坐标定位机器制造技术

提供了一种非笛卡尔坐标定位机器，包括：可延伸支腿组件(60)，其用于将诸如测量探针的部件(14)定位在该机器的工作容积内；以及约束构件(50)，其与该可延伸支腿组件(60)相关联，用于针对该部件(14)在该工作容积内的相同位置向该可延伸支腿组件(60)的预定部分(10)提供相对于重力基本上相同的取向。在优选的实施例中，相对于重力的取向被维持基本上恒定，使得当该部件(14)在该工作容积周围移动时，由该预定部分(10)限定的平面与重力基本上对准。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】坐标定位机器本专利技术涉及坐标定位机器，具体地涉及非笛卡尔坐标定位机器，诸如六足坐标定位机器。坐标定位机器包括(例如)坐标测量机(CMM)和机床。如在附图的图1中示意性地展示的，非笛卡尔坐标定位机器1一般包括第一和第二台或平台2、4，这些台或平台由设置在其之间的多个伸缩式或可延伸支腿6支撑并相对于彼此移动。可延伸支腿6有时也被称为支杆或连杆，并且在有六个这样的可延伸支腿6的情况下(如图1中所展示)，机器通常被称为六足型。可延伸支腿6通常通过球接头8安装在平台2、4上，其中每个支腿6要么在其一端或两端处具有其自身的球接头8(如图1中所展示)，要么在一端或两端处与相邻的支腿6共用球接头8。第一和第二平台2、4之间的各种相对位置和取向可以通过使支腿6延伸不同量来实现，如图1中用箭头7展示的。在任何时刻的相对位置和取向由多个测长传感器10来监控，例如其中一个传感器与每个可延伸支腿6相关联。测长传感器可以包括与读头配对的编码器标尺。平台2、4中的一个通常被提供作为定位机器1的固定结构的一部分，其中平台4、2中的另一个相对于该固定结构移动5、3。部件(例如，探针或工具)可以安装在移动平台上且工件安装到固定结构上，或反之亦然，以使得能够对工件执行操作(例如，在坐标测量机的情况下进行测量、探测或扫描，或在机床的情况下进行机加工)。例如，如图1中所展示的，下平台4是固定的而上平台2是可移动的，其中工件12安装在下平台4上而探针部件14安装在上平台2上。工作容积9被限定在上平台2与下平台4之间，其中探针部件14通过可延伸支腿6的操作被定位在工作容积9中。虽然垂直箭头3被示为指示移动，但通过适当控制各个支腿6，平台2当然也可水平地移动并且也可以是可倾斜的。可替代地，上平台2可以是固定的而下平台4是可移动的，其中探针安装到下平台4的下表面而工件安装到固定结构的一部分而位于下平台下方，使得机器的工作容积(或操作容积)在下平台4下方而非在上平台2与下平台4之间。在WO91/03145、WO95/14905、WO95/20747、WO92/17313、WO03/006837、WO2004/063579、WO2007/144603、WO2007/144573、WO2007/144585、WO2007/144602和WO2007/144587中更详细描述了各种类型的非笛卡尔坐标定位机器。例如，WO91/03145描述了六足机床，其包括通过六个液压型可延伸支腿附接到基座上的可移动上平台，原理上类似于上文描述的图1中所展示的平台。这些可延伸支腿通过球接头附接到基座和可移动平台上。这些可延伸支腿是液压型，且包括可在圆筒内移动的活塞杆。通过将磁性标尺安装到圆筒上并将合适的读头安装在活塞杆上测量支腿延伸的量。支腿的延伸因此引起标尺移动经过读头，由此允许测量支腿的长度。计算机控制器采取行动来设定每个支腿的长度以提供所需的平台移动。就任何计量装置而言，位置精度和可重复性是重要的，并且先前已提议了各种方案以便改进非笛卡尔坐标定位机器的位置精度和可重复性。例如，WO2007/144573认识到，使用期间出现在装置中的载荷力可能将畸变引入到装置的计量元件中，由此导致位置不准确。