專利名稱：具有萬向接頭的可調裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種可調節(jié)裝置，特別是涉及一種臨時牢固地固定在位的可調節(jié)裝置。
背景技術：
牢固地可松開的定位裝置是已知的，這種裝置的例子包括具有形成在其內的空心的金屬底座，和適于安裝在該空心的金屬半球。底座和半球之一是被磁化的，因此，當半球安裝在底座的空心中時，其被固定在位。如果半球相對于底座用手移動，那末半球平面的取向和角度相對于底座變化。因此，如果物體放置在該半球的平面上，由于這種移動的結果該物體的取向和角度則相對于底座而變化。
在許多情況下需要將物體精確定位。其中一種情況是物體被測量以產生物體的模型或直接的復制品?？紤]到物體的三維結構，為了得到物體的精確數(shù)據，物體的整個表面必須能夠被，例如探頭測量。因此，物體必須定位成使任何突出區(qū)域的下面能夠被測量以確保沒有凹點。
可能產生凹點的物體是牙齒。希望獲得詳細描述牙齒確切形狀和構形的信息，因為這種信息能夠制作牙齒的復制品，這種牙齒的復制品可以替代明顯被損壞的牙齒，如果齒冠和橋接部分由復制牙齒制成，其能夠更好地安裝并且對接受新牙齒制品的人來說感覺更舒服。
另一種需要精確定位的情況是將來自光源的光束引導到反射器然后到檢測器。其例子是激光干涉儀，其中兩個物體的相對移動可以被測量。重要的是在測量過程中在所有的時間檢測光束，因此必須保持反射器相對于光源和檢測器對齊。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的第一方面，是提供一種可調節(jié)裝置，其包括兩個相對地可重定位的部件，每個具有可鎖定的萬向接頭，和用于連接兩個相對地可重定位部件的連接件，從而當兩個相對地可重定位的部件被連接時，兩個萬向接頭經該連接部件機械地連接。
優(yōu)選地，至少可鎖定的萬向接頭中的一個包括管子和能夠被容納在該管子內的接頭件，從而該管子在這兩個相對地可重定位的部件之間提供線性運動。
根據本發(fā)明的裝置在兩個相對地可重定位的部件之間，例如底座和平臺，或機械承窩和反射器外殼之間，提供具有角度可旋轉連接部件的六軸萬向節(jié)。其優(yōu)點在于連接牢固并且與常規(guī)的六軸常平架相比由于減少了連接件的數(shù)目使?jié)撛诘墓收蠝p少。
優(yōu)選地，該兩個可鎖定的接頭具有球端和承窩的接頭形式。
該管子可以直接連接每個可鎖定接頭的球端或每個球端可以連接各自的一個相對可重定位的部件，從而該管子的端部提供兩個承窩。
優(yōu)選地，該兩個可鎖定的接頭利用致動器鎖定和開鎖。
在一個優(yōu)選實施利中，該致動器作用在壓縮裝置上以便位該可鎖定的接頭提供開鎖或鎖定。
該壓縮裝置可以以多種方式工作，它能夠減小該管子一端、兩端的橫截面積，或能夠沿著該管子的整個長度使該相對地可重定位的部件相對地運動。因此，該壓縮裝置使該管子的橫截面積在其長度的至少一部分發(fā)生變化。
根據本發(fā)明的第二方面，提供一種設備，用于相對于切割刀具或掃描探針模擬試樣的取向，其包括支架，其具有底座部分和至少一個對準輔助件；和可調節(jié)裝置，該可調節(jié)裝置包括底座和試樣放置在其上的相對地可重定位的平臺，該底座和平臺由兩個可鎖定的萬向接頭連接，當該兩個相對地可重定位的部件被連接時，兩個接頭經其內的管子呈機械連接的形式，可調節(jié)裝置的底座設置在鄰近對準輔助件并且當如此設置時，試樣相對于切割刀具或掃描探針的取向被模擬。
優(yōu)選地，該支架還包括一個背部，其具有至少一個于其連接的對準輔助件。
在優(yōu)選實施例中，該設備具有放大鏡以有助于相對于至少一個對準輔助件準確地定位物體。
根據本發(fā)明的第三方面，提供一種在掃描試樣表面之前定位所述試樣的方法，包括如下步驟(a)提供具有至少一個對準輔助件的支架；(b)將可調節(jié)裝置放置鄰近該對準輔助件，該可調節(jié)裝置包括底座和試樣放置在其上的相對地可重定位的平臺，該底座和平臺由兩個可鎖定的萬向接頭連接，從而當該兩個相對地可重定位的部件被連接時，兩個接頭經管子呈機械連接的形式；(c)將試樣連接到該可調節(jié)裝置的平臺上；(d)使兩個萬向接頭開鎖；(e)相對于可調節(jié)裝置的底座調節(jié)該平臺以使試樣相對于該至少一個對準輔助件對準；和(f)鎖定該兩個萬向接頭，以將平臺保持在對準位置，其中可以以任何順序進行步驟(b)、(c)和(d)。
