本发明是关于一台坐标测量仪器。其中一个测量件在相互垂直相交的两根或两根以上的轴线上是可移动的,如两度或三度测量仪器,要测量的一工件的外形结构等々都能够从这个测量件的移动中测量出。 两度或三度测量仪器,由于有高的测量精度已被广泛地使用在各个工业领域,其中在两度或三度方向能移动的侧量件与要测量的工件的一表面相接触,并且工件的外形结构等々,从测量件的移动中测量出。
该三度测量仪器装有一个机构,通过该机构测量件能在相互垂直相交的X、y和Z轴线地方向移动。
作为在三根轴线方向移动测量件的一个机构,是用一个测量件提供在三根轴线方向,譬如:很多支撑竖立在底板的顶表面,伸长在y轴线方向的两根轨道,彼此平行地装在这些支撑上,伸长在X轴线方向的一根梁横跨在这些轨道上,并且在y轴线方向是可移动的,一个滑块安装在该梁的轨道上,它在X轴线方向是可移动的,一根主轴装在上述滑块上,该主轴是可以在Z轴线方向滑动的,而一个测量件固定在该主轴的一端。概括地说,作为一个整体,上述机构是由一个重叠系统构成的,它的位置基准是在底板或另外的基础中。
因此,常规的结构存在的缺点是:脚柱的结构将要承受测量件在坐标方向移动产生的负荷,借此,该常规的结构必须是很大的尺寸,而可测量的范围受到极大的限止,而且,这些支撑要垂直于底板等构件,且又平行于两相反侧面,另外,这些支撑的高度要准确地精加工和安装,并且这些零件的调节,要按微米数量级制造,于是,要求化费过多的劳动时间。
一根主标尺沿着支撑的移动方向装在底板的一侧,与主标尺相对的游标尺装在支撑的一侧,通过标尺测定支撑的位置。但是,如果主标尺朝上方,该坐标尺会受到损坏和周围环境的污染,因此,对测定位置可能造成麻烦。
另一方面,如果主标尺在侧向地布置,虽然可以避免损坏和污染物的粘结,可是,锁紧支撑的一个锁紧圆手把等构件就要装在它的顶表面,结果,锁紧圆手把等构件,会从底板的顶表面向上突出,因此,对要测量的工件装上和卸下,可能会造成麻烦。
另外,这些支撑要垂直于底板等构件,且这些支撑的相对各边平行,这些支撑的高度要进行准确地精加工和安装,其后,由这些支撑支持的结构,要依次装配成平行和垂直于X、y和Z轴线,此外,在这种安装的结构中进行调节后,把标尺固定在滑动导轨上,且与予定的间隔平行于滑块等构件,因此,要求极其复杂的工序和高度的熟练技术水平。
这样,导致一个零件的精加工精度对整个精度产生很大的影响,如果在安装的第一步产生一些混乱,然后再不能校正或改进过来,那么最后,要重新进行所有的调节和安装。而且,一个安装工人的熟练技术水平,对装置的精度有很大的影响。
本发明的目的是提供一台坐标测量仪器,使底板的顶表面扩大可测量的范围,这些支撑和滑动导轨便于安装和调节,在使用期间,不产生测量误差,并且它的制造价格是低廉的。
本发明的特征在于:一台坐标测量仪器包括:从一块底板的相反侧面突出的一些导轨;以沿着这些导轨移动的方式支持的一对支撑;横架在这些支撑上的一滑动导轨,在该滑动导轨上支持带有测量件的可移动的一个滑块;其中从测量件的移动中测出工件的外形等々;一个支撑被支持在一根导轨上,并且在垂直于底板顶表面的一垂直方向和该垂直方向垂直相交的另一方向可以进行位置地调节;另一支撑被支持在另一根导轨上,它在一根导轨的横向方向是可以移动的,而在垂直方向是不能移动的;装在滑动导轨和支撑之间的连接部位处有支点调节装置;为了使测量件至少能在两根互相垂直的轴线方向调节,滑动导轨的支点通过支点调节装置来变更;因此,当调节件是以可调位置的和可固定到导轨上的连接方式出现,并且以一种予定的紧密程度与上述支撑相接触时,调节支点的滑动导轨是不能移动的,并且固定在滑块的移动方向中。
图1是表示总的布置的前视图;
图2是图1的侧视图。
图3表示在导轨和一个支撑的邻近端之间的连接状态;
图4表示在导轨和另一支撑的邻近端之间的连接状态;
图5表示支点调节装置;
图6是表示滑动导轨的主要部位的前视图;
