CN110455151A - 具有改进的带传动器的坐标测量机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有改进的带传动器的坐标测量机。所述坐标测量机(CMM)具有用于CMM的长形轴线元件(1)的带传动单元，带传动单元包括：带(5)，其端部夹紧在长形轴线元件(1)上；带轮单元(2)，其包括驱动带轮(3)和两个惰轮(4，4’)，其中，带以欧米伽形状的方式缠住驱动带轮(3)和惰轮(4，4’)，并且其中，带轮单元(2)构造为引起轴线元件(1)和带轮单元(2)之间的相对线性移动，其中，阻尼层(7、7’、7”、7”’)布置成邻近带(5)，尤其其中，阻尼层(7)布置在带(5)与轴线元件(1)之间。

Description

具有改进的带传动器的坐标测量机
本申请是申请日为2017年3月21日、申请号为201710169029.6、发明名称为“具有改进的带传动器的坐标测量机”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及用于坐标测量机(CMM)的线性轴线的带传动单元。
背景技术
这种坐标测量机包括至少一个高准确度轴线，用于沿着所述轴线精确地移动探针。典型地，移动的若干阶段利用滑架在它们的轴线元件上沿着精确路径移动来实现，为此相应地需要引导以及传动。利用探针进行高精度测量，因此，对包括轴线元件的CMM的支撑结构的关键要求是恒定的形状准确度，因此，尤其要避免轴线区域中结构的变形，因为它们直接引起测量误差。
坐标测量机通常使用用于所述滑架的机械驱动器，诸如滚珠丝杠或者齿条和齿轮。虽然这些常规驱动提供良好的定位性能，但是它们还需要润滑及维修以确保良好的耐久性。这就是为什么最近以来使用带传动器，尤其所谓的“欧米伽”带传动器，这是由于它们提供良好的定位准确度，同时还实现良好的响应时间以及低磨损。
例如，用于坐标测量机的轴线的带传动器公知于US4,651,426。其中示出了一种驱动电动机，其居中地安装在覆盖坐标测量机的柱的桥部分上并且其驱动水平轴，水平轴延伸至每个柱并且致动传动齿轮的旋转，传动齿轮接合齿轮带，齿轮带平行于每个柱延伸并且被柱支承。传动器包括齿形带或者齿条带，其布置成平行于用于柱的引导路径并且使其端部牢固地夹在桥以及主动中央部上，主动中央部在传动齿轮周围延伸，传动齿轮通过张紧辊被张紧在传动齿轮的相应侧上。由于带绕带轮行进，传动器还被称为“欧米伽”传动器。
公知于现有技术的欧米伽式带传动器通常利用柔性弹性带，当暴露于源自于欧米伽滑架的快速加速或减速引起的突然应力时，柔性弹性带产生振动。这些振动引起精度损失，因为它们被携带至坐标测量机的框架。由于带通常布置在空气中或者简单抵接在结构上，因此不能防止带跳动以及将振动直接或者经由带的安装件传递至结构。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种欧米伽(omega)带传动器，其在其操作期间具有降低的振动。
该改善通过如下驱动单元实现。
根据本发明，坐标测量机的线性轴线元件用来驱动从动元件(例如能够是桥)，另一轴线元件或者测量探针(依靠欧米伽带传动滑架)包括阻尼层，带传动器的带下面放置阻尼层。阻尼层至少在振动可能是关键的或者振动最关键的这些区域散布在带和线性轴线之间。优选地，带邻接在阻尼层上，使得当带振动时尽快建立接触。可替换地，带能够被预加载，即默认接触。
此外，欧米伽带传动器具有的劣势为依靠夹紧的带，轴线元件的一侧处于拉伸应力下，而另一侧不处于拉伸应力下，因此轴线元件趋向于变形，这对于坐标测量机要求的精度形成挑战。
在DE102010017903中提供了对该问题的一个解决方案，其中，轴线元件的另一侧被弹簧元件预加载。但是，该尝试具有的不利之处在于，随着时间流逝以及在温度范围内，带的预应力波动，或者尤其减小，这就是为什么不能够确保轴线的恒定形状准确度的原因。因此，本发明的目的是提供一种欧米伽带传动器，其具有通过预加载带引起的改进的力分配。
该改善通过如下驱动单元实现。
根据本发明，坐标测量机的线性轴线元件用来驱动从动元件(例如能够是桥)，另一轴线元件或者测量探针(依靠欧米伽带传动滑架)被带传动器的带缠住。由于带的固定，轴线暴露于自平衡应力分配。力施加的点被定位成使得没有弯曲力矩或者没有有效的弯曲力矩作用在轴线上。借助于用于带的低摩擦支撑，热膨胀能够尽快均匀地分布在缠住的所有范围内。
