[发明专利]测量设备平衡件

说明书

本发明提供了一种定位设备，该定位设备包括能够在其上安装探针设备的套筒轴、用于使该套筒轴在基本上竖直的维度上定位的至少一个马达、以及用于该套筒轴的气动平衡机构。该定位设备被配置为基于与该套筒轴有关的至少一个因素而自动实现该气动平衡机构的压力的变化，从而调节该套筒轴上的由该气动平衡机构提供的平衡力。

本发明涉及一种用于比如坐标测量机(CMM)等定位设备的平衡件。特别地，本发明涉及一种用于笛卡尔坐标定位设备的套筒轴的平衡件。

定位设备可以包括用于使工具和/或物体相对于彼此定位的一个或多个可动构件。例如，CMM传统上包括多个可动构件，例如串联布置的线性可动构件。通常，定位设备被配置为促进工具和/或物体在至少两个或三个相互正交的维度(例如X、Y和Z)上的相对运动。此类定位设备通常称为“笛卡尔(Cartesian)”定位设备(或笛卡尔CMM)。典型的笛卡尔坐标定位设备包括桥式、门式、悬臂式、水平臂式和龙门式机器。

通常，工具安装在竖直可动构件上。此构件通常称为“套筒轴”，但也称为z柱或z轴。将会理解，工具可以直接安装到套筒轴，或者通过比如铰接头构件等使工具能够围绕一个或多个旋转轴线重新定位的另一构件安装到套筒轴。

为了减少对马达的要求，已知提供了一种用于平衡套筒轴的重量的平衡机构。在US 3818596和US 6397485中描述了这种用于套筒轴的平衡机构的实例。还已知的是提供了气动平衡机构，例如在DE 4408912、US 875594、US 4389781、US 4507868、US 4799316、US4213244和US 4207680中描述的气动平衡机构。

本发明涉及一种用于定位设备的套筒轴的改进的气动平衡系统。

根据本发明的第一方面，提供了一种定位设备，该定位设备包括能够在其上安装探针设备的套筒轴、用于使该套筒轴在基本上竖直的维度上定位的至少一个马达、以及用于该套筒轴的气动平衡机构。该定位设备可以被配置为基于与套筒轴有关的至少一个因素而自动实现(即引起/造成)气动平衡机构的压力的变化。气动平衡机构的压力的这种变化可以调节套筒轴上的由气动平衡机构提供的平衡力。因此，本发明的定位设备可以被配置为自动实现/引起气动平衡机构的压力的变化，以便至少部分地(并且可选地基本上)在基本上竖直的维度上补偿任何假定/预期的或实际/测量的套筒轴变化情况，例如补偿套筒轴上的载荷的任何假定/预期变化或实际的/测量变化。

已经发现本发明改善了定位设备的性能，例如其计量性能。特别地，自动改变气动平衡机构的压力可以减小马达的使套筒轴在基本上竖直的维度上定位(例如移动和/或保持)所需的功率的变化。这样进而可以减少马达产生的热量的变化。减少由马达产生的热量的变化可以改善定位设备的计量性能。如更详细地解释的，本发明可以用于根据多种不同的套筒轴因素/情况而自动改变气动平衡机构的压力，这些因素/情况例如包括：套筒轴的(预期/假定的或实际/测量的)竖直位置、套筒轴在竖直维度上的(预期/假定的或实际/测量的)行进方向、在套筒轴上将要安装哪个(哪些)模块(比如探针)、套筒轴的(例如预期/假定的或实际/测量的)马达功率需求、和/或由设备/套筒轴执行的特定操作(例如将探针装载到套筒轴上或从套筒轴上卸载)。总之，本发明可以用于根据当前或将来套筒轴上的预期/假定载荷或实际/测量载荷而自动改变气动平衡机构的压力。

将会理解，平衡机构可以被配置为部分地平衡套筒轴上的载荷。可选地，平衡机构可以被配置为基本上平衡套筒轴上的载荷。无论哪种方式，优选地，该设备被配置为基于与套筒轴有关的至少一个因素而自动引起气动平衡机构的气动压力的变化，以便调节套筒轴上的平衡力，从而例如减少(并且例如避免显著的)马达所需的功率的变化(即与不进行压力变化的情况所需的功率的变化相比是减少的)。例如，本发明可以用于减少(以及例如避免显著的)马达将套筒轴保持在不同的竖直位置所需的功率的变化，和/或用于减少(以及例如避免显著的)马达将套筒轴保持在任何给定的竖直位置但套筒轴上装载有不同模块时所需的动力的变化，和/或减少(以及例如避免显著的)马达的根据套筒轴是否上下移动所需的功率的变化。