有多種方式進行物體的表面形狀掃描。優(yōu)選的方法是在掃描裝置是激光器或LDVT(線性游標位移傳感器)，并且物體相對于掃描裝置旋轉同時掃描裝置和物體具有相對的垂直位移。在這種掃描裝置中有一個工作體積，其中掃描的進行或者為了準確度的原因或者如掃描裝置的運動限制所限定。
根據本發(fā)明的第四方面，包括一種設備，用于排列光學系統(tǒng)中的元件，由此光學系統(tǒng)包括光源；反射器和用于檢測來自光源的光的檢測器，該光被反射器反射，該設備包括可調節(jié)的連接器，該連接器包括兩個相對地可重定向的部件，其被兩個可鎖定的萬向接頭所連接，當該兩個相對地可重定向的部件被連接時，該兩個接頭經管子呈機械連接狀態(tài)，該管子將反射器連接于相對于光源相對運動物體上。
該可調節(jié)的連接器在第一位置和第二位置之間能夠被致動，在第一位置該可調節(jié)的連接器相對于該物體被固定在位，在第二位置，該可調節(jié)的連接器相對于該物體可移動。這使得反射器能夠經過該可調節(jié)的連接器連接于該物體，以便與光源和反射器排成一列。
該光源和反射器可以是單獨的元件或組合在一個外殼內。該反射器可以是鏡子或反射鏡。用于可調節(jié)連接器的光學系統(tǒng)的詳細描述公開在我們的同時未決的申請WO02/04890號中。


下面將以舉例方式結合附圖描述本發(fā)明發(fā)實施例，其中圖1示出根據本發(fā)明的裝置的分解圖；圖2a和2b示出根據本發(fā)明的裝置安裝在支架上的等軸測圖；圖2b示出圖2a所示裝置的分解圖；圖3示出根據本發(fā)明的裝置的剖視圖；
圖4是根據本發(fā)明的另一種裝置的側視圖；圖5根據本發(fā)明的裝置的等軸測圖；圖6是圖5所示的裝置的剖視圖；圖7示出安裝在支架上的裝置的等軸測圖；圖8示出安裝在另一種支架上的裝置的等軸測圖；圖9a和9b示出安裝在又一種支架上的裝置的等軸測圖；和圖10a和10b本發(fā)明另一個實施例的剖視圖。
具體實施例方式
圖1是裝置1的分解圖。該裝置1包括一個具有第一和第二端的細長主體2，該第一和第二端分別被描繪成部分球形3、4。該細長主體和端部可稱為連接器。第一保持器5是杯形的，一側容納第一端3，相對的一側形成底座6。第二保持器7是杯形的，一側容納第二端4，而相對的一側形成可樞轉的或可調節(jié)的平臺8。物體可以放置在其上的安裝件9可運動地設置在平臺8的10上。手柄11具有偏心機構以致動相對于細長主體縱向定位的平面彈簧12。第一保持器5還包括第一窄槽15，用于接納從細長主體的第一端3伸出的突起物(未示出)，和用于容納手柄11的第二寬槽16，其與第一窄槽15近似徑向相對。
該細長主體2具有正常的或非壓縮的的狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，端部3、4的橫截面積等于或大于容納其的保持器5、7的橫截面積。因此。在正常狀態(tài)下，細長主體的兩端部牢固地接納并卡緊在各自的保持器內，從而鎖定兩個保持器5、7各自的位置。該細長主主體2具有第二或壓縮狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，端部的橫截面積小于容納其的保持器5、7的橫截面積。因此，在該第二狀態(tài)下，該細長主體的兩端部在其各自的保持器內是可以移動的。
該細長主體2基本上是由平面彈簧12連接的兩部分。該平面彈簧形成在兩個穿過該細長主體2厚度的窄槽13、14之間。每個窄槽從該細長主體相應的端部開始然后延伸過該細長主體長度的中心，這樣形成兩個窄槽都出現(xiàn)的中心或橋接區(qū)域，該中心區(qū)域中的窄槽之間的區(qū)域包含該平面彈簧。平面彈簧通過僅引入一個彈簧在該細長主體的整個長度實現(xiàn)壓縮作用。該橋接區(qū)域也很方便地在該細長主體的兩部分之間提供剛性剪力連接。
這里所述的可調節(jié)裝置適合用于物體定位，這些物體是準備用來掃描其表面的。物體，例如牙齒件，固定在其上的安裝件9被安裝成可以運動，形成多個不同的取向和位置，以使該物體的不同方面能被看到。一旦得到該牙齒件的合適的位置，該可調節(jié)的裝置能夠暫時地固定在這個位置，準備對該牙齒件的表面進行掃描。