具体地，根据本发明的至少部分地包围其轴线元件的带可结合布置于带下面的振动阻尼层。用于依靠欧米伽带传动滑架驱动从动元件的线性轴线元件包括阻尼层，带传动器的带下面放置阻尼层。阻尼层至少在振动可能是关键的或者振动是最关键的这些区域散布在带和线性轴线之间。优选地，带邻接在阻尼层上，使得当带振动时尽快建立接触。可替换地，带能够被预加载，即默认接触。
上述实施例也能够构造为使得轴线元件是从动部分，而欧米伽带传动滑架保持静止。
本发明涉及一种坐标测量机(CMM)，具有用于CMM的长形轴线元件的带传动单元，带传动单元包括：带，带的端部夹紧在长形轴线元件上；带轮单元，其包括驱动带轮以及两个惰轮，其中，带以欧米伽形状的方式缠住驱动带轮和惰轮，并且其中，带轮单元构造为引起轴线元件和带轮单元之间的相对线性移动，其中，阻尼层布置成邻近带，尤其其中，阻尼层布置于带和轴线元件之间。
本发明进一步涉及一种坐标测量机(CMM)，具有用于CMM的长形轴线元件的带传动单元，带传动单元包括：带，其端部夹紧在长形轴线元件上；带轮单元，其包括驱动带轮以及两个惰轮，其中，带以欧米伽形状的方式缠住驱动带轮和惰轮，并且其中，带轮单元构造为引起轴线元件和带轮单元之间的相对线性移动，其中，带包围长形轴线元件的至少一个端部。
在根据本发明的CMM的实施例中，带是异形带(profiled belt)，尤其是齿形带。
在根据本发明的CMM的另一实施例中，带包围轴线元件，使得源自于带的预拉伸而作用在轴线元件上的力在轴线元件的总体弯曲力矩方面基本上自身抵消。
在根据本发明的CMM的另一实施例中，带的端部通过固定装置夹紧在两个单独的夹紧点中。
在根据本发明的CMM的另一实施例中，带的端部通过固定装置夹紧在一个夹紧点中。
在根据本发明的CMM的另一实施例中，在轴线元件的端部，带被支撑带轮和/或空气轴承引导。在一个实施例中，带被具有润滑或者不具有润滑的衬套轴承引导。
在根据本发明的CMM的另一实施例中，阻尼层布置成邻近带，尤其其中，阻尼层布置于带和轴线元件之间。
在根据本发明的CMM的另一实施例中，阻尼层的材料是橡胶或者泡沫塑料。
附图说明
下文中，将通过参考附图随附的示范实施例详细描述本发明，其中：
图1：示出了根据本发明的一个实施例的具有振动阻尼的欧米伽带传动器；
图2：示出了根据本发明的一个实施例的具有弯曲力矩补偿的欧米伽带传动器；
图3：示出了根据本发明的一个实施例的具有弯曲力矩补偿和振动阻尼的欧米伽带传动器；
图4：示出了根据本发明的另一实施例的具有弯曲力矩补偿和振动阻尼的另一欧米伽带传动器；
图5：示出了根据本发明的另一实施例的具有弯曲力矩补偿和振动阻尼的另一欧米伽带传动器；
图6：示出了根据本发明的另一实施例的具有弯曲力矩补偿和振动阻尼的另一欧米伽带传动器。
具体实施方式
作为本发明第一实施例，图1示出了轴线元件1和带轮单元2，带轮单元2包括驱动带轮3以及两个惰轮4和4’。带5经由两个固定装置6和6’在张紧预加载下夹紧在轴线元件1上。如箭头所示，带轮单元2可通过旋转的驱动带轮3来回移动，从而通过维持与带5的夹持而沿着轴线元件1牵引其路径。该夹持能够通过带的紧配合实现，例如带在其面向轴线元件1的下侧是异形带，尤其齿形带。上表面能够是平坦的或者也是异形的。但是，在该侧与惰轮4和4’的紧配合不是必须的，因为惰轮仅为带轮单元2提供了抵靠驱动带轮3的内部预拉伸支撑。
带轮单元2的引导未示出，这可以由轴线元件的另一段实现。
阻尼层7布置于带5和轴线元件1之间，其中，该层的材料能够是橡胶或者泡沫类型。阻尼层7能够直接固定以及牢固地固定在轴线元件上。带5和层7之间必须提供相对移动，这是由于层7“抑制”或者降低带的振动。带5和阻尼层7之间能够存在空气间隙，如图1示出的，或者这两个元件能够彼此抵靠，例如通过固定装置6和6’彼此抵靠。
图2示出了轴线元件1、带轮单元2，带轮单元2包括驱动带轮3以及两个惰轮4和4’。带5经由两个固定装置6和6’在张紧预加载下夹紧在轴线元件1上，其中，带绕轴线元件缠绕。如箭头所示，带轮单元2可通过旋转的驱动带轮3来回移动，从而通过维持与带5的夹持而沿着轴线元件1牵引其路径。该夹持能够通过带的紧配合实现，例如带在其面向轴线元件1的下侧是异形带，尤其齿形带。上表面能够是平坦的或者也是异形的。但是，在该侧与惰轮4和4’的紧配合不是必须的，因为惰轮仅为带轮单元2提供了抵靠驱动带轮3的内部预拉伸支撑。
带轮单元2的引导未示出，这可以通过轴线元件的另一段实现。