图7是沿着图6中的Ⅶ-Ⅶ的剖视图。
图8是表示滑块的剖视图;
该最佳实施例的详细叙述如下:
下面就一个实施例加以叙述,在其中的本发明适用于三度测量仪器。
图1表示三度测量仪器的前视图和图2是图1的侧视图。参照这些图,一般底板11呈现一个扁平的长方体,在它的前和后表面装有横截面是L形状的手柄13(按图1所示),在它的左右侧表面装有彼此平行的导轨16和17,沿着底板11的纵向方向(即图2中所示的y轴线方向)穿过许多支持轴15,这些支持轴15从底板11的侧面成直角突出。
支撑41和42的底端部位是可移动地支持在导轨16和17上。一呈圆杆形的滑动精密移动导轨48是横架在支撑41和42的上端部位,一根滑动导轨46,一般是细长的矩形横截面,整根横梁47是平行于底板11的顶表面和垂直于导轨16和17,(如图1中所示的X轴线方向)。通过精密移动圆把手49的转动,能使滑动精密移动轨道48在X轴线方向精确地移动,该精密移动园把手49装在支撑42的上部位处。
制动器18装在一根导轨16的前、后端,一根支持精确移动轨道19,横向支持在前、后端的制动器18上,并且,按y方向能移动的方式平行于导轨16。通过转动一个精确移动的圆把手19A,能按y方向精确地移动上述精确移动轨道19。在制动器18的内表面上,提供了减震器20,作为吸收支撑41和42发生碰撞时的震动。
正如图3所示,上述的一根导轨16,装在低于底板11的顶表面的位置,它是从底板11的侧表面突出;并且它的横截面形成一个圆形和在它的下表面切成一个水平表面21。一根主标尺22装在水平表面21上,它在y轴线方向沿支撑41的位置进行检侧而起到一个检侧器的作用,该主标尺刻有微米数量级的刻度。上述支撑41的连接座23是与导轨16相连接,该连接座23按导轨纵向方向(y轴线方向)用两组滚子装在导轨16的前、后端,其中每组滚子包含三个滚子24、25和26,这些滚子是滚动在导轨的纵向方向,并且在导轨16的圆周表面上,另外带有一个精密的移动机构30。
滚子25、24和26被布置成使得各个滚子的法线对着导轨16的圆周表面排列成120°间隔,其中滚子24定位在导轨16的顶端上,而且,利用偏离滚子的支轴24A、25A和26A,中心线的予定量,可以把滚子24、25和26做成偏心的。按这种布置,各个滚子24、25和26法线中的位置做成是可调的,借此滚子可靠地进入与导轨16的接触。该精密的移动机构30包含装在连接座23中的支持套31;一个连接块32可移动地安放在夹持套31内,且滑动地结合在支持精密移动轨道19的外圆周上;通过夹持套31支持的一个可转动的锁紧圆把手33,为了把连接块32移动到图3中的右边,适当地把支持精密移动轨道19同穿过连接块32的支撑41结合起来。在锁紧圆把手33的前端的螺旋部分,是可以拧到连接块32中,并且一个圆把手部位是从连接座23的侧表面水平地突出。
另一方面,正如图4所示,支撑42的连接座27是同导轨17相结合,该连接座27在导轨17的纵向方向(y轴线方向)的前、后端,分别装有一组滚子,其中每组滚子包含两个滚子28和29。对着导轨17的圆周表面的这些滚子28和29的法线是排列成180°间隔,分别定位在导轨17的顶端和底端,这些滚子可以制成偏心的,该予定的偏心量,是各个滚子28和29的中心线偏离支轴28A和29A的中心线的量。按这种布置,法线中的滚子28和29的位置又做成可调的,借此这些滚子28和29,即支撑42在支持轴15的轴向(X轴线方向)是可移动的。
支撑41和42分别支持滑动导轨46的两端部,该支撑41和42装有支点调节装置51作为变更各自滚动导轨46的支点,在支撑41和42的各自内表面上,构成彼此相对的压力承受表面52。正如图5所示,支点调节装置51包含4个支点调节器53、54、55和56,这些支点调节器装在支撑41或42的位置上,这些位置分别与滑动导轨46的前或后表面的上、下位置相对;每一个螺钉57也装在支撑41或42的位置,该位置与滑动导轨46的下表面相对,并用来作为支持滑动导轨46的下表面。支点调节器53至56中的每一个都由下列另件构成:固定在支撑41或42上的螺母58;可用螺丝旋进加强螺母58中的定位套59,定位套59的前面紧靠着滑动导轨46的前或后表面;一个螺栓60穿过该定位套59,并且旋进滑动导轨46中。
