三坐标测量机的运动系统的制作方法

1.本公开大体涉及智能制造装备产业领域，具体涉及一种三坐标测量机的运动系统。


背景技术：

2.三坐标测量机是指在一个六面体的空间范围内，能够表现几何形状、长度及圆周分度等测量能力的仪器，又称为三坐标测量机或三坐标量床。三坐标测量机又可定义“一种具有可作三个方向移动的探测器，可在三个相互垂直的导轨上移动，此探测器以接触或非接触等方式传递讯号，三个轴的位移测量系统(如光栅尺)经数据处理器或计算机等计算出工件的各点(x，y，z)及各项功能测量的仪器”。
3.三坐标测量机包括用于测量的探头和控制探头运动的运动系统，针对三坐标测量机的结构改进主要涉及多个方面，例如针对探头结构的改进和针对运动系统的改进。例如cn109211171b的中国专利公开一种门式移动装置和三维测量仪，通过多个气浮轴承(空气轴承)将门式移动体的两个腿部安装于基台，然而，由于该专利中，每个腿部的气浮轴承只能提供最多3个方向的力，因此必须同时在多个腿部安装气浮轴承。又例如cn213870762u的中国专利公开了用于三坐标测量机的封闭式导轨结构，包括花岗岩导轨和移动滑板，花岗岩导轨外侧设置有移动滑板，移动滑板的四面内壁上设置有气浮，气浮环抱花岗岩导轨对称布置。在重力的作用下，位于花岗岩导轨的顶部的气浮会对花岗岩导轨形成较大的作用力，由于气浮环抱花岗岩导轨对称布置，在花岗岩导轨的底部也会设置气浮，无法使用其他结构对花岗岩导轨的底部进行支撑(也即花岗岩导轨处于悬空状态)，由此该结构的稳定性较低，花岗岩导轨容易出现损坏的情况。


技术实现要素：

4.本公开有鉴于上述现有技术的状况而完成，其目的在于提供一种通过非对称的方式将滑块置于导轨的不同区域以提高导轨的结构稳定性的三坐标测量机的运动系统。
5.为此，本公开的提供了一种三坐标测量机的运动系统，是设置于所述三坐标测量机并控制所述三坐标测量机的探头移动的运动系统，所述运动系统包括导轨、具有凹槽并通过所述凹槽环绕于所述导轨的基部、和以环绕所述导轨的方式设置于所述凹槽并可相对于所述导轨移动的多个滑块，所述多个滑块包括用于向所述基部施加指向第一方向的第一作用力的第一滑块、用于向所述基部施加指向第二方向的第二作用力的第二滑块、用于向所述基部施加指向第三方向的第三作用力的第三滑块、以及用于向所述基部施加指向第四方向的第四作用力的第四滑块，所述第一方向与所述第三方向相反，所述第二方向与所述第四方向相反，所述第一方向与所述第二方向正交，所述导轨包括与所述第二滑块相对的第二平面和与所述第四滑块相对的第四平面，所述第二平面与所述第四平面平行，所述第四方向与所述第四平面垂直，所述第二平面调整至水平面时，所述第四方向为重力的方向，所述导轨包括依次沿所述第一方向排布的第一导轨区域和第二导轨区域，所述第三滑块和
所述第二滑块设置于所述基部和所述第一导轨区域之间，所述第一滑块和所述第四滑块设置于所述基部和所述第二导轨区域之间。
6.在这种情况下，由于第一导轨区域的底部未设置第四滑块，也即未处于悬空状态，由此能够具有较高的结构稳定性，由此导轨在第二滑块施加的较大的作用力下也能够保持稳定的状态，同时，由于第二滑块设置于基部和第一导轨区域之间，第四滑块设置于基部和第二导轨区域之间，在水平方向(也即x轴方向)未关于导轨对称，当基部(或龙门结构)受到第二滑块所施加的第二作用力和第四滑块所施加的第四作用力难以实现力矩平衡，由此通过设置于基部和第一导轨区域之间的第三滑块和设置于基部和第二导轨区域之间的第一滑块能够通过第一作用力和第三作用力能够实现力矩平衡，从而能够保证基部(或龙门结构)的运动时的稳定性。
7.另外，在本公开所涉及的三坐标测量机的运动系统中，可选地，所述滑块为气浮滑块。由此能够利用气浮滑块向导轨喷射出气体，并在滑块和导轨之间形成间隙，进而能够降低滑块和导轨之间的摩擦力，进而能够使滑块在导轨上稳定地滑动。