在该构造中，带在轴线元件1的边缘上由支撑带轮8和8’支撑。利用该支撑/轴承，带分别自由地膨胀、收缩或者松弛。带绕轴线元件的两个端部中的一个端部的包绕提供了由带的预张紧引起的合成力以碰撞使得轴线元件的弯曲力矩为零或者基本为零。
虽然带轮单元2构造为仅在长形轴线元件1的上侧驱动，但是带可支承至下侧，在下侧带由固定装置6’夹紧。固定装置6’和支撑带轮8’之间的距离是任意的，例如能够最大化，如图2、图3和图4所示，以实现带的更高总体弹性。由于带以无摩擦方式支承至轴线元件的下长形侧，因此为了实现轴线元件的零总体弯曲力矩，在下侧带被夹在何处是不重要的。
图3示出了图2的CMM轴线元件的增强的实施例。此处，带5下面放置阻尼层7、7’和7”以吸收带的振动。带和阻尼层之间能够存在空气间隙，或者带能够抵接在阻尼层上。总之，利用支撑带轮8和8’，能够给予带补偿预加载应力分配的机会，使得作用在支撑带轮8和8’上的力在方向和量方面基本相等。
图4示出了CMM轴线元件的构造，在CMM轴线元件的边缘上，带由空气轴承9和9’支撑。利用该支撑/轴承，带分别自由地膨胀、收缩或者松弛。带绕轴线元件的两个端部中的一个端部的包绕提供了由带的预张紧引起的合成力以碰撞使得轴线元件的弯曲力矩为零或者基本为零。
图5示出了根据本发明的CMM轴线元件的另一实施例，其中，带5仅通过固定装置6夹在一个夹紧点。带由气垫轴承9、9’、9”和9”’支撑在轴线元件的边缘上。
图6示出了根据本发明的CMM轴线元件的另一实施例，其中，带5通过固定装置6和6’夹紧在两个单独的夹紧点。现在带在轴线元件1的边缘处的引导通过支撑带轮8、8’、8”，和8”’实现。
虽然上文图示了本发明，但是部分地参考一些优选实施例，必须理解的是，能够进行多个修改以及实施例的不同特征的组合。所有这些修改落在附随权利要求的范围内。

Claims (12)

1.一种坐标测量机(CMM)，该坐标测量机具有用于该坐标测量机的长形轴线元件(1)的带传动单元，所述带传动单元包括：
带(5)，所述带的端部夹紧在所述长形轴线元件(1)上，
带轮单元(2)，所述带轮单元包括驱动带轮(3)和两个惰轮(4，4’)，
其中，所述带以欧米伽形状的方式缠住所述驱动带轮(3)和所述惰轮(4，4’)以及
其中，所述带轮单元(2)构造为引起所述长形轴线元件(1)和所述带轮单元(2)之间的相对线性移动，
其特征在于，
一阻尼层(7、7’、7”、7”’)布置成邻近所述带(5)。
2.根据权利要求1所述的坐标测量机(CMM)，其特征在于，
所述带(5)是异形带。
3.根据前述权利要求中任一项所述的坐标测量机(CMM)，其特征在于，
所述带(5)是齿形带。
4.根据前述权利要求中任一项所述的坐标测量机(CMM)，其特征在于，
所述带(5)包围所述长形轴线元件(1)，使得源自于所述带(5)预拉伸而作用在所述长形轴线元件(1)上的力在所述长形轴线元件(1)的总体弯曲力矩方面基本上自身抵消。
5.根据前述权利要求中任一项所述的坐标测量机(CMM)，其特征在于，
所述带(5)的端部在两个分开的夹紧点处被固定装置(6，6’)夹紧。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的坐标测量机(CMM)，其特征在于，
所述带(5)的端部在一个夹紧点处被固定装置(6”)夹紧。
7.根据前述权利要求中任一项所述的坐标测量机(CMM)，其特征在于，
在所述长形轴线元件(1)的端部处，所述带由支撑带轮(8，8’，8”，8”’)引导。
8.根据前述权利要求中任一项所述的坐标测量机(CMM)，其特征在于，
在所述长形轴线元件(1)的端部处，所述带由空气轴承(9、9’、9”、9”’)引导。
9.根据前述权利要求中任一项所述的坐标测量机(CMM)，其特征在于，
在所述长形轴线元件(1)的端部处，所述带由具有润滑或者不具有润滑的衬套轴承引导。
10.根据前述权利要求中任一项所述的坐标测量机(CMM)，其特征在于，
所述阻尼层(7)布置在所述带(5)与所述长形轴线元件(1)之间。
11.根据前述权利要求中任一项所述的坐标测量机(CMM)，其特征在于，
所述阻尼层(7)的材料是橡胶。
12.根据前述权利要求中任一项所述的坐标测量机(CMM)，其特征在于，
所述阻尼层(7)的材料是泡沫塑料。
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