的力将所述至少两个线性构件保持在一起。所述至少一个电磁体和所述至少一个永磁体分别被设计为单个磁体、多个磁体或至少覆盖面对所述间隙的表面的一部分的磁性层。

在优选实施方式中，每个支腿设有距离测量单元，该距离测量单元用于测量所述至少两个线性构件的相对滑动表面之间的距离或者在所述间隙中彼此面对的所述第一线性构件的表面和所述第二线性构件的表面之间的距离。所述第一线性构件的表面由此为所述周围壁的内表面或者所述轴承环中的至少一个的内表面或者指向所述第二线性构件的轴承套的内表面。所述距离测量单元包括围绕所述支腿的纵向轴线相对于彼此成90°±25°的角度且相对于所述支腿的纵向轴线布置在相同轴向水平处的至少两个距离测量传感器。基于由所述距离测量单元得到的数据，能够检测所述系统的不规则性，特别是所述支腿的线性构件的轴线的相对倾斜和/或所述空气缓冲机构的空气流中的不规则性。

在该实施方式的进一步改进中，所述距离测量单元包括相对于所述支腿的纵向轴线位于第一轴向水平处的至少两个距离测量传感器和相对于所述支腿的纵向轴线位于第二轴向水平处的至少两个另外距离测量传感器，其中所述两个轴向水平距离彼此布置在一定轴向距离处，并且其中相同轴向水平的每两个距离测量传感器围绕所述支腿15的纵向轴线相对于彼此以90°±25°的角度布置。除了倾斜之外，甚至所述支腿的线性构件的相对弯曲也能够通过类似这样的距离测量单元检测到。

一个比较便宜的另选方案是使用倾斜传感器，该倾斜传感器或多或少只能够检测倾斜。

作为距离测量传感器，可以使用电容传感器、短距光学传感器或IMU(1个DOF甚至多达9个或更多个DOF)、倾斜传感器、霍尔传感器、涡流传感器等。在优选实施方式中，距离测量传感器为激光干涉仪。

通过使用如上所述的距离测量单元，可检测到载荷失衡和/或力失衡。

在所述六足型CMM或类六足型CMM构造有距离测量单元的情况下，所述六足型CMM或类六足型CMM的控制器优选被设计成检测那些不规则性，诸如所述空气缓冲机构中的载荷失衡和/或力失衡和/或泄露/堵塞。

将认识到，在所述空气缓冲机构包括每个支腿的至少一个可控阀、每个支腿的至少一个空气压力传感器和/或至少一个空气流量传感器和/或距离测量单元80的情况下，所述控制器-无论是外部还是内部-都被设计成基于由至少一个压力传感器和/或至少一个空气流量传感器和/或距离测量单元测量的数据来检测不规则性，诸如所述空气缓冲机构中的载荷失衡和/或力失衡和/或泄露/堵塞。此外，所述控制器优选被设计成不仅检测这些不规则性，而且通过以伺服换方式控制每个支腿的至少一个阀来校正这种不规则性，并且/或者它被设计成如果所测量的不规则性增加超过预定阈值则给出警报输出或引发紧急停止。

为了进一步使所述六足型CMM或类六足型CMM的可动结构的运动顺畅并对该运动进行阻尼，则将所述球形接头形成为具有座置在球轴承壳中的球体的空气球轴承，其中每个所述球体在布置在所述球体和所述轴承壳之间的空气流上滑动。这进一步减小了所述六足型CMM或类六足型CMM在测量过程中的粘着滑移效应和噪音，并且进一步增加了测量精度。

在该实施方式的进一步改进中，所述空气球轴承中的球体通过磁力保持在所述轴承壳中。所述磁力由强电磁体或强永磁体产生。由此，术语“强永磁体”中的“强”意思是针对这些力选择磁力，它们的组合将在相应接头中发挥作用。然而，任何时间都将该磁力选择成至少强到足以将球体保持在轴承壳中。所述磁体可以是单个磁体或多个磁体或者覆盖所述轴承壳的表面的磁性层。

在进一步实施方式中，所述第二线性构件为中空结构，并且重量平衡主体布置在所述中空线性构件的中空主体中。所述第二线性构件优选布置在所述六足型CMM或类六足型CMM的顶部处。所述重量平衡主体通过使用安装悬挂件固定至所述六足型CMM或类六足型CMM的顶部结构，也就是说，经由顶部球形接头固定至顶部布置的可动结构或布置在顶部的基座结构。所述重量平衡主体在所述中空支腿构件中被空气缓冲，由此所述空气缓冲器由空气流产生，从而给所述安装悬挂件加载张力。所述安装悬挂件的长度和所述空气流的强度根据自身重量和将作用的预期力来选择，从而使得延伸支腿的平衡点在有利位置中变换，因此降低延伸支腿及其线性构件分别弯曲的风险。

在从属权利要求中给出具体的进一步实施方式和进一步改进。

附图说明

下面将可能实施方式的示例更详细地说明本发明。附图中的相同元件由相同附图标记表示。应该理解，这些附图是这种示例实施方式的图解和示意性表示，因而并不限制本发明的范围，而且这些附图也不一定是按照比例绘制的。这些附图示意性地示出：

