专利名称：用于坐标测量机器的机座的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种坐标测量机器。
背景技术：
如已知的，坐标测量机器通常包括机座(machine bed)，该机座设计成支撑待被 测量的部件；和移动单元，该移动单元用于相对于机座移动测量传感器。更具体地，移动单元通常包括第一滑架，该第一滑架可沿平行于第一轴线的导向 装置在机座上移动；第二滑架，该第二滑架由第一滑架支承并且可沿与第一轴线正交的第 二轴线移动；以及第三滑架，该第三滑架由第二滑架支承并且可沿与前两个轴线正交的第 三轴线相对于第二滑架移动。测量传感器由第三滑架支承。在上面简单描述的类型的机器中，机座通常由花岗岩制成，并且具有对部件进行 支撑和限定用于第一滑架的导向装置的双重用途。这带来不同的缺点。首先，特别地在部件的重量相当大的情况下，部件定位在机座上导致机座本身的 变形，机座的变形导致导向装置的变形并从而导致测量误差。另外，移动单元的滑架沿导向装置的移动，并且特别是主滑架的移动导致机座上 的变形，并且从而改变部件的位置。这因而形成进一步的测量误差。和由花岗岩制成的机座的使用有关的其他缺点表现为成本、重量以及难以在短时 间内供给花岗岩。为至少部分地解决与部件的重量有关的问题，已经提出了花岗岩座与支撑结构分 开的解决方案。W089/03505中示出了一种包括金属基座的测量机，该金属基座支承用于移动单元 的导向装置并且由花岗岩制成的工作台靠在该金属基座上。文献NO. GB-A-2080卯4中示出了一种测量机，在该测量机中，由硬质材料制成的 工作台通过定位元件被约束于设有用于移动单元的导向装置的下面的金属基座，而没有游 隙并且从而不传递应力。机座的上述解决方案都需要复杂且昂贵的基础结构，并且在任何情况下，都使用 花岗岩工作台，而具有由其带来的所有缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种坐标测量机器，该坐标测量机器不存在与已知技术有 关且在上面讨论过的缺点。上述目的通过根据权利要求1所述的坐标测量机器实现。
为了更好地理解本发明，参照附图，通过在下文中作为一些优选实施方式的非限制实施例描述本发明，其中图1是根据本发明的坐标测量机器的立体图2是图1的机器的机座的立体图，为了清楚起见部分被除去；
图3是从图2的机座下面看的立体图4是图2的机座的示意性平面图5是依照图4的线V-V的剖视图6是本发明的第二实施方式的机座的示意性平面图7是依照图6的线VII-VII的剖视图8是依照图6的线VIII-VIII的剖视图9是本发明的第三实施方式的机座的、类似于图5的剖视图10是图9的细节的立体图和局部剖视图；以及
图11是本发明的第四实施方式的机座的、类似于图5的剖视图。
具体实施例方式参照图1，整体由附图标记1表示桥式测量机。机器1包括机座2，该机座2设有设计成支撑待被测量的物体(未示出)的水平 工作面3 ；和单元4，该单元4根据坐标轴线可相对于机座2移动。单元4包括主桥式滑架5 (在下文中，为了简明而称为“桥5”)，该桥5可相对于机 座2沿水平轴线Y移动。桥5设有一对立柱6和7以及横梁8，该横梁8沿与垂直于轴线Y 的水平轴线χ平行的方向在立柱6和7之间延伸。此外单元4还包括第二滑架9，该第二滑架9由横梁8支承并且可沿轴线χ在横 梁自身上移动；和测量柱10，该测量柱10由滑架9支承并且可沿正交于轴线X和Y的竖直 轴线Z相对于滑架9移动。可以通过两轴式铰接装置(未示出)将探针构件(也未示出)安装在柱10的下端上。桥5、滑架9以及柱10可在各自的电动机(未示出)的控制下移动，这些电动机进 而由测量和控制单元(未示出)控制。测量和控制单元与和机器轴线和探针构件相关联的 位置检测器(未示出)相连接，从而从位置检测器接收使能信号，以获得机器轴线的瞬时坐 标。图2和3中更详细地示出了机座2。机座2基本上包括矩形金属框架15，该矩形金属框架15限定平行于轴线Y的用 于桥5的导向装置16a、16b、16c ；和工作台17，该工作台17便利地由混凝土制成，并且收纳 在框架15内。更具体地，框架15包括平行于轴线Y的一对纵向节段元件18、19和平行于轴线χ 的一对横向节段元件20、21。节段元件18、19、20、21通过传统型式的连接组件22在框架15的边缘处相互连 接，该连接组件22例如包括角撑板23和连接螺钉Μ。