專利名稱：轉(zhuǎn)換坐標(biāo)定位機操作組件的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)換坐標(biāo)定位機操作組件的裝置。坐標(biāo)定位機特別包括但并不僅限于坐標(biāo)測定機(CMM)、機床和手工坐標(biāo)測定臂。
背景技術(shù)：
我們在之前的專利EP0566719中公開了一種接觸探頭，它包括一個固定組件(如敏感組件)和作業(yè)組件(如觸針模塊)。作業(yè)組件借助磁構(gòu)件可拆卸地安裝在固定組件上。一個存儲箱包括多個用于容納作業(yè)組件的存儲端口。每個存儲端口具有帶一對鉗夾的底座，鉗夾具有平行的嵌件。
探頭可以安裝在機器的主軸上，主軸將探頭運送到插入作業(yè)組件的存儲端口。作業(yè)組件具有環(huán)形唇狀物，其上邊緣抵靠在嵌件的下表面，且唇狀物經(jīng)磁引力定位。
作業(yè)組件通過主軸的向上移動而從固定組件分離，而作業(yè)組件固定在存儲端口中，從而使作業(yè)組件和固定組件分離。
這樣的存儲箱和作業(yè)組件使作業(yè)組件和固定組件接合，只需要一個連續(xù)運動就可以使作業(yè)組件從存儲端口分離，而不需要任何附加機械裝置(比如專用馬達或電磁鐵)。
該方法的缺點在于固定組件和作業(yè)組件之間的磁力需要很大，而且分開它們所需要的力也很大。這在大型探頭中尤其如此，因為需要大的磁力來支持大而重的作業(yè)組件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種存儲端口，用以將可拆卸連接的作業(yè)組件從固定組件分離開，所述固定組件和作業(yè)組件位于不同的和相對可移動的機器部件中，該存儲端口包括同作業(yè)組件連接的一個構(gòu)件；利用機械優(yōu)點將作業(yè)組件從組件探頭體分離的一個機構(gòu)；其中固定組件相對于存儲端口的物理運動驅(qū)動所述機構(gòu)，從而將作業(yè)組件從固定組件分離。
這樣該存儲端口就使通過強磁力連接在固定組件上的作業(yè)組件很容易分離。
所述機構(gòu)可通過杠桿作用將作業(yè)組件和固定組件分離開。所述構(gòu)件可以是所述機構(gòu)的一部分。
在一個實施例中，該構(gòu)件在存儲端口中可繞一樞軸轉(zhuǎn)動，從而當(dāng)將固定組件向上移動時，作業(yè)組件亦被向上拉動，導(dǎo)致該構(gòu)件和作業(yè)組件繞樞軸轉(zhuǎn)動，從而使作業(yè)組件和固定組件通過傾斜作用而分開。
優(yōu)選地，該構(gòu)件具有一個U形切口，用以接受作業(yè)組件。該U形切口上可設(shè)置有彈簧夾以將作業(yè)組件固定在該構(gòu)件上。彈簧夾可以與該構(gòu)件一體形成?？商鎿Q地，作業(yè)組件可以通過磁引力定位在該構(gòu)件上。
優(yōu)選的，設(shè)置有一個緩沖件以確保構(gòu)件運動的平穩(wěn)性和可控性。
該緩沖件包括一個緩沖板，該緩沖板鄰接并基本平行于某個構(gòu)件和存儲端口表面，并安裝在另一構(gòu)件和表面上；其中在緩沖板與所述某個構(gòu)件和表面之間具有粘性物質(zhì)；這樣構(gòu)件一運動，緩沖件就會相對于所述某個構(gòu)件和表面移動。
可替換地，緩沖由彈性材料制成的樞軸來提供。
在另一實施例中，該機構(gòu)包括與作業(yè)組件連接的所述構(gòu)件、與固定組件連接的第二構(gòu)件、以及當(dāng)固定組件置于存儲端口中時借助機器和固定組件的向上運動來分離兩個構(gòu)件的部件。
分離兩個構(gòu)件的部件包括一個位于兩構(gòu)件之間的凸輪，當(dāng)所述固定組件置于存儲端口中時，該凸輪因為固定組件的向上移動而旋轉(zhuǎn)，從而迫使兩構(gòu)件分開。
可以使用一個支架和齒輪的配合來在固定組件向上運動時促使凸輪的轉(zhuǎn)動。可設(shè)置偏壓部件使得該構(gòu)件和第二構(gòu)件相互偏壓。
