专利名称：用于确定测量目标的空间坐标的坐标测量机用的探测头的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于确定测量目标的空间坐标的坐标测量机的探测头，其包括具有保持栓的联接部分，在其上可拆卸地布置有探测工具，该探测工具包括至少一个用于探查测量目标的针部，以及旋转板，该旋转板由保持栓在多个限定出的旋转角度位置中的一个中联接至联接部分。本发明还涉及诸如探测头的探测工具。
背景技术：
该类型的探测头和探测工具由DE10114126A1公开。坐标测量机通常用于确定工件的几何尺寸和/或形状。总体地，坐标测量机包括可相对于工件(下文中称作测量目标)移动的测量头。取决于测量头相对于工件的位置，确定出空间坐标，其代表工件上限定的测量点在测量体积内的位置。如果对于多个测量点确定出多个空间坐标，则可在这些空间坐标的帮助下查验测量目标的几何尺寸和/或形状。在许多情形中，坐标测量机的测量头包括探测工具，使用该探测工具接触(物理接触)测量目标的希望的测量点。相应地，测量头常称作接触探测头。探测工具通常包括具有自由端的针部，其上设置有接触球。使用接触球接触测量目标上的希望的测量点。为了在复杂工件的情形中接触全部测量点，常希望将针部保持在相对于探测头的不同取向中。此外，常希望使用具有探测头上的不同针部或针部组合的探测工具，以最优地接触全部希望的测量点。前文中提及的DE10114126A1公开了一种具有可更换探测工具的探测头。探测工具包括针部，该针部被弯折成L形且可在不同的旋转角度位置中紧固在探测头上。探测工具的旋转板由运动学三点轴承装置布置在探测头的限定的旋转角度位置中。为了改变旋转角度位置，旋转板通过气动促动的推杆从三点轴承脱开，且随后由布置在探测头上的旋转驱动装置在推杆上旋转。旋转板随后重新接合进入限定的三点轴承中。旋转板以及布置在其上的针部的旋转角度位置由传感器确定，该传感器同时还传输旋转驱动器的信号。为了在针部旋转时阻止旋转板脱落，旋转板由钩状连接部紧固在推杆上。未公开其他在旋转过程中阻止旋转板脱落的安全措施。已知的探测头使得使用具有不同取向的不同探测工具是可能的。其因此适于在复杂测量目标上的灵活测量。缺点在于整合在探测头中的旋转驱动器以及气动促动推杆，除探测头传感器之外还需要它们来确定针部相对于探测头的位移。取决于使用频率，旋转驱动器产生热量，该热量对探测头使得测量准确性具有不良的影响。此外，将附加的构件整合入探测头中导致了更重的重量。在此前(稍后公布)专利号为DE102009008722. 2的德国专利申请中，本专利的申请人已经描述了一种用于坐标测量机的探测头，其中探测工具可在测量力产生器以及所谓滚动运动凸出部的辅助下旋转。测量力产生器实际上在所谓的主动式探测头中用于调节和确保接触测量点时的限定的采样力。它们设置在主动式探测头中，且根据DE102009008722. 2中描述的概念，它们被附加地用于旋转探测工具。相应地，DE102009008722. 2的探测头避免了 DElOl 14126A1的探测头中的缺陷。在DE102009008722. 2的探测头的情形中，探测工具的旋转板紧固在保持栓上，通过该保持栓旋转板可从其运动学轴承脱开，用于旋转运动。在测试操作中，可发现旋转板在保持栓上的紧固是关键点。如果保持栓和/或旋转板被污染，则可预见旋转板在保持栓上的紧固将成为不足够的，且探测工具可在滚动凸起部上的旋转期间松动且脱落。这通常将导致对探测工具和/或测量目标的损坏。DE102005043454B3公开了一种用于坐标测量机上的探测工具的可更换接收的更换装置，确保探测工具即使在碰撞时也不从台座中脱出的安全缆线，但探测工具可在碰撞事件中能从台座拆下，以避免损坏。在前述的现有技术DE102009008722. 2中也描述了类似的安全机构。但是，该安全机构不提供当探测工具在保持栓上的紧固已经不足够时防止探测工具脱落的保护。EP0523906A1公开了另外的探测头，其包括可旋转探测工具。该例中的探测工具磁性地保持在探测头上。用于固定探测工具的保持磁体连接至一轴，该轴可由专门为此设置于其上的电机转动。为了旋转探测头，保持磁体和轴一起向前移动，从而探测工具从其工作位置脱开。在电机的协助下，探测工具继而被旋转。随后，轴被拉回其初始位置，而保持磁体从探测工具脱开。仍然一样，没有提供在旋转中防止探测工具脱落的特别的安全措施。针对该背景情况，本发明的目标是提供一种前文中提及的类型的探测头，其中探测工具针对特别是在旋转中的脱落造成的损坏进行保护。优选地，探测头意图在不包括用于旋转探测工具的特殊的旋转驱动器的情形下工作，尽管本发明不限于此。
