用于cmm的鎖定配重的制作方法
【專利摘要】一種關(guān)節(jié)臂式CMM包括：多個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件；將至少兩個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件相互連接的多個(gè)鉸接構(gòu)件；位于遠(yuǎn)端處的坐標(biāo)獲取構(gòu)件；以及位于近端處的基座。關(guān)節(jié)臂式CMM還包括：(1)用于限制至少一個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件在至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上的運(yùn)動(dòng)的棘輪鎖定機(jī)構(gòu)；以及(2)當(dāng)至少一個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件上施加生載荷時(shí)允許所述至少一個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件的限制旋轉(zhuǎn)的離合機(jī)構(gòu)。
【專利說(shuō)明】用于CMM的鎖定配重
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2012年I月20日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)N0.13/355，394的權(quán)益，該文獻(xiàn)的全文被援弓I納入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及關(guān)節(jié)臂和坐標(biāo)測(cè)量，更具體地說(shuō)涉及坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0004]也被稱為坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)和關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)的線性測(cè)量系統(tǒng)被用于產(chǎn)生高度精確的幾何信息。通常，這些儀器捕捉目標(biāo)的結(jié)構(gòu)特性以便用在質(zhì)量控制、電子演示和/或復(fù)制。被用于坐標(biāo)數(shù)據(jù)獲取的傳統(tǒng)設(shè)備的一個(gè)例子是便攜式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(PCMM)，該便攜式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是能夠在裝置的測(cè)量范圍內(nèi)進(jìn)行高度精確的測(cè)量的便攜式裝置。這樣的裝置通常包括安裝在臂的端部上的探針，所述臂包括通過(guò)接頭連接在一起的多個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件。臂的與探針相反的端部通常被聯(lián)接至可動(dòng)基座。通常，接頭被分解為多個(gè)單旋轉(zhuǎn)自由度，每個(gè)單旋轉(zhuǎn)自由度采用專用的旋轉(zhuǎn)換能器來(lái)測(cè)量。
[0005]在測(cè)量過(guò)程中，臂的探針被操作者手動(dòng)地移動(dòng)至測(cè)量范圍內(nèi)的不同點(diǎn)。在每個(gè)點(diǎn)處，每個(gè)接頭的位置必須在給定時(shí)刻被及時(shí)地確定。因此，每個(gè)傳感器都輸出以下電信號(hào)，該電信號(hào)根據(jù)接頭的按所述自由度的移動(dòng)而變化。通常，探針也產(chǎn)生信號(hào)。這些位置信號(hào)和探針信號(hào)通過(guò)所述臂被傳送到記錄儀/分析儀。位置信號(hào)隨后被用于確定在測(cè)量范圍內(nèi)探針的位置。例如參見(jiàn)美國(guó)專利N0.5,829, 148和N0.7，174，651，它們的全部?jī)?nèi)容被援引納入本文。在某些情況下，CMM的使用者可能想要使臂處于固定位置一段時(shí)間。固定位置的一個(gè)例子就是CMM的休止位置。在這樣的情況下，所述臂應(yīng)保持在其固定位置，從而它沒(méi)有落下并造成該臂或者其砸落的表面受損。另外，該臂應(yīng)在有大的力作用時(shí)或在臂受到?jīng)_擊時(shí)移動(dòng)離開(kāi)其固定位置，以避免該臂因所述大的力或沖擊而受損。
[0006]總體上，需要一種具有高度的精確性和穩(wěn)定性、高可靠性和耐用性、相當(dāng)容易使用且低成本以及具有其它品質(zhì)的設(shè)備。本文的公開(kāi)內(nèi)容提供了至少其中一些品質(zhì)的改善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在一個(gè)實(shí)施方式中，關(guān)節(jié)式臂CMM包括多個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件、將至少兩個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件相互連接的多個(gè)鉸接構(gòu)件、位于遠(yuǎn)端的坐標(biāo)獲取構(gòu)件和位于近端的基座。鉸接構(gòu)件中的至少兩個(gè)可以包括至少一個(gè)編碼器，所述至少兩個(gè)編碼器可以都封裝在單個(gè)整體外殼中。
[0008]在另一個(gè)實(shí)施方式中，關(guān)節(jié)臂式CMM包括關(guān)節(jié)臂和氣體彈簧配重。關(guān)節(jié)臂可以包括多個(gè)關(guān)節(jié)臂構(gòu)件、位于遠(yuǎn)端處的坐標(biāo)獲取構(gòu)件和位于近端處的基座。氣體彈簧配重可以在相鄰的關(guān)節(jié)臂構(gòu)件之間的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)支撐該臂。另外，氣體彈簧配重可以在比靠近基座更靠近該旋轉(zhuǎn)點(diǎn)的點(diǎn)處連接至更靠近該基座的關(guān)節(jié)臂構(gòu)件。
[0009]在又一個(gè)實(shí)施方式中，關(guān)節(jié)臂式CMM包括關(guān)節(jié)臂和氣體彈簧配重。該關(guān)節(jié)臂可以包括多個(gè)關(guān)節(jié)臂構(gòu)件、位于遠(yuǎn)端處的坐標(biāo)獲取構(gòu)件和位于近端處的基座。該氣體彈簧配重可以在兩個(gè)相鄰的關(guān)節(jié)臂構(gòu)件之間的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)處支撐該臂。而且，在氣體彈簧配重被置于基本水平的位置時(shí)，在旋轉(zhuǎn)點(diǎn)處的旋轉(zhuǎn)能將兩個(gè)相鄰的關(guān)節(jié)臂構(gòu)件中的一個(gè)關(guān)節(jié)臂構(gòu)件也置于基本水平的位置。
[0010]在又一個(gè)實(shí)施方式中，關(guān)節(jié)臂式CMM包括關(guān)節(jié)臂和手柄。該關(guān)節(jié)臂可包括多個(gè)關(guān)節(jié)臂構(gòu)件、位于遠(yuǎn)端處的坐標(biāo)獲取構(gòu)件和位于近端處的基座。手柄可包括電子裝置并且可移除地連接至該坐標(biāo)獲取構(gòu)件。
[0011]在另一個(gè)實(shí)施方式中，關(guān)節(jié)臂式CMM可以利用棘輪鎖定構(gòu)件被鎖定就位。該棘輪鎖定構(gòu)件可被用來(lái)在CMM處于固定位置時(shí)阻止關(guān)節(jié)臂在至少一個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)。鎖定釋放組件可允許在該臂受到高轉(zhuǎn)矩載荷時(shí)使該臂從鎖定位置釋放。棘輪鎖定構(gòu)件可以通過(guò)利用致動(dòng)器而被接合或分離。致動(dòng)器可以是帶有鉸鏈的手柄、滑塊、帶有輸入控制單元(無(wú)線或有線)的機(jī)電式致動(dòng)器或者被構(gòu)造成允許使用者接合和/或分離該棘輪鎖定構(gòu)件的任何其它
>j-U ρ?α裝直。
[0012]在一個(gè)實(shí)施方式中，關(guān)節(jié)臂式CMM包括多個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件和將傳動(dòng)構(gòu)件中至少兩個(gè)相互連接的多個(gè)鉸接構(gòu)件。關(guān)節(jié)臂式CMM還包括位于臂的遠(yuǎn)端處的坐標(biāo)獲取構(gòu)件和位于近端處的下支撐組件。另外，關(guān)節(jié)臂式CMM包括安裝在其中一個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件周?chē)目舍尫诺逆i定系統(tǒng)。該鎖定系統(tǒng)影響傳動(dòng)構(gòu)件中的至少一個(gè)的旋轉(zhuǎn)。該鎖定系統(tǒng)包括托架構(gòu)件，該托架構(gòu)件具有樞軸并且被構(gòu)造成支持至少一個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件在至少一個(gè)方向上的旋轉(zhuǎn)。托架構(gòu)件也具有被構(gòu)造為用來(lái)接 納一個(gè)或多個(gè)滾珠的凹窩。鎖定系統(tǒng)還具有以可旋轉(zhuǎn)的方式安裝到托架構(gòu)件的擒縱轂。擒縱轂具有一個(gè)或多個(gè)凹窩以接納一個(gè)或多個(gè)滾珠。這些滾珠能夠可逆地布置在該托架構(gòu)件和擒縱轂兩者的凹窩內(nèi)，以使托架構(gòu)件相對(duì)于擒縱轂旋轉(zhuǎn)地固定。
[0013]鎖定系統(tǒng)還包括彈性構(gòu)件，該彈性構(gòu)件將托架構(gòu)件朝向擒縱轂偏壓以將所述滾珠偏壓到托架構(gòu)件和擒縱轂兩者的凹窩中而禁止托架構(gòu)件相對(duì)于擒縱轂旋轉(zhuǎn)。當(dāng)施加足以克服彈性構(gòu)件的轉(zhuǎn)矩時(shí)，可以使這些滾珠從托架構(gòu)件和/或擒縱轂的凹窩釋放以允許托架構(gòu)件和擒縱轂之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。
[0014]另外，鎖定系統(tǒng)包括棘輪，該棘輪旋轉(zhuǎn)地固定于擒縱轂。鎖定系統(tǒng)還包括棘輪鎖定構(gòu)件，該棘輪鎖定構(gòu)件被構(gòu)造成以齒合關(guān)系可逆地接合棘輪上的齒。鎖定構(gòu)件被偏壓至與棘輪的齒接合。鎖定系統(tǒng)包括釋放構(gòu)件，該釋放構(gòu)件能根據(jù)釋放構(gòu)件的位置而阻止或允許鎖定構(gòu)件和棘輪之間的接合。當(dāng)該鎖定構(gòu)件與棘輪接合時(shí)，其中一個(gè)或多個(gè)所述傳動(dòng)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)被禁止，除非向該傳動(dòng)構(gòu)件施加足以克服彈性構(gòu)件的力。