當該物體是所述地被固定在該安裝件時，其能夠以多種方式實現(xiàn)，并且該物體能夠或者可拆除地或者暫時地固定。固定的方法取決于該物體被固定的目的和該物體將承受的條件。固定物體的不同方式的例子包括用粘合劑、膠水、膩子或樹膠，雖然其他的對本領域普通技術人員是顯而易見的。該安裝件然后以可松開方式例如通過磁鐵，被可運動地，或用比較永久的方式，例如膠接，連接于平臺。
為了組裝圖1所示的該裝置的零件，手柄11被致動使平面彈簧12被壓縮，這導致細長主體2沿其長度的橫截面積減小，使部分球形端部3、4能夠分別被容納在定位其5、7內。在這種壓縮狀態(tài)，該細長主體能夠被操作以便獲得該可樞轉的或可調節(jié)的平臺8相對于底座6的所希望的取向和角度。一旦達到所希望的位置，手柄11被致動以使該彈簧不被壓縮，這導致該細長主體返回到正常狀態(tài)，即，其橫截面積增加到其初始的或正常的尺寸，并且該細長主體的端部被鎖定在該位置。
窄槽15和從細長主體的第一端3伸出的突起物(未示出)確保保持在該平臺上的物體不在平臺平面內旋轉，即該突起物相對于該第一保持器定位在第一端。該窄槽15還確保該手柄11在容納該手柄11的寬槽16內對中。
圖1所示的裝置具有第一保持器5，其深度明顯大于該細長主體2的第一端。這使該裝置的高度以及該平臺的角度和取向能夠被調節(jié)。本領域普通技術人員將會明白，裝置的高度增加超過某一點時，將會導致該平臺位置的不穩(wěn)定固定，其中在該點，細長主體端部與保持器之間的接觸面積開始減小，并且減小高度使得細長主體的端部處于容納其的保持器的邊緣下面，將導致角運動減小。
利用寬槽16調節(jié)高度也很便利，寬槽16容納手柄11，它能夠使該裝置的高度減小超過某個點，在該點，手柄11從細長主體2伸出。如果槽16比細長主體2的直徑寬，則當該細長主體被設置成朝向該槽樞轉時，槽16允許細長主體2進一步傾斜，以便在這個方向允許較大的運動程度。這是由于該槽容納該細長主體2，允許該細長主體通過該第一保持器5的壁。
該平臺相對于底座6是可樞轉還是可調節(jié)的，尤其是取決于在其相應的保持器5、7內的裝置1的連接部分每端3、4的相對運動。
圖2a和2b示出安裝在支架21上的裝置20。該裝置20包括一個附加的物體安裝件22，設置在該可樞轉的或可調節(jié)的平臺27的頂部。該支架具有底座部分23和從該底座部分基本垂直延伸的背部24。對準輔助件25、26距離該底座部分23一定距離連接于該背部24，該距離取決于平臺27所要求的高度，或者由安裝在其上的物體(未示出)，例如，用于對該物體的表面進行掃描。一個對準輔助件25是一個具有末端28的伸出的桿或元件。另一個對準輔助件26是具有兩部分26a和26b的條，這兩部分距離支架的背部24具有不同的高度。
支架21可以設置在底座部分上或背部上，這取決于定位的物體在哪個上面最容易被看到。
第一對準輔助件25是具有末端28的伸出桿。該第一對準輔助件從支架基本平行于該支架的底座部分23伸出，并且在某一高度上設置在鄰近于可調節(jié)裝置，該高度或者由該平臺27所希望的高度或者由放置在該平臺上的物體所希望的高度確定。當在平臺上有物體時，可以使用對準輔助件確保當該物體固定在某個位置時，該物體上沒有凹點，或者在掃描內表面時，探針可以到達到該凹處。這是通過將物體的側面與該伸出的桿相比較來實現(xiàn)的。為了精確地垂直定位，該末端可以被放置成使它能接觸正確設置的物體的上表面。該末端28在由該裝置的底座所描繪的圓的中心。因此，對準輔助件25可以用來依據高度和該裝置的底座所形成的圓的中心來將物體定位在該裝置20上。
該末端28在尺寸上應當具有與接觸掃描裝置的末端或最小的可接納的凹點相同的數(shù)量級。如檢測到凹點，那末牙齒模型的位置可以通過手柄11的致動來改變，手柄11能夠相對于底座6、23實現(xiàn)平臺27的相對運動。然后重新檢查牙齒模型的凹點。
第二對準輔助件26是橫過該伸出桿的底座的條，具有兩個區(qū)域26a和26b。區(qū)域26a在該支架的背部24上，而區(qū)域26b在其之上0.5cm的高度上。這個高度差使人在相對于第一對準輔助件25的同一位置反復定位其眼睛29。這是當兩個條區(qū)域26a和26b之間沒有看到傾斜線時。該條可以是任何顏色，只要相對該支架的背部和伸出桿的底部提供足夠的對比，以便使條的兩個區(qū)域能夠被看見。
