CN86100218A - 桥式坐标测量机 - Google Patents

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弗雷迪·雷利
罗伯特·布兰德·斯蒂特
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    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/0011—Arrangements for eliminating or compensation of measuring errors due to temperature or weight

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

桥式测量机有一围绕其底座(10)的封闭框桥(20)和桥的两个立柱(21、22)，一在工作台(14)上表面上方连结立柱的上构件(23)和至少一个在工作台表面(11)之下连结立柱的下构件(24)。桥的轴承(41)在底座每边的导轨(12、13)的上下里三面起作用。这样布置使桥的共振频率提高，刚度增加，从而提高了测量精度和坐标测量机性能的重复性。下构件最好在导轨之上和底座工作台的上表面之下，使桥容易装进底座中。

Description

本发明涉及用于测量工件尺寸的桥式座标测量机。
桥式座标测量机一般包括一个底座，一个安装在底座上并可移动的桥，一个安装在桥上部并可运动的滑鞍，一个安装在滑鞍上并可运动的探测器和一个响应测量置于底座上表面工件尺寸探测器运动的计量和计算系统。桥式座标测量机的例子可在1973年7月31日公开的发明名称为“测量机”的美国专利US-3，749，501和1974年10月15日公开的发明名称为“座标测量机”的美国专利US-3，840，993中找到。座标测量机的重要特性在于它的精密测量和它的重复性，即从同一工件重现或获得图样的测量结果的能力。在桥式座标测量机上，振动和桥的立柱间的相对运动对精度和重复性会产生不利影响。桥的刚性或稳定性不足使桥的立柱间产生相对运动，而高度、跨距和稳定性都影响共振频率。如果共振频率低，就使得安装在桥上的探测器对振动更敏感。
一种使振动对座标测量机的影响减少到最低程度的方法是把座标测量机安装在空气囊装置上，或安装在大的混凝土座上，或增加桥的立柱的质量。这些方法花钱多，占地大而且仅能隔绝外部振动即场地振动。内部振动，即由安装在该机上的电气-机械伺服机构产生的振动没有被隔绝或衰减。
在美国专利US-3749501中，详述了一种把桥的立柱间相对运动的影响减少到最少程度的方法，其中在每个立柱上装有一个位置指示器。然而，这就使座标测量机的定位和测量装置的成本增加而且也未能解决在桥式结构上表现出来的不希望有的低共振频率的问题。例如，低于20赫兹的共振频率能够对座标测量机的测量精度产生有害的影响。
提高座标测量机精度的另一方法是用一种带桥门的方形桥。在1978年8月30日公开的苏联专利621，955中描述了这样一种桥式座标测量机。
因此，由桥式座标测量机测出的测量精度会因桥的低共振频率振动和刚性不足，造成有害影响。这就是用于测量大工件的桥式座标测量机的情况，例如汽车车身或发动机，因为适于这种工件的桥的立柱高度和跨度大约为1到2米和1.5到2.5米。
本发明的桥式座标测量机具有围绕着放置被测工件的测量机底座上表面的封闭框形桥，本发明的特征在于，导轨设置于底座的每边上而且桥上的轴承对着导轨向上、向下、向里共同起作用。
本发明的一个变型中，更可取的是桥的下构件设置在桥沿其运动的底座导轨之上并联结立柱。由于在导轨之上而不是在导轨之下有桥的水平连结下构件，从而使桥的上下水平构件之间的距离变短，而没有改变在桥的上构件和底座上表面之间可用的工作空间。这种设置便于桥装配到底座上。
这个发明的一个优点是提高了用于测量大工件例如汽车发动机部件和汽车车身部件的座标测量机的精度。
本发明的另一优点是增加了座标测量机的桥的刚度。
本发明还有一个优点是减少了座标测量机立柱之间的相对运动，特别在立柱高度大于1米时。
本发明另一个优点是由于桥的共振频率增大了，降低了振动对安装在座标测量机的桥上的探测器的影响。
本发明的另一个优点是减少了为隔绝座标测量机的测量探测器与外界振动的耗资大的系统的需要。
本发明的另一个优点是消除了放在底座上表面的重工件在导轨上的下垂效应。
图1和图2是体现本发明原理的桥式座标测量机的透视图。
图3是说明安装到座标测量机底座上的桥的一种布置的剖视图。
图4和图5是桥在座标测量机上的安装布置图。
现在参照附图。图1说明这种型式的桥式座标测量机，具有一个底座10，一个安装到底座10上并可运动的桥20，一个安装到桥20上并可运动的滑鞍50，和一个安装到滑鞍上并可运动的探测器30。底座10包括被测工件在上定位（未画出）的上表面11和导轨12、13。底座10通过支腿15分成上平台部分14和底部。在底座10的底部上的橡皮支座16使座标测量机的外来振动影响减少到最小。若需要，导轨12、13和支腿15的布置可提供空间安装设置在底座10中部用来移动桥的适当的驱动装置和电机。桥20包括通过上构件23和下构件24连结在一起的两个立柱21、22。安装到桥20的上构件23上并可运动的是滑鞍50，它上面装有一个在端头有一探测器30的可动探测器轴31。探测器一般的型式是与被测工件接触，提供信号给适合计算和计量的装置。这样的探测器的一个例子在发明名称为“探测器”并于1981年6月6日公开的美国专利US-4270275中可以找到。桥20安装到底座10上并可沿导轨12、13表面移动。导轨表面与安装在桥20单个通道25中的轴承41相互作用。为了便于桥20沿着导轨12、13运动，最好使用气动轴承41。桥、滑鞍和探测器轴31的运动可使探测器运动并进行三座标测量。响应探测器运动的电气或机械装置指示探测器的三座标上的位置，而且在需要时，计算出测量结果。例如瓦诺尔和斯瓦西公司（The Warner and Swasey Company），型号MP3的谢菲尔德（Sheffield）测量分离计量处理机。
图2说明滑鞍如何安装到桥20的上构件23上并可沿导轨26、27、28的表面运动。该表面与在滑鞍50上的各个通道51、52、53中的轴承55相互作用。探测器30安装到桥20上，可沿两轴运动，并且通过桥的运动可沿第三轴运动。探测器和滑鞍的安装布置在US-3749501和US-3840993中有更详细地说明。利用机械轴承或最好利用气动轴承55以利于滑鞍50相对于桥20的运动。图2也表出了与底座10的导轨12之一的表面共同作用的桥的上下轴承41的布置。
图3进一步详细说明了气动轴承41如何设置在桥20的通道25中，如何与底座10的导轨12、13的表面相互作用。在本发明的这个实施例中，桥20的下构件24被设置在轴承41之下而且在底座10的平台部分14之下。底座的上平台部分14仅由3个支腿15支撑。这就比四个支腿（即平台每角一个）更能隔绝振动和偏斜。
图4说明了本发明的交替实施例。其中桥20有两个下连结构件24、29，轴承41与底座10上导轨12、13共同起作用。该导轨设置在下构件24、29之间。
图5进一步详细说明气动轴承41如何设置于桥20的通道25中，如何与底座10的导轨12、13的表面相互作用。在这最佳实施例中，桥20的下构件24被设置于导轨12、13之上而且在底座平台部分14之下。底座10的上平台部分14仅由三个支腿支撑，这就比四个支腿（即平台每角一个）更能隔绝振动和偏斜。