另一方面,正如图6所示,滑动导轨46在它的相反端部位处,分别装有U型调节件61和62,这两个U型调节件61和62是能调节的固定的在某位置上,滑块71可移动地装在他们之间。正如图7所示,调节器61和62中的每一个都由下列零件构成:一个L型第1调节件63紧靠着滑动导轨46的前表面和下表面;一个I型调节件64紧靠着滑动导轨46的后表面;一个螺栓65从第2调节件64的上部位,穿过滑动导轨46并旋进第1调节件63的上部位。按这种布置,第1和第2调节件63和64在位置上相对滑动导轨46是可以调节的。因而,第1调节件63和第2调节件64的每一件装有一个端接表面66与压力承受表面52相对,而压力承受表面52分别形成在支撑41和42上。这个端接表面66与压力承受表面52面对面地相接触,使得滑块的运行期间,由于滑块的启动、停止、碰撞等々,在螺纹的间隙等误差中不发生松动。第1调节件63和第2调节件64中的每一件内都开有螺栓插入孔67,用作插入螺栓68,该螺栓68是用作紧密地、牢固地把第1调节件63或第2调节件64,固定到支撑41或42的压力承受表面52上。另外,螺栓插入孔67中的每一个的直径稍比螺栓68的直径大,以便使滑动导轨46在它的支点中调节时,第1调节件63和第2调节件64也能够紧密地、牢固地固定到支撑41和42上。
而且,正如图6和8所示,滑块71在它的相反侧面,装有4个滚子72至75和另外两个滚子76和77,其中滚子72至75转动在滑动导轨46的前和后表面的顶和底边上,而滚子76和77旋动在滑动导轨46的顶和底表面上。该滑块71内装有一个位置检测器79,作为检测滑块71的位置,该位置检测器79同装在滑动导轨46的后表面上,并且沿着它的纵向方向放置的一根标尺相一致。滑块71在它的顶部位装有一个精密移动机构80,由于滑动精密移动轨道48的移动,该精密移动机构80,用作沿X轴线方向精确移动滑块71,并且滑块11通过主轴支持座91固定在它的前表面上。该精密移动机构80包括:固定在滑块71上的一个夹具81;一个连接件82,可移动地装在夹具81内,并且滑动地配合到滑动精密移动轨道48上;一个锁紧圆把手83,沿垂直相交于滑动精密移动轨道48的方向移动连接件82,通过连接件82适当地把滑动精密移动轨道48同滑块71结合起来。该精密移动机构80通常像装在连接座23内的精密移动机构30一样的布置。
该主轴支持座91,装有一根主轴92,它是以分别与导轨16、17和滑动导轨46垂直交叉的方式垂直移动(Z轴线方向),为了在需要的位置上锁紧主轴92,用一个锁紧圆把手93的螺丝部分连接到主轴一侧的下部位。固定到主轴92的底端,是作为测量件的一个接触信号探侧器94。
下面将对本实施例的装配和测量方法加以叙述。首先,支撑41和42是通过底板11上的导轨16和17来支持,它们是在垂直于底板11的顶表面上,并且它们彼此平行地相隔一个予定的距离,随后,横架在两个支撑41和42上的滑动导轨46的支点,是用支点调节器装置51调节。
为了进行这种调节,首先,把一种标准尺寸件装在基板1上,此后进行调节,以致于支点调节器53至56的螺栓60松到一个适当的程度,各自的定位套59直线地运动,螺栓57直线地运动,接触信号探测器94是与一种标准尺寸件相接触,它能分别在X轴线和Z轴线方向移动。
在这个实施例的完成中,调节件61和62中的第1调节件63和第2调节件64的端接表面66,紧密地贴到支撑41和42中的压力承受表面52上,此后,螺栓68插进螺栓插入孔67,从而,第1和第2调节件63和64,被固定到支撑41和42上。
