[发明专利]具有补偿由线性转换器的标尺的热膨胀所引起的测量误差的系统的测量机

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量机，其具有补偿由线性转换器的标尺的热膨胀所引起的测量误差的系统。 

背景技术

众所周知，测量机包括沿坐标轴运动的构件，用以在测量空间内移动测量传感器。典型地，该运动构件由相对于工作台沿第一轴运动的第一滑动架，由第一滑动架承载并且相对于第一滑动架沿与第一轴正交的第二轴运动的第二滑动架，以及由第二滑动架承载并且相对于第二滑动架沿与前述两个轴均正交的第三轴运动的主轴构成。 

该运动构件的位移通常由转换器检测，所述转换器包括沿着运动轴固定至支撑和引导构件的标尺，以及固定至运动构件的读取头，该读取头与标尺协作而沿运动轴检测坐标。转换器可以是光学的，电容式的，或电感型的，或其他一些类型的。例如，在光学转换器的情况中，标尺具有以恒定间隔(例如20微米)设置的一系列刻痕，这些刻痕由读取头14进行检测并且由与之关联的逻辑进行“计数”。 

测量机通常配备有用于补偿由各种原因(引导件的几何误差，机器的运动构件的静态或动态变形，所述构件的热膨胀，等等)所引起的测量误差的系统。 

一般来说，还要考虑对转换器标尺的热膨胀的补偿，该补偿基于温度的测量和已知的标尺的膨胀系数。为此，后者优选由具有低的热膨胀系数的材料制成，或无论如何由具有已证实的热膨胀的材料制成，这就使得其成本变高。 

发明内容

本发明的目的是提供一种测量机，其具有用于补偿由线性转换器的标尺的热膨胀所引起的测量误差的可选系统，以及一种补偿所述误差的方法。 

上述目的通过如下测量机来实现，该测量机包括：在平行于轴的方向上运动的至 少一个构件；以及检测所述运动构件沿所述轴的位置的线性转换器，该转换器包括平行于所述轴延伸的标尺以及由所述运动构件承载并与所述标尺协作的第一读取头，所述测量机的特征在于，该测量机包括用于补偿由所述标尺的热膨胀所引起的测量误差的系统，该系统包括由所述运动构件承载的附加传感器，以及与所述第一读取头和用于检测与所述标尺的热膨胀状态相关的数据的所述附加传感器相协作的处理工具。 

本发明还涉及一种方法，该方法用于校正测量机中由线性转换器的标尺的热膨胀所引起的测量误差，该测量机包括在平行于标尺的方向上运动的至少一个构件，以及由所述运动构件承载并与所述标尺相协作的第一读取头，所述方法的特征在于，该方法使用由所述运动构件承载的附加传感器，以及与所述第一读取头和用于检测与所述标尺的热膨胀状态相关的数据的所述附加传感器相协作的处理工具。 

附图说明

为了更好地理解本发明，下面以非限制性示例的方式参考附图描述了三个优选的实施方式，其中： 

图1是测量机的示意性立体图，该测量机设有光学标尺和用于补偿由光学标尺的热膨胀所引起的测量误差的系统； 

图2是示出补偿系统的第一实施方式的视图； 

图3是补偿系统的第二实施方式在第一操作条件下的示意图； 

图4示出了在第二操作条件下的图3的系统； 

图5是补偿系统的第三实施方式在第一操作条件下的示意图；以及 

图6示出了在第二操作条件下的图5的系统。 

具体实施方式

参考图1，坐标测量机作为整体由标记1指示。该机器1包括具有水平面顶表面3或参考面的工作台2。机器1还包括马达驱动的滑动架5，该滑动架5在工作台2上沿着测量空间的笛卡尔参照系统X，Y，Z的第一水平轴(Y轴)滑动。 

滑动架5具有桥结构并包括两个竖直的支柱6，7和在支柱6，7的顶端之间延伸的顶部水平横向构件8。 

支柱6包括位于底部的马达驱动的滑块9，该滑块平行于Y轴在导轨10上滑动， 并且以已知的方式设置在工作台2的顶部纵向边缘的附近。 

横向构件8承载第二滑动架11，该滑动架被设计为沿着平行于参照系统的第二轴(X轴)方向上的导轨(未示出)在该横向构件上滑动。 

第二滑动架11承载具有竖直轴的主轴12，其沿着与参照系统的第三轴(Z轴)平行的其自身的轴移动。主轴12被设计为在底部处承载测量传感器(未示出)。 

机器1包括用于每个轴的线性转换器，用于检测相应的运动构件在其自身的轴上的位置。特别地参考滑动架5和Y轴，线性转换器包括固定至工作台2且平行于Y轴的光学标尺14(参见图1中放大的细节)，以及固定至滑块9且与光学标尺14相协作的第一读取头15。