图1是采取具有六个可延伸支腿的典型六足型CMM形式的非笛卡尔CMM的示例；

图2是基于与图1的六足型CMM相同的原理但是仅具有三个可延伸支腿的非笛卡尔CMM的简化形式；以及

图3至图9是用于非笛卡尔CMM的每个都具有空气缓冲机构的可延伸支腿的各种示例。

具体实施方式

如上所述，图1提供了采取具有六个可延伸支腿16的典型六足型CMM的形式的非笛卡尔CMM 10的示例。图2提供了基于与图1的六足型CMM相同的原理但是仅具有三个可延伸支腿16和悬置可动结构14的非笛卡尔CMM 10’的简化形式，从而该NCCMM被称为类六足型CMM。

本发明涉及一种六足型CMM以及基于六足型原理的类六足型CMM和相关NCCMM(后者应该包含在术语“类六足型CMM”中)。

根据本发明，利用具有空气缓冲机构1的可延伸支腿5，能够增加这种六足型CMM和类六足型CMM的测量速度以及测量精度，同时能够减少这种NCCMM 10、10’的保养工作(保养时间、保养间隔和保养成本)和操作噪音。

图3至图9示出了这种具有空气缓冲机构1的可延伸支腿15的示例，其中图3和图4均呈现了支腿15利用其底端接头至支撑基座结构12并利用其顶端接头至可动结构14，这类似于图1的NCCMM的结构；图5、6和图8a至图8d均呈现了支腿15以悬置方式利用其顶端接头至支撑基座结构12，并且利用其底端接头至可动结构14，该可动结构14因而在支腿15上悬置(该基座结构12可以由布置在基板上的桩(未在图5、6和图8a至图8d中示出)支撑)，这类似于图2的NCCMM的结构。

图3中所呈现的可延伸支腿13利用其底端通过球形接头28连接至基座接头12，并且在其顶端处通过另一个球形接头26连接至可动结构14。在该示例中，这两个球形接头26、28都是传统的球轴承，这种球轴承具有球形地安置在轴承壳(也称为轴承座)中的轴承球体90、90’，其中轴承壳的一部分分别集成在基座结构12和可动结构14中，并且轴承壳的一部分集成在螺钉44固定的壳体91、92’中。可以认识到，球形接头26、28也可以是胡克接头或本领域技术人员所公知的其它球形接头。

图3中所呈现的支腿15包括第一线性构件22和第二线性构件23。在该实施方式中，第一线性构件22是具有周围壁40的中空件，在该实施方式中，该周围壁40为圆筒状并且具有在其底侧将该圆筒封闭的底部41。底部41固定至底部球轴承28的球体90。在该示例中，周围壁40的底部41由螺钉102固定至球体90，但是任何其它合适的固定都是可行的，例如焊接等，甚至可想象到在底部处具有一体球体的构造(中空圆柱体40、底部41和球体90都形成为一体)。

第二线性构件23具有主体84，在图3的示例中，该主体82为诸如铝合金或塑料特别是增强塑料之类的轻质材料的块状主体。它还可以由类似于蜂窝状结构等轻质结构或者类似于图4至图6中的中空结构制成。

中空第一线性构件22被设计成容纳第二线性构件23，从而它可通过由驱动机构48驱动而在第一线性构件22内线性地移动。为此，在该示例中，在中空第一线性构件22内在距彼此一定轴向距离处布置三个轴承环42、42。根据这些线性构件的长度和可能的相对运动，一个、两个、三个或甚至更多个轴承环都是合适的。通常，至少一个轴承环42是合适的，但是两个轴承环42也是有利的。轴承环42在其近似中间对第二线性构件23在第一线性构件22内的运动进行引导。

在该示例中，驱动机构48包括布置在支腿15的底部中的驱动马达50。该马达50对驱动辊58进行驱动，其中驱动辊58布置在中空第一线性构件22内，并且使其旋转轴线相对于第一线性构件22的纵向轴线垂直取向。驱动辊58对驱动带或线缆60进行驱动。线缆60一方面安置在驱动辊58上，另一方面安置在惰性带轮64上，该惰性带轮64布置在驱动辊58的轴向距离处，并且在该示例中布置在支腿15的第一线性构件22的顶端区域中，惰性带轮64的旋转轴线具有与驱动辊58相同的取向。第二线性构件23包括主体84和从所述主体84径向突出的至少一个夹持器62。在图3的示例中，示出了两个夹持器62，但是根据驱动辊58和惰性带轮64之间的距离，两个或更多个夹持器也是合适的。夹持器62以轴向行布置，从而使夹持器62能够夹持线缆60。轴承环42在必要时被赋予相应线缆凹部66，以供线缆66和夹持器62自由运动。结果，第二线性构件23通过向前和向后/顺时针和逆时针驱动所述驱动辊58而可相对于容纳中空第一线性构件22向外和向内移动，并且由此上下驱动被第二线性构件23的夹持器62夹持的线缆60。

第二线性构件23相对于第一线性构件22的相对运动由线性编码器24测量并由相应控制器如针对图1和图2所描述的那样进行控制。线性编码器24将编码位置转换成模拟或数字信号，该模拟或数字信号可以读出器(read out)或运动控制器而解码成位置。线性编码器24可以基于例如光学技术、磁性技术、感应技术、电容技术、涡流或干涉仪技术；它可以是增量编码器或绝对编码器。当使用干涉仪技术时，可以在可延伸支腿15内或旁边发送激光光束。

