專利名稱：具有可拆卸探針系統(tǒng)的裝置和具有這樣一種裝置的測(cè)量設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有可拆卸探針系統(tǒng)的裝置和具有這種裝置的測(cè)量設(shè)備。
背景技術(shù)：
有各種各樣的裝配有可移置探針系統(tǒng)的測(cè)量設(shè)備。這些可移置的探針系統(tǒng)將成為盡可能快速簡(jiǎn)單地可拆卸。
傳統(tǒng)的測(cè)量設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例具有一種探針系統(tǒng)，其可以通過(guò)彈性力的方式連接到一種觸針設(shè)備上。這種連接是通過(guò)鉤住在吊鉤系統(tǒng)上來(lái)實(shí)現(xiàn)的。提供一種帶有伺服馬達(dá)的主動(dòng)機(jī)構(gòu)，以便執(zhí)行探針系統(tǒng)的布置和拆卸。
也有使用永久磁體將探針系統(tǒng)安裝到測(cè)量設(shè)備的觸針設(shè)備上的例子。例如，一旦探針系統(tǒng)與被測(cè)量的工件碰撞，探針系統(tǒng)就倒下，目的是因此避免損壞觸針設(shè)備。探針系統(tǒng)必須再用手裝上。相應(yīng)的例子在德國(guó)實(shí)用新型DE-GM7400071中有描述。
再一個(gè)測(cè)量設(shè)備在美國(guó)專利說(shuō)明書(shū)5,755,038中被公開(kāi)。該測(cè)量設(shè)備的不同之處在于它提供了一種探針系統(tǒng)，該探針系統(tǒng)通過(guò)永久磁體連接到觸針設(shè)備上。在磁體之間具有小的空氣間隙。該探針系統(tǒng)可以通過(guò)施加一個(gè)力與觸針設(shè)備分離開(kāi)。沒(méi)有使用彈簧。為了能夠確保該探針系統(tǒng)的安全夾持，磁體必須確保一個(gè)特定的最小吸引力。然而，它的不足之處就是當(dāng)探針系統(tǒng)被立起時(shí)，它被突然吸引。而且，必須施加一個(gè)相對(duì)大的力用于分離。因此，探針系統(tǒng)的拆卸是相對(duì)困難的。
一種相似的方法在PCT申請(qǐng)WO03/087708中得到描述。在這個(gè)案子中，除了使用永久磁體將探針系統(tǒng)和觸針設(shè)備夾持在一起外，還使用了緩沖器，其被承接在探針系統(tǒng)的側(cè)面上或觸針設(shè)備的側(cè)面上。緩沖器以這樣一種方式設(shè)計(jì)，當(dāng)探針系統(tǒng)接近觸針設(shè)備時(shí)，通過(guò)緩沖效果防止硬的沖撞，這種緩沖是首先展開(kāi)的。
一種使用磁耦合加工組件的方法在PCT申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)WO03/083407A中被描述。根據(jù)這篇文獻(xiàn)，一種用于降低夾持力的系統(tǒng)在外面被布置在一個(gè)替換位置。這種設(shè)置是為了當(dāng)拆卸加工組件時(shí)僅在自動(dòng)替換過(guò)程中強(qiáng)的磁場(chǎng)吸引力必須被克服。當(dāng)安裝加工組件時(shí)，僅如果在自動(dòng)替換過(guò)程發(fā)生在外部替換位置的情況下，整個(gè)磁場(chǎng)力起作用，并且產(chǎn)生緩沖。
一種利用磁耦合替換盤的方法在美國(guó)專利6,012,230中被描述。一種用于降低磁場(chǎng)夾持力的系統(tǒng)位于替換盤中。當(dāng)移動(dòng)替換盤時(shí)連同一個(gè)自動(dòng)替換過(guò)程，可確保夾持力降低。在人工替換過(guò)程的情況下，替換盤必須以一種特殊的方式被夾取并被拉出，以便驅(qū)動(dòng)該機(jī)構(gòu)來(lái)減小夾持力。當(dāng)人工布置它時(shí)整個(gè)磁場(chǎng)力也施加了。
具有可替換探針系統(tǒng)的測(cè)量設(shè)備的進(jìn)一步例子可以從德國(guó)專利說(shuō)明書(shū)DE3320127C2中推斷出。其中描述了一種測(cè)量設(shè)備，它的探針系統(tǒng)的安裝使用了一永久磁體和一電磁體的結(jié)合。電磁體的磁場(chǎng)被疊加到永久磁體的磁場(chǎng)上。通過(guò)彈簧將具有探針系統(tǒng)的可互換盤相對(duì)著觸針設(shè)備拉出。永久磁體的磁場(chǎng)力可以被電磁體暫時(shí)放大，或通過(guò)極性顛倒被降低。當(dāng)可互換盤被放置到觸針設(shè)備上時(shí)，在永久磁體和可互換盤之間有一個(gè)空氣間隙，由于該空氣間隙該磁場(chǎng)吸引力正好大到該盤被觸針設(shè)備輕輕吸引。設(shè)置一個(gè)彈簧，其阻止永久磁體。以這樣一種方式通過(guò)電流脈沖增加永久磁體的磁場(chǎng)力，即彈簧力被克服，并且永久磁體靠近該盤并最終壓住它?，F(xiàn)在該盤通過(guò)彈簧被拉到觸針設(shè)備，在永久磁體和該盤之間不再有空氣間隙。為了移動(dòng)該盤，反向施加一個(gè)電流脈沖，其降低磁場(chǎng)力?，F(xiàn)在所述彈簧能夠從該盤拉走永久磁體。一空氣間隙這樣產(chǎn)生，并且該盤可以被移動(dòng)——不必施加大的力。