圖2c示出圖2a和2b所示裝置的分解圖。該裝置20和對準輔助件25分別經運動保持器29、30被固定于支架21。這使得從該支架上拆卸后，該裝置和對準輔助件能夠精確地重定位在支架上。為了進一步固定該裝置20，可以用安裝螺釘31將該裝置連接于該底座。安裝件32或附加的物體安裝件22也可以運動方式設置在平臺27上。
當試圖定位物體以便掃描時，具有對準輔助件的支架特別有用。這是因為對準輔助件能夠在三維方向上精確地定位放置在平臺上的物體。本領域普通技術人員將會明白，當平臺(并因此物體)垂直地位于在該裝置的底座上方時，該裝置處于其最穩(wěn)定的狀態(tài)。因此，對準輔助件的末端不僅能夠在正確的高度上定位，以便掃描物體的上表面，而且使它能夠在該平臺的底座描繪的圓的中心定位，并有利于掃描裝置的工作體積。
該對準輔助件也可以磁性地或運動地33固定于支架上。這特別有利于一組同樣尺寸的物體，例如牙齒，被反復定位的情況，因為它能夠確保該對準輔助件被放置距該可調節(jié)裝置的底座的正確距離。這也意味著該對準輔助件能夠暫時拆下，這將有助于將一個裝置從該支架拆下或放置在該支架上，或將該物體固定于該裝置的情況。
圖3示出裝置40的剖視圖。該裝置包括一個具有第一和第二端的細長主體42，該第一和第二端分別被描繪成部分球體43、44。具有底座46的第一杯形保持器45容納第一端43。第二杯形保持器47形成平臺48并容納第二端44。物體可以固定在其上的安裝件49設置在平臺48上。平面彈簧50設置在該細長主體42的兩半之間，其中，兩個窄槽51a、51b在該細長主體42的中央區(qū)域重疊，每個窄槽始于該細長主體相應的端部。在這個中央區(qū)域，設置有另一個壓縮裝置52。該另一壓縮裝置52具有多對Belleville墊圈53，帶有外部平墊圈(未示出)，Belleville墊圈的每端放置一個。一對平頭無頭螺絲54、55作用在該平墊圈(未示出)上，并且可從該細長主體42的外面調節(jié)。手柄56具有偏心機構以致動該另一壓縮裝置52和平面彈簧50。從該細長主體42的第一端43伸出的突起物57設置在該第一保持器45的一個槽(未示出)內。該第一保持器45中的第二槽58基本設置成與第一槽(未示出)徑向相對。
當手柄56被致動時，Belleville墊圈53變平。這迫使槽壓縮，導致該細長主體42的橫截面積減小。因此，該偏置裝置通過該細長主體42的厚度作用。該細長主體42的端部43、44在保持器45、47中能夠自由地移動，使平臺48相對于底座46能夠重定位。當重定位完成時，手柄56返回其第一位置，這釋放作用在Belleville墊圈上的壓力，使窄槽重新張開，使該細長主體42的橫截面積回到其正常狀態(tài)，將該細長主體42的端部43、44保持在重定位的取向。
該進一步壓縮或偏心裝置可以包括設置在該細長主體每端的一個壓縮彈簧，可選的或附加一個中心定位的壓縮彈簧。如果設置這種偏心裝置，可以實現(xiàn)點之間更清楚的邊界，在該點細長主體的端部在保持器內被保持或釋放。這能夠防止該細長主體的端部在被牢固地固定在該保持器內之前，該細長主體的端部在該保持器內的意外移動。
一對平頭無頭螺釘54、55使該細長主體42的橫截面積能夠被調節(jié)。這意味著該細長主體的42的端部43、44能夠被容納并保持在保持器內，其中由于該裝置的磨損或由于制造偏差引起保持器尺寸稍稍不同。
下面將參考圖4描述連接器的另一個實施例。第一保持器60將該可調節(jié)連接器的第一球端62容納在承窩(socket)內。在該連接器的遠端是第二球端70，其由管78連接于第一球端62。該第二球端70位于第二定位裝置66的孔68的內側。
可調節(jié)連接器的球端62和70在球端與孔表面接觸的部分可以只具有部分球表面，孔在這種情況下是圓柱形的。
第一球端62通過相對于該管子可調節(jié)有限角度，以使它能夠與第一保持器60的承窩64接合。該球端通過在該球端62內、該承窩64內、或在兩者內設置磁鐵(未示出)以已知的方式保持在承窩64內。