为了使第二线性构件23在第一线性构件22内获得光滑并且或多或少没有摩擦的运动，给可延伸支腿15赋予空气缓冲机构1。空气缓冲机构1包括连接至至少一个压缩空气源2的至少一个空气供应系统69。由此，压缩空气源2可以是外部源或者可以是空气供应系统69和/或六足型CMM或类六足型CMM的一部分。作为用于压缩空气的外部源2，可以使用房间内部压缩空气系统，例如它存在于大多数实验室中。作为用于压缩空气的内部源2，可以指出空气压缩机或压缩空气容器，它们可以集成或者可以不集成在六足型或类六足型CMM中。

在图3这里呈现的实施方式中，空气供应系统69进一步包括空气供应通道70、71，该空气供应通道70、71包括至少一个空气通道70以及在合适时的空气软管71。它进一步包括空气分布系统72、73、74。空气供应通道70、71将压缩空气从压缩空气源2分布至空气供应管72。空气进一步经过空气供应管72流入环形通道73内并且进一步经过空气逃逸部74流入中空第一线性构件22。在所呈现的实施方式中，环形通道73均集成在轴承环42中，在上游连接至供应管72中的至少一个供应管，并且在下游连接至空气逃逸部74中的至少一个空气逃逸部。然而，可以认识到，空气环形通道73还可以集成在第一线性构件22的壁40中(未示出)。空气逃逸部74径向地布置在每个环形通道73和每个环形轴承42的内表面之间。有利地，多个空气逃逸部74在下游连接至一个环形通道73，并且优选沿着圆周相等地分布。

流量通常通过使用空气压力调节器3与测量空气压力的传感器(未示出)一起手动地控制。代替或除了空气压力，可以测量空气流。然而，空气流也可以通过使用一个或多个空气阀4(参见图4)来控制，所述一个或多个空气阀根据所测量的空气压力和空气流量以伺服环方式控制。用于测量/检测气流和/或空气压力的相应传感器(未示出)位于可延伸支腿15的空气缓冲机构1内的不同位置。

另外，可以使用所测量的空气压力(和/或所测量的空气流量)来检测NCCMM中的力和/或重量载荷的失衡或者用来检测空气供应系统的泄漏或堵塞。离开空气逃逸部74的压缩空气流入布置在轴承环42和第二线性构件23的主体84之间的小间隙76内。间隙76可以在10微米到1.5毫米的范围内。空气流理想地在第二线性构件23的主体84周围是相等的，并且将主体84保持在轴承环42的中间。压缩空气从间隙76逃逸出并且流入中空第一线性构件22的内部空间内，压缩空气从该内部空间经由空气出口75逃逸，该空气出口75由位于最上面轴承环42’(位于第一线性构件22的中空柱体40的自由开口端处)与第二线性构件23的主体84之间的最上面间隙76’以及位于在最上面轴承环42’中的最上面线缆凹部66’构成。

通过间隙76中的压缩空气流的缓冲，第二线性构件23在第一线性构件22内的线性运动除了空气摩擦之外没有摩擦。因此与普通线性接头相比减小了磨损。这是因为压缩空气不仅被挤压到内部空间中对第二线性构件的线性运动进行阻尼和缓冲，而且因为压缩空气流过第一线性构件22的内部空间并且通过空气出口75离开第一线性构件，磨损颗粒(这些磨损颗粒可能由压缩空气流产生)被压缩空气流“冲洗”/从线性接头拖拽出来。来自外部的灰尘、湿气和其它影响也可以通过所述空气流拖拽出来。因而，减少了系统维护。

另外，减少了从基座结构12到可动结构14的振动传递，这提高了测量的可重复性和精度。

此外，空气流具有冷却作用，这可以通过空气压力和/空气流量的控制来主动地用来使整个NCCMM中温度稳定。通过该措施，温度梯度可以均匀化，或者温度可以在一定时间段上保持恒定，从而可以消除瞬间效应，并且可以降低对测量结果的温度影响。

由于无需考虑润滑和粘着滑移效应，能够增加NCCMM的操作速度，并且能够实现扫描测量操作而不是进行逐点测量。因而，能够增加总体生产率，并且NCCMM甚至可以集成在生产线中。

可选地，距离测量单元80可以安装在中空第一线性构件22内。该距离测量单元80测量第一线性构件22的周围壁40的内表面和第二线性构件23的主体84之间的距离。根据第一线性构件22的壁40和第二线性构件23的主体84之间的距离测量结果，能够检测到支腿15的弯曲，这意味着NCCMM中的重量载荷和/或有效力不平衡并且/或者空气流中存在缺陷。空气流的缺陷意味着空气流没有将主体84保持在轴承环42的中间，这可能是由于空气供应系统中的发生泄漏或堵塞。后一种情况可以通过比较距离测量结果和空气流的结果和/或系统中的空气压力测量结果来验证，这通过系统的相应编程的控制和分析单元38进行。在六足型和类六足型CMM设有多个可控阀(参见图4)的情况下，可以在相应伺服环中相应地控制空气流，或者可以实现警告或紧急停止。