[0015]在另一個(gè)實(shí)施方式中，關(guān)節(jié)臂式CMM包括一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)臂構(gòu)件、位于遠(yuǎn)端處的坐標(biāo)獲取構(gòu)件以及位于近端處的下支撐組件。關(guān)節(jié)臂式CMM還包括安裝在關(guān)節(jié)臂式CMM的周?chē)谋壑螛?gòu)件。該臂支撐構(gòu)件包括具有周向齒的齒輪和被構(gòu)造為可逆地接合該齒輪的周向齒以阻止齒輪在至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上相對(duì)于接合構(gòu)件旋轉(zhuǎn)的接合構(gòu)件。臂支撐構(gòu)件還包括能在第一位置和第二位置之間移動(dòng)的釋放構(gòu)件，其中該釋放構(gòu)件在處于第一位置時(shí)阻止接合構(gòu)件和齒輪之間的接合并且在處于第二位置時(shí)不阻止所述可逆接合。結(jié)果，臂支撐構(gòu)件在鎖定釋放構(gòu)件處于第二位置時(shí)阻礙所述一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)臂構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)，但在釋放構(gòu)件處于第一位置時(shí)不阻礙所述一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)臂構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)。
[0016]在另一實(shí)施方式中，關(guān)節(jié)臂式CMM包括多個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件、將至少兩個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件相互連接的多個(gè)鉸接構(gòu)件、位于CMM的遠(yuǎn)端處的坐標(biāo)獲取構(gòu)件和位于近端和的下支撐構(gòu)件。CMM還包括安裝在CMM的周?chē)目舍尫诺逆i定系統(tǒng)，該可釋放的鎖定系統(tǒng)在旋轉(zhuǎn)期間支撐其中一個(gè)或多個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件。該可釋放的鎖定系統(tǒng)包括托架支撐構(gòu)件、擒縱轂和彈性構(gòu)件。托架支撐構(gòu)件包括樞軸和一個(gè)或多個(gè)表面接合特征并且被構(gòu)造成在旋轉(zhuǎn)期間支撐至少一個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件。擒縱轂以可旋轉(zhuǎn)的方式安裝到托架支撐構(gòu)件并且被構(gòu)造成旋轉(zhuǎn)地固定至下支撐組件的一部分上。該擒縱轂包括一個(gè)或多個(gè)表面接合特征，所述表面接合特征被構(gòu)造成可逆地接合托架支撐構(gòu)件的所述一個(gè)或多個(gè)表面接合特征。
[0017]彈性構(gòu)件被構(gòu)造成將托架支撐構(gòu)件朝向擒縱轂偏壓，從而托架支撐構(gòu)件的所述一個(gè)或多個(gè)表面接合特征接合擒縱轂的一個(gè)或多個(gè)表面接合特征，以便相對(duì)于擒縱轂旋轉(zhuǎn)地固定托架支撐構(gòu)件。當(dāng)提供足以克服彈性構(gòu)件的轉(zhuǎn)矩時(shí)，可以使該托架支撐構(gòu)件的表面接合特征從擒縱轂的表面接合特征釋放。兩組接合特征的相互分離允許托架支撐構(gòu)件和擒縱轂之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。
[0018]在另一個(gè)實(shí)施方式中，關(guān)節(jié)臂式CMM包括關(guān)節(jié)臂和臂支撐構(gòu)件。關(guān)節(jié)臂包括一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)臂構(gòu)件、位于遠(yuǎn)端處的坐標(biāo)獲取構(gòu)件和位于近端處的下支撐組件。臂支撐構(gòu)件安裝在關(guān)節(jié)臂式CMM的周?chē)⑶以谛D(zhuǎn)期間支撐一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)臂構(gòu)件。臂支撐構(gòu)件包括棘輪機(jī)構(gòu)和致動(dòng)器。致動(dòng)器被構(gòu)造成接受輸入以在接合狀態(tài)和分離狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變?cè)摷啓C(jī)構(gòu)。棘輪機(jī)構(gòu)被構(gòu)造成在該棘輪機(jī)構(gòu)處于接合狀態(tài)時(shí)阻礙一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)臂構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)。
[0019]在另一實(shí)施方式中，關(guān)節(jié)臂式CMM包括關(guān)節(jié)臂和可釋放的鎖定系統(tǒng)。關(guān)節(jié)臂包括多個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件、將至少兩個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件相互連接的多個(gè)鉸接構(gòu)件、位于遠(yuǎn)端處的坐標(biāo)獲取構(gòu)件和位于近端處的下支撐組件?？舍尫诺逆i定系統(tǒng)安裝在關(guān)節(jié)臂式CMM的周?chē)⑶以谛D(zhuǎn)期間支撐其中一個(gè)或多個(gè)所述傳動(dòng)構(gòu)件?？舍尫诺逆i定系統(tǒng)包括鎖定裝置和釋放裝置。該鎖定裝置被構(gòu)造成阻止在所述一個(gè)或多個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件和所述下支撐組件之間的在至少一個(gè)方向上的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。所述釋放裝置被構(gòu)造成當(dāng)在所述一個(gè)或多個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件上施加有重載荷時(shí)釋放該鎖定裝置。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]從以下結(jié)合示出了實(shí)施方式的附圖的詳細(xì)描述中，其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得清楚，其中:
[0021]圖1是關(guān)節(jié)臂的立體圖；
[0022]圖1A是圖1的關(guān)節(jié)臂的分解圖；
[0023]圖2是圖1的關(guān)節(jié)臂的傳動(dòng)構(gòu)件連同其相關(guān)聯(lián)的鉸接構(gòu)件的立體圖；
[0024]圖2A圖2的傳動(dòng)構(gòu)件的立體圖，其中蓋部被移除；
[0025]圖2B是圖2A的傳動(dòng)構(gòu)件的放大立體圖；
[0026]圖2C是圖2的鉸接構(gòu)件的放大剖視圖；
[0027]圖2D是圖2B的傳動(dòng)構(gòu)件的放大剖視圖；
[0028]圖2E是圖2的傳動(dòng)構(gòu)件和鉸接構(gòu)件的局部分解側(cè)視圖；
[0029]圖3是圖1的關(guān)節(jié)臂的配重系統(tǒng)的立體圖；
[0030]圖3A是圖3的配重系統(tǒng)的分解圖；
[0031]圖3B是圖3的配重系統(tǒng)處于第一位置的側(cè)視圖；[0032]圖3C是圖3的配重系統(tǒng)處于第二位置的側(cè)視圖；
[0033]圖4是配重系統(tǒng)的另一實(shí)施方式的立體圖；
[0034]圖5A是棘輪鎖定組件的左側(cè)視圖，其中下支撐組件和附加的相關(guān)部件被隱蔽；
[0035]圖5B是圖5A的棘輪鎖定組件的右側(cè)視圖，其中右側(cè)托架構(gòu)件、離合機(jī)構(gòu)和附加的相關(guān)部件被隱蔽；
[0036]圖5C是圖5A的棘輪鎖定組件沿圖4的剖切平面A-A的剖視圖；
[0037]圖6是圖4的配重系統(tǒng)的棘輪鎖定組件和離合機(jī)構(gòu)的分解圖；
[0038]圖7A是圖4的配重系統(tǒng)的離合機(jī)構(gòu)的分解圖；
[0039]圖7B是圖5A至5C的棘輪鎖定組件的分解圖；
[0040]圖8是示出了用于圖5A至5C的棘輪鎖定組件的控制電路的圖；
[0041]圖9是圖1的關(guān)節(jié)臂的手柄的立體圖；
[0042]圖10是操作關(guān)節(jié)臂的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043]圖1和IA示出了根據(jù)本發(fā)明的便攜式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(PCMM)I的一個(gè)實(shí)施方式。在所示的實(shí)施方式中，PCMM I包括基座10、多個(gè)剛性傳動(dòng)構(gòu)件20、坐標(biāo)獲取構(gòu)件50和多個(gè)鉸接構(gòu)件30-36，這些鉸接構(gòu)件形成將剛性傳動(dòng)構(gòu)件20相互連接的“接頭組件”。鉸接構(gòu)件30-36與傳動(dòng)構(gòu)件20和鉸鏈(以下描述)一起被構(gòu)造成賦予一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度和/或角度自由度。通過(guò)各個(gè)構(gòu)件30-36、20，PCMM I可以按照各種空間取向被對(duì)準(zhǔn)，由此允許坐標(biāo)獲取構(gòu)件50在三維空間內(nèi)的精密地定位和取向。
[0044]剛性傳動(dòng)構(gòu)件20和坐標(biāo)獲取構(gòu)件50的位置可以利用人工方式、自動(dòng)機(jī)械化方式、半自動(dòng)機(jī)械化方式和/或任何其它調(diào)節(jié)方法來(lái)調(diào)節(jié)。在一個(gè)實(shí)施方式中，PCMM I通過(guò)各鉸接構(gòu)件30-36設(shè)備有七個(gè)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)軸。但將會(huì)認(rèn)識(shí)到，對(duì)可用的運(yùn)動(dòng)軸的數(shù)量沒(méi)有嚴(yán)格限制，可以將更少的或附加的運(yùn)動(dòng)軸結(jié)合到該P(yáng)CMM設(shè)計(jì)中。
[0045]在圖1所示的PCMM I的實(shí)施方式中，鉸接構(gòu)件30_36可基于它們相關(guān)的運(yùn)動(dòng)構(gòu)件操作被分為兩個(gè)功能組，即:1)與特定的不同的傳動(dòng)構(gòu)件相關(guān)聯(lián)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)的那些鉸接構(gòu)件30、32、34、36(下稱“回轉(zhuǎn)接頭”)；和2)允許在兩個(gè)相鄰構(gòu)件之間或在坐標(biāo)獲取構(gòu)件30及其相鄰的構(gòu)件之間形成的相對(duì)角度變化的那些鉸接構(gòu)件31、33、35(下稱“鉸鏈接頭”或“鉸鏈”)。雖然所示的實(shí)施方式包括被定位成產(chǎn)生七個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的四個(gè)回轉(zhuǎn)接頭和三個(gè)鉸鏈接頭，但可以想到在其它實(shí)施方式中，所述鉸鏈接頭和所述回轉(zhuǎn)接頭的數(shù)量和設(shè)置位置可以改變以在PCMM中獲得不同的運(yùn)動(dòng)特性。例如，具有六個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的基本相似的裝置可以僅缺少在坐標(biāo)獲取構(gòu)件50和相鄰的鉸接構(gòu)件20之間的回轉(zhuǎn)接頭30。在另外一些實(shí)施方式中，回轉(zhuǎn)接頭和鉸鏈接頭可以組合和/或按照其它組合方式來(lái)使用。