发明内容
根据本发明的一个方面，通过前述类型的探测头实现该目标，旋转板包括栓锁机构，该栓锁机构包括至少一个可调节栓锁元件和检测器，栓锁元件包括栓锁位置以及至少一个脱开位置，在该栓锁位置中其将旋转板紧固在保持栓上，而在脱开位置中其脱开保持栓，且探测器产生表示栓锁位置和/或脱开位置的信号。根据另一方面，通过用于前文中提及的类型的探测头的探测工具实现了该目标，该探测工具具有包括上述类型的栓锁机构的旋转板。该新探测头和新探测工具具有栓锁机构，其布置在探测工具的旋转板上。将探测工具紧固在探测头上因此部分地由旋转板完成，且不仅限于探测头中用于旋转板的插座。此外，旋转板包括检测器，在其辅助下监测栓锁机构的功能。检测器产生栓锁机构的栓锁位置和/或脱开位置的信号。因此，信号设计为指示栓锁元件的相对位置。优选地，检测器信号在探测头中被评价，以尽可能早地检测旋转板在保持栓上的不充分的紧固，且用于传达警告信号至机器的使用者和/或触发作为警告信号的函数的操作关闭。因此优选地是，如果评价和控制单元(其可可选地布置在探测头中或与探测头分离)阻止旋转板的脱开和旋转角度位置的改变，其在本示例中为探测器的信号的函数。新的探测头和新的探测工具因此具有专用的检测器，其允许在专用的监测信号的辅助下监测栓锁机构。替换地或额外地，栓锁机构可形成为防错的，例如通过一机械设计，其排除具有不充分栓锁的探测工具的紧固。但是，使用检测器产生专用的检测信号简化了旋转板和联接部分之间的界面的机械设计。此外，检测器允许将旋转板和联接部分之间的机械界面的变动计入考量。对栓锁机构的功能有影响、且直到坐标测量机的操作中才产生的变动可能例如是污染、磨损和/或不正确操作的结果。检测器允许对栓锁功能的非�？煽亢途玫募嗖�。此外，检测器在探测工具中的整合在简化较旧的坐标测量机的翻新中是有优势的。如下文中关于优选的示例性实施例说明的，可不使用用于旋转探测工具的特殊的旋转驱动机器而是在探测头中使用一个或多个测量力产生器而优势地制造新的探测头，以使用滚动运动凸起部产生希望的转动运动。但整合在探测工具中用于监测整合在探测工具中的栓锁元件的探测器也可优势地在具有用于转动探测工具的特殊的旋转装置的探测头中使用。因此，完全实现了上述目标。在优选的改进中，旋转板具有至少一个识别电路，且联接部分具有用于读取该至少一个识别电路的传感器。在该改进中的识别电路是电路(优选的为电子电路)，其包含用于识别旋转板的编码。优选的识别电路包括其中数字地存储有编码的存储器。但是，原则上来说，识别电路可包括可由联接部分中合适的传感器机械地、电学地和/或光学地读取的机械编码。优选的改进具有的优势是探测头可以简单和自动的方式识别探测工具的身份和属性，这例如是为了确定可能的旋转角度位置的数量和/或新检测器的存在。在另一改进中，检测器设计为根据栓锁位置和/或脱开位置阻止传感器读取识别电路。通过检测器使用由识别电路以任何方式传达的编码以产生用于栓锁机构的监测信号，该改进允许非常简单、经济和紧凑的检测器制造。在优选的示例性实施例中，检测器当栓锁元件不处在其栓锁位置中时(即，其处在任意类型的脱开位置中时)阻止识别电路被读取。该例中检测器的“信号”包括传感器没有从识别电路接收到信号。检测器可因此为无源元件，其不在探测头中产生额外的热量。在此外的改进中，探测器包括电开关，其和至少一个识别电路电串联地设置。该改进允许非常简单、经济和可靠的检测器制造。电开关优选地为机械促动微开关，其仅当栓锁元件处在其栓锁位置中时关闭。这样的开关可很好地整合在旋转板的狭小的安装空间中，且其可非常有效地阻止识别电路的读取。在另外的改进中，旋转板包括多个识别电路，该识别电路中的每一个都代表限定的旋转角度位置中的一个，且检测器设计为根据栓锁位置和/或脱开位置阻止传感器读取识别电路。优选地，在该改进中，为每一个限定出的旋转角度位置提供单独的识别电路。在该改进中，在单个识别电路的辅助下探测头可非常高效地确定旋转板的当前旋转角度位置，其中识别电路由传感器读取。检测器形成为阻止多个识别电路的读取是有优势的，这是因为在该情形中仅需要一个检测器。在优选的示例性实施例中，探测器包括前述的开关，其和多个识别电路串联地设置。该改进允许在每一个旋转角度位置中对栓锁功能的可靠的监测，以及紧凑的结构。