节段元件18、19、20、21便利地具有I形截面。节段元件18便利地具有中空矩形 横截面并且支承上导向装置16a和侧导向装置16b ；第三导向装置16c由节段元件19支承在顶部。工作台17被收纳在框架15内而具有横向游隙，并且被限定测量机1的工作面3 的花岗岩制成的顶层17a便利地盖上。框架15和工作台17由三个共用支架25、26、27支撑，三个共用支架中的两个支架 布置在节段元件18的两端附近，并且一个支架布置在节段元件19的中间。如图5中清楚地示出的，支架25、26、27均包括静止足部28和托架四，托架四通 过减振支架30固定在静止足部28上。沿平行于轴线Y的方向观看，托架四大体上是L形，具有水平侧33和垂直侧34， 该水平侧33的一端固定到静止足部洲，该垂直侧34从水平侧33的相反端向上延伸。框架15被刚性地固定到托架四的垂直侧34。工作台17通过约束装置35被支撑在托架四的水平侧33上，该约束装置35设计 成将框架15的变形与工作台17的变形分开。理论上，为了获得工作台17和框架15之间的完全分开，约束装置35必须是静定 的。实际上，假如工作台17和框架15之间的相对平移可以被忽略不计，则约束装置35可 以不是静定的，例如如图5所示和下文中更加详细地描述的，它们能够至少相对旋转。参照图5的放大细节，每个约束装置35均可以例如由相对于各自的托架固定的凸 球面44和由相对于工作台17固定且具有比凸球面44大的曲率半径的凹球面45构成。因 此防止了任何的相对平移，但是不能防止相对旋转。凸球面44优选地沿垂直方向以轴向可调节方式，由固定到托架四的柱46的顶部 末端面便利地限定。在相对平移不能被忽略不计的情况下，必须提供静定的约束系统。通常，静定的约束系统是这样的系统，它消除工作台17和框架15之间的相对运动 的所有仅6个自由度。为了消除6个自由度，通常必须使用三个约束一个约束消除3个自 由度，一个约束消除2个自由度，并且第三个约束消除剩余的自由度。在下文中将参照图6至11所述的实施方式提供静定约束的实施例。图6、7、8示出了机座2的第二实施方式。机座2包括另一个矩形金属框架15。然而，在该情况下，工作台17由也具有框架 15的支撑功能的混凝土制成的基座36的一体的顶部构成。基座36事实上具有分别布置在节段元件18、19下面的一对底侧凸缘37、38。静定型的约束装置35设置在凸缘37、38和相应的节段元件18、19之间。根据本实施方式，约束装置包括布置在支架25的竖向上的第一铰接约束39 ；布置 在支架沈的竖向上的第二滑动约束40 ；以及布置在支架27的竖向上的第三简单支承约束 41。第一约束39可以例如被相对于基座36固定的凸球面44和被相对于框架15的节 段元件18固定的凹球面45限定，凹球面45具有比凸球面44的曲率半径大的曲率半径。凸 球面44优选地沿垂直方向以轴向可调节的方式，由固定到基座36的柱46的顶部末端面便 利地限定。该约束消除了 3个平移自由度，但是能够相对旋转。第二约束40例如可以被与在框架15的节段元件18下面形成的凹槽48协作的球 面47限定。凹槽48具有V形凹形截面并且平行于轴线Y延伸。该约束消除了 2个自由度，因为它防止了沿平行于轴线X和ζ的方向的任何平移。第三约束41可以被相对于基座36固定的球面49限定，框架15的节段元件19靠 在该球面49上。该约束只是防止了垂直平移。上述所有的约束关于沿垂直方向的平移都是单向的；这是足够的，因为工作台的 重量防止了球面之间沿分开方向的任何相对平移。球面47、49优选地沿垂直方向以轴向可调节方式，由固定到基座36的支柱46的 各自的顶部末端面便利地限定。图9和10示出了图5的机座2的变型，在该变型中，托架四由平板50构成，第一 约束39由具有平行于轴线Y的水平轴线的铰链构成，并且第三约束41是万向接头式的， 即，它使得能够绕轴线χ和轴线Y相对旋转并且相对于所述轴线相对平移。未详细示出的第二约束40在这种情况下可以由简单的支撑物构成。图11示出了图5的解决方案的另一个变型，在该变型中，托架四可以是框架15 的一部分。通过检查根据本发明形成的机器1的特征，可以实现的优点是明显的。首先，由于当移动单元位置变化时由其施加的可变负荷而引起的导向装置的变 形，以及由于待被测量的部件的重量而引起的机座的变形由于机座的复合结构而被分开。导向装置的功能和部件的支撑的功能之间的分开能够避免使用大表面的花岗岩， 该大表面的花岗岩昂贵且难以找到。