CN110360968A - 臂类型坐标测量机 - Google Patents

Abstract

臂类型坐标测量机包括：旋转台，在其上安装工件；探针，用于测量安装在旋转台上的工件的三维坐标；支撑臂，其在支撑探针的同时可旋转；臂驱动部分，其配置为让支撑臂围绕第一轴线旋转；台驱动部分，其配置为让旋转台围绕垂直于第一轴线的第二轴线旋转；和控制部分，其配置为驱动臂驱动部分和台驱动部分，以让探针相对于工件运动，使得通过探针测量工件的三维坐标。

Description

臂类型坐标测量机

技术领域

本发明涉及臂类型坐标测量机，其通过探针测量被测主体。

背景技术

作为测量设备，使用例如让探针沿彼此垂直的三个轴线方向运动的三维测量设备，以测量安装在安装台上的被测主体的坐标等。日本未审查实用新型申请公开No.S50-22049中所述的三维测量设备是所谓的双柱类型测量设备，其包括分别沿X轴线方向。Y轴线方向和Z轴线方向运动的运动构件构成的运动机构，且使用运动机构让探针运动。

然而，双柱类型的三维测量设备包括运动机构，其中连接多个运动构件，且由此具有用于测量主体的有限测量空间。因此，在可被测量的被测主体的尺寸或形状方面存在限制。此外，双柱类型的三维测量设备包括运动机构，其具有复杂结构，且其尺寸增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种臂类型坐标测量机，其具有被测主体测量方面的高度灵活性。

根据本发明，公开一种臂类型坐标测量机，包括：

安装台，其上安装被测主体；

探针，用于测量安装在安装台上的被测主体的三维坐标；

支撑件，在支撑探针的同时可旋转；

第一驱动部分，配置为让安装台或支撑件围绕第一轴线旋转；

第二驱动部分，配置为让安装台或支撑件围绕垂直于第一轴线的第二轴线旋转；和

控制部分，配置为驱动第一驱动部分和第二驱动部分，以让探针相对于被测主体运动，使得通过探针测量被测主体的三维坐标。

控制部分可以驱动第一驱动部分以让支撑件围绕第一轴线旋转且可以驱动第二驱动部分以让安装台围绕第二轴线旋转。

控制部分可以驱动第一驱动部分以让支撑件围绕第一轴线旋转且可以驱动第二驱动部分以让支撑件围绕第二轴线旋转。

其中支撑件可以是多个连杆通过关节部分连接的支撑臂，且

第一驱动部分让关节部分可以围绕第一轴线旋转。

第一驱动部分可以让支撑臂的连杆围绕第三轴线旋转，该第三轴线与连杆的轴线方向平行且与第一轴线或第二轴线交叉。

臂类型坐标测量机可以进一步包括：

引导部分，配置为引导支撑臂以能围绕第二轴线旋转，引导部分以环形形状围绕安装台设置，

其中控制部分可以驱动第二驱动部分，以让支撑臂沿引导部分旋转。

支撑臂可以包括支撑第一探针的第一支撑臂和支撑与第一探针不同的第二探针的第二支撑臂，且

控制部分可以使得第一探针和第二探针同时测量被测主体的多个部分。

臂类型坐标测量机可以进一步包括：

引导部分，配置为引导第一支撑臂和第二支撑臂以可围绕第二轴线旋转，引导部分以环形形状围绕安装台设置，

其中控制部分可以驱动第二驱动部分，以让第一支撑臂和第二支撑臂沿引导部分旋转。

在通过探针测量被测主体之后，控制部分可以驱动第一驱动部分和第二驱动部分，以将支撑臂放置在收回位置，该收回位置远离安装台上的测量空间。

安装台可以是圆形基部。

根据本发明，可实现具有在被测主体测量方面高度灵活性的臂类型坐标测量机。

附图说明

图1是显示了根据第一实施例的臂类型坐标测量机构造的示意图。

图2是显示了让旋转台和支撑臂旋转的驱动部分的方块图。

图3是显示了根据第二实施例的臂类型坐标测量机构造的示意图。

图4是显示了根据第三实施例的臂类型坐标测量机构造的示意图。

图5是显示了根据第四实施例的臂类型坐标测量机构造的示意图。

图6是显示了根据第五实施例的臂类型坐标测量机的构造的示意图。

具体实施方式

<第一实施例>

(臂类型坐标测量机的构造)