8.另外，在本公开所涉及的三坐标测量机的运动系统中，可选地，所述导轨包括与所述第一滑块相对的第一平面和与所述第三滑块相对的第三平面。在这种情况下，平面能够有效降低导轨和滑块之间的摩擦力，同时能够令滑块在滑动的过程中保持直线运动，提高基部运动的稳定性。
9.另外，在本公开所涉及的三坐标测量机的运动系统中，可选地，所述第二滑块位于所述第二平面靠近所述第三平面的一端。在这种情况下，能够令第二滑块对导轨所施加的作用力集中于第二平面靠近第三平面的一端，进一步将第二滑块对导轨施加的作用力的作用点移动至结构稳定性尽可能高的区域。
10.另外，在本公开所涉及的三坐标测量机的运动系统中，可选地，所述第三滑块位于所述第三平面靠近所述第二平面的一端。在这种情况下，能够尽可能地减少第二切割槽的深度，由于第二切割槽的深度越小，加工时需要切割的部分越少，导轨的刚度越高。
11.另外，在本公开所涉及的三坐标测量机的运动系统中，可选地，所述第四滑块位于所述第四平面靠近所述第一平面的一端。在这种情况下，能够尽可能地减少第一切割槽的深度，由于第一切割槽的深度越小，加工时需要切割的部分越少，导轨的刚度越高。
12.另外，在本公开所涉及的三坐标测量机的运动系统中，可选地，所述滑块包括朝向所述导轨的滑动面，所述第二滑块的滑动面大于所述第一滑块、所述第三滑块、和所述第四滑块。在这种情况下，由于第二滑块施加的作用力和受到的反作用力较大，通过增加第二滑块的滑动面能够优化应力分布，减少由于应力集中而导致的不良情况的发生。
13.另外，在本公开所涉及的三坐标测量机的运动系统中，可选地，沿所述第四方向，所述第一导轨区域的厚度大于所述第二导轨区域的厚度。在这种情况下，在导轨中，沿第四方向的厚度更高的部分，在受到沿第二方向或第四方向的力时，具有较高的结构稳定性，同时收到运动系统的重力(也即指向第四方向的力)的影响，导轨更容易受到重力的影响，因此第一导轨区域能够具有更高的结构稳定性，或具有更高的刚度。同时，由于第二导轨区域的厚度较小，可以在第二导轨区域的底部设置第四滑块，由此能够向基部提供朝向第四方向的作用力，进而能够避免基部或右立柱(后续描述)因受力不均而侧翻。
14.另外，在本公开所涉及的三坐标测量机的运动系统中，可选地，包括用于承载工件
的工作台，所述第一导轨区域设置于所述工作台的一侧。在这种情况下，能够将工件放置于工作台，并利用运动系统控制探头以对位于工作台的工件进行测量。
15.另外，在本公开所涉及的三坐标测量机的运动系统中，可选地，所述第一导轨区域的底部设置有支撑结构。在这种情况下，能够利用支撑结构对第一导轨区域施加指向第二方向的作用力，从而能够减少第一导轨区域和工作台之间的内力，进而能够减少导轨和工作台的变形，提高导轨的精度和刚度，从而能够提高导轨的结构稳定性。
16.根据本公开，能够提供一种通过非对称的方式将滑块置于导轨的不同区域以提高导轨的结构稳定性的三坐标测量机的运动系统。
附图说明
17.现在将通过参考附图的例子进一步详细地解释本公开的实施例，其中：
18.图1是示出了本公开的实施方式所涉及的三坐标测量机的应用场景示意图。
19.图2是示出了本公开的实施方式所涉及的运动系统的部分结构的主视图。
20.图3是示出了本公开的实施方式所涉及的导轨和工作台的结构示意图。
21.图4是示出了本公开的实施方式所涉及的导轨、滑块和基部的连接结构示意图。
22.图5是示出了图4中的导轨的平面示意图。
23.图6是示出了图4中的滑块和基部的立体示意图。
24.图7是示出了以对称的方式设置滑块的实施方式所涉及的导轨、滑块和基部的连接结构示意图。
25.图8是示出了本公开的图7的实施方式和图5的实施方式的变化示意图。
26.图9是示出了本公开的实施方式所涉及的基部的受力示意图。
具体实施方式
27.以下，参考附图，详细地说明本公开的优选实施方式。在下面的说明中，对于相同的部件赋予相同的符号，省略重复的说明。另外，附图只是示意性的图，部件相互之间的尺寸的比例或者部件的形状等可以与实际的不同。
