專利名稱：具有用于平衡豎直移動構(gòu)件重量的裝置的坐標測量機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種設(shè)置有用于平衡豎直移動構(gòu)件重量的裝置的坐標測量才幾。
本發(fā)明發(fā)現(xiàn)了一種在較大尺寸的龍門式(gantry type)坐標測量機中特別有利的應(yīng)用，但該應(yīng)用不是唯一的，為了更加清晰起見，在下文中將通過實例的方式對本發(fā)明進行介紹，但是這并不意味著本發(fā)明失去任何通用性。
背景技術(shù)：
已經(jīng)知道龍門式測量機包括一對側(cè)支撐結(jié)構(gòu)，每個側(cè)支撐結(jié)構(gòu)
均由多個^皮此只寸齊的豎直片主子以及這些柱子所支撐的頂部7K平固
定梁組成。兩個支撐結(jié)構(gòu)的固定梁被布置為4皮此平行，并且平行于機器的第 一坐標軸線。機器還包括一個橫過固定梁布置的且由固定梁支撐的水平移動梁，該移動梁可以沿設(shè)置在固定梁上的導軌在第一軸線的方向滑動。移動梁又包括多個沿其l^向軸線的導軌，所述^/v向軸線正交于第一軸線并且構(gòu)成了才幾器的第二軸線。由移動梁7 義
載的一個托架(carriage)在梁的導軌上沿第二軸線是可移動的。最后， 一個牙主習犬測量頭(column measuring head )由4乇架壽義載并且沿著才幾器的第三軸線相對于^毛架可豎直地移動。測量頭^皮設(shè)計為在其底端處配備有接觸式或遙控式的探測裝置。在所描述類型的測量才幾中，盡可能多地包含移動構(gòu)件，由此移動構(gòu)件的重量是相當可觀的。
關(guān)于豎直移動的測量頭，有利地是其重量被平卩釺，以i"更不向驅(qū)
動該測量頭的電動才幾加載；否則所述電動坤幾將必須是超大型的。此外，如果不平衡驅(qū)動頭的重量，則有必要提供用于操作安全性的替4奐系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在電動扭3史障的情況下啟動。
已經(jīng)知道用于平tf測量頭重量的裝置基本上由包4舌碎于套(liner )和活塞的單動氣壓缸構(gòu)成，活塞可以以流體密去于的方式在^J"套中滑動。測量頭相對于氣壓缸構(gòu)件中的一個構(gòu)件(例如，襯套)被固定，同時另一個構(gòu)件(例如，桿(stem))剛性地連接至由托架承載的頭部支撐結(jié)構(gòu)。通過將壓縮空氣供應(yīng)到氣壓缸內(nèi)，可以通過壓力來平衡測量頭的重量。因此，該頭部在豎直方向上浮動，并且受到驅(qū)動力的作用，基本上好像該測量頭是無重量的。
與已知的平衡裝置有關(guān)的缺陷表現(xiàn)在活塞與襯套之間的密封處產(chǎn)生的摩擦，所述密封通常由密封件形成，該密封件容納在活塞的周*彖座內(nèi)并且在4于套內(nèi)滑動。
由于摩擦，當驅(qū)動該頭部并且因此活塞在襯套內(nèi)滑動時，密封件趨向于粘附至襯套，并且產(chǎn)生被稱為"粘滑"類型的運動不穩(wěn)定現(xiàn)象，對于頭部位置控制而言，尤其是在連續(xù)表面掃描操作模式下，這種現(xiàn)象是有問題的。
可以通過使用不具有密封件的高精度氣壓缸來解決或削弱以上問題。然而，上述類型缸的價格極其昂貴且難于在市場上找到

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是生產(chǎn)一種沒有與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的并且在上文中所具體說明的缺陷的測量機。
通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量機來實現(xiàn)上述目的。


為更好地理解本發(fā)明，在下文中參照附圖描述優(yōu)選實施例，該
優(yōu)選實施例完全是以3一限制性實例的方式提供的，在附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的設(shè)置有重量平衡裝置的測量機的示意性透視圖2是圖1中的機器的測量頭的放大比例側(cè)視圖；以及圖3是沿圖2的線III-III剖開的進一步放大比例的截面圖。
具體實施例方式