在该实施方式中，距离测量单元82由于其包括采取四个激光干涉仪82a、82b、82c、82d形式的四个距离传感器82而非常精确。第一组两个激光干涉仪82a、82b布置在第二组两个激光干涉仪82c、82d的轴向距离处。在每个轴向水平处，该相应水平的两个激光干涉仪相比于彼此以大约90°±25°的角度布置。因而，主体82相对于第一线性构件23的圆筒状壁40的角取向的偏差以及第二线性构件23的主体84和第一线性构件23的相对弯曲是可检测和可区别开的。在空气供应系统设有另外的伺服控制阀4(像图4中一样)即在每个环形通道73前面设有伺服控制阀的情况下或者在环形通道分成两个半部环形通道或甚至环形通道具有多个部分(每个部分具有相应地连接至空气供应系统并且赋予相应地控制的阀)的情况下，通过这些阀的控制而选择地控制空气流时会遇到这种现象。半部环形通道和环形通道摩擦分别优选沿着支腿15以轴向行的方式布置。

可以认识到，空气通道在附图中也被称为位于第一线性构件22之外的单独元件，当然也可以将空气通道和空气管等集成在第一线性构件22的壁40中(未示出)。

图4的空气缓冲支腿15的实施方式与图3中的实施方式的区别在于，第一线性构件22包括位于其圆筒状壁40内的轴承套46而不是若干个轴承环。在所呈现的示例中，轴承套46具有相对于中空第一线性构件22的底部将轴承套46的内部空间密封的底部46’，从而可使用尽可能少的压缩空气利用压缩加载该内部空间。另外，底部46’通过其空气密封功能而致使轴承套46内的空气流指向位于第一线性构件22的自由端的空气出口75。然而，具有轴承套46的空气缓冲机构1在没有所述底部46’的情况下同样发挥作用。在没有密封底部46’的情况下，空气流将在底部处以及在第一线性构件的自由端处找到出口。对于图3的实施方式来说，空气缓冲机构1的空气供应系统69相同，包括压缩空气源2、空气通道70、空气软管71、空气供应管72、(相对于第一线性构件22的纵向轴线)位于不同轴承水平处的环形通道73，该环形通道73优选具有若干空气逃逸部74。

在图4的实施方式的进一步有利改进中，阀控制如已经描述如图3的实施方式的进一步有利改进那样构成。这意味着有若干传感器45分别测量空气压力和空气流量，并且安装有若干可控阀4，这些可控阀4可由相应绘制的控制器分别根据所检测到的空气压力和空气流量以伺服环方式进行控制。如图4中所示，在压缩空气源2附近有主控制阀，并且每个环形通道73有另外的阀4。

在优选实施方式中，阀控制可以构造成使得空气逃逸部74的环在滑动支腿构件23的主体84一离开这些空气逃逸部74的区域就被堵塞，并且在滑动支腿构件23的主体84一再次到达所述空气逃逸部74的所述环的区域就取消这些逃逸部74的堵塞。通过该措施，能够减少压缩空气和能量的消耗。

本领域技术人员将理解，以如针对图3关于重量和载荷的失衡以及空气流的泄露/阻塞描述以及如在之前关于空气消耗描述的方式设置多个可控阀和构造控制单元与具有轴承环或轴承套无关。

图4所示的实施方式与图3所示的实施方式的进一步不同在于，除了空气缓冲机构1之后，它还具有形成为空气球轴承25、27的球形接头26、28。同样，每个球轴承25、27的球体90、90’座置在分别部分地形成在基座结构12和可动结构14中的轴承壳中，并且轴承壳的其它部分分别集成在壳体92、92’中，其中壳体92、92’分别通过螺钉94、94’固定至相应结构12、14。在每个壳体92、92’与其相应结构12、14之间布置密封件96、96’以避免壳体92、92’和结构12、14之间的空气泄露。压缩空气由空气供应通道98、98’供应至每个空气球轴承25/26、27/28，并且可以由给空气缓冲机构1供送的独立空气源或同一空气源供送。空气通道98、98’优选集成在对应结构12、14中，但是也可以构造成单独元件，即空气供应管或空气供应软管(未示出)。根据NCCMM的操作，空气流过空气通道98、98’，从而使得轴承壳中的球体90、90’在所述空气流上滑动。

在该实施方式中，第一线性构件22同样是具有圆筒状壁40并具有底部41的中空结构，该底部41通过固定螺钉102固定至底部球轴承27/28的球体90。在该示例中，第二线性构件也是中空圆筒状结构，并且通过焊接或者通过将该中空结构利用内螺纹拧到在球体90’(未示出)的一部分处实现的外螺纹上而固定至顶部球轴承25/26的球体91’。

另外，用于使第二线性构件23相对于第一线性构件22进行线性运动(双箭头A)的驱动机构48不同，其为心轴驱动器。马达50同样位于第一线性构件22的底部中，并且经由其轴52和锥齿轮54连接至心轴56。心轴56位于中空第一线性构件22的中间。在该示例中，它通过心轴固定件57可旋转地固定在顶部球轴承26的球体90’内。另外，它通过销106或类似物可旋转地固定至固定螺钉102，该固定螺钉102将第一线性构件22固定至底部球轴承27/28的球体90。心轴56穿过轴承套46的底部46’中的通孔和中空第二线性构件23的底部85中的通孔。在中空第二线性构件23的底部中，螺母78设置在第二线性构件23的底部85和固定至第二线性构件23的主体84并具有用于心轴56的通孔的环形凸缘79之间。当心轴56由马达50通过锥齿轮54驱动时，螺母78与心轴56相配合。凸缘79和底部85用作用于螺母78的相对表面，从而通过顺时针和逆时针驱动心轴56而上下推动第二线性构件23。两个线性构件22、23的相对运动例如通过使用线性编码器(未示出)来测量，如针对图3的实施方式所描述的。