兩個切口74、76從該可調節(jié)的連接器的相對兩端沿其縱軸線延伸到其中心附近，只留下一較小橋接部分78將該可調節(jié)連接器的兩部分連接在一起。鎖緊螺釘80設置在第一保持器60內，其擰緊時推靠在該球端62上，因此將該球端固定在該承窩64內，并將該球端的兩半向一起推。該可調節(jié)連接器的橋接部分78用作鉸鏈并且當該球端62的兩半被推向一起時，球端70的兩半被推開并且靠在圓柱形孔68的側面，將其固定到位。因此，這個連接器的優(yōu)點是一次致動鎖定兩個球端。
這種連接器的應用例子是排列光學測量系統(tǒng)的元件。在這種光學系統(tǒng)中，光必須從光源引向反射器并還返回到檢測器，該反射器連接于可相對運動的物體。為了檢測光，該反射器必須與檢測器精確地對準。光學測量系統(tǒng)可以用于校準具有相對可運動部件的機器，例如，坐標測量機(CMM)或機床，其中探針或刀具在工作體積內是可運動的。在校準過程中，反射器應當連接于機床主軸，以替代探針或刀具，并且檢查主軸運動精度、對準和其他幾何誤差。
一旦光源外殼正確地對準，以便例如沿著如X軸的一個機器軸線引導光束，反射器外殼就可以設置在光源外殼前面的運動基座上，并自動地與來自光源的光束和檢測器對準。磁鐵用來將運動基座上的兩個外殼推動到一起。
為了注意機器主軸60和反射器外殼82之間位置的任何不匹配，同時保持與光源的對準，反射器外殼通過使用可調節(jié)連接器而具有有限的柔順性，通過該連接器該外殼能夠連接于機器的主軸。
反射器外殼82經過第二保持器上的運動基座72連接于可調節(jié)連接器。第一保持器60或者連接于機器主軸，或者直接是機器主軸，這使得機器主軸承窩64和該連接器的第一球端62之間直接連接。
一旦光源外殼(未示出)已經與該機器的主軸對準，連接于該機器主軸的反射器外殼82能夠被帶到該光源外殼跟前。將鎖緊螺釘80松開，可調節(jié)連接器能足夠自由地轉動，以使反射器外殼82與光源外殼一起安置在運動基座上。通過這種方式，能夠確保光源外殼和反射器外殼82的自動對準。安置在運動基座上以后，擰緊鎖緊螺釘以保持外殼82的取向。
希望能夠將光源外殼與其他機器軸對準。在上述例子中，光源外殼是理想地動態(tài)安裝在基座板上。光源外殼在其下表面或其他正交面上可以具有其他組運動元件。通過這種方式，它能夠在不同平面轉動90°，并以不同的取向重新安放在基座板上的運動支座上，來自光源的光束沿不同機器軸方向定向。反射器外殼將繼續(xù)安放在該光源外殼上的同一個運動基座18上，使它也能夠與不同的軸對準。
圖5和圖6示出具有連接器102的裝置100，該連接器類似于圖4所示連接器的結構。連接器102具有細長主體，該細長主體具有部分球形端部104、106和兩個有不同長度的縱向切口103、107，切口位于連接器縱軸并被橋接部分105分開。因此橋接部分基本上垂直于細長主體的縱軸。該部分球形端部分直徑不同。兩個端部中較大的一個104可松開的保持在底座108內，底座108不完全的環(huán)繞并容納該較大的端部，即底座的周邊上有間隙118。
兩個端部中較小的一個106可松開地保持在物體(未示出)可以安裝在其上的平臺110的下面凹槽內。手柄112可以在以下兩個位置之間被致動當連接器在102相對于平臺110和底座108可移動時的打開位置，當連接器的端部104、106分別保持在底座108和平臺110內時的閉合位置。平臺相對于底座的取向被固定在這個被保持的位置，直到手柄112移動到打開位置，在這點相應的取向可以改變。
下面將說明操作方法。手柄112連接于一軸(未示出)，該軸上裝有軸承。中心軸承114(應當理解，要求三個軸承最小化)具有偏心直徑，所以與其他軸承相比它至少有部分周邊偏移。伸出件116貼靠中心軸承114安放并伸進底座108的間隙118中。在伸出件114的端部有一個小凹腔，其內安裝一個相應大小的球軸承120。該球軸承和伸出件被一個無頭螺釘122穿過間隙保持在位，該螺釘從底座形成間隙118的相對壁伸出。因此，伸出件114和球軸承116靠在兩個表面上并橋接間隙118。
優(yōu)選地，徑向相對的間隙118在底座上設置有一個直徑減小部分，其提供一鉸接點用于該裝置在手柄打開位置和閉合位置之間運動。
當手柄112在閉合位置時(如圖所示)，底座108的直徑最小或接近最小，在這個位置，端部104保持在底座108內，并且通過與保持在底座108內的端部104的壓縮相反的作用，較小的端部106在平臺110下面的凹槽內張開，結果連接器102的兩個端部被鎖定在位。