在另一改进中，旋转板具有多个旋转板栓锁元件，这些栓锁元件限定出旋转角度位置,且至少一个识别电路包括多个电触点，这些触点关于旋转板栓锁元件中的至少一个径向地布置。优选地，关于每一个旋转板栓锁元件径向地布置时，存在有分别连接至识别电路的一对电触点，每一个识别电路精确地识别一个旋转板栓锁元件。进一步优选地，在联接部分上布置有触点对，其布置为在每一个旋转角度位置中经由分配给该识别电路的电触点精确地读取一个识别电路。该改进允许了对每一个限定出的旋转角度位置的快速和非�？煽康娜范�。电触点的径向布置进一步有利于紧凑和清晰的结构。此外，该改进简化了检测器的优选的制造，该检测器的形式是与全部识别电路电串联地布置的开关。在另一改进中，联接部分包括多个联接板栓锁元件以及另外的传感器，该另外的传感器设计为检测至少一个联接板栓锁元件和至少一个旋转板栓锁元件之间的机械接触。优选地，联接板栓锁元件形成为球或滚柱对，其形成中间空间，在该空间中可精确地接合一个旋转板栓锁元件。但是，可预见每一个旋转板栓锁元件为球或滚柱对，在其之间可精确地接合一个联接板栓锁元件。该改进产生了第二、独立的信号路径，其可优势地用于检测联接部分上的旋转板的承载。但是，该另外的传感器不能替换上述的检测器，这是因为其不提供和栓锁元件相关的任何信息。但是，该另外的传感器允许对栓锁功能的更佳的监测，这是因为旋转板的检测器可仅当旋转板布置在联接部分的区域中时将上述信号传达探测头。该另外的传感器因此可传达附加的信息，这可优势地用于区分各个可能的构造。此外，该另外的传感器使得确定旋转板是否在运动学地特有的限定出的旋转角度位置中联接至联接部分和/或其是否从运动学轴承脱开以进行旋转容易地成为可能的。在另外的改进中，栓锁机构包括两个(优选地为弹簧加载的)滑动部件，其可彼此相对地位移，以将至少一个栓锁元件带入脱开位置中。两个相反地运动的滑动部件允许栓锁机构的简单和可靠的打开和闭合。此外，包括至少两个相反地运动的栓锁元件的栓锁机构对于装配旋转板时的略微的定位不准确是鲁棒和耐受的。该不准确由相反地运动的元件补偿。弹簧加载滑动部件具有其确保限定的�？课恢玫挠攀疲诟梦恢弥行逵叛〉厮ㄋ诒３炙ㄉ�。优选的滑动部件各自包括自由端，这些自由端彼此直径地相对地位于�？课恢弥校揖断虻赝怀龀灞哐亍８酶慕市矶运ㄋ沟募虻サ氖侄せ钜约案叨瓤筛粗频幕荡俣Ｔ诹硗獾母慕校讲馔钒ㄆ渖峡梢贫匕沧坝辛硬糠值谋咎宀糠趾椭辽僖桓霾饬苛Σ鳎貌饬苛Σ魃杓莆迪至硬糠窒喽杂诒咎宀糠值脑硕�。该改进涉及主动式探测头，其包括至少一个测量力产生器，该探测头能够沿限定的方向将布置在连接部分上的探测工具位移，或当探测工具邻接测量点时产生预定的测量力。优选地，探测头包括至少三个测量力产生器，其可将联接部分沿三个相互正交的方向位移。该改进允许对测量力的非常准确的调节，且其可简化测量目标的连续扫描中的自动路径控制。在另一改进中，在本体部分上形成滚动运动凸起部，在其上旋转板可通过联接部分的运动而滚动。该改进使用了 DE102009008722. 2中描述的概念，以在测量力产生器的辅助下将旋转板带入希望的旋转角度位置中。相应地，DE102009008722. 2关于该概念的全部细节被通过引用的方式合并于此。在全部具有这样的探测头的情形中，在新检测器的辅助下被监测的新的栓锁机构允许了旋转板的可靠的紧固，且其避免了由于旋转板在滚动运动凸起部上旋转时探测工具脱落噪声的特定的损坏。在且仅在该情形中，旋转板承受横向力，其可当有紧固但紧固不充分时导致脱落。在另外的改进中，滚动运动凸起部是衬套，其布置为基本和旋转板共心。优选地，该衬套为圆柱衬套，其布置为和圆形旋转板共心。该改进允许了非常紧凑的机构以及旋转板在滚动运动凸起部上的迅速和独立于位置的旋转。在另一改进中，牵引元件布置在旋转板和滚动运动突起部之间。在优选的变体中，牵引元件是橡胶状环，其布置在旋转板的外周界上，且其增加了旋转板和滚动运动凸起部之间的静摩擦力和滑动摩擦力。在另一变体中，牵引元件在滚动运动凸起部上和/或旋转板的外周界上具有砂纸状表面。在另一变体中，牵引元件产生在旋转板和滚动运动凸起部之间的适形配合。例如，牵引元件可包括齿轮装置，例如通过包括位于外周界上的外齿部的旋转板，该外齿部形成为和滚动运动凸起部上的内齿部啮合。这样的牵引元件改进了旋转板和滚动运动凸起部之间的驱动力。滑动被降低，如果没有被完全除去的话。牵引元件因此有利于将旋转板迅速和准确地带入希望的旋转角度位置中。在另一改进中，止动部设置在本体部分上，通过该止动部保持栓可相对于联接部分固定。