Наибольшее распространение в метрологических лабораториях машиностроительных предприятий получила портальная компоновка координатно-измерительных машин (рисунок 1, ссылка на видео). Портальная компоновка КИМ характеризуется наличием подвижного или неподвижного П-образного портала, и рекомендуется для особо точных измерений среднегабаритных изделий и деталей различных типов. Как уже отмечалось (ссылка) в координатной метрологии, как и в любой другой профессиональной среде, очень важно знать и правильно использовать общепринятую и корректную терминологию. В советской и в последующем в российской инженерной школе компоновки оборудования с П-образным порталом (как станки, так и измерительные установки) принято называть портальными. Необходимо обратить внимание, что в англоязычной технической литературе портальные компоновки КИМ обозначают термином "bridge CMM", что "дословно" всеми программами-переводчиками переводится как "мостовая КИМ". К сожалению, в последние годы уровень профессионализма в технической области сильно снизился, к этому добавляется текучесть кадров, когда менеджеры (пусть и с инженерным образованием) еще вчера продавали станки, сегодня предлагают купить средства измерений, а завтра собираются торговать режущим инструментом. Вот и появляется в каталогах и коммерческих предложениях для изображенной на рисунке 1 портальной КИМ с подвижным порталом обозначение типа "КИМ с подвижным мостом" (дословный перевод "Moving bridge CMM"). Это не так безобидно как может показаться и создает у Потребителя путаницу при выборе оборудования, так как в советской/российской инженерной школе термин "мостовая компоновка КИМ" (соответсвующий англ. термин - "Gantry CMM") применяют к другой схеме конструкции базовой части координатной измерительной машины (подробнее смотри в следующей теме).
При портальной компоновке по горизонтальной оси перемещается каретка, несущая подвижную вдоль вертикальной оси пиноль, на которой крепится измерительная головка. По конструктивным решениям портальные машины можно разделить на машины с подвижным (рисунок 2 а) и неподвижным порталами (рисунок 2 б). Чаще всего в конструкции КИМ применяют подвижный портал. В этом случае деталь устанавливается на основание и при измерении остается неподвижной. Значительно реже используют конструкции КИМ с неподвижным порталом. По одной или двум координатам перемещается стол с закрепленной деталью.
КИМ портальной компоновки характеризуются большой скоростью измерения, что обеспечивает высокую производительность. Это наиболее распространенная компоновка КИМ. Существенным недостатком, снижающим точность и быстродействие КИМ с подвижным порталом, является расположение измерительного преобразователя (ИП) и привода портала у одного из его нижних углов (на рисунках 1 и 2 а показаны такие компоновки КИМ, у которых ИП и привод портала смонтированы с правой стороны). В свою очередь быстрое перемещение портала, как узла с относительно большой массой, может привести к появлению перекосов портала и к дополнительным погрешностям измерения из-за того что привод для перемещения портала не находится в центре тяжести последнего.
В машинах с неподвижным порталом (рисунок 2 б) и подвижным столом более высокая точность измерения, чем у машин с подвижным порталом, и, прежде всего, из-за динамических погрешностей, поскольку в этих машинах подвижный узел, то есть стол, можно сделать более жестким и представляется возможность разнести на большую длину направляющие и установить привод в центре тяжести подвижного узла. Портальная компоновка с неподвижным порталом, как правило, используется для высокоточных среднегабаритных КИМ. Например, КИМ Leitz PMM-C (рисунок 3) используется в большинстве национальных метрологических центрах и лабораториях (PTB, NIST и др.). С другой стороны, ЗАО "ЧелябНИИконтроль" выпускает с такой компоновкой неточные учебные КИМ НИИК-701 с различными вариантами оснащения (рисунок 4).
Для КИМ портальной компоновки с подвижным порталом сложно увеличить диапазон перемещения по вертикальной оси. Это является недостатком данной компоновки. При увеличении высоты стоек портала уменьшается его жесткость и увеличивается амплитуда угловых колебаний под действием сил инерции из-за деформаций самого портала, стоек, подшипников его перемещения и узлов их установки. Повышение жесткости за счет увеличения размеров упомянутых элементов приводит к повышению массы и снижению быстродействия машины. Такое решение неэффективно.
Для повышения жесткости конструкции крупных КИМ используют компоновки с Г-образным (в англоязычной литературе используют обозначение L-type) полупорталом (рисунок 5). Полупортал одним концом поперечной траверсы базируется на поднятой и жестко прикрепленной относительно основания балке с направляющими, а свободным концом посредством аэроподшипников опирается на направляющую поверхность гранитного основания. Привод и измерительный преобразователь полупортала прикреплены к балке. Имеется свободный доступ с двух сторон для установки детали и достаточный обзор рабочего пространства при измерении. Такая компоновка рекомендуется для прецизионных КИМ средних габаритов с увеличенным перемещением по вертикальной оси, для которых измерительное пространство близко к кубу. Компоновка применяется также и для крупногабаритных КИМ.
Точность и особенно быстродействие повышают, используя портальную компоновку, в которой выносят привод перемещения портала в специальную стойку, расположенную у заднего края основания КИМ (рисунок 6). Усилие привода воздействует вблизи центра тяжести портала. Это уменьшает угловые колебания и время их гашения при торможении портала. Однако такая модификация портальной компоновки применима при сравнительно небольших перемещениях портала. Кроме того, наличие стоек крепления привода и самого привода, расположенного над измеряемой деталью, ухудшает обозримость последней в процессе измерения. Такие компоновки используются для прецизионных КИМ с перемещениями портала до 1200 мм.
Для современных крупногабаритных КИМ используется также компоновка с укороченными стойками портала (рисунок 7). Портал перемещается по установленным на боковых стойках балкам, поднятым над основанием. На одной из них установлены измерительные преобразователи измерительной системы и привод портала. Появились модели КИМ, в которых для перемещения портала используют синхронную работу двух приводов, установленных на кажой из боковых балок. Укороченные стойки портала, имеющие меньшую массу и большую жесткость, являются достоинством базовой части КИМ, но боковыми стойками и горизонтальными балками ограничивается доступ к измерительному пространству и создаются определенные неудобства для установки детали и ее измерения, особенно при небольшом измерительном пространстве.
Как уже было отмечено выше, различные варианты КИМ портальной компоновки получили наиболее широкое распространение в метрологических лабораториях научно-образовательных учреждений и машиностроительных предприятий.