将参考图1和2描述作为根据第一实施例的测量设备的臂类型坐标测量机1的构造。

图1是显示了根据第一实施例的臂类型坐标测量机1的构造的示意图。图2是显示了让旋转台14和支撑臂40旋转的驱动部分的方块图。

如图1和2所示，臂类型坐标测量机1包括安装台10、台驱动部分20、探针30、支撑臂40、臂驱动部分50和控制装置70。虽然将在下文描述细节，但是臂类型坐标测量机1可使用安装台10让工件W旋转，使用支撑臂40控制探针30的位置，且使用探针30测量工件W的坐标。在第一实施例中，臂驱动部分50对应于第一驱动部分，且台驱动部分20对应于第二驱动部分。

安装台10是其上安装了作为被测主体的工件W的台。安装台10例如形成为圆形形状(即，圆柱形形状)。与安装台10被形成为矩形形状的情况相比，通过将安装台10形成为圆柱形形状，可减小安装台10的安装空间。安装台10配置为让所安装的工件W围绕旋转轴线C1旋转，以定位在任何位置。如图1所示，安装台10包括基部部分12和旋转台14。

基部部分12形成为圆形形状。基部部分12是用于支撑可旋转的旋转台14的部分。

工件W安装在旋转台14上。如基部部分12那样，旋转台14形成为圆形形状。旋转台14的直径小于基部部分12的直径。

台驱动部分20具有让旋转台14围绕旋转轴线C1(对应第二轴线)旋转的功能。例如，台驱动部分20包括驱动源，例如马达。台驱动部分20使用从驱动源产生的驱动力让旋转台14围绕旋转轴线C1旋转。通过让旋转台14旋转，如上所述，控制工件W的位置。

探针30是用于测量安装在安装台10(具体是旋转台14)上的工件W的三维坐标的探针。探针30被支撑在支撑臂40的末端。例如，探针30通过与工件W相接触地运动而扫描工件W的三维位置。

支撑臂40是臂机构，其中多个连杆(link)通过关节部分连接。如图1所示，支撑臂40包括支撑柱41、第一关节部分42、第一连杆43、第二关节部分44、第二连杆45和头部部分46。支撑臂40保持探针30，且让其旋转。

支撑柱41是支撑臂40的基部部分。支撑柱41围绕安装台10设置。

第一关节部分42被支撑柱41支撑，以可围绕旋转轴线C2(垂直于图1的平面的轴线)旋转。

第一连杆43的沿纵向方向的一端连接到第一关节部分42，且第一连杆43的沿纵向方向的另一端部连接到第二关节部分44。第一连杆43与第一关节部分42的沿图1箭头所示方向的旋转关联地旋转。

第二关节部分44可围绕旋转轴线C3(垂直于图1的平面的轴线)旋转。这里，旋转轴线C3平行于旋转轴线C2。

第一连杆45的沿纵向方向的一端连接到第二关节部分44，且第二连杆45的沿纵向方向的另一端部连接到头部部分46。第二连杆45与第二关节部分44的沿图1箭头所示方向的旋转关联地旋转。

头部部分46支撑探针30。

臂驱动部分50具有让支撑探针30的支撑臂40旋转的功能。例如，臂驱动部分50包括例如马达这样的驱动源。臂驱动部分50让第一关节部分42和第二关节部分44围绕旋转轴线C2和C3旋转。即，第一连杆43和第二连杆45分别围绕旋转轴线C2和C3旋转。结果，控制探针30的位置。

控制装置70控制臂类型坐标测量机1的操作。控制装置70执行探针30的运动控制或基于使用探针30得到的测量结果执行工件W的形状分析。如图2所示，控制装置70包括存储部分72和控制部分74。