在优选的改进中，保持栓以一方式保持在联接部分上，使得其可和旋转板的旋转轴线平行地移动。在第一位置(栓锁位置)中，保持栓将旋转板拉入优选的运动学三点轴承中。在第二位置(旋转位置)中，保持栓将旋转板从运动学轴承脱开，以允许旋转板的旋转。优选地，栓安装在旋转位置中，在滚柱轴承中没有游隙，以允许旋转板的轻微的旋转。在栓锁位置中，保持栓优选地布置在距轴承元件一距离处，即，其在轴承元件内有游隙，以避免当接触测量目标时的机械钳合。优选的，止动部具有的优势是保持栓可在测量力产生器的辅助下相对于联接部分非常有效地移动(在测量力产生器的辅助下通过将联接部分平行于旋转板的旋转轴线移位)，而同时保持栓固定在止动部上。该构造允许旋转板的非常平滑的脱开和接合，其中再次以优势的方式使用整合的测量力产生器。该改进的基本概念在本发明的申请人所述的另一德国在先(公开在后)德国专利申请(申请日2010年4月22日，申请号未知)中描述。关于止动部的细节，也通过引用的方式将该在先申请合并于此。在另一改进中，联接部分布置在止动部和旋转板之间。该改进还有利于特别紧凑的结构和允许除可更换探测工具之外的全部探测头构件的优势的封装。应理解上述特征以及下文中将说明的特征可不止以各自的示出的组合使用，而也可以其他组合或单独地使用，而不背离本发明的范围。
本发明的示例性实施例示出在视图中，且在下文的描述中更详尽地说明。图1示出了包括根据本发明的一个示例性实施例的探测头的坐标测量机，图2示出了包括探测头传感器和测量力产生器的探测头的简化的示意图，图3示出了以联接部分的俯视图示出探测头的优选的示例性实施例，图4示出了沿线IV-1V的图3的探测头的剖视图，图5示出了用于联接至图3的联接部分的探测工具的优选的示例性实施例，图6a和6b示出了图5中的探测工具的栓锁机构的第一以及改进后的第二示例性实施例，图7示出了旋转工具的旋转过程中优选的探测头的简化的示意图，和图8至图10示出了在各个操作位置中的图3和图4的探测头的联接部分。
具体实施例方式在图1中，用附图标记10总体地标示具有新探测头的坐标测量机。该情形中坐标测量机10包括基部12，其上设置有台架14，从而其可沿纵向方向移动。台架14相对于基部12的移动方向通常标示为y轴线。在台架14的上横梁上，滑架16布置为可沿横向方向移动。横向方向通常标示为X轴线。滑架16支撑套管轴18，其可沿z方向(即垂直于基部12)移动。附图标记20、22、24标示出测量仪器，在其辅助下台架14、滑架16和套管轴18的位置可被确定。通常，测量仪器20、22、24为玻璃测量尺(glass measuringscale),其在合适的传感器的辅助下读取。保持探测工具27的探测头26被布置在套管轴18的下自由端上。该情形中的探测工具27包括3个针部28，其每一个都包括位于其自由端上的球29。该球用于接触测量目标30上的测量点。在测量仪器20、22、24的辅助下，在接触测量点时能够确定探测头26在测量体积内的位置。作为其函数，可继而确定取样测量点的空间坐标。附图标记32标示评价和控制单元，其经由线34和36连接至台架上的传感器和驱动器。控制单元32被用于操作电机驱动器，以将探测头26沿三个坐标轴X、y和z移动。评价和控制单元32还读取来自测量仪器20、22、24中的测量值，且作为其函数和探测工具27的位移的函数，其确定测量点的当前空间坐标，以及测量目标30的其他几何形状值。在高度简化的示意图中，图2示出了探测头26的基本功能。探测头260包括本体部分38和联接部分40，其在该情形中通过两个叶片弹簧42和44彼此连接。叶片弹簧42、44形成弹簧平行四边形，其在该情形中允许联接部分40沿箭头46的方向的运动(且沿箭头46’的方向返回)。具有针部28的探测工具因此从其�？课恢谜箍痪嗬隓。附图标记28’和29’示出了处于展开位置中的具有球29的针部28中的一个。探测工具27相对于本体部分38的位移可为在测量点处接触测量目标30的结果。优势地，在确定空间坐标时将探测工具27的位移计入考量。此外，在优选的示例性实施例中探测工具27的位移可在测量力产生器56的辅助下产生，如下文中更详尽地解释的。臂部48,50在该情形中分别布置在本体部分38和移动部分40上。臂部48、50在该情形中平行于叶片弹簧42、44。在臂部48、50之间，布置有位移检测器52 (此处由尺54代表)和测量力产生器56。该情形中位移检测器52包括形为柱塞线圈(plunger coil)的测量线圈53。