參照圖1，用1所標示的是龍門式測量機，其包括一對側(cè)支撐結(jié)構(gòu)2、 3,每個側(cè)支撐結(jié)構(gòu)均由彼此對齊的多個豎直柱子4 (在所示的實例中，只有兩個)以及這些柱子4所支撐的頂部水平固定梁5組成。兩個支撐結(jié)構(gòu)2， 3的固定梁5#皮布置為互相平4亍并且平4亍于機器1的坐標軸線X。機器1還包括一個橫過固定梁5布置的水平;f黃向構(gòu)件6,該4黃向構(gòu)件由固定梁支撐并且可以在i殳置于固定梁5上的導專九7上沿第一軸線X的方向滑動。片黃向構(gòu)件6又限定了多個平^于于其^v軸線、正交于第一軸線并構(gòu)成才幾器的第二軸線Y的導軌(在圖2中不可見)。由橫向構(gòu)件6承載的托架9沿著上述導軌在第二軸線Y上是可 移動的。最后， 一個柱狀測量頭10 (下文中稱為"柱10")由托架 9 7 義載并且可以相對于^乇架沿才幾器的第三軸線Z豎直i也移動。柱10 ,皮i殳計為在底端處配備有接觸式或遙控式的探測裝置(均未示出)。
柱10具有管狀結(jié)構(gòu)，該管狀結(jié)構(gòu)具有豎直軸線，并且柱10通 過托架9承載的導軌(未示出)而豎直移動。
布置在托架9上的是盒形支撐結(jié)構(gòu)11，其容納了在托架9的頂 部上延伸的柱部件10。結(jié)構(gòu)11包4舌在頂部由壁14限定的才各式才匡架 12(圖2)。由電動才幾15驅(qū)動柱，由4匡架12通過帶傳動裝置16以 4專鄉(xiāng)充的方式來7 〈載i亥電動才幾。
通過用于平4軒柱10的重量的裝置17將柱10 (圖2和圖3 )限 制在框架12的頂壁14。
裝置17 (圖3 )包括具有襯套19的氣壓缸18，該襯套19具有 豎直軸線，其剛性地固定至柱10并且容納于柱10的內(nèi)部；柱10 和襯套19在頂部處^皮共用頭部20封閉。氣壓缸18還包括活塞 21，其可以在襯套19內(nèi)以流體密封的方式滑動；和桿22，其相對
于活塞凈皮固定。
設(shè)置有周緣密封件23的活塞21以流體密封的方式與襯套19 的內(nèi)表面相配合，并將襯套19的內(nèi)部容積分成頂腔25和底腔26。
桿22以具有徑向間隙的方式容納在管子27內(nèi)，該管子以流體 密封的方式穿過頭部20,并且具有將氣壓缸的頂腔25連4妄至氣動 回路(未示出)的目的。為了這個目的，環(huán)形連4妾器30以流體密 封的方式在靠近管子27的頂端28處固定至管子27的周圍，并且 具有用于連接至氣動回路的螺紋徑向孔31。該孔31通過連接器30的環(huán)形凹槽32和管子27的多個徑向孔33而與管子27的內(nèi)部相通。 在靠近活塞21處，在管子27的底端35制造了一些相似的徑向孔 34。所述孔形成了腔25與管子27內(nèi)部的流體連接，并且因此形成 與連4妄器30的流體連4妄。
桿22和管子27 4皮此剛性地約束，并且均通過形成裝置17的 一部分的彈性懸掛組件37而彈性地懸掛在框架12的頂壁14上， 其中，由柱IO (因沒有形成本發(fā)明的一部分而沒有進4亍詳細描述) 支撐的緊急致動器36可以作用在管子27上。
具體地，彈性懸掛組件37包括可調(diào)整地固定至框架12的壁14 的錨定板38，其用于在平面X-Y內(nèi)使柱10中心對準并且功能性地 形成框架本身的一部分。
板38具有通孔39，該通孔布置在對應(yīng)于壁14的開口 40的位 置中，并且與桿22共軸且剛性地連接至該桿的拉桿41穿過該通孔。
拉桿41通過設(shè)置有螺紋中心通孔43的聯(lián)接法蘭42而連接至 桿22，以便構(gòu)成桿的向上的延長部分，將桿41的底端44和桿22 的頂端45通過螺紋擰緊在螺紋中心通孔中?？商鎿Q地，拉桿41可 以與桿22制成單個部件，即，其可以由穿過法蘭42的桿22的頂
端部分構(gòu)成。
外部地與拉桿41共軸的螺旋彈簧46軸向地包含在板38與頂 部制動法蘭47之間，該頂部制動法蘭通過螺母48和鎖緊螺母49 夾在^立桿41上的可調(diào)整位置中。
因此，柱10的重量通過桿22、法蘭43以及彈簧42分布到框 架12上。
9懸掛組件37還包括一對阻尼環(huán)50、 51,這對阻尼環(huán)布置在法 蘭42的兩個相對面上，并且在相對面之間以適當程度預(yù)壓力進4亍 安裝，并且板38和叉形法蘭52分別容納在壁14的開口 40內(nèi)且通 過螺4丁 53固定在々反38的下方。
