CN103562672B - 用于机床设备的模拟测量探头 - Google Patents

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Abstract

一种用于机床设备的模拟探头，该模拟探头包括：探头本体；以及借助悬架机构在悬浮休止位置可移动地固定至所述探头本体的触针构件。设置用于测量所述触针构件相对于所述探头本体从休止位置的位移大小的传感器。该模拟探头进一步包括在探头本体与触针构件之间延伸的第一柔顺密封构件，使得所述传感器包含在腔室中，所述腔室被密封以免于受到外部污染物的污染。所述模拟探头还具有抑制器，用于抑制由于腔室的内部压力的变化和/或模拟探头的操作环境的变化所引起的触针构件远离其悬浮休止位置的运动。

Description

用于机床设备的模拟测量探头
技术领域
本发明涉及一种用于与坐标定位设备一起使用的测量探头。具体地
说，本发明涉及一种用于与机床设备一起使用的模拟测量探头。
背景技术
模拟测量探头能够包括触针，触针具有用于接触工件表面的触针顶端。触针可以从探头本体伸出并可以可移动地连接至该探针本体。测量探头能够进一步包括用来测量触针相对于探头本体的运动的传感器。模拟测量探头的触针可以与物体进行接触，从而能够获得关于该物体的形状或位置的信息。在模拟探头中，触针的偏转程度(以及可选的方向)能够在触针沿着工件表面移动时被连续地感测，并且被报告给外部装置，从而偏转数据能够与代表探头位置的数据相组合以获得工件的详细测量。例如，参见描述了模拟探头例子的英国专利公报GB1551218和美国专利公报US5390424。这与仅仅在发生接触时才报告的接触触发式探头不同。
模拟探头通常使用在坐标测量机器(CMM)上，以便提供物体表面在空间中的坐标，例如建立物体的三维图像。CMM—般仅测量工件，而不执行任何机加工操作。因而，模拟探头通常用在不会遭受暴露于可能与探头传感器干涉的污染物的清洁环境中。
机床设备上的探头暴露于包括高温和低温的极端环境条件并受到诸如切屑和冷却剂之类的污染物的频繁撞击。它们还会受到极大的力，特别是在将探头任意自动装载和卸载到机床设备的主轴内的过程中。由于这个原因，在机床设备上常常使用比模拟探头通常更坚固的接触触发式探头。即使这样，将接触触发式探头的传感器从这样的外部污染物密封从而使得它们不会损坏或干涉探头的传感器或其他内部工区可能也是十分重要的。没有将探头 密封会导致不精确测量，或者甚至致使探头根本无法工作。
然而，还已知一种用于与机床一起使用的模拟探头，该模拟探头被密封，从而保护内部传感器元件部分免受外部污染物的影响。另外，还已知另一种模拟探头，其中内部传感器元件部分借助于防护膜而在操作过程中免受局部外部污染物的影响。但是内部传感器腔室通过一个长的通气管永久地通向外部大气，该通气管从探头的后部延伸出，从而将模拟探头的内部腔室与远离模拟探头的操作环境的清洁环境流体地连接。
发明内容
本发明涉及一种密封的模拟探头，特别地，涉及一种密封的模拟接触探头。特别地，本发明涉及用于机床设备的模拟探头，其中该模拟探头的传感器被容纳在密封腔室中，由此在所述模拟探头在所述机床设备上操作时从外部污染物密封。更特别地，本发明涉及一种用于机床设备的模拟探头，该模拟探头包括:探头本体、触针构件、以及用于测量所述触针构件相对于壳体的位移的传感器。其中设置至少第一柔顺密封构件，其在探头本体与相对可移动的触针构件之间延伸，使得传感器包含在密封腔室中，从而免于受到外部污染物的污染。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于机床设备的模拟探头，该模拟探头包括:探头本体；借助悬架机构在悬浮休止位置可移动地固定至所述探头本体的触针构件；用于测量所述触针构件相对于所述探头本体从休止位置的位移大小的传感器；在探头本体与触针构件之间延伸的第一柔顺密封构件，使得所述传感器包含在腔室中，所述腔室被密封以免于受到外部污染物的污染；以及抑制装置，用于抑制由于腔室的内部压力的变化和/或模拟探头的操作环境的变化所引起的触针构件远离其悬浮休止位置的运动。
已经发现，将模拟测量探头密封导致将所述探头本体内的压力设定为密封时的周围环境压力。所述密封腔室与所述模拟探头的操作环境(例如，其周围环境大气)之间的压差的任何变化能够导致压力施加给第一柔顺密封构 件，导致所述触针构件相对于所述探头本体运动。压差的这种变化可能由于所述模拟探头的操作环境(例如周围环境大气温度和/或气压)变化而发生。此外，测量探头本身的温度变化也会致使所述密封腔室中的压力发生变化，由此产生所述密封腔室和所述模拟探头的操作环境之间的压差的变化。这种运动(该运动由压力变化引起)以下称为“压力引起的运动”。这种压力引起的运动由于是通过与物体接触引起的运动而可能被模拟探头错误地读取，因此这种压力引起的运动可能致使所述模拟探头输出错误读数。
例如，如果周围环境温度下降，热将被从相对热的探头移除，并且所述探头内的温度将降低。压力下降会将所述密封构件抽吸到所述探头壳体内，导致所属探头触针沿着探头的轴向或z方向朝向所述探头本体运动。作为另一示例，如果周围环境压力下降(和/或所述探头的温度增加)，则压力变化会导致所述密封构件并因此导致所述探头触针沿着探头的轴向或Z方向从探头本体推出或离开。在X和/或y方向上可能代替地或另外地发生运动。
此外，如将理解的，模拟测量探头一般被构造成使得所述传感器能够在给定可靠操作范围内测量所述触针构件的运动。在极端情况下，所述压力引起的运动可能如此之大以致于将所述触针构件移动到其给定可靠操作范围之外。因而，即使能够校准由所述触针构件的压力引起的运动导致的错误读数，这种压力引起的运动也能够改变(例如减少)所述模拟探头的可靠操作范围。
由于用于抑制运动的装置，这种压力引起的运动至少能够通过本发明的模拟探头减少。此外，已经发现，与不抑制触针构件的这种运动的密封模拟探头相比，提供这种结构能够降低探头校准所需的复杂度。
如将理解的，所述模拟探头可以被构造成使得可进行一些压力引起的运动，不过与当前的不具有抑制装置的密封模拟探头相比显著减少。例如，用于抑制运动的装置可以被构造成使得模拟探头的操作大气压力的高达90豪巴的变化将不会致使所述触针构件以至少一个自由度运动经过其全部可能运 动范围的75％，更优选是不会致使所述触针构件运动经过50％，特别地不会致使所述触针构件运动经过25％，例如不会致使所述触针构件以至少一个自由度运动经过其全部可能运动范围的5％。所述至少一个自由度例如是与所述触针构件的长度平行的方向。
例如，用于抑制运动的装置可以被构造成使得所述模拟探头操作大气压力的高达+/-90豪巴的变化不会致使所述触针构件以至少一个自由度从其悬浮休止位置(例如，从其密封时设定的原始休止位置)移动超过50μm，优选不会由于压力引起的变化而致使所述触针构件以至少一个自由度从其悬浮休止位置运动超过25μm，更优选不会由于压力引起的变化而致使所述触针构件以至少一个自由度从其悬浮休止位置运动超过10μm，特别优选不会由于压力引起的变化而致使所述触针构件以至少一个自由度从其悬浮休止位置运动超过1μm。特别地，用于抑制运动的装置可以被构造成使得所述模拟探头的操作大气压力的高达90豪巴的变化不会致使所述触针构件以至少一个自由度从其悬浮休止位置运动经过其线性工作测量范围的10％，优选不会致使所述触针构件以至少一个自由度从其悬浮休止位置运动经过其线性工作测量范围的7％，更优选不会致使所述触针构件以至少一个自由度从其悬浮休止位置运动经过其线性工作测量范围的5％，特别优选不会致使所述触针构件以至少一个自由度从其悬浮休止位置运动经过其线性工作测量范围的1％。优选地，任何这种压力引起的运动都被基本最小化，并且特别地被基本减少到零。
因而，用于抑制运动的装置能够被构造成基本防止所述触针构件从其悬浮休止位置远离的任何运动，所述任何运动由所述腔室的内部压力和/或模拟探头的操作环境的变化引起。
用于抑制运动的装置可以被构造成使得对于所述模拟探头的操作大气压力的变化的一定范围来说所述触针构件的悬浮休止位置保持基本恒定。例如，所述模拟探头可以适应于其操作环境的压力变化，使得所述触针构件的悬浮休止位置在全部+/-90豪巴的压力变化下保持基本恒定。
以上示例描述了所述触针构件由于压力变化从其休止位置远离的运动。如将理解的，所述压力变化可以在任何给定时间点从任何给定压力测量。可选地，所述压力变化可以测量为从密封压力(即在密封时腔室的内部压力和/或模拟探头的操作环境压力)的偏离。相应地，所述休止位置可以是密封时所述触针构件的位置。
所述探头本体可以包括用于与测量机器上的探头支座(例如与机床上的心轴)接合的机床支座。如将理解的，所述模拟探头可以包括从所述探头本体延伸的触针，该触针在与工件接触时可相对于所述探头本体运动。所述探头本体可以包括用于确定这种运动的程度的至少一个传感器。如将理解，所述触针构件可以包括工件接触触针。可选地，所述触针构件可以包括用于触针的触针支座。因而，触针可以可释放地附装至所述触针支座。可选地，所述触针构件可以在使用时直接连接至触针，从而所述触针的运动引起所述触针构件的运动，该运动可由所述传感器检测到以确定所述触针的偏转程度。