替换地或附加地，可预见霍尔传感器、压阻传感器或其他的传感器为位移检测器52，在其辅助下可确定探测工具27相对于本体部分38的空间位移(或更精确地，由叶片弹簧42、44形成的弹簧平行四边形的位移)。该情形中的测量力产生器56类似地形成为柱塞线圈。在其辅助下，可通过在线圈中产生的磁场的辅助下吸引或排斥芯部59而将两个臂部42和50拉在一起或推开分离。在图2的高度简化示意图中，探测头26仅允许探测工具27沿箭头方向46的位移。但是，相关领域技术人员将了解，探测头26通常允许沿两个正交空间方向的相应的位移。这可示例性地通过其他的弹簧平行四边形和/或膜片弹簧实现。但是，本发明不意图限制为该特殊的探测头，且可使用其他探测头执行，这些其他探测头包括本体部分38和相对于其可移动的联接部分40。图3示出了图2的探测头26的优选示例性示例的仰视图(不包括探测头工具27)。图4示出了沿剖面线IV-1V的图3中的探测头的简化剖视图。该本体部分38保持联接部分40，其可优选地沿三个正交空间方向在本体部分38上移动。仅出于简明的目的，允许三个正交移动方向的仅两个弹簧元件42示出在图4中。该情形中的联接部分40包括栓57，其以垂直可移动的方式在联接部分40中被引导(将在下文中结合图8-10对其进行说明)。在联接部分40的边沿区域中，三对栓锁球58沿圆周方向均匀地布置。以一方式选择该布置，使得栓锁球对各自都具有从栓57的相同径向距离。联接部分40还包括磁体60，其在此处示例性地为环状电磁体。替换地，磁体可为永磁体，其可由附加的电磁体增强或减弱。在该情形中，磁体60布置为和联接部分40上的栓57共心。在该情形中，联接部分40还包括具有两个触点66的传感器64，以及传感器65。形为具有内壁72的圆柱衬套的滚动运动凸起部68形成在本体部分38上。在情形中，滚动运动凸起部68和栓57共心地延伸。如参照图2已提及的，可在测量力产生器56的辅助下变动联接部分40相对于本体部分38的位置。它们被常规地使用，以当对测量目标取样时产生限定的测量力。为了进一步允许栓57相对于联接部分40的优势的转动，在优选的示例性实施例中设置有止动部62，其在本文中形成在本体部分38上或至少刚性地连接至其。止动部62和板63协作，该板形成在栓57的上端部上。在图4中，栓57的上端部向上延伸超过止动部62，且板63布置在止动部62上方。当联接部分40在测量力产生器56的辅助下被向下压时，栓57跟随该运动，直至板63从上方接触止动部62。超过该位置，栓57被阻止进一步向下运动。另一方面，联接部分40可在测量力产生器56的辅助下被进一步向下按压。在栓57由板63阻挡在止动部62上的时刻之后，测量力产生器继续地仅将联接部分40向下移动，而不再将栓57向下移动。换句话说，测量力产生器56将联接部分40向下相对于栓57推动。由于栓57形成为其下自由端保持探测工具(如下文中参照图8至10更详尽地说明的)，可使用测量力产生器56和止动部62变动联接部分40和探测工具27之间的距离，且特别地是减少该距离。这在新坐标测量机的示例性实施例中优势地使用，以将联接部分40 “平滑地”移动至探测工具27上且随后将其和磁体60紧固。图5示以界面的平面图示出了探测工具27的优选示例性实施例，通过该界面探测工具联接至联接部分40。探测工具27包括旋转板74，其在该情形中制成为圆形的。布置在旋转板74的外周界上，存在有牵引元件76，此处通过示例的方式其行为O形环。替代O形环，在其他示例性实施例中，橡胶弹性材料制成的扁平带布置在旋转板的外边沿上。在该情形中，旋转板74包括多个栓锁滚柱80，其每一个都径向地对齐。栓锁滚柱80沿旋转板74的圆周方向均匀地布置。从每一个栓锁滚柱80径向向内，布置有两个触点82。在该情形中，触点82沿旋转板74的径向方向一个位于另一个之后，以提供沿圆周方向分布的径向触点对的设置。每一对都是对齐确定元件84的一部分，其和联接部分40上的传感器64协作(参见图8)。在优选的示例性实施例中，每一个对齐确定元件84都包括识别电路(其示例地形式为存储器芯片)，在其中存储有单独的编码。每一个识别电路因此代表特殊的信息项。通过触点66，传感器64 —次仅可读取一个识别电路84，且在其读取的编码的辅助下确定探测工具相对于联接部分的旋转角度位置。优选地，至少一个识别电路包含另外的信息项，其代表作为一整体的探测工具27的身份和/或属性。形为圆形开口的接收元件90布置在旋转板74的中心处。