[0046]如從現(xiàn)有技術(shù)中已知的(例如見(jiàn)美國(guó)專利N0.5，829，148，其在些被援引納入本文)且如圖2D所示的，傳動(dòng)構(gòu)件20可以包括一對(duì)同心的雙管狀結(jié)構(gòu)，該雙管狀結(jié)構(gòu)具有內(nèi)管狀軸20a,該內(nèi)管狀軸通過(guò)第一軸承和第二軸承以可旋轉(zhuǎn)的方式同軸地安裝在外管狀套20b內(nèi)，所述第一軸承安裝在相鄰構(gòu)件的第一端的近側(cè)，所述第二軸承位于該構(gòu)件的相反一端上,并且該同心的雙管狀結(jié)構(gòu)可定位在雙軸殼體100內(nèi)。傳動(dòng)構(gòu)件20操作以從該傳動(dòng)構(gòu)件的一端向該傳動(dòng)構(gòu)件的另一端傳遞運(yùn)動(dòng)。傳動(dòng)構(gòu)件20繼而通過(guò)鉸接構(gòu)件30-36連接在一起而形成接頭組件。
[0047]鉸鏈接頭繼而部分地由從傳動(dòng)構(gòu)件的一端伸出的軛28(見(jiàn)圖1A)、延伸穿過(guò)鉸接構(gòu)件31、33、35的旋轉(zhuǎn)軸和鉸接構(gòu)件31、33、35本身的組合而形成，其圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)以形成鉸鏈或鉸鏈接頭。
[0048]每個(gè)鉸鏈接頭或回轉(zhuǎn)接頭都具有成編碼器37的形式的其自身的專用的運(yùn)動(dòng)換能器，其可如圖2C所示。有利的是，鉸鏈接頭編碼器和回轉(zhuǎn)接頭編碼器都至少部分地且更優(yōu)選地是完全位于各鉸接構(gòu)件30-36內(nèi)的雙軸殼體100中。
[0049]在各實(shí)施方式中，坐標(biāo)獲取構(gòu)件50包括接觸傳感構(gòu)件55 (在圖1被示出為呈硬探針)，該接觸傳感構(gòu)件55被構(gòu)造成接合所選目標(biāo)的表面并且基于探針接觸而產(chǎn)生坐標(biāo)數(shù)據(jù)。在所示的實(shí)施方式中，坐標(biāo)獲取構(gòu)件50也包括非接觸掃描和檢測(cè)部件，該非接觸掃描和檢測(cè)部件不一定需要直接接觸所選的目標(biāo)來(lái)獲得幾何數(shù)據(jù)。如圖所示，非接觸掃描裝置包括非接觸坐標(biāo)檢測(cè)裝置(如圖所示為激光坐標(biāo)檢測(cè)裝置/激光掃描器)，該非接觸坐標(biāo)檢測(cè)裝置可被用于獲得幾何數(shù)據(jù)而不用直接接觸目標(biāo)。非接觸掃描裝置可包括照相機(jī)或其它光學(xué)裝置70，其與本文未示出的激光器結(jié)合起作用。將會(huì)認(rèn)識(shí)到，可以使用各坐標(biāo)獲取構(gòu)件配置來(lái)進(jìn)行坐標(biāo)獲取，所述坐標(biāo)獲取構(gòu)件配置包括:接觸傳感探針；非接觸掃描裝置；激光掃描裝置；采用用于接觸檢測(cè)的應(yīng)變儀的探針；采用用于接觸檢測(cè)的壓力傳感器的探針；采用紅外光束來(lái)定位的裝置；以及被構(gòu)造成靜電響應(yīng)式的探針。而且在某些實(shí)施方式中，坐標(biāo)獲取構(gòu)件50可以包括一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)或多于三個(gè)的坐標(biāo)獲取機(jī)構(gòu)。
[0050]可以與本文所述的實(shí)施方式一起使用的坐標(biāo)獲取構(gòu)件的某些實(shí)施方式的進(jìn)一步說(shuō)明可以在于2009年6月18日提交的題為“帶有激光掃描器的關(guān)節(jié)測(cè)量臂”的美國(guó)專利申請(qǐng)N0.12/487，535中找到，該文獻(xiàn)的全文被援引納入本文。如所述文獻(xiàn)中所述的，坐標(biāo)獲取構(gòu)件可以包括模塊化激光掃描器，該模塊化激光掃描器可附接至該坐標(biāo)獲取構(gòu)件(其也能包括接觸探針)的主體。模塊化特征可允許各種其它坐標(biāo)檢測(cè)裝置與該坐標(biāo)獲取構(gòu)件一起使用。另外，可以使用如本領(lǐng)域技術(shù)人員所眾所周知的其它坐標(biāo)獲取構(gòu)件。
[0051]有利地，如圖2至圖2C所示，鉸接構(gòu)件30-36形成雙軸殼體100。該雙軸殼體100可以是單個(gè)的整體外殼、包括多個(gè)結(jié)合在一起(例如通過(guò)焊接、粘合等)的部分的外殼或者其它形式。如圖所示，雙軸殼體100可被聯(lián)接至傳動(dòng)構(gòu)件20并且包括鉸鏈接頭和回轉(zhuǎn)接頭的一部分，該部分對(duì)應(yīng)于從基座10開(kāi)始的第二旋轉(zhuǎn)軸和第三旋轉(zhuǎn)軸。如上所述，用于測(cè)量傳動(dòng)構(gòu)件和鉸鏈接頭與回轉(zhuǎn)接頭的位置的單獨(dú)功能的旋轉(zhuǎn)編碼器37和相關(guān)聯(lián)的電子裝置(如本領(lǐng)域技術(shù)人員所眾所周知的)可以位于鉸接構(gòu)件34、35(以及其它圖中所示的鉸接構(gòu)件30-33和36)內(nèi)。
[0052]為了方便雙軸組件的組裝，雙軸殼體100可以包括可取下的后蓋102，其如圖2A所示被取下。如圖所示，可取下的蓋102可蓋住殼體100中的大致與安裝在殼體上的相鄰傳動(dòng)構(gòu)件20軸向?qū)?zhǔn)的開(kāi)口。而且，在某些實(shí)施方式中，蓋102可以被構(gòu)造成不會(huì)暴露CMM I的任何重要負(fù)荷。因此，可能希望由不太剛硬的材料來(lái)形成蓋102，蓋102也可用作減振器。如圖所示，蓋102可以被定位在臂I的“肘”位置處。在某些動(dòng)作中，“肘”位置會(huì)更可能突然接觸會(huì)損傷臂I的堅(jiān)硬外表面。有利地，由減振材料形成的蓋102能保護(hù)臂I免于這樣的損傷。而且在某些實(shí)施方式中，蓋102的材料也能用于改善與雙軸殼體100的材料的增強(qiáng)密封。雙軸殼體100可包括剛性材料，而蓋102可以包括更柔性的材料，該材料能在安裝至殼體時(shí)貼合殼體的邊緣，從而產(chǎn)生增強(qiáng)密封。
[0053]可取下的后蓋102可以提供雙軸殼體100的內(nèi)部相對(duì)于外部元件的總體密封，從而保護(hù)位于殼體內(nèi)的編碼器37。當(dāng)蓋102被取下時(shí)，與鉸接構(gòu)件34相關(guān)聯(lián)的獨(dú)立編碼器37可被露出并被插入大致與所示的傳動(dòng)構(gòu)件20 (如圖2E所示)軸向?qū)?zhǔn)的回轉(zhuǎn)接納部104中/從雙軸殼體100取出。在所示實(shí)施方式中，與鉸接構(gòu)件34和35相關(guān)聯(lián)的編碼器是與傳動(dòng)構(gòu)件20分離的部件。也就是說(shuō)，編碼器和傳動(dòng)構(gòu)件是兩個(gè)單獨(dú)的不同部件，這兩部件連接在一起但可彼此分開(kāi)地以可旋轉(zhuǎn)的方式操作。同樣的原理也可適用于其它鉸接構(gòu)件30-33和36。也就是說(shuō)，傳動(dòng)構(gòu)件20可以與形成如上所述的接頭或接頭組件且操作以測(cè)量旋轉(zhuǎn)的鉸接構(gòu)件30-36分離地操作。
[0054]另外，在蓋102被取下時(shí)可以插入/取出附加的電子構(gòu)件，如圖2B所示。如圖所示，雙軸殼體100可以提供用于能保持附加電子構(gòu)件的印刷電路板38的接納部。在某些實(shí)施方式中，附加的電子構(gòu)件可執(zhí)行附加的信號(hào)處理，例如將來(lái)自編碼器的模擬信號(hào)數(shù)字化。在某些實(shí)施方式中，這樣的數(shù)字化可以在將信號(hào)傳遞到滑環(huán)或其它可旋轉(zhuǎn)的電子連接裝置之前來(lái)進(jìn)行。而且在某些實(shí)施方式中，附加的印刷電路板38可以便于形成雙軸殼體100內(nèi)的兩個(gè)編碼器之間的物理電子連接。
[0055]另外，在所示的雙軸殼體100中，與鉸接構(gòu)件35相關(guān)聯(lián)的獨(dú)立編碼器37可以與后蓋102無(wú)關(guān)地被插入/取出。為了便于該插入/取出，雙軸殼體100可以具有垂直于殼體的主平面取向的鉸鏈接納部106。鉸鏈接納部106可以具有可供編碼器37進(jìn)入的敞開(kāi)端108和可供編碼器抵靠以限定用于編碼器的位置的基本閉合端110。一旦編碼器37已經(jīng)被插入，則帽件112可隨后被插入以將編碼器固定在鉸鏈接納部106內(nèi)。
[0056]如圖2C所示，編碼器37可以包括編碼器盤(pán)38a和讀取頭38b。編碼器盤(pán)38a可以在其可由讀取頭38b測(cè)量的表面上具有圖案。例如在某些實(shí)施方式中，編碼器盤(pán)38a可具有光學(xué)圖案，包括變化的顏色、透明和不透明的部分、或者其它可見(jiàn)的變化；而讀取頭38b可包括光學(xué)測(cè)量裝置，例如照相機(jī)。在某些實(shí)施方式中，盤(pán)38a可以具有在盤(pán)上的類似于條形碼的限定的線條圖形，從而讀取頭所獲得的盤(pán)的任何圖像可限定絕對(duì)旋轉(zhuǎn)角度，如以下進(jìn)一步所述的。作為另一例子，編碼器盤(pán)38a可以具有變化的磁性部分，并且讀取頭38b可以測(cè)量相應(yīng)的磁場(chǎng)。編碼器盤(pán)38a上的變化圖案可由讀取頭38b測(cè)量以指示旋轉(zhuǎn)位置或者編碼器盤(pán)相對(duì)于讀取頭的旋轉(zhuǎn)位置的變化。又如圖所示，讀取頭38b可以與殼體100以旋轉(zhuǎn)固定在一起，并且編碼器盤(pán)38a可以旋轉(zhuǎn)固定到編碼器軸39，所述編碼器軸以可旋轉(zhuǎn)的方式安裝在殼體內(nèi)。因此，軸39相對(duì)于殼體100的旋轉(zhuǎn)可以造成盤(pán)38a和讀取頭38b之間的可測(cè)量的相應(yīng)相對(duì)旋轉(zhuǎn)。但從本說(shuō)明書(shū)中清楚的是，該設(shè)備可以變化。例如在某些實(shí)施方式中，讀取頭38b能以可旋轉(zhuǎn)的方式安裝到殼體100，并且編碼器盤(pán)38a可以被可旋轉(zhuǎn)地固定。
[0057]在所示實(shí)施方式中，與鉸接構(gòu)件35相關(guān)聯(lián)的編碼器可以經(jīng)由傳動(dòng)構(gòu)件和編碼器軸39上的叉形接頭與圖2中未示出的相鄰傳動(dòng)構(gòu)件安裝在一起。所述叉形接頭可以與在所示的傳動(dòng)構(gòu)件20的與雙軸殼體100對(duì)置的端部處所示的叉形接頭相似，其軛28能安裝到以可旋轉(zhuǎn)的方式安裝在殼體100內(nèi)的編碼器軸39上。軛28的叉可安裝在雙軸殼體100及其所包含的編碼器的端端周?chē)孕纬摄q鏈?zhǔn)姐q接構(gòu)件35。因而，雙軸殼體100中的兩個(gè)編碼器都可以彼此無(wú)關(guān)地相對(duì)于單個(gè)殼體被插入/取出。顯然，在其它實(shí)施方式中，雙軸殼體100的形式可以改變。例如，在某些實(shí)施方式中，雙軸殼體100能形成兩個(gè)回轉(zhuǎn)接納部104或兩個(gè)鉸鏈接納部106，而不是都只為一個(gè)。
[0058]將編碼器37置入單個(gè)殼體中可以提供比具有多個(gè)單獨(dú)殼體的現(xiàn)有技術(shù)組件更多的好處。例如，組合殼體可減小所需要的零部件和接頭的數(shù)量，因而也降低成本和縮短組裝時(shí)間。另外，設(shè)備的精度可以因?yàn)橄睢⑹?zhǔn)或與多個(gè)零部件相關(guān)的其它問(wèn)題而改善。另外，去掉附加殼體可允許更緊湊的組合接頭組件，從而允許該臂被更好地支撐且更輕。如圖1A所示，下一個(gè)或前一個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件20的軛28可以被聯(lián)接至延伸穿過(guò)雙軸殼體100的支承軸，以形成鉸鏈接頭。
[0059]雖然示出為包圍從基座起的第二軸和第三軸，但也可以使用具有其它組合形式的鉸接構(gòu)件(例如第四鉸接構(gòu)件32和第五鉸接構(gòu)件33)的相似的雙軸殼體100。而且雙軸殼體可帶來(lái)本文未明確描述的附加好處。但應(yīng)該注意，在本文所述的本發(fā)明其它實(shí)施方式中，鉸接構(gòu)件30-36可以均具有獨(dú)立的殼體。