优选地，第二线性构件23的内部通过位于其底部46’中的通孔连接至空气流，从而使得空气缓冲作用在中空第二线性构件23内也发挥作用。

距离测量单元80包括相对于彼此以90°±25°的角度布置在相同轴向水平的两个距离测量传感器82(在附图中仅示出了一个)，从而允许测量第一线性构件22的轴承套46的内表面和第二线性构件23的主体84之间的距离，以便检测载荷失衡等(参见以上)。在该实施方式中，传感器82分别利用第二线性构件23的主体84的外表面和轴承套46的内表面实现。在轴承套的内表面处固定有传感器元件，该传感器元件允许在每个时间步骤以精确方式测试所提及的表面之间的间隙。所述传感器元件可以基于霍尔传感器技术、基于涡流技术或基于电容技术。它可以是PCB板元件，该PCB元件容纳传感器元件和附加支撑电子器件以产生与间隙相关的传感器值。在一个单个轴向水平处仅具有传感器82使得失衡检测更为便宜，但是在失衡情况下，可能无法如此容易地区分是否包含了主体84在轴承套46的中间的理想位置，这是因为线性构件22、23中的一个相对于另一个的弯曲或倾斜现象。然而，在该实施方式中，心轴驱动器无论如何都降低了弯曲和倾斜的敏感性。

如前所述，图5和图6均呈现了可延伸支腿15，该可延伸支腿15利用其顶端以悬置方式接头至支撑基座结构12，并且利用其底端接头至可动结构14，该可动结构14因而类似于图2中所示的实施方式悬置在支腿15上。支腿15的两个线性构件22、23的相对线性运动同样通过线性编码器测量(为了避免混淆没有示出)。轴承环42和驱动机构48的空气缓冲机构1的原理在两个实施方式中都与针对图3的实施方式所描述的相同。然而，可以认识到，代替所示的轴承环42，在图4的实施方式中呈现了类似于轴承环42的轴承套46，并且进一步改进即具有如上所述具有多个可控阀等也是可用的。另外，也可应用其它驱动机构，即类似于在US 5,604,593中描述的直接驱动器或摩擦驱动器的驱动机构。

在任何情况下，在图5和图6的实施方式中，如基本针对图4的实施方式所描述的，第二线性构件23具有中空主体84，并且球形接头25/26、27/28以空气球轴承25、27的形式构建。在图4的实施方式中，第二线性构件23的中空主体84以上述方式利用其底端固定至底部球轴承27的球体90，以将其固定至顶部球体轴承25的球体90’。第一线性构件22同样是中空结构，并且在图5和图6的实施方式中，像以上关于图4描述的那样，该第二线性构件22固定至顶部球轴承25的球体90’，以将其固定至底部球轴承27的球体90。

图5和图6的实施方式均设有用于平衡弯曲力矩和力的其它非平衡态的重量平衡主体110。以重量平衡主体110为主要元件的整个系统在这里被称为重量平衡系统116。重量平衡主体110布置在第二线性构件23内或者更好地布置在第二线性构件23的中空主体84内。重量平衡主体110一方面借助于安装悬挂件112安装至六足型CMM或类六足型CMM的上部结构，具体而言，在该实施方式中固定至螺钉102，通过该螺钉102将第一线性构件22固定至顶部空气球轴承25的球体90’。另一方面，该重量平衡主体110由从安装侧(从螺钉102侧)引导到平衡主体110上的压缩空气的空气流(箭头U)在中空主体84内产生的空气缓冲器来支撑，从而通过所述空气流将安装悬挂件112保持在张力作用下。

安装悬挂件112引过布置在第二线性构件23的中空柱体84的自由端的前侧中的通孔86。应该注意，通孔86在其横截面方面仅仅略微大于该安装悬挂件，以便避免压缩空气大量泄漏。在图5的实施方式中，用于重量平衡系统116的压缩空气由空气供应系统124输送，在图5的示例中，该空气供应系统124在六足型/类六足型CMM的上部区域中布置在固定不动第一线性构件22的外部。供应系统124通过相应的供送部118连接至第二线性构件23的内部。压缩空气通过供送部118和空气逃逸部120供送到布置在第二线性构件23的自由端的区域中的中空主体84内。在第二线性构件23的中空主体84固定至底部球轴承27/28的球90的区域中设有至少一个空气出口122，从而重量平衡主体110由从通孔86指向球体90(箭头U)的压缩空气流加载。空气可以进一步流过中空主体84的内表面和重量平衡主体110之间的小间隙126，从而即使在可延伸支腿15或其多个部分倾斜或弯曲的情况下也防止重量平衡主体110接触中空主体84的该内表面。

压缩空气通过使用第二空气供应系统124输送，该第二空气供应系统124可以使用与空气缓冲机构1的压缩空气相同的源或者使用单独的压缩空气源。第二空气供应系统124输送压缩空气，该压缩空气被调节，从而针对可动结构14、所采用的传感器30、其它相关元件并且针对中空主体84的重力补偿对中空主体84的重力影响。这意味着每个支腿处的重量影响成比例地得到补偿。中空本体84内的空气压力由相应的压力调节器(未示出)手动地或者通过可控阀128即以伺服环方式与检测空气流量的相应传感器和/或检测中空主体84内的空气压力的传感器相关地进行控制。

