[发明专利]手动三维坐标测量机

说明书

本发明涉及一种坐标测量机。具体地说，本发明涉及一种手动或浮动式坐标测量机，该坐标测量机的探针是可沿三个直角坐标轴，即X，Y和Z移动的，设置有探针的Z轴构件可手动地沿三个坐标轴移动，当探针与工件接触时，工件的尺寸和形状是由三个轴的位移范围确定的。

手动三维坐标测量机已经是众所周知的了，其探针可沿三个直角坐标轴X，Y和Z移动，一个操作者用手使设置有探针的Z轴构件的尖端或底端移动，当探针与一个工件接触时，该工件的尺寸和形状就由三个坐标轴的位移范围所确定。

在这种手动三维坐标测量机中，它们的结构要比自动驱动的坐标测量机的结构简单，自动坐标测量机是借助设置有三个坐标轴的驱动机构自动地沿这三个坐标轴移动，操作者可用手使它们的探针迅速地朝给定的方向或位置移动。另一方面，这种手动操作有时会导致一些问题：施加到Z轴构件的尖端(一端)上的力会使Z轴构件产生挠曲；在操作过程中施加到该尖端上的力会因不同的操作者而产生变化，使得精度减低，因为每个操作者是用他自身的速度或加速度来移动Z轴构件。除此之外，在为三个坐标轴设置空气轴承作为滑动机构的手动三维坐标测量机中，其精度会因空气间隙的变化而减低。

在题为“一种用于将辅助移动力传递到一个坐标测量机上的设备”的日本未审查专利公告54-107763中提出了减小Z轴构件的挠曲的方法。该设备的特征如下所述：在设置有一个探针或感应元件的Z轴的底部处，设置有一对与Z轴平行的板簧，使得每个顶部可以固定到Z轴上，并且底部可以在X轴上位移；在平行的板簧的底部上设置有一个操作法兰；垂直于Z轴设置有一个包括两个分别与相应的板簧对置的限制开关用于感应板簧的移动的X轴移动传感器和一个具有同样构形的Y轴移动传感器；并且在两个轴上提供有用于传递辅助力的设备，其中空气在由这种位移传感器测定的位移的方向上被喷出，以便传递比这个方向上的摩擦阻力小的推力。

当夹持着操作法兰的同时使探针在X轴和Y轴方向上移动时，板簧会朝这两个方向位移，以便使空气在此位移的反向方向上喷出。这样，就可以消除因在X轴和Y轴上的挠曲导致的滞后误差，从而改善了精度。

但是，由于前面所述的构形需要各具有一对平行的板簧的X轴和Y轴位移传感器和用于传递辅助力，即比相应的摩擦力小的推力的装置，该设备的结构会变得复杂，并且挠曲会因每个轴所设置的设备的重量的增加而增加。而且，由于两个带有板簧的X轴和Y轴位移传感器必须垂直于Z轴设置，该设备的结构会变得更加复杂。

此外，由于上面所述的构形倾向于消除因在Z轴移动时所形成的，换句话说，是由从静止状态开始的位移所形成的X轴和Y轴挠曲所导致的滞后误差，因此在Z轴在X轴或Y轴方向上移动之前必须测定移动方向。因此，必须用较小的力来使位移传感器的平行的板簧产生位移。但是，Z轴在板簧产生较大的挠曲的情况下移动时，会使探针与工件接触。因此，施加到Z轴构件的尖端上的力会因不同的操作者而变化，从而降低了测量的精度。

本发明的目的是提供一种手动三维坐标测量机，该测量机的结构简单并且具有与操作者无关的改善的测量精度。

本发明的另一个目的是提供一种手动三维坐标测量机，该测量机能够正好在探针与工件接触之前将加速度减小到预定值或更小的同时，进行手动操作来使探针与工件接触。

本发明的又一个目的是提供一种手动三维坐标测量机，该测量机通过自动地消除从探针以较大的加速度与工件接触得到的数据的方式获得较高准确性的测量值。

在根据本发明的手动三维坐标测量机中，设置有一个探针，以便沿三个直角坐标轴X，Y和Z移动，一个设置有该探针的Z轴构件通过手动操作沿这三个坐标轴移动，一个工件的尺寸和形状是由在探针与该工件接触时这三个坐标轴的位移范围所决定的，该结构包括：

一个滑动环，该滑动环设置在Z轴构件的底侧以便能够在垂直于Z轴的的平面上的一个任意的方向上移动；

所述滑动环被夹持在所述平面上的一个预定的位置处；和

一个弹性构件，该弹性构件设置来将滑动环夹持在该平面上的一个预定的位置上，以便使滑动环借助于由一个比一个预定值大的力导致的弹性变形而沿该平面在一个任意的方向上移动。

Z轴构件的底侧还包括一个较Z轴构件的底端低的位置，例如，设置在Z轴构件的底端处的一个探针调节器的位置，以及Z轴构件的底段。