當手柄112移動到打開位置時，軸和軸承轉動，并當此發(fā)生時，中心軸承114的偏心部分開始接合伸出件116，它通過球軸承120對無頭螺釘122產生較大的力。這使底座108的直徑增大直到達到最大偏心。
較大端部104因此逐漸解壓縮，直到它在底座108內自由地運動，并且由于橋接部分105的鉸鏈作用，較小端部106的直徑逐漸減小，直到它相對于平臺110自由運動。
為了相對與底座108定位連接器102，可以設置突起物124，為了制造方便，該突起物設置在延伸過較大端部104的切口103中。將該突起物設置在切口103中的一種方式是用有頭螺釘和切口103壁上的一對定位點將它固定。該定位點可以由壁上的凹槽形成。
在優(yōu)選的裝置中，伸出件116以及間隙118的較大和較小尺寸構造成使得一旦連接器松開時，該伸出件系牢偏心裝置將連接器保持在松開狀態(tài)，直到正作用發(fā)生。間隙的大小可以用無頭螺釘122調節(jié)。在這種優(yōu)選裝置中，作用在該無頭螺釘122上的球軸承120如同一樞軸作用。
當一個人試圖將平臺相對于底座108定位時，作為一種工具，手柄112可以包括一個使其返回到閉合位置或接近閉合位置的拉伸彈簧，離閉合位置約20°較理想，準備通過用手指輕敲該手柄相對于該底座和平臺固定該連接器。實現(xiàn)上述作用的一種方法是提供一種系牢裝置，并在由該拉伸彈簧提供的偏置作用下，允許手柄至少獨立于中心軸承114朝向返回位置運動而不與該系牢裝置脫離。這樣做的一種方式使手柄的軸套(hub)上具有一個或多個窄槽，其中，安放一個連接于軸的止動塊，因此允許該手柄在接合該軸和軸承的旋轉之前在該窄槽的范圍內運動。
如果是有利的，該手柄返回閉合位置的運動可以開始，使端部保持在其各自的外殼內并因此限制端部在該外殼內的運動。這將使平臺相對于底座的精細和諧的定位操作能夠只用一只手進行。
雖然圖5和圖6所示的連接器類似于圖4的連接器的結構，但是有一些不同之處，圖4的球端具有基本上相同的大小并且橋接部分大致在連接器的中點。這些修改來自該連接器的使用環(huán)境。
參考圖6，考慮到制造公差，熱膨脹或僅僅給出無頭螺釘?shù)念~外的調節(jié)，較小的端部106具有鎖緊螺釘126。該鎖緊螺釘126擰在套筒128的外螺紋上，該套筒是一個安裝較小端部106的緊公差孔，在平臺下面凹槽內用于安放較小的端部106。通過擰緊鎖緊螺釘126，較小端部106被該套筒128壓縮。由于橋接部分105的鉸鏈作用，使得在底座內的較大端部104的直徑膨脹。這種結構能夠對較大端部104和底座108的直徑進行調節(jié)。
使用鎖緊螺釘126是有利的，因其能夠使較大端部104制造成具有比底座108的內徑小的直徑。當通過鎖緊螺釘調節(jié)以安裝底座時這確保較大端部104在底座內只有三點接觸(只要鎖緊螺母不是太緊)。三點接觸是理想的，由于端部將牢固地安放在位(無擺動)。
為了防止較大端部104與底座108分開，底座在其上表面具有保持唇緣109，其將較大端部104安放在其中的孔的上表面的直徑減小到小于較大端部在壓縮狀態(tài)下的直徑。
圖7示出安裝在支架130上的裝置100的等軸測圖。支架130具有折疊底座部分和背部132。該裝置100被支撐在底座部分的第一表面134上，其基本上與背部132正交。第一表面134相對第二表面136傾斜(約20°)，第二表面構造成防止在支撐結構上，如試驗室工作臺上。這意味著支撐在支架上時該裝置從垂直面傾斜約20°。支架132的背部包括對準輔助件138，它是具有末端140的伸出桿并且已經參考圖2a、2b和2c進行了詳細描述。
在圖7中的該對準裝置138適于對準用來掃描的單個牙齒。該裝置包括附加安裝件22以便升高放置在該裝置100上的牙齒的高度，以便牙齒在掃描裝置的掃描體積內。實際上，附加安裝件22使同樣的裝置100能夠用來安放用來掃描處理的不同尺寸的物體，即能夠將不同尺寸的物體定位在掃描其的工作體積內而不需要不同尺寸的裝置。
圖8示出一個支架130，其具有另一個對準輔助件142。在這種情況下，該對準輔助件包括用于定位安裝在該裝置100上的物體的設置導板。該導板對準輔助件142限定一工作體積，其中，為了用特定的掃描器(未示出)對該物體進行掃描處理物體必須定位。工作體積的限制使由導板142的外端144造成的。導板142的中心部分146或者被標記或者被去掉，該中心部分相對于該裝置的底座108形成物體優(yōu)選的位置，即這個中心部分形成掃描器工作體積的中心部分，或掃描器最精確的工作體積。該導板位于這樣的高度，它形成掃描器的工作體積的頂部，并與支架130的第一傾斜表面134大致正交。因此，調節(jié)該裝置上的物體的人應當通過該導板或者去除的中央部分看到設置在該裝置上的物體的上表面。
