具有高精度3d打印功能的坐标测量机的制作方法_2

文档序号:8410283阅读:来源:国知局
,尤其是根据被执行的施放,可以自动改变打印单元的应用。
[0032]因此,可以提供不同的用于物体的构建和改进的方法。尤其是,在构建完基础结构之后,通过以更精的,即更准确的形式的材料施放,可以进一步进行构建和/或因此最终完成。在这种情况下,例如,可以优化表面性能,例如,在粗糙度方面或表面材料方面。此外,可以以这样方式精确制备更小尺寸的物体结构部件。
[0033]在构建了基础结构之后还可以进行材料磨削。例如,材料施放过程中产生的不准确-例如,通过测量已经制备好的基础机构来识别-因此,可以被减少或去除。此外,材料磨削还可以是有计划的制造过程的一部分,例如,从而能够更有效地(更快速地)产生特定的物体结构。
[0034]借助打印头或打印单元通过材料施放的物体构建的另一个方面-根据本发明特定实施方式-涉及打印过程的加速,通过主动冷却施放的材料,尤其是施放的液体塑料。为此,仪器支架或打印头具有冷却喷嘴,借助于该冷却喷嘴,冷空气吹入到施放材料并且因此对材料进行冷却。因此,刚刚施放的塑料层可以更快速的冷却,使得例如可以更快速地施放接下来的层。冷却喷嘴可以例如通过用于CMM操作的任何情形下获得的压缩空气来供给。
[0035]根据本发明的一个特定实施方式,在本方法的范围内,进行特定对准中的限定坯料体定位以及相对于基座并且在测量空间内的定位,测量空间由仪器支架的移动(即通过坐标测量机的结构化设计)来限定,尤其是其中借助于可连接到仪器支架或生产工具的输送工具进行定位。借助于生产工具通过在坯料体上精确定位材料施放来构建物体。
[0036]因此,例如,物体的基础结构可被放置制备在基座上,并且借助受控的材料施放能够制成物体。因此,尤其是可以在相对较短的时间内产生大体积的物体。此外,例如坯料体可以体现为中空体,借此材料能够依次节省并且能够优化(例如,减少)产生物体的重量或可以改进重量分布。
[0037]这样的坯料体例如可以在开始打印步骤或物体构建步骤之前进行,借助于CMM工作台上的输送工具。该输送工具连接到或被提供在用于该目的的仪器支架上,或者还可以由打印头提供。输送工具这样被实施使得尤其模块化地连接到仪器支架或生产工具上。输送工具可被实施为,例如夹紧件和/或可以根据机械的或磁的承载或连接机构,或者根据部分真空原理的承载或连接机构。相应的坯料体可以被放置和保持用于这个目的,例如在CMM的边缘,由输送工具接收(即运走),并且以预定以及在预定对准内放置在CMM工作台上。很明显,不同尺寸和形状的这样的坯料体都已备好。
[0038]根据一个特定实施方式,依靠对基础结构的构建和改进的执行对准仪器支架,其方式使得生产工具或改进工具在工作对准中以限定的方式进行对准,其用于与物体表面相关的材料施放或用于表面改进,尤其是其中仪器支架承载至少两个打印头。在此情况下,尤其是垂直于表面或要制备的表面对准每个工具。
[0039]在本方法的范围内,根据本发明的另一个实施方式,生产工具沿着限定路径来引导,其中根据数字模型数据得出该路径。
[0040]使用坐标测量机执行根据上述实施方式之一的方法,尤其是根据由用于坐标测量机的本发明接下来的实施方式之一执行。
[0041]因此,本发明附加地涉及具有至少一个控制单元和一个驱动单元的坐标测量机,用于控制仪器支架相对于基座的移动,其中,仪器支架被实施为承载至少一个测量传感器,并且其中通过接触表面,借助于仪器支架在这种情况下承载的测量传感器,坐标测量机提供表面扫描模式,以用于确定表面上至少一个测量点的位置。
[0042]根据本发明,仪器支架此外被实施为承载进行材料施放和/或材料固定的生产工具。此外,坐标测量机还提供物体构建模式,限定为在其范围内,根据数字模型数据进行控制,在这种情况下承载的至少生产工具可以被引导并且尤其是被对准,并且借助生产工具,依靠每个生产工具位置并且特别是生产工具对准,可以以精确定位的方式施放和/或固定材料,使得通过尤其是被控制单元控制的执行物体构建模式,可以根据数字模型数据构建物体,特别是逐层地。
[0043]在此情况下,数字模型数据尤其是由相应的存储单元提供,其中该存储单元被实施为,例如服务器单元,并且该数据是可传输到服务器单元以及从服务器单元传输(例如,通过互联网),或者其中存储单元体现为数据云。替代地或可附加地,存储单元还可以与坐标测量机相关联并且该数据可以直接提供在其中。
[0044]根据本发明的一个特定实施方式,生产工具体现为用于进行材料施放的打印头,和/或作为激光发射器,用于发送激光束进行材料固定,尤其是通过激光烧结。因此可以借助于打印头喷出材料,例如,喷射。例如,通过将激光束发射到要固化的材料上,例如,塑料粉末,材料可以被熔化,并且因此通过下面的冷却来凝聚和固化。
[0045]根据本发明坐标测量机的另一个特定实施方式,生产工具具有粗略施放打印单元和精细施放打印单元,以及还尤其是具有测量传感器。在执行物体构建模式过程中,尤其是在此情况下,-在物体构建模式的第一阶段-利用粗略施放打印单元子制备物体的基础结构,以及-在物体构建模式的第二阶段-借助精细施放打印单元进行基础结构的表面改进。