28.需要说明的是，本公开中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，例如所包括或所具有的一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可以包括或具有没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
29.图1是示出了本公开的实施方式所涉及的三坐标测量机1的应用场景示意图。图2是示出了本公开的实施方式所涉及的运动系统的部分结构的主视图。
30.本公开的实施方式涉及一种三坐标测量机1的运动系统，是设置于三坐标测量机1并控制三坐标测量机1的探头20移动的运动系统。在一些示例中，三坐标测量机1的运动系统也可以称为运动系统、滑动系统、移动装置或导轨11结构。
31.在一些示例中，三坐标测量机1可以是指在一个六面体的空间范围内，能够表现几何形状、长度及圆周分度等测量能力的仪器，又称为三坐标测量机或三坐标量床。在一些示例中，三坐标测量机可以为一种具有可作三个方向移动的探测器，可在三个相互垂直的导轨11上移动，此探测器以接触或非接触等方式传递讯号，三个轴的位移测量系统(如光栅
尺)经数据处理器或计算机等计算出工件的各点(x，y，z)及各项功能测量的仪器。三坐标测量机的测量功能应包括尺寸精度、定位精度、几何精度及轮廓精度等。
32.在一些示例中，参见图1和图2，三坐标测量机1可以包括运动系统和探头20。在一些示例中，运动系统可以控制探头20沿x轴、y轴或z轴移动。在一些示例中，运动系统可以包括第一运动结构、第二运动结构和第三运动结构，控制探头20沿z轴移动的第一运动结构可以设置于控制探头20沿x轴移动的第二运动结构，控制探头20沿x轴移动的第二结构可以设置于控制探头20沿y轴移动的第三运动结构。换言之，第三运动结构可以控制第二结构沿y轴移动，进而带动第一运动结构沿y轴移动，进而带动探头20沿y轴移动；第二运动结构可以控制第一结构沿x轴移动，进而带动探头20沿x轴移动。在这种情况下，能够控制探头20沿x轴、y轴或z轴移动。在一些示例中，x轴和y轴可以是位于水平面的轴，z轴可以是位于竖直面的轴。
33.在一些示例中，本公开所涉及的滑块的布局方式可以应用于第一运动结构、第二运动结构或第三运动结构，由此能够分别提高第一运动结构、第二运动结构或第三运动结构的刚度，进而提高第一运动结构、第二运动结构或第三运动结构的结构稳定性。优选地，滑块的布局方式可以应用于第三运动结构。在这种情况下，若第一运动结构设置于第二运动结构，第二结构设置于第三运动结构，第一运动结构和第二运动结构的重力会作用至第三运动结构，第三运动结构所受到的作用力较强，此时，相对于第一运动结构和第二运动结构，第三运动结构更容易出现失稳的现象。在第三运动结构利用本公开所涉及的滑块的布局方式可以有效提高第三运动结构的结构稳定性。
34.图3是示出了本公开的实施方式所涉及的导轨11和工作台14的结构示意图。
35.在一些示例中，参见图1、图2和图3，运动系统可以包括用于承载工件的工作台14。在这种情况下，能够将工件放置于工作台14，并利用运动系统控制探头20以对位于工作台14的工件进行测量。但本公开不限于此，运动系统也可以不设置工作台14，例如可以利用运动系统控制探头20对任意位置的工件进行测量。
36.在一些示例中，工作台14和导轨11可以是一体成型的。在一些示例中，工作台14和导轨11的原料可以是大理石。
37.在一些示例中，可以在大理石加工出第一切割槽122a和第二切割槽122b(后续描述)以形成工作台14和导轨11。
38.图4是示出了本公开的实施方式所涉及的导轨11、滑块和基部12的连接结构示意图。
39.在一些示例中，参见图4，运动系统可以包括导轨11、具有凹槽并通过凹槽环绕于导轨11的基部12、和以环绕导轨11的方式设置于凹槽并可相对于导轨11移动的多个滑块。在这种情况下，滑块能够在导轨11上滑动，并且，能够通过环绕导轨11的多个滑块对基部12形成不同方向的力。