在该情形中，两个栓锁元件92布置在接收元件90中，旋转板74通过其可紧固在栓57的下自由端上。在图5中的示例性实施例中，栓锁元件92是两根杆，该两根杆形成为在位于栓57的下自由端上的沟槽中接合(参见图9)。在该情形中，探测工具27载有根据图1的三个针部28。针部28布置在旋转板74之下。探测工具的构造不限于图5中示出的方式。可以使用具有不同长度和/或几何形状的针部。使用的针部的数量和/或栓锁滚柱的数量也可不同于示出的示例性实施例。图6a示出了栓锁机构86，通过其栓锁元件92可打开或闭合，以将旋转板74紧固在栓57上。栓锁机构86在优选的示例性实施例中整合在旋转板74中。优选地，栓锁机构86布置在旋转板74的上侧部(其在图5中示出)和针部28之间。在优选的示例性实施例中，栓锁机构86包括两个滑动部件87a、87b，其可彼此相对地运动。每一个滑动部件87a、87b都由弹簧元件88偏置进入�？课恢弥�。在优选的示例性实施例中，弹簧元件88偏置�？课恢弥械幕考�87，在该位置中栓锁元件92钳合栓57上的旋转板74。在优选的示例性实施例中，每一个滑动部件87都分别连接至钳合件 89a、89b。栓锁元件92布置在钳合件89a、89b上。通过将滑动部件87a、87b沿图6a中示出的箭头的方向彼此抵靠地按压，钳合件89可被从彼此按压分离。脱开滑动部件87的作用是弹簧元件88再次将栓锁元件92按压在一起。为了打开栓锁机构86，每一个滑动部件87都包括自由端91，其向外突出超过旋转板74的外周界。在优选的示例性实施例中，滑动部件87a、87b的自由端91a、91b在旋转板74的外周界上彼此直径地相对。图6b示出了操作位置中的栓锁机构86’，在该位置中栓锁元件92处在脱开位置中，即栓锁机构86’被打开。相反地，图6a示出了处在关闭位置中的栓锁机构86，S卩，栓锁元件92处在其栓锁位置中。此外，图6b示出了包括栓锁元件92’的变体。栓锁元件92’是钳合件89上的齿状凸起部，其在栓57上的沟槽中径向地接合。相反地，根据图6a的栓锁元件92是相切地布置在沟槽中的杆形元件(参见图9)。在一些示例性实施例中，齿状凸起部92’是优选的，这是因为它们在探测工具和测量目标的接触中更容易破损，且由此允许探测工具紧急脱开栓锁。相反地，根据图6a的杆形栓锁元件92在特别希望探测工具在探测头上牢固保持时是优选的。
在优选的示例性实施例中，栓锁机构86包括检测器93，其设计为检测栓锁元件92的栓锁位置和/或脱开位置。在根据图6的示例性实施例中，检测器93是包括开关触点95的微开关，其布置为和旋转板74的全部触点对92串联。开关触点95可为机械触点或电子开关，例如形为晶体管。开关93的开关位置受滑动部件87a影响。在图6a中示出的位置中，滑动部件87a的凸片89接触开关93。开关触点95由凸片98闭合。在该位置中，探测头27中的传感器64可读取识别电路84，该识别电路的触点82和联接部分上的触点66接触(参见图4和图10)。另一方面,在图6b不出的位置中，凸片98从开关93隔开。开关触点95因此被打开，且传感器64不能读取任一识别电路84。识别电路84中的一个的识别信号的缺席是一信号，检测器93通过该信号报告栓锁机构85未被恰当地关闭。换句话说,检测器93仅当旋转板74压靠触点66且栓锁结构86关闭时传输一个识别电路84的信号至传感器64。图7以仰视的简化示意图示出了图3或4中的探测头26以及图5中的旋转板74。在该情形中，探测头26仅由滚动运动凸起部68和本体部分38的外部轮廓示出。此处示出旋转板74具有用于针部28的接收单元94以及牵引元件76。为了将旋转板74相对于探测头移动，在该情形中使用测量力产生器56，其产生沿双箭头96和97的方向的运动。方向96和97相互正交且在此处对应于坐标测量机10的移动方向X和y。在移动96、97的辅助下，能够将旋转板74在滚动运动凸起部68中移动。在示出的位置中，具有牵引元件76的旋转板74抵靠内表面72，并在滚动运动凸起部68上形成摩擦配合。替换地，旋转板74还能够进入和滚动运动凸起部68的形状配合。例如，旋转板74可形成为外圆周上的齿轮，其和滚动运动凸起部上的匹配齿部啮合。通过旋转板74的圆形运动(箭头100)，其在该情形中和滚动运动凸起部68共心地发生，实现了旋转板74沿箭头102的方向的转动。圆形运动由测量力产生器沿箭头86和87的相应控制产生。运动102被执行直至针部到达希望的旋转位置。继而，旋转板74可移动回其中心停靠位置。优选地，停靠位置相对于滚动运动凸起部68共心。