導板對準輔助件142適用于細長物體或形狀非均勻的物體，例如，橋接的下顎部分。該導板優(yōu)選使透明的，由有機玻璃、一種丙稀酸或類似材料制成。該導板可以具有印制在其上的柵格圖形，以使在工作體積內的非均勻形狀能對中。
圖9a和9b示出另一種對準輔助件148。這種特殊的對準輔助件包括具有末端152的銷釘150，其支撐在一鉸接臂154上。該鉸接臂154以可旋轉方式安裝在支架130的背部132，并偏離由該裝置100的底座108所描繪的圓的中心。這種偏置量為其定位被檢查/調節(jié)的物體的尺寸的函數(shù)。該臂在兩處被鉸接以使銷釘150能夠朝向或離開支架130的背部132移動并相對于支架130的底座部分垂直移動。銷釘150以可滑動方式安裝在鉸接臂154的端部。
支架優(yōu)選具有三個橡膠支腿154(圖9a)，以便使支架牢固地坐落在表面上。
該裝置100可以以多種方式支撐在支架130的傾斜表面134上。該裝置100和支架130優(yōu)選用金屬制造，例如鋁或不銹鋼，其可以陽極化。重要的是該裝置100能夠在支架130上精確地重定位，由于與該支架相關的對準輔助件25、26、138、142、148直接或間接形成用來掃描該裝置上的物體的掃描裝置的工作體積的中心。該裝置可以暫時地螺紋固定在傾斜表面134，或在傾斜表面設置一中心定位孔?？蛇x擇地，該裝置100可以僅僅放置在支架130的傾斜表面上，但是，有支架底座運動的可能性。優(yōu)選地，該裝置機械地固定在該支架上。這減輕可調節(jié)裝置的底座相對于支架的底座部分意外地運動的問題。更優(yōu)選地，該裝置通過運動定位固定在支架的底座部分上。這樣做的優(yōu)點是該裝置能夠從支架的底座部分完全拆下，意外地或有目的地，并且能夠將該裝置相對與支架的的底座部分和對準輔助件準確地重定位在相關的位置。
這里所述的對準輔助件有助于定位凹點，并且在牙齒掃描時能夠識別稱之為邊緣線的用于制造齒冠的重要特征。牙齒模型通常是待加冠的牙齒外表面的蠟復制品，并且一個重要特征是某點的確定，在這些點齒冠將鄰接齒齦線，齒齦線稱之為牙齒的邊緣線。邊緣線通常的特征是增加牙齒的直徑，隨后減小。具有末端的對準輔助件能夠是該末端跟蹤邊緣線并檢查牙齒模型在這線上的或線以上的凹點。為了制造齒冠，具有末端的對準輔助件優(yōu)選連接于背部132在工作體積的中心下面約5cm、離工作體積的中心10cm，對于相對掃描裝置的工作體積定位邊緣線這是理想的位置。
到目前位置，雖然本發(fā)明被描述為具有至少部分球形端部202、204的連接件200，該端部安放在管子206或保持器208內，但是該連接件可選擇地可以包括管子212，連接于底座218、平臺220或其他物體的端部214、216被插入其中或環(huán)繞安裝(分別見圖10a和圖110b)。該管子具有由延伸過該管子的直徑的縱向窄槽222、224形成的平面彈簧或折疊彈簧。在這例子中，兩個固定的致動器(未示出)是必須的。
如果該連接件是由兩個分離件而不是所述的整體折褶件構成，那末，需要附加的剪力連接，諸如兩個分離件之間的榫釘，以防止剪切運動發(fā)生。
權利要求
1.一種可調節(jié)裝置，包括兩個相對地可重定位的部件，每個具有可鎖定的萬向接頭；和用于連接兩個相對可重定位的部件的連接部件，從而當兩個相對可重定位的部件被連接時，兩個萬向接頭經該連接部件機械地連接。
2.根據權利要求1的裝置，其中，兩個可鎖定的接頭中的至少一個用致動器鎖定和開鎖。
3.根據權利要求2的裝置，其中，兩個可鎖定的接頭用一個致動器鎖定和開鎖。
4.根據權利要求2或3的裝置，其中，該致動器是一個手柄。
5.根據權利要求2或3的裝置，其中，該致動器是一個螺釘。
6.根據權利要求2至5中任何一項的裝置，其中，該致動器的致動使該連接部件的橫截面積在其長度的至少一部分上發(fā)生變化。
7.根據權利要求6的裝置，其中，該致動器作用在壓縮裝置上，使該連接部件的橫截面積在其長度的至少一部分上發(fā)生變化。