40.在一些示例中，多个滑块可以包括用于向基部12施加指向第一方向d1的第一作用力的第一滑块13a、用于向基部12施加指向第二方向d2的第二作用力的第二滑块13b、用于向基部12施加指向第三方向d3的第三作用力的第三滑块13c、以及用于向基部12施加指向第四方向d4的第四作用力的第四滑块13d，第一方向d1与第三方向d3相反，第二方向d2与第四方向d4相反，第一方向d1与第二方向d2正交，导轨14包括与所述第二滑块13b相对的第二
平面121b和与第四滑块14b相对的第四平面121d，第二平面121b与第四平面121d平行，第四方向d4与所述第四平面121d垂直(后续描述)，所述第二平面121b调整至水平面时，第四方向d4为重力的方向。在这种情况下，通过两对正交的力能够便捷地实现基部12的受力平衡和力矩平衡，同时，在使用三坐标测量机1前，需要对三坐标测量机1进行装调以使第二平面121b调整至水平面，此时第四方向d4为重力的方向。由于第四方向d4为重力的方向，能够利用第二滑块13b对基部12施加指向第二方向d2的第二作用力以平衡重力等指向第四方向d4的力，从而实现受力平衡和力矩平衡，提高基部12在导轨11上滑动时的稳定性。
41.在一些示例中，滑块可以为气浮滑块。由此能够利用气浮滑块向导轨11喷射出气体，并在滑块和导轨11之间形成间隙，进而能够降低滑块和导轨11之间的摩擦力，进而能够使滑块在导轨11上稳定地滑动。在一些示例中，滑块和导轨11之间形成间隙也可以称为空气层。在一些示例中，多个气浮滑块的气压可以相同，例如每个滑块的气压可以为0.4mpa。在这种情况下，能够同时控制多个滑块的气压保持稳定，同时，若任意方向只受到气浮滑块的气压施加的作用力，则能够令滑块施加的在该方向的作用力的大小相同。
42.在一些示例中，滑块也可以是通过其他悬浮技术降低滑块和导轨11之间的摩擦力的滑块，悬浮技术包括但不限于磁悬浮、声悬浮、电悬浮等。在这种情况下，能够利用悬浮技术在滑块和导轨11之间形成间隙，进而能够降低滑块和导轨11之间的摩擦力。
43.在一些示例中，导轨11可以是沿任意方向延伸的导轨11，例如导轨11可以是沿y轴延伸的导轨11，由此能够控制探头20在y轴移动，例如导轨11可以是沿x轴延伸的导轨11，由此能够控制探头20在x轴移动，例如导轨11可以是沿z轴延伸的导轨11，由此能够控制探头20在z轴移动。参见图1和图2，导轨11可以是沿y轴延伸的导轨11。
44.在一些示例中，可以通过第一方向d1、第二方向d2、第三方向d3和第四方向d4定义各个方位，例如，在任意结构(例如导轨11、基部12或工作台14)中，朝向第二方向d2的一侧可以为顶部(或上方)，朝向第四方向d4的一侧可以为底部(或下方)，朝向第三方向d3的一侧可以为左侧，朝向第一方向d1的一侧可以为右侧。
45.图5是示出了图4中的导轨11的平面示意图。
46.在一些示例中，参见图1-图3，三坐标测量机1具有工作台14时，导轨11可以设置于工作台14的一侧。在一些示例中，参见图4，导轨11可以位于工作台14的第一方向d1。
47.在一些示例中，参见图5，导轨11包括依次沿第一方向d1排布的第一导轨区域111和第二导轨区域112。其中，实线部分为导轨11，虚线部分为工作台14。
48.在一些示例中，参见图4和图5，第一导轨区域111可以设置于工作台14的第一方向d1，并且第二导轨区域112可以设置于第一导轨区域111的第一方向d1。
49.在一些示例中，导轨11中的第一导轨区域111可以是具有更高的结构稳定性的区域，导轨11中的第二导轨区域112可以是相对于第一导轨区域111具有更低的结构稳定性的区域。具体而言，参见图5，沿第四方向d4，第一导轨区域111的厚度可以大于第二导轨区域112的厚度。在这种情况下，在导轨11中，沿第四方向d4的厚度更高的部分，在受到沿第二方向d2或第四方向d4的力时，具有较高的结构稳定性，同时受到运动系统的重力(也即指向第四方向d4的力)的影响，导轨11更容易受到重力的影响，因此第一导轨区域111能够具有更高的结构稳定性，或具有更高的刚度。同时，由于第二导轨区域112的厚度较小，可以在第二导轨区域112的底部设置第四滑块13d，由此能够向基部12提供朝向第四方向d4的作用力，