同样，第二线性构件23的主体84分别与轴承环42和轴承套46之间的间隙76为大约8μm到20μm。用于线性运动的间隙76中的空气轴承压力比周围压力高。间隙76外部和中空主体84的外部室内压力占优势，也就是说，在中空主体84的外部在通孔86的直接相邻处也是室内压力占优势。

根据六足型CMM或类六足型CMM的大小以及必须由重量平衡主体110平衡的力，重量平衡主体110可以由黄铜、钢或铝制成。安装悬挂件112通常是由钢制成的金属丝。应该再次提到，中空构件84的外部的横截面和第一线性构件的内部的横截面适合于彼此，从而它们构成相对滑动表面。这同样适合于中空主体84的内部的横截面和重量平衡主体110的相应横截面。

如能够在图5中看到的，在该实施方式中，距离测量单元80在一个单个轴向水平处同样仅具有作为距离传感器的两个干涉仪82a、82b。干涉仪82a、82b在该轴向水平处以90°±25°的角度布置。这不仅可以输出如图3的实施方式的距离测量单元80一样精确的结果，并且仍然可以适合于特定用途并且节省成本。这里应该强调的是，缓冲机构1没有距离测量单元80也能够操作，不过这里提供的示例示出了这种距离测量单元。

在图6的示例中，具有重量平衡主体110的重量平衡系统116主要以与图5的实施方式相同的方式构成。然而，图6中的空气供应系统124集成在包括供应通道的第二线性构件23的中空结构中，该供应通道布置在中空主体84中，但是也可以集成在中空主体84的壁中(未示出)。与图5(其中供送部118布置在六足型CMM或类六足型CMM的上部区域中)相反，在图6的示例中，供送部118布置在六足型/类六足型CMM的底部区域中。空气逃逸部120同样布置在通孔86的区域中，而空气出口122同样布置在球形轴承27/28的区域中，从而以如下方式引导空气流，即：重量平衡主体110利用来自于安装悬挂件112固定至重量平衡主体110的一侧的空气流加载，并且安装悬挂件112处于张力作用下。

如上所述，在图5和图6的实施方式中，支腿通过构建成空气球轴承25、27的球形接头25/26、27/28接头至基础结构12和可动结构14。然而，图5和图6的两个实施方式的区别在于它们的空气球轴承的实现方式：

在图5的实施方式中，空气球轴承25、27为轴承壳的一部分分别集成在相应基础结构12和可动结构14中的空气球轴承(如针对图4所描述的)；另外，该轴承壳的相对部分集成在壳体92、92’中，该壳体92、92’螺钉安装至结构12、14，以便将相应球体90、90’保持就位。

相反，图6的实施方式的空气球轴承25、27均可没有壳体92、92’地操作。对于顶部空气球轴承26的球体90’来说，轴承壳的第一部分集成在基础结构12中，并且对于底部空气球轴承28的球体90来说，集成在可动结构14中，但是不是通过壳体将球体90、90’保持就位，在该实施方式中，球体90、90’通过磁性预加力分别保持在它们的基础结构12和可动结构14的球壳中。该磁性力可以强永磁体88’提供，该强永磁体88’可以是单个强磁体(未示出)或者是覆盖集成在相应结构中的球体壳的一部分的表面的一层强永磁体88’(如在图6中针对顶部空气球轴承25所示)，并且其壳集成在基础结构12中。然而，用于将球体保持在其壳中的磁力也可以由强电磁体88提供，该强电磁体88同样可以是如图6针对底部空气球轴承27所示的单个强磁体；或者该电磁体可以实现为覆盖集成在相应基座结构或可动结构中的壳(未示出)的表面的类套筒。有利地，该电磁体可以以伺服环方式控制，从而可以根据空气球轴承中测量的空气压力(和/或空气流)和根据轴承中的有效力(重力、惯性)来控制磁力，因此使得球体总是很好地定位在集成在相应结构12、14中的球壳的部分中。采用磁力88而不是将球体保持在集成在相应结构12、14中的球壳的部分中的壳体增加了安装在空气球轴承中的构件轴承的旋转角度。

在图6的实施方式中，两个线性构件之间的距离由距离测量单元80测量，该测量单元80具有布置在两个不同轴向水平处的四个距离测量传感器82a、82b、82c、82d，如以上已经针对图3的实施方式所描述的。

在优选实施方式中，轴承环42以如下方式构成：即，它们能够在空气缓冲机构1关闭时用作夹持支腿15的滑动第二线性构件23的托架。如图7中所示，轴承环42通过弹簧68(参见位于图7的上部中的弹簧68)安装至第一线性构件的壁40的内表面。在空气缓冲机构1关闭的情况下，弹簧力大到足以夹持滑动的线性构件23，从而将其固定到其位于第一线性构件22内的位置中，而无需为了将滑动构件固定在它们的位置而提供额外机构和额外能量。另一方面，在空气缓冲机构1开启的情况下，空气压力足够大，使得这些弹簧被轴承环42压靠在壁40的内表面上(参见图7的底部中的弹簧68’)，并且夹持被“关闭”，从而滑动的第二线性构件再次可在第一线性构件22中自由滑动。如之前已经提到的，这些线性构件不必如之前附图中所呈现的那些中空结构。但是，除了作为支腿构件22、23的中空元件外，还可以分别设计支柱和支腿构件，即它们采取榫舌凹槽或燕尾引导件(参见图8a)的形式，或者为u形截面(参见图8b)、或者彼此抵靠的可滑动的u形截面和t形截面(参见图8c)、u形截面和杆(参见图8d)或具有适合于相对于彼此滑动的其它横截面的截面。