所述第一柔顺密封构件可以在第一侧暴露于所述探头本体的内部腔室，并在第二侧暴露于所述模拟探头的环境大气。所述第一柔顺密封构件可被称为前密封件。所述第一柔顺密封构件的第二侧可直接暴露于所述模拟探头的操作环境。可选地，所述第一柔顺密封构件的第二侧可以间接地暴露于所述模拟探头的操作环境。例如，所述第一柔顺密封构件的第二侧可以直接暴露于流体地连接至所述模拟探头的操作环境的通气腔室。可透气膜可设置在所述通气腔室和所述模拟探头的操作环境之间，从而限制液体和固体进入该通气腔室。该膜例如可以是疏油膜。替换地或附加地，该膜可以是疏水的。该膜例如可以是膨体聚四氟乙烯。
用于抑制运动的装置可以包括液体。该装置可以包括基本填充内部腔室的液体。优选地，该液体基本上填充所述探头本体的密封腔室。优选地，该液体是电绝缘的。适当的液体包括硅流体，包括硅油，例如聚二甲基硅氧烷。因而，所述密封腔室可以包括填充有基本不可压缩的液体的独立储存器。因而，所述密封腔室，即储存器可以具有固定容积。
可选地，用于抑制运动的装置可以构造成响应所述腔室的内部压力变化和/或所述模拟探头的操作大气的变化而调整模拟探头，从而抑制所述触针构件从其悬浮休止位置远离的运动。因而，与以下描述的实施方式一致，该装置可被构造成响应于腔室的内部压力的这种变化和/或模拟探头的操作环境的变化而调整所述触针构件的位置。
用于抑制运动的装置可监测所述腔室的内部压力和/或所述模拟探头的操作环境的压力变化。用于抑制运动的装置可以监测这种变化并相应地响应。用于抑制运动的装置可以主动监测这种变化。例如，用于抑制运动的装置可以包括用于感测内部腔室的和/或模拟探头的操作环境压力的压力传感器并响应地对装置进行操作。可选地，用于抑制运动的装置可以间接地测量压力。例如，用于抑制运动的装置可以测量温度，该温度能够用来导出特别是密封腔室内的压力变化。
可选地，用于抑制运动的装置被动地监测压力变化。例如，如以下更详细地描述的，用于抑制运动的装置包括一构件，该构件以至少部分地抵抗这种压力变化对所述第一柔顺构件具有的作用的方式受到所述内部腔室的和/或模拟探头的环境压力的变化的影响。
用于抑制运动的装置可以被构造成调整密封腔室内的压力。例如，用于抑制运动的装置可以被构造成在密封腔室和模拟探头中的存储腔室之间传送流体，从而调整密封腔室内的压力。因而，用于抑制运动的装置可以包括在密封腔室和存储腔室(例如存储囊或球体)之间泵送流体的泵。可选地，用于抑制运动的装置可以被构造成改变密封腔室的容积。例如，该装置可以包括活塞，活塞的位置例如可通过马达来改变，从而借助于膨胀或收缩改变密封腔室的容积。可选地，所述探头的至少一部分可以是伸缩的，从而允许改变密封腔室的容积。例如，可以设置流体地连接至密封腔室的注射器机构，该注射器机构可以伸出或缩回，从而改变密封腔室的容积。用于抑制运动的装置可以被构造成适应由至少第一密封构件密封的区域中的压力，使得在至少 第一柔顺密封构件的两侧得到的压差基本为零。在这种实施方式中，用于抑制运动的装置可以被构造成使得所述至少第一密封构件的内部所暴露的区域中的压力基本等于所述模拟探头的环境压力。
可选地，用于抑制运动的装置可以被构造成作用在所述触针构件上，例如在所述触针构件上提供力。例如该装置可以被构造成(例如在所述触针构件上)施加并调整反作用力，从而抵抗由于所述腔室的内部压力变化和/或所述模拟探头的操作大气变化引起的作用在所述触针构件上的力。用于抑制运动的装置可以被构造成对由所述第一柔顺构件密封构件施加在所述触针构件上的力提供基本平衡的反作用力。因而，用于抑制运动的装置可以被构造成大致抵消所述至少一个柔顺密封构件上的任何压力引起的力。用于抑制运动的装置可以直接作用在所述触针构件上。可选地，用于抑制运动的装置可以例如借助于中间构件而间接地作用在所述触针构件上。
用于抑制运动的装置可以在与所述悬架机构的至少一部分相同的点处作用在所述触针构件上。因而，用于抑制运动的装置可以包括用于调整所述悬架机构的装置。例如，所述装置可以调整所述悬架机构的至少一部分的位置或由所述悬架机构的至少一部分施加在所述触针构件上的保持力。
可选地，用于抑制运动的装置可以独立于所述悬架机构。例如，其可以被构造成在与所述悬架机构分开的点处作用在所述触针构件上。
用于抑制运动的装置可以包括第二柔顺密封构件，以隔离外部污染物将所述传感器密封在所述探头本体内。所述第二柔顺密封构件可以被构造成使得所述密封腔室的容积能够响应于所述模拟探头的环境压力的变化而改变。所述第二柔顺密封构件可以在第一侧暴露于所述探头本体的密封腔室并在第二侧暴露于所述模拟探头的操作环境。所述第二柔顺密封构件的第二侧可直接暴露于所述模拟探头的操作环境。可选地，所述第二柔顺密封构件的第二侧可间接地暴露于所述模拟探头的操作环境。例如，第二柔顺密封构件的第二侧可以直接暴露于流体地连接至所述模拟探头的操作环境的通气腔 室。可以在所述通气腔室和所述模拟探头操作环境之间设置可透气膜，从而限制液体和固体进入所述通气腔室。该膜例如可以是疏油膜。替换地或附加地，该膜可以是疏水的。该膜例如可以是膨体聚四氟乙烯。
所述第二柔顺密封构件可以称为后密封件。所述第二柔顺密封构件可以在所述壳体和所述触针构件之间延伸。具体地说，所述第二柔顺密封构件能够在所述至少一个第一密封构件的远端的点处在所述壳体和所述触针构件之间延伸。优选地，所述第二柔顺密封构件被构造成在所述触针构件上提供与所述第一密封构件基本相等但相反的力。所述第一和第二柔顺密封构件可以具有基本相等的有效表面面积。如将理解的，该有效表面面积是暴露于所述探头本体的内部或外部大气的面积。因而，这可以是由于内部探头压力和所述模拟探头的环境压力之间的差而使得压力可能作用的面积。基本相等但相反的力的提供可以通过使所述第一和第二柔顺密封构件基本相同来实现。具体地说，所述第一和第二柔顺密封构件可以具有基本相同的形状。所述第一和第二柔顺密封构件可以具有基本相同的尺寸。具体地说，所述第一和第二柔顺密封构件可以被布置成使得彼此基本镜像。所述第一和第二柔顺密封构件可以由具有基本相同特征(特别是变形特性)的材料制成。具体地说，所述第一和第二柔顺密封构件可以由基本相同材料制成。
所述第一(和任何另外)柔顺密封构件可以因为其是可变形而是柔顺的。可选地，所述第一柔顺密封构件可以因为其可相对于所述探头本体移动而是柔顺的。例如，所述第一柔顺密封构件可以包括活塞。所述第一柔顺密封构件可以是弹性的，例如其可以对移位或变形提供至少一些阻力。
所述第一密封构件和补偿器(例如第二柔顺密封构件)可以被构造成当所述触针构件位于其休止位置时在距离所述触针构件的枢转点基本相等的距离处作用在所述触针构件上。然而，当定位所述第一密封构件和补偿器(例如第二柔顺密封构件)时可以考虑到其他因素，诸如探头的长度，使得所述第一密封构件和补偿器(例如第二柔顺密封构件)可以从所述触针构件的枢转点间隔开不相等的距离。
所述第一(和任何另外)柔顺密封构件可以是基本环状的。因而，所述第一(和任何另外)柔顺密封构件可以围绕所述触针构件上的点径向延伸。因而，所述第一(和任何另外)柔顺密封构件可以被称为密封隔膜。所述第一(和任何另外)柔顺密封构件可以是基本平面的。可选地，所述第一(和任何另外)柔顺密封构件是基本非平面的。具体地说，所述第一(和任何另外)柔顺密封构件可以包括扭曲的横截面轮廓。例如，所述第一(和任何另外)柔顺密封构件可以具有弯曲的横截面轮廓。已经发现，为所述第一(和任何另外)柔顺密封构件提供波状横截面轮廓是优选的。所述第一(和任何另外)柔顺密封构件可以包括台阶状横截面轮廓。因而，所述波状横截面轮廓可以包括至少一个平底的U形弯曲部。所述波状横截面轮廓可以包括至少两个平底的U形弯曲部。这两个平底的U形弯曲部可以分享至少一个公共侧。优选地，该U形弯曲部的敞开端面向基本相反方向。在这种情况下，所述第一(和任何另外)柔顺密封构件的横截面轮廓(在其外边缘和内边缘之间)可以包括近似S形(具有基本笔直边缘)。
所述第一和第二柔顺密封构件中的至少一个可包括柔性材料。优选地，所述第一和第二柔顺密封构件中的至少一个的材料能够在一温度范围内，例如在0°和70°之间，特别是例如在5°和55°之间保持其机械特征。更优选地，该材料抵抗在机床类型的环境中使用的这种化学溶剂和冷却剂引起的降解。另外，该材料优选是基本不渗透的。所述第一和第二隔膜中的至少一个包括橡胶材料。具体地说，所述第一和第二隔膜中的至少一个可以包括例如碳氟化合物橡胶或硅橡胶。
所述探头本体可以传感器壳体。该传感器壳体可以直接或间接地地连接至其他探头模块。所述模拟探头可以包括传输壳体，所述传感器壳体可以直接或间接地连接至该传输壳体。所述传输壳体可以容纳用于将所述传感器获得的数据发送到接收器的传输系统。所述传输系统可以例如是无线传输系统，例如光学、无线电或感应传输。在光学传输的情况下，例如，所述接收器可以是位于安装所述模拟探头的机床设备上的光学接收器模块。所述传输壳体可以是收发器壳体，包括用于将数据发送到至少一个接收器和从发射器 接收数据的收发器系统(例如外部收发器)。
当所述传感器壳体内的传感器和另一个探头模块壳体(诸如传输壳体)之间需要电缆连接时，可以在这两个壳体之间设置密封电缆通道，从而使所述密封腔室从周围环境大气密封。