进而能够避免基部12或右立柱15(后续描述)因受力不均而侧翻。但本公开不限于此，在一些示例中，第一导轨区域111的厚度可以与第二导轨区域112的厚度相同，由此也能够进一步提高导轨11的刚度。另外，参见图4，由于第二导轨区域112的底部已经设置有第四滑块13d，在第二导轨区域112的底部对第二导轨区域112进行支撑的难度较大(也即第二导轨区域112处于悬空状态)，当第二导轨区域112受到指向第四方向d4的作用力时，在保持受力平衡时，需要利用第一导轨区域111和第二导轨区域112之间的内力平衡指向第四方向d4的作用力，因此相对于底部未设置滑块的第一导轨区域111，第二导轨区域112的结构稳定性更低。
50.需要说明的是，结构稳定性可以按照以下方式进行理解：随着作用力的增加，导轨11或基部12可能会发生形变，甚至可能会出现断裂(或失稳)，两个结构受到来自同一个物体(例如滑块)的相同大小的作用力(例如指向第四方向d4的作用力)时，若其中一个结构的形变更小或更不容易出现断裂(或失稳)的情况，可以认为该结构相对于另一个结构具有更高的结构稳定性。
51.在一些示例中，参见图4和图5，当第一导轨区域111的厚度大于第二导轨区域112的厚度时，导轨11中的第一导轨区域111和第二导轨区域112可以配合形成包括第一切割槽122a，在这种情况下，能够将第四滑块13d设置于第一切割槽122a。在一些示例中，第一切割槽122a可以通过在导轨11中切割部分结构获得的。在一些示例中，没有第一切割槽122a时，第四滑块13d也可以设置于第二导轨区域112的底部。
52.在一些示例中，参见图4和图5，在工作台14和第一导轨区域111之间可以设置有第二切割槽122b，在这种情况下，能够将第三滑块13c设置于第二切割槽122b。在一些示例中，没有第二切割槽122b时(或没有工作台14时)，第三滑块13c也可以设置于第一导轨区域111的左侧。
53.在一些示例中，参见图4和图5，导轨11可以包括与第一滑块13a相对的第一平面121a、与第二滑块13b相对的第二平面121b、与第三滑块13c相对的第三平面121c以及与第四滑块13d相对的第四平面121d，第一方向d1垂直于第一平面121a，第二方向d2垂直于第二平面121b，第三方向d3垂直于第三平面121c，第四方向d4垂直于第四平面121d，换言之，第一平面121a可以与第三平面121c平行，第二平面121b可以与第四平面121d平行，第一平面121a可以与第二平面121b垂直。在这种情况下，平面能够有效降低导轨11和滑块之间的摩擦力，同时能够令滑块在滑动的过程中保持直线运动，提高基部12运动的稳定性。
54.在一些示例中，使用运动系统前，可以先将第二平面121b调整为水平面(也可以称为将第二平面121b调平)。由于在三坐标测量机1在安装的过程中可以会存在第二平面121b与水平面不平行的情况，此时，第四方向d4可能与重力的方向不重合，将第二平面121b调整为水平面后，能够使第四方向d4可能与重力的方向重合，也即第二方向d2与重力相反，便于使用朝向第二方向d2的第二作用力平衡重力。
55.图6是示出了图4中的滑块和基部12的立体示意图。
56.在一些示例中，如上所述，运动系统可以包括具有凹槽并通过凹槽环绕于导轨11的基部12。具体而言，基部12可以具有凹槽，凹槽的宽度可以大于沿第一方向d1的导轨11的厚度。由此，能够将导轨11设置与基部12的凹槽中。
57.在一些示例中，参见图6，基部12的顶部可以设置有右立柱15。
58.在一些示例中，参见图2，运动系统可以包括沿x轴方向延伸的横梁16，横梁16可以呈柱状，横梁16的两端的底部可以设置有立柱，具体而言，横梁16的左侧的底部可以设置有左立柱17，横梁16的右侧的底部可以设置有右立柱15。在一些示例中，横梁16、左立柱17和右立柱15可以配合形成龙门结构。