在两个元件在滑动方向以外的方向上固定至彼此的情况下，即在两个元件像榫舌凹槽或燕尾引导件(参见图8a)那样形成时，具有以通过空气逃逸部74流入位于第一线性构件22和第二线性构件23之间的间隙76内的空气流形成相应空气缓冲器的方式布置的空气逃逸部74就足够了，从而使得元件22、23能够在该空气缓冲器上滑动。在不是这种情况的构造中，赋予空气缓冲器磁性反作用力88，就像已经针对图6中的空气球轴承所描述的那样。尽管在图8a至8d的剖视图中呈现了具有不同横截面的支腿构件22、23的各种空气缓冲支腿15，但是，图8d至8d示出了具有磁性反作用力88的空气缓冲机构1/74/76，图9提供了具有空气缓冲机构1/74/76(具有磁性反作用力)的这种空气缓冲支腿15的侧视图。

本领域技术人员将认识到，以上主要描述为圆柱状的支腿15的线性构件22、23的中空结构还可以具有圆形以外的不同横截面，即，这种中空结构的横截面可以是三角形、卵形、矩形、方形或多边形等等。不仅支腿的两个线性构件而且三个或更多个线性构件可以如以上描述的那样由空气缓冲机构1支撑而布置成相对于彼此可伸缩地移动。本领域技术人员可以容易地认识到，在图1至图6的实施方式中描述并示出的这些元件(以上相应描述或多或少仅仅与该具体实施方式有关)还适合于与以上描述并示出的本发明的其它实施方式的某些元件以合理的方式组合。然而，不可能在空间上示出并描述所有可能组合。

Claims (15)

1.一种基于六足原理的六足型CMM或类六足型CMM(10，10’)，其具有通过至少三个可伸缩地延伸的支腿(16，15)连接至彼此的基座结构(12)和可动结构(14)；

-其中，所述可伸缩地延伸的支腿(16，15)通过球形接头(25/26，27/28)连接至所述基座结构(12)和所述可动结构(14)；并且

-其中，所述可伸缩地延伸的支腿(16，15)中的每个支腿包括至少第一线性构件(22)和第二线性构件(23)，所述第一线性构件(22)和所述第二线性构件(23)具有相对滑动表面(43)并且被设计成使得所述第一线性构件(22)和所述第二线性构件(23)能够进行相对线性运动(A)；

所述六足型CMM或类六足型CMM进一步具有：驱动机构(48)，该驱动机构(48)驱动每个支腿(15)的至少两个线性构件(22，23)的相对线性运动；和控制器(36，38)，该控制器(36，38)被设计成以伺服环方式控制每个支腿(15，16)的所述至少两个线性构件(22，23)的相对运动；

其特征在于，

所述可伸缩地延伸的支腿(16，15)中的每个为具有空气缓冲机构(1)的支腿(15)；

所述空气缓冲机构(1)包括：

-连接至至少一个压缩空气源(2)并具有至少一个空气逃逸部(74)的至少一个空气供应系统(69)；

-所述空气逃逸部(74)以如下方式布置：从所述空气逃逸部(74)逃逸的压缩空气流入位于所述支腿(15)的所述至少两个线性构件(22，23)的相对滑动表面(43)之间的间隙(76)内，从而使所述两个线性构件(22，23)相对于彼此得到缓冲，

其中，所述球形接头(27/28，25/26)为具有座置在球轴承壳中的球体(90，90’)的空气球轴承(28，26)，其中所述球体(90，90’)在被布置在所述球体(90，90’)和所述轴承壳之间的空气流上滑动，并且其中所述空气球轴承(26，28)中的所述球体(90，90’)通过磁力保持在所述轴承壳中，所述磁力由电磁体(88)或强永磁体(88’)产生，其中所述电磁体(88)和所述永磁体(88’)分别被设计为单个磁体、多个磁体或者覆盖所述轴承壳的表面的磁性层。

2.根据权利要求1所述的六足型CMM或类六足型CMM(10，10’)，其特征在于，

所述间隙(76)独立于压缩空气流存在于所述至少两个线性构件(22，23)的相对滑动表面(43)之间，

或者

所述至少两个线性构件(22，23)中的至少一者的相对滑动表面(43)属于轴承元件(46，42)，该轴承元件(46，42)安装有弹簧(68，68’)，其中安装有弹簧的轴承元件的弹簧通过使用螺旋弹簧、盘簧、片簧、永磁体、电磁体、气动缸、液压缸中的至少一者实现。