[0060]應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，上述的雙軸殼體或接頭組件可以用在其它類型的CMM中，并且無(wú)需與以下所述的附加實(shí)施方式組合使用。
[0061]圖3至圖3C示出了用于CMM的支撐系統(tǒng)的實(shí)施方式，具體地說(shuō)是改進(jìn)的配重系統(tǒng)80。如圖所示，配重系統(tǒng)80可以包括下支撐構(gòu)件302，該下支撐構(gòu)件經(jīng)由左側(cè)托架支撐構(gòu)件304和右側(cè)托架支撐構(gòu)件306以可旋轉(zhuǎn)的方式附接至托架82。如圖所示，兩個(gè)托架支撐構(gòu)件304、306能在樞軸88、89處以可旋轉(zhuǎn)的方式連接至下支撐構(gòu)件。右側(cè)托架支撐構(gòu)件306和左側(cè)托架支撐構(gòu)件304被固定地附接至托架82，并且托架82抵抗重力支撐至少一個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件20。但在其它實(shí)施方式中，托架82和托架支撐構(gòu)件304、306可以在多個(gè)方向上支撐至少一個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件20,例如通過(guò)完全包圍該傳動(dòng)構(gòu)件。
[0062]配重系統(tǒng)80也可以包括活塞組件84，該活塞組件形成氣震器配重。充填氮?dú)獾臍怏w彈簧可以在由樞軸88分開(kāi)的點(diǎn)之間連接，該樞軸與諸如次最接近基座的鉸接構(gòu)件35的鉸接構(gòu)件對(duì)準(zhǔn)。如圖所示，比較靠近基座10的連接點(diǎn)與基座相比可以更靠近樞軸88。這導(dǎo)致這樣的配重設(shè)計(jì)，其中，當(dāng)?shù)诙B桿處于水平位置時(shí)，該氣震器處于在主要水平的位置上，如圖3C所示?？梢酝ㄟ^(guò)使連接點(diǎn)的位置更遠(yuǎn)離基座來(lái)進(jìn)一步促成氣震器的最主要的水平位置。如圖所示，更遠(yuǎn)離基座的連接點(diǎn)可以位于由配重系統(tǒng)80支撐的傳動(dòng)構(gòu)件20的大致中點(diǎn)。而且，如圖所示，活塞組件84可包括鎖定機(jī)構(gòu)86，該鎖定機(jī)構(gòu)能增大抵抗活塞運(yùn)動(dòng)的阻力，因此阻止對(duì)準(zhǔn)的鉸接構(gòu)件35的附加旋轉(zhuǎn)。在一個(gè)實(shí)施方式中，鎖定機(jī)構(gòu)形成有位于鎖定機(jī)構(gòu)86上的桿，其推壓?jiǎn)㈤]該氣震內(nèi)的開(kāi)孔的銷(xiāo)。開(kāi)孔的啟閉允許或防止氣體在活塞內(nèi)流動(dòng)。
[0063]該改進(jìn)的配重系統(tǒng)80能帶來(lái)許多優(yōu)點(diǎn)。例如，這種設(shè)計(jì)可允許從基座開(kāi)始的第一旋轉(zhuǎn)軸(與鉸接構(gòu)件36相關(guān)聯(lián))更短，從而減小了相關(guān)聯(lián)的偏移。另外，該縮短長(zhǎng)度的獲得可以不伴隨繞樞軸88旋轉(zhuǎn)的角度跨距的縮小。改進(jìn)的配重系統(tǒng)80也可減小所需要的零部件的數(shù)量，這是因?yàn)殒i定機(jī)構(gòu)和配重機(jī)構(gòu)能夠被一體組合成單個(gè)系統(tǒng)。而且，活塞組件84可以緩沖繞樞軸88的運(yùn)動(dòng)。這減小了在使用者試圖在臂仍被鎖定的情況下移動(dòng)該臂時(shí)CMM受損的幾率。但應(yīng)該注意，在本文所述的本發(fā)明的其它實(shí)施方式中，可以采用不同的配重系統(tǒng)，例如設(shè)置在傳動(dòng)構(gòu)件20的后端上的配重塊。而且在本文所述的本發(fā)明的其它實(shí)施方式中，可以采用不同的鎖定機(jī)構(gòu)，例如剛性的物理止擋件。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，上述的改進(jìn)的配重系統(tǒng)80可以被用在其它類型的CMM中，并且無(wú)需與在前一段落之前和之后所述的附加實(shí)施方式組合使用。
[0064]改進(jìn)的配重系統(tǒng)80的另一個(gè)實(shí)施方式如圖4至圖7B所示。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，圖4至圖7B的實(shí)施方式中所示的附加特征可以結(jié)合其它元件例如上述的氣震器來(lái)示出。可以與配重系統(tǒng)80—起使用的其它實(shí)施方式在2011年5月12日公開(kāi)的美國(guó)專利申請(qǐng)N0.2011/0107612中被描述，該文獻(xiàn)的全文被援引納入本文。但這些特征也可以用在其它類型的CMM中，并且無(wú)需與本文所述的附加實(shí)施方式組合使用。在某些實(shí)施方式中，配重系統(tǒng)80可以包括以機(jī)械方式阻止或禁止關(guān)節(jié)臂在至少一個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)的手段。例如，代替或除了在活塞組件84上的上述鎖定機(jī)構(gòu)86外，下支撐組件302可以還包括棘輪鎖定構(gòu)件308。棘輪鎖定構(gòu)件308在接合時(shí)能禁止改進(jìn)的配重系統(tǒng)80的左側(cè)托架支撐構(gòu)件304和右側(cè)托架支撐構(gòu)件306圍繞樞轉(zhuǎn)點(diǎn)88、89在至少一個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)。例如棘輪鎖定構(gòu)件308可被用于禁止托架支撐構(gòu)件304、306移出“靜止”位置，在靜止位置上，所述臂基本上自身折疊并且配重系統(tǒng)80基本上豎立，如圖3B中所示。關(guān)節(jié)臂式CMM的使用者能通過(guò)使用致動(dòng)器310來(lái)接合和/或分離該棘輪鎖定構(gòu)件308，以允許或禁止配重系統(tǒng)80和進(jìn)而關(guān)節(jié)臂式CMM的運(yùn)動(dòng)。
[0065]圖4示出了 CMM的實(shí)施方式，其中，棘輪鎖定構(gòu)件308安裝在下支撐組件302的右偵牝從而阻止右側(cè)托架支撐構(gòu)件306的運(yùn)動(dòng)。因?yàn)橛覀?cè)托架支撐構(gòu)件306被固定地附接至托架82且托架82支撐至少一個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件20，所以當(dāng)右側(cè)托架支撐構(gòu)件306的運(yùn)動(dòng)受限制時(shí)，在至少一個(gè)方向上阻止所述至少一個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件20運(yùn)動(dòng)。在某些實(shí)施方式中，棘輪鎖定構(gòu)件308也可安裝到關(guān)節(jié)臂式CMM的任何可旋轉(zhuǎn)的接頭上，包括但不限于下支撐組件302的左側(cè)。視覺(jué)指示器312指示棘輪鎖定構(gòu)件308是處于接合位置還是處于分離位置。
[0066]在某些實(shí)施方式中，棘輪鎖定構(gòu)件308包括棘輪340、接合構(gòu)件330、接合釋放構(gòu)件320和致動(dòng)器310，如圖5A至5C中最佳所示的。致動(dòng)器310可以包括手柄317、力平移構(gòu)件314和凸起313。致動(dòng)器310的手柄317和力平移構(gòu)件314的運(yùn)動(dòng)可使得釋放構(gòu)件320在下支撐組件302中的槽309 α內(nèi)來(lái)回滑動(dòng)。在某些實(shí)施方式中，致動(dòng)器310和釋放構(gòu)件320可以是一體部件。當(dāng)被移動(dòng)時(shí)，釋放構(gòu)件320可與接合構(gòu)件330接觸并且使接合構(gòu)件330朝向或遠(yuǎn)離棘輪340移動(dòng)。這樣，接合構(gòu)件330能如以下進(jìn)一步所述地與棘輪340接合或分離。在某些實(shí)施方式中，釋放構(gòu)件320和接合構(gòu)件330可以是一體部件。
[0067]致動(dòng)器310也可包括擒縱系統(tǒng)。例如，所示的致動(dòng)器310包括凸起313,該凸起313被構(gòu)造成與下支撐組件302上的一個(gè)或多個(gè)凹窩307相接合。凹窩307可以位于重要的部位，例如接合構(gòu)件330與棘輪340相接合或分離的部位,如以下進(jìn)一步所述的那樣。于是，凸起313和凹窩307之間的接合可以除了視覺(jué)指示器312外還給關(guān)節(jié)臂式CMM的使用者提供棘輪鎖定構(gòu)件308是接合還是分離的觸感指示。另外，凸起313和凹窩307之間的接合能將致動(dòng)器310穩(wěn)定在相關(guān)聯(lián)的位置上。在某些實(shí)施方式中，凸起313可被彈簧加載而朝向凹窩307偏壓凸起313。
[0068]圖5Α示出了棘輪鎖定構(gòu)件308的實(shí)施方式的構(gòu)造，其中釋放構(gòu)件320與接合構(gòu)件330接觸，因此防止接合構(gòu)件330接合棘輪340。釋放構(gòu)件320于是可將接合構(gòu)件330推離棘輪340。如圖所示，接合構(gòu)件330包括鉸接點(diǎn)334，接合構(gòu)件330可繞該鉸接點(diǎn)在下支撐組件302的空腔309 β內(nèi)在接合棘輪340的位置和不接合棘輪的位置之間旋轉(zhuǎn)。當(dāng)接合棘輪340時(shí)，該接合構(gòu)件可以包括被構(gòu)造成與棘輪340接合的多個(gè)齒332。在其它實(shí)施方式中，接合構(gòu)件330可以包括一些其它接合手段，例如用于接觸棘輪340的高摩擦表面。在某些實(shí)施方式中，棘輪340包括對(duì)應(yīng)于接合構(gòu)件330上的齒332的多個(gè)齒342以阻止相對(duì)旋轉(zhuǎn)。
[0069]釋放構(gòu)件320可以包括彈性構(gòu)件324。彈性構(gòu)件324可以位于致動(dòng)器310和棘輪340之間。在某些實(shí)施方式中，彈性構(gòu)件324可以包括彈簧。這在圖5C中所示，其中，截取橫截面A-A，從而切掉釋放構(gòu)件320的外部以示出彈性構(gòu)件324。在其它實(shí)施方式中，彈性構(gòu)件324可以包括:位于釋放構(gòu)件320內(nèi)的柔性材料，該柔性材料襯于釋放構(gòu)件320的接觸接合構(gòu)件的端部上；或者吸收力平移構(gòu)件314和棘輪340和/或接合構(gòu)件330之間的力的一些其它手段。例如，如果圖5C中所示的棘輪鎖定構(gòu)件308的使用者向致動(dòng)器310的手柄317施加了大量的力，則彈性構(gòu)件324可以通過(guò)吸收掉在力平移構(gòu)件314和棘輪340和/或接合構(gòu)件330之間的一些力來(lái)幫助防止棘輪340和/或接合構(gòu)件330受損。
[0070]當(dāng)接合構(gòu)件330與棘輪340接合時(shí)，右側(cè)托架支撐構(gòu)件306被阻止在至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向348上運(yùn)動(dòng)。因此，如果關(guān)節(jié)臂式CMM的使用者暫停其對(duì)CMM的使用，則棘輪鎖定構(gòu)件308的接合幫助防止CMM的臂因?yàn)闊o(wú)意的運(yùn)動(dòng)和/或撞擊其它物體而受損。下支撐組件302內(nèi)的孔305可提供從下支撐組件302的外部接近棘輪鎖定構(gòu)件308的通路。孔305可以在發(fā)生故障情況下通過(guò)允許接近棘輪鎖定構(gòu)件而使設(shè)備使用者或維修技術(shù)工人更容易接近棘輪鎖定構(gòu)件308，而不必拆除下支撐組件302或者棘輪鎖定構(gòu)件308。