該系統(tǒng)的不足之處在于，由于電磁體的緣故，它有相對(duì)大的移動(dòng)質(zhì)量。而且，為了向電磁線圈提供電源，需要到觸針設(shè)備移動(dòng)部件的電纜連接。再一個(gè)不足之處在于，替換只在通電狀態(tài)下是可能的。如果探針系統(tǒng)的碰撞發(fā)生，在觸針設(shè)備上會(huì)產(chǎn)生相對(duì)高的力，因?yàn)樵摫P和探針系統(tǒng)通過(guò)彈簧力被夾持在觸針設(shè)備上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是，提供一種帶有可拆卸探針系統(tǒng)的裝置，其允許執(zhí)行探針系統(tǒng)的自動(dòng)拆卸。本發(fā)明的再一個(gè)目的是，允許探針系統(tǒng)的最簡(jiǎn)單的可能的人工替換。
再一個(gè)目的是，以這樣一種方式設(shè)計(jì)具有帶有可拆卸探針系統(tǒng)的裝置的測(cè)量設(shè)備，即在每次替換后不需要新的校準(zhǔn)。而且，將避免對(duì)觸針設(shè)備的損壞。
特別地，本發(fā)明將以這樣一種方式獲得改進(jìn)數(shù)字控制測(cè)量設(shè)備(CNC測(cè)量設(shè)備)的目的，即它具有簡(jiǎn)單的和在操作上可靠的結(jié)構(gòu)。
該目的是通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置和根據(jù)權(quán)利要求11所述的測(cè)量設(shè)備實(shí)現(xiàn)的。
根據(jù)本發(fā)明所述裝置的優(yōu)選實(shí)施例由權(quán)利要求2到10的特征形成。
根據(jù)本發(fā)明齒輪測(cè)量設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施例由權(quán)利要求12的特征形成。


本發(fā)明的典型實(shí)施例在下面參照附圖得到更加詳細(xì)地描述，即圖1根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)測(cè)量設(shè)備；圖2根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)測(cè)量設(shè)備的三坐標(biāo)探針示意結(jié)構(gòu)圖，具有水平主軸，為更清楚起見(jiàn)探針的機(jī)械結(jié)構(gòu)被有些分解地示出；圖3A根據(jù)本發(fā)明的具有杠桿系統(tǒng)的探針的示意結(jié)構(gòu)圖，所述探針被定位在零位置；圖3B根據(jù)圖3A的具有杠桿系統(tǒng)的所述探針，所述探針被定位在后端位置；圖3C根據(jù)圖3A的具有杠桿系統(tǒng)的所述探針，所述探針被定位在抬出的初始位置；圖3D根據(jù)圖3A的具有杠桿系統(tǒng)的所述探針，所述探針被定位在前端位置；圖3E根據(jù)圖3A的具有杠桿系統(tǒng)的所述探針，所述探針已被移動(dòng)并且所述觸針設(shè)備被鎖定；圖3F根據(jù)圖3A的具有杠桿系統(tǒng)的所述探針，所述探針已被再次裝上；圖3G根據(jù)圖3A的具有杠桿系統(tǒng)的所述探針，所述探針已和所述觸針設(shè)備一起被移位到零位置；圖3H根據(jù)圖3A的具有杠桿系統(tǒng)的所述探針，所述探針已和所述觸針設(shè)備一起被移位到接近后端位置；圖3I根據(jù)圖3A的具有杠桿系統(tǒng)的所述探針，所述探針已再次被耦合到觸針設(shè)備；圖3J根據(jù)圖3A的具有杠桿系統(tǒng)的所述探針，所述探針再次被定位在初始位置。
具體實(shí)施例方式
結(jié)合本描述使用了術(shù)語(yǔ)，這些術(shù)語(yǔ)也用在相關(guān)的出版物和專利中。然而，將注意到這些術(shù)語(yǔ)的使用僅僅是為了更好地理解。術(shù)語(yǔ)的專門選擇不限制根據(jù)本發(fā)明的思想和該專利權(quán)利要求的保護(hù)范圍的解釋。在沒(méi)有任何進(jìn)一步被解釋為其它概念上的系統(tǒng)和/或?qū)I(yè)領(lǐng)域的情況下，本發(fā)明可以被改變。這些術(shù)語(yǔ)將適當(dāng)?shù)貞?yīng)用到其它專業(yè)領(lǐng)域。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，其被示于圖1，被指示出一個(gè)全自動(dòng)的，CNC控制的齒輪測(cè)量設(shè)備10。齒輪測(cè)量設(shè)備10適合用于檢查正齒輪齒、小齒輪和剃齒刀、蝸桿和蝸輪、滾齒刀、錐齒輪、旋轉(zhuǎn)對(duì)稱工件的綜合尺寸、空間和位置偏差，用于曲軸和凸輪軸測(cè)量或甚至用于轉(zhuǎn)子測(cè)量，這僅僅列出一部分可能的用途。
所述齒輪測(cè)量設(shè)備10包含一通過(guò)控制器12和對(duì)中裝置14驅(qū)動(dòng)的卡爪(dog)13，所述卡爪13和對(duì)中裝置14以這樣一種方式被定位，即一被測(cè)量的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱精密零件11可以被同軸夾持在卡爪13和對(duì)中裝置14之間，如以正齒輪11為基礎(chǔ)的圖1所示。
所述齒輪測(cè)量設(shè)備10包含，如圖1所示，至少一個(gè)探針系統(tǒng)15，其用于夾持在齒輪測(cè)量中心10中的精密零件11的三維測(cè)量(三坐標(biāo)觸針設(shè)備)。優(yōu)選地提供其頂點(diǎn)可以被移動(dòng)的觸針設(shè)備17，如坐標(biāo)軸Z所指示的。而且，所述探針系統(tǒng)15可以執(zhí)行進(jìn)一步的進(jìn)給動(dòng)作，如正交的坐標(biāo)軸X和Y所指示的。