[0046]对于能够达到的构建物体的精度,根据本发明的一个实施方式,生产工具可以被引导和定位,尤其是对准,以测量传感器在表面扫描模式范围内提供的定位精度。因此生产工具,例如打印头,可以被引导和放置,以典型地用于坐标测量机的CMM精度,借此要构建的物体可实施为相应的(尺寸和形状)精度。例如,可以设置或接近生产工具位置,以一定的位置不确定性(相对于CMM坐标系统)< 50 μ m,尤其< 10 μ m。
[0047]对于用以构建物体的可能实施方式来说,根据一个实施方式,限定的坯料体能够以一定对准放置,并且相对于基座以及在测量空间内定位,测量空间由仪器支架的移动来限定,其中借助在坯料体上精确定位材料施放来构建物体,尤其是逐层施放材料。
[0048]根据本发明的一个特定实施方式,仪器支架还被实施为承载尤其是模块化地安装的改进工具,尤其是铣刀或加工激光,并且坐标测量机具有限定在其范围中的物体改进模式,尤其是通过执行该坐标测量机,借助于仪器支架承载的改进工具以控制的方式对物体表面进行处理,尤其是其中能够磨削材料。
[0049]根据本发明的另一特定实施方式,生产工具具有测量传感器,和/或体现为改进工具的改进单元,和/或冷却喷嘴(借助于冷空气流喷出用于更快速的施放材料冷却)。替代地或附加地,仪器支架体现为围绕至少一个轴线进行枢转和/或被实施为同时承载至少测量传感器和生产工具。
[0050]尤其是,在本发明的范围内,通过执行表面扫描模式,可以至少部分地产生数字模型数据。
[0051]对于用于构建物体的材料供给,根据本发明的一个优选实施方式,坐标测量机具有材料输送装置,用于提供和/或输送构建物体用材料,尤其是为管状通道结构和/或控温管道布置,尤其是其中材料输送装置连接到生产工具,并且因此提供用于材料施放的生产工具的材料供给,和/或其中材料输送装置具有减小散热的隔离或阻挡装置,尤其是热辐射。
[0052]本发明还附加地涉及存储在计算机可读载体中的计算机程序产品,用于控制或执行上述的方法,尤其是计算机程序产品在前述坐标测量机的控制和处理单元中执行。
【附图说明】
[0053]以下仅根据单独的示例性实施方式,更详细地描述根据本发明的方法和根据本发明的装置,这些示意性地描述在附图中,其中,还描述了本发明的其它优点。具体在附图中:
[0054]图1示出了根据本发明的具有打印头的龙门式坐标测量机的第一实施方式;
[0055]图2示出了根据本发明的具有可枢转仪器支架的坐标测量机的另一实施方式;
[0056]图3示出了根据本发明的坐标测量机的另一实施方式;
[0057]图4示出了用于根据本发明的坐标测量机的打印头的根据本发明的实施方式;
[0058]图5示出了根据本发明的坐标测量机的另一实施方式;以及
[0059]图6示出了根据实施为Delta测量机(delta MM)的根据本发明的坐标测量机的另一实施方式。
【具体实施方式】
[0060]图1示出了根据本发明的例如构造成龙门式坐标测量机的坐标测量机10 (CMM)。
[0061]坐标测量机10具有基座12,龙门架14以可在纵向(Y方向)上移动的方式设置在基座12上。龙门架14具有两个龙门支柱,桥接部15以及杆或Z柱体18,其中龙门支柱通过桥接部15在它们的上端部处相互连接。
[0062]在桥接部15上设置有滑块16,该滑块可沿着桥接部15移动,即可在连接两个龙门支柱的空间方向(X方向)上移动。Z柱体18可在第三空间方向(Z方向)上移动并且在滑块16的容纳部中引导。为了这样在Z方向上运动,Z柱体18在轴承中引导,轴承是滑块16的组件。尤其是,三个空间方向X、Y和Z相互垂直地取向,尽管这并不是本发明的先决条件。
[0063]坐标测量机10被构造用于以三维方式构建物体25,并且还用于确定物体25上的一个或多个测量点,因此坐标测量机具有三个具有驱动器的线性导轨,以使得仪器支架19能够在三个空间方向X、Y和Z上相对于基座12进行移动,仪器支架19设置在Z柱体18的朝向基座12的下部自由端处。
[0064]每个线性驱动具有用于在所属引导方向上确定位置的相关的测量元件,例如,用于分别在X、Y或Z方向上确定位置的三个测量杆。
[0065]仪器支架19被实施为模块化地接收至少一个测量传感器,其中测量传感器例如可被实施为光学传感器或触感传感器,用于确定物体25上测量点的位置。在此情况下,光学传感器能够对物体25上的测量点进行非接触式距离确定,而触感传感器则建立对物体表面的机械接触。
[0066]根据本发明的替代实施方式,仪器支架19被实施为可围绕至少一个轴枢转的仪器支架19 (参照图2)。
[0067]还可以想到的是,在测量传感器中集成微型调整装置,该微型调整装置例如为压电驱动器或扫描镜形式。在此情况下,例如发光测头(测量传感器)可能轻微的谐振也是允许的。
[0068]对于坐标测量机10的实施方式来说,本发明并不限制其为图1所示的龙门式结构。任何能够利用光学传感器对物体进行表面测量的已知类型的坐标测量机都适合于本发明(参照图5-6)
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