[0071]關(guān)節(jié)臂式CMM的改進(jìn)的配重系統(tǒng)80還可以包括離合機(jī)構(gòu)380，該離合機(jī)構(gòu)能與棘輪鎖定構(gòu)件308結(jié)合地工作。例如，圖6示出了棘輪鎖定構(gòu)件308和離合機(jī)構(gòu)380的分解圖，它們被構(gòu)造成與關(guān)節(jié)臂式CMM的右側(cè)托架構(gòu)件306接合。所示的離合機(jī)構(gòu)380包括擒縱轂382、轉(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件384、右側(cè)托架構(gòu)件306、彈性構(gòu)件386和偏壓構(gòu)件388。在某些實(shí)施方式中，該擒縱轂由41CrAlMo7利用等離子體硝酸化熱處理來(lái)制造。擒縱轂382被構(gòu)造成以旋轉(zhuǎn)固定方式與棘輪340接合。例如，擒縱轂382可包括成形空腔381，該成形空腔可以被構(gòu)造成接納棘輪340的延長(zhǎng)構(gòu)件341。在某些實(shí)施方式中，孔腔381和延長(zhǎng)構(gòu)件341具有矩形、正方形、三角形、花鍵形或構(gòu)造成用于防止相對(duì)旋轉(zhuǎn)的一些其它相應(yīng)形狀。延長(zhǎng)構(gòu)件341還可包括凸起343，該凸起可以對(duì)應(yīng)于擒縱轂382的空腔381內(nèi)的互補(bǔ)的凹窩，于是阻止擒縱轂382相對(duì)于棘輪340旋轉(zhuǎn)和沿棘輪340的旋轉(zhuǎn)軸線運(yùn)動(dòng)。于是，擒縱轂382和棘輪340可被構(gòu)造成彼此旋轉(zhuǎn)固定和軸向固定，從而通過(guò)棘輪鎖定構(gòu)件308防止棘輪340旋轉(zhuǎn)也能防止擒縱轂382旋轉(zhuǎn)。
[0072]在某些實(shí)施方式中，擒縱轂382還可包括凹窩383。凹窩383可以被構(gòu)造成接合多個(gè)如圖所示是多個(gè)滾珠的轉(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件384。右側(cè)托架構(gòu)件306也可包括凹窩385，所述凹窩385面向擒縱轂382的凹窩383并且也可以被構(gòu)造成接合該轉(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件384。轉(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件于是可同時(shí)布置在兩組凹窩383、385凹窩中并與兩組凹窩383、385相接合。于是，當(dāng)位于凹窩383和385中時(shí)，轉(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件384能禁止右側(cè)托架構(gòu)件306在至少一個(gè)方向上相對(duì)于擒縱轂382的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。
[0073]另外，如圖6和圖7A最佳所示的，右側(cè)托架構(gòu)件306和擒縱轂382可通過(guò)偏壓構(gòu)件388和彈性構(gòu)件386被偏壓在一起，如以下進(jìn)一步所述的。將右側(cè)托架構(gòu)件306朝向擒縱轂382偏壓繼而將轉(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件384偏壓到擒縱轂382的凹窩383中和右側(cè)托架構(gòu)件306的凹窩385中。如上所述，轉(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件384可通過(guò)與凹窩382、385接合而禁止右側(cè)托架構(gòu)件306相對(duì)于擒縱轂382旋轉(zhuǎn)。
[0074]圖6和圖7A示出了離合機(jī)構(gòu)380的實(shí)施方式，其中，彈性構(gòu)件386包括一組彈簧墊片。在另一實(shí)施方式中，彈性構(gòu)件可以包括一個(gè)或多個(gè)彈簧或適于安裝在離合機(jī)構(gòu)380中的一些其它彈性構(gòu)件。當(dāng)向右側(cè)托架構(gòu)件306施加轉(zhuǎn)矩(例如圍繞樞轉(zhuǎn)點(diǎn)89)時(shí)，該轉(zhuǎn)矩可通過(guò)與凹窩385接觸而被傳遞至轉(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件384。但是，因?yàn)檗D(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件384和凹窩385之間的接觸可以是傾斜的，例如在傾斜的(如球形、圓錐形等)凹窩385中利用傾斜的(如球形、圓錐形等)轉(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件384，該轉(zhuǎn)矩可產(chǎn)生將轉(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件384推出凹窩385的軸向力。另外，施加于轉(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件384的轉(zhuǎn)矩和軸向力可以通過(guò)與凹窩383的相似接觸而被傳遞到擒縱轂382。于是，當(dāng)轉(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件384保持與凹窩383、385接合時(shí)，來(lái)自右側(cè)托架構(gòu)件306的轉(zhuǎn)矩可以傳遞至擒縱轂382，從而旋轉(zhuǎn)固定這些構(gòu)件。
[0075]但如上所述，圍繞樞轉(zhuǎn)點(diǎn)89的轉(zhuǎn)矩也可在轉(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件384和凹窩383、385之間產(chǎn)生軸向力。該軸向力于是可以推動(dòng)凹窩383、385(及其對(duì)應(yīng)件)分開(kāi)。該力可以由來(lái)自彈性構(gòu)件386的偏壓力阻止，彈性構(gòu)件如圖所示為貝氏(Belleville)墊片。彈性構(gòu)件386可通過(guò)偏壓構(gòu)件388上的唇390被保持在右側(cè)托架構(gòu)件306上。偏壓構(gòu)件388還可以包括延長(zhǎng)部分391，該延長(zhǎng)部分遠(yuǎn)離唇390穿過(guò)彈性構(gòu)件386中的開(kāi)口而延伸到擒縱轂382。偏壓構(gòu)件388的延長(zhǎng)部分391可螺紋附接至擒縱轂382的延長(zhǎng)部分389，以將該偏壓構(gòu)件388軸向固定至擒縱轂382。于是，彈性構(gòu)件386可抵靠偏壓構(gòu)件388推動(dòng)以便隨后將右側(cè)托架構(gòu)件306推向擒縱轂382。
[0076]彈性構(gòu)件內(nèi)的該偏壓力可以由在轉(zhuǎn)矩施加于右側(cè)托架構(gòu)件306、轉(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件384和擒縱轂382上時(shí)所產(chǎn)生的上述軸向力來(lái)抵抗。當(dāng)軸向力大到足以克服由偏壓構(gòu)件388和彈性構(gòu)件386產(chǎn)生的偏壓力時(shí)，轉(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件384能移出該擒縱轂382的凹窩383或者右側(cè)托架構(gòu)件306的凹窩385，這取決于設(shè)備在轉(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件384被釋放的瞬間的傾斜程度。在某些實(shí)施方式中，凹窩383、385可如此構(gòu)造，即:無(wú)論設(shè)備如何傾斜，轉(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件384在施加足以克服偏壓力的力時(shí)將僅移出一組凹窩383或385外并將保持在另一組凹窩中。例如，擒縱轂382的凹窩383可以比右側(cè)托架構(gòu)件306的凹窩385更淺和更傾斜，于是在轉(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件384被釋放時(shí)阻礙轉(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件384移出該凹窩385。在其它實(shí)施方式中，一組凹窩可具有磁性材料，該磁性材料與轉(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件相互作用以阻礙轉(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件384移出所述凹窩。轉(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件384的釋放允許右側(cè)托架構(gòu)件306相對(duì)于擒縱轂382和棘輪340旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件于是可移回到擒縱轂382的凹窩383中或者右側(cè)托架支撐306的凹窩385中并且阻止右側(cè)托架支撐306相對(duì)于下支撐組件302進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)。通過(guò)允許右側(cè)托架支撐306的限制運(yùn)動(dòng)，當(dāng)在棘輪鎖定構(gòu)件308被接合時(shí)將大程度的力施加到右側(cè)托架構(gòu)件306時(shí)，離合機(jī)構(gòu)380幫助防止臂受損，例如臂彎曲或棘輪鎖定構(gòu)件380斷裂。
[0077]另外，當(dāng)不再施加大程度的力時(shí)，轉(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件384在擒縱轂382的凹窩383中的再接合阻止右側(cè)托架支撐構(gòu)件306繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件384的這種再接合有助于防止由托架支撐構(gòu)件支撐的關(guān)節(jié)臂因?yàn)榕既蛔矒舻孛婊蚱渌恍┪矬w而受損。轉(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件384可包括球體、橢球體、圓柱體、金字塔形體、錐形體或者帶有傾斜邊緣的任何其它形狀，而相應(yīng)的凹窩383、385可以具有相似的形狀變化。代替或者補(bǔ)充于凹窩383、385和轉(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件384，離合機(jī)構(gòu)380的其它實(shí)施方式可包括一對(duì)平面齒輪。作為補(bǔ)充或替代，離合機(jī)構(gòu)380可包括夾設(shè)在棘輪340和安裝有棘輪340的軸之間的摩擦環(huán)。