然后,连接第1调节件63和第2调节件64的每一个螺栓65,把它们彼此拉紧,因而滑动导轨46通过调节件61和62固定到支撑41和42上,调节件61和62的端接表面66是紧密地、牢固地固定到支撑41和42中的压力承受表面52上。
当按上述的调节完成时,类似常规的三度测量仪器,该接触信号探测器94是在三度方向移动,并且把探测器94带到与要测量的工件的部位接触,继续下去它能够测量工件的尺寸、外形等々。
在这种情况下,即使由于滑动块71在X轴线方向的移动,碰撞到调节件61和62上,在调节件61、62和支撑41、42之间,并不产生尺寸误差,因为调节件61和62的端接表面66,是紧密地连接到支撑41和42中的压力承受表面52上,从而不影响测量的精度。
因此,在这个实施例中,支撑41和42是靠底板11的侧表面支持,以便底板11的顶表面的整个面积能做成一个有效的测量面积,并且底板11由一种昂贵的宝石表面板或诸如此类材料构成,同时该底板11能做到很小。从这点来看,测量仪器的制造价格能降低,况且测量仪器能够是小尺寸的,以致这种装置所占的空间能减小。而且在底板11的顶表面上没有障碍物,以致工件的装上和卸下不受限制,比底板11的顶表面大的工件也能安装,况且,安装的支点是不限制的。底板11的整个表面是敞开的,以便操纵者在挑选他站的位置时是不受限制的,因此,使用方便。该测量仪器的整个壳体的尺寸是很小的,以致该测量仪器是轻便的手提式仪器。
而且,前述过的导轨16的横截面是圆形,在它的下表面切成一块水平面21,标尺22固定在该水平面21上,以致标尺22既不会发生损坏,也没有污染物沾到标尺22上,因此,标尺22能得到保护。
与前述的导轨16相对的三个滚子24至26布置成间隔120°,滚子24安排在导轨16的顶部,以致该滚子24能够稳定地承受该结构的负荷,锁紧园把手33等构件,能固定在连接座23的侧表面,因此锁紧圆把手33等构件不是从底板11的顶表面突出,使得工件的装上和卸下不会引起任何麻烦。
三个滚子24至26同导轨16布置成上述过的位置关系,而两个滚子28和29相对轨道17布置在垂直方向,彼此背离180的位置上,因此,支撑41和42在X轴线方向的调节和它们在Z轴线方向的调节,能通过用滚子24、25、26、28和29的偏心量单独地完成。按这种布置,达到微米数量级的调节操作可以是相当容易的。
当整个结构的安装结束时,通过接触信号探测器94本身进行精确的调节。靠使用支点调节装置51进行调节,以致不要求高度熟练的安装条件下,在很短时间内能完成安装。另外,在安装后能进行调节,因此,它能够减少高精加工的零件数、能方便地调节以及能在保证精度条件下,大大地降低制造价格,因为在运输期间能很容易地进行调节,以便能改进可运输性。
而且,该滑动导轨46固定到支撑41和42上,它在滑块71的移动方向是不可移动的,并且它是通过调节件61和62而不通过支点调节装置51固定到支撑41和42上,因此,即使由于滑块71的移动等原因碰撞到调节件61和62上,在调节件61、62和支撑41、42之间也不会产生尺寸误差,因为调节件61和62的端接表面66是紧密地贴到支撑41和42中的压力承受表面52上,因而,不影响测量的精确度。
至于测量件在上述的实施例中,只表示了接触型结构中的一种,即接触信号探测器94,但是,根据本发明的需要,不一定限于这种结构的测量件,而可以使用其它接触型结构如:使用静电容量的测量件、激光长度测量仪器等々。
本发明不一定限于三度测量仪器,也可以适于两度测量仪器,其中测量件在三个轴线方向中的一个方向不能移动,譬如,仿形的测量仪器。但是,本发明用于三度测量仪器较为有效的,在其中的结构是大尺寸的和制造费用是高的。
如上面所述,本发明能提供坐标测量仪器,其中底板顶表面的有效利用得到改进,加宽了能测量范围,解决了工件装上和卸下的困难,还有,能很容易地进行支撑滑动导轨等构件的安装和调节,而在使用期间不产生精度误差。