存储部分72存储要被控制部分74执行的程序或各种数据。

控制部分74执行存储在存储部分72中的程序，以控制臂类型坐标测量机1。

在工件W被探针30测量时，控制部分74驱动台驱动部分20和臂驱动部分50。例如，控制部分74驱动台驱动部分20和臂驱动部分50，以让探针30相对于安装台10的旋转台14上的工件W运动，从而通过探针30测量旋转台14上的工件W的三维坐标。

控制部分74驱动台驱动部分20，以让安装了工件W的旋转台14围绕旋转轴线C1旋转。控制部分74驱动臂驱动部分50，以让支撑臂40围绕旋转轴线C2和C3旋转。具体地，控制部分74驱动臂驱动部分50，以让第一关节部分42和第二关节部分44围绕旋转轴线C2和C3旋转，使得第一连杆43和第二连杆45围绕旋转轴线C2和C3旋转。

在通过探针30测量工件W之后，控制部分74驱动臂驱动部分50，以将支撑臂40放置在收回位置，该收回位置远离旋转台14上的测量空间。在支撑臂40被置于收回位置时，例如，整个支撑臂40定位在旋转台14上的测量空间以外。在支撑臂40被置于收回位置时，控制部分74可以使得第一连杆43和第二连杆45折叠。结果，置于收回位置的支撑臂40的占据空间可减小。通过将支撑臂40置于如上所述的收回位置，工件W可在工件W的测量之前被容易地放置，且工件W可在工件W的测量之后容易地去除。在支撑臂40置于收回位置时，控制部分74可以使得旋转台14旋转到工件W可被容易地去除的位置。

(第一实施例的效果)

根据第一实施例的臂类型坐标测量机1包括：台驱动部分20，其让安装了工件W的旋转台14旋转；和臂驱动部分50，其让支撑探针30的支撑臂40旋转。臂类型坐标测量机1驱动台驱动部分20和臂驱动部分50，以让探针30相对于工件W运动，且通过探针30测量工件W的三维坐标。

结果，可旋转支撑臂40让探针30运动，使得探针30可容易地运动到旋转台14上的测量空间的各种位置。具体说，在使用在测量空间上方延伸的双柱类型运动机构的情况下，可安装工件W的空间可能有限。然而，通过使用本实施例中的支撑臂40，测量空间可被有效地使用。

在工件W的形状复杂且在对探针30难以运动抵达的工件W的部分进行测量的情况下，可通过让对工件W进行支撑的旋转台14旋转而容易地执行通过探针30进行的测量。

<第二实施例>

图3是显示了根据第二实施例的臂类型坐标测量机1的构造的示意图。

第二实施例与第一实施例不同之处在于支撑臂40中的头部部分46和第二连杆45的构造。因为除了第二连杆45和头部部分46以外，第二实施例的其他构造与第一实施例中的相同，所以将不重复对其的详细描述。

如图3所示，第二连杆45可围绕旋转轴线C4旋转，该旋转轴线C4平行于第二连杆45的轴线方向且与旋转轴线C3交叉。臂驱动部分50使用驱动力让第二连杆45围绕旋转轴线C4旋转。通过如上所述地让第二连杆45围绕旋转轴线C4旋转，与第一实施例相比，探针30的方向可被更容易地调整。

如图3所示，头部部分46可围绕旋转轴线C5(垂直于图3平面的轴线)旋转。被头部部分46支撑的探针30与头部部分46的旋转关联地旋转。结果，探针30的方向可被容易地调整。这里，旋转轴线C5与旋转轴线C3平行。

通过臂驱动部分50(图2)执行第二连杆45和头部部分46的旋转，该臂驱动部分从控制装置70接收指示。结果，臂驱动部分50可相对于工件W沿各种方向调整被支撑臂40支撑的探针30。