Claims (8)

1、桥式座标测量机，其型式具有：
一个包括用于支撑被测工件的水平台面(11)的底座(10)；一个包住平台面(11)的封闭框形桥，该封闭框形桥由两立柱(21、22)，以及在水平台面(11)之上把立柱(21、22)连结在一起的第一构件(23)，和在平台面(11)之下把立柱(21、22)连结在一起的第二构件(24)所构成；为使整个桥(20)沿第一水平轴运动，把桥(20)安装到底座(10)并可以使桥运动的装置(12、13、41)；一个探测器(30)；和把探测器(30)安装到桥(20)的第一构件(23)上，并使探测器沿第二水平轴和垂直轴运动的装置(50、31)，第一水平轴、第二水平轴和垂直轴相互垂直布置，以测量定位于水平台面(11)上的工件，把桥安装到底座上并可使桥运动的装置其特征是：
一对导轨(12、13)，各自与相应的轴承(41)共同作用，导轨和轴承设置在底座(10)的上表面(11)之下，导轨(12)和它相应的轴承(41)设置在底座的一边，导轨(13)和它相应的轴承(41)设置在底座(10)的相对的另一边。
2、如权利要求1所述的座标测量机，其中桥（20）的立柱（21、22）高度大于一米。
3、如权利要求1所述的座标测量机，其中把桥（20）安装在底座（10）并可使桥运动的装置进一步的特征是：用于各个导轨（12、13）的轴承（41）被设置在桥（20）的立柱（21、22）之一的各个通道（25）中，使桥（20）易于在底座上运动。
4、如权利要求1、2或3所述座标测量机，其中轴承（41）包括朝上和朝下对着各个导轨（12、13）表面并共同作用的轴承，
5、如权利要求4所述的座标测量机，其中轴承（41）包括对着导轨（12、13）之一的一个边共同作用的轴承。
6、如权利要求1、2、3、4或5所述的座标测量机，其中轴承（41）设置在立柱（21、22）的垂直轴线之间。
7、如权利要求4、5或6所述的座标测量机，其中朝上和朝下共同作用的轴承（41）设置在平台（11）的下方。
8、如权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的座标测量机，其中第二构件（24）被设置在平台表面（11）之下而且在轴承（41）之上。
CN86100218A 1985-01-24 1986-01-16 桥式座标测量机 Expired CN86100218B (zh)

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US06/694,378 US4594791A (en) 1985-01-24 1985-01-24 Bridge type coordinate measuring machine
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