3.根据权利要求1所述的六足型CMM或类六足型CMM(10，10’)，其特征在于，

所述缓冲机构(1)包括用于测量空气压力和/或空气流量的至少一个传感器(45)，并且进一步包括：

用于手动控制所述空气流的至少一个压力调节器(3)：和/或

控制器(36，38)和至少一个可控阀(4)，该控制器被设计成根据所检测的空气压力和/或空气流量以伺服环方式控制所述至少一个阀(4)。

4.根据权利要求1或2所述的六足型CMM或类六足型CMM(10，10’)，其特征在于，所述压缩空气源(2)为选自于包括空气压缩机、压缩空气容器、设施的空气供应系统的组中的至少一者。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的六足型CMM或类六足型CMM(10，10’)，其特征在于，所述至少两个线性构件(22，23)以如下方式设计：它们抵靠彼此可滑动地通过燕尾槽被引导，或者采取抵靠彼此可滑动的榫舌凹槽形式，或者抵靠彼此可滑动的u形截面和杆的形式，或者采取两个啮合的u形截面的形式，或者作为啮合的u形截面和t形截面，或者采取适合于相对于彼此滑动的任何其他横截面的截面的形式。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的六足型CMM或类六足型CMM(10，10’)，其特征在于，所述第一线性构件(22)是中空构件，该中空构件被设计成以线性可滑动方式容纳所述第二线性构件(23)的主体(84)；

·其中所述第一线性构件(22)包括作为轴承元件(46，42)的轴承套(46)或至少一个轴承环(42)，该轴承套(46)或至少一个轴承环(42)的内表面为所述第一线性构件(22)的相对滑动表面(43)；并且

·其中沿着所述轴承环(42)或所述轴承套(46)的内表面分布多个空气逃逸部(74)，其中所述空气逃逸部(74)的分布优选在轴向行中相等和/或沿着圆周相等。

7.根据权利要求6所述的六足型CMM或类六足型CMM(10，10’)，其特征在于，中空的所述第一线性构件(22)包括引导所述第二线性构件(23)的线性运动的周围壁(40)，其中沿着所述周围壁(40)的内表面分布多个空气逃逸部(74)，其中所述空气逃逸部(74)的分布优选在轴向行中相等和/或沿着圆周相等。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的六足型CMM或类六足型CMM(10，10’)，其特征在于，通过布置在位于所述至少两个线性构件(22，23)之间的间隙(76)的区域中的至少一个电磁体(88)或至少一个强永磁体(88’)提供磁力，所述磁力克服重量、惯性和所述空气缓冲机构(1)的缓冲空气流的力将所述至少两个线性构件(22，23)保持在一起，其中所述至少一个电磁体(88)和所述至少一个强永磁体(88’)分别被设计为单个磁体、多个磁体或至少覆盖面对所述间隙(76)的表面的一部分的磁性层。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的六足型CMM或类六足型CMM(10，10’)，其特征在于，每个支腿(15)设有距离测量单元(80)，该距离测量单元用于测量所述至少两个线性构件(22，23)的相对滑动表面(43)之间的距离或者在所述间隙(76)中彼此面对的所述第一线性构件(22)的表面和所述第二线性构件(23)的表面之间的距离；

-其中所述距离测量单元(80)包括围绕所述支腿(15)的纵向轴线相对于彼此以90°±25°的角度且相对于所述支腿(15)的纵向轴线布置在相同轴向水平处的至少两个距离测量传感器(82)；或者

-所述距离测量单元(80)包括相对于所述支腿(15)的纵向轴线位于第一轴向水平处的至少两个距离测量传感器(82a，82b)和相对于所述支腿(15)的纵向轴线位于第二轴向水平处的至少两个另外距离测量传感器(82c，82d)，其中两个所述轴向水平被布置为彼此相距一轴向距离，并且其中一定轴向水平的每两个距离测量传感器(82a和82b；82c和82d)围绕所述支腿(15)的纵向轴线相对于彼此以90°±25°的角度布置。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的六足型CMM或类六足型CMM(10，10’)，其特征在于，所述控制器(36，38)被设计成基于所述支腿(15)中的距离测量单元(80)的测得数据来检测载荷失衡或力失衡。

11.根据权利要求10所述的六足型CMM或类六足型CMM(10，10’)，其特征在于，所述控制器(36，38)被设计成通过控制每个支腿(15)的至少一个可控阀(4)来以伺服环方式校正所述空气缓冲机构(1)中的不规则性，如载荷失衡和/或力失衡和/或泄露/堵塞，并且/或者所述控制器(36，38)被设计成在所测量的不规则性增加到预定阈值以上时给出警报输出或启动紧急停止。

12.根据权利要求1至3中任一项所述的六足型CMM或类六足型CMM(10，10’)，其特征在于，所述控制器(36，38)为内部控制器(38)和/或外部控制器(36)，并且所述控制器(36，38)特别地包括分析单元(32)。

13.根据权利要求1至3中任一项所述的六足型CMM或类六足型CMM(10，10’)，其特征在于，所述驱动机构(48)为心轴驱动器(50，54，56，57，106)或驱动带机构(50，58，60，64，62)或直接驱动机构。

14.根据权利要求1至3中任一项所述的六足型CMM或类六足型CMM(10，10’)，其特征在于，所述第二线性构件(23)为中空结构，并且在所述第二线性构件(23)的中空主体中布置有重量平衡主体(110)，其中所述重量平衡主体(110)通过使用安装悬挂件(112)固定至所述六足型CMM或类六足型CMM的上部结构，并且由压缩空气流在所述第二线性构件(23)的中空结构内产生的空气缓冲器进一步支撑，从而通过所述空气流将所述安装悬挂件(112)保持在张力作用下。

15.根据权利要求1至3中任一项所述的六足型CMM或类六足型CMM(10，10’)，其特征在于，所述六足型CMM集成在生产线中。

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