固定組件和作業(yè)組件分別包括一個組件探頭體和一個觸針模塊。該固定組件可以包括一個探頭端，如鉸接探頭端，其可以繞至少一個軸旋轉(zhuǎn)，而作業(yè)組件可包括一個探頭。


參照附圖通過實施例介紹本發(fā)明的最佳實施方式，其中圖1為具有探頭的坐標(biāo)測定裝置的透視圖；圖2A和2B為置于存儲端口中的探頭的示意圖；圖3A為插入作業(yè)組件的存儲端口的剖視圖；圖3B為插入作業(yè)組件和固定組件的存儲端口的剖視圖；圖4為圖3A的A-A線剖視圖；圖5為存儲端口中旋轉(zhuǎn)臂的俯視圖；圖6和7為本發(fā)明第二實施例的剖視圖；圖8和9為在本發(fā)明第二實施例中使用的緩沖板示意圖；圖10為本發(fā)明第三實施例的剖視圖；
圖11為本發(fā)明第四實施例在第一位置時的剖視圖；圖12為本發(fā)明第四實施例在第二位置時的剖視圖；圖13為圖11所示第四實施例的平面圖；圖14為圖11和圖13所示第四實施例的端視圖。
具體實施例方式
圖1示出坐標(biāo)測定裝置(CMM)10，其中一個主軸12可以借助馬達(圖中未示)在CMM上的X、Y和Z方向移動。安裝在主軸12上的探頭14具有一個固定組件16和一個作業(yè)組件18，其中固定組件連接在CMM的主軸12上，而作業(yè)組件可拆卸地安裝在固定組件16上。固定組件可具有用以容納探頭的敏感機構(gòu)的一個敏感組件，而作業(yè)組件可具有一個觸針模塊。作業(yè)組件在固定組件上的位置經(jīng)由作業(yè)組件頂表面的一組動態(tài)元件和固定組件底表面上的一組動態(tài)元件之間的配合來限定。這些動態(tài)元件可包括，比如在其中一個組件上三個圓柱形輥子沿探頭的縱軸間隔120°設(shè)置，并與另一組件上類似設(shè)置的三對球體嚙合。各個元件通過固定組件和作業(yè)組件上的磁體的吸引力嚙合在一起。
探頭的組件結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)觸針和其它作業(yè)組件之間的自動轉(zhuǎn)換。為提供真正意義上的靈活測定系統(tǒng)，必須有多個作業(yè)組件置留在機器的工作區(qū)域，從而實現(xiàn)一個作業(yè)組件與另一個作業(yè)組件的自動轉(zhuǎn)換。
在CMM上設(shè)置有容納作業(yè)組件的存儲端口。幾個存儲端口可以同時容納在存儲箱內(nèi)。容納在一個存儲端口中的一個作業(yè)組件可以由固定組件所夾取或者作業(yè)組件由固定組件存入一個空存儲端口中。探頭通過這種方式來轉(zhuǎn)換作業(yè)組件，從而使用最適合于當(dāng)前任務(wù)的組件。
現(xiàn)參照附圖2-6來說明存儲端口。
圖3A和3B示出存儲端口的剖視圖。存儲端口20包括一個殼體22，旋轉(zhuǎn)臂24置于殼體內(nèi)部，并從殼體一端伸出。旋轉(zhuǎn)臂24可以繞殼體22中的樞軸26旋轉(zhuǎn)一限定的角度。
從殼體22伸出的旋轉(zhuǎn)臂24的一部分為帶兩個指狀物30的U形切口28，限定了相對的兩側(cè)，如圖5所示。旋轉(zhuǎn)臂24的這些指狀物30用以接受探頭的作業(yè)組件18。在作業(yè)組件的外表面上具有一對供指狀物插入的凹槽?？商鎿Q地可以比如用環(huán)形凹槽來接受指狀物。
這樣作業(yè)組件18就可以經(jīng)由主軸12和固定所述作業(yè)模塊的固定組件16的水平運動插入存儲端口20中。
如圖2A所示一旦將作業(yè)組件18插入存儲端口20，作業(yè)組件18就可以通過主軸12和固定組件16的向上移動而從固定組件16分開。當(dāng)作業(yè)組件18向上移動時，作業(yè)組件18所接受的的旋轉(zhuǎn)臂24的端部就被向上拉動并繞其樞軸26轉(zhuǎn)動。這樣就使作業(yè)組件18同樣旋轉(zhuǎn)，從而沿一邊緣斷開與固定組件16的接觸。
因為旋轉(zhuǎn)臂24的轉(zhuǎn)動導(dǎo)致固定組件16不再接觸作業(yè)組件18的邊緣，而不是在探頭的縱軸方向拉開兩個組件，所以在分開兩個組件時只需要較小的力。