由于滚动运动凸起部和牵引元件76的不同半径，这些元件形成摩擦驱动器104，其通过恰当的尺寸设置可确定旋转板74的旋转速度。图8示出了处在第一操作位置中的旋转板74和联接部分40的剖视图。出于简明的目的，栓57未在其整个长度上示出。特别地，在该情形中略去了包括板63的上端部，其可保持在止动器62上(图4)，以将联接部分40相对于栓57移动。联接部分40包括环磁体60,其共心地包围保持装置106。该情形中的保持装置106包括滚动轴承形式的两个轴承元件108，其环形地配置，且布置为和栓57共心。栓57布置在保持装置106内。其具有两个圆锥部112和114。在栓57的示出位置中，锥部112、114抵靠承载元件108，而不具有游隙(play)。置中的栓57的位于联接部分40内的端部形成保持凸起部116，其对抗高的拉伸力将置中的栓57固定在保持装置106中。位于联接部分40之外的该部分118基本上形成为锥形的。部分118包括沟槽120，其沿置中的栓57的圆周方向形成。沟槽120面对联接部分40的壁122形成了另外的锥部124，其对齐为和锥部112和114相对。置中栓57的自由端形成了另一锥部126，该锥部的取向对应于锥部112、114的取向。此外，可看见一个栓锁球58以及触点66。旋转板74承载牵引元件76。在旋转板74面对联接部分40的侧部上，示出了两个栓锁球80和两个相关的识别电路84。收纳元件90基本上形成为锥形的，从而确保了栓57在收纳元件90中的牢固的接合以及自动的置中。在收纳元件90中，存在有圆柱凹口 128，在其中可移动栓锁元件92。旋转板74保持接收单元94。出于清楚的目的未示出针部28。图9示出了处在第二操作位置中的旋转板74、栓57和联接部分57。和图8不同，在该情形中旋转板74紧固在栓57上。栓锁元件92处在其栓锁位置中。栓57装配进入接收元件90中，从而栓锁元件92在沟槽120中接合。锥部124因此形成栓锁元件92的支架，且沟槽120通过栓锁元件92形成闭合部。在如图9示出的旋转板94的位置中，在栓锁元件58和距离其最近的栓锁滚柱80之间保持一距离。因此能够将具有置中的栓57的旋转板74旋转。在该情形中锥部112和114抵靠在轴承元件108上而不具有游隙(play)。栓57因此在旋转位置134中，其允许旋转板74的旋转。通过联接部分40沿移动箭头136的方向的轴向移动(即，沿轴的纵向方向且因此平行于旋转板74的旋转轴线的方向)，旋转板74可从图9中的位置进入靠近联接部分40的位置中。优势地，联接部分40在测量力产生器56的辅助下从本体部分38向下按压至一程度，使得栓57的上端部处的板63 (图4)抵靠止动部62移动，且此后不再变动其相对于本体部分38的位置。另一方面，联接部分40在测量力产生器56的辅助下被进一步向下按压，并因此朝向栓57的下端部处的旋转板74移动。图10示出了处在相应的第三操作位置中的图8和图9中的旋转板74、栓57和联接部分40。此外，电磁体60现在被磁化以将旋转板74固定在靠近联接部分40的位置中。在该邻近位置中，栓锁球58和最接近的栓锁球80协作，并形成运动学地确定的三点轴承。栓锁球58和栓锁滚柱80的接触在传感器65的辅助下优势地检测到。由于栓57被向上相对于联接部分40位移，锥部112和114现在布置为距轴承元件108 —距离138。由于该距离138，栓57现在在保持装置106内有游隙。这阻止栓57产生不希望的反作用力，该反作用力通过栓锁阻止旋转板74的对齐。栓57因此处在限定的栓锁位置140中。
权利要求
1.一种用于坐标测量机(10)的探测头，该测量机用于确定测量目标(30)上的空间坐标，该探测头包括具有保持栓(57)的联接部分(40)，在该保持栓上可拆卸地布置有探测工具(27)，该探测工具(27)包括用于接触所述测量目标(30)的至少一个针部(28)，以及旋转板(74)，该旋转板(74)在多个限定出的旋转角度位置中的一个中通过保持栓(57)联接至联接部分(40)，其特征在于，所述旋转板(74)包括具有至少一个可调节栓锁元件(92)以及检测器(93)的栓锁机构(86)，该栓锁元件(92)具有栓锁位置以及至少一个脱开位置，在该栓锁位置中该栓锁元件(92)将所述旋转板(74)紧固在所述保持栓(57)上，而在所述脱开位置中该栓锁元件(92)脱开所述保持栓(57)，且所述检测器(93)产生代表所述栓锁位置和/或所述脱开位置的信号。