[0078]在某些實(shí)施方式中，致動(dòng)器310也可以包括或者另選地包括機(jī)電式致動(dòng)器412，該機(jī)電式致動(dòng)器412經(jīng)由機(jī)械傳動(dòng)鏈413連接至接合構(gòu)件330。機(jī)械傳動(dòng)鏈413可以便于使接合構(gòu)件330從接合狀態(tài)轉(zhuǎn)變至分離狀態(tài)，或反之亦然。機(jī)電式致動(dòng)器412可以是壓電致動(dòng)器、螺線管、步進(jìn)馬達(dá)、線性致動(dòng)器或一些其它機(jī)電式致動(dòng)器。機(jī)電式致動(dòng)器412可連接至控制單元400,該控制單元繼而能連接至電源422,例如來(lái)自墻壁插座的交流電、關(guān)節(jié)臂式CMM的供電器或者電池。用戶輸入控制單元414可安裝在該關(guān)節(jié)臂式CMM上的任何位置，包括但不限于關(guān)節(jié)臂的遠(yuǎn)端。例如，輸入控制單元414可安裝在關(guān)節(jié)臂的手柄40上或者安裝在靠近該臂的端部的其它部位處。在其它實(shí)施方式中，控制單元414可以位于輔助裝置如與CMM操作通訊的計(jì)算機(jī)上。輸入控制單元414可以經(jīng)由無(wú)線連接或有線連接被電連接至控制單元400?？刂茊卧?14可包括電容輸入裝置、按鈕、開(kāi)關(guān)或本領(lǐng)域中已知的任何其它用戶輸入裝置。CMM的使用者能利用該控制單元414來(lái)接合和/或分離棘輪鎖定構(gòu)件308。
[0079]力傳感器419可安裝在托架82的最靠近收納于托架82中的傳動(dòng)構(gòu)件20的表面上。力傳感器419可被用于檢測(cè)托架構(gòu)件82的彎曲、傳動(dòng)構(gòu)件20的彎曲和/或用于測(cè)量在托架構(gòu)件82和收納在托架構(gòu)件82中的傳動(dòng)構(gòu)件20之間的距離的變化。力傳感器419可以被連接至報(bào)警元件420。報(bào)警元件420例如可以是報(bào)警燈或顯示器、聲音報(bào)警器或安裝在關(guān)節(jié)臂的遠(yuǎn)端上的振動(dòng)元件。力傳感器419或另一傳感器423可以被連接至離合機(jī)構(gòu)380，并且該離合機(jī)構(gòu)380可以被布置為使得棘輪鎖定構(gòu)件308接合。該傳感器423和/或編碼器37可以被構(gòu)造成在該臂到達(dá)其上休止位置和/或進(jìn)入休眠模式時(shí)檢測(cè)關(guān)節(jié)臂的上休止位置并使得棘輪鎖定構(gòu)件308接合，如圖1所示和如下所述的。作為補(bǔ)充或另選地，傳感器423、編碼器37和/或附加傳感器可被用于在預(yù)定時(shí)段期間內(nèi)檢測(cè)關(guān)節(jié)臂的基本固定不動(dòng)的位置并且可使得棘輪鎖定構(gòu)件308自動(dòng)接合以解放關(guān)節(jié)臂的操作者。在某些實(shí)施方式中，編碼器37和控制單元400可被編程以在CMM臂I突然和/或迅速運(yùn)動(dòng)時(shí)使得棘輪鎖定構(gòu)件308接合。這可幫助防止CMM臂I在其開(kāi)始落向底板或其它物體的情況下受損?？刂茊卧?00在本領(lǐng)域中大體上是已知的并且能例如包括被編程以促成上述功能的處理器。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，上述改進(jìn)的配重系統(tǒng)80可被用在其它類型的CMM中并且不必與在前一段落之前和之后所述的附加實(shí)施方式組合使用。
[0080]圖9示出了改進(jìn)的手柄40。該手柄40可包括一個(gè)或多個(gè)一體的按鈕41。手柄可以用螺栓、卡合件或夾子連接至該軸。另外，手柄40可以包括包含在其內(nèi)部的電子裝置44。有利的是，在手柄40中設(shè)置電子裝置44可進(jìn)一步將電子裝置與旋轉(zhuǎn)編碼器和可能在受熱時(shí)喪失精度的其它部件分開(kāi)。在某些實(shí)施方式中，手柄40或者其內(nèi)部的電子裝置44可以與該臂的其余部分熱隔離。另外，當(dāng)手柄40可拆下且包括電子裝置44時(shí)，該手柄能形成與特征包(下述)相似的模塊化部件。因此，使用者能通過(guò)改手柄40和進(jìn)而也改變電子裝置44和控制電子裝置的按鈕41來(lái)改變功能。具有不同功能的多個(gè)手柄40于是可設(shè)置在CMM系統(tǒng)中以向CMM提供模塊化特征。在此要注意的是，在本文所述的本發(fā)明的其它實(shí)施方式中，可以使用不同的手柄，或者另選地可以沒(méi)有獨(dú)立的手柄。另外，手柄可包含電池來(lái)向臂、掃描器或這兩者通電。
[0081]應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，上述改進(jìn)的手柄40可以被用于其它類型的CMM中，并且無(wú)需與在前一段落之前和之后所述的附加實(shí)施方式組合使用。[0082]附加地或另選地，在某些實(shí)施方式中，CMM臂I可以至少部分地通過(guò)臂本身的運(yùn)動(dòng)來(lái)控制，如圖10中所示的。例如，雖然某些命令或指令可以在某些實(shí)施方式中通過(guò)壓下按鈕、拉動(dòng)操作桿、轉(zhuǎn)動(dòng)撥盤(pán)或致動(dòng)某些其它的傳統(tǒng)致動(dòng)裝置來(lái)觸發(fā)，但在其它實(shí)施方式中，相同的或不同的指令可以通過(guò)可被編碼器37檢測(cè)的CMM臂I的特定動(dòng)作或位置來(lái)觸發(fā)。作為更具體的例子，在某些實(shí)施方式中，在CMM臂I諸如圖1中所示的那樣處于大致折疊或回收位置時(shí)，該臂可以被指示進(jìn)入休眠模式。CMM臂I于是可執(zhí)行該指令。相似地，CMM臂I可以通過(guò)快速運(yùn)動(dòng)或者移入更伸展的位置而被再度喚醒。指令、動(dòng)作和位置的其它組合是可行的。
[0083]例如在某些實(shí)施方式中，CMM臂I可基于其大體取向而進(jìn)入不同的數(shù)據(jù)獲取模式。根據(jù)位置改變數(shù)據(jù)獲取模式在CMM臂I規(guī)則地測(cè)量沿產(chǎn)品的不同部分需要不同的數(shù)據(jù)獲取模式的產(chǎn)品的情況下能夠是有利的。
[0084]另外，在某些實(shí)施方式中，該臂可以基于其運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)入不同的數(shù)據(jù)獲取模式。例如CMM的操作者在馬上要檢測(cè)關(guān)鍵點(diǎn)時(shí)可以緩慢地移動(dòng)CMM。因此，CMM在該臂正緩慢地移動(dòng)時(shí)可以提高其測(cè)量頻率、精度或者其它特性。另外，CMM可以在該臂被用作計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)的模式和具有其中一個(gè)最后軸的快速運(yùn)動(dòng)的測(cè)量模式之間被切換(相關(guān)計(jì)算機(jī)的實(shí)施方式進(jìn)一步如下所述)。
[0085]就像在先前實(shí)施方式中一樣，應(yīng)認(rèn)識(shí)到，涉及臂的控制的這些特征能用在其它類型的CMM中，并且無(wú)需與在前一段落之前和之后所述的附加實(shí)施方式組合使用。
[0086]上述的各種裝置、方法、程序和技術(shù)提供了大量的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。當(dāng)然應(yīng)該理解的是，不一定根據(jù)本文所述的任何特定實(shí)施方式得到所有所述的目標(biāo)或優(yōu)點(diǎn)。而且，雖然已經(jīng)在某些實(shí)施方式和例子的上下文中描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，本發(fā)明超出具體所述的實(shí)施方式而擴(kuò)展到其它另選實(shí)施方式和/或采用其明顯的修改和等同物。因而，本發(fā)明不旨在受本文的優(yōu)選實(shí)施方式的具體描述的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種關(guān)節(jié)臂式CMM，該關(guān)節(jié)臂式CMM包括: 關(guān)節(jié)臂，該關(guān)節(jié)臂包括一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)臂構(gòu)件、位于遠(yuǎn)端處的坐標(biāo)獲取構(gòu)件和位于近端處的下支撐組件；以及 臂支撐構(gòu)件，該臂支撐構(gòu)件安裝在該關(guān)節(jié)臂式CMM的周?chē)栽谛D(zhuǎn)期間支撐一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)臂構(gòu)件，該臂支撐構(gòu)件包括棘輪機(jī)構(gòu)和致動(dòng)器， 其中，所述致動(dòng)器被構(gòu)造成接受輸入以使所述棘輪機(jī)構(gòu)在接合狀態(tài)和分離狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變，所述棘輪機(jī)構(gòu)被構(gòu)造成在該棘輪機(jī)構(gòu)處于接合狀態(tài)時(shí)阻礙所述一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)臂構(gòu)件旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述棘輪機(jī)構(gòu)包括: 具有周向齒的齒輪； 接合構(gòu)件，該接合構(gòu)件被構(gòu)造成可逆地接合所述齒輪的周向齒以阻止該齒輪相對(duì)于鎖定構(gòu)件在至少第一旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)；以及 釋放構(gòu)件，該釋放構(gòu)件能在第一位置和第二位置之間移動(dòng)，其中該釋放構(gòu)件在處于第一位置時(shí)阻止所述鎖定構(gòu)件和所述齒輪之間的可逆接合并且在處于第二位置時(shí)不阻止所述可逆接合，從而所述臂支撐構(gòu)件在所述鎖定釋放構(gòu)件處于第二位置時(shí)阻礙所述一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)臂構(gòu)件旋轉(zhuǎn)，但在所述鎖定釋放構(gòu)件處于第一位置時(shí)不阻礙所述一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)臂構(gòu)件旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所 述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述致動(dòng)器包括機(jī)電式致動(dòng)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，該關(guān)節(jié)臂式CMM還包括與所述致動(dòng)器通訊的輸入控制單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述輸入控制單元與所述機(jī)電式致動(dòng)器進(jìn)行無(wú)線電氣通訊。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述輸入控制單元被布置在所述關(guān)節(jié)臂的遠(yuǎn)端附近。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項(xiàng)所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述輸入控制單元包括以下之中的一個(gè)或多個(gè):開(kāi)關(guān)；按鈕；電容輸入裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7中任一項(xiàng)所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述釋放構(gòu)件還包括第一端、第二端和彈性構(gòu)件，其中: 所述第一端被構(gòu)造成在所述釋放構(gòu)件處于第一位置時(shí)接合所述接合構(gòu)件， 所述第二端被構(gòu)造成與致動(dòng)器接合，并且 所述彈性構(gòu)件位于所述釋放構(gòu)件的所述第一端和所述第二端之間，該彈性構(gòu)件被構(gòu)造成在所述釋放構(gòu)件朝向所述齒輪移動(dòng)時(shí)吸收所述第一端和所述第二端之間的力。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述彈性構(gòu)件包括彈簧。