保持固定模塊不動，向下移動存儲端口就可以實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)臂和作業(yè)組件的相同的傾斜作用。
圖3-5示出存儲端口的更多細節(jié)。圖5示出存儲端口的旋轉(zhuǎn)臂24的平面圖。U形切口28上具有一體的彈簧夾32，用以夾持固定作業(yè)組件。這些彈簧夾32在插入和移走作業(yè)組件時發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而一旦作業(yè)組件定位，彈簧夾就向作業(yè)組件偏壓從而將作業(yè)組件固定在適當(dāng)位置。
作業(yè)組件也可以通過其它方式比如磁性構(gòu)件固定在旋轉(zhuǎn)臂上。
如圖4和5所示，旋轉(zhuǎn)臂24可繞殼體內(nèi)的樞軸轉(zhuǎn)動，該樞軸包括通過埋頭螺栓36分別連接在殼體22和旋轉(zhuǎn)臂24上的一個心軸34。也可使用其它形式的樞軸。
有利的，可提供緩沖給存儲端口的旋轉(zhuǎn)臂從而確保旋轉(zhuǎn)臂的運動平穩(wěn)，且消除不可控制的震動。如圖3A、3B和4所示，緩沖由緩沖板3 8來提供。緩沖板38基本平行于殼體22的內(nèi)頂表面40，并通過粘性物質(zhì)如油脂與該表面分開。緩沖板38通過緩沖推桿42與旋轉(zhuǎn)臂24相連。隨著旋轉(zhuǎn)臂24繞樞軸的旋轉(zhuǎn)，緩沖板38就相對于殼體22的內(nèi)表面40移動。兩表面間的油脂具有緩沖效果，并確保旋轉(zhuǎn)臂24的運動平穩(wěn)。
殼體22的內(nèi)表面上有一個推向緩沖板38的彈簧44，以確保緩沖板38抵靠在靠近殼體22內(nèi)表面40的位置。
如圖3A和3B所示存儲端口20上具有一個蓋子46。蓋子46可以在圖3A所示的第一位置和圖3B所示的第二位置間滑動，在第一位置蓋子覆蓋從殼體22伸出的旋轉(zhuǎn)臂24的一部分，在第二位置蓋子縮回殼體22中。
如圖3B所示，當(dāng)探頭14插入存儲端口20時，蓋子46就被固定組件16推入殼體22中。蓋子46被偏壓，從而一旦固定組件16被移走，蓋子就會滑回第一位置，覆蓋從殼體22伸出的旋轉(zhuǎn)臂24的一部分，從而保護了作業(yè)組件18。
圖6和圖7示出本發(fā)明的第二實施例，其中使用了不同的緩沖構(gòu)件。與第一實施例相同的部件用相同的附圖標(biāo)記來表示。緩沖板48位于殼體22中鄰近旋轉(zhuǎn)臂24的位置，并在二者之間具有粘性物質(zhì)如油脂。緩沖板48的形狀如圖8所示，其中板件50具有I形切口52，該切口形成兩部分54A和54B，這兩部分可以如圖9所示折疊成垂直于板的其它部分。緩沖板48通過這些垂直部分54A、54B連接在殼體22內(nèi)頂表面的一個突起56上，且緩沖板繞該突起旋轉(zhuǎn)。如圖7所示，當(dāng)旋轉(zhuǎn)臂24繞其樞軸26旋轉(zhuǎn)時，緩沖板48就被推向箭頭所示的方向，并繞其樞軸58轉(zhuǎn)動。該靠近旋轉(zhuǎn)臂24的運動具有緩沖效果?？梢蕴峁┮粋€彈簧(未示出)來使緩沖板靠近旋轉(zhuǎn)臂。
如圖10所示，本發(fā)明的第三實施例示出另一種緩沖構(gòu)件。同樣與第一實施例相同的部件用相同的附圖標(biāo)記來表示。在該實施例中，旋轉(zhuǎn)臂24繞一彈性樞軸60旋轉(zhuǎn)，該彈性樞軸可以由橡膠或其它適當(dāng)?shù)膹椥圆牧现瞥?。該彈性樞軸60具有的優(yōu)點是它還可以具有一定的緩沖作用。附加的緩沖作用可以通過一獨立的緩沖件62來提供，該緩沖件包括比如一個連接在殼體22上的活塞64，插入固定在旋轉(zhuǎn)臂上的油脂箱66中。油脂箱中的一個彈簧68將旋轉(zhuǎn)臂偏壓入其平衡位置。
現(xiàn)參照附圖11-14說明本發(fā)明的第四實施例。在該實施例中，存儲端口70安裝在一個垂直支柱72上，并具有平行的上下板件74、76分別用以結(jié)合固定組件16和作業(yè)組件18。
