制造坐标测量机的梁元件的方法和设置有梁元件的测量机

摘要

本发明涉及制造坐标测量机的梁元件的方法和设置有梁元件的测量机。用于制造坐标测量机（1）的梁元件（14）的方法包括以下步骤：在由陶瓷材料制成的结构基板（17）上施加金属涂层（18）；将该涂层（17）浸渍有树脂；以及在所述涂层（17）上执行表面精加工机械加工操作以及表面硬化处理。

说明书

技术领域

本发明涉及制造坐标测量机的梁元件的方法以及包括所述梁元件的坐标测量机。

背景技术

各种类型的坐标测量机是公知的：桥式测量机；水平臂测量机；柱式测量机等。 这些测量机中的每种通常都包括：基准面；相对于基准面沿第一轴线可动的第一滑架； 由第一滑架承载的第二滑架，并且该第二滑架相对于该第一滑架沿与第一轴线垂直的 第二轴线可动；以及测量主轴，所述测量主轴由所述第二滑架承载并且相对于所述第 二滑架沿与第一轴线和第二轴线都垂直的第三轴线可动。主轴被设计成承载测量工 具，该测量工具由于沿着三条轴线的运动的组合而在测量空间中移位。

例如，在桥式测量机中，第一滑架沿水平轴线可动，并且包括两个立柱以及水平 横向构件，该横向构件限定也是水平的第二轴线。在前述测量机中，主轴也由具有竖 直轴线的梁元件构成，所述梁元件安装成使其能够沿其自身的轴线滑动。测量机的各 种梁元件（例如，简要描述类型的桥式测量机的主轴和横向构件）必须满足相互对立 的需求。

从结构立场看，测量机的每个元件必须尽可能刚性，以便限制由该结构的弹性变 形引起的测量误差。然而，测量机的可动部件必须尽可能轻质，以便减少动态应力。 最后，所述元件必须能够被机加工以便能够进行必要的机械加工操作，例如以获得对 于部件的相对运动来说必要的具有高表面光洁度的滑动表面。

在已知的测量机中，梁元件通常由铝合金通过铸造或挤出成型而制造。公知的技 术和材料通常使得在所需性质之间能够获得可接受的折衷方案。然而，在本领域中感 知到对于进一步改进的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于制造将满足前述需求的坐标测量机的梁元件的 方法。

前述目的通过一种用于制造坐标测量机的梁元件的方法来实现，所述方法的特征 在于，所述方法包括以下步骤：在由具有较大刚度的材料制成的结构基板上施加可机 加工的金属涂层。

本发明同样地涉及一种坐标测量机，该坐标测量机的特征在于，该坐标测量机包 括借助该方法获得的梁元件。

附图说明

为了更好地理解本发明，在下文中仅仅通过非限制性示例并且参考附图来描述优 选的实施方式，在附图中：

图1是坐标测量机的示意图；

图2是借助根据本发明的方法获得的图1的坐标测量机的主轴的纵剖面图；

图3是图1的主轴的剖面图；以及

图4是根据本发明的方法的步骤的示意图。

具体实施方式

参考图1，总体上用1表示桥式测量机。

测量机1包括床2，该床2设置有平坦水平顶表面或基准表面3。测量机1还包 括马达驱动的第一滑架5，该第一滑架沿测量空间的笛卡尔参考系X、Y、Z的第一 水平轴线（Y轴）在床2上滑动。

第一滑架5具有桥式结构，并且包括两个竖直立柱6、7以及顶部水平横向构件 8，该顶部水平横向构件由在立柱6、7的上端之间延伸的梁元件构成。

立柱6在底部处包括马达驱动滑动件9，该滑动件9在引导件（未示出）上滑动， 所述引导件平行于Y轴并且以公知的方式设置在床2的纵向边缘附近。

横向构件8承载第二滑架11，该第二滑架设计成沿引导件（未示出）在与参考 系的第二轴线（X轴）平行的方向上在横向构件8上滑动。

第二滑架11承载主轴12，该主轴12具有竖直轴线并且沿其自身的与参考系的 第三轴线（Z轴）平行的轴线可动。主轴12被设计成在底部承载测量传感器13（其 是已知类型的）。