環(huán)50、 51方便地由具有高阻尼度的粘彈聚合物制成，優(yōu)選地 為聚酯基聚氨酯材料，例如Sorbothane (美國俄亥俄州肯特市的 Sorbothane 7>司的注冊商標)。才艮據(jù)優(yōu)選實施例，阻尼環(huán)50、 51由 Sorbothane 30 (具有30的Shore 00硬度)制成并且安裝有8-11% (優(yōu)選地大致10%)的預(yù)壓力的軸向變形。
在下文中描述裝置17的操作。
由電動機15通過帶傳動裝置16以傳統(tǒng)的方式控制柱10沿軸 線Z的4立移。
由于柱的重量由氣壓缸18的腔25內(nèi)的空氣壓力來平《軒，所以 一主10以豎直浮動的方式移動。應(yīng)當注意的是，氣壓缸18內(nèi)的壓力 是系統(tǒng)內(nèi)的，^v而懸掛物體(柱IO、氣壓缸18、致動器36等)的 重量持續(xù)壓在彈簧46上，但這不影響致動的目的。
柱10的豎直移動促使氣壓缸18的襯套19與活塞21之間的相 對軸向位移，其中，襯套剛性地連接至柱10，活塞通過桿22和懸 掛裝置37而被限制于框架12。
在起動時，由于活塞21的密封件23與襯套19的內(nèi)表面之間 的靜摩擦，可能發(fā)生暫時的粘附現(xiàn)象(粘滑)。在這種情況下，活 塞21沿著襯套19被拉動并且與其一起剛性地移動。桿22與活塞 21 —起移動，因此引起彈簧46的變形(分別根據(jù)是向下運動或是 向上運動，壓力增加或部分釋放)，并且因此引起彈簧的彈性負載的變化。當由于所述變形而導致的彈簧46的負載變化超過了活塞 21的密封件23與凸輪19之間的摩擦粘著力時，則粘附會停止，并 且桿22和活塞21返回到由彈簧46的彈力與懸掛物體的重量之間 的平纟軒所限定的起始位置。
由于存在阻尼環(huán)50、 51,密封件23的脫離不會導致振動現(xiàn)象， 并且因此不能引起柱IO位置的任何擾動。
使用根據(jù)本發(fā)明的裝置17使得機器對氣壓缸的尺寸變化不敏 感，確保了沿軸線的恒定性能，并且限制了粘滑的影響，尤其是在 連續(xù)表面掃描操作模式中。
由于具有所述裝置，可以避免使用精密氣壓缸，并且因此降低 了機器的成本。
最后，清楚的是，在不背離權(quán)利要求的保護范圍的前提下，可 以對本文所描述的裝置17進行修改和變化。
具體地，在4展動現(xiàn)象較小情況下或在任何可4妄受的情況下，可 以省略阻尼環(huán)50、 51，或者由不同特性的阻尼裝置(例如，粘性阻 尼裝置)來替換阻尼環(huán)。
氣壓缸18可以具有彈性地懸掛在框架12上的村套19和剛性 i也固定至4主10的#干22。
彈簧46可以由另一類型的彈性裝置替換，例如流體類型的彈 性裝置，諸如空氣彈簧、或由彈性材料制成的彈性裝置。
彈簧46和阻尼環(huán)50、 51可以整合到具有兩種功能的單個元件中。
權(quán)利要求
1.一種測量機，包括支撐結(jié)構(gòu)(11)、相對于所述支撐結(jié)構(gòu)(11)可豎直移動的移動構(gòu)件(10)、以及用于平衡所述移動構(gòu)件的重量的裝置(17)，所述裝置包括氣壓缸(18)，具有固定至所述移動構(gòu)件(10)的第一元件(19)和限制于所述支撐結(jié)構(gòu)(11)的第二元件(22)；以及用于向所述氣壓缸(18)供應(yīng)壓縮空氣的裝置(30，27)，用于在所述第一元件(19)與所述第二元件(22)之間產(chǎn)生壓力以平衡至少所述移動構(gòu)件(10)的重量，所述測量機的特征在于，所述第二元件(22)通過彈性懸掛組件(37)連接至所述支撐結(jié)構(gòu)(11)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量機，其特征在于，所述彈性懸掛組件(37 )包括設(shè)置在所述第二元件(22 )與所述支撐結(jié)構(gòu)(11 )之間的彈性裝置(46)，以便將所述移動構(gòu)件(10)的重量分布到所述支撐結(jié)構(gòu)上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量機，其特征在于，所述彈性裝置包括與所述氣壓缸(18)的所述第二元件(22)共軸的螺凝:彈簧(46 )。
4. 才艮據(jù)片又利要求3所述的測量4幾，其特征在于，所述彈簧(46)軸向地設(shè)置在相對于所述第二元件(22 )軸向固定的制動構(gòu)件(47)與所述支撐結(jié)構(gòu)(11)之間。