10.根據(jù)權(quán)利要求2至8中任一項(xiàng)所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述齒輪旋轉(zhuǎn)固定至擒縱轂。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述齒輪和所述擒縱轂是一體部件。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，該關(guān)節(jié)臂式CMM還包括指示器，其中該指示器指示所述棘輪機(jī)構(gòu)是接合的還是分離的。
13.根據(jù)權(quán)利要求2至12中任一項(xiàng)所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述接合構(gòu)件和所述釋放構(gòu)件是一體部件。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述臂支撐構(gòu)件還包括用于檢測(cè)該臂支撐構(gòu)件的彎曲的傳感器。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，該關(guān)節(jié)臂式CMM還包括與所述傳感器電氣通訊的報(bào)警器，所述報(bào)警器被構(gòu)造成在所述臂支撐構(gòu)件承受彎曲時(shí)向使用者發(fā)出警報(bào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，該關(guān)節(jié)臂式CMM還包括機(jī)電式致動(dòng)器，該機(jī)電式致動(dòng)器經(jīng)由機(jī)械傳動(dòng)鏈被連接至所述棘輪鎖定機(jī)構(gòu)，所述機(jī)電式致動(dòng)器也與所述傳感器電氣通訊，從而所述機(jī)電式致動(dòng)器能根據(jù)來(lái)自所述傳感器的信號(hào)而與所述棘輪鎖定機(jī)構(gòu)接合或分離。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述致動(dòng)器包括與所述下支撐組件協(xié)作的擒縱機(jī)構(gòu)，其中該擒縱機(jī)構(gòu)能在所述鎖定機(jī)構(gòu)處于接合狀態(tài)或分離狀態(tài)時(shí)向該關(guān)節(jié)臂式CMM的使用者提供觸感指示、聲音指示和視覺(jué)指示中的至少一種。
18.一種關(guān)節(jié)臂式CMM，該關(guān)節(jié)臂式CMM包括: 關(guān)節(jié)臂，該關(guān)節(jié)臂包括多個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件、將至少兩個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件相互連接的多個(gè)鉸接構(gòu)件、位于遠(yuǎn)端處的坐標(biāo)獲取構(gòu)件和位于近端處的下支撐組件；以及 可釋放的鎖定系統(tǒng)，該可釋放的鎖定系統(tǒng)安裝在所述傳動(dòng)構(gòu)件中的一個(gè)或多個(gè)的周?chē)杂绊戇@一個(gè)或多個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)，該可釋放的鎖定系統(tǒng)包括: 托架構(gòu)件，該托架構(gòu)件包括樞軸并且被構(gòu)造成支撐至少一個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)，該托架構(gòu)件還包括被構(gòu)造成用于接收一個(gè)或多個(gè)滾珠的一個(gè)或多個(gè)凹窩； 擒縱轂，該擒縱轂以可旋轉(zhuǎn)的方式安裝到所述托架構(gòu)件并且包括被構(gòu)造成接收一個(gè)或多個(gè)滾珠的一個(gè)或多個(gè)凹窩； 布置在所述托架構(gòu)件和所述擒縱轂之間的一個(gè)或多個(gè)滾珠，其中所述滾珠能被可逆地布置在所述托架構(gòu)件和所述擒縱轂兩者的凹窩內(nèi)以便相對(duì)于所述擒縱轂旋轉(zhuǎn)固定所述托架構(gòu)件； 彈性構(gòu)件，該彈性構(gòu)件朝向所述擒縱轂偏壓所述托架構(gòu)件以將所述一個(gè)或多個(gè)滾珠偏壓到所述托架構(gòu)件和所述擒縱轂兩者的凹窩中以相對(duì)于所述擒縱轂旋轉(zhuǎn)固定所述托架構(gòu)件，從而在提供足以克服所述彈性構(gòu)件的轉(zhuǎn)矩時(shí)，所述一個(gè)或多個(gè)滾珠也能從所述凹窩釋放并且允許所述托架構(gòu)件和所述擒縱轂之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)； 棘輪，該棘輪旋轉(zhuǎn)固定至所述擒縱轂并且包括多個(gè)齒； 棘輪鎖定構(gòu)件，該棘輪鎖定構(gòu)件被構(gòu)造成以齒合關(guān)系可逆地接合所述棘輪的齒并且被偏壓向與所述齒接合；以及 鎖定釋放構(gòu)件，該鎖定釋放構(gòu)件能在第一位置和第二位置之間移動(dòng)，其中該鎖定釋放構(gòu)件在第一位置中防止所述棘輪鎖定構(gòu)件和所述棘輪之間的接合并且在第二位置中不防止所述接合，使得在該鎖定釋放構(gòu)件處于第一位置時(shí)該齒合關(guān)系影響所述一個(gè)或多個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件，但當(dāng)在所述第二位置時(shí)不影響所述一個(gè)或多個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件，而且還使得當(dāng)提供足以克服所述彈性構(gòu)件的轉(zhuǎn)矩時(shí)該齒合關(guān)系不影響所述一個(gè)或多個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件。
19.一種關(guān)節(jié)臂式CMM，該關(guān)節(jié)臂式CMM包括: 關(guān)節(jié)臂，該關(guān)節(jié)臂包括一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)臂構(gòu)件、位于遠(yuǎn)端處的坐標(biāo)獲取構(gòu)件和位于近端處的下支撐組件；以及 臂支撐構(gòu)件，該臂支撐構(gòu)件安裝在該關(guān)節(jié)臂式CMM的周?chē)栽谛D(zhuǎn)期間支撐所述一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)臂構(gòu)件，該臂支撐構(gòu)件包括: 具有周向齒的齒輪； 接合構(gòu)件，該接合構(gòu)件被構(gòu)造成可逆地接合所述齒輪的周向齒以阻止所述齒輪相對(duì)于所述接合構(gòu)件在至少第一旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)；以及 釋放構(gòu)件，該釋放構(gòu)件能在第一位置和第二位置之間移動(dòng)，其中該釋放構(gòu)件在處于第一位置時(shí)阻止所述接合構(gòu)件和所述齒輪之間的可逆接合并且在處于第二位置時(shí)不阻止所述接合構(gòu)件和所述齒輪之間的可逆接合，使得所述臂支撐構(gòu)件在所述鎖定釋放構(gòu)件處于第二位置時(shí)阻礙所述一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)臂構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)，但在所述鎖定釋放構(gòu)件處于第一位置時(shí)不阻礙所述一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)臂構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述臂支撐構(gòu)件還包括致動(dòng)器，其中該致動(dòng)器被構(gòu)造成接受輸入以使所述釋放構(gòu)件在第一位置和第二位置之間運(yùn)動(dòng)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述致動(dòng)器包括機(jī)電式致動(dòng)器。
22.根據(jù)權(quán)利要求19至21中任一項(xiàng)所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述關(guān)節(jié)臂式CMM還包括與所述機(jī)電式致動(dòng)器通訊的輸入控制單元。
23.根據(jù)權(quán)利要 求22所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述輸入控制單元與所述機(jī)電式致動(dòng)器進(jìn)行無(wú)線電氣通訊。
24.根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述輸入控制單元被布置在所述關(guān)節(jié)臂的遠(yuǎn)端附近。
25.根據(jù)權(quán)利要求22至24中任一項(xiàng)所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述輸入控制單元包括以下之中的一個(gè)或多個(gè):開(kāi)關(guān)；按鈕；和電容輸入裝置。
26.根據(jù)權(quán)利要求19至25中任一項(xiàng)所述點(diǎn)關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述釋放構(gòu)件還包括第一端、第二端和彈性構(gòu)件，其中: 所述第一端被構(gòu)造成在所述釋放構(gòu)件處于第一位置時(shí)接合所述接合構(gòu)件， 所述第二端被構(gòu)造成與致動(dòng)器接合，并且 所述彈性構(gòu)件位于所述釋放構(gòu)件的所述第一端和所述第二端之間，所述彈性構(gòu)件被構(gòu)造成在所述釋放構(gòu)件朝向所述齒輪移動(dòng)時(shí)吸收所述第一端和所述第二端之間的力。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述彈性構(gòu)件包括彈簧。
28.根據(jù)權(quán)利要求19至27中任一項(xiàng)所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述齒輪旋轉(zhuǎn)固定至擒縱轂。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述齒輪和所述擒縱轂是一體部件。
30.根據(jù)權(quán)利要求19至28中任一項(xiàng)所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，該關(guān)節(jié)臂式CMM還包括指示器，其中該指示器指示所述釋放構(gòu)件是處于第一位置還是第二位置。
31.根據(jù)權(quán)利要求19至30中任一項(xiàng)所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述接合構(gòu)件和所述釋放構(gòu)件是一體部件。
32.根據(jù)權(quán)利要求19至31中任一項(xiàng)所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述臂支撐構(gòu)件還包括用于檢測(cè)該臂支撐構(gòu)件的彎曲的傳感器。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，該關(guān)節(jié)臂式CMM還包括與所述傳感器電氣通訊的報(bào)警器，該報(bào)警器被構(gòu)造成用于在所述臂支撐構(gòu)件承受彎曲時(shí)向使用者發(fā)出警報(bào)。