主轴12在图2和图3中被更详细地示出，并且基本上包括具有中空正方形截面 的梁元件14以及固定到该梁元件14的两端上的一对头部15。

根据本发明，通过在由具有较大刚度的材料制成的结构基板上施加可机加工的金 属材料的涂层而获得梁元件。

根据所述的示例，梁元件14由陶瓷材料的基板17以及金属涂层18构成，该金 属涂层方便地借助金属喷镀法而被施加。

基板17便利地由选自包括如下的组的陶瓷材料制成的具有正方形截面的组合元 件（sectional element）构成：重结晶碳化硅（ReSiC）（例如，由Saint Gobain生产的 材料2000）；碳化硅和氮化硅的复合物（SiC\Si₃N₄）（例如，由Saint Gobain 生产的材料）；以及渗有硅的碳化硅（SiSiC）（例如，由Saint Gobain 生产的材料SK或SKD）。

优选材料是碳化硅和氮化硅的复合物（SiC\Si₃N₄），其具有大约2.8kg/dm³的密 度以及大约4.8·10^-6m/m·K的线性膨胀系数。

构成金属涂层的材料是铝合金，便利地是硅铝合金（Al6Si），例如由Sulzer-Metco 出售的材料SF AluminiumAW。该材料便利地借助金属喷镀法而被施加，在金属喷镀 法中，压缩空气流冲击熔融材料并且使得该熔融材料喷雾到基板上。该材料以丝材的 形式被供应并且能够通过燃烧（“燃烧丝材喷涂”）或通过电弧（“电弧丝材喷涂”）而 熔融。

在第一情况中，用于熔化该材料的热功率由可燃气体与氧气的燃烧来供应。在第 二情况（在图4中示意性地示出）中，待被施加的两个材料丝材20被连接到电压源 的相应电极并且被供应以便达到沿喷嘴21的轴线A会聚，所述喷嘴21用于供应压 缩空气。两个丝材20之间的电势差产生电弧，该电弧熔化丝材自身的端部。待被施 加的熔融材料由压缩空气喷涂到基板17上。

便利地，待被施加的材料被沉积在基板17的外部侧表面上，其厚度在0.5mm至 5mm之间、优选地是大约1.5mm。

梁元件14便利地经受浸渍处理，以便消除由金属喷镀法引起的表面多孔性。

该处理优选地借助使用高硬度的浸渍树脂（例如，RTC）依照 美国国防部的标准MIL-STD-276A和MIL-I-17563C在真空条件下被执行。

于是，用于制造主轴12的方法包括胶粘头部15的步骤。为此目的，头部具有四 个轴向附件16，这四个附件构造成使得每个附件都被设置在梁元件14的相应壁13 内（参见图2的放大详图）。在每个附件16与面向该附件的相应壁13之间执行胶粘， 如用I表示的。

该方法还包括以下步骤：

执行梁元件14的侧表面的表面精加工的机械加工操作；以及

由酸阳极氧化浴来执行表面硬化处理。

形成本发明的主题的方法使得能够获得这样的梁元件，该梁元件兼备超轻、高结 构刚度和表面可加工性。

根据本发明的方法还能够例如用于制造第一滑架5的横向构件8。

最后，清楚的是，能够对本文所述的方法进行修改和变化，由此而不偏离本发明 的保护范围。

例如，基板能够由具有高结构刚度、尺寸稳定性以及低密度的任何材料（例如， 金属基复合材料）制成。待被施加的材料能够借助例如等离子喷涂或热浸镀之类的任 何技术被施加。

最后，根据本发明的方法能够用于制造坐标测量机的不同类型的梁元件，例如用 于制造水平臂测量机的主轴。