所述模拟探头可以包括电源壳体，例如电池壳体，所述传感器壳体可以直接或间接地连接至所述电源壳体。所述传感器壳体能连接至所述传输壳体，该传输壳体又可连接至所述电池壳体。机床支座(以上更详细地描述)可设置在该电源壳体上。
在所述密封腔室和所述探头本体的外部之间可设置通气孔，该通气孔被构造成当该通气孔打开时使得所述腔室内的压力能够与所述模拟探头的操作环境压力平衡，并且被进一步构造成使得该通气孔的开口能够被关闭，从而在所述模拟探头的操作过程中将所述传感器从外部污染物密封。所述通气孔的开口能够由插塞密封。该插塞可以被构造使其能够在仍然附装至所述模拟探头的同时被松开，从而允许气体在所述腔室和所述模拟探头的操作环境之间通过。优选地，所述插塞被构造成使得其能够被从所述模拟探头完全移除。所述插塞可以包括摩擦配合(例如压配合)插塞，该摩擦配合插塞能够简单地被推入和推出所述通气孔开口以密封和打开所述通气孔。可选地，所述插塞可以被紧固至所述模拟探头，从而借助于任何其他适当的紧固机构(例如借助于配合的螺纹或卡口结构)将所述腔室密封。
所述通气孔可以被构造使其开口能够借助于离心力打开。例如，所述通气孔的开口可以被构造成使其在所述模拟探头在预定转速以上旋转时打开。例如，所述通气孔的开口可以被构造成使其在所述模拟探头以至少500rpm旋转时打开。
所述通气孔可以被构造成手动地打开。所述模拟探头可以包括用于响应于来自处理器装置的信号而打开所述通气孔的致动器。所述处理器装置可 以与所述模拟探头分开，并且所述模拟探头可以包括用于从所述处理器装置接收信号的接收器。可选地，所述模拟探头包括所述处理器装置。所述处理器装置可以包括用于检测所述密封腔室和/或所述模拟探头的操作环境中的压力变化的装置。这种装置可以被构造成直接测量压力，例如，这种装置可以是压力传感器。可选地，这种装置可以间接地测量压力。例如，该装置可以是可用来推导出特别是所述密封腔室内的压力变化的温度计。
所述插塞可以包括所述模拟探头的、操作该模拟探头所需(例如必不可少)的部分。例如，所述插塞可以包括工件接触触针。
可选地，所述通气孔的开口提供了到达用于容纳电子元件的所述探头本体内的区域的途径。因而，所述插塞能够包括用于将电子元件保持在所述探头本体内的部分。具体地说，该区域可以是电池腔室。所述电池腔室可以包括用于对所述模拟探头供电的电池的至少一个端子。因而，所述插塞可以包括用于将电池保持在所述模拟探头内的部分。该部分可以包括用于连接至所述电池的至少一个端子。
可选地，在所述密封腔室和所述通气孔的开口之间设置端口。所述端口可以包括用于限制固体污染物进入所述密封腔室的阻挡件。该阻挡件可以仅部分地横跨所述端口的整个区域延伸。所述阻挡件可横跨所述端口的整个区域延伸。在这种情况下，所述阻挡件可以包括用于限制固体和液体污染物通过但允许气体通过该端口的膜。在其中模拟探头包括电池壳体(包括所述通气孔开口)、传输壳体和传感器壳体的实施方式中，优选地，该端口位于所述电池壳体和所述传输壳体之间。
模拟探头元件可以在所述密封腔室与所述通气孔的开口之间位于所述通气孔内。例如，电子和/或机械元件可以位于该通气孔中。例如，用于将测量信号传输到接收器的元件可以位于该通气孔内。此外，将所述传感器连接至所述模拟探头中的其他电子元件的导线可以位于该通气孔中。
所述悬架机构可以被构造成便于所述触针构件相对于所述探头本体的至少一个平移自由度，例如沿着至少一个线性维度从所述悬浮休止位置在至少两个方向上。这例如可以是(例如沿着探头/触针的纵向长度)进入和离开所述探头本体。所述悬架机构可以被构造成例如便于两个或三个平移自由度。所述悬架机构可以被构造成便于所述触针构件相对于所述壳体的至少一个旋转自由度。所述悬架机构可以被构造成例如便于两个或三个旋转自由度。优选地，所述悬架机构被构造成便于所述触针构件相对于所述壳体的一个平移自由度和两个旋转自由度。所述触针构件能够借助于所述悬架构件保持在悬浮休止位置，因为其能够以其能够运动的自由度在相反方向上运动。换言之，所述触针构件可以处于悬浮休止位置，这是因为当其处于其休止位置时，(至少在其允许的自由度中)其不被偏压抵靠止动件，即:其休止位置不是固定的。
所述悬架机构可以包括至少一个弹性柔顺构件。优选地，该悬架机构包括两个弹性柔顺构件。所述弹性柔顺构件可以例如是可弹性变形构件。所述至少一个弹性柔顺构件可以包括例如至少一个弹簧、橡胶块、滑道或平行作用机构。
所述传感器可以包括第一部分和第二部分。传感器第一部分可以固定至触针构件，并可与该触针构件一起运动。传感器第二部分可固定至所述探头本体。因而，当所述触针构件偏转时，所述触针构件并因而所述传感器第一部分相对于所述探头本体并因此相对于所述传感器第二部分运动，这种运动可以由所述传感器第一和第二部分中的至少一个测量。所述传感器可以是电容式传感器。因而，所述传感器第一部分可以是电容式传感器第一部分，所述传感器第二部分可以是电容式传感器第二部分。在这种情况下，任何运动都会导致可测量的电容变化。所述电容式传感器第一和第二部分可以基本成环状形状。至少两个管环状部分可以同轴并通过介电空气间隙径向间隔开。任何电容变化都可以用来确定所述触针构件从其悬浮休止位置的运动的大小和/或方向。环状部分可以是完整的环状，或者可以例如由基本离散的环状部分形成。该环状部分可以例如是圆筒状、方形、六边形或不规则形状的 管构件。替换地，所述电容式传感器可以例如呈现平板的形式。
可选地，所述传感器包括例如光学传感器。可以使用的其他类型传感器包括例如感应式传感器、电阻式传感器、压电传感器或超声波传感器。
如将理解的，所述模拟测量探头还可以适合于与机床设备以外的坐标定位设备类型(例如坐标测量机器(CMM))—起使用。
如将理解的，以上及以下描述的用于抑制运动的装置中的任一个和可选地全部可以是抑制器，其被构造成抑制所述触针构件从其悬浮休止位置远离的运动。可选地，用于抑制运动的装置可以是补偿构件。该补偿构件可以被设置成用来抵消(例如基本平衡)由于所述第一柔顺密封构件上的压力引起的力而作用在所述触针构件上的第一力。
因而，本申请描述了一种用于机床设备的模拟探头，该模拟探头包括:探头本体；借助于悬架机构在悬浮休止位置可移动地固定至所述探头本体的触针构件；用于测量所述触针构件相对于所述探头本体从休止位置的位移大小的传感器；第一柔顺密封构件，该第一柔顺密封构件在所述探头本体和触针构件之间延伸，从而将所述传感器容纳在从外部污染物密封的腔室内；以及抑制器，该抑制器抑制所述触针构件远离其悬浮休止位置的运动，该运动由所述腔室内部压力的变化和/或所述模拟探头的操作环境的变化引起。
此外，本申请描述了一种操作用于机床设备的模拟探头的方法，该模拟探头包括:探头本体；借助于悬架机构在悬浮休止位置可移动地固定至所述探头本体的触针构件；用于测量所述触针构件相对于所述探头本体从休止位置的位移大小的传感器；第一柔顺密封构件，该第一柔顺密封构件在所述探头本体和触针构件之间延伸，从而将所述传感器容纳在隔离外部污染物密封的腔室内；和抑制器，其中该方法包括所述抑制器抑制所述触针构件从其悬浮休止位置偏离的运动，该运动由所述腔室内部压力的变化和/或所述模拟探头的操作环境的变化引起。与上述一致，该抑制器可以是容纳在所述腔室内 的液体。该抑制器可以是用于调整所述触针构件的位置的调整器。例如，所述调整器可以调整所述腔室内的压力。所述调整器可以调整施加至所述触针构件的力，以抵抗借助于所述第一柔顺密封构件在所述触针构件上的任何压力引起的力。例如，所述抑制器可以包括第二柔顺密封构件，用于隔离外部污染物将传感器密封在所述探头本体内。
因而，与上述一致，根据本发明的第二方面提供了一种定位设备，该定位设备包括安装在其上的模拟探头，该模拟探头包括:探头本体；在悬浮休止位置可移动地固定至所述探头本体的触针构件；用于测量所述触针构件相对于所述探头本体从其悬浮休止位置的位移大小的传感器；第一柔顺密封构件，该第一柔顺密封构件在所述探头本体和触针构件之间延伸，从而将所述传感器容纳在从外部环境密封的腔室内；以及用于抑制所述触针构件从其悬浮休止位置偏离的运动的装置，该运动由腔室内部压力的变化和/或模拟探头的操作环境的变化引起。
所述定位设备可以包括坐标定位设备，例如机床设备、车床或磨床。
因此，与上述一致，根据本发明的第三方面提供了一种用于机床的测量探头，该测量探头包括:壳体；触针构件，该触针构件可相对于所述壳体从第一位置运动到第二位置；用于感测所述触针构件相对于所述壳体的运动的传感器，所述传感器基本被容纳在所述壳体内，其特征在于，设置了用于在所述壳体和所述触针构件之间密封的可移动的第一密封构件，使得所述传感器被密封在所述壳体内，并且特征还在于设置了补偿构件，该补偿构件用来抵消(例如基本平衡)由于所述第一柔顺密封构件上的压力引起的力而作用在所述触针构件上的第一力。因而，基本防止了所述触针构件由于所述第一力而从其第一位置远离的任何运动。