齒輪測(cè)量設(shè)備10的觸針設(shè)備17的截面圖示于圖2中，所述觸針設(shè)備的結(jié)構(gòu)與圖1所述的觸針設(shè)備17相似。因此，使用相同的參考標(biāo)記。下面，只用對(duì)理解本發(fā)明來(lái)說(shuō)是必要的元件進(jìn)行解釋。對(duì)這樣一種齒輪測(cè)量設(shè)備10的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)可以從例如專利說(shuō)明書(shū)DE19721015(三坐標(biāo)探針)或公開(kāi)申請(qǐng)DE19501178(二坐標(biāo)探針)中推斷出。
水平結(jié)構(gòu)的觸針設(shè)備17被示出，如所記載的，其是數(shù)字控制齒輪測(cè)量設(shè)備10的一部分，并且裝配有靈敏觸針15.2，它可以以與其本身平行的多自由度被偏轉(zhuǎn)，并且其通過(guò)彼此垂直功能定位的多彈簧平行四邊形系統(tǒng)被連接到一固定的探針基座4上。所述靈敏觸針15.2的偏轉(zhuǎn)由安裝到探針基座上的三個(gè)探測(cè)器探測(cè)，但它們沒(méi)有被示出。
圖2所示的探針具有一探針系統(tǒng)15和一觸針設(shè)備17。所述觸針設(shè)備17具有一角形探針基座4，所述探針基座被安裝到齒輪測(cè)量設(shè)備10，其沒(méi)有被更加詳細(xì)地示出。第一彈性平行四邊形1可移動(dòng)地懸掛在探針基座4的一部分上。它包含元件3和5，它們中的每?jī)蓚€(gè)是等長(zhǎng)的并被成對(duì)定位，它們通過(guò)四個(gè)具有垂直軸線的彈性關(guān)節(jié)2.1彼此連接，并允許元件5在X方向上平行移位。所述第一彈性平行四邊形1以這樣一種方式被懸掛，即整個(gè)彈性平行四邊形1以又一個(gè)彈性關(guān)節(jié)2.2的水平軸線為軸心是可轉(zhuǎn)動(dòng)的。一可調(diào)整的張力彈簧7確保所需要的重力平衡，以使得當(dāng)探針沒(méi)有被偏轉(zhuǎn)時(shí)第一彈性平行四邊形1處于水平位置。張力彈簧7只示意性地示于圖2。
在第一彈性平行四邊形1和靈敏觸針支承架17.4之間提供一連接元件6。它可移動(dòng)地在元件5的上邊緣連接到與彈性關(guān)節(jié)2.2平行的彈性關(guān)節(jié)2.3的一側(cè)并在靈敏觸針支承架17.4上連接到與彈性關(guān)節(jié)2.2平行的又一個(gè)彈性關(guān)節(jié)2.4的另一側(cè)上。但是，靈敏觸針支承架17.4還不是完全被這個(gè)連接元件6支承。為了這個(gè)目的，另外的兩個(gè)雙關(guān)節(jié)桿26和27可以被安裝到靈敏觸針支承架17.4上，兩個(gè)雙關(guān)節(jié)桿在垂直間隔上定位，它們將自己支承在一個(gè)垂直橋架25上。橋架25被安排在第二個(gè)彈性平行四邊形8上，該平行四邊形由元件21和22組成，它們中的每?jī)蓚€(gè)等長(zhǎng)并被成對(duì)定位，它們通過(guò)四個(gè)具有水平軸線的彈性關(guān)節(jié)2.5彼此連接。這個(gè)第二彈性平行四邊形8通過(guò)元件22以這樣一種方式被安裝到探針基座4上，即另一個(gè)元件22在Y方向上的平行移位是可能的。所述的垂直橋架25被安裝到這個(gè)元件22。使用這種配置，確保靈敏觸針支承架17.4可以在X、Y和Z方向上被同時(shí)偏轉(zhuǎn)，并且只平行于縱向軸線A2移位，因此，可替換的包括觸針球15.3的靈敏觸針15.2的長(zhǎng)度對(duì)測(cè)量結(jié)果沒(méi)有影響。
也可以從圖2中看到所述的靈敏觸針15.2位于一種類型(可互換)的盤15.1上。所述盤15.1對(duì)于觸針設(shè)備17的靈敏觸針支承架17.4是可安裝的。根據(jù)本發(fā)明這種安裝通過(guò)一杠桿系統(tǒng)產(chǎn)生，其沒(méi)有在圖2中示出。
所述齒輪測(cè)量設(shè)備10向被檢測(cè)的工件11垂直地和徑向地推進(jìn)觸針球15.3，靈敏觸針15.2的縱向軸線A2具有水平位置，并同時(shí)旋轉(zhuǎn)工件11直到所述觸針球15.3在一預(yù)定點(diǎn)接觸到它。為了測(cè)量任何一個(gè)任意的齒形(tooth topography)，工件11的曲齒面(curved tooth face)可以在正交方向上的任意點(diǎn)上被接觸。為了這個(gè)目的，探針系統(tǒng)15可以在空間的所有三個(gè)坐標(biāo)方向X、Y和Z上被偏轉(zhuǎn)，正如上面所述。
這樣一個(gè)非接觸的、增量的測(cè)量配置記錄了在由三個(gè)坐標(biāo)方向X、Y和Z定義的空間內(nèi)的所有觸針球15.3的偏轉(zhuǎn)。如果使用兩坐標(biāo)觸針設(shè)備，那么只有兩個(gè)坐標(biāo)方向上的偏轉(zhuǎn)是可探測(cè)的。
根據(jù)本發(fā)明的杠桿系統(tǒng)以這樣一種方式被構(gòu)造和定位，即它把探針系統(tǒng)15夾持在一個(gè)在坐標(biāo)方向Y上定義的中心位置上。觸針球15.3可以在正向和負(fù)向Y坐標(biāo)方向上偏轉(zhuǎn)出這個(gè)定義的中心位置，取決于它從哪一側(cè)與工件11接觸。正如為了典型的目的在圖2的基礎(chǔ)上所描述的，一相應(yīng)的機(jī)械裝置通過(guò)平行四邊形系統(tǒng)1和2機(jī)械地連接到探針基座4。這種裝置操作的精確方式可以從上面引用的專利說(shuō)明書(shū)DE19721015中推斷出。