因此，WO2007/144573描述了对WO91/03145的改进，其中位置测量装置具备与推力框架分离的计量框架。可出现在载荷支承结构中的任何载荷力由此并未传递到计量结构，因此防止计量框架发生任何实质性畸变并由此确保测量精度不降低。载荷支承结构与计量结构的分离适用于六个可延伸支腿中的每一个，其中每个支腿具备载荷支承外结构和计量内结构，其中这些支腿的计量结构与载荷支承结构机械地隔离。这从WO2007/144573的图3中尤为明显。WO95/14905描述了上述六足装置的变型，其中每个可延伸支腿的长度用干涉测量测得。根据本专利技术的第一方面，提供了一种非笛卡尔坐标定位机器，其包括：可延伸支腿组件，其用于将部件定位在机器的工作容积内；以及约束构件，其与该可延伸支腿组件相关联，用于针对部件在该工作容积中的相同位置向该可延伸支腿组件的预定部分提供相对于重力基本上相同的取向。该部件可包括计量部件或计量仪器，诸如测量探针。该预定部分可以包括计量元件，诸如用于测量可延伸支腿组件的末端之间的间隔或与可延伸支腿组件相关联的某一其他长度的计量元件。计量元件的一个此类实例是编码器标尺。在计量元件是编码器标尺的情况下，可以使用本专利技术的实施例来防止或至少减少可延伸支腿组件的移动，可延伸支腿组件的移动可能导致编码器标尺承受应力和应变，应力和应变很可能影响使用编码器标尺进行的计量测量。现将更详细地描述本专利技术的有关编码器标尺的具体实例的益处。在上文进一步描述的类型的现有技术六足装置中，可延伸支腿通常包括采取行动来根据需要延伸和缩回每个支腿的活塞或电子驱动马达。通常，每个支腿还包括用于测量支腿延伸的量的某种装置。例如，如上文所提到的，WO91/03145描述了液压型可延伸支腿，该液压型可延伸支腿包括可在圆筒内移动的活塞杆。通过将磁性标尺安装到圆筒上并将合适的读头安装在活塞杆上测量支腿延伸的量。支腿的延伸或收缩因此导致标尺移动经过读头，由此允许确定支腿的长度。本申请人已了解WO91/03145中所描述的类型的布置的关键性缺点。由于标尺附贴到圆筒的外表面，所以由于重力造成的圆筒弯曲很可能导致标尺畸变。此外，标尺畸变的量和类型将取决于标尺确切地被附贴在哪里以及处于什么取向。在附图的图2和图3中展示了这个问题。如果标尺10安装到可延伸支腿6的上表面(如图2A中所展示)，那么由于重力造成的弯曲将导致上表面(和标尺)收缩(如图2B中所展示)。结果，标尺标记的间距将更加紧密，从而导致在长度的测量中有错误(将会测得可延伸支腿的伸缩区段之间的相对移动量比实际情况更高)。如果标尺10改为安装到可延伸支腿6的下表面(如图3A中所展示)，那么由于重力造成的弯曲将导致下表面(和标尺)伸展(如图3B中所展示)。结果，标尺标记的间距将更宽，从而导致在长度的测量中有错误(将会测得可延伸支腿的伸缩区段之间的相对移动量比实际情况更小)。更糟糕的是，编码器标尺10的取向将随着可延伸支腿6被调节成在工作容积周围移动一个或两个平台2、4及由此部件(例如，探针14)而改变。虽然WO95/14905中所描述的方案通过在构件的中心(中性轴线)下提供测量来减少一些重力效应，且WO2007/144573通过使载荷支承结构与计量结构隔离来实现此目的，但是此类布置实施起来复杂又昂贵。相比之下，实施本专利技术的可延伸支腿组件通过使用约束构件约束或控制编码器标尺的取向来提供对以上问题的相对直接又廉价的解决方案。约束构件可以用来针对部件在工作容积内的所有位置向编码器标尺(或由编码器标尺限定的平面)提供相对于重力基本上相同的取向。具体地，约束构件可以被布置成当在工作容积周围移动部件时保持编码器标尺在垂直平面上。这样做时，克服或至少显著地减少了由可延伸支腿的弯曲所造成的问题。这是因为面向侧面(side-facing)的表面将在顶部发生一些收缩而在底部发生一些伸展，其中中性轴线基本上未受影响。编码器标尺可以沿中性轴线布置。