因而，与上述一致，根据本发明的另一个方面，提供了一种用于机床设备的模拟探头，该模拟探头包括:探头本体；借助于悬架机构在悬浮休止位置可移动地固定至所述探头本体的触针构件；用于测量所述触针构件相对于 所述探头本体从休止位置的位移大小的传感器；第一柔顺密封构件，该第一柔顺密封构件在所述探头本体和触针构件之间延伸，从而将所述传感器容纳在与外部污染物密封隔离的腔室内；和补偿构件，该补偿构件被设置成用来抵消(例如基本平衡)由于第一柔顺密封构件上的压力引起的力而作用在触针构件上的力。因而，所述用于抑制的装置/所述抑制器可以包括/是补偿构件。因而，与上述一致，所述补偿构件可以被构造成基本防止所述触针构件从其悬浮休止位置远离的任何运动，所述运动由腔室的内部压力和/或模拟探头的操作环境变化引起。所述补偿构件可以被构造成使得所述触针构件的悬浮休止位置对于模拟探头的操作环境压力的一定变化范围来说保持基本恒定。所述补偿构件可以被构造成响应于腔室内部压力的这种变化和/或所述模拟探头的操作环境的这种变化而调整所述触针构件的位置。所述补偿构件可以被构造成作用在所述触针构件上，例如在所述触针构件上提供力。所述补偿构件可以被构造成提供与由所述第一柔顺密封构件施加在所述触针构件上的力基本相等但相反的力。因而，所述补偿构件可以被构造成基本平衡在所述至少一个柔顺密封构件上的任何压力引起的力。所述补偿构件可以直接作用在触针构件上。所述补偿构件可以包括第二柔顺密封构件，用来隔离外部污染物将所述传感器密封在所述探头本体内。
因而，与上述一致，根据本发明的又一个方面，提供了一种用于机床设备的模拟探头，该模拟探头包括:探头本体；借助于悬架机构在悬浮休止位置可移动地固定至所述探头本体的触针构件；用于测量所述触针构件相对于所述探头本体从休止位置的位移大小的传感器；第一柔顺密封构件，该第一柔顺密封构件在所述探头本体和触针构件之间延伸，从而将所述传感器容纳在与外部污染物密封隔离的腔室内；和第二柔顺密封构件，该第二柔顺密封构件在所述至少一个第一密封构件的远侧的点处在所述壳体和所述触针支座之间延伸，用来将所述传感器与外部污染物密封隔离。
本申请还描述了一种用于机床设备的模拟探头，其中所述模拟探头的传感器包含在密封腔室中，从而在模拟探头在机床设备上的操作期间将其与外部污染物密封隔离，并且在密封腔室与模拟探头的操作环境之间设置通气 孔，在打开状态与关闭状态之间操纵所述通气孔。
根据本发明的第四方面，提供了一种用于机床设备的模拟探头，该模拟探头包括:探头本体；可移动地固定至所述探头本体的触针构件；用于测量所述触针构件相对于所述探头本体的位移大小的、容纳在所述探头本体中的腔室内的传感器；以及位于所述探头本体的外部和所述腔室之间的通气孔，所述通气孔构造成当打开所述通气孔时，所述腔室内的压力与所述模拟探头的操作环境压力平衡，并且进一步构造成将所述通气孔关闭，从而在模拟探头的操作期间将所述腔室并因而将所述传感器与外部污染物密封隔离。
所述通气孔的开口能够由插塞密封。该插塞可以被构造使其能够在仍然附装至所述模拟探头的同时被松开，从而允许气体在所述腔室和所述模拟探头的操作环境之间通过。优选地，所述插塞被构造成使得其能够被从所述模拟探头完全移除。所述插塞可以包括摩擦配合(例如压配合)插塞，该摩擦配合插塞能够简单地被推入和推出所述通气孔开口以密封和打开所述通气孔。可选地，所述插塞可以被紧固至所述模拟探头，从而借助于任何其他适当的紧固机构(例如借助于配合的螺纹或卡口结构)将所述腔室密封。
所述通气孔可以被构造使其开口能够借助于离心力打开。例如，所述通气孔的开口可以被构造成使其在所述模拟探头在预定转速以上旋转时打开。例如，所述通气孔的开口可以被构造成使其在所述模拟探头以至少500rpm旋转时打开。
所述通气孔可以被构造成手动地打开。所述模拟探头可以包括用于响应于来自处理器装置的信号而打开所述通气孔的致动器。所述处理器装置可以与所述模拟探头分开，并且所述模拟探头可以包括用于从所述处理器装置接收信号的接收器。可选地，所述模拟探头包括所述处理器装置。所述处理器装置可以包括用于检测所述密封腔室和/或所述模拟探头的操作环境中的压力变化的装置。这种装置可以被构造成直接测量压力，例如，这种装置可以是压力传感器。可选地，这种装置可以间接地测量压力。例如，该装置可以 是可用来推导出特别是所述密封腔室内的压力变化的温度计。
所述插塞可以包括所述模拟探头的、操作该模拟探头所需(例如必不可少)的部分。例如，所述插塞可以包括工件接触触针。
可选地，所述通气孔的开口提供了到达用于容纳电子元件的所述探头本体内的区域的途径。因而，所述插塞能够包括用于将电子元件保持在所述探头本体内的部分。具体地说，该区域可以是电池腔室。所述电池腔室可以包括用于对所述模拟探头供电的电池的至少一个端子。因而，所述插塞可以包括用于将所述电池保持在所述模拟探头内的部分。该部分可以包括用于连接至所述电池的至少一个端子。
可选地，在所述密封腔室和所述通气孔的开口之间设置端口。所述端口可以包括用于限制固体污染物进入所述密封腔室的阻挡件。该阻挡件可以仅部分地横跨所述端口的整个区域延伸。所述阻挡件可横跨所述端口的整个区域延伸。在这种情况下，所述阻挡件可以包括用于限制固体和液体污染物通过但允许气体通过该端口的膜。在其中模拟探头包括电池壳体(包括所述通气孔开口)、传输壳体和传感器壳体的实施方式中，优选地，该端口位于所述电池壳体和所述传输壳体之间。
模拟探头元件可以在所述密封腔室与所述通气孔的开口之间位于所述通气孔内。例如，电子和/或机械元件可以位于该通气孔中。例如，用于将测量信号传输到接收器的元件可以位于该通气孔内。此外，将所述传感器连接至所述模拟探头中的其他电子元件的导线可以位于该通气孔中。
如将理解的，所述通气孔的开口无需必然地位于所述探头本体的外围。例如，其可以通过位于所述通气孔的开口和所述探头本体外部之间的至少一个另外的管道而位于所述探头本体内部的位置。对于其中通气孔能够在致动器的控制作用下打开和/或例如该通气孔能够借助于离心力打开的实施方式情况尤其如此。
因此，本申请还描述了一种操作用于机床设备的模拟探头的方法，该模拟探头包括:探头本体、可移动地固定至所述探头本体的触针构件、用于测量所述触针构件相对于所述探头本体的位移大小的、容纳在所述探头本体中的腔室内的传感器以及位于所述探头本体的外部和所述腔室之间的通气孔，其中所述方法包括打开所述通气孔，从而使所述腔室内的压力与所述模拟探头的操作环境压力平衡，所述方法还包括将所述通气孔关闭，从而将所述腔室并因而将所述传感器从外部污染物密封。
如上所述，所述通气孔的开口能够由插塞密封。该插塞可以被构造使其能够在仍然附装至所述模拟探头的同时被松开，从而允许气体在所述腔室和所述模拟探头的操作环境之间通过。因而，所述方法能够包括至少松开所述插塞。优选地，所述插塞被构造成使得其能够被从所述模拟探头完全移除。相应地，所述方法能够包括将所述插塞从所述模拟探头移除。
所述插塞可以包括所述模拟探头的、操作该模拟探头所需(例如必不可少)的部分。相应地，所述方法可以包括至少松开并且可选地移除所述模拟探头的、操作该模拟探头所需(例如必不可少)的部分。例如，所述插塞可以包括工件接触触针。相应地，所述方法可以包括至少松开并且可选地移除工件接触触针。
可选地，所述通气孔的开口提供了到达用于容纳电子元件的所述探头本体内的区域的途径。因而，所述插塞能够包括用于将电子元件保持在所述探头本体内的部分。因而，将所述通气孔打开可以包括将电子元件从所述模拟探头内至少部分移除。具体地说，该区域可以是电池腔室。所述电池腔室可以包括用于对所述模拟探头供电的电池的至少一个端子。因而，所述插塞可以包括用于将所述电池保持在所述模拟探头内的部分。该部分可以包括用于连接至所述电池的至少一个端子。因而，打开所述通气孔可以包括将所述电池从所述模拟探头内至少部分地移除。
所述通气孔可以被构造成使其开口能够借助于离心力打开。例如，所述通气孔的开口可以被构造成使其在所述模拟探头在预定转速以上旋转时打开。例如，所述通气孔的开口可以被构造成使其在所述模拟探头以至少500rpm旋转时打开。相应地，所述方法可以包括使所述模拟探头旋转从而将所述通气孔打开。具体地说，该方法可以包括以至少500rpm旋转所述模拟探头从而将所述通气孔打开。
所述通气孔可以被构造成手动地打开。相应地，所述方法可以包括手动打开所述通气孔。所述模拟探头可以包括用于响应于来自处理器装置的信号而打开所述通气孔的致动器。相应地，所述方法可以包括处理器装置控制致动器从而打开所述通气孔。所述处理器装置可以与所述模拟探头分离，并且所述模拟探头可以包括用于从所述处理器装置接收信号的接收器。可选地，所述模拟探头包括所述处理器装置。所述方法可以包括处理器装置检测所述密封腔室和/或所述模拟探头的操作环境中的压力变化并响应于该压力变化而打开所述通气孔。这种装置可以被构造成直接测量压力，例如，这种装置可以是压力传感器。可选地，这种装置可以间接地测量压力。例如，该装置可以是可用来推导出特别是所述密封腔室内的压力变化的温度计。
根据本发明的另一方面，提供了一种操作用于机床设备的模拟探头的方法，该模拟探头包括:探头本体；可移动地固定至所述探头本体的触针构件；用于测量所述触针构件相对于所述探头本体的位移大小的传感器；其中所述传感器容纳在所述探头本体中的腔室内；以及位于所述探头本体的外部和所述腔室之间的通气孔，其中当打开所述通气孔时，使得所述腔室内的压力与所述模拟探头的操作环境压力平衡，所述方法包括当模拟探头处于其预定操作环境中时将所述通气孔关闭，从而在大致等于模拟探头的操作环境的压力下密封所述腔室并因而将所述传感器隔离外部污染物密封。