如圖13和14所示，上下板件74、76均具有U形切口，分別具有指狀物78、80、82、84限定了相對的側(cè)面。上下板件74、76的指狀物78、80、82、84分別用以接受固定組件16和作業(yè)組件18。
存儲端口70的垂直支柱72安裝在CMM的工作臺上。支柱72上具有垂直的滑軌77，上板件74沿滑軌一邊安裝，從而使上板件74可以沿支柱72上下滑動。
下板件76借助銷86從上板件74安裝，固定在上板件74上的銷86插入下板件76的孔88中。這些銷86在保持板件74、76平行的同時，使下板件76相對上板件74上下移動。下板件76通過一彈簧90偏壓向上板件74。
上下板件74、76之間有一凸輪92。支架94和齒輪96的配合使凸輪92可以相對支柱72運動。齒輪96安裝在凸輪92上，而支架94安裝在垂直支柱72上。
在使用中，CMM的主軸12將探頭推向存儲端口，從而使探頭定位在上下板件74、76的U形切口的前端。之后探頭水平移入存儲端口70，從而使上板件74接合固定組件16，而下板件76接合作業(yè)組件18。固定組件16和作業(yè)組件18上分別有凹槽98、100用以接納上下板件74、76的指狀物78、80、82、84。
如圖12所示，探頭裝入存儲端口70后，主軸12就向上移動。這樣上下板件74、76同時被向上拉動。該向上移動引起齒輪96沿支架94移動，從而轉(zhuǎn)動凸輪92。凸輪92的轉(zhuǎn)動推動下板件76離開上板件74，逆著彈簧的作用。上下板件74、76被凸輪92推開后，固定組件16和作業(yè)組件18就被分開了。
一旦固定組件16和作業(yè)組件18被分開，固定組件16就因為主軸12水平移離存儲端口70而從上板件74移開，從而使上板件74上的指狀物78、80與固定組件16松開。作業(yè)組件18則保持在存儲端口70中。
在本發(fā)明的上述實施例中，固定組件和存儲端口的相對移動用以分開固定組件和作業(yè)組件，借助驅(qū)動存儲端口中的機構(gòu)來產(chǎn)生分離組件的機械優(yōu)勢。用固定組件的移動來驅(qū)動機構(gòu)的優(yōu)點在于可以產(chǎn)生足夠的力量來分開組件，而不用在存儲端口上提供任何動力裝置，比如馬達和電磁鐵。
另外也可以在保持固定模塊不動的同時，通過移動存儲端口的至少一部分來驅(qū)動機構(gòu)。
本發(fā)明并不僅限于組件探頭中作業(yè)組件的轉(zhuǎn)換。還適用于固定在探頭上的探子的轉(zhuǎn)換。比如用于轉(zhuǎn)換不同類型的探子，如接觸觸發(fā)器和敏感探子以及非接觸探子之間的轉(zhuǎn)換。
權(quán)利要求
1.一種存儲端口，用以將可拆卸連接的作業(yè)組件從固定組件分離開，所述固定組件和存儲端口位于不同的和相對可移動的機器部件中，該存儲端口包括同作業(yè)組件連接的一個構(gòu)件；利用機械優(yōu)點將作業(yè)組件從固定組件分離的一個機構(gòu)；其中固定組件相對于存儲端口的物理運動驅(qū)動所述機構(gòu)，從而將作業(yè)組件從固定組件分離。
2.如權(quán)利要求1所述的存儲端口，其中所述機構(gòu)通過杠桿作用將作業(yè)組件和固定組件分離開。
3.如權(quán)利要求2所述的存儲端口，其中所述構(gòu)件是所述機構(gòu)的一部分。
4.如權(quán)利要求3所述的存儲端口，其中所述構(gòu)件可繞一樞軸轉(zhuǎn)動，從而借助固定組件相對于存儲端口的線性運動而使作業(yè)組件也被線性拉動，導(dǎo)致所述構(gòu)件和作業(yè)組件繞樞軸轉(zhuǎn)動，從而使作業(yè)組件和固定組件通過傾斜作用而分開。
5.如前述任一權(quán)利要求所述的存儲端口，其中所述構(gòu)件具有接受作業(yè)組件的切口。
6.如權(quán)利要求5所述的存儲端口，其中所述切口上具有彈簧夾，用以將作業(yè)組件定位在構(gòu)件上。
7.如權(quán)利要求6所述的存儲端口，其中所述彈簧夾與所述構(gòu)件一體形成。
8.如權(quán)利要求5所述的存儲端口，其中所述作業(yè)組件通過磁部件固定在所述構(gòu)件上。