59.在一些示例中，左立柱17的底部可以设置有滑块，设置于左立柱17的滑块可以通过对工作台14施力的方式获得指向第二方向d2的反作用力。在这种情况下，能够通过指向第二方向d2的反作用力进一步提高龙门结构的稳定性，进而能够提高第三运动结构的运动的稳定性。
60.但本公开不限于此，在一些示例中，左立柱17的底部也可以不设置滑块，或在一些示例中，也可以不设置左立柱17。在这种情况下，由于位于右立柱15的基部12已经受到了滑块施加的相反且正交的四个作用力(指向第一方向d1的第一作用力、指向第二方向d2的第二作用力、指向第三方向d3的第三作用力和指向第四方向d4的第四作用力)，即使在左立柱17设置滑块也能够通过调整四个作用力的作用位置来实现龙门的力矩平衡和受力平衡，由此能够在保证力矩平衡和受力平衡的情况下简化龙门结构和降低龙门结构的重量。同时，受力平衡和力矩平衡都可以在基部12内部完成，在这种情况下，不会将力传到横梁16和左立柱17，由于受力平衡和力矩平衡需要通过作用力和力矩实现，而作用力和力矩会导致形变的产生，若受力平衡和力矩平衡都在基部12内部完成(也即把作用力和力矩限制于基部12)，则变形只存在基部12，能够减少作用力和力矩对横梁16和左立柱17产生的影响，从而能够减少横梁16和左立柱17产生的变形。
61.在一些示例中，参见图6，滑块可以设置于基部12的凹槽的内壁。
62.在一些示例中，如上所述，滑块可以包括至少一个第一滑块13a、至少一个第二滑块13b、至少一个第三滑块13c和至少一个第四滑块13d，换言之，第一滑块13a、第二滑块13b、第三滑块13c、和第四滑块13d的数量可以为一个或多个。例如，参见图6，基部12的凹槽的内壁可以设置有两个第一滑块13a和两个第四滑块13d。在这种情况下，在同一个方向设置多个滑块能够向基部12施加更多的作用力，同时增加了第四滑块13d的受力面积，进一步提高基部12(也可以是右立柱15或龙门结构)在运动时的稳定性。
63.在一些示例中，滑块可以通过特定的布局方式设置于基部12或安置于导轨11的特定位置以提高导轨的结构稳定性，例如，滑块的布局方式可以是指滑块与导轨11的相对位置关系。
64.在一些示例中，第二滑块13b可以设置于导轨11的结构稳定性较高的区域，在这种情况下，由于重力指向第四方向d4，同时第二滑块13b向基部12施加指向与第四方向d4相反的第二方向d2的第一作用力，在保持基部12处于稳定的状态时，需要利用第二滑块13b对基部12施加的第一作用力的至少一部分平衡重力(例如龙门结构的重力)，由此，相对于其他滑块，第二滑块13b与导轨11之间的作用力较大，将第二滑块13b设置于导轨11的结构稳定性较高的区域能够提高导轨11的结构稳定性。
65.在一些示例中，参见图4，第三滑块13c和第二滑块13b设置于基部12和第一导轨区域111之间，第一滑块13a和第四滑块13d设置于基部12和第二导轨区域112之间。在这种情况下，由于第一导轨区域111的底部未设置第四滑块13d，也即未处于悬空状态，由此能够具有较高的结构稳定性(也即第一导轨区域111能够更好地承受来指向第四方向的作用力)，
由此导轨11在第二滑块13b施加的较大的作用力下也能够保持稳定的状态，同时，由于第二滑块13b设置于基部12和第一导轨区域111之间，第四滑块13d设置于基部12和第二导轨区域112之间，在水平方向(也即x轴方向)未关于导轨11对称，当基部12(或龙门结构)受到第二滑块13b所施加的第二作用力和第四滑块13d所施加的第四作用力难以实现力矩平衡，由此通过设置于基部12和第一导轨区域111之间的第三滑块13c和设置于基部12和第二导轨区域112之间的第一滑块13a能够通过第一作用力和第三作用力能够实现力矩平衡，从而能够保证基部12(或龙门结构)的运动时的稳定性。