根据本发明的又一个方面，提供了一种可变形密封件，该可变形密封件用于密封触针构件和探头本体的外壁之间的环状空间，该密封件具有波状横截面轮廓，并包括至少一个平底U形弯曲部。已经发现，设置与圆形U形 弯曲部相对的至少一个平底U形弯曲部给可变形密封件提供了更大了灵活性，因而对部件的相对运动的阻力更小，所述密封件在所述部件之间延伸。波形横截面轮廓可以包括至少两个平底U形弯曲部。这两个平底U形弯曲部可以共享至少一个公共侧。在这种情况下，该可变形密封件的横截面轮廓在外边缘和内边缘之间可以包括近似S形(具有基本笔直边缘)。
附图说明
现在将参照附图仅以示例方式描述本发明的实施方式，其中:
图1示出了机床设备的等距视图；
图2示出了根据本发明的模拟探头的等距视图；
图3示出了图2所示的模拟探头的在第一平面取得的剖视图；
图4示出了图2所示的模拟探头的传感器壳体的在第二平面取得的剖视图；
图5示出了图2所示的模拟探头的传感器壳体的等距视图；
图6示出了图2所示的模拟探头的传感器壳体的在第三平面取得的剖视图；
图7示出了图2所示的模拟探头的触针支座悬架机构的等距视图；
图8a、8b和8c分别示出了处于休止位置、竖直移位排列和倾斜排列的图2所示的模拟探头的传感器装置的等距视图；
图9a示出了图2所示的模拟探头的前密封隔膜的平面剖视图；
图9b示出了图2所示的模拟探头的前密封隔膜的等距剖视图；
图9c示出了图2所示的模拟探头的前密封隔膜的等距视图；
图10示出了将图2所示的模拟探头的电池壳体和通信模块流体相连的端口的等距视图；
图11示出了图2所示的模拟探头的剖切等距视图；
图12示出了根据本发明的第二实施方式的模拟探头的剖视图；
图13示出了根据本发明的第三实施方式的模拟探头的剖视图；
图14示出了根据本发明的第四实施方式的模拟探头的剖视图；
图15示出了根据本发明的第五实施方式的模拟探头的剖视图；以及
图16示出了根据本发明的第六实施方式的模拟探头的剖视图。
具体实施方式
参照图1，传统的机床设备10包括床身16，工件20和诸如刀具调整器22之类的机床附件可安装在该床身16上。机床10还包括支撑心轴12的框架11，刀具14能够安装在该心轴12上。
心轴12和机床床身16可在机床设备10的工作空间内沿着三个正交方向X、Y和Z相对于彼此移动。在本例中，心轴12和刀具14可以沿着Z方向运动，而工作台能沿着X和Y方向运动。这种运动通过由机床控制器105或任何适当的计算机或接口控制的X、Y和Z驱动器(未示出)实现。度量刻度读取设备(未示出)设置在各X、Y和Z轴上，以便测量心轴12在每个方向上的相对运动。因此，心轴12和床身16能够相对于彼此精确地运动以便对工件进行机加工。在一个替换实施方式中，框架11可以是可沿着X、Y和Z运动的，而床身16保持固定不动。实际上，如将理解的，导致刀具14相对于 工件20具有三个自由度运动的任何组合都是可行的。而且，可以为心轴12和/或床身16提供至少一个旋转自由度。其他类型的机床设备包括例如车床、磨床和铣床。
机床设备10既能够用来机加工工件又能够用来测量工件。图1中所示的用来机加工工件的刀具14能替换为测量探头，该测量探头能测量该工件。
通常，接触触发式测量探头用来在机床中测量工件。这种接触触发式探头包括壳体，该壳体具有可相对于该壳体偏转的工件接触触针。在接触触发式探头中，触针从休止位置的偏转产生一指示触针已经接触工件表面的信号。英国专利公报GB1445977描述了一种这样的接触触发式探头。
另一种类型的测量探头是模拟测量探头，有时也称为扫描探头。在模拟探头中，当触针沿着工件表面运动时能测量探头的偏转程度。英国专利公报GB1551218描述了一种这样的模拟测量探头。模拟测量探头能被连接至数字处理器以给出数字输出。模拟测量探头之前通常就已经用于诸如坐标测量机器之类的坐标测量设备，它们仅用于测量物体而不切割工件，因此在不需要将模拟探头密封的清洁得多的环境中操作。
图2示出了根据本发明的模拟测量探头50的等距视图。如图所示，所描述的实施方式的模拟探头50包括位于第一端的电池壳体52、位于第二端的传感器壳体54(工件接触触针56从该第二端延伸出)和位于电池壳体52与传感器壳体54之间的通信模块58。心轴支座60也设置在电池壳体52的顶部上，从而可以将模拟探头50安装在心轴12上。
图3示出了模拟测量探头50的在图2所示的第一平面A取得的剖视图。如图所示，传感器壳体54包括外壁72，触针支座62借助于包括第一平面弹簧64和第二平面弹簧66(在图7中更详细地使出)的悬架机构安装在外壁72内，从而将触针支座62保持在悬浮休止位置。工件接触触针56借助于位于触针56和触针支座62的每个上的配合螺纹(未示出)在其第一端安装至触针 支座62。如将理解的，在替换实施方式中，触针56和触针支座62能形成为整体件。工件接触触针56包括位于其相对的第二端处的触针球体57。在校准(下面将更详细地说明)之后，精确地已知所述触针球体57的几何中心相对于心轴支座60上的预定参考点的位置。如图所示，在所描述的实施方式中，触针支座62并因而触针56被保持在悬浮休止装置，从而当其位于其休止位置时其不会相对于任何止动件偏压。触针支座并因而触针以其允许的各自由度沿着两个方向自由运动。例如，触针56能沿着进入和离开探头的传感器壳体54的方向运动。换言之，触针支座62/触针56能被认为处于浮动布置中，因为其休止位置不在固定区域中。
传感器壳体54进一步包括电容式位移传感器的第一部分68和第二部分70(下面将结合图8a、8b和8c更详细地说明)。该电容式位移传感器的第一部分68安装至触针支座62，从而与触针支座62—起运动，而该电容式位移传感器的第二部分70被安装成使其固定至传感器壳体54的外壁72。电容式位移传感器的第一部分68和第二部分70由介电空气间隙间隔开。
现在参照图4，示出了在图2所示的第二平面B取得的传感器壳体54的剖视图。设置了第一柔顺密封构件74，该第一柔顺密封构件74在传感器壳体54的外壁72与紧邻触针56的触针支座62的第一端之间延伸。图9a、9b和9c中有第一柔顺密封构件74的更多细节。具体地说，如能看到的，该第一柔顺密封构件74在触针支座62和传感器壳体54的外壁72之间围绕触针支座62呈环状地延伸。第一柔顺密封构件74具有波状形状，例如盘旋状，而不是平坦的环形盘。这种设计提供了更大的表面面积，并且已经发现具有较少的滞后作用，且与平坦盘状相比允许更大的运动范围。
在第一柔顺密封构件74的外边缘108和内边缘110(第一柔顺密封构件74借助于它们分别连接至外壁72和触针支座62)之间，第一柔顺密封构件74包括峰部112和谷部114。峰部112和谷部114基本为平坦形状。具体地说，从第一柔顺密封构件74固定至外壁72的外边缘108开始，第一柔顺密封构件74在内边缘110之前在第一次以及随后第二次弯曲在自身上之前基本 平行于触针支座62的长度延伸。因而，弯曲部提供了峰部112和谷部113，并且如图所示及已经提到的，所述弯曲部为基本平底的U型弯曲部。而且，已经发现，设置峰部112和谷部114即弯曲部，且使平坦表面与圆化表面相对，为触针支座62的运动提供了更小的阻力，因而使得第一柔顺密封构件74更柔顺。
如图9a所示，穿过第一柔顺密封构件74可绘制出概念平面D，该概念平面D基本平行于第一柔顺密封构件的横向范围(在这种情况下垂直于触针支座62)延伸，并且位于第一柔顺密封构件74的顶部和底部之间的中间。在所描述的实施方式中,外边缘108位于平面D的第一下侧，而内边缘位于平面D的第二上侧。此外，峰部112位于平面D的第二上侧，而谷部114位于平面D的第一下侧。
第一柔顺密封构件74由碳氟化合物橡胶材料模制而成。该材料是柔性的，从而使塑性变形作用最小，并因而使得隔膜对触针支座的运动的任何滞后作用最小。碳氟化合物橡胶还能够在大温度范围上(具体在5°和55°之间)保持其机械特性，并且能够抵抗由于诸如机床类型的环境中使用的化学溶剂和冷却剂引起的降解。另外，该材料是非渗透性的。一般而言，第一隔膜和第二隔膜中的至少一个可包括弹性体。具体地说，第一隔膜和第二隔膜中的至少一个可以包括例如碳氟化合物橡胶或硅橡胶。
返回来参照图4，设置了第二柔顺密封构件76，该第二柔顺密封构件76在传感器壳体的外壁72与触针支座62的远离触针56的第二端之间延伸。第一柔顺密封构件74、第二柔顺密封构件76和传感器壳体54的外壁72—起限定了密封的第一腔室78，电容式位移传感器的第一部分68和第二部分70位于该密封的第一腔室78中。
第一柔顺密封构件74和第二柔顺密封构件76具有相等的有效表面面积，该有效表面面积是由于第一腔室78中的压力和模拟探头50的操作环境压力之间的差引起的压力可能作用的面积。如在所描述的实施方式中一样， 这是通过形状和尺寸基本相同的第一柔顺密封构件74和第二柔顺密封构件76实现的。此外，为了确保相同的性能，第一柔顺密封构件74和第二柔顺密封构件76由彼此相同的材料制成，并具有彼此相同的厚度。