5. 4艮據(jù)前述4又利要求中的任一項所述的測量才幾，其特4i在于，所述氣壓缸(18 )包括襯套(19 );活塞(21 ),可在所述4于套(19)內(nèi)以流體密封的方式滑動；以及4干(22)，可與所述活塞(21 ) —起移動，所述氣壓缸(18)的所述第一元件由所述襯套(19 )構(gòu)成，而所述氣壓缸(18 )的所述第二元件由所述4干(22)構(gòu)成。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的測量機，其特征在于，包括設(shè)置在所述第二元件(22)與所述支撐結(jié)構(gòu)(11 )之間的并且與所述彈性裝置(46)同時起作用的阻尼裝置(50， 51)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的測量機，其特征在于，所述阻尼裝置(50, 51 )雙向作用。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的測量機，其特征在于，所述阻尼裝置(50, 51)包括由高阻尼聚合材料制成的至少一個元件。
9. 才艮據(jù)^又利要求8所述的測量才幾，其特征在于，所述聚合材泮+具有粘彈特性。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的測量機，其特征在于，所述材料是聚酯基聚氨酯材料。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7至9中的任一項所述的測量機，其特征在于，由聚合材料制成的所述元件預(yù)壓縮地安裝。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8至11中的任一項所述的測量機，其特征在于，所述阻尼裝置包括由聚合材料制成的一對環(huán)(50, 51),所述環(huán)與所述氣壓缸(18 )共軸并且安裝在剛性i也固定至所述第二元件(22)的法蘭(42)與固定至所述支撐結(jié)構(gòu)(11)的相應(yīng)壁(38, 52)之間。
13. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的測量^L,其特征在于，所述測量機(1 )的所述移動構(gòu)件是沿所述測量機的豎直軸線可移動的柱(10),并且所述支撐結(jié)構(gòu)(11 )包括框架(12),所述框架固定至沿水平軸線可移動的托架(9)。
14. 根據(jù)從屬于權(quán)利要求4和5的權(quán)利要求13所述的測量機，其特4正在于，所述支撐結(jié)構(gòu)包4舌以可調(diào)整的方式固定至所述才匡架(12)的板(38)，所述軸向制動構(gòu)件由剛性地固定至所述氣壓缸(18)的桿(22)的法蘭(47)構(gòu)成，所述彈簧(46)軸向地設(shè)置在所述法蘭(47)與所述板(38)之間。
15. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的測量機，其特征在于，所述空氣供應(yīng)裝置包括外部地與所述桿(22 )共軸并且剛性連4妾至所述桿的管子(27)，所述管子(27)設(shè)置有將所述氣壓缸的腔(25)連4妄至外部空氣回^各的通道。
全文摘要
一種具有用于平衡豎直移動構(gòu)件重量的裝置的坐標測量機(1)，包括可以相對于托架(9)豎直移動的測量柱(10)和用于平衡柱(10)的重量的裝置(17)，所述裝置設(shè)置有氣壓缸(18)，該氣壓缸具有固定至柱(10)的襯套(19)和限制于支撐結(jié)構(gòu)(12)的桿(22)，桿通過彈性懸掛組件(37)由托架(9)承載，這使得在粘附的情況下桿(22)隨著襯套(19)行進，而當彈性懸掛組件(37)的彈性作用超過活塞(21)與襯套(19)之間的摩擦力時，桿返回到平衡位置中，從而使粘滑現(xiàn)象被消除。
文檔編號G01B5/00GK101646918SQ200780051082
公開日2010年2月10日 申請日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月15日
發(fā)明者詹皮耶羅·瓜斯科 申請人:?？怂箍禍y量技術(shù)有限公司