66.需要说明的是，滑块设置于基部12和第一导轨区域111之间可以通过以下方式进行理解，滑块包括朝向导轨11的滑动面，滑块向导轨11施加的作用力可以简化为一个经过滑动面的几何中心并垂直于滑动面的作用力，当该作用力在导轨11上的作用点位于第一导轨区域111，则可以认为滑块设置于基部12和第一导轨区域111之间。例如，若第二滑块13b设置于基部12和第一导轨区域111之间，第二滑块13b与导轨11形成空气层时(气浮滑块工作并悬浮于导轨11时)，第二滑块13b的向导轨11施加指向第四方向d4的作用力在导轨11的作用点可以位于第一导轨区域111。换言之第二滑块13b的滑动面可以部分地作用于第二导轨区域112也可以完全与第二导轨区域112没有力的作用，但是第二滑块13b的滑动面的几何中心会位于第一导轨区域111的顶部。
67.在一些示例中，参见图4，第二滑块13b的滑动面大于第一滑块13a、第三滑块13c、和第四滑块13d。在这种情况下，由于第二滑块13b施加的作用力和受到的反作用力较大，通过增加第二滑块13b的滑动面能够优化应力分布，减少由于应力集中而导致的不良情况的发生。
68.图7是示出了以对称的方式设置滑块的实施方式所涉及的导轨11、滑块和基部12的连接结构示意图。图8是示出了本公开的图7的实施方式和图5的实施方式的变化示意图。其中，图8中的虚线部分为图7的实施方式所涉及的导轨11和滑块，实线部分为图5的实施方式所涉及的导轨11和滑块。
69.在一些示例中，参见图7，将滑块以对称的方式设置于导轨11，也即第二滑块13b和第四滑块13d在导轨11上关于水平面对称，第一滑块13a和第三滑块13c在导轨11上光宇竖直面对称，由于第二滑块13b会对导轨11施加指向第四方向d4的较大的作用力，为了保持受力平衡，需要依靠第一导轨区域111和第二导轨区域112之间的内力平衡该作用力，在长期的使用过程中容易降低导轨11的结构稳定性。
70.在一些示例中，第二滑块13b位于第二平面121b靠近第三平面121c的一端。具体而言，在一些示例中，参见图8，相对于将滑块以对称的方式设置于导轨11，可以将第二滑块13b左移，也即将第二滑块13b对导轨11施加的作用力的作用点向第三方向d3移动，从而能够将作用力的作用点移动至结构稳定性较高的区域，同时，可以将第二滑块13b移动至第二平面121b的端部。在这种情况下，能够令第二滑块13b对导轨11所施加的作用力集中于第二平面121b靠近第三平面121c的一端，进一步将第二滑块13b对导轨11施加的作用力的作用点移动至结构稳定性尽可能高的区域。
71.在一些示例中，第三滑块13c可以位于第三平面121c靠近第二平面121b的一端。在这种情况下，能够尽可能地减少第二切割槽122b的深度，由于第二切割槽122b的深度越小，加工时需要切割的部分越少，导轨11的刚度越高。
72.在一些示例中，参见图8，第四滑块13d可以位于第四平面121d靠近第一平面121a的一端。在这种情况下，能够尽可能地减少第一切割槽122a的深度，由于第一切割槽122a的深度越小，加工时需要切割的部分越少，导轨11的刚度越高。
73.图9是示出了本公开的实施方式所涉及的基部12的受力示意图。
74.在一些实例中，第一滑块13a、第二滑块13b、第三滑块13c和第四滑块13d的具体位置可以通过力矩平衡和受力平衡确定。
75.在一些实例中，参见图9，基部12可以受到第一作用力、第二作用力、第三作用力、第四作用力和重力。
76.在一些实例中，第一作用力、第二作用力、第三作用力、第四作用力和重力可以满足公式：
77.f2*l2＝f4*l4+g*lg，
78.f1*l1＝f3*l3，
79.g+f4＝f2，
80.f1＝f3，
81.其中，f1表示第一作用力，f2表示第二作用力，f3表示第三作用力，f4表示第四作用力，g表示重力，l1表示第一作用力的力臂，l2表示第二作用力的力臂，l3表示第三作用力的力臂，l4表示第四作用力的力臂，lg表示重力的力臂。需要说明的是，重力可以是由于重量(包括基部12的重量、右立柱15的重量、或横梁16的重量等)而产生并作用于基部12的指向第四方向d4的力。