根据具体结构，如在当前实施方式中一样，当定位第一柔顺密封构件74和第二柔顺密封构件76时可考虑到探头的长度，使得它们可在距离触针构件的枢转点62a(下面将进行详细描述)的不等距离处连接至触针构件62。然而，将理解的是，将它们在距离枢转点62a基本相等距离处连接至触针构件62可能是优选的。此外，如果将第一柔顺密封构件74和第二柔顺密封构件76尽可能接近枢转点62a地附装至触针构件62以使得它们施加在触针构件上的任何力矩最小化，则这可能是优选的。
仍参考图4，第一柔顺密封构件74的第一侧暴露于第一腔室78，第一柔顺密封构件74的第二侧借助于外壁72和触针支座62的第一端之间的环状通道80暴露于模拟探头50的操作环境。仍如图4所示，第二柔顺密封构件76的第一侧暴露于第一腔室78，第二柔顺密封构件76的第二侧暴露于传感器壳体54内部的第二腔室82。第二腔室82借助于将第二腔室82连接至外壁72中的开口86的第一通道84流体地连接至模拟探头50的操作环境。如图2至图6所不,实心环状罩89安置在位于传感器壳体54的外壁72的外侧上的凹部中并将开口86覆盖。环状罩89略微小于该凹部，使得在环状罩89和外壁72之间存在间隙，从而允许气体流入和流出开口86。此外，设置了小凹部95以有助于这种气体流动。环状罩89有助于防止相当数量的污染物到达开口86并因而到达第二腔室82，否则这会影响第二柔顺密封构件76的性能。如图6所示，环状罩89以两个部分89a和89b设置，这两个部分在它们的界面89c处卡合装配在一起，从而它们能够被容易地移除和更换，例如为了进行清洁。然而，不需要必然如此。例如，环状罩89可以包括单个环。
尽管在图4中仅不出了一个通道84和开口86,但是如图5(该图不出了传感器壳体54的等距视图，其中外壁72和环状罩89的顶部被部分切除)和图6(该图示出了在图4所示的平面C取得的、沿着模拟探头的长度向下看的传 感器壳体的示意性平面剖视图)所示，设置了多于一个的通道84将第二腔室82借助于外壁72的开口86连接至模拟探头的操作环境。实际上，如图6所示，设置三个这样的通道84和开口86。因而，第二柔顺密封构件76的第二侧借助于这三个通道84和开口86流体地连接至模拟探头50的操作环境。
返回来参照图3，如图所示，第一腔室78借助于由虚线90表示的路径穿过通信模块58流体地连接至电池壳体52中的第三腔室88。如能够看到的，路径90穿过传感器壳体54与通信模块58之间的第一端口91和电池壳体52与通信模块58之间的第二端口92。第一端口91可以是小的、敞开的圆柱形管，导线(未示出)也可以通过该管而在传感器的第一部分68和通信模块58之间穿过。第二端口92在图10中更详细地示出，并且包括在其中央本体和第二端口92的边缘之间具有间隙的行星构件94和疏油膜96。行星构件94的设置有助于阻止任何固态物体到达并损坏疏油膜96。疏油膜96限制液体和固态颗粒通过而进入通信模块58的腔室61，同时仍然允许气体在电池壳体52的第三腔室88和通信模块58的腔室61之间自由通过。合适的膜是已知的，例如包括疏油膜。替换地或附加地，该膜可以是疏水膜。该膜例如可以是膨体聚四氟乙烯。这种合适的膜包括可从W.LGore&Associates获得的GORETM MembraneVent(薄膜通气孔)。
另如图3所示，设置了用于保持电池102的电池支座98，该电池支座98具有端壁100。当将电池支座98装载到电池壳体52内时，电池102上的端子(未示出)与电池壳体52中的电源端子(未示出)连接，从而电池102向模拟探头50供电。电池支座98的端壁100能够借助于卡口配件(未示出)固定至电池壳体52的外壁104，卡口配件可通过转动端壁100在锁定位置和解锁位置之间转动。螺丝起子或诸如硬币之类的其他平坦器械可被接纳在设置于端壁100的外部上的狭槽103(参见图2)中，并随后用来转动端壁100，并因而紧固或松开卡口配件。而且，电池支座98的端壁100借助于O型环密封件101相对电池壳体52的外壁104密封，O型环密封件101设置在电池壳体52中并且相对电池支座98的端壁100的内侧配合且密封。因而，当将电池支座98装载在电池壳体52内时，没有固体、液体或气体能够在电池壳体52的第 三腔室88和模拟探头的操作环境之间通过。因而，电容式位移传感器的第一部分68和第二部分70于是被完全密封在模拟探头50的第一腔室78内，并与模拟探头50的操作环境中的任何污染物隔离。
因而，可以看到，通过第一端口91和第二端口92以及通信模块58和电池壳体52内的腔室61和88提供了位于第一腔室78和探头本体的外部之间的通气孔。该通气孔的开口由电池支座98的可移除且可再次密封的端壁100提供。如图所示，该通气孔的开口被定位成使得当其打开时，第一腔室78直接暴露于模拟探头的周围(即其紧邻的)操作环境。
现在参照图7,示出了悬架机构的示意图,通过该悬架机构,触针支座62在传感器壳体54内被保持在悬浮休止位置。具体地说，该悬架机构包括第一平面螺旋弹簧64，该第一平面螺旋弹簧64的第一端固定至传感器壳体54(图6中未示出)的外壁72，其第二端朝向触针支座62的第一端紧固至触针支座62。该悬架机构进一步包括第二C型弹簧66，该第二C型弹簧66的第一端固定至传感器壳体54的外壁72(在图6中未不出),其第二端朝向触针支座62的第二端紧固至触针支座62。这些第一弹簧64和第二弹簧66在没有外部力施加在触针支座62(例如借助于连接至触针支座的触针56)时将触针支座62保持在悬浮休止位置，但是还允许在触针支座62上施加外力时触针支座62相对于传感器壳体54运动。具体地说，在所描述的实施方式中，第一弹簧64和第二弹簧66使得触针支座62能够围绕触针支座62的中心处的第一点62a枢转，并且沿着z(即平行于触针支座62的长度)平移。此外，如上所述，第一柔顺密封构件74和第二柔顺密封构件76可固定成对触针支座62的这种相对运动提供最小阻力。
参照图8a、8b和8c,示出了传感器布置的示意图,通过该布置,可以测量触针支座62从其悬浮休止位置的上述位移。电容式传感器的第二部分70被部分剖切地示出，从而能够容易地看到电容式传感器的第一部分68。另外，为了便于显示电容式传感器，没有示出电容式传感器的第一部分68所固定并与其一起运动的触针支座62以及电容式传感器的第二部分70所固定的传感 器壳体54的外壁72。总之，当触针56与工件进行接触而偏转时，触针支座62并因而电容式位移传感器的第一部分68相对于电容式位移传感器的第二部分70运动。图8a示出了当触针支座62位于其休止位置时电容式传感器的第一部分68和第二部分70之间的关系。图8b和8c分别示出了在由于触针56与物体20接触而使得触针构件62相对于传感器壳体54发生Z轴位移和倾斜的过程中电容式传感器的第一部分68和第二部分70之间的示例关系。
电容式传感器的第二部分70包括顶部环状激励环71a，该顶部环状激励环71a堆叠在底部环状激励环71b上方并与该底部环状激励环71b电绝缘。这些顶部环状激励环71a和底部环状激励环71b利用正交信号驱动，也就是说，它们均由AC信号驱动，但是用于顶部环状激励环71a的信号与用于底部环状激励环71b的信号偏移90°。电容式传感器的第一部分68的、面对第二部分70的外表面包括优选以90°间隔隔开的四个等角度尺寸的区段(其中仅示出了两个区段69a和69b)。当第一部分68在激励环70的中心对准时，第一部分68上的每个区段69a、69b看到顶部激励环71a和底部激励环71b的相等面积，因而从每个都接收到相等的信号作用。一旦第一部分68如图8b和8c中所示那样运动，由区段69a和69b看到的顶部激励环71a和底部激励环71b的面积发生变化，因此由这些区段接收到的信号也发生变化。可以对这些信号进行插值以确定第一部分68的位置。这种电容式位移传感器的具体工作细节是公知的，并例如在国际专利申请PCT/GB02/00413(公告号:W002/061378)中描述，因此不再进一步描述。
在所描述的实施方式中，位移传感器是电容式传感器。如将理解的，还有其他适当的位移传感器，例如光学式传感器或感应式传感器。
如图3示意性所示，通信模块58包括与处理器单元106(参见图1)无线通信的收发器59。通信模块58和接收器/处理器单元106可以例如借助于无线电或光学传输技术通信。接收器/处理器单元106可以被配置成与通信模块58通信从而将模拟探头50开启和从模拟探头50接收测量信息。接收器/处理器单元106还可以被配置成借助于通信模块58向模拟探头50发送设置信 息。尽管将接收器/处理器单元106示出为与机床控制器105分离的单独单元，但如将理解的，它们可以由公共处理器单元或计算机装置提供。此外，如将理解的，在替换实施方式中，导线可以从接收器/处理器单元106馈送至心轴12，并借助于由心轴12和心轴支座60提供的适当端子与模拟探头50连接，从而通信模块58可借助于这些导线与接收器/处理器单元106通信。
在使用中，但是在将模拟探头50装载到机床设备10上之前，将电池支座98从电池壳体52移除，使得第一腔室78中的压力借助于由第一端口91和第二端口92以及电池壳体52和通信模块58中的腔室61、88提供的通气孔而与机床设备10的操作环境压力平衡。实际上，模拟探头50可以在电池支座98从电池壳体52移除的状态下供应给消费者，从而有助于确保将第一腔室78中的压力设定为机床设备10的操作环境压力。
