[发明专利]定位设备

说明书

本发明提供了一种定位设备，包括能够在基本上竖直的自由度上相对移动的第一构件和第二构件。至少一个能量导管安装至该第一构件和该第二构件中的至少一个构件，该至少一个能量导管将载荷传递到安装有该至少一个能量导管的构件中的至少一个构件上，该载荷根据该第一构件和该第二构件的相对位置而变化。补偿构件被配置为施加载荷，该载荷根据该第一构件和该第二构件的相对位置而与该至少一个能量导管所施加的载荷的变化相反地变化，以便至少部分地抵消由该至少一个能量导管施加在该构件中的该至少一个构件上的载荷的变化。

本发明涉及一种定位设备，例如坐标定位机，比如坐标测量机(CMM)。

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，定位设备被配置为利于工具和/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。此类定位设备通常被称为“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。

定位设备可以具有一个或多个能量导管(或者有时在CMM领域中被称为能量“链”)，其包括一根或多根线和/或流体管线(例如空气管线)以用于为该设备的多个不同的部分和/或从其供电、输送信号和/或流体。这些能量导管可以被固定至可相对移动的构件中的一个或多个构件，使得能量导管的至少一部分与可动部分一起移动。

在BrownSharpe出售的被称为Validator Chameleon的CMM上，可水平移动的构件之间的能量导管被分成两部分，使得电线承载在其中一个能量链上，而用于气动装置的管承载在另一能量链上。线能量链和气动能量链连接至可动构件，使得它们在相反的方向上延伸，并且由于可动构件的位置变化而导致它们施加在可动构件上的载荷的任何变化彼此反向地变化。在这种机器中，用于实现可水平移动的构件之间的相对运动的驱动机构包括皮带驱动机构，该皮带驱动机构包括用于对皮带进行驱动的旋转DC马达。

本发明涉及一种改进的定位(例如测量)设备，例如改进的坐标定位设备、比如坐标测量机(CMM)。特别地，本发明的一方面涉及定位设备的可动构件之间的(多个)能量导管的改进的构造。在特定实例中，本发明涉及一种定位设备，该定位设备在至少两个可相对移动的构件之间具有平衡的能量导管。

根据本发明的第一方面，提供了一种定位设备，包括：可在基本上竖直的自由度上相对移动的第一构件和第二构件(例如，用于实现检查装置和工件在竖直自由度上相对运动)。(第一)能量导管连接/安装至第一构件和第二构件中的至少一个构件。由(第一)能量导管(在第一构件和第二构件的自由度上)传递到连接/安装有该能量导管的该构件中的至少一个构件上的载荷/力可以根据第一构件和第二构件的相对位置而变化。还可以提供补偿构件，该补偿构件被配置为(在第一构件和第二构件的自由度上)施加载荷/力，该载荷/力根据第一构件和第二构件的相对位置而与(第一)能量导管所施加的载荷相反地变化，以便至少部分地抵消由(第一)能量导管施加在至少一个构件上的载荷的变化。

我们的发明人发现，由(第一)能量导管(在第一构件和第二构件的自由度上)传递到固定有该能量导管的构件上的载荷可以根据第一构件和第二构件的相对位置而变化。例如，这可能是因为由固定有该能量导管的构件所承载的(第一)能量链的质量/重量的比例根据第一构件和第二构件的相对位置而变化。变化的载荷可以在定位设备的结构中产生变化的变形，这样可能会对定位设备的计量产生不利影响。另外地/可替代地，变化的载荷可能意味着马达所需的功率在不同位置可能不同。这可能导致马达对于不同位置产生不同热量，这样进而对定位设备的计量产生不利影响。已经发现对于使用线性马达的实施例尤其如此。

可相对移动的第一构件和第二构件可以在第一线性自由度上相对于彼此移动。例如，可以将其约束为使其仅可以在基本上竖直的自由度上相对于彼此移动。