34.根據(jù)權(quán)利要求32或33所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，該關(guān)節(jié)臂式CMM還包括機(jī)電式致動(dòng)器，該機(jī)電式致動(dòng)器經(jīng)由機(jī)械傳動(dòng)鏈被連接至所述棘輪鎖定機(jī)構(gòu)，所述機(jī)電式致動(dòng)器也與所述傳感器電氣通訊，使得所述機(jī)電式致動(dòng)器能夠根據(jù)來(lái)自所述傳感器的信號(hào)而與所述棘輪鎖定機(jī)構(gòu)接合或分離。
35.根據(jù)權(quán)利要求20至34中任一項(xiàng)所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述致動(dòng)器包括與所述下支撐組件協(xié)作的擒縱機(jī)構(gòu)，其中當(dāng)所述釋放構(gòu)件處于第一位置或第二位置時(shí)，該擒縱機(jī)構(gòu)能向該關(guān)節(jié)臂式CMM的使用者提供觸感指示、聲音指示、視覺(jué)指示中的至少一種。
36.一種關(guān)節(jié)臂式CMM，該關(guān)節(jié)臂式CMM包括: 關(guān)節(jié)臂，該關(guān)節(jié)臂包括多個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件、將至少兩個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件相互連接的多個(gè)鉸接構(gòu)件、位于遠(yuǎn)端處的坐標(biāo)獲取構(gòu)件和位于近端處的下支撐組件；以及 可釋放的鎖定系統(tǒng)，該可釋放的鎖定系統(tǒng)安裝在該關(guān)節(jié)臂式CMM的周?chē)栽谛D(zhuǎn)期間支撐所述傳動(dòng)構(gòu)件中的一個(gè)或多個(gè)，該可釋放的鎖定系統(tǒng)包括: 托架支撐構(gòu)件，該托架支撐構(gòu)件包括樞軸并且被構(gòu)造成在旋轉(zhuǎn)期間支撐至少一個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件，該托架支撐構(gòu)件還包括一個(gè)或多個(gè)表面接合特征； 擒縱轂，該擒縱 轂以可旋轉(zhuǎn)的方式安裝到所述該托架支撐構(gòu)件并且包括被構(gòu)造成與所述托架支撐構(gòu)件的所述一個(gè)或多個(gè)表面接合特征可逆地接合的一個(gè)或多個(gè)表面接合特征，該擒縱轂被構(gòu)造成旋轉(zhuǎn)固定至所述下支撐組件的一部分；以及 彈性構(gòu)件，該彈性構(gòu)件將所述托架支撐構(gòu)件朝向所述擒縱轂偏壓，使得所述托架支撐構(gòu)件的所述一個(gè)或多個(gè)表面接合特征接合所述擒縱轂的所述一個(gè)或多個(gè)表面接合特征以相對(duì)于所述擒縱轂旋轉(zhuǎn)固定所述托架支撐構(gòu)件，從而當(dāng)提供足以克服所述彈性構(gòu)件的轉(zhuǎn)矩時(shí)，所述托架支撐構(gòu)件的所述一個(gè)或多個(gè)表面接合特征也能夠從所述擒縱轂的所述一個(gè)或多個(gè)表面接合特征釋放并且允許所述托架支撐構(gòu)件和所述擒縱轂之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述彈性構(gòu)件包括彈簧墊圈。
38.根據(jù)權(quán)利要求36或37所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述彈性構(gòu)件包括彈簧。
39.根據(jù)權(quán)利要求36至38中任一項(xiàng)所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中: 所述托架支撐構(gòu)件的所述表面接合特征包括一個(gè)或多個(gè)凹窩和一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件， 所述擒縱轂的所述表面接合特征包括一個(gè)或多個(gè)凹窩，并且 其中所述轉(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件被偏壓到所述托架支撐構(gòu)件和所述擒縱轂兩者的凹窩中以將所述托架支撐構(gòu)件旋轉(zhuǎn)固定至所述擒縱轂，從而當(dāng)提供足以克服所述彈性構(gòu)件的轉(zhuǎn)矩時(shí)，所述一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件也能從所述凹窩釋放并且允許所述托架支撐構(gòu)件和所述擒縱轂之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述轉(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件包括球形滾珠。
41.根據(jù)權(quán)利要求39或40所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述轉(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件被構(gòu)造成從所述擒縱轂和所述托架支撐構(gòu)件中的僅一者的凹窩釋放。
42.根據(jù)權(quán)利要求36至41中任一項(xiàng)所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述擒縱轂旋轉(zhuǎn)固定至棘輪。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述擒縱轂和所述棘輪是一體部件。
44.根據(jù)權(quán)利要求42或43所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述棘輪能與接合構(gòu)件相關(guān)聯(lián)，該接合構(gòu)件能在與所述棘輪接合而形成齒合關(guān)系的第一位置和與所述棘輪分離的第二位置之間運(yùn)動(dòng)。
45.一種關(guān)節(jié)臂式CMM，該關(guān)節(jié)臂式CMM包括: 關(guān)節(jié)臂，該關(guān)節(jié)臂包括多個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件、將至少兩個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件相互連接的多個(gè)鉸接構(gòu)件、位于遠(yuǎn)端處的坐標(biāo)獲取構(gòu)件和位于近端處的下支撐組件；以及 可釋放的鎖定系統(tǒng)，該可釋放的鎖定系統(tǒng)安裝在該關(guān)節(jié)臂式CMM的周?chē)栽谛D(zhuǎn)期間支撐所述傳動(dòng)構(gòu)件中的一個(gè)或多個(gè)，所述可釋放的鎖定系統(tǒng)包括鎖定裝置和釋放裝置，其中所述鎖定裝置被構(gòu)造成阻止所述一個(gè)或多個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件和所述下支撐組件之間在至少一個(gè)方向上的相對(duì)旋轉(zhuǎn)，并且所述釋放裝置被構(gòu)造成當(dāng)在所述一個(gè)或多個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件上施加重載荷時(shí)釋放所述鎖定裝置。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述可釋放的鎖定系統(tǒng)包括: 托架支撐構(gòu)件，該托架支撐構(gòu)件包括樞軸并且被構(gòu)造成在旋轉(zhuǎn)期間支撐至少一個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件，該托架支撐構(gòu)件還包括一個(gè)或多個(gè)表面接合特征； 擒縱轂，該擒縱轂以可旋轉(zhuǎn)的方式安裝到所述托架支撐構(gòu)件并且包括被構(gòu)造成與所述托架支撐構(gòu)件的所述一個(gè)或多個(gè)表面接合特征可逆地接合的一個(gè)或多個(gè)表面接合特征，該擒縱轂被構(gòu)造成旋轉(zhuǎn)固定至 所述下支撐組件的一部分；以及 彈性構(gòu)件，該彈性構(gòu)件將所述托架支撐構(gòu)件朝向所述擒縱轂偏壓，使得所述托架支撐構(gòu)件的所述一個(gè)或多個(gè)表面接合特征接合所述擒縱轂的所述一個(gè)或多個(gè)表面接合特征以相對(duì)于所述擒縱轂旋轉(zhuǎn)固定所述托架支撐構(gòu)件，從而當(dāng)提供足以克服所述彈性構(gòu)件的轉(zhuǎn)矩時(shí)，所述托架支撐構(gòu)件的所述一個(gè)或多個(gè)表面接合特征也能從所述擒縱轂的所述一個(gè)或多個(gè)表面接合特征釋放并且允許所述托架支撐構(gòu)件和所述擒縱轂之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述彈性構(gòu)件包括彈簧墊圈。
48.根據(jù)權(quán)利要求46所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述彈性構(gòu)件包括彈簧。
49.根據(jù)權(quán)利要求46至48中任一項(xiàng)所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中: 所述托架支撐構(gòu)件的所述表面接合特征包括一個(gè)或多個(gè)凹窩和一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件， 所述擒縱轂的所述表面接合特征包括一個(gè)或多個(gè)凹窩，并且 其中所述轉(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件被偏壓到所述托架支撐構(gòu)件和所述擒縱轂兩者的凹窩中以將所述托架支撐構(gòu)件旋轉(zhuǎn)固定至所述擒縱轂，從而當(dāng)提供足以克服所述彈性構(gòu)件的轉(zhuǎn)矩時(shí)，所述一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件也能從所述凹窩釋放并且允許所述托架支撐構(gòu)件和所述擒縱轂之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。
50.根據(jù)權(quán)利要求48所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述轉(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件包括球形滾珠。
51.根據(jù)權(quán)利要求49或50所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述轉(zhuǎn)矩釋放構(gòu)件被構(gòu)造成從所述擒縱轂和所述托架支撐構(gòu)件中的僅一者的凹窩釋放。
52.根據(jù)權(quán)利要求46至51中任一項(xiàng)所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述擒縱轂旋轉(zhuǎn)固定至棘輪。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的關(guān)節(jié)臂式CMM，其中，所述擒縱轂和所述棘輪是一體部件。
【文檔編號(hào)】F16B21/00GK104040193SQ201380004813
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月20日
【發(fā)明者】T·迪波塔爾, 保羅·法拉利, J-L·法梅雄, W·英格利斯 申請(qǐng)人:赫克斯岡技術(shù)中心