因为不是在所有时间内而是仅在测量周期中要求尺寸稳定，所以工作台(或在图 6至8的解决方案的情况下的基座)可以至少主要(即，除可能的顶部涂层之外)由诸如混 凝土或其他非金属可浇注材料，例如包含适当填料的热塑树脂的材料制成，并且框架15可 以由金属结构件制成。机座的总成本因此非常低并且重量减少。最后，显然，可以对所述的机器1进行修改和改变，而这不意味着背离权利要求的 保护范围。特别地，机器1可以是任何其他的类型，而不是桥式类型。特别地，机器1可以 是水平臂式类型；即，它包括呈柱形式的主滑架，该主滑架可沿机座的纵轴线移动；第二 滑架，该第二滑架可沿柱垂直地移动；以及水平测量臂，该水平测量臂可沿垂直于机座的纵 轴线的其自身的轴线轴向移动。另外，框架15可以用由复合材料或石材制成的多个梁制成，而不是由金属节段元 件制成。
权利要求
1.一种坐标测量机器(1)，该坐标测量机器包括沿第一轴线限定导向装置(16a，16b， 16c)的机座O)；和移动单元G)，该移动单元包括可沿所述导向装置(16a，16b，16c)移动 的至少一个主滑架(5)，所述坐标测量机器的特征在于，所述机座( 包括设有所述导向 装置(16a，16b，16c)的闭合的周边框架(15)；和被至少部分地收纳在所述框架(15)内的 工作台(17)，所述工作台(17)和所述框架(15)通过将它们的变形分开的约束装置(35 ； 39，40，41)相互约束。
2.根据权利要求1所述的机器，其特征在于，所述约束装置(35;39，40，41)是静定的。
3.根据权利要求2所述的机器，其特征在于，所述约束装置包括消除3个自由度的第 一约束(39)；消除2个自由度的第二约束00)；以及消除1个自由度的第三约束01)。
4.根据权利要求1所述的机器，其中，所述工作台和所述框架之间的紧随所述变形的 平移是可以忽略的，所述机器的特征在于，该机器包括消除平移自由度的不静定约束系统。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的机器，其特征在于，所述工作台(17)至少主要 由可浇注的非金属材料制成。
6.根据权利要求5所述的机器，其特征在于，所述材料是混凝土。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的机器，其特征在于，所述周边框架(1 具有矩 形形状，并且由相互刚性地连接的多个梁元件(18，19，20，21)构成。
8.根据权利要求7所述的机器，其特征在于，所述梁元件(18，19，20，21)是金属构型元件。
9.根据权利要求7所述的机器，其特征在于，所述梁元件由石材制成。
10.根据权利要求7所述的机器，其特征在于，所述梁元件由复合材料制成。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的机器，其特征在于，所述工作台(17)由刚性 地固定到所述框架(1 的支撑托架09)通过所述约束装置(3 支撑。
12.根据权利要求8所述的机器，其特征在于，所述托架09)与所述框架(1 一体形成。
13.根据权利要求1至7中的任一项所述的机器，其特征在于，所述工作台(17)由基 座(36)的一体顶部构成，所述框架(1 由所述基座的支撑部(37、38)通过所述约束装置 (39,40,41)支撑。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的机器，其特征在于，该机器包括由第二材料制 成并且限定所述机器⑴的工作面⑶的顶层(17a)。
15.根据权利要求9所述的机器，其特征在于，所述第二材料是花岗岩。
全文摘要
一种坐标测量机器(1)包括沿第一轴线设有导向装置的机座(2)；和移动单元(4)，所述移动单元包括可沿所述导向装置(16a，16b，16c)移动的至少一个主滑架(5)，所述机座(2)包括设有所述导向装置(16a，16b，16c)的闭合周边金属框架(15)和收纳在所述框架(15)内的工作台(17)，所述工作台(17)和所述框架(15)通过将它们的变形分开的约束装置(35)相互约束。
文档编号G01B5/00GK102084211SQ200880130032
公开日2011年6月1日 申请日期2008年5月16日 优先权日2008年5月16日
发明者阿尔贝托·塔雷佐 申请人:海克斯康测量技术有限公司