所述探針系統(tǒng)15非常靈敏，在快速測(cè)量期間，在由坐標(biāo)軸X、Y、Z定義的空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)中或在工件11圍繞軸線A1的運(yùn)動(dòng)中，所述探針系統(tǒng)15不與工件11碰撞是重要的。而且，另一個(gè)探針系統(tǒng)15必須依靠測(cè)量協(xié)議被使用。
所以，正如已經(jīng)在介紹部分所記載的，可替換的探針系統(tǒng)15被優(yōu)選地使用。
根據(jù)本發(fā)明所述杠桿系統(tǒng)的第一實(shí)施例可以從圖3A-3J中推斷出。這些圖表示觸針設(shè)備17的前部和不同位置的盤15.1的截面。探針系統(tǒng)15本身進(jìn)一步的細(xì)節(jié)沒(méi)有在這些圖中示出。在圖3A-3J所示的實(shí)施例中，例如，觸針設(shè)備17在它的前端具有一柱形連接區(qū)域17.1，其被示意為灰色。這個(gè)連接區(qū)域17.1可以，例如是被機(jī)械地連接到探針基座4上。所述探針系統(tǒng)15包含一盤形元件15.1(可更換的盤)，其是可拆卸的，這可以從圖3A-3J所表示的順序中推斷出來(lái)。所述探針系統(tǒng)15通過(guò)處于零位置(圖3A)的永久磁體15.4的吸引力被連接到觸針設(shè)備17。根據(jù)本發(fā)明提供一種機(jī)械杠桿系統(tǒng)，如附圖中所示，當(dāng)所述探針系統(tǒng)15被拉出時(shí)，其相對(duì)于觸針設(shè)備17通過(guò)移置動(dòng)作將所述觸針系統(tǒng)推移到一個(gè)拆卸位置(replacing position)，同時(shí)在空間上將永久磁體15.4從觸針系統(tǒng)15中分離，由此減小作用在探針系統(tǒng)15上的吸引力。所述從零位置到所述拆卸位置(也稱為前端位置)的轉(zhuǎn)換示于圖3A到3D中。
所述永久磁體15.4的位置被優(yōu)選地選擇，以使得在所述磁體15.4和所述觸針設(shè)備17的杠桿元件17.2之間有一空氣間隙18，正如在圖3A中所看到的。在所示的實(shí)施例中，機(jī)械結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)如下。提供給連接區(qū)域17.1至少一個(gè)栓17.3，其基本上平行于Y坐標(biāo)軸延伸。所述杠桿元件17.2具有一導(dǎo)軌，例如，為洞的形式，以便能夠沿著由栓17.3預(yù)定的方向移動(dòng)所述杠桿元件。提供一圓柱形支承元件17.4，其環(huán)形地圍繞根據(jù)本發(fā)明的所述杠桿系統(tǒng)和所述探針的其它元件。所述柱形支承元件17.4具有一向里凸出的延伸部分17.5，其基本上平行于Z坐標(biāo)軸延伸。所述延伸部分17.5具有一凹陷17.6，來(lái)引導(dǎo)所述杠桿元件17.2的腿穿過(guò)或經(jīng)過(guò)。而且，在所示的典型實(shí)施例中，在所述延伸部分17.5上為所述杠桿元件17.2提供一止塊17.7。例如，一彈性元件19(本例中是一張力彈簧)定位在所述延伸部分17.5和所述杠桿元件17.2之間。在所示的例子中，所述彈性元件19基本上平行于軸線A2延伸，其不一定必須這樣。在圖3A中由標(biāo)尺20的零位設(shè)置所指示的零位置中，所述盤15.1通過(guò)具有杠桿元件17.2的所述杠桿配置、所述延伸部分17.5和所述圓柱形支承元件17.4并借助產(chǎn)生于磁體15.4的力牢固地連接到所述觸針設(shè)備17。具有杠桿元件17.2的所述杠桿系統(tǒng)、延伸部分17.5和所述圓柱形支承元件17.4在零位置(測(cè)量位置)形成一機(jī)械穩(wěn)定的單元，所述穩(wěn)定單元結(jié)合所述盤15.1沿著所述栓17.3所預(yù)定的方向是可移動(dòng)的。所述盤15.1以這樣一種方式被懸掛，例如，如結(jié)合圖2所描述的，即通過(guò)齒輪測(cè)量中心10偏轉(zhuǎn)是可探測(cè)的。
通過(guò)所示的典型實(shí)施例，在正Y坐標(biāo)軸方向上的移動(dòng)方向大于負(fù)Y軸方向。因此，如圖3B中所示，一種可選擇的碰撞保護(hù)可以實(shí)現(xiàn)，其行動(dòng)如下。如果太大的極限力F1產(chǎn)生，其通過(guò)盤15.1上的觸針球15.3和靈敏觸針15.2在+Y方向上作用，那么具有探針系統(tǒng)15的整個(gè)杠桿系統(tǒng)被朝著連接區(qū)域17.1移位直到它被定位在那里。示于圖3B中的這個(gè)位置，被稱為后端位置。同時(shí)它是所述觸針設(shè)備17的測(cè)量范圍的后邊界，如以標(biāo)尺20為基礎(chǔ)所表示的。
所述觸針設(shè)備17還有一測(cè)量范圍的前邊界，其示于圖3C中。如果一個(gè)力F2在-Y方向上作用到所述探針系統(tǒng)15并在-Y軸方向上移動(dòng)整個(gè)杠桿系統(tǒng)，這個(gè)邊界位置被設(shè)定。一止塊17.8被提供在所述栓17.3上，其設(shè)定整個(gè)杠桿系統(tǒng)的整體(In solidarity)移動(dòng)的一個(gè)終點(diǎn)。在圖3C中到達(dá)測(cè)量范圍的前邊界。沿著所述栓17.3的進(jìn)一步平行的整體(In solidarity)位移不再是可能的。所述測(cè)量范圍就這樣在負(fù)偏轉(zhuǎn)方向上被界定。所述標(biāo)尺20已經(jīng)到達(dá)示例中所示的-1的位置。在所示的實(shí)施例中，這個(gè)所述測(cè)量范圍的前邊界同時(shí)是根據(jù)本發(fā)明通過(guò)杠桿系統(tǒng)機(jī)械抬出的初始位置。在后端位置和前邊界之間，根據(jù)本發(fā)明的所述杠桿系統(tǒng)基本上和所述探針系統(tǒng)15一起整體上被移動(dòng)，所述杠桿系統(tǒng)的元件不會(huì)彼此相對(duì)傾斜、旋轉(zhuǎn)或移位。
將在圖3C到3E的基礎(chǔ)上描述所述抬出動(dòng)作。如果力F3，同時(shí)F3＞F2，作用在所述探針系統(tǒng)15上，如圖3D中所示，那么被磁場(chǎng)力吸引的所述杠桿元件17.2努力跟隨這個(gè)動(dòng)作。所述杠桿元件17.2，其壓靠著所述栓17.3的止塊17.8，保持向后，并且所述空氣間隙18被放大直到到達(dá)圖3D中所示的前端位置(例如，標(biāo)尺20現(xiàn)在是在-2)。由于放大的空氣間隙，只有一減小的力還作用在所述觸針設(shè)備17和所述盤15.1之間。包括靈敏觸針15.2和球15.3的所述盤15現(xiàn)在可以相對(duì)容易地被拆卸。為了這個(gè)目的，只有力F是需要的，例如，其小于圖3C中的所述力F。然而，由于所述支承元件17.4的外圍圈17.9(peripheralcollar)壓靠著連接區(qū)域17.1的止動(dòng)區(qū)域17.10，因此包括彈性元件19和杠桿元件17.2的所述支承元件17.4不能在-Y方向上整體上(In solidarity)完成任何進(jìn)一步的動(dòng)作。
一個(gè)相應(yīng)的圖像示于圖3E中。在此，所述的觸針設(shè)備17在沒(méi)有所述盤15.1的情況下被示出。根據(jù)本發(fā)明的觸針設(shè)備17通過(guò)所述杠桿系統(tǒng)被保持在前端位置。例如，在所示的例子中實(shí)現(xiàn)所述杠桿元件17.2通過(guò)彈性元件19相對(duì)于所述延長(zhǎng)部分17.5被傾斜。所述杠桿元件17.2的臂17.11被支承靠著所述連接區(qū)域17.1，并且在-Y方向上將所述杠桿系統(tǒng)壓在所述連接區(qū)域17.1的止動(dòng)區(qū)域17.10上。所述支承元件17.4這樣被附加地鎖定在連接區(qū)域17.1的X和Z方向上。這是有利的，因?yàn)榉駝t由于沒(méi)有盤15.1的重量會(huì)使所述觸針設(shè)備17將在Z方向上偏轉(zhuǎn)。
在圖3F中所述盤15.1再被裝上。所述空氣間隙1 8再次相對(duì)比較大，并且只有一個(gè)輕微的磁場(chǎng)吸引力作用。這樣所述盤15.1僅僅非常輕地吸附所述觸針設(shè)備17的所述杠桿系統(tǒng)。包括所述杠桿系統(tǒng)的所述觸針設(shè)備17再次被定位在前端位置。當(dāng)一個(gè)力F在+Y方向上被壓靠著所述盤15.1(參見(jiàn)圖3G)的時(shí)侯，包括所述杠桿系統(tǒng)的所述盤15.1只是被移位到所述零位置(參見(jiàn)標(biāo)尺20)，同時(shí)空氣間隙18被減小。所述彈簧19的回復(fù)力仍然足夠保持所述杠桿系統(tǒng)在向后(set-back)的位置。
如果所述盤15.1，包括所述觸針設(shè)備17的所述杠桿系統(tǒng)，被移位到比較靠近后端位置，如圖3H所示，磁場(chǎng)力就大于彈簧19的力，并且所述杠桿元件17.2朝著所述盤15.1被拉動(dòng)。在所示的例子中，這種轉(zhuǎn)變發(fā)生在標(biāo)尺20上2和3之間的一個(gè)位置。在圖3I中，示出了所述盤15.1被耦合到所述觸針設(shè)備17的位置。如果所述力F消失，整個(gè)系統(tǒng)返回到零位置(測(cè)量位置)，其示于圖3J中。
具有所述探針系統(tǒng)15的所述觸針設(shè)備17以這樣一種方式被機(jī)械地連接到一測(cè)量中心(諸如所述齒輪測(cè)量中心10)，即所述探針系統(tǒng)15可以以多自由度的方式被偏轉(zhuǎn)，所述觸針設(shè)備17產(chǎn)生表示關(guān)于所述偏轉(zhuǎn)信息的信號(hào)。例如，這些信號(hào)可以被光學(xué)地產(chǎn)生。然而，為了將動(dòng)作轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘?hào)，可以使用應(yīng)變儀和/或其它元件。齒輪測(cè)量設(shè)備10的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)在圖中沒(méi)有示出。
在一個(gè)可選擇的實(shí)施例中，永久磁體被定位在所述觸針設(shè)備17的一側(cè)，即，它不是所述可拆卸盤15.1的一部分。也可以提供多個(gè)磁體。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，施加一個(gè)張力F2將所述探針系統(tǒng)1 5從所述零位置轉(zhuǎn)移到所述拆卸位置，該力導(dǎo)致永久磁體15.4和探針系統(tǒng)15的空間分離。通過(guò)永久磁體15.4和探針系統(tǒng)15的所述空間分離，當(dāng)在拆卸位置移去所述探針系統(tǒng)15時(shí)，一個(gè)張力F3將被施加，其小于作用在所述永久磁體15.4和所述探針系統(tǒng)15之間的零位置處的吸引力(也稱為保持力)。
在一齒輪測(cè)量設(shè)備10中的所述保持力典型地在10和50N之間。保持力在5和25N之間的實(shí)施例是特別優(yōu)選地。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的杠桿系統(tǒng)的操作模式，用來(lái)在拆卸位置拆卸所述盤15.1所需的力F3被降低，并且典型地為保持力的20％到50％。用于拆卸所施加的所述力F3是所述保持力的函數(shù)，也是所述杠桿系統(tǒng)各個(gè)元件配置的函數(shù)。通過(guò)升高所述杠桿系統(tǒng)的杠桿臂，用來(lái)拆卸所述盤15.1的所述力F3可以被減小。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，提供一集成的、機(jī)械的碰撞保護(hù)來(lái)保護(hù)所述觸針設(shè)備17。這個(gè)碰撞保護(hù)可以如下優(yōu)選地被實(shí)現(xiàn)。所述機(jī)械杠桿系統(tǒng)以如下方式設(shè)計(jì)，即它可以和所述探針系統(tǒng)15一起沿著所述觸針設(shè)備17的方向整體被移動(dòng)。如果一個(gè)限制力F1產(chǎn)生，所述探針系統(tǒng)15和所述杠桿系統(tǒng)一起相對(duì)著止塊被推動(dòng)，為的是這樣確保碰撞保護(hù)。在這一點(diǎn)上典型的細(xì)節(jié)可以從圖3B中推斷出。這樣一個(gè)碰撞保護(hù)是可選擇的。
所述機(jī)械杠桿系統(tǒng)以這樣一種方式被優(yōu)選地設(shè)計(jì)，即所述測(cè)量中心的測(cè)量范圍的前邊界由一個(gè)邊界裝置17.8預(yù)先確定。這個(gè)邊界是可選擇的。有不同的方法和可能性來(lái)實(shí)現(xiàn)這樣一種邊界裝置。
在圖3A到3J中所示的典型實(shí)施例中的本發(fā)明的區(qū)別之處在于，所述機(jī)械杠桿系統(tǒng)以這樣一種方式被設(shè)計(jì)，即如果施加一個(gè)張力F，其在負(fù)Y坐標(biāo)方向上作用在所述探針系統(tǒng)15上，所述探針系統(tǒng)15，連同所述杠桿系統(tǒng)一起的位移整體地產(chǎn)生，這個(gè)整體上的位移在覆蓋第一部分和進(jìn)一步施加觸發(fā)所述杠桿系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)的張力F2之后結(jié)束。通過(guò)這個(gè)杠桿系統(tǒng)的作用，永久磁體15.4第一次與所述杠桿系統(tǒng)15空間地分離開(kāi)。這種類型的實(shí)施例是有典型先進(jìn)性的，因?yàn)?，?dāng)拉動(dòng)該系統(tǒng)時(shí)，可以感覺(jué)到已經(jīng)到達(dá)第一部分的末端，并且現(xiàn)在正在開(kāi)始分離。那么這個(gè)實(shí)施例可以直覺(jué)地去操作，并且如果它和一可選擇的鎖定相結(jié)合則提供對(duì)不允許的載荷或張力的防護(hù)。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在永久磁體15.4和在直徑上相對(duì)的金屬盤之間提供一空氣間隙18。在0.1mm和0.5mm寬度之間的空氣間隙18已經(jīng)證明是可行的。當(dāng)包括觸針設(shè)備17的所述探針15被轉(zhuǎn)移到所述拆卸位置，所述空氣間隙18的寬度通過(guò)所述杠桿系統(tǒng)的作用被優(yōu)選地增加100％到200％。
在從零位置到拆卸位置移位期間所覆蓋的第一部分優(yōu)選為1mm和2mm之間。為了實(shí)現(xiàn)所述探針系統(tǒng)從所述觸針設(shè)備17的分離所必須覆蓋的部分優(yōu)選地小于5mm，并且，在一個(gè)典型優(yōu)選的實(shí)施例中，為1mm到3mm的范圍內(nèi)。
所述杠桿系統(tǒng)優(yōu)選地包含一彈簧19作為彈性元件，或結(jié)合多個(gè)彈性元件，其產(chǎn)生一個(gè)鎖定。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，例如，杠桿系統(tǒng)的所述杠桿元件17.2向后推壓(也就是在正Y坐標(biāo)方向)所述觸針設(shè)備17的一部分，以便在所述探針系統(tǒng)15被移去后鎖定所述杠桿系統(tǒng)，當(dāng)所述彈性元件優(yōu)選地向前(在-Y方向)推壓所述杠桿元件17.2使其壓在所述觸針設(shè)備17的邊緣上時(shí)，由彈簧19產(chǎn)生一回復(fù)力。這樣一個(gè)鎖定是可選擇的。
所述杠桿配置以這樣一種方式優(yōu)選地被實(shí)現(xiàn)，即所述探針系統(tǒng)15或另一個(gè)具有所述盤15.1的兼容結(jié)構(gòu)的探針系統(tǒng)司連接到所述觸針設(shè)備17上，其中為了降低永久磁體15.4和探針系統(tǒng)15的空間分離，一個(gè)壓力F推壓所述觸針系統(tǒng)15。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述杠桿系統(tǒng)以這樣一種方式被實(shí)現(xiàn)，即永久磁體的拆卸由一個(gè)在X和/或Z方向上導(dǎo)向的力觸發(fā)。在這樣的實(shí)施例中，在一個(gè)方向上首次提供所述探針15.1整體的位移，以便由此轉(zhuǎn)移所述探針15.1到一拆卸位置，這也是有利的。根據(jù)本發(fā)明，僅在克服了這個(gè)拆卸位置之后，移去使用所述杠桿系統(tǒng)觸發(fā)的永久磁體。