2.如权利要求1所述的探测头，其特征在于，所述旋转板(74)具有至少一个识别电路 (84),且联接部分(40)具有用于读取该至少一个识别电路(84)的传感器(64)。
3.如权利要求2所述的探测头，其特征在于该探测器(93)被设计用于根据栓锁位置和 /或脱开位置而阻止识别电路(84)被所述传感器(64)读取。
4.如权利要求3所述的探测头，其特征在于，所述探测器(93)包括电开关，其与所述至少一个识别电路(84)电串联地设置。
5.如权利要求2至4中任一项所述的探测头，其特征在于，所述旋转板(74)包括多个识别电路(84)，每一个识别电路(84)代表限定的旋转角度位置中的一个，且所述检测器 (93)设计为根据栓锁位置和/或脱开位置而阻止识别电路(84)被传感器(64)读取。
6.如权利要求2至5中任意一项所述的探测头，其特征在于，所述旋转板(74)具有多个旋转板栓锁元件(80)，这些栓锁元件限定出旋转角度位置，且至少一个识别电路(84)包括多个电触点(82),这些触点关于旋转板栓锁元件(80)中的至少一个径向地布置。
7.如权利要求6所述的探测头，其特征在于，所述联接部分(40)包括多个联接板栓锁元件(58)以及另外的传感器(65)，该另外的传感器(65)设计为检测至少一个联接板栓锁元件(58)和至少一个旋转板栓锁元件(80)之间的机械接触。
8.如权利要求1至7中任意一项所述的探测头，其特征在于，所述栓锁机构包括两个滑动部件(87)，该两个滑动部件能彼此相反地位移，以将所述至少一个栓锁元件(92)带入所述脱开位置中。
9.如权利要求1至8中任意一项所述的探测头，其特征在于，其上可移动地安装有联接部分(40)的本体部分(38)，和至少一个测量力产生器(56)，该测量力产生器(56)配置为实现所述联接部分(40)相对于所述本体部分(38)的运动。
10.如权利要求9所述的探测头，其特征在于，在本体部分(38)上形成有滚动运动凸起部(68)，旋转板(74)可通过联接部分(40)的运动而在该滚动运动凸起部上滚动。
11.如权利要求10所述的探测头，其特征在于，所述滚动运动凸起部(68)是衬套，该衬套布置为和所述旋转板(74)实质上共心。
12.如权利要求10或11所述的探测头，其特征在于，牵引元件(76)，其被布置在所述旋转板(74)和所述滚动运动凸起部(68)之间。
13.如权利要求9至12中任意一项所述探测头，其特征在于，止动部(62)被布置在所述本体部分(38 )上，所述保持栓(57 )通过所述止动部能被相对于所述联接部分(40 )固定。
14.如权利要求13所述的探测头，其特征在于，所述联接部分(40)布置在所述止动部(62)和所述旋转板(74)之间。
15.一种用于根据权利要求1至14中任意一项的探测头的探测工具，其包括用于接触测量目标(30)的至少一个针部(28)，且包括旋转板(74)，该旋转板(74)设计为在多个限定出的旋转角度位置中的一个中通过探测头的保持栓(57)联接至所述探测头，其特征在于，所述旋转板(74)包括具有至少一个可调节栓锁元件(92)以及检测器(93)的栓锁机构 (86)，该栓锁元件(92)具有栓锁位置以及至少一个脱开位置，在该栓锁位置中该栓锁元件 (92)将所述旋转板(74)紧固在所述保持栓(57)上，而在所述脱开位置中该栓锁元件(92) 脱开所述保持栓(57)，且所述检测器(93)产生代表所述栓锁位置和/或所述脱开位置的信号。
全文摘要
一种用于坐标测量机的探测头，其包括具有保持栓(57)的联接部分(40)，在该保持栓上可拆卸地布置有探测工具(27)。该探测工具包括用于测量目标的至少一个针部和旋转板(74)。旋转板在多个限定出的旋转角度位置的一个中经由保持栓联接至所述联接部分。根据本发明的一个方面，该旋转板(74)包括栓锁机构(86)，该栓锁机构包括至少一个可调节栓锁元件(92)以及检测器(93)。该栓锁元件(92)包括栓锁位置，在该栓锁位置中其将旋转板(74)紧固在保持栓上。该栓锁元件还包括脱开位置，在该脱开位置中其脱开保持栓。检测器(93)产生代表栓锁位置和/或脱开位置的信号。
文档编号G01B5/012GK103026168SQ201180033617
公开日2013年4月3日 申请日期2011年4月20日 优先权日2010年5月7日
发明者K.布伦纳, W.詹尼希 申请人:卡尔蔡司工业测量技术有限公司
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