<第三实施例>

图4是显示了根据第三实施例的臂类型坐标测量机1的构造的示意图。

第三实施例与第二实施例不同之处在于整个支撑臂40可围绕安装台10旋转。不同于第二实施例的旋转台14，第三实施例的台16固定到基部部分12，而不旋转。

在第三实施例，提供图4所示的引导部分60。引导部分60围绕安装台10的基部部分12以环形形状或弧形形状设置。引导部分60引导可围绕旋转轴线C1旋转的支撑臂40。

在支撑臂40中，代替图3中的支撑柱41和第一关节部分42，设置运动部分48。第一连杆43的沿纵向方向的一端连接到运动部分48。运动部分48沿引导部分60运动，使得整个支撑臂40围绕旋转轴线C1旋转。

运动部分48围绕旋转轴线C1的旋转通过臂驱动部分50(图2)执行，该臂驱动部分从控制装置70接收指示。因此，在第三实施例中，臂驱动部分50用作第一驱动部分和第二驱动部分。第三实施例中未描述的构造与图3中的第二实施例相同。

在第三实施例中，台16固定，而支撑臂40围绕旋转轴线C1旋转。结果，如旋转台14围绕旋转轴线C1旋转的第二实施例中那样，通过探针30对工件W进行的测量的灵活度增加。

在以上描述中，安装台10的台16固定到基部部分12，但是本实施例并不限于此。例如，台16可以围绕旋转轴线C1旋转，如图1所示的旋转台14那样。

如第二实施例中那样，支撑臂40的头部部分46可以配置为可围绕旋转轴线C5旋转(参考图4)。

<第四实施例>

图5是显示了根据第四实施例的臂类型坐标测量机1的构造的示意图。

第四实施例与第三实施例不同之处在于，臂类型坐标测量机1包括两个探针30A和30B和两个支撑臂40A和40B，如图5所示。探针30A和30B和支撑臂40A和40B具有分别与第三实施例中的探针30和支撑臂40相同的构造。在第四实施例中，探针30A对应于第一探针，且探针30B对应于第二探针。支撑臂40A对应于第一支撑臂，且支撑臂40B对应于第二支撑臂。

两个探针30A和30B测量安装台10的台16上的工件W。例如，探针30A和30B同时测量工件W的多个部分。结果，与通过一个探针测量工件W相比，工件W的测量时间可减少。

两个支撑臂40A和40B通过引导部分60围绕旋转轴线C1旋转，该引导部分60以环形形状围绕安装台10设置。支撑臂40A和40B沿周向方向定位为分开180度。

控制装置70驱动臂驱动部分50(图2)，以让支撑臂40A和40B沿引导部分60旋转。支撑臂40A和40B的旋转方向可以彼此相同或彼此相反，这取决于工件W的测量位置。通过让支撑臂40A和40B如上所述地旋转，探针30A和30B可快速测量工件W。

在第四实施例中，通过一起控制支撑臂40A和支撑臂40B，可在短时间段内执行工件W的测量操作。

在第四实施例中，通过设置两个支撑臂40A和40B，支撑臂40A和支撑臂40B每一个的长度可制造得比第一到第三实施例中所述的支撑臂40的长度更短。结果，整个设备的尺寸可减小。

图5示出了相同尺寸的支撑臂40A和支撑臂40B，但是本实施例并不限于此。支撑臂40A和支撑臂40B可以具有不同尺寸。例如，支撑臂40A的长度可以小于支撑臂40B的长度。在这种情况下，可以使用支撑臂40A测量外部尺寸，且可以使用支撑臂40B测量工件W的微小尺寸。

图5示出了相同种类的探针30A和30B(具体地，接触探针)，但是本实施例并不限于此。例如，探针30A可以是接触探针，且探针30B可以是非接触探针。

在上文的描述中，支撑臂40A和支撑臂40B被引导部分60可旋转地引导，但是本实施例并不限于此。例如，支撑臂40A可以被引导部分60引导以旋转，且支撑臂40B可以被第一实施例中所述的支撑柱41(图1)支撑。

<第五实施例>

图6是显示了根据第五实施例的臂类型坐标测量机1的构造的示意图。

根据第五实施例的臂类型坐标测量机1包括支撑机构90，代替第一实施例中所述的支撑臂40。如图6所示，支撑机构90包括支撑柱92、连接部分94、运动部分95、柱塞杆(ramshaft)96和头部部分97。因为安装台10的构造与第一实施例中的相同，所以不重复其描述。

