專利名稱：鉸接測(cè)量臂中的旋轉(zhuǎn)軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(C畫(huà)S)并且特別地涉及一種具有 鉸接臂的便攜式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，提出了一種作為測(cè)量系統(tǒng)的帶有主機(jī)和應(yīng)用軟件的便攜式鉸 接臂。該鉸接臂通常被用于測(cè)量一個(gè)物體上的一些點(diǎn)，而且這些測(cè)最的點(diǎn)被用來(lái)與存儲(chǔ)在主機(jī)中的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)數(shù)據(jù)相比較以便確定 這個(gè)物體是否處于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)規(guī)范之內(nèi)。換句話說(shuō)，該CAD數(shù)據(jù)為 參考數(shù)據(jù)，由鉸接臂實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù)與所述參考數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。卞機(jī)還 可以包括引導(dǎo)操作者進(jìn)行檢驗(yàn)過(guò)程的應(yīng)用軟件。在涉及復(fù)雜應(yīng)用的多種 情況下，這種安排是合理的，因?yàn)槭褂谜邔?huì)在對(duì)應(yīng)用軟件中的復(fù)雜命 令作出響應(yīng)的同時(shí)觀察到該主機(jī)上的三維CAD數(shù)據(jù)。美國(guó)專利第US5,402，582號(hào)(下面簡(jiǎn)稱為第'582號(hào)專利)公開(kāi)了一 種用在上述測(cè)量系統(tǒng)中的現(xiàn)有的便攜式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的例子，該專利同樣 被轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，該專利在此以引用的方式結(jié)合在本申請(qǐng)中。 第'582號(hào)專利公開(kāi)了一種傳統(tǒng)的三維測(cè)量系統(tǒng)，它由一個(gè)人工操作的具 有多個(gè)關(guān)節(jié)的鉸接臂組成，該鉸接臂具有一個(gè)位于其一端的支承基座和 一個(gè)位于其另一端的測(cè)量探針。主機(jī)通過(guò)一個(gè)中間控制器或串行盒與鉸 接臂通信。可以理解的是，在第'582號(hào)專利中，鉸接臂將會(huì)與串行盒進(jìn) 行電子通信，依此地，串行盒與主機(jī)進(jìn)行電子通信。共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專
利第US5，611，147 (下面簡(jiǎn)稱為第Q47號(hào)專利)也以引用的方式結(jié)合在 本申請(qǐng)中，該第專利'147號(hào)專利公開(kāi)了一種相似的具有鉸接臂的坐標(biāo)測(cè) 量機(jī)。在該專利中，鉸接臂包括許多重要的特征，這些重要的特征包括 在探針末端處的一個(gè)附加的旋轉(zhuǎn)軸，從而為一個(gè)臂提供一種2-1-3 (two-one-three)或一個(gè)2-2-3 (two-two-three)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)(后一種情 況是一個(gè)7軸臂)以及用于該臂中的軸承的改進(jìn)的預(yù)加載荷軸承結(jié)構(gòu)。其它相關(guān)的現(xiàn)有坐標(biāo)測(cè)量機(jī)還包括共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利第 US5，926，7S2 (下面簡(jiǎn)稱為第'782號(hào)專利)，該專利提供了一種鉸接臂， 該鉸接臂具有可鎖定的轉(zhuǎn)換殼體，以便消除一個(gè)或多個(gè)自由度；以及美 國(guó)專利第US5，956，857 (下面簡(jiǎn)稱為第'857號(hào))，該專利提供了一種鉸 接臂，該鉸接臂具有-一種快速拆開(kāi)的安裝系統(tǒng)。在此描述的更多現(xiàn)有類(lèi)型的便攜式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)都不是必須采用---個(gè) 中間控制器或串行盒，因?yàn)楝F(xiàn)在它的功能被結(jié)合在主機(jī)所提供的軟件中。 例如，共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利第US5, 978， 748號(hào)(下面簡(jiǎn)稱第'748號(hào)專利)， 在此以引用的方式結(jié)合在本申請(qǐng)中，公開(kāi)了一種具有一個(gè)在板控制器的 鉸接臂，該在板控制器存儲(chǔ)有一個(gè)或多個(gè)可執(zhí)行的程序并且為使用者提 供指令(例如檢驗(yàn)程序)以及儲(chǔ)存作為參考數(shù)據(jù)的CAD數(shù)據(jù)。在第專利 '748號(hào)專利中， 一個(gè)控制器被安裝到鉸接臂上并運(yùn)行可執(zhí)行的程序，該 可執(zhí)行程序指導(dǎo)使用者經(jīng)過(guò)例如檢驗(yàn)程序的過(guò)程。在這樣一種系統(tǒng)中， 主機(jī)可以用來(lái)生成可執(zhí)行的程序。安裝到鉸接臂上的控制器用來(lái)運(yùn)行可 執(zhí)行的程序但不能用來(lái)產(chǎn)生可執(zhí)行的程序或更改可執(zhí)行的程序。通過(guò)模 擬視頻游戲系統(tǒng)，主機(jī)用作書(shū)寫(xiě)或更改視頻游戲的平臺(tái)而且安裝到臂上 的控制器用作玩視頻游戲的平臺(tái)?？刂破?例如，玩游戲的人)不能更 改可執(zhí)行的程序。如在第'748號(hào)專利中所述，通過(guò)消除每個(gè)鉸接臂都需 要一臺(tái)主機(jī)的需求，因此獲得了一種低成本的三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)。轉(zhuǎn)讓
給本申請(qǐng)的受讓人且通過(guò)引用方式結(jié)合在本申請(qǐng)中的美國(guó)專利申請(qǐng)第09/ 775, 236號(hào)(下面簡(jiǎn)稱為第'236申請(qǐng))公開(kāi)了一種用于向第'748號(hào) 專利中公開(kāi)的坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的使用者發(fā)送可執(zhí)行的程序的方法和系統(tǒng)。 該方法包括接收用戶要求生成一個(gè)可執(zhí)行的程序的請(qǐng)求并獲得與該可執(zhí) 行程序相關(guān)的信息。然后產(chǎn)生指導(dǎo)操作者經(jīng)過(guò)一些測(cè)量步驟的可執(zhí)行的 程序，所述一些測(cè)量步驟是通過(guò)三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行。所述可執(zhí)行 的程序被傳送到用戶，優(yōu)選為通過(guò)在線網(wǎng)絡(luò)比如互聯(lián)網(wǎng)傳送。共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利第US6， 131， 2996號(hào)(下面簡(jiǎn)稱為第'299號(hào)專 利，其所有內(nèi)容都通過(guò)引用方式結(jié)合在本申請(qǐng)中)，公開(kāi)了一種其上布 置有一個(gè)顯示裝置的鉸接臂，該顯示裝置使操作者能夠獲得位置數(shù)據(jù)的 方便顯示和系統(tǒng)菜單提示。該顯示裝置包括例如LED，所述LED指小系統(tǒng) 電源、轉(zhuǎn)換器位置情況和出錯(cuò)情況。轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的受讓人并通過(guò)引用 方式結(jié)合在本申請(qǐng)中的美國(guó)專利第US6，219，928號(hào)(下面簡(jiǎn)稱為第'928 號(hào)專利)公開(kāi)了一種用于鉸接臂的串行網(wǎng)絡(luò)。該串行網(wǎng)絡(luò)傳將位于該鉸 接臂中的轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)傳送到一個(gè)控制器。每個(gè)轉(zhuǎn)換器包括一帶有存儲(chǔ) 器的轉(zhuǎn)換器接口，該存儲(chǔ)器儲(chǔ)存轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)。該控制器對(duì)每個(gè)存儲(chǔ)器進(jìn) 行串行尋址且數(shù)據(jù)從轉(zhuǎn)換器接口存儲(chǔ)器被傳送到控制器。共同轉(zhuǎn)讓的美 國(guó)專利第US6，253，458 (下面簡(jiǎn)稱為第'458號(hào)專利)以及US6， 298， 569 (下面簡(jiǎn)稱為第'569號(hào)專利)都公開(kāi)了用于在此所描述的鉸接臂便攜式 坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的可調(diào)節(jié)的平衡機(jī)構(gòu)。盡管這些技術(shù)方案都能很好地適用于其所實(shí)現(xiàn)的目的，但是在該 行業(yè)一直存在需要改進(jìn)的便攜式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的需求，該改進(jìn)的坐標(biāo)測(cè) 量機(jī)易于使用、制造效率更高、提供改進(jìn)的特征且售價(jià)較低。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一種便攜式C畫(huà)包括一個(gè)鉸接臂，該鉸接臂具有連 接的臂段。在一個(gè)實(shí)施例中，這些臂段包括軸承/編碼器機(jī)芯，這些軸 承/編碼器機(jī)芯采用一種雙套筒接頭以預(yù)定的角度彼此連接起來(lái)。每個(gè) 機(jī)芯都包括至少一個(gè)，優(yōu)選為兩個(gè)，預(yù)加載荷軸承組件以及一個(gè)編碼 器，優(yōu)選是光學(xué)編碼器，它們都組裝在一個(gè)圓柱形殼體中。優(yōu)選的是， 在每個(gè)接頭中都采用兩個(gè)或多個(gè)編碼器讀出頭，以促成能夠進(jìn)行求平 均值的抵消效應(yīng)。所述臂段可以通過(guò)螺紋連接的方式相互連接起來(lái)， 臂從基部處的直徑較大的部分逐漸探針端部處的直徑較小的部分變 細(xì)。根據(jù)本發(fā)明的另 一 個(gè)實(shí)施例，鉸接臂的連接的臂段中的 一 個(gè)或多 個(gè)包括可替換保護(hù)殼體和/或緩沖件，用來(lái)限制大的沖擊和磨損以及用 來(lái)提供一種符合人體工程學(xué)且具有美感和舒適的抓握部位。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，鉸接臂包括一個(gè)位于其中一個(gè)鉸接 關(guān)節(jié)內(nèi)的一體的內(nèi)部平衡部件。該平衡部件采用了一種螺旋彈簧，該 螺旋彈簧具有由金屬圓柱體機(jī)加工形成的相對(duì)較寬的端部環(huán)和較窄的 內(nèi)部環(huán)。該彈簧還包括至少兩個(gè)(優(yōu)選是三個(gè))柱，用于鎖定到鉸接臂 的鉸鏈結(jié)構(gòu)以及一個(gè)彈簧調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，鉸接臂包括一個(gè)位于其端部的測(cè)量 探針。該測(cè)量探針具有一個(gè)一體安裝的接觸觸發(fā)器探針，該接觸觸發(fā) 器探針可以容易地轉(zhuǎn)換成一個(gè)傳統(tǒng)的硬探針。測(cè)量探針還包括一些改 進(jìn)的開(kāi)關(guān)以及一個(gè)測(cè)量指示燈。在一個(gè)實(shí)施例中，這些開(kāi)關(guān)具有弧形 的橢圓形形狀并且能夠容易地由操作者驅(qū)動(dòng)。這些改進(jìn)的開(kāi)關(guān)具有不 同的顏色、表面紋路和/或高度，以便操作者能夠容易地對(duì)它們進(jìn)行區(qū)分，同時(shí)指示燈優(yōu)選為用不同顏色標(biāo)記(color-coded),以便于操作。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例包括一個(gè)鉸接臂，該鉸接臂具有一個(gè)一體
的、在板的電源可再充電單元。該電源/可再充電單元使得CMM能實(shí)現(xiàn) 充分的便攜功能并且使得能夠很方便地在偏遠(yuǎn)的位置和/或在不需要電纜直接連接的鉸接臂的情況下使用CMM。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例包括一個(gè)鉸接臂，該鉸接臂在其一端具有 一個(gè)測(cè)量探針。該測(cè)量探針包括一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的手柄殼體和開(kāi)關(guān)組件， 該開(kāi)關(guān)組件包圍著測(cè)量探針。可旋轉(zhuǎn)的手柄殼體和開(kāi)關(guān)組件使得測(cè)量 探針可以更容易地把持和驅(qū)動(dòng)而不需考慮手的位置。使用可旋轉(zhuǎn)的手 柄殼體還消除了在探針末端具備第三旋轉(zhuǎn)軸的需要，因此獲得一種成本較低且結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單的便攜式CMM(相對(duì)于7軸的C固或在測(cè)量探針處 具有第三旋轉(zhuǎn)角度的C麗而言)。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中， 一個(gè)便攜式C羅包括一個(gè)鉸接臂， 該鉸接臂具有連接起來(lái)的臂段，在鉸接臂的一端具有一個(gè)測(cè)量探針而 在其另一端具有一個(gè)基座。根據(jù)該實(shí)施例的一個(gè)新穎的特征，基座中 具有一個(gè)一體的磁性安裝件，用于將鉸接臂固定到一個(gè)磁性表而。該 一體的磁性安裝件優(yōu)選是采用螺紋連接方式連接到鉸接臂上并且具有 一個(gè)開(kāi)/關(guān)(on/off)控制桿以方便使用(優(yōu)選地，該控制桿在安裝件安 置在一個(gè)磁性表面上時(shí)自動(dòng)配合)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將能夠根據(jù)下面的詳細(xì)說(shuō)明和附圖理解和認(rèn)識(shí) 本發(fā)明的上述的以及其它的優(yōu)點(diǎn)和特征。


現(xiàn)在參見(jiàn)附圖，其中在附圖中相同的元件采用相同的數(shù)字標(biāo)記。 圖1是本發(fā)明的便攜式CMM的前視立體圖，其包括一個(gè)鉸接臂以 及相連的主機(jī)；圖2是圖1中的C麗的后視立體圖；圖3是圖1中的C薩的右側(cè)視圖(其中主機(jī)被移除)；圖3A是圖1中的CMM的右側(cè)視圖，其中覆蓋兩個(gè)長(zhǎng)關(guān)節(jié)的保護(hù)套 略有改變；圖4是本發(fā)明的C麗的局部分解立體圖，其中示出了基座和第一 鉸接臂部分；圖5是本發(fā)明的C應(yīng)的局部分解立體圖，其中示出了基座、第一 臂部分以及局部分解的第二臂部分；圖6是本發(fā)明的C麗的局部分解立體圖，其中示出了基座、第一 臂部分、第二臂部分以及局部分解的第三臂部分；圖7是一個(gè)分解立體圖，其中示出了一對(duì)本發(fā)明的編碼器/軸承機(jī) 芯，其組裝在兩個(gè)雙套筒接頭之間；圖8是圖7中所示的的軸承/編碼器機(jī)芯和雙套筒接頭的前視正I町圖；圖9是本發(fā)明的短軸承/編碼器機(jī)芯的分解立體圖； 圖9A是與圖9相似的分解立體圖，不同的是示出了單個(gè)讀出頭； 圖9B是與圖9相似的分解立體圖，不同的是示出了四個(gè)讀出頭； 圖9C是圖9B組裝后的立體圖；圖9D是與圖9相似的分解立體圖，不同的是示出了三個(gè)讀出頭； 圖9E是圖9D組裝后的立體圖； 圖IO是圖9中所示機(jī)芯的剖視圖；圖11是本發(fā)明的長(zhǎng)軸承/編碼器機(jī)芯的分解立體圖； 圖11A是與圖11相似的分解立體圖，不同的是示出了單個(gè)讀出頭；圖12是圖11中所示機(jī)芯的剖視圖；圖12A是圖12中所示的機(jī)芯剖視圖，示出了可與軸一起旋轉(zhuǎn)的雙 讀出頭； 圖13是本發(fā)明另一個(gè)軸承/編碼器機(jī)芯的分解立體圖； 圖13A是與圖13相似的分解立體圖，不同的是示出了單個(gè)讀出頭; 圖14是圖13中所示機(jī)芯的剖視圖；圖15是本發(fā)明一個(gè)軸承/編碼器機(jī)芯以及平衡彈簧的分解立體圖；圖15A是與圖15相似的分解立體圖，不同的是示出了單個(gè)讀出頭; 圖16是圖15中所示機(jī)芯和平衡部件的剖視圖；圖17是用于本發(fā)明的一種直徑較大的軸承/編碼器機(jī)芯的雙讀出頭組件的俯視圖；圖18所示的是沿圖17中的18-18方向的剖視圖；圖19所示的是圖17中所示的雙讀出頭組件的仰視圖；圖20所示的是用于本發(fā)明的直徑較小的軸承/編碼器機(jī)芯的雙讀出頭組件的俯視圖；圖21所示的是沿圖20中的21-21方向的剖視圖；圖22所示的是圖20中所示的雙讀出頭組件的仰視圖；圖2 3 A是本發(fā)明的使用單讀出頭的C MM所采用的電子器件構(gòu)造的方框圖；圖23B是本發(fā)明的使用雙讀出頭的CMM所采用的電子器件構(gòu)造的方框圖；圖24所示的是本發(fā)明CMM的縱向剖視圖(其中移除了基座)；圖24A所示的是圖3A中所示的CMM的剖視圖；圖25所示的是圖24中的一部分的放大剖視圖，示出了圖24中的 CMM的基座以及第一長(zhǎng)關(guān)節(jié)段；圖25A是表示根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的長(zhǎng)關(guān)節(jié)和短關(guān)節(jié)之間 相互連接的立體圖；圖25B所示的是圖25A中的一部分的縱向剖視圖26所示的是圖24中的一部分的放大剖視圖，示出了第二和第 三長(zhǎng)關(guān)節(jié)段；圖26A和B所示的是圖24A中的一部分的放大剖視圖，示出了第 二和第三長(zhǎng)關(guān)節(jié)以及探針；圖27A所示的是一個(gè)分解側(cè)視圖，示出了本發(fā)明的第一短關(guān)節(jié)/ 平衡組件；圖27B是表示出圖27A中的元件的立體圖；圖28是表示本發(fā)明的內(nèi)部平衡部件的剖視圖；圖29是本發(fā)明測(cè)量探針的第一實(shí)施例的側(cè)向剖視圖；圖2 9 A是本發(fā)明測(cè)量探針的另 一 個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖；圖29B是沿圖29A中的29B-29B方向的剖視圖；圖29C是用于圖29A-B中的一對(duì)"執(zhí)行"或"確認(rèn)"開(kāi)關(guān)的立體圖；圖30A-C是表示本發(fā)明的一體的接觸探針組件以及轉(zhuǎn)換成硬探針 組件的連續(xù)的平面視圖；圖31是本發(fā)明的測(cè)量探針的另一個(gè)實(shí)施例的側(cè)剖面視圖； 圖32是本發(fā)明的一體的磁性基座的分解立體圖； 圖33是圖32中的磁性基座的剖視圖； 圖34是圖32中的磁性安裝件的俯視圖；圖35是來(lái)自于Raab的美國(guó)專利第US5， 794， 356號(hào)的具有雙讀出 頭的C固接頭的剖視圖；圖36是來(lái)自于Eaton的美國(guó)專利第US5, 829， 148號(hào)的具有雙讀出 頭的CMM接頭的剖視圖；圖37是具有第七軸轉(zhuǎn)換器的測(cè)量探針的側(cè)視圖；圖38是與圖37類(lèi)似的側(cè)視圖，不同的是其包括一個(gè)可拆卸的手
柄；圖39是圖38中的測(cè)量探針的端部視圖；圖40是圖38中的測(cè)量探針的剖視圖；及 圖41、 42和43是可供選擇的機(jī)芯結(jié)構(gòu)的剖視圖。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1-3，本發(fā)明的C麗總體上采用標(biāo)記10表示，C麗IO包括 一個(gè)多關(guān)節(jié)連接的(multijointed)、手工操作的鉸接臂14，該鉸接 臂在一端連接到基座部分12上，而在另一端連接到一個(gè)測(cè)量探針28 上。臂14基本上由兩種類(lèi)型的關(guān)節(jié)(joint)構(gòu)成，即長(zhǎng)關(guān)節(jié)(用于回轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng))以及短關(guān)節(jié)(用于鉸接運(yùn)動(dòng))。該長(zhǎng)關(guān)節(jié)基本上沿著臂的軸向或縱 向方向布置，而短關(guān)節(jié)則優(yōu)選為相對(duì)于臂的縱向軸線成90度布置。該 長(zhǎng)關(guān)節(jié)和短關(guān)節(jié)配對(duì)出現(xiàn)，這種關(guān)節(jié)的配對(duì)構(gòu)造通常稱之為2-2-2 (盡 管也可以采用其它的關(guān)節(jié)的構(gòu)造形式，例如2-1-2， 2-卜3， 2-2-3等)。 圖4-6中示出了這些關(guān)節(jié)對(duì)中的每一對(duì)。圖4示出了第一關(guān)節(jié)對(duì)的分解視圖，即長(zhǎng)關(guān)節(jié)16和短關(guān)節(jié)18。 圖4還示出了基座12的分解視圖，其包括便攜式電源電子器件20、 便攜式電池組22、磁性安裝件24以及兩件式基座殼體26A和26B。所 有這些元件都會(huì)在下面進(jìn)行更詳細(xì)的描述。重要的是，需要理解的是，鉸接臂14的各種主要部件的直徑都是 從基座12到探針28逐漸變細(xì)。這種逐漸變細(xì)的過(guò)程是連續(xù)的，或者 如在圖中的實(shí)施例所示，這種逐漸變細(xì)可以是不連續(xù)的或者是階梯方 式。此外，鉸接臂14的每個(gè)主要部件都可以通過(guò)螺紋連接的方式進(jìn)行 連接，借此消除現(xiàn)有CMM所涉及到的大量的緊固件。例如，象在后面 要闡述的那樣，磁性安裝件24可以采用螺紋連接方式連接到第一長(zhǎng)關(guān) 節(jié)16上。優(yōu)選的是，這種螺紋是錐形螺紋，它可以進(jìn)行自我鎖定并且可以增加軸向/彎曲剛度。供選擇地，如圖25A和25B所示，象在后面 要討論的那樣，鉸接臂的主要部件可以具有互補(bǔ)的錐形凸凹端部，這 些端部具有相應(yīng)的凸緣，這種凸緣通過(guò)螺栓連接在一起。參見(jiàn)圖5，所示的第二組長(zhǎng)關(guān)節(jié)和短關(guān)節(jié)連接在所述第一組長(zhǎng)關(guān) 節(jié)和短關(guān)節(jié)上。第二關(guān)節(jié)組包括長(zhǎng)關(guān)節(jié)30和短關(guān)節(jié)32。和將磁性安 裝件24安裝到長(zhǎng)關(guān)節(jié)16上一樣，長(zhǎng)關(guān)節(jié)30可以通過(guò)螺紋連接方式連 接到長(zhǎng)關(guān)節(jié)16的內(nèi)表面的螺紋上。類(lèi)似地，參見(jiàn)圖6，第三關(guān)節(jié)組包 括第三長(zhǎng)關(guān)節(jié)34和第三短關(guān)節(jié)36。第三長(zhǎng)關(guān)節(jié)34可以通過(guò)螺紋連接 方式連接到第二短關(guān)節(jié)32的內(nèi)表面的螺紋上。象下面將要詳細(xì)描述的 那樣，探針28可以通過(guò)螺紋連接方式連接到短關(guān)節(jié)36上。優(yōu)選的是，每個(gè)短關(guān)節(jié)18、 32和36都由鑄造和/或機(jī)械加工過(guò)的 鋁質(zhì)元件構(gòu)成，或者供選擇地，采用輕質(zhì)剛性合金或合成物構(gòu)成。每 個(gè)長(zhǎng)關(guān)節(jié)16、 30以及34優(yōu)選都由鑄造和/或機(jī)械加工過(guò)的鋁、輕質(zhì)剛 性合金和/或纖維加強(qiáng)聚合物構(gòu)成。三對(duì)前述關(guān)節(jié)對(duì)的機(jī)械軸(即第一 對(duì)包括關(guān)節(jié)對(duì)16、 18，第二對(duì)包括關(guān)節(jié)對(duì)30、 32，第三對(duì)包括關(guān)節(jié)對(duì) 34、 36)相對(duì)于該基座對(duì)齊以便獲得平滑一致的機(jī)械特性。前面所述的 從基座12到探針28的逐漸變細(xì)的結(jié)構(gòu)為優(yōu)選，以便能夠增加在負(fù)載 較大的基座處的剛度且在通暢使用方面很重要的探針或手柄處的截面 較小。如在后面將詳細(xì)描述的那樣，每個(gè)短關(guān)節(jié)的兩端上都裝有緩沖 件38，而每個(gè)長(zhǎng)關(guān)節(jié)上都罩有-—個(gè)保護(hù)殼體40或41。需要理解的是， 第一長(zhǎng)關(guān)節(jié)16受到基座殼體26A、 26B的保護(hù)，該基座殼體所提供的 保護(hù)和保護(hù)殼體40、 41為第二和第三長(zhǎng)關(guān)節(jié)30、 34所提供的保護(hù)類(lèi) 型相同。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)重要特征，鉸接臂的每個(gè)關(guān)節(jié)都采用一種模制
的(modular)軸承/編碼器機(jī)芯，例如如圖7和8所示的短機(jī)芯42以及 長(zhǎng)機(jī)芯44。這些機(jī)芯42、 44安裝在雙套筒接頭46、 48的開(kāi)口中。每 個(gè)套筒接頭46、 48都包括具有第一凹部或套筒120的第一圓柱延伸部 分47以及具有第二凹部或套筒51的第二圓柱延伸部分49。通常，套 筒120和51彼此成90度角，盡管也可以采用其它相對(duì)的角結(jié)構(gòu)。短 機(jī)芯42布置在雙套筒接頭46和48的每個(gè)套筒51中以構(gòu)成一種鉸鏈 連接(hinge joint),同時(shí)長(zhǎng)機(jī)芯44布置在接頭46(見(jiàn)圖25)的套筒 120中且長(zhǎng)機(jī)芯44'(見(jiàn)圖26)布置在接頭48的套筒120中，從而每個(gè) 都構(gòu)成一種縱向的回轉(zhuǎn)連接(swivel joint)。模制的軸承/編碼器機(jī)芯 42、 44許可單獨(dú)制造其上安裝有模制的編碼器元件的預(yù)應(yīng)力或預(yù)加載 荷的雙軸承機(jī)芯。該軸承編碼器機(jī)芯隨后可以固定安裝到鉸接臂14 的外部輪廓部件(即，雙套筒接頭46，48)上。采用這種機(jī)芯的顯著優(yōu) 點(diǎn)在于它能夠高質(zhì)量高速地生產(chǎn)鉸接臂14的這些復(fù)雜精密的子部件。 在此處所述的實(shí)施例中，有四個(gè)不同的機(jī)芯類(lèi)型，即，用于關(guān)節(jié) 30、 34的兩個(gè)長(zhǎng)軸向機(jī)芯、 一個(gè)用于關(guān)節(jié)16的基座軸向機(jī)芯、 一個(gè) 用于短關(guān)節(jié)18的基座機(jī)芯(其包括一平衡部件)以及兩個(gè)用于關(guān)節(jié)32 和36的鉸接機(jī)芯。此外，與逐漸變細(xì)的鉸接臂14相一致，最靠近基 座的機(jī)芯(例如，位于長(zhǎng)關(guān)節(jié)16和短關(guān)節(jié)18中的機(jī)芯)的直徑相對(duì)于 具有較小直徑的關(guān)節(jié)30、 32、 34以及36而言要大些。每個(gè)機(jī)芯都包 括一預(yù)加載荷軸承結(jié)構(gòu)和一轉(zhuǎn)換器，在該實(shí)施例中，該轉(zhuǎn)換器包括一 個(gè)數(shù)字編碼器。參見(jiàn)圖9和10，現(xiàn)在對(duì)位于軸向長(zhǎng)關(guān)節(jié)16中的機(jī)芯 44進(jìn)行說(shuō)明。機(jī)芯44包括一對(duì)由內(nèi)套筒54和外套筒56分開(kāi)的軸承50、 52。 重要的是，軸承50、 52是預(yù)加載荷的。在該實(shí)施例中，這種預(yù)加載荷 由套筒54、 56提供，該套筒54、 56具有不同的長(zhǎng)度(內(nèi)套筒54比外 套筒56短大約0.0005英寸)，因而在緊固時(shí)，在軸承50、 52上產(chǎn)生 一個(gè)預(yù)先選定的預(yù)加載荷。在該組件可旋轉(zhuǎn)地安裝在軸60上時(shí)，軸承 50、 52采用密封件58進(jìn)行密封。在其上表面處，軸60終止于一個(gè)軸 上部殼體62。在軸60和軸上部殼體62之間形成一個(gè)環(huán)形空間63。整 個(gè)組件被布置在外部機(jī)芯殼體64內(nèi)，其中采用內(nèi)螺母66和外螺母68 的組合將該軸60和其軸承組件牢固地安裝到外部機(jī)芯殼體64上。需 要注意的是，在組裝的時(shí)候，外殼體64的上部65將被收容在環(huán)形空 間63內(nèi)?？梢岳斫獾氖?，在對(duì)內(nèi)外螺母66和68進(jìn)行緊固時(shí)壓縮力被 施加到軸承50、 52上，并且由于內(nèi)襯套54、 56的長(zhǎng)度不同，將會(huì)施 加所需的預(yù)加載荷，從而將上述預(yù)加載荷施加到軸承50、 52上。優(yōu)選的，軸承50、 52是成對(duì)雙聯(lián)向心推力球軸承。為了獲得足夠 的預(yù)加載荷，使軸承支承面盡可能的平行是很重要的。該平行度會(huì)影 響到軸承周邊上的預(yù)加載荷的均勻度。不均勻的載荷會(huì)導(dǎo)致極為不均 勻的轉(zhuǎn)矩感覺(jué)并且會(huì)導(dǎo)致不可預(yù)測(cè)的徑向跳動(dòng)(radial run out)和 降低的編碼器性能。模塊化安裝的編碼器盤(pán)(將在下面進(jìn)行討論)的徑 向跳動(dòng)會(huì)在讀出頭下面導(dǎo)致一種不希望有的干涉條紋圖案(fringe pattern)移位。這種情況會(huì)導(dǎo)致非常大的編碼器角度測(cè)量誤差。而且， 這種優(yōu)選的成對(duì)雙聯(lián)向心推力球軸承結(jié)構(gòu)的剛度也與軸承的間隔 (s印aration)直接相關(guān)。軸承相距越遠(yuǎn)，組件的剛性越大。襯套54、 56用于增強(qiáng)軸承的間隔。由于機(jī)芯殼體64優(yōu)選為鋁質(zhì)的，因此襯套 54、 56也優(yōu)選采用鋁制成并且在長(zhǎng)度和平行度方面進(jìn)行精確加工。因 此，溫度改變不會(huì)導(dǎo)致不均勻的膨脹，不均勻的膨脹會(huì)影響到預(yù)加載 荷。如前所述，通過(guò)在襯套54、 56的長(zhǎng)度上設(shè)計(jì)一個(gè)已知的差別來(lái)設(shè) 置預(yù)加載荷。 一旦該螺母66、 68被充分地緊固后，該長(zhǎng)度差將會(huì)導(dǎo)致 一個(gè)軸承預(yù)加載荷。使用密封件58提供密封的軸承，因?yàn)檩S承的任何
污染都會(huì)影響到所有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和編碼器的精度以及關(guān)節(jié)感覺(jué)(joint feel)。盡管機(jī)芯44優(yōu)選包括一對(duì)間隔開(kāi)的軸承。供選擇地，機(jī)芯44也 可以包括單個(gè)軸承或三個(gè)或更多的軸承。因此，每個(gè)機(jī)芯至少需要一 個(gè)軸承，作為最低需要。本發(fā)明的連接機(jī)芯既可以作無(wú)限的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，或者供選擇地，也 可以作有限的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。對(duì)于有限的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在殼體64的外表面上 的一個(gè)凸緣72上的一個(gè)槽70形成了一條收容一個(gè)梭子(shuttle) 74 的圓柱軌道70。該梭子74將行駛在軌道70中直到其抵靠一個(gè)可拆卸 的梭子止動(dòng)件為止，該梭子止動(dòng)件例如旋轉(zhuǎn)止動(dòng)固定螺釘76，該同定 螺釘將阻止旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的量可以根據(jù)需要進(jìn)行改變。在--個(gè) 優(yōu)選實(shí)施例中，梭子的旋轉(zhuǎn)將被限制為小于720度。此處的旋轉(zhuǎn)梭子 止動(dòng)件的類(lèi)型在共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利第US5, 611， 147號(hào)中有詳細(xì)的描 述，該專利的所有內(nèi)容已經(jīng)通過(guò)引用的方式結(jié)合在本申請(qǐng)中。如上所述，在另一個(gè)供選擇的實(shí)施例中，本發(fā)明所使用的關(guān)節(jié)可 以進(jìn)行無(wú)限的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在該后面一種情況下，采用了一種已知的滑 環(huán)組件。優(yōu)選的是，軸60有一個(gè)中空或軸向的孔78，該孔的--端有 一個(gè)直徑較大的部分80。在軸向孔78和80之間形成的肩部上抵靠有 一個(gè)圓柱形滑環(huán)組件82。相對(duì)于設(shè)置在模制的連接機(jī)芯中的預(yù)加載荷 軸承組件而言，滑環(huán)組件82是不起結(jié)構(gòu)作用的(也就是說(shuō)，它并不提 供任何機(jī)械功能，僅僅提供電的和/或信號(hào)傳遞功能)。盡管滑環(huán)組件 82可以由商業(yè)上可以獲得的任何滑環(huán)組成，但是在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例 中，滑環(huán)組件82包括可以從英國(guó)貝克郡里丁市的IDM電子有限公司獲 得的H系列滑環(huán)。這種滑環(huán)尺寸比較緊湊并且具有圓柱形結(jié)構(gòu)，而且 可以完美地適用在軸60內(nèi)的孔80中。穿過(guò)軸60的軸向孔80終止于
一個(gè)孔口 84，該孔口 84與一個(gè)槽道86連通，該槽道86的大小和結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)用于收容來(lái)自于滑環(huán)組件82的電線。該電線由電線蓋88固定 在位并保護(hù)，該電線蓋88卡裝并收容在槽道86和孔口 84中。這種電 線由圖10中的標(biāo)記90示意性地表示。如上所述，模制機(jī)芯44包括一個(gè)上述的預(yù)加載荷軸承構(gòu)件以及一 個(gè)下面將要描述的模制的編碼器構(gòu)件。還是參見(jiàn)圖9和10，用于本發(fā) 明的優(yōu)選的轉(zhuǎn)換器包括一個(gè)模制光學(xué)編碼器，該編碼器具有兩中主要 部件，即讀出頭92和光柵盤(pán)94。在該實(shí)施例中， 一對(duì)讀出頭92布置 在-一個(gè)讀出頭連接器板96上。該連接器板96安裝到(通過(guò)緊固件98) 一個(gè)安裝板100上。光柵盤(pán)94優(yōu)選安裝(優(yōu)選采用一種適當(dāng)?shù)恼澈蟿? 在軸60的下部支承表面102上并且與讀出頭92(該讀出頭由板100支 承和固定)間隔開(kāi)并且與讀出頭對(duì)齊。一電線箍104和密封蓋106為殼 體64的下端提供了最外部的遮蓋。電線箍104會(huì)如圖10所示的那樣 捕獲和保持電線90?？梢岳斫獾氖牵摼幋a器盤(pán)94由102上的粘合 劑被固定在軸60上并可隨著該軸旋轉(zhuǎn)。圖9和10示出了一種雙讀出 頭92，不過(guò)，可以理解的是，可以使用兩個(gè)以上的讀出頭，或者供選 擇地，可以使用如圖9A中所示的單個(gè)讀出頭。圖9B-E示出了具有兩 個(gè)以上讀出頭的模制機(jī)芯44的例子。圖9B-C示出了安裝在一個(gè)板100 上并且以90度的間隔間隔開(kāi)(盡管采用不同的相對(duì)間隔也是合適的) 的四個(gè)讀出頭92。圖9D-E表示出了安裝在一個(gè)板100上并且以120 度的間隔間隔開(kāi)(盡管采用不同的相對(duì)間隔也是合適的)的三個(gè)讀出頭 92。為了正確地對(duì)齊盤(pán)94，在靠近盤(pán)94的位置提供了一個(gè)穿過(guò)殼體 64的孔(未示出)。隨后采用一種工具(未示出)將盤(pán)94推動(dòng)到正確的 對(duì)齊位置，在該位置上使盤(pán)94和軸60之間的粘合劑固化以便將盤(pán)94鎖定在位。隨后將一個(gè)孔塞73插入殼體64中的所述孔中。重要的是需要指出，該盤(pán)94和讀出頭92的位置可以反過(guò)來(lái)，從 而盤(pán)94固定在殼體56上而讀出頭92與軸60 —起旋轉(zhuǎn)。圖12A中示 出了這樣的實(shí)施例，其中板96'(通過(guò)粘合劑)連接到軸60'上以便與 其一起旋轉(zhuǎn)。 一對(duì)讀出頭92，連接到板96'上并因此和軸60， 一起 旋轉(zhuǎn)。盤(pán)94'布置在一個(gè)支承件100，上，該支承件100'連接到殼 體64'上。在任何情況下，可以理解的是，無(wú)論是盤(pán)94還是讀出頭 92都可以安裝成與軸一起旋轉(zhuǎn)。重要的是盤(pán)94和讀出頭92布置在一 個(gè)機(jī)芯(或接頭)中以便在維持光通信的同時(shí)可以相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選的是，在本發(fā)明中所采用的旋轉(zhuǎn)的編碼器類(lèi)似于美國(guó)專利第 US5，486，923號(hào)以及第US5， 559， 600中披露的旋轉(zhuǎn)的編碼器，這兩件 專利的所有內(nèi)容通過(guò)引用的方式結(jié)合在本申請(qǐng)中。這種模制的編碼器 可以從MicroE Systems公司購(gòu)買(mǎi)到，其商品名稱為Pure Precision Optics 。這些編碼器基于物理光學(xué)，該物理光學(xué)檢測(cè)衍射級(jí) (diffraction orders)之間的干涉，從而從-一個(gè)插入干涉條紋圖案 (fringe pattern)中的圖像檢測(cè)器陣列(例如讀出頭)生成近乎完美的 正弦信號(hào)。對(duì)該正弦信號(hào)進(jìn)行電子學(xué)方法地內(nèi)插值以便能夠檢測(cè)到僅 僅一小部分光學(xué)條紋的位移。采用一種激光源，首先采用一個(gè)透鏡使該激光束成為平行光束， 隨后通過(guò)一個(gè)孔進(jìn)行篩分(sized)。該篩分后的平行激光束穿過(guò)一個(gè)光 柵，該光柵使得光衍射成具有0'h的離散級(jí)(discrete orders)以及受 至lj光珊結(jié)構(gòu)(grating construction)抑制的所有均勾級(jí)(even orders)。由于該0級(jí)受到抑制，在第三分支級(jí)之外存在- -個(gè)區(qū)域，在 該區(qū)域內(nèi)只有士廣級(jí)相互交迭形成一近乎純粹的正弦干涉。 一個(gè)或多 個(gè)圖像檢測(cè)器陣列(讀出頭)布置在該區(qū)域內(nèi)，并且當(dāng)光柵和檢測(cè)器之 間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)所述圖像檢測(cè)器陣列產(chǎn)生四個(gè)信道的幾乎純粹的正 弦輸出。將所述輸出進(jìn)行電子學(xué)放大、規(guī)格化并內(nèi)插到希望的分辨率水平(level of resolution)。對(duì)該編碼器結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化產(chǎn)生了幾個(gè)優(yōu)于現(xiàn)有光學(xué)編碼器的優(yōu)點(diǎn)。 僅僅采用一個(gè)激光源及其平行校準(zhǔn)光學(xué)器件、衍射光柵以及一個(gè)檢測(cè) 器陣列就可以進(jìn)行測(cè)量。相對(duì)于較為龐大的現(xiàn)有傳統(tǒng)的編碼器而言， 這個(gè)特點(diǎn)使得本發(fā)明的編碼器裝置顯得極為緊湊。此外，光柵和干涉 條紋運(yùn)動(dòng)(fringe movement)之間的直接關(guān)系減弱了該編碼器對(duì)外界環(huán)境所引起的誤差的敏感性，而現(xiàn)有的裝置易于受到這種誤差的影響。 而且，由于該干涉區(qū)域較大，并且在該區(qū)域的任何位置獲得幾乎正弦 干涉，因此，對(duì)準(zhǔn)公差(alignment tolerance)的要求遠(yuǎn)比現(xiàn)冇編碼器 在這方面的要求寬松得多。前述光學(xué)編碼器的一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)是，對(duì)讀出頭相對(duì)于編碼器盤(pán) 的偏離方向(standoff orientation)和距離或距離和方向的精確度 的嚴(yán)格程度要低得多。這樣就能獲得一種高精度的旋轉(zhuǎn)測(cè)量和一種D 于組裝的包裝。采用這種"幾何寬容性(geometry tolerant)"的編碼 器技術(shù)使得CMM10的成本顯著降低并且易于制造?？梢岳斫獾氖牵M管上述優(yōu)選實(shí)施例包括一個(gè)光盤(pán)94，但是本發(fā) 明的優(yōu)選實(shí)施例還可包括任何光學(xué)干涉條紋圖案，該圖案使得該讀出 頭能夠檢測(cè)到相對(duì)運(yùn)動(dòng)。如在此所使用的那樣，這種干涉條紋圖案表 示出了用于測(cè)量運(yùn)動(dòng)的光學(xué)元件的任何周期陣列。這些光學(xué)元件或干 涉條紋圖案可以安裝到如上所述的旋轉(zhuǎn)或固定的盤(pán)上，或者供選擇地， 可以安置、固定或布置或留置在該機(jī)芯的任何相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件(例如 軸、軸承或殼體)上。實(shí)際上，讀出頭以及相關(guān)的周期陣列或圖案并不必定需耍完全基 于(如上所述的)光學(xué)器件。廣義上來(lái)說(shuō)，讀出頭還可以讀出(或感知) 一些其他可測(cè)量的數(shù)量或特征的一些其他周期圖案，這些可測(cè)量的數(shù) 量或特征可以用來(lái)測(cè)量運(yùn)動(dòng)，通常為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這些其它可測(cè)量的特 征可以包括例如反射率、不透明性、磁場(chǎng)、電容、感應(yīng)系數(shù)或表面粗 糙度(注意，表面粗糙度圖案可以采用相機(jī)例如CCD相機(jī)形式的讀出頭 或傳感器來(lái)讀出)。在這些情況下，讀出頭將會(huì)測(cè)量例如磁場(chǎng)、反射率、 電容、感應(yīng)系數(shù)、表面粗糙度等的周期變化。如在此所使用的術(shù)語(yǔ)那 樣，術(shù)語(yǔ)"讀出頭"表示任何用于分析可測(cè)量的數(shù)量或特征的、具體 作為一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例那樣的光學(xué)讀出頭的傳感器或轉(zhuǎn)換器和相關(guān)的電 子器件。當(dāng)然，由讀出頭讀出的周期圖案可以存在于任何表面上，只 要讀出頭和周期圖案之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)(通常為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))。周期圖案 的一些例子包括以圖案形式安置在一個(gè)旋轉(zhuǎn)或固定的部件上的磁性 的、感應(yīng)的或電容性的媒介。而且，如果表面粗糙度為需耍讀出的周 期圖案，則沒(méi)有必要安置或以其它方式提供一個(gè)獨(dú)立的周期媒介，因 為可以使用與相關(guān)的讀出頭(可能為一個(gè)相機(jī)，例如CCD相機(jī))相連通 的任何部件上的表面粗糙度。如上所述，圖9和10表示的是用于軸向長(zhǎng)關(guān)節(jié)16的模制軸承和 編碼器機(jī)芯的元件。圖11和12所示的是用于軸向長(zhǎng)關(guān)節(jié)30和34的 軸承和編碼器機(jī)芯。這些機(jī)芯組件基本上與圖9和10中所示的相似并 且因此標(biāo)記為44'。從這些圖可以明顯地得出區(qū)別于機(jī)芯44的一些細(xì) 微的區(qū)別，例如不同結(jié)構(gòu)電線帽/蓋88'、略有不同的電線箍/套104'、 106'和殼體64，的上端處的凸緣72，的位置。而且，殼體64，和軸 上部殼體62之間的凸緣是向外展開(kāi)的。當(dāng)然，圖11和12中所示的各 種部件的相對(duì)長(zhǎng)度也與圖9和10中所示的稍有不同。由于所有這些部 件基本上都相似，因此這些部件都采用相同的數(shù)字加上一個(gè)符號(hào)"'"
來(lái)指代。圖11A與圖11相似，但示出的是一個(gè)單個(gè)讀出頭的實(shí)施例。參見(jiàn)圖13和14，所示的是短鉸接關(guān)節(jié)32和36中的軸承和編碼器 機(jī)芯的分解圖和剖視圖。如圖11和12中的軸向長(zhǎng)關(guān)節(jié)44' 一樣，用 于短鉸接關(guān)節(jié)32和36的機(jī)芯與上面詳細(xì)描述的機(jī)芯44大體上類(lèi)似， 因此這些機(jī)芯元件標(biāo)記為44"，并且相似的元件采用相同的數(shù)字加上 符號(hào)"""來(lái)表示。需要理解的是，由于機(jī)芯44〃是用于短關(guān)節(jié)32、 36的，因此不需要滑環(huán)組件，因?yàn)殡娋€將由于這些關(guān)節(jié)的鉸接運(yùn)動(dòng)而 簡(jiǎn)單地穿過(guò)該軸向孔78〃、 80〃。圖13A與圖13類(lèi)似，但示出的是一 個(gè)單個(gè)讀出頭的實(shí)施例?？梢岳斫獾氖牵诖怂枋龊褪境龅睦缭趫D10和12中所示出的 模制的軸承/編碼器機(jī)芯都使用軸承50、 52，軸承50、 52包括^個(gè)內(nèi)座 圈和一個(gè)外座圈以及多個(gè)布置在內(nèi)外座圈之間的球軸承。利用各自的內(nèi) 外軸承襯套54、 56將這些內(nèi)外座圈縱向間隔開(kāi)。在一個(gè)可供選擇的實(shí)施 例中，不再使用傳統(tǒng)的內(nèi)部軸承座圈和外軸承座圈。代替地，軸60用作 一個(gè)或兩個(gè)軸承50、 52的內(nèi)座圈和/或殼體64用作一個(gè)或兩個(gè)軸承50、 52的外座圈。這種用于模制的機(jī)芯的可供選擇的結(jié)構(gòu)的例子如圖41、 42 和43所示。圖41和42繪出了實(shí)施例，其中，殼體用于近端的和遠(yuǎn)端的 軸承外座圈，而圖43的實(shí)施例使用了一個(gè)軸，該軸用作近端的和遠(yuǎn)端的 軸承對(duì)的內(nèi)座圈。參照?qǐng)D41，如上所述的可供選擇的機(jī)芯結(jié)構(gòu)以600表示。機(jī)芯600與 前圖中的機(jī)芯相似(例如，參見(jiàn)圖12)，主要的區(qū)別是用于軸承對(duì)50、 52的內(nèi)外軸承座圈被移除了。因此，圖41的結(jié)構(gòu)使用布置在一個(gè)殼體 604的內(nèi)部的一個(gè)軸602，而不是象在圖12的實(shí)施例中那樣為近端的和 遠(yuǎn)端的軸承使用分隔分開(kāi)的外軸承座圈。殼體604包括適當(dāng)?shù)沫h(huán)形槽(支 承表面)以形成一體的、遠(yuǎn)端的軸承外座圈。遠(yuǎn)端的外座圈由形成在売
體604的內(nèi)表面上的支承表面606限定形成。依次地，軸602包括一個(gè) 形成在其內(nèi)的弧形表面608，擔(dān)當(dāng)用于遠(yuǎn)端軸承的內(nèi)部軸承座圈。具有選 擇性的開(kāi)口的一個(gè)圓柱形滾珠保持架610安置在軸602與殼體600之間， 從而保持多個(gè)滾珠612。因此，滾珠612由滾珠保持架610保持并坐落在 軸602的弧形支承表面608與殼體604的環(huán)形支承凹槽606之間。 一個(gè) 近端車(chē)由7承(proximal bearing)通過(guò)使用——個(gè)車(chē)由承蟲(chóng)累母(bearing nut) 614來(lái)形成，該軸承螺母614螺紋地連接到軸602的下部，以抵靠在一個(gè) 軸承襯套(bearing spacer) 616的底面上。軸承襯套616包括一個(gè)從軸 602橫向延伸的肩部617。軸承螺母614包括一個(gè)弧形表面618，弧形表 面618抵靠在多個(gè)滾珠620上，像上面的遠(yuǎn)端軸承一樣，滾珠620將被 保持在滾珠保持架610內(nèi)。像圖41 一樣，圖42繪出了一個(gè)模制的機(jī)芯的結(jié)構(gòu)，其中殼體用于 近端和遠(yuǎn)端的軸承外座圈。更特別地，圖42繪出了一個(gè)機(jī)芯622，該機(jī) 芯622有一個(gè)收容在一個(gè)殼體626的內(nèi)部的軸624。殼體626包括一對(duì)遠(yuǎn) 端和近端的環(huán)形的、弧形的支承表面628、 630，該對(duì)支承表面擔(dān)當(dāng)一體 的外軸承座圈并收容多個(gè)滾珠。在圖42所示的實(shí)施例中，遠(yuǎn)端和近端軸 承的內(nèi)座圈分別由一個(gè)遠(yuǎn)端內(nèi)部軸承襯套632和一個(gè)近端內(nèi)部軸承襯套 634提供。軸承襯套632和634分別包括一個(gè)弧形的凹槽636和638，分 別用于支撐滾珠。 一個(gè)軸承螺母640擰到軸624的下部上，以將整個(gè)軸 承組件保持在一起。現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖43，在此實(shí)施例中，內(nèi)部軸被用作遠(yuǎn)端和近端軸承的內(nèi) 部軸承座圈。圖43繪出了一個(gè)模制的機(jī)芯642，它包括一個(gè)安置在一個(gè) 殼體646內(nèi)部的整體軸644。遠(yuǎn)端軸承是由軸644上的一個(gè)弧形支承表面 648形成。與弧形表面648形成軸承關(guān)系的是另一個(gè)弧形表面650，該弧 形表面650 —體地形成在殼體646上。 一個(gè)滾珠擋圈652安置在弧形支
承表面648和650之間，以保持多個(gè)滾珠654。因此，在模制的機(jī)芯642 中的遠(yuǎn)端軸承利用一對(duì)支承表面，該對(duì)支承表面分別一體地形成在軸644 和殼體646上。換句話說(shuō)，模制機(jī)芯642中的遠(yuǎn)端軸承既不包括內(nèi)座圈 也不包括外座圈，其內(nèi)座圈和外座圈的功能由形成在軸和殼體上的一體 的支承表面提供。同樣地，模制的機(jī)芯642的近端軸承由形成在軸694 上的一體的弧形支承表面656形成。 一個(gè)殼體鎖緊螺母658可螺紋地緊 固到殼體646上。殼體鎖緊螺母658擰到殼體646上(在它們之間有一 個(gè)軸承襯套659)并包括一個(gè)弧形支承表面660。兩個(gè)弧形支承表面656 和660包括在它們之間的一個(gè)滾珠擋圈662，該滾珠擋圈662包括收容多 個(gè)滾珠664的開(kāi)口?？梢岳斫獾氖牵Ｖ频臋C(jī)芯642是由螺紋殼體鎖緊 螺母658完全組裝起來(lái)的，當(dāng)螺紋殼體鎖緊螺母658擰到殼體646 (它們 之間具有軸承襯套659)上時(shí)，其將會(huì)把整個(gè)組件的滾珠擋圈652、 662 和滾珠654和664固定在一起，作為一個(gè)單- 的操作單元?？梢岳斫獾氖牵M管在圖41-43中沒(méi)有示出，這些模制的機(jī)芯600、 622和642也包括讀出頭和旋轉(zhuǎn)的周期陣列或圖案以及可選擇的組件，例 如圖12和上面所述的其它模制的機(jī)芯實(shí)施例中的滑環(huán)。此外，軸承螺母 614、 640和658都能用于將組件固定在一起并提供一個(gè)選擇的預(yù)負(fù)載程 度(degree)。圖41、 42和43中的可供選擇的機(jī)芯結(jié)構(gòu)相對(duì)于前面所述的機(jī)芯結(jié) 構(gòu)具有一些重要的成本和性能優(yōu)勢(shì)，在前面所述的機(jī)芯結(jié)構(gòu)里使用了單 獨(dú)的內(nèi)外軸承座圈。首先， 一般而言，在圖41到43的結(jié)構(gòu)中，軸被用 作近端和/或遠(yuǎn)端軸承的內(nèi)座圈或者殼體被用作近端和/或遠(yuǎn)端軸承的 外座圈，這將減少機(jī)芯組件，因?yàn)橹辽賰?nèi)部軸承座圈或者外軸承座圈被 除去了。此外，可以相信的是，圖4卜43中的結(jié)構(gòu)將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)更硬的 機(jī)芯。可以理解的是， 一個(gè)更硬的機(jī)芯(和較少的機(jī)芯組件總數(shù))將會(huì)
產(chǎn)生更少的由機(jī)芯組件的運(yùn)動(dòng)所引起的誤差，因此獲得更精確的測(cè)量結(jié) 果。此外，圖41-43中的模制的機(jī)芯優(yōu)選為使用相同的材料來(lái)制造每個(gè)組件。優(yōu)選地，在圖41-43中的模制的機(jī)芯的每一個(gè)組件全部由鋼制成(與許多現(xiàn)有的軸承結(jié)構(gòu)不同，它們是由組合材料制成的，比如鋁和鋼 的組合)。使用單一材料(優(yōu)選為鋼)制造整個(gè)機(jī)芯的能力可以改善機(jī)芯組件的性能，因?yàn)槊恳粋€(gè)機(jī)芯組件的性能將在機(jī)芯被用于其中的c醒臂的整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)保持恒定。最后，參見(jiàn)圖15和16，短鉸接關(guān)節(jié)18的模制軸承/編碼器機(jī)芯 圖示為108?？梢岳斫獾氖?，機(jī)芯108的幾乎所有部件都與機(jī)芯44、 44'以及44"中的部件相似或相同，其中重要的不同在于包括一個(gè)平 衡組件。該平衡組件包括一個(gè)平衡彈簧110，該彈簧套裝在殼體64" 上并以一種下面將會(huì)參照?qǐng)D26-28進(jìn)行描述的方式為C麗IO提供一種 重要的平衡功能。圖15A與圖15相似，但是所示的是一個(gè)單讀出頭實(shí) 施例。如上所述，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在編碼器中可以使用一個(gè)以上 的讀出頭?？梢岳斫獾氖?，由于所施加的負(fù)載，編碼器的角度測(cè)量受 到盤(pán)的跳動(dòng)或徑向運(yùn)動(dòng)的影響。已經(jīng)確定的是，兩個(gè)彼此成180度布 置的讀出頭會(huì)導(dǎo)致徑向跳動(dòng)，該徑向跳動(dòng)會(huì)在每個(gè)讀出頭內(nèi)產(chǎn)生抵消 效應(yīng)(cancellation effects)。對(duì)這些抵消效求平均值獲得一個(gè)最 終的"免除的(immune)"角度測(cè)量值。因此，采用兩個(gè)讀出頭以及合 成誤差抵消會(huì)導(dǎo)致誤差的傾向性減小并且獲得更為精確的編碼器測(cè)量 值。圖17-19分別繪出了用于較大直徑的機(jī)芯中的雙讀出頭實(shí)施例的 仰視圖、剖視圖和俯視圖，該大直徑的機(jī)芯例如在關(guān)節(jié)16和18(也就 是最靠近基座的那些關(guān)節(jié))所使用的。因此， 一個(gè)機(jī)芯端蓋100上安裝 有一對(duì)電路板96，每個(gè)電路板96上都具有一個(gè)采用機(jī)械方式安裝到
其上的讀出頭92。讀出頭92優(yōu)選布置成彼此間隔開(kāi)180度，以提供 由所述盤(pán)的徑向跳動(dòng)或徑向運(yùn)動(dòng)所導(dǎo)致的誤差抵消。每個(gè)電路板96 都還包括一個(gè)用于將該電路板96連接到下面將要進(jìn)行說(shuō)明的內(nèi)部總 線和/或其他電線上的連接器93。圖20-22所示的部件基本上與圖 17-19中所示的部件相同，其中主要的區(qū)別是一個(gè)較小直徑的機(jī)芯端 蓋100。該較小直徑的雙讀出頭實(shí)施例是與較小直徑的機(jī)芯相關(guān)的， 例如關(guān)節(jié)30、 32、 34和36。有利地，使用至少兩個(gè)讀出頭(或更多磁頭，例如圖9D-E中所示 的三個(gè)讀出頭以及圖9B-C中所示的四個(gè)讀出頭)也被多種傳統(tǒng)的坐標(biāo) 測(cè)量機(jī)所采用，從而顯著地降低該測(cè)量機(jī)的制造成本和復(fù)雜性。例如， 以引用方式結(jié)合在本申請(qǐng)中的美國(guó)專利第US5，794，356號(hào)(以下簡(jiǎn)稱 為Raab的第'356號(hào)專利)中所描述的一種坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中的每個(gè)關(guān)節(jié) 的構(gòu)造都相對(duì)簡(jiǎn)單，每個(gè)關(guān)節(jié)都包括第一殼體和第二殼體，該第一殼 體保持固定并具有一個(gè)關(guān)節(jié)半部(one joint half),第二殼體保持固 定并具有第二關(guān)節(jié)半部，該第一和第二殼體具有使其能夠相對(duì)旋轉(zhuǎn)的 預(yù)加載荷軸承。第一殼體保持一個(gè)包裝好的編碼器，第二殼體包括一 個(gè)軸向布置的內(nèi)部軸，該內(nèi)部軸延伸到第一殼體中并與從所述包裝好 的編碼器中突出的編碼器軸相配合?，F(xiàn)有技術(shù)中的裝好的編碼器要求 沒(méi)有負(fù)載施加在其上，而且，盡管所述內(nèi)部軸的軸線與包裝好的編碼 器的軸線對(duì)的不是太準(zhǔn)，但是要求第二殼體的運(yùn)動(dòng)精確地傳遞到編碼 器上以便維持較高精度的旋轉(zhuǎn)測(cè)量。為了適應(yīng)在軸向不對(duì)齊方面的制 造公件在Raab的第'356號(hào)專利的圖7中可以看到。相反地，圖35示出了一種改進(jìn)的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，Raab的第 '356號(hào)專利中的CMM的特殊聯(lián)結(jié)裝置和包裝好的編碼器被去除，并厶、左， 一個(gè)特殊的聯(lián)結(jié)裝置連接在編碼器軸和內(nèi)部軸之間。這種構(gòu) 采用編碼器盤(pán)96和端蓋100替代。在此，兩個(gè)關(guān)節(jié)彼此呈90度布置，每個(gè)關(guān)節(jié)具有一個(gè)第一殼體420和一個(gè)第二殼體410。內(nèi)部軸412從 第二殼體420延伸到第一殼體410中。如圖所示，編碼器盤(pán)96例如采 用粘合劑安裝在內(nèi)部軸412的端部，而端蓋100固定在第一殼體420 內(nèi)。然而，可以理解的是，編碼器盤(pán)96可以固定在第一殼體420內(nèi)并 且端蓋100固定到內(nèi)部軸412上而不會(huì)影響到該關(guān)節(jié)的操作。如上所述，采用兩個(gè)(或更多的)讀出頭以及合成誤差抵消會(huì)導(dǎo)致 誤差的傾向性減小并且獲得更為精確的編碼器測(cè)量值，盡管軸線對(duì)得 不是太準(zhǔn)。此外，光柵和干涉條紋運(yùn)動(dòng)之間的直接關(guān)系減弱了編碼器 對(duì)外界環(huán)境引起的誤差的敏感性，而現(xiàn)有技術(shù)中的裝置則易于受到該 誤差的影響。而且由于該千涉區(qū)域較大，并且由于在該區(qū)域內(nèi)的每個(gè) 位置都可以獲得幾乎正弦干涉，因此，對(duì)對(duì)準(zhǔn)公差的要求要比對(duì)前述 現(xiàn)冇技術(shù)中的編碼器的要求寬松得多。在另一個(gè)實(shí)例中，通過(guò)引用方式結(jié)合在本申請(qǐng)中的、授予給Eaton 的美國(guó)專利第US5，829， 148號(hào)(以下簡(jiǎn)稱為Eaton的第'148號(hào)專利) 描述了一種現(xiàn)有CMM，在該CMM中， 一個(gè)包裝好的編碼器通過(guò)提供主 旋轉(zhuǎn)軸承形成每個(gè)關(guān)節(jié)的一體的部分，因此不需要如上述的Raab的第 '356號(hào)專利中所要求的那樣對(duì)軸向不對(duì)齊進(jìn)行補(bǔ)償。然而，由于編 碼器提供了主旋轉(zhuǎn)軸承，因此重要的是編碼器在結(jié)構(gòu)上堅(jiān)固(rugged) 并且能夠經(jīng)受各種負(fù)載而不會(huì)影響其性能。這就增加了編碼器的成本 和粗笨程度。這種結(jié)構(gòu)可以在Eaton的第'148號(hào)專利的圖4中看到。相反地，圖36示出了一種改進(jìn)的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，Eaton的第 "48號(hào)專利中的CMM的一個(gè)關(guān)節(jié)的包裝好的編碼器和連接軸被去除 并由端蓋100和編碼器盤(pán)96替代。在此， 一個(gè)第一殼體470保持端蓋 100并且通過(guò)軸承472保持第二殼體460的內(nèi)部軸462。內(nèi)部軸462 延伸到在接近端蓋100處終止，并且編碼器盤(pán)96例如采用粘合劑安裝在內(nèi)部軸462的端部。如在圖35中所示的實(shí)施例一樣，采用兩個(gè)(或更多的)讀出頭會(huì)顯著地降低關(guān)節(jié)的成本和復(fù)雜性而不會(huì)損失精度?；仡^看圖23A，其所示的是用于圖9A、 IIA、 13A以及15A中的單 讀出頭實(shí)施例的電子組件的方框圖?？梢岳斫獾氖牵珻醒IO優(yōu)選包括 一個(gè)外部總線(優(yōu)選為USB總線)260以及一個(gè)內(nèi)部總線(優(yōu)選為 RS-485)261，該內(nèi)部總線設(shè)計(jì)成可擴(kuò)展的，以便用于多個(gè)編碼器以及 一個(gè)從外部安裝的軌道(rail)或附加的旋轉(zhuǎn)軸，例如第七軸。該內(nèi)部 總線優(yōu)選與RS485相一致，并且該總線優(yōu)選設(shè)置成以一種與用于傳送 來(lái)自于一個(gè)便攜式CMM鉸接臂中的轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)的串行網(wǎng)絡(luò)相同的方 式用作一個(gè)串行網(wǎng)絡(luò)，所述便攜式C應(yīng)鉸接臂披露在在共同轉(zhuǎn)讓的美 國(guó)專利第US6，219，928號(hào)中，該專利的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用的方式結(jié)合 在本申請(qǐng)中。參見(jiàn)圖23A，可以理解的是，在每個(gè)機(jī)芯中的每個(gè)編碼器都與一 個(gè)編碼器板相連。用于關(guān)節(jié)16中的機(jī)芯的編碼器板布置在基座12中 并且在圖25中被標(biāo)記為112。用于關(guān)節(jié)18和30的編碼器加工 (processed)在一個(gè)雙編碼器板上，該雙編碼器板位于第二長(zhǎng)關(guān)節(jié) 30中并且在圖26中被標(biāo)記為114。圖26還示出了一種相似的雙編碼 器板116，用于關(guān)節(jié)32和34中的編碼器，編碼器板116位于如圖26 所示的第三長(zhǎng)關(guān)節(jié)34中。最后，端部編碼器板118如圖24所示地位 于測(cè)量探針手柄28內(nèi)并且被用來(lái)處理短關(guān)節(jié)36中的編碼器。這些編 碼器板114、 116和118中的每一個(gè)都連接有一個(gè)熱電偶以提供由于溫 度瞬變的熱補(bǔ)償。每個(gè)編碼器板112、 114、 116以及118都結(jié)合有嵌 入的(embedded)模數(shù)轉(zhuǎn)換、編碼器計(jì)數(shù)以及串行端口通信(serial port communication )。每個(gè)編碼器板還具有讀取可編程快速存儲(chǔ)器 (read programmable flash memory) 以允許操作類(lèi)女據(jù)的局部存儲(chǔ)。 主處理器板112也是通過(guò)外部USB總線260現(xiàn)場(chǎng)可編程的。如上所述， 內(nèi)部總線(RS-485)261設(shè)計(jì)成可擴(kuò)展的以便用于更多的編碼器，這些 更多的編碼器還包括一個(gè)從外部安裝的軌道(rail)和/或第七旋轉(zhuǎn)軸。 設(shè)置了一個(gè)軸孔(axis port)以提供內(nèi)部總線診斷。由于外部USB 通信協(xié)議的容量的原因，可以將多個(gè)這些附圖中表示為10的C薩可以 連接到一個(gè)單一的應(yīng)用場(chǎng)合(single application)。而且由于相同的 原因，也可以將多個(gè)應(yīng)用連接到一個(gè)單一的CMM10上。優(yōu)選的是，每個(gè)編碼器板112、 114、 116以及118都包括一個(gè)16 位的數(shù)字信號(hào)處理器，例如可以從Motorola購(gòu)買(mǎi)的標(biāo)識(shí)為DSP56F807 的處理器。該單一的處理部件同時(shí)具有多種處理特征，這些處理特征 包括串行通信、正交譯碼(quadrature decoding) 、 A/D轉(zhuǎn)換器以及 在板存儲(chǔ)器，因此能夠減少每個(gè)編碼器板所需的芯片總數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的另 一 個(gè)重要特征，每個(gè)編碼器都與- 個(gè)個(gè)體識(shí)別 (individualized identification)芯片121相連。該芯片用來(lái)標(biāo)識(shí) 每個(gè)單獨(dú)的編碼器并因此標(biāo)識(shí)出每個(gè)單獨(dú)的軸承/編碼器模制機(jī)芯，從 而能夠容易地且快速地進(jìn)行質(zhì)量控制、測(cè)試和修復(fù)。圖23B是一個(gè)與圖23A相似的電子組件的方框圖，但是所示的是 圖10， 12， 14以及16-22中的雙讀出頭實(shí)施例。下面將參考圖24-26對(duì)該鉸接臂14中的每個(gè)機(jī)芯的組件進(jìn)行描述 (注意，圖24所示的鉸接臂14沒(méi)有基座12，圖24-26采用了圖9A、 IIA、 13A和15A中所示的單讀出頭實(shí)施例)。如圖25所示，第一長(zhǎng)關(guān) 節(jié)16包括一個(gè)相對(duì)較長(zhǎng)的機(jī)芯44，該機(jī)芯的上端已經(jīng)插入雙套筒接 頭46的一個(gè)圓柱形套筒120中。機(jī)芯44通過(guò)適合的粘合劑牢固地保 持在套筒120內(nèi)。該機(jī)芯44的相對(duì)的下端插入一個(gè)延伸管(extension tube)內(nèi)，在該實(shí)施例中，延伸管可以是鋁質(zhì)套管122(但是套管122 也可以由一種剛性合金或復(fù)合材料構(gòu)成)。機(jī)芯44也使用適合的粘合 劑固定在套管122內(nèi)。該套管122的下端包括一個(gè)外直徑較大的部分 124，該部分具有內(nèi)螺紋126。該螺紋向外呈錐形(outwardly tapered) 并且設(shè)置成與磁性安裝殼體130上的向內(nèi)呈錐形的螺紋128配合，如 圖4清楚地所示。如上所述，C麗IO的所有關(guān)節(jié)都采用這種錐形螺紋 相互連接。優(yōu)選地，該錐形螺紋為能夠自我緊固的NPT型螺紋，因此 不需要鎖定螺母或其它的緊固裝置。該螺紋還容許并應(yīng)當(dāng)包括螺紋鎖 定劑(thread locking agent)。參見(jiàn)圖26，與第一長(zhǎng)關(guān)節(jié)16中的一樣，長(zhǎng)機(jī)芯44'是采用粘合 劑固定在雙套筒接頭46'的圓柱形開(kāi)口 120'中。該機(jī)芯44'的外殼 體64，包括一個(gè)由凸緣72，的下表面形成的肩部132。該肩部132支 承圓柱形延伸管134，該延伸管套在外殼體64'的外表面上。延伸管 用在這些關(guān)節(jié)中以便形成一個(gè)長(zhǎng)度可變的管，用于安裝到一個(gè)帶螺紋 的部件上。因此，延伸管134從外殼體64'的底部向外延伸并且一個(gè) 螺紋套管136插入其中。采用適當(dāng)?shù)恼澈蟿⒃撏鈿んw64'粘接到延 伸管134上以及將套管136和延伸管134粘接在一起。套管136終止 于一個(gè)錐形部分，該錐形部分上具有外螺紋138。該外螺紋與連接件 142上的內(nèi)螺紋140螺紋配合，該連接件142己經(jīng)采用粘接方式固定 在雙套筒接頭48的開(kāi)口 144中。優(yōu)選地，延伸管134采用復(fù)合材料構(gòu) 成，例如一種合適的碳纖維復(fù)合材料，而螺紋套管136由鋁構(gòu)成，以 便與雙套筒關(guān)節(jié)48的熱學(xué)特性相匹配?？梢岳斫獾氖?，PC板114緊 固到一個(gè)支承件146上，該支承件又固定在雙套筒關(guān)節(jié)支承件142上。除了上述的螺紋連接外， 一個(gè)、多個(gè)或者所有關(guān)節(jié)都可以采用如 圖25A-B中所示的帶螺紋的緊固件相互連接。不同于圖26中的帶螺紋
的套管136，圖25B中的套管136'具有光滑的錐形端部137，該錐形 端部收容在一個(gè)互補(bǔ)的錐形套筒支承件142'中。 一個(gè)凸緣139沿著 圓周從套筒136'向外延伸，該凸緣上具有一批螺栓孔(在該實(shí)例中為 6個(gè))，穿過(guò)這些螺栓孔安裝有螺栓141 。螺栓141沿著套筒支承件142' 的上表面以螺紋連接方式收容在相應(yīng)的螺栓孔中。 一個(gè)延伸管134' 象圖26中所示的實(shí)施例一樣套裝在套管136'上。這些用于關(guān)節(jié)的互 補(bǔ)的錐形凸凹互連結(jié)構(gòu)相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)來(lái)說(shuō)改善了連接界面。仍然參見(jiàn)圖26，第三長(zhǎng)關(guān)節(jié)34的長(zhǎng)機(jī)芯44"采用與長(zhǎng)關(guān)節(jié)30 的機(jī)芯44'相似的方式固定到鉸接臂14上。也就是說(shuō)，機(jī)芯44"的上 部采用粘合方式固定到雙套筒關(guān)節(jié)46"的一個(gè)開(kāi)口 120"中。 一個(gè)延 伸管148(優(yōu)選采用在針對(duì)管134進(jìn)行說(shuō)明時(shí)所描述的復(fù)合材料構(gòu)成) 套裝在外殼體64"上并且自其向外延伸，以收容一個(gè)配合套管150， 該配合套管以粘合方式固定到延伸管148的內(nèi)徑上。配合套管150終 止于一個(gè)具有外螺紋152的錐形部分并且與雙套筒關(guān)節(jié)支承件154上 的互補(bǔ)內(nèi)螺紋153相配合，該支承件154粘接在雙套筒關(guān)節(jié)148'內(nèi) 的一個(gè)圓柱形套筒156上。相似地，印刷電路板116采用PCB支承件 146'連接到雙套筒關(guān)節(jié)上，該P(yáng)CB支承件146'固定到雙套筒關(guān)節(jié)支 承件154上。如針對(duì)圖7和8所述，在圖13和14中的短機(jī)芯44'以及圖15 中的機(jī)芯108簡(jiǎn)單地布置在兩個(gè)雙套筒關(guān)節(jié)46、48之間并且采用一種 合適的粘合劑固定在該雙套筒關(guān)節(jié)內(nèi)。因此，長(zhǎng)短機(jī)芯能容易地彼此 成直角(如果需要，也可以成直角以外的角度)連接。如上所述的模制軸承/轉(zhuǎn)換器機(jī)芯構(gòu)成了如在前述Raab的第'356 號(hào)專利以及Eaton的第'148號(hào)專利中所示的便攜式CMM的一個(gè)重要 的技術(shù)進(jìn)步。這是因?yàn)椋瑱C(jī)芯(或機(jī)芯的外殼)實(shí)際上形成了組成鉸接
臂的每個(gè)關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)元件。在此所使用的術(shù)語(yǔ)"結(jié)構(gòu)元件"的意思是 機(jī)芯的表面(例如機(jī)芯殼體)剛性地連接到鉸接臂的其它結(jié)構(gòu)元部件 上，以便傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而沒(méi)有鉸接臂變形(或最多只是最小的變形)。這和傳統(tǒng)的便攜式CMM(例如在Raab的第'356號(hào)專利和Eaton的第 "48號(hào)專利中所披露的那種)形成對(duì)比，在傳統(tǒng)的便攜式CMM中，需 要有單獨(dú)的和截然不同的關(guān)節(jié)元件和傳遞元件，因?yàn)樾D(zhuǎn)的編碼器是 關(guān)節(jié)元件的一部分(但不是傳遞元件的一部分)。實(shí)質(zhì)上，本發(fā)明不需 要單獨(dú)的傳遞元件(例如傳遞部件)，因?yàn)殛P(guān)節(jié)元件和傳遞元件的功能 夠被整合到了一個(gè)單一的模制部件(即機(jī)芯)中。因此，與由獨(dú)立的和 截然不同的關(guān)節(jié)和傳遞元件構(gòu)成的鉸接臂不同，本發(fā)明采用一種由長(zhǎng) 短關(guān)節(jié)元件的組合體(即機(jī)芯)構(gòu)成的鉸接臂，這些長(zhǎng)短關(guān)節(jié)都是餃接 臂的結(jié)構(gòu)元件。這相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)來(lái)說(shuō)可獲得更好的效率。例如，在第 '148號(hào)專利以及第'582專利中， 一個(gè)關(guān)節(jié)/傳遞部件組合體中所使 用的軸承的數(shù)目是四個(gè)(關(guān)節(jié)中有兩個(gè)軸承且傳遞部件中有兩個(gè)軸 承)，而本發(fā)明中的模制軸承/轉(zhuǎn)換器機(jī)芯可以使用最少一個(gè)軸承(盡管 使用兩個(gè)軸承為優(yōu)選)并且依然能夠?qū)崿F(xiàn)相同的功能(盡管是通過(guò)一種 不同且改進(jìn)的方式)。圖24A以及26A-B是一些與圖24-26相似的剖視圖，但示出的是 圖10、 12、 14以及16-22中所示的雙讀出頭實(shí)施例，并且還是圖3A 中所示的CMMIO，的剖視圖。鉸接臂14的總長(zhǎng)度和/或各個(gè)臂段可以根據(jù)其所要使用的場(chǎng)合變 化。在一個(gè)實(shí)施例中，鉸接臂可以具有大約24英寸的總長(zhǎng)度并提供大 約0. 0002到0. 0005英寸數(shù)量級(jí)的測(cè)量值。該鉸接臂的尺寸和測(cè)量精 度使便攜式CMM能夠很好地適應(yīng)于采用典型的手動(dòng)工具例如千分尺、 高度計(jì)、游標(biāo)卡尺和類(lèi)似物所能獲得的測(cè)量值。當(dāng)然，鉸接臂14可以 具有更小或更大的尺寸和精度等級(jí)。例如，更大的鉸接臂的總長(zhǎng)度為 8英尺或12英尺且相應(yīng)的測(cè)量精度為0. 001英寸，因此能夠用于最實(shí)時(shí)的檢査用途或用于逆向工程(reverse engineering)。C腿IO還可以與安裝在其上的一個(gè)控制器一起使用，該控制器用 于執(zhí)行一個(gè)如在前述第US5，978，748號(hào)專利以及美國(guó)專利申請(qǐng)第 09/775,226號(hào)中所披露的相對(duì)簡(jiǎn)單化的可執(zhí)行程序?；蛘撸珻MM10可 以與主機(jī)172上的相對(duì)復(fù)雜的程序一起使用。參見(jiàn)圖1-6以及24-26，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，長(zhǎng)關(guān)節(jié)和短關(guān)節(jié) 中的每一個(gè)都受到一個(gè)彈性體緩沖器或殼體的保護(hù)，該緩沖器或殼體 所起的作用是限制高沖擊并提供具有人機(jī)工程學(xué)的舒適抓握部位(以 及一種從美觀上來(lái)說(shuō)令人感覺(jué)舒服的外觀)。長(zhǎng)關(guān)節(jié)16、 30以及34 都受到可更換的硬質(zhì)塑料(例如ABS)殼體的保護(hù)，該硬質(zhì)塑料殼體擔(dān) 當(dāng)一種防沖擊和磨損的保護(hù)裝置。對(duì)于第一長(zhǎng)關(guān)節(jié)16，該可更換的硬 質(zhì)塑料殼體由兩件式基座殼體26A以及26B形成，如圖4中所示。長(zhǎng) 關(guān)節(jié)30以及34中的每一個(gè)都受到一對(duì)殼體件40和41保護(hù)，如圖5 和6所示，該對(duì)殼體件可以采用適當(dāng)?shù)穆葆斠愿驓ば问骄o固在一起以 便形成一個(gè)保護(hù)套?？梢岳斫獾氖?，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，用于每個(gè) 長(zhǎng)關(guān)節(jié)30和34的這種可更換的硬質(zhì)塑料殼體都分別包圍著優(yōu)選為復(fù) 合材料(碳纖維)的延伸管134和148。優(yōu)選地，其中一個(gè)殼體，在該實(shí)施例中為殼體部分41，包括一個(gè) 一體地模制在其中的傾斜的支承柱166，該支承柱限制鉸接臂的肘部 處的旋轉(zhuǎn)，從而防止在靜止位置時(shí)探針28碰撞到基座12。這在圖3、 24以及26中顯示的最為清楚?？梢岳斫獾氖?，該支承柱166會(huì)因此 限制不必要的沖擊和磨損。如將要針對(duì)圖29和31所描述的那樣，探針28也可以包括一個(gè)可
更換的塑料保護(hù)殼體，該保護(hù)殼體由一種硬質(zhì)塑料材料制成。圖3A、 24A以及26A所示的是可供選擇的保護(hù)套40' 、 41'，這些 保護(hù)套也具有蛤殼式構(gòu)造，但它們是采用搭扣(strap)或彈簧夾167 而不是螺紋緊固件來(lái)保持在位。每個(gè)短關(guān)節(jié)18、 32以及36都包括一對(duì)彈性體(例如熱塑性橡膠， 例如Santoprene⑧)緩沖器38，和前面所述的并在圖1-3以及5-6中清 楚表示的一樣。緩沖器38可以采用螺紋緊固件、適當(dāng)?shù)恼澈蟿┗蚱渌?任何適當(dāng)?shù)姆绞桨惭b。彈性體或橡膠緩沖器38將限制高的沖擊并提供 具有美感令人愉快并且具有人機(jī)工程學(xué)的舒適的握持部位。前述保護(hù)殼體40、 41、 40'、 41，以及緩沖器38都可以容易地進(jìn) 行更換(基座殼體26A、 26B也一樣)并且使得鉸接臂14能夠迅速且廉 價(jià)地進(jìn)行刷新而不影響CMM10的機(jī)械性能。仍然參見(jiàn)圖1-3，基座殼體26A、 26B包括至少兩個(gè)圓柱形凸出物 (boss)，用來(lái)安裝如圖3中的168處所示的一個(gè)球體。該球體可以用 來(lái)安裝夾子型的計(jì)算機(jī)支架170，該支架又支承著一個(gè)便攜式或其他 的計(jì)算機(jī)裝置172(例如所述的"主機(jī)")。優(yōu)選的是，圓柱形凸出物 設(shè)置在基座殼體26A、 B的任意一側(cè)，使得球體和計(jì)算機(jī)支架可以安裝 在該CMM的任意一側(cè)?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖15、 16、 27A、 B以及28來(lái)描述用于CMM10的優(yōu)選的 平衡部件。通常，此處所描述的便攜式CMM都采用一種從外部安裝的 螺旋彈簧，該螺旋彈簧以一種舷外支架的形式獨(dú)立地安裝在鉸接臂的 外側(cè)以用作一個(gè)平衡部件。對(duì)比而言，本發(fā)明采用一個(gè)完全一體的內(nèi) 部平衡部件，該平衡部件使得鉸接臂的整個(gè)外部輪廓減小。通常，現(xiàn) 有的平衡部件都是在平衡機(jī)構(gòu)中采用巻繞的螺旋彈簧。然而，根據(jù)本 發(fā)明的一個(gè)重要特征，平衡部件采用一種機(jī)加工的螺旋彈簧(相對(duì)于巻
繞的螺旋彈簧)。這種機(jī)加工的彈簧110示出在圖16和27A-B中并且由一個(gè)單一的金屬(鋼)圓柱體形成，該金屬圓柱體通過(guò)機(jī)加工以提供一對(duì)位于簧圈(coil)的相對(duì)端部的相對(duì)寬的環(huán)174、 176以及一些構(gòu) 成端部簧圈174、 176之間的中間簧圈的相對(duì)窄的環(huán)?？梢岳斫獾氖?， 該較寬的端部環(huán)174、 176分別與軸62，的側(cè)表面180和殼體64"的 側(cè)表面182相配合，由此防止彈簧110橫向運(yùn)動(dòng)。較寬的、堅(jiān)固的端 部環(huán)174、 176擔(dān)當(dāng)一個(gè)抗扭曲的裝置并且提供了優(yōu)于現(xiàn)有的巻繞彈簧 的功能。優(yōu)選地，端部環(huán)174包括一對(duì)鎖定柱184、 186(盡管可以僅 采用一個(gè)鎖定柱)而端部環(huán)176包括一個(gè)鎖定柱188。參見(jiàn)圖27B，每個(gè)雙套筒關(guān)節(jié)46、 48都包括如在標(biāo)記190和191 處所示的凹槽，用于收容相應(yīng)的鎖定柱184、 186或188。參見(jiàn)圖28， 盡管鎖定柱184、 186會(huì)以保持在雙套筒關(guān)節(jié)48的適當(dāng)凹槽或開(kāi)槽內(nèi) 的固定位置，但是鎖定柱188的位置是可以改變的以便使得彈簧110 上的整個(gè)巻緊度(wind-up)最佳化并提供最有效的平衡力。這可以采 用一個(gè)螺紋孔192來(lái)實(shí)現(xiàn)，該螺紋孔192收容有螺釘194。如圖28所 示，可以對(duì)螺釘194進(jìn)行操作使其與鎖定柱188接觸并在圓周方向上 沿著內(nèi)部導(dǎo)槽696順時(shí)針?lè)较蛲苿?dòng)該鎖定柱188，如圖27B所示，該 內(nèi)部導(dǎo)槽696與鎖定柱收容凹槽190垂直。優(yōu)選的是在工廠中就將螺 釘194布置在使彈簧110最佳化的位置。可以理解的是，在鉸接臂14的使用過(guò)程中，編碼器/軸承機(jī)芯108 將會(huì)起到一個(gè)鉸接關(guān)節(jié)的作用，并且一旦被插入并采用粘接方式固定 在雙套筒關(guān)節(jié)46、 48的套筒中時(shí)，鎖定柱184、 186以及188將會(huì)被 鎖定在它們相應(yīng)的凹槽內(nèi)。當(dāng)套筒關(guān)節(jié)48(經(jīng)過(guò)機(jī)芯108的鉸接關(guān)節(jié)) 相對(duì)套筒關(guān)節(jié)46旋轉(zhuǎn)時(shí)，該彈簧110會(huì)巻緊(wind-叩)。當(dāng)需要套 筒關(guān)節(jié)48旋轉(zhuǎn)回到其原始位置時(shí)，彈簧110的巻繞力就會(huì)放松以提供所需要的平衡力。在需要顛倒安裝鉸接臂14時(shí)，例如安裝在磨床、橫梁或天花板上時(shí)，彈簧110的方向(orientation)同樣可以顛倒過(guò)來(lái)(或反過(guò)來(lái))以 便能獲得必要的平衡所需的適當(dāng)方向?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖29和30A-C來(lái)描述測(cè)量探針28的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。 探針28包括一個(gè)殼體196，該殼體內(nèi)有一個(gè)內(nèi)部空間198，用于容納 印刷電路板118?？梢岳斫獾氖?，殼體196構(gòu)成一個(gè)上述類(lèi)型的雙套 筒關(guān)節(jié)并且包括一個(gè)套筒197，在該套筒中粘接有一個(gè)支承部件199， 該支承部件用于支承電路板118。優(yōu)選的是，手柄28包括兩個(gè)開(kāi)關(guān)， 即一個(gè)執(zhí)行開(kāi)關(guān)(take switch) 200以及一個(gè)確認(rèn)開(kāi)關(guān)(confirm switch) 202。這些開(kāi)關(guān)由操作者用來(lái)在操作過(guò)程中進(jìn)行測(cè)量(通過(guò)執(zhí) 行開(kāi)關(guān)200)并確認(rèn)該測(cè)量(通過(guò)確認(rèn)開(kāi)關(guān)202)。根據(jù)本發(fā)明的-'個(gè)重 要特征，這些開(kāi)關(guān)被彼此區(qū)別開(kāi)來(lái)以便在使用過(guò)程中使得混淆的可能 最小化。該區(qū)別可以采用一個(gè)或多個(gè)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些方式包括例如 使得開(kāi)關(guān)200、 202具有不同的高度和/或具有不同的紋路(需要注意的 是，開(kāi)關(guān)202上有壓痕，而與此相反的是，開(kāi)關(guān)200的上表面是平滑 的)和/或具有不同的顏色(例如，開(kāi)關(guān)200可以為綠色而開(kāi)關(guān)202可以 為紅色)。還是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)重要特征， 一個(gè)指示燈204與開(kāi)關(guān) 200、 202相連以便指示適當(dāng)?shù)奶綔y(cè)行為。優(yōu)選的是，指示燈204為一 個(gè)兩色燈，例如指示燈204在進(jìn)行測(cè)量時(shí)(以及在按下綠色執(zhí)行按鈕 200時(shí))顯示綠色以及在確認(rèn)測(cè)量時(shí)(以及在按下紅色確認(rèn)按鈕202時(shí)) 顯示紅色。利用一種現(xiàn)有的LED作為燈204的光源就可以容易地實(shí)現(xiàn) 多色燈的使用。為了有助于握持、為了產(chǎn)生改進(jìn)的美感以及為了抗沖 擊，在探針28的一部分上提供了標(biāo)記為206的上述類(lèi)型的外保護(hù)殼體。 一個(gè)開(kāi)關(guān)電路板208用來(lái)安裝按鈕200、 202以及燈204，該電路板由 電路板208與電路板118電連接，電路板118 上安裝有用來(lái)處理開(kāi)關(guān)和指示燈以及處理短鉸接關(guān)節(jié)36的元件。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)重要特征，并參見(jiàn)圖29和圖30A-C，探針28 包括一個(gè)永久安裝的接觸觸發(fā)器探針以及一個(gè)可拆除的蓋體，該蓋體 適應(yīng)于(adapting) —個(gè)固定的探針并保護(hù)所述接觸觸發(fā)器探針。圖 29中的標(biāo)記210處所示的是接觸探針機(jī)構(gòu)，該接觸探針機(jī)構(gòu)基于一種 簡(jiǎn)化的三點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)基座(three point kinematics seat)。這禾中傳統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)包括一個(gè)鼻部212，該鼻部與一個(gè)球體214接觸，該球體受到 一個(gè)接觸彈簧216的偏壓。三個(gè)接觸銷(xiāo)(在218處只有一個(gè)表示出來(lái)) 與一個(gè)隱含的(underlying)電路接觸。施加在探針鼻部212上的任 何力都會(huì)導(dǎo)致三個(gè)接觸銷(xiāo)218中的任何一個(gè)上升，該接觸銷(xiāo)的上升會(huì) 導(dǎo)致所述隱含的電路打開(kāi)并因此觸發(fā)一個(gè)開(kāi)關(guān)。優(yōu)選的是，接觸觸發(fā) 器探針210還可以與前面所述的"執(zhí)行"開(kāi)關(guān)200 --起協(xié)同工作。如圖30B所示，當(dāng)使用接觸觸發(fā)器探針210時(shí)， 一個(gè)保護(hù)性的螺紋 殼體220以螺紋方式安裝到圍繞觸發(fā)器探針210的螺紋222上。不過(guò)， 當(dāng)需要采用一個(gè)固定探針而不是接觸觸發(fā)器探針時(shí)，拆除該可拆除的 蓋體220，將如圖29和30A-C中的標(biāo)記224處所示的一個(gè)所需的固定 探針以螺紋連接方式安裝到螺紋222上?？梢岳斫獾氖牵M管固定探 針224具有一個(gè)安裝在其上的圓球226，但是任何不同構(gòu)造的所需固 定探針可以容易地通過(guò)螺紋222以螺紋連接方式安裝到探針28上。接 觸觸發(fā)器探針組件210安裝在一個(gè)殼體228中，該殼體228螺紋連接 地收容在一個(gè)螺紋連接件230中，該螺紋連接件形成探針殼體196的 一部分。這種螺紋相互連接使得接觸觸發(fā)器探針210完全集成在探針 28中。 一種完全集成的探針的提出表現(xiàn)了本發(fā)明一個(gè)重要特征并且顯 著區(qū)別于安裝在現(xiàn)有C固上的現(xiàn)有可拆除的接觸探針。此外，該永久 安裝的接觸觸發(fā)器探針也可以容易地轉(zhuǎn)換成如上所述的硬探針。圖29A-C披露的也是本發(fā)明的測(cè)量探針的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。在 圖29A-C中，標(biāo)記28，所示的一個(gè)測(cè)量探針基本上類(lèi)似于圖29中所 示的測(cè)量探針28，其主要區(qū)別在于"執(zhí)行"和"確認(rèn)"開(kāi)關(guān)的構(gòu)造上。 與圖29中所示的離散的(discrete)按鈕型開(kāi)關(guān)不同，測(cè)量探針28' 采用了兩對(duì)弧形橢圓形開(kāi)關(guān)200a-b以及202a-b。每對(duì)相應(yīng)的橢圓形 開(kāi)關(guān)200a-b和202a-b非別對(duì)應(yīng)于圖29中所述的執(zhí)行開(kāi)關(guān)和確認(rèn)開(kāi) 關(guān)。測(cè)量探針28，的這種實(shí)施方式相對(duì)于測(cè)量探針28的實(shí)施方式的 優(yōu)點(diǎn)在于每對(duì)橢圓形開(kāi)關(guān)202和200實(shí)際上都包圍著該測(cè)量探針的整 個(gè)圓周(或者圓周的至少大部分)并因此可以更容易由便攜式CMM的操 作者驅(qū)動(dòng)。和圖29中所示的實(shí)施例--樣， 一個(gè)指示燈204與毎個(gè)開(kāi)關(guān) 相連，指示燈204和開(kāi)關(guān)200、 202安裝在各自的電路板208'上。還 是和圖29中所示的實(shí)施例一樣，開(kāi)關(guān)200、 202可以采用例如不同的 高度、不同的紋路和/或不同的顏色進(jìn)行區(qū)分。優(yōu)選地，開(kāi)關(guān)200、 202 輕微地漂浮(float)，使得在沿著按鈕的任何位置按下按鈕吋，按鈕 可以受到驅(qū)動(dòng)。和圖29中所示的實(shí)施例一樣，在206處使用了一個(gè)上 述類(lèi)型的外保護(hù)殼體，該保護(hù)殼體安裝在探針28'的--部分上?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖31，用于CMM10的一種可供選擇的測(cè)量探針如標(biāo)記232 所示。測(cè)量探針232與圖29中的測(cè)量探針28相似，主要區(qū)別在于探 針232包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)式手柄殼體234。該旋轉(zhuǎn)式手柄殼體234安裝在 一對(duì)間隔開(kāi)的軸承236、 238上，該對(duì)軸承安裝在一個(gè)內(nèi)芯或支承件 240上，使得殼體234可以繞著內(nèi)芯240自由地旋轉(zhuǎn)(通過(guò)軸承236、 238)。軸承236、 238優(yōu)選為徑向軸承并且使得由于探針操作產(chǎn)生在 鉸接臂上的附加力矩(parasitic torques)最小化。值得注意的是， 該開(kāi)關(guān)板208，以及相應(yīng)的開(kāi)關(guān)200'、 202，和LED204'都安裝到旋
轉(zhuǎn)式手柄殼體234上以便與其一起旋轉(zhuǎn)。在旋轉(zhuǎn)期間，采用一個(gè)傳統(tǒng)的滑環(huán)機(jī)構(gòu)242為處理電路板118'提供電連接，該傳統(tǒng)的滑環(huán)機(jī)構(gòu) 包括多個(gè)已知的間隔開(kāi)的彈簧爪(spring finger)242，這些彈簧爪與 固定的環(huán)形凹槽244接觸。這些接觸凹槽244又與電路板118'電連 接。旋轉(zhuǎn)式手柄殼體234以及開(kāi)關(guān)組件因此采用滑環(huán)導(dǎo)體242與內(nèi)芯 或探針軸240和電路板118'電連接。探針手柄234的旋轉(zhuǎn)使得開(kāi)關(guān) 200'、 202'能夠定向成方便使用者。這使得鉸接臂14'在操作過(guò)程 中通過(guò)使無(wú)事實(shí)證明的力(undocumented force)最小化而進(jìn)行精確的 測(cè)量。殼體234優(yōu)選由剛性聚合物制成并且其上設(shè)有一些適當(dāng)?shù)陌疾?246和248，以使得探針的操作者能夠容易和方便地握持和操控?？梢岳斫獾氖?，探針232的剩余部分與探針28十分相似，包括在 蓋體220中設(shè)置一個(gè)永久且一體安裝的接觸探針210。需要指出的是， 開(kāi)關(guān)200' 、 202'具有不同的高度和表面紋路以便方便識(shí)別。在CMM領(lǐng)域，旋轉(zhuǎn)式殼體234的一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)在于它可以減弱 對(duì)位于探針處的第七旋轉(zhuǎn)軸的需要，如前述美國(guó)專利第US5，611，147 號(hào)中所披露的。可以理解的是，增加第七軸會(huì)使CMM更為復(fù)雜和昂貴 并且增加了系統(tǒng)額外誤差的可能?？尚D(zhuǎn)的探針232的使用減弱了對(duì) 一個(gè)"真正的"第七軸的需要，因?yàn)樵跊](méi)有第七轉(zhuǎn)換器和相應(yīng)的軸承、 編碼器以及電子裝置的復(fù)雜情況下，探針能夠提供在探針末端的手柄 位置所需的旋轉(zhuǎn)。在需要使用具有"真正"第七軸的測(cè)量探針的情況下，也就是說(shuō)， 測(cè)量探針具有用于測(cè)量旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的第七旋轉(zhuǎn)編碼器，圖37-40示出了 這樣一種測(cè)量探針。參見(jiàn)這些圖，所示的測(cè)量探針500是這樣的測(cè)量 探針，該測(cè)量探針基本上與圖29中的測(cè)量探針相似，其主要區(qū)別在于 插入了一個(gè)如上所述類(lèi)型的模制軸承/轉(zhuǎn)換器機(jī)芯502、執(zhí)行和確認(rèn)開(kāi)
關(guān)504、 506位于該測(cè)量探針的側(cè)面、以及包括一個(gè)可拆除的手柄508。 可以理解的是，模制軸承/轉(zhuǎn)換器機(jī)芯502基本上與上面詳細(xì)描述 的機(jī)芯相似并且包括一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的軸、 一對(duì)位于所述軸上的軸承、一 個(gè)光學(xué)編碼器盤(pán)、至少一個(gè)優(yōu)選為兩個(gè)與所述編碼器盤(pán)間隔開(kāi)并且編 碼器盤(pán)光學(xué)連通的光學(xué)讀出頭以及一個(gè)包圍所述軸承、光學(xué)編碼器盤(pán)、 讀出頭以及所述軸的至少一部分的殼體，以構(gòu)成離散的(discrete)模 制軸承/轉(zhuǎn)換器機(jī)芯。一個(gè)用于編碼器電子器件的電路板503位于探針 500的一個(gè)開(kāi)口 504中。成對(duì)的執(zhí)行和確認(rèn)按鈕504、 506布置在探針 500的向下凸出的殼休部分510的任意一側(cè)，這些按鈕與- -個(gè)適當(dāng)?shù)?PC板512連接，如圖29中的實(shí)施例中的測(cè)量探針一樣。同樣，和在 前面所述的實(shí)施例一樣， 一個(gè)指示燈513位于按鈕504、 506之間。殼 體510上的一對(duì)螺紋孔514接收緊固件以便可拆除地安裝手柄508， 該手柄用于在測(cè)量探針的使用過(guò)程中方便進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操控。在所有其它實(shí)質(zhì)方面，測(cè)量探針500都與圖29中的測(cè)量探針28 相似，包括優(yōu)選使用永久安裝的接觸觸發(fā)器探針516以及一個(gè)可拆除 的蓋體，該蓋體適應(yīng)于一個(gè)固定的探針518同時(shí)保護(hù)接觸觸發(fā)器探針。 可以理解的是，包括在測(cè)量探針500內(nèi)的第七旋轉(zhuǎn)編碼器502使得 CMM10能夠容易地與現(xiàn)有的激光行掃描儀和其他外圍設(shè)備結(jié)合起來(lái)使 用?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖2-4、 23以及25，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)重要特征， 一個(gè) 便攜式電源用來(lái)為C麗IO供電，因此提供一種完全便攜式的CMM。這 一點(diǎn)不同于現(xiàn)有的CMM，在現(xiàn)有的CMM中，電源僅僅基于一種AC電纜。 此外，CMM10還可以借助于一個(gè)傳統(tǒng)的插座(plug-in socket)通過(guò) AC/DC適配器由AC電纜直接供電。如圖2、 3以及25所示， 一種傳統(tǒng) 的可再充電電池(例如鋰離子電池)標(biāo)記為22。電池22機(jī)械連接和電
連接到一個(gè)傳統(tǒng)的電池支承件252，該電池支承件252又與一個(gè)傳統(tǒng) 的電源以及位于電路板20上的電池充電電路部件254電連接。一個(gè)開(kāi) /關(guān)式的開(kāi)關(guān)258(見(jiàn)圖3)以及高速通信端口 259(優(yōu)選為USB端口)也 與電路板20連通。該鉸接臂14的關(guān)節(jié)電子器件采用RS-485總線連接 到電路板20。電池22可以在一個(gè)單獨(dú)的充電器上進(jìn)行充電或者在如 傳統(tǒng)的錄像機(jī)上所見(jiàn)到的支承件(cradle) 252上就地充電。可以理 解的的是，便攜式計(jì)算機(jī)172(見(jiàn)圖2)可以依靠其內(nèi)置電池工作幾個(gè)小 時(shí)和/或可以直接連接到CMM10的電源單元254上。根據(jù)本發(fā)明的在板電源/充電器單元優(yōu)選設(shè)置為CMM10的一個(gè)一 體的部分，其是通過(guò)將該部件作為基座12的一個(gè)一體的部分以及更具 體地作為塑料基座殼體26A、 26B的一部分。需要指出的是，基應(yīng)殼體 26A、 26B包括一個(gè)小的儲(chǔ)存區(qū)域260，該區(qū)域具有一個(gè)可樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的 蓋子262，所述儲(chǔ)存區(qū)域用于儲(chǔ)存?zhèn)溆秒姵?、探針或?lèi)似物。現(xiàn)在參照?qǐng)D4、 25以及32-34對(duì)用于CMM10的新穎的磁性安裝裝 置進(jìn)行描述。該磁性安裝裝置在圖4、 25、 32和33中采用標(biāo)記24來(lái) 進(jìn)行總體標(biāo)示。該磁性安裝件24包括一個(gè)圓柱形非磁性殼體266，該 殼體在其上端終止于一個(gè)螺紋部分268。和在CMM10中所使用的所有 優(yōu)選的螺紋一樣，螺紋268是一個(gè)錐形螺紋，該錐形螺紋用來(lái)與第一 長(zhǎng)關(guān)節(jié)16的螺紋126進(jìn)行螺紋連接，如圖25所示。非磁性殼體266 有一個(gè)基本上圓柱形的結(jié)構(gòu)，不同之處在于兩個(gè)縱向延伸部分270、 272，這兩個(gè)延伸部分彼此相對(duì)成180度并且從殼體266向外和向下延 伸。 一對(duì)半圓柱形殼體274、 276安裝在縱向延伸部分270、 272的兩 側(cè)，每一個(gè)半圓柱形殼體都由一種"磁性"材料形成，也就是說(shuō)，由 一種能夠被磁化的材料形成，例如鐵或磁性不銹鋼。"磁性"殼體274、 276以及縱向延伸部分270、 272 —起形成一個(gè)端部開(kāi)口的圓柱形套，
用于接收和容納一個(gè)磁芯278。該磁芯278為一個(gè)橢圓形，其中一個(gè) 非磁性中心部件280夾持在一對(duì)稀土金屬(例如釹-鐵-硼)磁體282、 284之間。 一個(gè)軸向孔286穿過(guò)該非磁性的中心部件280。 一個(gè)圓形蓋 板288位于磁芯278的下面并且位于由部件274、 276以及縱向延伸部 分270、 272形成的下部殼體內(nèi)。 一個(gè)軸290穿過(guò)殼體266中的一個(gè)圓 形孔292并向下延伸穿過(guò)磁芯278的軸向孔286。軸290由一個(gè)上部 軸承292以及一個(gè)下部軸承294支承以便旋轉(zhuǎn)。上部軸承292安裝在 殼體266中的一個(gè)內(nèi)圓柱形凹部中而下部軸承294安裝在蓋板288中 的一個(gè)相似的圓柱形凹部中。 一個(gè)控制桿296垂直于軸290向外延伸 并且和之后將要描述的那樣提供一個(gè)用于磁性安裝件264的開(kāi)/關(guān)機(jī) 構(gòu)?？刂茥U296通過(guò)一個(gè)穿過(guò)殼體266的槽297延伸到殼體266外面(見(jiàn) 圖25)?？刂茥U296、軸290以及軸承292、 294的整個(gè)組件采用一個(gè)上部 螺紋緊固件298以及一個(gè)下部固定環(huán)300固定在一起?？梢岳斫獾氖?， 磁性安裝件264的各種部件還通過(guò)例如螺紋緊固件302和304進(jìn)行固 定，螺紋緊固件302將殼體266連接到"磁性"材料殼體部分274、 276，螺紋緊固件304將殼體部分274、 276與蓋板288相互連接起來(lái)。 此外，螺紋緊固件306將殼體266的縱向延伸部分270、 272固定到蓋 板288上。 一個(gè)銷(xiāo)子308安裝在磁芯278中的一個(gè)橫向孔和軸290中 的一個(gè)橫向孔中從而將軸290鎖定到磁芯278上。這樣，當(dāng)旋轉(zhuǎn)控制 桿296時(shí)，軸290將會(huì)借助于軸連接件208使磁芯278旋轉(zhuǎn)。如圖l、 3以及25所示，控制桿296與一個(gè)手柄310相連，該手 柄位于基座12的外部且很容易接近并且用來(lái)驅(qū)動(dòng)磁性安裝件264。為 了實(shí)現(xiàn)這種驅(qū)動(dòng)，使手柄310簡(jiǎn)單地移動(dòng)(在圖1中從右向左)。手柄 310的運(yùn)動(dòng)又使得控制桿296旋轉(zhuǎn)，而控制桿296的轉(zhuǎn)動(dòng)又使得軸290 旋轉(zhuǎn)，隨后軸290的旋轉(zhuǎn)使得稀土金屬磁體282、 284從其非操作位置 (在該位置，磁體282、 284與非磁性延伸部分270、 272對(duì)齊)轉(zhuǎn)動(dòng)到 一個(gè)驅(qū)動(dòng)位置，在該驅(qū)動(dòng)位置，磁體282、 284與磁性材料274、 276 對(duì)齊。當(dāng)所述磁體如上所述與磁性材料對(duì)齊時(shí)，就形成一個(gè)磁場(chǎng)(磁通 量)。類(lèi)似地，當(dāng)磁體282、 284與磁性材料274、 276不對(duì)齊時(shí)，磁通 路徑被中斷。在該狀態(tài)下，磁性基座可以與其所坐落的桌面分離。不 過(guò)，需要注意的是，即使在非對(duì)齊位置，仍然會(huì)存在一些剩余磁通量。 在"關(guān)"位置時(shí)，這些少量的剩余磁通量是本發(fā)明的一個(gè)正面特征， 因?yàn)樵诖判曰环呕刈烂鏁r(shí)，少量的磁通量反作用于磁體并將控制 桿296自動(dòng)地旋轉(zhuǎn)返回到"開(kāi)"位置。需要理解的是，當(dāng)磁體與磁性 材料對(duì)齊時(shí)，將會(huì)形成一個(gè)強(qiáng)磁場(chǎng)并且半圓形部件274、 276將會(huì)磁性 地粘附到形成在其底部處的環(huán)形表面上，如圖25和33中的標(biāo)記312 處所示。本發(fā)明的磁性安裝件264提供了一種完全集成在一起而又可以拆 卸安裝的裝置，因?yàn)槠涫强刹鹦栋惭b的(通過(guò)螺紋268)并且可以由其 他連接件例如螺釘安裝件或真空安裝件來(lái)替代。當(dāng)然，為了正確地使 用，磁性安裝件264必須布置在一個(gè)可磁化的表面上并且受到驅(qū)動(dòng)(通 過(guò)控制桿296)以進(jìn)行操作。在需要安裝到非磁性表面(例如花崗巖)上 的情況下，就必須在磁性基座和非磁性表面之間使用界面板 (interface plates)或其它適當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)。盡管所示的和所描述的是優(yōu)選實(shí)施例，但是在不脫離本發(fā)明和精 神和范圍的情況下依然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種更改和替換。因此，需 要理解的是，對(duì)本發(fā)明所進(jìn)行的描述僅僅是示例性的而非限制性的。
權(quán)利要求
1.一種便攜式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，用于測(cè)量一個(gè)選定體積內(nèi)的目標(biāo)的位置，所述坐標(biāo)測(cè)量機(jī)包括一個(gè)可手工操作定位的鉸接臂，該鉸接臂具有相對(duì)的第一末端和第二末端，所述鉸接臂包括多個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)；一個(gè)安裝在所述鉸接臂的第一末端的測(cè)量探針；一個(gè)電子電路，該電子電路接收來(lái)自于所述鉸接臂中的轉(zhuǎn)換器的位置信號(hào)并提供與一個(gè)選定體積內(nèi)的探針的位置相對(duì)應(yīng)的數(shù)字坐標(biāo)；其中至少一個(gè)所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)包括一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的軸；至少兩個(gè)間隔開(kāi)的軸承；一個(gè)具有可測(cè)量特征的周期圖案；至少一個(gè)與所述圖案間隔開(kāi)并與所述圖案連通的讀出頭；一個(gè)環(huán)繞所述至少兩個(gè)軸承、圖案、讀出頭和所述軸的至少一部分的殼體，以限定形成一個(gè)單一的部件，其中所述軸承的座圈由下列中的至少一個(gè)形成(1)所述軸構(gòu)成所述兩個(gè)軸承中的至少一個(gè)的內(nèi)座圈和(2)所述殼體構(gòu)成所述兩個(gè)軸承中的至少一個(gè)的外座圈；所述圖案和所述讀出頭與所述軸和殼體連接，使得所述圖案和讀出頭可以相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)；其中所述單一的部件包括測(cè)量旋轉(zhuǎn)、支撐旋轉(zhuǎn)、和傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)的功能。
2. 如權(quán)利要求1所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其中，所述殼體是一個(gè)圓柱形 殼體。
3. 如權(quán)利要求1所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其包括至少二個(gè)讀出頭。
4. 如權(quán)利要求3所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其中，所述兩個(gè)讀出頭間隔180 度布置。
5. 如權(quán)利要求1所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其包括至少三個(gè)讀出頭。
6. 如權(quán)利要求5所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其中，所述三個(gè)讀出頭間隔120 度布置。
7. 如權(quán)利要求1所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其包括節(jié)少四個(gè)讀出頭。
8. 如權(quán)利要求7所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其中，所述四個(gè)讀出頭問(wèn)隔90 度布置。
9. 如權(quán)利要求1所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其中，所述圖案包括-.個(gè)光學(xué) 干涉條紋圖案；并且所述至少一個(gè)讀出頭包括一個(gè)光學(xué)讀出頭。
10. 如權(quán)利要求9所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其中，所述光學(xué)干涉條紋圖案 布置在一個(gè)光學(xué)編碼器盤(pán)上。
11. 如權(quán)利要求9所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其中，所述光學(xué)通信包括所述 讀出頭檢測(cè)衍射級(jí)之間的干涉以從插入所述干涉條紋圖案的讀出頭產(chǎn)生 正弦信號(hào)，采用電子學(xué)方法對(duì)所述正弦信號(hào)進(jìn)行內(nèi)插值以檢測(cè)位移。
12. 如權(quán)利要求11所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其中，每一個(gè)所述讀出頭包 括一個(gè)激光器、 一個(gè)平行光管、和一個(gè)孔，由此所述激光器發(fā)射一個(gè)光 束，所述光束被所述平行光管校成平行并隨后被所述小孔進(jìn)行篩分，所 述干涉條紋圖案包括一個(gè)將光衍射成離散級(jí)的光柵。
13. 如權(quán)利要求12所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其中，每個(gè)所述讀出頭進(jìn)一 步包括一個(gè)光電探測(cè)器陣列，當(dāng)所述干涉條紋圖案和所述讀出頭之間具 有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述光電探測(cè)器陣列產(chǎn)生四個(gè)信道的幾乎純粹的正弦輸 出信號(hào)。
14. 如權(quán)利要求l所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其包括多個(gè)讀出頭，所述讀出 頭導(dǎo)致可以求平均值的抵消效應(yīng)。
15. 如權(quán)利要求l所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其中，所述圖案的可測(cè)量特征是選自于下列一組特征中的至少一個(gè)特征反射率、不透明性、磁場(chǎng)、 電容量、感應(yīng)系數(shù)和表面粗糙度。
16. 如權(quán)利要求1所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其包括一個(gè)位于所述殼體中的滑環(huán)組件。
17. 如權(quán)利要求16所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其中，所述軸包括一個(gè)穿其而過(guò)的軸向孔，所述滑環(huán)組件安置在所述軸向孔中。
18. 如權(quán)利要求1所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其中，所述至少一個(gè)所述關(guān)節(jié) 可以無(wú)限的旋轉(zhuǎn)。
19.如權(quán)利要求1所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其中，所述至少一個(gè)所述關(guān)節(jié) 包括兩個(gè)關(guān)節(jié)，所述兩個(gè)關(guān)節(jié)各自的殼體以預(yù)定的角度相互連接。
20.如權(quán)利要求19所述的坐標(biāo)測(cè)筒關(guān)節(jié)相互連接。"其中，所述殼體通過(guò)使用;
21.如權(quán)利要求20所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其中，所述套筒關(guān)節(jié)包括一個(gè)其內(nèi)具有一個(gè)套筒的第一伸出部分；至少一個(gè)其內(nèi)具有一個(gè)套筒的第二伸出部分 部分以一個(gè)角度相互連接，而且所述套筒中的每 成收容所述殼體中的 一個(gè)。所述第一和第二伸出 個(gè)的尺寸和構(gòu)造設(shè)計(jì)
22. 如權(quán)利要求21所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其中，所述売體中的至少一 個(gè)被捕獲在一對(duì)間隔開(kāi)的套筒關(guān)節(jié)的一對(duì)套筒之間。
23. 如權(quán)利要求1所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其中，所述關(guān)節(jié)包括用于回轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)關(guān)節(jié)和用于鉸接運(yùn)動(dòng)的短關(guān)節(jié)。
24. 如權(quán)利要求1所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其包括三個(gè)關(guān)節(jié)對(duì)，每個(gè)關(guān)節(jié) 對(duì)都包括一個(gè)長(zhǎng)關(guān)節(jié)和一個(gè)短關(guān)節(jié)。
25.如權(quán)利要求24所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其包括一個(gè)位于所述測(cè)量探 針中的第七關(guān)節(jié)。
26. 如權(quán)利要求1所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其中，所述關(guān)節(jié)布置成從由2-2-2、2-1-2、2-2-3和2-1-3組成的一組關(guān)節(jié)構(gòu)造中所選擇的關(guān)節(jié)構(gòu)造。
27. 如權(quán)利要求1所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其包括一個(gè)與所述殼體連接的 電子識(shí)別芯片，用于唯一地識(shí)別所述殼體。
28. 如權(quán)利要求1所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其中，所述圖案可以隨著所述 軸旋轉(zhuǎn)；且所述讀出頭相對(duì)于所述軸是固定的。
29. 如權(quán)利要求1所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其中，所述讀出頭可以隨著所 述軸旋轉(zhuǎn)；且所述圖案相對(duì)于所述軸是固定的。
30. 如權(quán)利要求1所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其中，所述殼體構(gòu)成用于所述 兩個(gè)軸承的外座圈。
31. 如權(quán)利要求30所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其中，所述軸構(gòu)成用于所述 兩個(gè)軸承中的一個(gè)的內(nèi)座圈。
32. 如權(quán)利要求31所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其包括一個(gè)可以附著到所述 軸上的軸承螺母，所述軸承螺母包括一個(gè)支承表面，該支承表面限定形 成用于所述兩個(gè)軸承中的另一個(gè)的內(nèi)座圈。
33. 如權(quán)利要求32所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其包括一個(gè)位于所述軸承螺 母和從所述軸延伸的 一個(gè)肩部之間的軸承襯套。
34. 如權(quán)利要求30所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其包括至少一個(gè)與所述軸連 接的內(nèi)部軸承襯套，所述內(nèi)部軸承襯套包括一部分，該部分構(gòu)成用于所 述兩個(gè)軸承中的至少一個(gè)的內(nèi)座圈。
35. 如權(quán)利要求30所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其包括一個(gè)與所述軸連接的第一內(nèi)部軸承襯套，所述第一內(nèi)部軸承襯套包括一部分，該部分構(gòu)成用于所述兩個(gè)軸承中的一個(gè)的內(nèi)座圈；一個(gè)與所述軸連接的第二內(nèi)部軸承襯套，所述第二內(nèi)部軸承襯套包 括一部分，該部分構(gòu)成用于所述兩個(gè)軸承中的另 一個(gè)的內(nèi)座圈。
36. 如權(quán)利要求35所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其包括一個(gè)可以附著到所述 軸上的軸承螺母，用于將所述兩個(gè)軸承保持在位。
37. 如權(quán)利要求l所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其中，所述軸構(gòu)成用于所述兩 個(gè)軸承的內(nèi)座圈。
38. 如權(quán)利要求37所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其中，所述殼體構(gòu)成用于所 述兩個(gè)軸承中的一個(gè)的外座圈。
39. 如權(quán)利要求38所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其包括一個(gè)可以附著到所述 殼體上的軸承螺母，所述軸承螺母包括一個(gè)支承表面，該支承表面限定 形成用于所述兩個(gè)軸承中的另一個(gè)的外座圈。
40. 如權(quán)利要求1所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其中，所述殼體、軸和軸承全 部用相同的材料制成。
41. 如權(quán)利要求40所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其中，所述材料包括鋼。
42. —種便攜式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，用于測(cè)量一個(gè)選定體積內(nèi)的目標(biāo)的位置，所述坐標(biāo)測(cè)量機(jī)包括一個(gè)可手工操作定位的鉸接臂，該鉸接臂具有相對(duì)的第一末端和第 二末端，所述鉸接臂包括多個(gè)連接的臂段，每個(gè)臂段包括至少一個(gè)位置 轉(zhuǎn)換器，用于產(chǎn)生位置信號(hào)；一個(gè)安裝在所述鉸接臂的第一末端的測(cè)量探針；一個(gè)安裝在所述鉸接臂的第二末端的基座；一個(gè)電子電路，該電子電路接收來(lái)自于所述轉(zhuǎn)換器的位置信號(hào)并提 供與一個(gè)選定體積內(nèi)的探針的位置相對(duì)應(yīng)的數(shù)字坐標(biāo)；所述連接的臂段中的至少一個(gè)包括一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的軸、至少兩個(gè)間隔 開(kāi)的軸承以及一個(gè)環(huán)繞所述軸承和所述軸的殼體；及用于所述軸承的座圈由下列中的至少一個(gè)形成(1)所述軸構(gòu)成所 述兩個(gè)軸承中的至少一個(gè)的內(nèi)座圈和(2)所述殼體構(gòu)成所述兩個(gè)軸承屮 的至少一個(gè)的外座圈。
43. 如權(quán)利要求42所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其中，所述殼體構(gòu)成用于所述兩個(gè)軸承的外座圈。
44. 如權(quán)利要求43所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其中，所述軸構(gòu)成用于所述 兩個(gè)軸承中的一個(gè)的內(nèi)座圈。
45. 如權(quán)利要求44所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，包括一個(gè)可以附著到所述軸 上的軸承螺母，所述軸承螺母包括一個(gè)支承表面，該支承表面限定形成 用于所述兩個(gè)軸承中的另一個(gè)的內(nèi)座圈。
46. 如權(quán)利要求45所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，包括一個(gè)位于所述軸承螺母 和從所述軸延伸的一個(gè)肩部之間的軸承襯套。
47. 如權(quán)利要求42所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其包括至少一個(gè)與所述軸連 接的內(nèi)部軸承襯套，所述內(nèi)部軸承襯套包括一部分，該部分構(gòu)成用于所 述兩個(gè)軸承中的至少一個(gè)的內(nèi)座圈。
48. 如權(quán)利要求42所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其包括 一個(gè)與所述軸連接的第一內(nèi)部軸承襯套，所述第--內(nèi)部軸承襯套包括一部分，該部分構(gòu)成用于所述兩個(gè)軸承中的一個(gè)的內(nèi)座圈；一個(gè)與所述軸連接的第二內(nèi)部軸承襯套，所述第二內(nèi)部軸承襯套包 括一部分，該部分構(gòu)成用于所述兩個(gè)軸承中的另一個(gè)的內(nèi)座圈。
49. 如權(quán)利要求48所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其包括一個(gè)可以附著到所述 軸上的軸承螺母，用于將所述兩個(gè)軸承保持在位。
50. 如權(quán)利要求42所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其中，所述軸構(gòu)成用于所述 兩個(gè)軸承的內(nèi)座圈。
51. 如權(quán)利要求50所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其中，所述殼體構(gòu)成用于所 述兩個(gè)軸承中的-一個(gè)的外座圈。
52. 如權(quán)利要求51所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其包括一個(gè)可以附著到所述 殼體上的軸承螺母，所述軸承螺母包括一個(gè)支承表面，該支承表面限定 形成用于所述兩個(gè)軸承中的另一個(gè)的外座圈。
53. 如權(quán)利要求42所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其中，所述殼體、軸和軸承 全部用相同的材料制成。
54. 如權(quán)利要求53所述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其中，所述材料包括鋼。
全文摘要
本發(fā)明提供一種便攜式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其包括一個(gè)具有連接起來(lái)的臂段的鉸接臂。這些連接的臂段包括一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的軸、至少兩個(gè)間隔開(kāi)的軸承以及一個(gè)環(huán)繞所述軸承和軸的殼體，其中，軸承的座圈由下列中的至少一個(gè)形成(1)所述軸構(gòu)成兩個(gè)軸承中的至少一個(gè)的內(nèi)座圈和(2)所述殼體構(gòu)成兩個(gè)軸承中的至少一個(gè)的外座圈。
文檔編號(hào)G01B5/008GK101156043SQ200680011440
公開(kāi)日2008年4月2日 申請(qǐng)日期2006年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月6日
發(fā)明者塞義德·阿里·薩杰迪, 西蒙·拉布, 馬克·巴伯 申請(qǐng)人:Faro科技有限公司