虽然编码器标尺具有有限的区域并且将受到影响偏离中性轴线，但本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非笛卡尔坐标定位机器，包括：可延伸支腿组件，其用于将部件定位在所述机器的工作容积内；以及约束构件，其与所述可延伸支腿组件相关联、用于针对所述部件在所述工作容积内的相同位置向所述可延伸支腿组件的预定部分提供相对于重力基本上相同的取向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.05 GB 1513850.61.一种非笛卡尔坐标定位机器，包括：可延伸支腿组件，其用于将部件定位在所述机器的工作容积内；以及约束构件，其与所述可延伸支腿组件相关联、用于针对所述部件在所述工作容积内的相同位置向所述可延伸支腿组件的预定部分提供相对于重力基本上相同的取向。2.如权利要求1所述的机器，其中，所述约束构件被布置成用于向所述预定部分提供相对于重力基本上恒定的取向。3.如权利要求1或2所述的机器，其中，所述预定部分的取向是由所述预定部分限定的平面的取向。4.如权利要求3所述的机器，其中，所述约束构件被布置成用于维持所述平面基本上与重力对准，使得所述平面的法线被维持为基本上垂直于重力。5.如前述权利要求中任一项所述的机器，其中，所述预定部分被布置在所述可延伸支腿组件的细长构件上，并且受到由所述细长构件的弯曲所引起的应力，所述弯曲是由重力造成的。6.如权利要求5所述的机器，其中，所述约束构件被适配成用于约束所述细长构件围绕其纵向轴线的旋转。7.如任一项前述权利要求所述的机器，其中，所述预定部分被布置成在测量位置处与所述机器的另外的部分相互作用以提供测量信号。8.如权利要求7所述的机器，其中，所述可延伸支腿组件由至少一个支撑件支撑，并且其中，所述测量位置与所述支撑件或每个支撑件间隔开。9.如权利要求8所述的机器，其中，所述可延伸支腿组件例如在所述可延伸支腿组件的第一端和第二端处由第一支撑件和第二支撑件支撑。10.如权利要求8或9所述的机器，其中，针对所述部件在所述工作容积中的至少一个位置，所述测量位置与所述至少一个支撑件中的至少最近的支撑件间隔开所述可延伸支撑组件的总长度的至少10％。11.如任一项前述权利要求所述的机器，其中，所述可延伸支腿组件包括第一细长构件和第二细长构件，所述第一细长构件和第二细长构件布置成当所述可延伸支腿组件改变长度时相对于彼此移动。12.如权利要求11在从属于权利要求7时所述的机器，其中，所述预定部分由所述第一细长构件提供或被设置在所述第一细长构件上，并且所述另外的部分由所述第二细长构件提供或被设置在所述第二细长构件上。13.如任一项前述权利要求所述的机器，其中，所述预定部分包括计量元件。14.如权利要求13所述的机器，其中，所述计量元件包括编码器标尺。15.如权利要求13或14在从属于权利要求2时所述的机器，其中，所述计量元件为基本上平面的，其中，所述计量元件的表面限定所述预定部分的平面。16.根据任一项前述权利要求所述的机器，其中，所述约束构件被适配成用于约束所述预定部分相对于由所述约束构件限定的平面的旋转。17.如权利要求16所述的机器，其中，所述约束构件能附接到所述细长构件和所述坐标定位机器的另外的构件上，并且其中，所述约束构件被适配成用于当所述约束构件附接到所述可延伸支腿组件和所述另外的构件时约束所述预定部分相对于由所述约束构...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴维·罗伯茨·麦克默特里，史蒂芬·马克·安古德，科林·雷·布雷德，戴维·詹姆斯·福克，马库斯·詹姆斯·伊尔斯，克里斯托弗·肯普，
申请(专利权)人：瑞尼斯豪公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB