用于測(cè)量機(jī)、尤其是坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的傳感器部件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量機(jī)的傳感器部件，該傳感器部件具有帶有用于表面光學(xué)測(cè)量的探測(cè)件(2)的探測(cè)部件；帶有板狀基體(8)的探測(cè)件容納部(3)；以及具有包括接觸該基體(8)的至少一個(gè)軸承的探測(cè)部件容納部(5)的傳感器殼體(1)，該軸承具有至少一個(gè)限定的接觸點(diǎn)，通過(guò)所述接觸點(diǎn)所述探測(cè)部件以能相對(duì)于探測(cè)部件容納部(5)移動(dòng)的方式連接。傳感器殼體(1)在其殼體接合側(cè)具有用于與測(cè)量機(jī)連接的接合部(4)，并且至少部分包圍在基體(8)處的探測(cè)部件，其中該基體(8)承受指向探測(cè)件(2)的力。探測(cè)部件容納部(5)在傳感器殼體(1)內(nèi)與接合側(cè)相反設(shè)置并且具有至少一個(gè)軸承，該探測(cè)部件的基體(8)設(shè)置在接合側(cè)和探測(cè)部件容納部(5)之間。在接合側(cè)和該探測(cè)部件的基體(8)之間設(shè)有居中的柱形或軸形的壓縮彈簧(7)，壓縮彈簧將基體(8)壓靠到所述至少一個(gè)軸承上并且具有沿其縱軸延伸的光纖。
【專利說(shuō)明】用于測(cè)量機(jī)、尤其是坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的傳感器部件
[0001]本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的用于測(cè)量機(jī)、尤其是坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的傳感器部件。
[0002]在許多應(yīng)用領(lǐng)域需要很精確地測(cè)量物體表面，并且由此也測(cè)量物體本身。這尤其適用于制造業(yè)，工件表面的測(cè)量和檢查對(duì)制造業(yè)來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。為此有許多做法，其范圍涉及從接觸方法到利用電磁輻射來(lái)測(cè)量的光學(xué)傳感器。
[0003]通常，專用于各自測(cè)量任務(wù)的傳感器部件此時(shí)通過(guò)連接部件被安裝在測(cè)量機(jī)上。這樣的傳感器部件一般具有包括探測(cè)件的探測(cè)部件，該探測(cè)件被引導(dǎo)經(jīng)過(guò)待測(cè)表面，并且在通過(guò)觸覺方式來(lái)執(zhí)行的情況下接觸該表面并在產(chǎn)生或保持接觸的情況下來(lái)測(cè)量該表面。在所謂的接觸方法中或接觸觸發(fā)式探測(cè)中，通過(guò)產(chǎn)生與該表面的機(jī)械接觸來(lái)觸發(fā)切換過(guò)程。這樣的解決方案例如由EP1617171所公開。
[0004]但作為替代或補(bǔ)充，也可執(zhí)行非接觸式表面光學(xué)測(cè)量，此時(shí)，探測(cè)件具有用于測(cè)量輻射的光路并且朝向表面發(fā)出該輻射并再次接收它。
[0005]對(duì)于這兩種測(cè)量方法，由于探測(cè)件的配置，不希望有的或者就碰撞意義上的與極大的力相關(guān)聯(lián)的接觸是不利的并且要加以避免。一方面這可通過(guò)在探測(cè)部件運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的低速和低加速度來(lái)實(shí)現(xiàn)，盡管這因此造成較長(zhǎng)的測(cè)量時(shí)間。因此在現(xiàn)有技術(shù)中已知通過(guò)其設(shè)計(jì)給傳感器部件配備防撞保護(hù)功能，這種防撞保護(hù)功能在意外方式的表面接觸情況下通過(guò)傾斜或釋放探測(cè)部件來(lái)避免或減輕傳感器部件或者待測(cè)工件的損傷。
[0006]為此在現(xiàn)有技術(shù)中采用最多的是以機(jī)械或電磁方式將探測(cè)部件吸引至探測(cè)部件連接機(jī)構(gòu)的軸承的傳感器部件，力方向遠(yuǎn)離探測(cè)件并指向與測(cè)量機(jī)的連接機(jī)構(gòu)的方向，這也被稱為所謂的z方向或z軸。這種布置允許利用電磁體或永磁體和彈簧的簡(jiǎn)單構(gòu)造。在橫向碰撞情況下，探測(cè)部件因此可相對(duì)于探測(cè)部件連接機(jī)構(gòu)發(fā)生傾斜，并且在啟動(dòng)反向運(yùn)動(dòng)之后被釋放或是被再卡接回來(lái)。
[0007]例如EP2161536公開了一種用于測(cè)量機(jī)的具有防撞保護(hù)功能的光學(xué)傳感器,其包括傳感器側(cè)接合件，用于以機(jī)械和光學(xué)方式連接至測(cè)量機(jī)以及傳感器部件。該傳感器具有傳感器保護(hù)連接機(jī)構(gòu)作為防撞保護(hù)，包括在測(cè)量機(jī)側(cè)的接合部和在傳感器部件側(cè)的接合部，通過(guò)磁體吸力或拉動(dòng)，即，預(yù)緊的拉伸彈簧來(lái)實(shí)現(xiàn)所述連接。在碰撞情況下，通過(guò)傾斜斷開所述連接機(jī)構(gòu)。光波導(dǎo)在傳感器保護(hù)連接器的連接件之間引導(dǎo)延伸，該波導(dǎo)被波導(dǎo)保護(hù)件包圍，該波導(dǎo)保護(hù)件的端部被固定在傳感器保護(hù)連接機(jī)構(gòu)的相關(guān)接合件上。
[0008]但這種裝置的缺點(diǎn)是缺少在z方向即探測(cè)件縱軸方向上的防撞保護(hù)，或者只有輕微的防撞保護(hù)作用，因而在垂直運(yùn)動(dòng)分量較大的情況下出現(xiàn)損傷。如上所述，這樣的現(xiàn)有技術(shù)解決方案可能在回折時(shí)例如在光纖情況下導(dǎo)致零部件卡死，因此必須對(duì)光纖再次采取保護(hù)性預(yù)防措施。而且，現(xiàn)有的解決方案不允許有效阻尼分離過(guò)程或傾斜過(guò)程。
[0009]一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的傳感器部件，該傳感器部件用于對(duì)表面進(jìn)行光學(xué)測(cè)量或者用于對(duì)表面形貌進(jìn)行檢測(cè)。
[0010]另一個(gè)目的是提供這樣一種傳感器部件，該傳感器部件在沿接觸表面的探測(cè)件的縱向上具有改善的防撞保護(hù)。
[0011]又一目的是提供在探測(cè)部件和探測(cè)部件容納部之間的改進(jìn)的測(cè)量線保護(hù)。
[0012]最后，本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)探測(cè)部件和探測(cè)部件容納部的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的抑制。
[0013]通過(guò)權(quán)利要求1的或者從屬權(quán)利要求的主題來(lái)實(shí)現(xiàn)這些目的或者改進(jìn)相應(yīng)的解決方案。
[0014]將傳感器部件構(gòu)造成，使得裝載有探測(cè)件的探測(cè)部件不再被吸引到對(duì)應(yīng)于測(cè)量機(jī)連接機(jī)構(gòu)的探測(cè)部件接合側(cè)，而相反經(jīng)歷遠(yuǎn)離該側(cè)的力。為此該傳感器部件的殼體如此形成，它至少部分地包圍探測(cè)部件基體，其被用于可活動(dòng)或可分離地連接至探測(cè)部件容納部，從而傳感器部件具有探測(cè)部件容納部，其與用于連接至測(cè)量機(jī)的接合側(cè)對(duì)置。在探測(cè)部件容納部和接合側(cè)之間設(shè)置該基體并通過(guò)在探測(cè)部件容納部的和進(jìn)而探測(cè)部件的方向上的力受壓。此時(shí)，該基體由至少一個(gè)軸承容納，該軸承設(shè)置在探測(cè)部件容納部上，其為此可以以環(huán)形方式構(gòu)成。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，在探測(cè)部件容納部的方向且進(jìn)而在探測(cè)部件的方向上作用的力通過(guò)居中地布置的柱狀或心軸狀的壓縮彈簧來(lái)施加，該彈簧內(nèi)部具有光纖，光纖被用于將測(cè)量光引導(dǎo)到所述表面上，進(jìn)而測(cè)量該表面。通過(guò)中心引導(dǎo)，附加地還保證了在所有方向上的相同類型的不受限制的活動(dòng)性。另外，避免當(dāng)探測(cè)部件基體被卡接回來(lái)時(shí)發(fā)生纖維被夾住的危險(xiǎn)，并且該纖維因?yàn)槠渲行囊龑?dǎo)而只需要具有小的縱向移動(dòng)能力。根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)解決方案因此可避免用于纖維的單獨(dú)保護(hù)件。壓縮彈簧也可等同地用環(huán)形布置的多個(gè)單獨(dú)彈簧來(lái)代替，只要它們同樣保證在內(nèi)部引導(dǎo)纖維。壓縮彈簧也同樣可被制成錐形或其它形狀，其基本圍繞纖維并產(chǎn)生導(dǎo)槽。通過(guò)這種引導(dǎo)，一方面可實(shí)現(xiàn)纖維在中心軸內(nèi)引導(dǎo)，從而能在所有方向上以相同方式發(fā)生傾斜運(yùn)動(dòng)。另一方面，利用合適的構(gòu)造，例如利用相對(duì)小的斜面，彈簧也可執(zhí)行對(duì)纖維的保護(hù)作用，因?yàn)樗芊乐估w維向外即在中心軸線外移位以及另一構(gòu)件進(jìn)入壓縮彈簧所限定的中心導(dǎo)槽。
[0016]此時(shí)該結(jié)構(gòu)的作用是，用于固定或連接的力同時(shí)允許在z方向即探測(cè)件縱軸上且指向測(cè)量機(jī)連接機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)并對(duì)此施加制動(dòng)反作用。
[0017]通過(guò)在探測(cè)件方向上的力作用，在其縱軸上作用的碰撞還可被吸收而未出現(xiàn)損壞。在此情況下，基體可有利地包括安置在軸承中的柱體或滾子，其兩個(gè)接觸點(diǎn)由兩個(gè)彈簧加載的球或滾子限定。根據(jù)在基體或者其柱體和軸承的球之間的可允許的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的設(shè)定，該布置結(jié)構(gòu)能以用于光學(xué)探測(cè)的單純的防撞保護(hù)機(jī)構(gòu)形式構(gòu)成，或者也還可以以開關(guān)測(cè)頭(即，接觸觸發(fā)測(cè)頭)的形式構(gòu)成。
[0018]由此，傳感器部件因此具有探頭或探測(cè)件的在三個(gè)方向即所謂的X、y和z方向上的彈簧輔助軸承。不同于現(xiàn)有技術(shù)的傳感器部件，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)的在z方向上的運(yùn)動(dòng)空隙大到足以允許也在此方向上的真正的防撞保護(hù)。另外，作用力的彈性特性造成作用的碰撞力的制動(dòng)和動(dòng)態(tài)容納。在光學(xué)系統(tǒng)情況下并且當(dāng)使觸感系統(tǒng)移動(dòng)到其初始位置時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)較高速度，因?yàn)橐部蓱?yīng)對(duì)因豎向移動(dòng)引起的碰撞。
[0019]還有利的是給裝有探測(cè)部件基體及其軸承的傳感器殼體部分填充油或具有阻尼效果的其它流體介質(zhì)，因?yàn)橛纱丝梢员ＷC高回復(fù)精度。因此，填充油也減少了校準(zhǔn)需求。
[0020]根據(jù)前序部分類型的傳感器部件相應(yīng)填充油或其它流體介質(zhì)還是一個(gè)獨(dú)立的發(fā)明，其可以獨(dú)立于居中布置的柱形或心軸形的壓縮彈簧來(lái)實(shí)施。尤其是所述基體和如前序部分所限定的類型的傳感器部件的至少一個(gè)軸承設(shè)置在該傳感器殼體的油填充部段的特征可以與不一定與居中布置的柱形或心軸形的壓縮彈簧相關(guān)的權(quán)利要求特征相組合。
[0021]以下將借助如圖示意所示或作為附圖示出的實(shí)施方式來(lái)單純舉例詳細(xì)描述或解釋根據(jù)本發(fā)明的傳感器部件，具體說(shuō):
[0022]圖1示出了本發(fā)明傳感器部件的第一示例性實(shí)施方式的視圖；
[0023]圖2不出了本發(fā)明傳感器部件的第一不例性實(shí)施方式的傳感器殼體和設(shè)于該傳感器殼體中的部件的視圖；
[0024]圖3a至圖3b示出了本發(fā)明傳感器部件的第一示例性實(shí)施方式的設(shè)于傳感器殼體中的部件的不意圖；
[0025]圖4a至圖4c示出了探測(cè)部件相對(duì)于在本發(fā)明傳感器部件中設(shè)于探測(cè)部件容納部上的軸承的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的示意圖；
[0026]圖5a至圖5e示出了探測(cè)部件和軸承的本發(fā)明實(shí)施方式的示意圖；和
[0027]圖6a至圖6c示出了用于光學(xué)接觸測(cè)量的探測(cè)件的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的示意圖。
[0028]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的傳感器部件的第一示例性實(shí)施方式的視圖。傳感器殼體包括光學(xué)和/或觸感探測(cè)部件，該探測(cè)部件又由探測(cè)件2和容納探測(cè)件的探測(cè)件容納部3構(gòu)成并且被用于表面測(cè)量，其中探測(cè)件被移動(dòng)成與所述表面成接近關(guān)系，即，被引導(dǎo)至用于光學(xué)測(cè)量的最佳測(cè)量距離。在附加的或補(bǔ)充的切換實(shí)施方式情況下，此時(shí)也可實(shí)施為表面的直接接觸。在這里，該探測(cè)件能以下端或者下部區(qū)域?qū)υ摫砻骈_始探測(cè)，或者在此區(qū)域內(nèi)可以發(fā)出并再次接收測(cè)量光。
[0029]在傳感器殼體I中布置有探測(cè)部件容納部，該探測(cè)部件容納部具有接觸該探測(cè)件容納部3的至少一部分的軸承，該探測(cè)部件并且進(jìn)而探測(cè)件2借助于該軸承相對(duì)于探測(cè)部件容納部或傳感器殼體I以可移動(dòng)的方式連接。在與探測(cè)件2對(duì)置的接合側(cè)，傳感器殼體I具有用于尤其以可分離的方式連接至測(cè)量機(jī)的接合部4。在此情況下，傳感器部件一般安裝在鉸接臂的一構(gòu)件上或可沿多個(gè)軸移動(dòng)的套筒上，在這里，該傳感器部件的更換及其安裝或接合通常以自動(dòng)化方式進(jìn)行。
[0030]為了實(shí)現(xiàn)活動(dòng)性，可在傳感器殼體I的上部?jī)?nèi)設(shè)置長(zhǎng)達(dá)幾厘米的卷繞光纖，這在制造和維護(hù)過(guò)程中允許更高的靈活性。與測(cè)量機(jī)的光學(xué)連接可通過(guò)插接來(lái)產(chǎn)生，從而使得評(píng)估電路能保留在傳感器部件之外。這種作為光學(xué)傳感器部件的配置形式的一個(gè)例子可以在EP2194357中找到。
[0031]圖2和圖3a至圖3b分別給出本發(fā)明傳感器部件的第一示例性實(shí)施方式的傳感器殼體I和布置在該傳感器殼體中的零部件的細(xì)節(jié)示意圖。傳感器殼體I的內(nèi)部設(shè)有探測(cè)件容納部3的基體8，該基體被傳感器殼體I或探測(cè)部件容納部5包圍。探測(cè)部件容納部5以與接合側(cè)對(duì)置的方式布置在傳感器殼體I內(nèi)并裝載有至少一個(gè)軸承。可在探測(cè)部件容納部5上構(gòu)成朝向接合側(cè)的接觸面，尤其是環(huán)形接觸面，用于容納所述至少一個(gè)軸承。該軸承分別由兩個(gè)球10形成，這些球之間具有間距并通過(guò)彈簧11保持就位。
[0032]基體8具有用作軸頸6的多個(gè)突出部或延伸部，它們例如呈柱狀或滾子狀。這些軸頸接觸該軸承的兩個(gè)球10，從而限定出兩個(gè)限定的接觸點(diǎn)。這些球10之間的距離此時(shí)匹配于軸頸6的直徑。軸頸6在軸承內(nèi)即在球10之間的位置中的運(yùn)動(dòng)受到止擋5a的限制。止擋5a確定了軸頸6進(jìn)入球10的侵入深度和進(jìn)而作用力以及該軸承的動(dòng)力學(xué)和觸發(fā)特性。
[0033]在球10和在靜止?fàn)顟B(tài)下處于這些球之間的軸頸6之間，在接觸點(diǎn)處實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電連接，這種導(dǎo)電連接可通過(guò)彈簧11進(jìn)一步延伸，從而可以通過(guò)電路的斷開來(lái)檢測(cè)軸頸6偏離軸承的情況。通過(guò)這種方式，電路結(jié)構(gòu)既能在接觸配置形式中記錄下探測(cè)件2接觸表面時(shí)的觸發(fā)，也能識(shí)別碰撞事故。
[0034]有利地，基體8呈板狀，即，相對(duì)于探測(cè)件容納部3的其余區(qū)域具有增大的橫截面的部分區(qū)域，并且具有以120°間距布置的三個(gè)軸頸6，每個(gè)軸頸對(duì)應(yīng)一個(gè)軸承。這些軸承或者相關(guān)的軸頸6可以處于板狀基體8的平面內(nèi)或者與之平行的平面內(nèi)。同樣，也可避免板狀設(shè)計(jì)，但無(wú)論如何可以實(shí)現(xiàn)相同類型的軸承，此時(shí)軸頸6可選地以較大長(zhǎng)度來(lái)形成。但是，可以通過(guò)板狀設(shè)計(jì)獲得力學(xué)有利的穩(wěn)定布置結(jié)構(gòu)。
[0035]在此布置結(jié)構(gòu)中，靜態(tài)確定探測(cè)部件的軸承。但也可以采用與之不同的數(shù)量的軸承或者軸頸6。當(dāng)測(cè)量機(jī)具有優(yōu)先測(cè)量方向時(shí)或者當(dāng)在測(cè)量方向或者碰撞過(guò)程方面有其它限制條件時(shí)，例如也可使用回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)或者鉸鏈來(lái)代替軸承和軸頸6的三種組合方式中的一種方式。
[0036]探測(cè)部件的基體8因此位于接合側(cè)和探測(cè)部件容納部5之間并且承受沿探測(cè)件2取向的力，該力由作為力產(chǎn)生元件的壓縮彈簧7產(chǎn)生。因此，所述力作用在朝向該探測(cè)件端部的方向上，該端部在工作狀態(tài)中整個(gè)朝向該表面或者朝向工件，即該力壓靠探測(cè)件脫離與引導(dǎo)傳感器部件的測(cè)量機(jī)載體部件的連接，從而導(dǎo)致在朝向表面的方向上作用的力，該力在接觸時(shí)反作用于通過(guò)該表面所施加的力。由于該彈性配置形式，在此方向上產(chǎn)生該布置形式，在這里，由此產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)通過(guò)壓縮彈簧7的反作用力被制動(dòng)。
[0037]但代替壓縮彈簧，也可以使用其它的力產(chǎn)生件，例如排斥布置的電磁體或永磁體或者氣壓件或液壓件，其中這些應(yīng)該優(yōu)選被設(shè)計(jì)成具有探測(cè)部件或其基體8的彈性作用偏移特征。螺旋彈簧被用作居中地布置的柱形或心軸形的壓縮彈簧帶來(lái)以下的本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)，即，光纖或還有其它測(cè)量線可在其內(nèi)即尤其在其縱軸內(nèi)被引導(dǎo)。
[0038]為保證對(duì)運(yùn)動(dòng)的抑制和高重復(fù)精度，傳感器殼體I的裝有探測(cè)部件機(jī)構(gòu)的那一部分填充有油或其它運(yùn)動(dòng)阻尼液。為了相對(duì)外部密封填充油的區(qū)域，傳感器殼體I在底部用膜12封閉。此外，測(cè)量線可在尤其在壓縮彈簧7內(nèi)的居中的波紋管9中被引導(dǎo)。
[0039]除了作為光學(xué)觸點(diǎn)4a的光纖插接連接部件，接合部4還可包括三個(gè)電觸點(diǎn)4b，用于碰撞檢測(cè)、用于連接至位于傳感器殼體內(nèi)的可讀取的且優(yōu)選可編程或重新編程的存儲(chǔ)介質(zhì)如EEPROM和用于接地。用于每個(gè)傳感器部件的單獨(dú)的數(shù)據(jù)或參數(shù)被存儲(chǔ)在該存儲(chǔ)介質(zhì)或EEPROM中，例如序列號(hào)、光學(xué)探測(cè)功能的焦點(diǎn)位置、工作范圍和探測(cè)件2的長(zhǎng)度，從而使得作為所謂的智能探頭的傳感器部件在接合過(guò)程范圍內(nèi)完成其通訊連接之后提供其專用數(shù)據(jù)。在此情況下，存儲(chǔ)介質(zhì)同樣可以通過(guò)電觸點(diǎn)4b被外部讀取或編程。而且，其它傳感器部件或傳感器，如溫度傳感器或慣性傳感器也可設(shè)置在傳感器殼體I內(nèi)，或者可以通過(guò)相應(yīng)的電路結(jié)構(gòu)來(lái)整合接觸式或者檢測(cè)碰撞式測(cè)量功能。
[0040]圖4a至圖4c在示意圖中解釋了探頭部件相對(duì)于安置在本發(fā)明傳感器部件內(nèi)的探測(cè)部件容納部上的軸承的豎向相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在圖4a中示出用于防撞保護(hù)的狀態(tài)，此時(shí)軸頸6完全接合到軸承中。現(xiàn)在，軸頸6的中點(diǎn)位于球10的中點(diǎn)的下方，所述球分別通過(guò)相關(guān)的彈簧11被固定在其位置上。但根據(jù)本發(fā)明，其它軸承部件也可被用來(lái)替代球10，例如兩個(gè)滾子。軸頸6的穩(wěn)定位置由呈凹窩狀的止擋5a限定，從而利用球的兩個(gè)接觸點(diǎn)以及止擋產(chǎn)生滑動(dòng)軸承。根據(jù)止擋深度和球10的半徑以及軸頸6的半徑的選擇，軸承的觸發(fā)特性可從堅(jiān)固的防撞保護(hù)被調(diào)整到接觸探頭的不穩(wěn)定平衡，所述防撞保護(hù)需要最小力使軸頸6分開并脫離軸承，而在不穩(wěn)定平衡中，輕微接觸的最小力作用已經(jīng)導(dǎo)致軸頸6和兩個(gè)球10中的至少一個(gè)球之間的電連接的分離，進(jìn)而導(dǎo)致切換過(guò)程。
[0041]在與物體碰撞的情況下，這使得探測(cè)件2和進(jìn)而探測(cè)部件在朝向接合部的方向上(即，在此豎向示出的z軸上)移位，探測(cè)件容納部3的和因而軸頸6的運(yùn)動(dòng)也發(fā)生在相同方向上，它使后者相對(duì)于容納部的球10抬起。圖4b示出這種運(yùn)動(dòng)。在此狀態(tài)中，雖然已經(jīng)解除軸頸的機(jī)械固定，但電接觸和因而電路還是因?yàn)檩S頸6保持不變地與球10接觸而保持閉合。允許軸頸6在保持點(diǎn)接觸情況下實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的間隙例如允許物體略微掠過(guò)，其中通過(guò)探測(cè)件2的可允許偏移來(lái)避免損傷，但沒(méi)有同時(shí)探測(cè)碰撞。因此有一定的允許接觸范圍。但如果運(yùn)動(dòng)超過(guò)由球和軸頸半徑和止擋深度預(yù)設(shè)的容許程度，如圖4c所示，則導(dǎo)電接觸被斷開，從而檢測(cè)到碰撞現(xiàn)象，并且驅(qū)動(dòng)裝置被關(guān)閉或其運(yùn)動(dòng)方向被反轉(zhuǎn)。因?yàn)橛杏糜谶M(jìn)一步向內(nèi)彈動(dòng)的剩余間隙，故可避免損傷。為了控制這樣的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，所述傳感器部件或測(cè)量機(jī)可包括如此形成的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，即，該電路因探測(cè)件2接觸該表面的斷開作為接觸轉(zhuǎn)換過(guò)程被記錄下來(lái)。
[0042]為實(shí)現(xiàn)使得傳感器部件沿三個(gè)軸進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定的和靜止的軸承，如此構(gòu)造該探測(cè)部件容納部，即它具有接觸基體或其軸頸6的三個(gè)軸承，所述軸承以彼此間有120°角間距的方式布置在平行于基體的一個(gè)平面內(nèi)。
[0043]包括軸頸6和軸承的探測(cè)部件的本發(fā)明各實(shí)施方式將如圖5a至圖e示意所示。
[0044]圖5a示出了圖4a至圖4c所使用的軸承布置形式，此時(shí)止擋5a包括用于軸頸6的槽，使得中點(diǎn)，即軸頸6的縱軸線位于球10的中點(diǎn)以下。為了克服在軸承中的固定，必須使軸頸6向上移動(dòng)一段距離，此時(shí)軸頸保持與球10的電接觸。在此情況下，球10必須在軸頸運(yùn)動(dòng)過(guò)程中執(zhí)行輕微側(cè)向運(yùn)動(dòng)，因此必須提供用于此的相應(yīng)間隙。
[0045]圖5b示出這樣的布置形式，其中，軸頸6的中心點(diǎn)因?yàn)橹箵?b的平坦表面而位于球10的中心點(diǎn)以上，從而只通過(guò)作用于探測(cè)部件基體的基座上的力來(lái)實(shí)現(xiàn)在軸承中的固定。即便小的偏移也導(dǎo)致電路斷開，從而可以識(shí)別探測(cè)件在待測(cè)表面上的輕微接觸，并且可產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)。與此同時(shí)，通過(guò)此布置形式獲得如上所述的防撞保護(hù)。在此情況下，可以例如通過(guò)考慮附加信息來(lái)區(qū)分既定接觸和偶然碰撞。如果例如當(dāng)接近待測(cè)工件時(shí)，在位于工件空間體積之外的空間范圍中探測(cè)到接觸，則這被評(píng)定為碰撞。由此，在力學(xué)相同設(shè)計(jì)情況下，這樣的布置可根據(jù)工作狀態(tài)或其它信息被用于接觸測(cè)量功能和碰撞檢測(cè)。
[0046]原則上，也可為軸頸6和球10選擇相同的直徑，或者軸頸6可形成有橢圓形橫截面，如圖5c所示。如果中點(diǎn)和接觸點(diǎn)位于與在探測(cè)件2方向上作用的力的矢量垂直的平面內(nèi)，則在不考慮該力的情況下，實(shí)現(xiàn)不穩(wěn)定平衡，該不穩(wěn)定平衡的特點(diǎn)在于接觸點(diǎn)處的摩擦。
[0047]如圖5d所示，代替兩個(gè)球或滾子，所述兩個(gè)接觸點(diǎn)中的一個(gè)接觸點(diǎn)也可以由被用作止擋5c的成型部10’的曲面來(lái)形成。
[0048]同樣，彈動(dòng)軸承不僅可利用帶有在探測(cè)件方向上取向的彈簧的球10來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可通過(guò)垂直取向的或以不同角度取向的彈簧11’來(lái)實(shí)現(xiàn)，如將在圖5e中解釋的那樣。
[0049]圖6a至圖6c示出了用于光學(xué)和接觸測(cè)量的探測(cè)件的示例性實(shí)施方式的示意圖，其中，探測(cè)件的這種配置也可與本發(fā)明傳感器部件無(wú)關(guān)地實(shí)現(xiàn)。在此情況下，具有用于光學(xué)測(cè)量的光束引導(dǎo)功能的探測(cè)件2也裝載有用于表面接觸測(cè)量的球13、13’或13”。球13、13’或13”具有用于光束引導(dǎo)機(jī)構(gòu)的孔，該孔如圖6a所示被構(gòu)造成在球13內(nèi)的開口，所述球作為用于光束引導(dǎo)機(jī)構(gòu)的光學(xué)零部件，如光纖的端部來(lái)構(gòu)成，從而使得測(cè)量輻射不必被以光學(xué)方式引導(dǎo)穿過(guò)球材料。
[0050]但同樣，用于光束引導(dǎo)機(jī)構(gòu)的零部件的端部也可被偏移地布置到球13’的內(nèi)部，如圖6b所示，從而使得至少一部分光路移動(dòng)到球內(nèi)部，但此時(shí)光束引導(dǎo)部關(guān)于球13’的材料以自由輻射光學(xué)件形式實(shí)現(xiàn)，即它沒(méi)有照透所述球。
[0051]最后，輻射也可被引導(dǎo)穿過(guò)球13”的材料，從而實(shí)現(xiàn)向外連續(xù)的封閉。但這要求球13”或者其材料能透過(guò)光學(xué)測(cè)量所用的波長(zhǎng)。在此情況下，球13”的曲率也可以被用于形成測(cè)量輻射的光束。
【權(quán)利要求】
1.一種用于測(cè)量機(jī)、尤其是坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的傳感器部件，該傳感器部件至少具有: -探測(cè)部件，該探測(cè)部件具有用于對(duì)表面進(jìn)行光學(xué)測(cè)量的探測(cè)件(2)和尤其帶有板狀基體(8)的探測(cè)件容納部(3)， -傳感器殼體(I)，該傳感器殼體具有包括至少一個(gè)軸承的探測(cè)部件容納部(5)，所述軸承接觸所述基體(8)并具有至少一個(gè)限定的接觸點(diǎn)，且尤其是兩個(gè)限定的接觸點(diǎn)，借助于所述接觸點(diǎn)，所述探測(cè)部件被連接成能相對(duì)于所述探測(cè)部件容納部(5)移動(dòng)， 其中， -所述傳感器殼體(I)具有接合側(cè)，該接合側(cè)帶有接合部(4)，用于連接尤其是以可分離的方式連接至測(cè)量機(jī)，并且所述接合側(cè)尤其還帶有光學(xué)觸點(diǎn)(4a)和/或電觸點(diǎn)(4b)，-所述傳感器殼體(I)至少部分地包圍所述基體(8)上的所述探測(cè)部件，并且沿所述探測(cè)件(2)取向的力被施加給所述基體(8)， -所述探測(cè)部件容納部(5)以與所述接合側(cè)對(duì)置的方式位于所述傳感器殼體(I)內(nèi)并且裝載所述至少一個(gè)軸承；并且 -所述探測(cè)部件的所述基體(8)被布置在所述接合側(cè)和所述探測(cè)部件容納部(5)之間，其特征在于，在所述接合側(cè)和所述探測(cè)部件的所述基體(8)之間居中地設(shè)置有柱形或心軸形的壓縮彈簧(7)，該壓縮彈簧將所述基體(8)壓靠在所述至少一個(gè)軸承上，并且所述壓縮彈簧包括沿該壓縮彈簧的縱軸引導(dǎo)的光纖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器部件，其特征在于，所述探測(cè)部件還被構(gòu)造成用于對(duì)表面進(jìn)行觸覺測(cè)量，尤其是被構(gòu)造成呈開關(guān)測(cè)頭的形式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的傳感器部件，其特征在于，所述探測(cè)部件容納部(5)具有面向所述接合側(cè)以用于容納所述至少一個(gè)軸承的接觸面，尤其是環(huán)形接觸面。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的傳感器部件，其特征在于， ?所述基體(8)包括至少一個(gè)帶有曲面的軸頸￠)，尤其是徑向向外取向的柱體，用于支撐在所述軸承的所述至少一個(gè)接觸點(diǎn)上，并且 ?所述至少一個(gè)軸承包括至少一個(gè)彈簧加載的球(10)或滾子，用于限定所述至少一個(gè)接觸點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳感器部件，其特征在于，所述至少一個(gè)軸承包括至少兩個(gè)彈簧加載的球(10)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的傳感器部件，其特征在于，所述至少一個(gè)軸承以滑動(dòng)軸承的形式構(gòu)成。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的傳感器部件，其特征在于，所述探測(cè)部件容納部(5)具有接觸所述基體(8)的三個(gè)軸承，所述三個(gè)軸承以彼此間隔開120°的角間距的方式布置在平行于所述基體(8)的平面內(nèi)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的傳感器部件，其特征在于，由所述基體(8)與所述至少一個(gè)接觸點(diǎn)的接觸來(lái)限定閉合電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的傳感器部件，其特征在于，所述閉合電路經(jīng)由所述電觸點(diǎn)(4b)穿過(guò)所述接合側(cè)被向外輸出以便進(jìn)行評(píng)估。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的傳感器部件，其特征在于，設(shè)有電路結(jié)構(gòu)，該電路結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成使得由于所述探測(cè)件(2)接觸所述表面而造成的電路斷開能作為接觸轉(zhuǎn)換過(guò)程和/或碰撞被記錄下來(lái)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的傳感器部件，其特征在于，在所述傳感器殼體(I)內(nèi)布置有用于提供所述傳感器部件的參數(shù)的可讀取的、且尤其是可編程的電子存儲(chǔ)介質(zhì)，尤其是能通過(guò)所述接合側(cè)的所述電觸點(diǎn)(4b)被讀取并可選地被編程的電子存儲(chǔ)介質(zhì)。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的傳感器部件，其特征在于，所述基體(8)和所述至少一個(gè)軸承被布置在所述傳感器殼體(I)的被油填充的部分中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的傳感器部件，其特征在于，設(shè)有中央的油密波紋管(9)，用于軸向引導(dǎo)所述光纖，尤其還軸向引導(dǎo)附加線纜。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的傳感器部件，其特征在于，所述探測(cè)件(2)包括用于對(duì)所述表面進(jìn)行光學(xué)測(cè)量的光束引導(dǎo)機(jī)構(gòu)和用于對(duì)所述表面進(jìn)行觸覺測(cè)量的球(13，13，，13”)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的傳感器部件，其特征在于，所述球(13，13’，13”)具有用于所述光束引導(dǎo)機(jī)構(gòu)的孔，并且所述球尤其能讓用于所述光學(xué)測(cè)量使用的波長(zhǎng)透過(guò)。
【文檔編號(hào)】G01B5/016GK104246422SQ201380021757
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月24日
【發(fā)明者】托馬斯·延森, 弗蘭克·索普, 本杰明·烏里奧德 申請(qǐng)人:赫克斯岡技術(shù)中心