支撑柱92沿垂直方向设置在安装台10以外。上部部分92a可围绕支撑柱92旋转。连接部分94设置为梁形状且连接到支撑柱92的上部部分92a。连接部分94与上部部分92a的旋转关联地旋转。运动部分95沿连接部分94的纵向方向运动。柱塞杆96可相对于运动部分95沿垂直方向运动。头部部分97设置在柱塞杆96的末端且支撑探针30。

甚至在第五实施例中，通过让其上安装了工件W的旋转台14和探针30运动，可增加通过探针30进行的工件W测量的灵活度。

在上述实施例中，探针30是与工件W接触的接触探针，但是本发明并不限于此。例如，探针30可以是例如激光器或摄像头这样的非接触探针。

在以上描述中，旋转台14具有圆形形状(圆柱形)，但是本发明并不限于此。例如，旋转台14可以是多边形的。

在上文中，已经描述了本发明实施例。然而，本发明的技术范围并不限于实施例中所述的范围，且可在该范围中做出各种修改和改变。例如，装置的分布和整合的具体实施例并不限于上述实施例。装置的全部或一部分可以在功能上或实体地配置为以任意单元分布或整合装置。此外，通过实施例的任意组合形成的新实施例也包括在本发明实施例中。通过组合形成的新实施例的效果也具有原实施例的效果。

Claims (10)

1.一种臂类型坐标测量机，包括：

安装台，其上安装被测主体；

探针，用于测量安装在安装台上的被测主体的三维坐标；

支撑件，在支撑探针的同时可旋转；

第一驱动部分，配置为让安装台或支撑件围绕第一轴线旋转；

第二驱动部分，配置为让安装台或支撑件围绕垂直于第一轴线的第二轴线旋转；和

控制部分，配置为驱动第一驱动部分和第二驱动部分，以让探针相对于被测主体运动，使得通过探针测量被测主体的三维坐标。

2.如权利要求1所述的臂类型坐标测量机，

其中控制部分驱动第一驱动部分，以让支撑件围绕第一轴线旋转，和驱动第二驱动部分，以让安装台围绕第二轴线旋转。

3.如权利要求1所述的臂类型坐标测量机，

其中控制部分驱动第一驱动部分，以让支撑件围绕第一轴线旋转，和驱动第二驱动部分，以让支撑件围绕第二轴线旋转。

4.如权利要求1所述的臂类型坐标测量机，

其中支撑件是多个连杆通过关节部分连接的支撑臂，且

第一驱动部分让关节部分围绕第一轴线旋转。

5.如权利要求4所述的臂类型坐标测量机，

其中第一驱动部分让支撑臂的连杆围绕第三轴线旋转，该第三轴线与连杆的轴线方向平行且与第一轴线或第二轴线交叉。

6.如权利要求5所述的臂类型坐标测量机，进一步包括：

引导部分，配置为引导支撑臂，以能围绕第二轴线旋转，该引导部分以环形形状围绕安装台设置，

其中控制部分驱动第二驱动部分，以让支撑臂沿引导部分旋转。

7.如权利要求4到6中任一项所述的臂类型坐标测量机，

其中支撑臂包括支撑第一探针的第一支撑臂和支撑与第一探针不同的第二探针的第二支撑臂，且

控制部分使得第一探针和第二探针同时测量被测主体的多个部分。

8.如权利要求7所述的臂类型坐标测量机，进一步包括：

引导部分，配置为引导第一支撑臂和第二支撑臂，以能围绕第二轴线旋转，引导部分以环形形状围绕安装台设置，

其中控制部分驱动第二驱动部分，以让第一支撑臂和第二支撑臂沿引导部分旋转。

9.如权利要求1所述的臂类型坐标测量机，

其中在通过探针测量被测主体之后，控制部分驱动第一驱动部分和第二驱动部分，以将支撑臂放置在收回位置，该收回位置远离安装台上的测量空间。

10.如权利要求1所述的臂类型坐标测量机，

其中安装台是圆形基部。