如圖1和2所示，一探針典型地包含一可拆卸的探針系統(tǒng)15和一導(dǎo)軌系統(tǒng)，其是觸針設(shè)備17的一部分。所述導(dǎo)軌系統(tǒng)可以被放置在一圓柱狀外罩中，其主要用于保護(hù)靈敏機(jī)構(gòu)。除了示于圖2中的典型的平行四邊形導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)以外，還有許多其他的可能來(lái)產(chǎn)生所述探針系統(tǒng)15和所述測(cè)量設(shè)備之間的機(jī)械耦合。
本發(fā)明可以用在具有轉(zhuǎn)換探針的測(cè)量設(shè)備10中，還可以用在具有測(cè)量探針的測(cè)量設(shè)備10中，例如，如在DE3320127C2中所描述的。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的裝置是機(jī)床或坐標(biāo)齒輪測(cè)量設(shè)備，其裝備有用于自動(dòng)探針拆卸的裝置?；蛘咛峁┮粋€(gè)機(jī)械手，其相對(duì)于所述觸針設(shè)備17調(diào)整探針，并且通過(guò)施加壓力到所述杠桿系統(tǒng)來(lái)移動(dòng)，直到所述磁體15.4的吸引力足夠用來(lái)吸引所述探針系統(tǒng)15?？蛇x擇地，所述觸針設(shè)備17可以以這樣一種方式被實(shí)現(xiàn)，即它可以在一倉(cāng)盒或類似物上移動(dòng)，以便在那里接收一探針系統(tǒng)15。為了這個(gè)目的，所述觸針設(shè)備17以足夠的力壓靠著一安裝在所述倉(cāng)盒中的探針系統(tǒng)15，直到所述磁體15.4的吸引力足夠可靠地保持住所述探針系統(tǒng)15的所述盤15.1。然后包括探針系統(tǒng)15的所述觸針設(shè)備17可以被移動(dòng)到一個(gè)能夠在此執(zhí)行測(cè)量的位置。
人工執(zhí)行的工作循環(huán)可以這樣部分地或整體地實(shí)施。這類目的的自動(dòng)實(shí)現(xiàn)是可能的，因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明，在所述觸針設(shè)備17上的探針系統(tǒng)15的拆卸和配置僅僅使用了必要的相對(duì)簡(jiǎn)單的移動(dòng)順序。
在所述測(cè)量設(shè)備中，水平結(jié)構(gòu)的探針系統(tǒng)是首先被使用的，如圖1和2所示。然而，也有測(cè)量裝置，其中懸掛的或站立結(jié)構(gòu)的探針被使用。當(dāng)然，本發(fā)明也可以用在具有懸掛的或直立的觸針設(shè)備17的測(cè)量設(shè)備中，磁力必須以這樣一種方式被設(shè)計(jì)，即可拆卸盤安全地保持在不同的位置。
如果更精確地執(zhí)行所述觸針設(shè)備17，那么在拆卸所述探針系統(tǒng)15之后測(cè)量中心的校準(zhǔn)可以被實(shí)施。然而，為了避免測(cè)量的不精確，校準(zhǔn)可以不時(shí)地被執(zhí)行。
根據(jù)本發(fā)明不同實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是使用簡(jiǎn)單的裝置可以實(shí)現(xiàn)相對(duì)高的保持力。所述處理是相對(duì)簡(jiǎn)單的，因?yàn)楫?dāng)安裝和拆卸所述盤15.1時(shí)產(chǎn)生一個(gè)明顯減小的吸引力。具有自動(dòng)改變器的實(shí)施例尤其有利。進(jìn)一步地，有利之處在于，只用一只手拆卸所述探針系統(tǒng)是可能的，因?yàn)闆](méi)有開(kāi)關(guān)、按鈕或杠桿必須被開(kāi)動(dòng)。而且，有利之處在于，移動(dòng)質(zhì)量小于用傳統(tǒng)方式實(shí)現(xiàn)時(shí)的移動(dòng)質(zhì)量。也可以看出一個(gè)本質(zhì)的進(jìn)步是如果發(fā)生碰撞，保持力隨著增加的空氣間隙而增強(qiáng)。損壞由此可以被避免。有利之處還在于，沒(méi)有電纜必須被引導(dǎo)到所述探針系統(tǒng)15或所述分離區(qū)域，因?yàn)樗鱿到y(tǒng)被動(dòng)地運(yùn)轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求
1.一種具有可拆卸探針系統(tǒng)(15)和觸針設(shè)備(17)的裝置，所述探針系統(tǒng)(15)是可多自由度偏轉(zhuǎn)的，所述觸針設(shè)備產(chǎn)生表示關(guān)于偏轉(zhuǎn)信息的信號(hào)，所述探針系統(tǒng)(15)通過(guò)永久磁體(15.4)的吸引力連接到所述觸針設(shè)備(17)，其特征在于，提供機(jī)械杠桿配置(17.2，17.3，17.5，17.11)，當(dāng)所述探針系統(tǒng)(15)通過(guò)移置動(dòng)作移動(dòng)時(shí)，包括所述觸針設(shè)備(17)的一部分的所述探針系統(tǒng)(15)可以被轉(zhuǎn)移到一個(gè)拆卸位置，所述永久磁體(15.4)可以同時(shí)被所述機(jī)械杠桿配置(17.2，17.3，17.5，17.11)與所述探針系統(tǒng)(15)空間地分離，并且作用在所述探針系統(tǒng)(15)和所述觸針設(shè)備(17)之間的吸引力被減小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述杠