9.如權(quán)利要求3-8之一所述的存儲端口，其中具有一個緩沖件以確保構(gòu)件的平穩(wěn)和可控運動。
10.如權(quán)利要求9所述的存儲端口，其中所述緩沖件包括一個緩沖板，該緩沖板鄰接并基本平行于某個構(gòu)件和存儲端口表面，并安裝在另一構(gòu)件和表面上；其中在緩沖板與所述某個構(gòu)件和表面之間具有粘性物質(zhì)；這樣構(gòu)件一運動，緩沖板就會相對于所述某個構(gòu)件和表面移動。
11.如權(quán)利要求10所述的存儲端口，其中具有偏壓部件以將緩沖板推向它所鄰接的構(gòu)件或表面。
12.如權(quán)利要求9所述的存儲端口，其中緩沖由彈性材料制成的樞軸來提供。
13.如權(quán)利要求1所述的存儲端口，其中所述機構(gòu)包括與作業(yè)組件連接的所述構(gòu)件、與固定組件連接的第二構(gòu)件、以及當(dāng)組件置于存儲端口中時借助機器和固定組件的向上運動來分離兩個構(gòu)件的部件。
14.如權(quán)利要求13所述的存儲端口，其中所述分離兩個構(gòu)件的部件包括一個位于兩構(gòu)件之間的凸輪，當(dāng)所述固定組件置于存儲端口中時，該凸輪因為固定組件的向上移動而旋轉(zhuǎn)，從而迫使兩構(gòu)件分開。
15.如權(quán)利要求14所述的存儲端口，其中使用一個支架和齒輪的配合來在固定組件向上運動時促使凸輪的轉(zhuǎn)動。
16.如權(quán)利要求13-15之一所述的存儲端口，其中設(shè)置有偏壓部件使所述構(gòu)件和第二構(gòu)件相互偏壓。
17.如權(quán)利要求13-16之一所述的存儲端口，其中具有導(dǎo)向部件，以保持所述構(gòu)件和第二構(gòu)件間基本平行。
18.一種存儲端口，用以將可拆卸連接的作業(yè)組件從固定組件分離開，所述固定組件和存儲端口位于不同的和相對可移動的機器部件中，該存儲端口包括一個相對固定構(gòu)件；同作業(yè)組件連接的一個可相對移動的構(gòu)件，所述可移動構(gòu)件相對于固定構(gòu)件可繞一樞軸轉(zhuǎn)動，從而傾斜所述作業(yè)組件；其中當(dāng)作業(yè)組件同可移動構(gòu)件連接時，固定組件的相對于存儲端口的線性運動會促使可移動構(gòu)件和作業(yè)組件繞樞軸轉(zhuǎn)動，從而使作業(yè)組件和固定組件因為傾斜作用而分開。
19.一種存儲端口，用以將可拆卸連接的作業(yè)組件從固定組件分離開，所述固定組件和存儲端口位于不同的和相對可移動的機器部件中，該存儲端口包括同作業(yè)組件連接的一個構(gòu)件；當(dāng)所述組件位于存儲端口中時，在作業(yè)組件和固定組件之間有一個可轉(zhuǎn)動的凸輪；其中凸輪的轉(zhuǎn)動可以將作業(yè)組件從固定組件分離。
全文摘要
一種將磁耦合作業(yè)組件(18)從安裝在機器上的組件探頭(16)分離的存儲端口(20)，包括一個殼體(22)和容納在作業(yè)組件(18)中的旋轉(zhuǎn)臂(24)。具有利用機械優(yōu)點將作業(yè)組件探頭體分離的一個機構(gòu)，從而機器的物理運動驅(qū)動所述機構(gòu)，將作業(yè)組件(18)從組件探頭(16)分離。旋轉(zhuǎn)臂(24)可以繞樞軸(26)轉(zhuǎn)動，從而當(dāng)探頭向上移動時，作業(yè)組件(18)也被向上拉動，促使旋轉(zhuǎn)臂(24)和作業(yè)組件(18)繞樞軸(26)轉(zhuǎn)動，從而使作業(yè)組件(18)和探頭(16)通過傾斜作用而分開。還具有緩沖構(gòu)件(38、48、60、62)以確保旋轉(zhuǎn)臂(24)的平穩(wěn)和可控運動。
文檔編號B23Q3/155GK1643335SQ03807360
公開日2005年7月20日 申請日期2003年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月28日
發(fā)明者史蒂芬·詹姆士·特魯爾, 大衛(wèi)·羅伯茨·麥克默特里 申請人:瑞尼斯豪公司