8.根據權利要求6或7的裝置，其中，該連接部件被縱向地分成兩部分，并具有連接該兩部分的剛性的剪力連接件。
9.根據權利要求8的裝置，其中，該剛性的剪力連接件是橋接部件，由該連接部件的兩部分之間的榫釘或橋接部分構成。
10.根據權利要求9的裝置，其中，該橋接部件基本垂直于該連接部件的縱軸。
11.根據權利要求10的裝置，其中，該橋接部件用作鉸鏈。
12.根據前述權利要求中的任何一項的裝置，其中，該萬向接頭中的至少一個能夠在該兩個可相對重定位的部件之間線性地移動。
13.根據權利要求12的裝置，其中，該可鎖定的萬向接頭的至少一個包括一個管子和能夠容納在該管子中的接頭部分，因而該管子提供在該兩個可相對重定位的部件之間的線性運動。
14.一種用于相對刀具或掃描探針模擬試樣取向的設備，包括支架，其具有底座部分和至少一個對準輔助件；和可調節(jié)的裝置，該可調節(jié)裝置包括底座和試樣可以放置在其上的可相對地重定位的平臺，該底座和平臺每個具有可鎖定的萬向接頭，和用于連接該底座和該平臺的連接部件，從而當該底座和該平臺被連接時，該兩個接頭經過該連接部件機械連接，該可調節(jié)裝置的底座可設置鄰近該對準輔助件，并且當這樣設置時，可模擬試樣相對切割刀具或掃描探針的取向。
15.根據權利要求14的設備，其中，該可調節(jié)裝置的底座接納在該支架的底座部分上。
16.根據權利要求14或15的設備，其中，該支架還包括一個背部，其具有至少一個連接在其上的對準輔助件。
17.根據權利要求16的設備，其中，該至少一個對準輔助件選自伸出桿、具有至少一個位于該支架的背部上的區(qū)域和相對于支架的該背部升高的另一區(qū)域的條、鉸接臂、導板。
18.根據權利要求14至17中任何一項的設備，還包括放大鏡，用于放大固定在該平臺上的物體。
19.根據權利要求14至18中任何一項的設備，其中，該支架的底座包括兩個相互傾斜的表面。
20.一種在掃描試樣表面之前定位所述試樣的方法，包括如下步驟(a)提供具有至少一個對準輔助件的支架；(b)將可調節(jié)裝置放置在鄰近該對準輔助件，該可調節(jié)裝置包括底座和試樣可以放置在其上的相對地可重定位的平臺，該底座和平臺每一個都具有一個可鎖定萬向接頭，和用于連接該底座和平臺的連接件，從而當?shù)鬃推脚_被連接時，兩個接頭經該連接件呈機械連接的形式；(c)將試樣放置在該可調節(jié)裝置的平臺上；(d)使兩個萬向接頭開鎖；(e)相對于可調節(jié)裝置的底座調節(jié)該平臺以使試樣與該至少一個對準輔助件對準；和(f)鎖定該兩個萬向接頭，以將平臺保持在對準位置，其中可以以任何順序進行步驟(b)、(c)和(d)。
21.一種用于排列光學系統(tǒng)中的元件的設備，其中該光學系統(tǒng)包括光源；反射器；和用于檢測來自光源的光的檢測器，該光被反射器反射，該設備包括如權利要求1的可調節(jié)的連接器，用于將反射器連接于相對于該光源可相對運動的物體上。
22.一種可調節(jié)裝置，包括兩個相對地可重定位的部件，每個具有可鎖定的萬向接頭；連接部件，用于連接兩個相對地可重定位的部件，該連接部件具有由橋接件連接的兩部分；和致動器，用于在鎖定和開鎖狀態(tài)之間致動該可鎖定的萬向接頭，從而，當該兩個相對地可重定位的部件被鎖連接時，該兩個接頭經連接部件呈機械連接形式，并致動該致動器，使兩個接頭或者鎖定，或者開鎖。
全文摘要
本發(fā)明公開一種可調節(jié)裝置，包括兩個相對地可重定位的部件，每個具有可鎖定的萬向接頭(3、4、5、6)；和用于連接兩個相對地可重定位的部件的連接部件(2)，從而當兩個相對地可重定位的部件被連接時，兩個萬向接頭經該連接部件呈機械地連接形式。該兩個可鎖定的接頭可以用致動器(11)鎖定和開鎖；一個手柄，可以作用在壓縮裝置上，以使可鎖定的接頭或者運動或者鎖定。該壓縮裝置可以沿其至少部分長度改變該管子的橫截面積。至少一個可鎖定的萬向接頭可以在該兩個相對地可重定位的部件之間提供線性運動。還公開一種用于相對刀具或掃描探針模擬試樣取向的設備和對準該可調節(jié)裝置的方法。
文檔編號F16C11/10GK1596356SQ02823572
公開日2005年3月16日 申請日期2002年11月27日 優(yōu)先權日2001年11月27日
發(fā)明者羅伯茨·查爾斯·拜利斯, 大衛(wèi)·羅伯茨·麥克默特里 申請人:瑞尼斯豪公司