82.在一些实例中，第一导轨区域111的底部可以设置有支撑结构。在这种情况下，能够利用支撑结构对第一导轨区域111施加指向第二方向d2的作用力，从而能够减少第一导轨区域111和工作台14之间的内力，进而能够减少导轨11和工作台14的变形，提高导轨14的精度和刚度，进而能够提高导轨11的结构稳定性。
83.在一些实例中，在导轨11的表面或凹槽的内壁的表面可以设置有刻度，在这种情况下，能够便捷地将滑块设置于合适地位置以实现力矩平衡。
84.虽然以上结合附图和实施例对本公开进行了具体说明，但是可以理解，上述说明不以任何形式限制本公开。本领域技术人员在不偏离本公开的实质精神和范围的情况下可以根据需要对本公开进行变形和变化，这些变形和变化均落入本公开的范围内。

技术特征：
1.一种三坐标测量机的运动系统，是设置于所述三坐标测量机并控制所述三坐标测量机的探头移动的运动系统，其特征在于，所述运动系统包括导轨、具有凹槽并通过所述凹槽环绕于所述导轨的基部、和以环绕所述导轨的方式设置于所述凹槽并可相对于所述导轨移动的多个滑块，所述多个滑块包括用于向所述基部施加指向第一方向的第一作用力的第一滑块、用于向所述基部施加指向第二方向的第二作用力的第二滑块、用于向所述基部施加指向第三方向的第三作用力的第三滑块、以及用于向所述基部施加指向第四方向的第四作用力的第四滑块，所述第一方向与所述第三方向相反，所述第二方向与所述第四方向相反，所述第一方向与所述第二方向正交，所述导轨包括与所述第二滑块相对的第二平面和与所述第四滑块相对的第四平面，所述第二平面与所述第四平面平行，所述第四方向与所述第四平面垂直，所述第二平面调整至水平面时，所述第四方向为重力的方向，所述导轨包括依次沿所述第一方向排布的第一导轨区域和第二导轨区域，所述第三滑块和所述第二滑块设置于所述基部和所述第一导轨区域之间，所述第一滑块和所述第四滑块设置于所述基部和所述第二导轨区域之间。2.根据权利要求1所述的运动系统，其特征在于：所述滑块为气浮滑块。3.根据权利要求2所述的运动系统，其特征在于：所述导轨包括与所述第一滑块相对的第一平面和与所述第三滑块相对的第三平面。4.根据权利要求3所述的运动系统，其特征在于：所述第二滑块位于所述第二平面靠近所述第三平面的一端。5.根据权利要求3所述的运动系统，其特征在于：所述第三滑块位于所述第三平面靠近所述第二平面的一端。6.根据权利要求3所述的运动系统，其特征在于：所述第四滑块位于所述第四平面靠近所述第一平面的一端。7.根据权利要求1所述的运动系统，其特征在于：所述滑块包括朝向所述导轨的滑动面，所述第二滑块的滑动面大于所述第一滑块、所述第三滑块、和所述第四滑块。8.根据权利要求1所述的运动系统，其特征在于：沿所述第四方向，所述第一导轨区域的厚度大于所述第二导轨区域的厚度。9.根据权利要求1所述的运动系统，其特征在于：包括用于承载工件的工作台，所述第一导轨区域设置于所述工作台的一侧。10.根据权利要求1所述的运动系统，其特征在于：所述第一导轨区域的底部设置有支撑结构。

技术总结
本公开提供了一种三坐标测量机的运动系统，包括导轨、具有凹槽并通过凹槽环绕于导轨的基部、和以环绕导轨的方式设置于凹槽并可相对于导轨移动的多个滑块，导轨包括第一导轨区域和第二导轨区域，多个滑块包括用于向基部施加指向第一方向的第一作用力的第一滑块、用于向基部施加指向第二方向的第二作用力的第二滑块、用于向基部施加指向第三方向的第三作用力的第三滑块、以及用于向基部施加指向第四方向的第四作用力的第四滑块，第三滑块和第二滑块设置于基部和第一导轨区域之间，第一滑块和第四滑块设置于基部和第二导轨区域之间。由此，能够提高导轨的结构稳定性。能够提高导轨的结构稳定性。能够提高导轨的结构稳定性。


技术研发人员：程龙军 张和君 徐爱文 陈源 章智伟
受保护的技术使用者：深圳市中图仪器股份有限公司
技术研发日：2023.02.23
技术公布日：2023/7/12