—旦将电池支座98装载回到电池壳体52中，可以将模拟探头50借助于机床设备10的心轴12的心轴支座60装载在机床设备10的心轴12中。当最初安装在机床设备10上时，必须对模拟探头50进行校准。这是通过在已知尺寸的校准球体(未示出)上以各种探头偏转进行一系列扫描实现的。然后比较机床设备位置和模拟探头偏转而产生一校准矩阵，该校准矩阵可用来确定触针顶端57的中心位置。模拟探头50然后可以在机床控制器105的控制作用下经由机床设备的X、Y和Z轴运动，从而测量安装在机床设备床身16上的工件20。测量操作可以包括使触针56接触工件20。由于该探头是模拟探头50，触针56可以在与物体20恒定接触时沿着物体20的表面运动，并且触针56相对于传感器壳体54的偏转程度可以被测量。实际上，触针56的偏转导致触针支座62从其悬浮休止位置偏转，这又导致电容式位移传感器的第一部分68相对于第二部分70发生位移。这些位移的程度由第一部分68连续地检测，并通过通信模块58中的收发器59连续地流动到处理器单元106。
如果模拟探头50的操作环境压力或第一腔室78的压力在第一腔室78被密封的同时发生改变，则在第一腔室78和模拟探头50的操作环境之间将有压力差。例如，模拟探头50的操作环境压力可能下降。在这种情况下，由 于第一腔室78内的压力大于模拟探头50的操作环境压力，第一柔顺构件74的第一侧上的力将大于其第二侧上的力。因此，第一腔室78内的压力将试图将第一柔顺密封构件74从传感器壳体54推出去。由于第一柔顺密封构件74固定至触针支座62，在这种情况下第一柔顺密封构件74将在触针支座上施加力，该力试图将触针支座62从其休止位置拉开。具体地说，该力将试图使触针支座62沿着Z维度从传感器壳体54移动出来。然而，第二柔顺密封构件76反抗所述远离休止位置的运动。这是因为第二柔顺密封构件76也连接至触针支座62，并在其第二侧暴露于以模拟探头50的操作环境压力安置的第二腔室82。因而，第一腔室78内的压力也将抵抗第二柔顺密封构件76拉动，这又试图将触针支座62从其休止位置推开，具体地说，试图将触针支座62沿着Z维度进一步拉到传感器壳体54内。因而，第二柔顺密封构件76有效地被动监测模拟探头的操作环境压力，并通过在触针构件上施加反抗由第一柔顺密封构件74施加在触针构件上的力的力而进行响应。因而，第二柔顺密封构件76用作抑制器，该抑制器抑制触针构件由于腔室的内部压力变化和/或模拟探头的操作环境压力变化引起的从其悬浮休止位置离开的运动，或换言之，该第二柔顺密封构件76是补偿构件，该补偿构件抵消由于第一柔顺密封构件74上的压力引起的力而作用在触针构件上的力。
此外，由于第一柔顺密封构件74和第二柔顺密封构件76具有相同的有效表面面积，因此施加在它们上的力基本相同。因而，它们将均在触针支座62上施加基本相同大小但方向基本相反的力。因此，第二柔顺密封构件76适应于模拟探头50的操作环境压力的变化，从而阻止触针支座62从其悬浮休止位置离开的运动，而不管模拟探头50的操作环境压力变化如何。已经发现以上设置在一定范围的模拟探头操作环境压力下都能有效地防止触针支座62从其悬浮休止位置离开的运动。例如，已经发现，尽管模拟探头的操作环境压力(从模拟探头密封时的压力)偏离高达+/-90毫巴，但仍有效地基本防止了触针支座62的压力引起的运动。
如将理解的，如果模拟探头50的操作环境压力从第一腔室78密封(通过将电池支座98装载到电池壳体52内)时发生显著变化，则作用在第一柔顺 密封构件74和第二柔顺密封构件76上的力可能如此之大以致于导致它们弯曲变形，即扭曲变形。它们应该以基本均匀方式扭曲，因而触针支座62应该基本不会从其悬浮休止位置运动。然而，如上所述，第一柔顺密封构件74和第二柔顺密封构件76被成形并设计成对触针支座62的位移提供最小阻力，该位移由于触针56与物体接触导致的偏转而引起。这种扭曲意味着情况已经不再是这样，因此应该避免这种扭曲。这种扭曲可通过使第一腔室78中的压力与模拟探头50的操作环境压力平衡来避免。这可以通过将电池支座98从电池壳体52移除来实现，由此允许借助以上更详细描述的由虚线90示意性所示的路径使压力平衡。这种压力平衡可以以规则间隔进行。可选地，可以监测模拟探头50的操作环境压力，并且在压力发生显著变化的情况下，可以向操作员指示需要进行压力平衡的信号。例如，可以在模拟探头50上设置LED，该LED可以以具体方式操作以向操作者发出建议进行压力平衡的信号。
在以上描述的实施方式中，通过设置第二柔顺密封构件76来对抗由于第一柔顺密封构件74上的压力引起的触针支座62从其悬浮休止位置离开的运动。如将理解的，这种对运动的对抗可以以各种其他方式实现。例如，可以使用电动机构在触针支座62上施加与由第一柔顺密封构件74施加的力相反的力。例如，代替(乃至附加于)第二柔顺密封构件76，触针支座可以由磁性材料制成，并且可以定位电磁体以作用在触针支座的第二端上。在模拟探头50的操作环境压力发生改变的情况下，则为了避免触针支座62的运动，可以调节电磁体的电能以便在触针支座62上施加更大或更弱的力(取决于压力是降低还是增加)。如将理解的，还可以使用其他机构来在触针支座62上提供可控的变化力，例如，诸如音圈之类的弹簧可被连接至触针构件并被操作而控制触针构件的位置。此外，在所描述的实施方式中，第一平面弹簧64和第二平面弹簧66中的至少一个可被构造成使得其位置和/或其施加在触针支座62上的力可响应于压力变化而调整，从而抵抗触针支座62的压力引起的远离其悬浮休止位置的运动。
图12至16示出了根据本发明的其他实施方式。如能看到的，这些实 施方式与以上描述的实施方式共享许多相同部分，并且相同部分共享相同的附图标记。
在图12所示的实施方式中，没有第二柔顺密封构件76。而是在电池壳体52中设置扩大的第三腔室288，该第三腔室与通信模块58的腔室61密封隔离，因而与传感器壳体54的第一腔室78密封隔离。此外，泵210设置在第三腔室288和通信模块58的腔室61之间。因而，第三腔室288实质上是储备腔室，气体可以在该储备腔室与通信模块58的腔室61和第一腔室78之间交换而进入和离开该储备腔室,从而调整通信模块58的腔室61和第一腔室78内的压力。可以这样做以便在第一柔顺密封构件74两侧维持一定压力差。根据具体的实施方式，可以这样做，例如为了确保第一腔室78内的压力与模拟探头250的环境压力基本相同(即基本没有压力差)。适合于与所描述的实施方式一起使用的泵包括正排量类型的泵，包括例如蠕动泵或活塞泵。因而，泵和腔室用作抑制器/补偿构件。
如将理解的，在这种实施方式中，模拟探头250的环境压力可直接由模拟探头250本身来监测或由模拟探头外部的装置来监测。例如，可以在机床设备10的操作环境中的任何地方安装一压力传感器，压力的任何变化都将借助处理器单元106和通信模块58发送到模拟探头250。此外，通信模块58的腔室61和第一腔室78内的气体压力也可以被监测并用来控制泵210的操作。
图13示出了根据本发明的模拟探头550的另一个替换实施方式。与图12所示的实施方式一样，没有设置第二柔顺密封构件，而是设置了活塞510，活塞510的位置可通过马达520的操作沿着探头的轴线(即在由箭头Z表示的维度上)调节，从而调节通信模块58的腔室61和流体地与其连接的第一腔室78的组合容积，由此用作抑制器/补偿构件。因而，密封腔室的容积可以被调节以调整密封腔室78内的压力。同样，这可以是响应于来自一装置的信号，该装置测量模拟探头操作环境的大气压的密封腔室中的压力(或任何其他表示压力的因素(例如温度))。在替换的实施方式中，(作为能够通过例如马 达自动地运动的补充或替代)活塞510可以手动运动。例如，可以设置外部滑动件，该外部滑动件连接至活塞，活塞可由用户操纵，以调节活塞的位置。滑动件甚至可以运动，方法是通过使该滑动件与机床上的结构接合并且相对于该结构相对地移动该探头以便使该滑动件运动。如将理解的，还有调节密封腔室容积的其他方式。例如，探头的一部分可以是伸缩式的，其伸出/缩回影响密封腔室的容积。具体地说，可设置注射器机构，该注射器机构可被调节以改变密封腔室的容积。同样，这种伸缩式机构可以手动和/或自动地操作。如将理解的，优选任何运动部件或密封件都独立于度量回路，从而避免容积变化之后再次校准的需要。此外，优选该实施方式的任何运动部件都应具有高摩擦和/或具有单独的锁定装置以防止调节之后的运动。
可选地，通过将探头装载到机器心轴上，在操作之前，可取得模拟探头的操作环境的压力并参考初始校准记录。读数差可用来建立探头内部压力读数(或实际借助于内部压力传感器)。在压力变化超过正常期望的操作公差带的情况下，可如上所述手动或自动地调节密封腔室的容积。
在以上描述的实施方式中，通气孔要求移除电池支座98，从而允许腔室内的压力与模拟探头的操作环境的大气压平衡。换言之，可以设置其他附加或另选的通气机构来实现这种压力平衡。例如，如图14所示，触针支座62可提供位于第一腔室78与模拟探头的操作环境之间的管道410,当触针56被安装到触针支座62上时,该管道410通过压靠触针支座62中的0型环密封件420的触针56顶端(触针56远离触针球体57的一端)而密封。因而，可通过将触针56从触针支座62移除或松开来实现通气和压力平衡。
在上述这些实施方式中，通过将模拟探头50、250、450的(操作所述实施方式的模拟探头所需的)一部分移除或松开来提供通气孔的打开。即，在所描述的特定实施方式中，模拟探头无法在没有电池或触针56的情况下操作。然而，不是必须如此。例如，通气孔的打开可通过位于传感器壳体54的外壁72中的开口来提供，该开口可由插塞或其他适当的阀密封。
例如，如图15所示，插塞310可以设置在电池壳体52的外壁104的开口中，该开口借助于通道330流体地连接至通信模块58的腔室61并因而流体地连接至第一腔室78。可以设置弹簧320，该弹簧320被构造成将插塞310拉到该开口内，从而将通道330与外部污染物密封隔离。在所描述的实施方式中，插塞310和弹簧320被构造成使得当模拟探头350(通过机床的心轴，模拟探头350借助于其心轴支座60安装在该心轴上)以500rpm旋转时，插塞310由于离心力从开口出来，并因而将通气孔打开，从而允许第一腔室78内的压力与模拟探头的操作大气压平衡。这不仅是无需手动干预打开通气孔的简单方式，而且模拟探头的旋转能够将液体从模拟探头甩开，从而有助于防止外部污染物借助于通道330进入模拟探头内。
在其它实施方式中，通气孔可以是能够响应于表示期望压力平衡的情形而自动地打开的通气孔。当通过移除或松开不是操作模拟探头所需的模拟探头部分而提供通气孔的打开时，这种构造是特别合适的。例如这可以响应于检测到腔室与模拟探头的操作环境之间的压力差的变化而发生。该变化可由模拟探头本身来检测，或由能够向模拟探头发出信号以打开通气孔的模拟探头外部的装置来检测。例如，该装置可以包括如上所述的压力传感器(例如气压计等)。这可以被构造成仅发生在以下阶段，即:模拟探头不可能暴露于污染物，该污染物在通气孔打开时会进入腔室中，例如在设定和/或校准程序期间发生。
图16示出了根据本发明的模拟探头650的另一个替换实施方式，其中没有设置任何第二柔顺密封构件。相反，在该实施方式中，第一腔室78填充有液体而不是气体。第一腔室78通过插塞610而与通信模块58的腔室61密封隔离，从而将液体保持在第一腔室78内。如示意性所示，电缆620延伸穿过插塞610，从而将传感器68、70连接至通信模块58内的元件部分(例如传感器59)。由于液体相比于气体压缩性要低很多，液体将防止第一柔顺密封构件74由于模拟探头650的操作环境大气压力变化而运动，因而用作抑制器。当然，如将理解的，液体应该具有良好的介电特性，例如具有至少10—4的耗散因数。优选地，低液体具有低粘性，例如不大于60厘斯，例如在20到 60厘斯的范围内。优选地，其粘性对温度变化来说是稳定的。合适的液体包括电绝缘液体，其具有良好的介电特性、对于温度来说稳定的低粘度，例如包括各种硅流体，包括硅油，诸如聚二甲基硅氧烷。从Dow可获得诸如流体和PMX—561转换液体之类的这种硅流体。
利用以上描述的任何一种模拟探头测量的工件20可以在利用模拟探头50检查之前已经在机床设备10上进行了机加工。如果例如机床设备10具有至少两个心轴12，则可以在利用模拟探头50进行检查的同时在机床设备10上对工件20进行机加工。

Claims (21)

1.一种用于机床设备的模拟探头，所述模拟探头包括:探头本体；借助悬架机构在悬浮休止位置可移动地固定至所述探头本体的触针构件；用于测量所述触针构件相对于所述探头本体从休止位置的位移大小的传感器；在所述探头本体与所述触针构件之间延伸的第一柔顺密封构件，使得所述传感器包含在与外部污染物密封隔离的一腔室中；以及抑制装置，用于抑制由于腔室的内部压力变化和/或模拟探头的操作环境变化所引起的触针构件远离其悬浮休止位置的运动，所述腔室的内部压力变化和/或所述模拟探头的操作环境变化导致了在密封的所述腔室和所述操作环境之间的压力差的变化。
2.如权利要求1所述的模拟探头，其中所述抑制装置被构造成大致防止所述触针构件远离其悬浮休止位置的这种运动。
3.如权利要求1或2所述的模拟探头，其中所述抑制装置被构造成响应于所述腔室的内部压力变化和/或模拟探头的操作环境变化而调整模拟探头，以便抑制触针构件远离其悬浮休止位置的这种运动。
4.如权利要求1或2所述的模拟探头，其中所述抑制装置被构造成调整所述密封腔室中的压力。
5.如权利要求4所述的模拟探头，其中所述抑制装置被构造成在所述密封腔室与模拟探头的储备腔室之间传输流体，以便调节密封腔室内的压力。
6.如权利要求1所述的模拟探头，其中所述抑制装置被构造成施加和调节一相反力，以便对抗由这种变化造成的作用在触针构件上的力。
7.如权利要求1所述的模拟探头，其中用于抑制运动的所述抑制装置被构造成提供与由所述第一柔顺密封构件施加在所述触针构件上的力大致相等和相反的力。
8.如权利要求6或7所述的模拟探头，其中在与所述悬架机构分离的一个点处所述抑制装置作用在所述触针构件上。
9.如权利要求6或7所述的模拟探头，其中所述抑制装置包括第二柔顺密封构件，其在至少一个所述第一柔顺密封构件的远侧的点处在所述探头本体与触针支座之间延伸，用于将所述传感器与外部污染物密封隔离。
10.如权利要求9所述的模拟探头，其中所述第一和第二柔顺密封构件在它们的每一侧具有大致相等量的暴露表面面积。
11.如权利要求9所述的模拟探头，其中所述第一和第二柔顺密封构件在形状和尺寸上大致相同。
12.如权利要求1所述的模拟探头，其中至少所述第一柔顺密封构件是可变形的。
13.如权利要求1所述的模拟探头，其中至少所述第一柔顺密封构件包括在所述触针构件与所述探头本体之间围绕所述触针构件环形地延伸的隔膜。
14.如权利要求1所述的模拟探头，其中包括位于所述探头本体的外部和所述腔室之间的通气孔，所述通气孔被构造成使得当所述通气孔打开时所述腔室的大气压力与所述探头的操作环境压力能平衡，并且被进一步构造成使得所述通气孔的通向所述探头本体的外部的开口能够被关闭，从而在所述模拟探头的操作过程中将所述传感器与外部污染物密封隔离。
15.如权利要求14所述的模拟探头，其中包括用于密封所述通气孔的开口的插塞，所述插塞包括所述模拟探头的操作所需的模拟探头部分。
16.如权利要求1所述的模拟探头，其中所述抑制装置包括大致填充所述腔室的液体。
17.一种操作用于机床设备的模拟探头的方法，所述模拟探头包括:探头本体、借助悬架机构在悬浮休止位置可移动地固定至所述探头本体的触针构件、用于测量所述触针构件相对于所述探头本体从休止位置的位移大小的传感器、在探头本体与触针构件之间延伸以使所述传感器包含在与外部污染物密封隔离的腔室中的第一柔顺密封构件、以及抑制器，其中所述方法包括所述抑制器抑制由于腔室的内部压力的变化和/或模拟探头的操作环境的变化所引起的触针构件远离其悬浮休止位置的运动。
18.一种定位设备，包括安装在其上的模拟探头，所述模拟探头包括:探头本体；在悬浮休止位置可移动地固定至所述探头本体的触针构件；用于测量所述触针构件相对于所述探头本体从其悬浮休止位置的位移大小的传感器；在探头本体与触针构件之间延伸的第一柔顺密封构件，使得所述传感器包含在与外部污染物密封隔离的一腔室中；以及抑制器，其抑制由于腔室的内部压力的变化和/或模拟探头的操作环境的变化所引起的触针构件远离其悬浮休止位置的运动。
19.一种用于机床设备的测量探头，所述测量探头包括:壳体；触针构件，所述触针构件可相对于所述壳体从第一位置运动到第二位置；用于感测所述触针构件相对于所述壳体的运动的传感器，所述传感器基本被容纳在所述壳体内；其特征在于，设置了用于在所述壳体和所述触针构件之间密封的可移动的第一密封构件，使得所述传感器被密封在所述壳体内，并且设置了补偿构件，所述补偿构件用来抵消由于所述第一密封构件上的压力引起的力而作用在所述触针构件上的第一力。
20.一种用于机床设备的模拟探头，所述模拟探头包括:探头本体；借助悬架机构在悬浮休止位置可移动地固定至所述探头本体的触针构件；用于测量所述触针构件相对于所述探头本体从休止位置的位移大小的传感器；在探头本体与触针构件之间延伸的第一柔顺密封构件，使得所述传感器包含在与外部污染物密封隔离的一腔室中；以及补偿构件，所述补偿构件被设置用来大致抵消由于所述第一柔顺密封构件上的压力引起的力而作用在所述触针构件上的第一力。
21.一种用于机床设备的模拟探头，所述模拟探头包括:探头本体；借助悬架机构在悬浮休止位置可移动地固定至所述探头本体的触针构件；用于测量所述触针构件相对于所述探头本体从休止位置的位移大小的传感器；在探头本体与触针构件之间延伸的第一柔顺密封构件，使得所述传感器包含在与外部污染物密封隔离的一腔室中；以及在至少一个所述第一柔顺密封构件的远侧的点处在所述探头本体与触针支座之间延伸的第二柔顺密封构件，用来将所述传感器与外部污染物密封隔离，并且所述第二柔顺密封构件被构造成大致抵消作用在所述第一柔顺密封构件上的任何压力引起的力。
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