桿系統(tǒng)(17.2，17.3，17.5，17.11)包含一個(gè)或多個(gè)彈性元件，當(dāng)所述探針系統(tǒng)(15)被安裝時(shí)其優(yōu)選地被用于鎖定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，由于所述永久磁體(15.4)和探針系統(tǒng)(15)的空間分離，當(dāng)在拆卸位置移去所述探針系統(tǒng)(15)時(shí)施加一個(gè)小于所述吸引力的張力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于所述機(jī)械杠桿配置(17.2，17.3，17.5，17.11)連同所述探針系統(tǒng)(15)整體上是可移除的，如果產(chǎn)生一個(gè)極限力，包括所述杠桿配置(17.2，17.3，17.5，17.11)的所述探針系統(tǒng)(15)撞擊一止塊，以便由此提供一個(gè)沖撞保護(hù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于所述機(jī)械杠桿配置(17.2，17.3，17.5，17.11)以這樣一種方式被設(shè)計(jì)，即測(cè)量范圍的前邊界被一邊界裝置(17.8)預(yù)先確定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或5所述的裝置，其特征在于所述機(jī)械杠桿配置(17.2，17.3，17.5，17.11)以這樣一種方式被設(shè)計(jì)，即如果施加一個(gè)作用在所述探針系統(tǒng)(15)上的張力，那么包括所述機(jī)械杠桿配置(17.2，17.3，17.5，17.11)的所述探針系統(tǒng)(15)被整體地移置，這種整體移置在覆蓋了第一部分和進(jìn)一步施加觸發(fā)所述杠桿系統(tǒng)(17.2，17.3，17.5，17.11)動(dòng)作的張力后結(jié)束，由此所述探針系統(tǒng)(15)和所述永久磁體(15.4)空間地分離。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述杠桿系統(tǒng)(17.2，17.3，17.5，17.11)的杠桿元件(17.2)被傾斜，并且在開(kāi)動(dòng)的基礎(chǔ)上，所述探針系統(tǒng)(15)和所述永久磁體(15.4)空間地分離。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于所述杠桿系統(tǒng)(17.2，17.3，17.5，17.11)的杠桿元件(17.2)向后推壓所述觸針設(shè)備(17)的一部分，以便在所述探針系統(tǒng)(15)被拆卸之后鎖定所述杠桿系統(tǒng)(17.2，17.3，17.5，17.11)，由所述彈性元件(19)施加的回復(fù)力優(yōu)選地將杠桿元件(17.2)推壓到所述觸針設(shè)備(17)的所述部分上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于所述探針系統(tǒng)(15)或另一個(gè)探針系統(tǒng)(15)可連接到所述觸針設(shè)備(17)上，其中一個(gè)壓力推壓所述探針系統(tǒng)(15)，以便減小永久磁體(15.4)和探針系統(tǒng)(15)的所述空間分離。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于通過(guò)施加所述壓力，所述探針系統(tǒng)(15)可移置到一個(gè)后端位置。
11.一種測(cè)量設(shè)備(10)，其包含根據(jù)權(quán)利要求1到10中的任意一個(gè)裝置，其中所述測(cè)量設(shè)備(10)是二坐標(biāo)或三坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備(10)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的測(cè)量設(shè)備(10)，其中所述測(cè)量設(shè)備(10)是機(jī)床的一部分。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有可拆卸探針系統(tǒng)(15)和觸針設(shè)備(17)的裝置。所述探針系統(tǒng)(15)通過(guò)永久磁體(15.4)的吸引力在零位置連接到所述觸針設(shè)備(17)。提供一種機(jī)械杠桿系統(tǒng)(17.2，17.3，17.5，17.11)，其包含一個(gè)彈簧(19)，并且，當(dāng)所述探針系統(tǒng)(15)被拉出時(shí)，通過(guò)一個(gè)移置動(dòng)作將連同所述觸針設(shè)備(17)的一部分一起的所述探針系統(tǒng)(15)從零位置轉(zhuǎn)移到一個(gè)拆卸位置。同時(shí)，永久磁體(15.4)從所述探針系統(tǒng)(15)中空間地分離，并且作用在所述探針系統(tǒng)(15)和所述觸針設(shè)備(17)之間的吸引力被減小。
文檔編號(hào)G01B7/008GK1699909SQ200510083759
公開(kāi)日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2005年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月23日
發(fā)明者G·米爾斯 申請(qǐng)人:科林基恩伯格股份有限公司