CN106482604B

CN106482604B - 探头旋转机构

Info

Publication number: CN106482604B
Application number: CN201610685812.3A
Authority: CN
Inventors: 大山良和; 草间隼人; 松宫贞行; 太田仁
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2015-08-27
Filing date: 2016-08-18
Publication date: 2020-09-01
Anticipated expiration: 2036-08-18
Also published as: JP2017044615A; JP6649013B2; CN106482604A; US10113851B2; US20170059297A1; EP3136045A1; EP3136045B1

Abstract

本发明公开了一种探头旋转机构。探头旋转机构位于坐标测量装置的主轴和探头之间，包括：由主轴支撑的主体框架；转子，由主体框架支撑，从而能够相对于主轴的轴心线倾斜；以及电机，由主体框架支撑并驱动转子。电机主体布置为远离主轴的轴心线，电机的轴心线沿主轴的直径方向朝外。

Description

探头旋转机构

相关申请引用

本专利申请根据35U.S.C.§119的规定要求于2015年8月27日提交的日本专利申请2015-168258的优先权，该专利申请的公开内容通过完整引用结合在此。

技术领域

本发明涉及一种探头旋转机构，尤其涉及一种通过减少驱动源在改变探头姿态时产生的热量对探头的影响而减少探头的限定位置误差的探头旋转机构。

背景技术

探头旋转机构已被广泛应用，例如在日本待审查专利申请H03-504278中公开的探头旋转机构，该探头旋转机构用于改变计算机数控(CNC)坐标测量装置的探头的姿态。该探头旋转机构布置在坐标测量装置中的主轴和探头之间，能够相对于主轴的轴心线倾斜探头。通过倾斜，可优化探头的姿态，以测量复杂的工件形状。

但是，在日本待审查专利申请H03-504278中公开的探头旋转机构中，改变探头姿态的电机(驱动源)的电机主体(驱动源的主体)布置在主轴的轴心线。因此，在电机被驱动时产生的热量导致的电机的热膨胀可能直接引起探头的限定位置误差。

发明内容

为了解决此问题，本发明提供一种探头旋转机构，该探头旋转机构能够通过减少驱动源在改变探头姿态时产生的热量对探头的影响而减少探头的限定位置误差。

本发明的一个方面是一种位于坐标测量装置的主轴和探头之间的探头旋转机构，该探头旋转机构包括：由主轴支撑的主体框架；旋转体，由主体框架支撑，从而能够相对于主轴的轴心线倾斜；以及驱动源，由主体框架支撑并驱动旋转体。驱动源的主体布置为远离主轴的轴心线，驱动源的轴心线沿主轴的直径方向朝外。

根据本发明的另一个方面，驱动源的壳体沿直径方向比主轴更朝外突出。

根据本发明的另一个方面，在驱动源和旋转体之间的至少一部分区域中布置有吸收从驱动源至旋转体的热传导的热量缓冲结构。

根据本发明的另一个方面，该热量缓冲结构包括空气层。

根据本发明的另一个方面，该热量缓冲结构还包括位于驱动源的壳体和主体框架之间的绝热件，该绝热件支撑驱动源的壳体。

根据本发明的另一个方面，该热量缓冲结构还包括联接驱动源的驱动轴和旋转体的转轴的联轴器。

根据本发明的另一个方面，旋转体的转轴和主轴的轴心线还布置为彼此正交。

根据本发明的另一个方面，所述探头旋转机构还包括定位旋转体的气缸机构。

根据本发明的另一个方面，该气缸机构布置为与旋转体相对，相对于探头位于主轴的轴心线的另一侧。

根据本发明的另一个方面，该气缸机构包括固定至主体框架的气缸件、以及配装到气缸件中并能够经由被引入气缸件中的压缩空气沿主轴的轴向位移的活塞件。该活塞件包括定位销，该定位销能够联接至活塞件，并沿主轴的轴向位移。在定位销的最前端布置有一个球，旋转体包括定位块，该定位块具有一对圆柱体件，该圆柱体件与旋转体的预定倾角对应并能够与所述球接触。该圆柱体件的轴向配置为与旋转体的转轴的轴向相符。

根据本发明的另一个方面，所述定位销布置在活塞件上，并由主体框架经由滚珠花键轴承支撑。

根据本发明的另一个方面，旋转体的转轴配装到布置在旋转体上的通孔中，并使用布置在与该通孔的第一孔端部对应的位置的大直径部和布置在与该通孔的第二孔端部对应的位置的垫片来调节旋转体相对于转轴的轴向的位移。另外，在所述大直径部和所述垫片的外侧分别布置有一对轴承，通过沿相对的方向施压使这对轴承固定到主体框架上，并且转轴由主体框架经由这对轴承支撑。

利用本发明，通过减少驱动源在改变探头姿态时产生的热量对探头的影响，能够减少探头的限定位置误差。

附图说明

下面将参照多张附图通过本发明的示例性实施方式的非限定性实例来进一步详细说明本发明，在附图中，相似的标号在多个视图中代表相似的部件，其中：

图1是本发明的第一种实施方式的示例性探头旋转机构的透视图；

图2是图1的探头旋转机构的仰视图；

图3A和3B是图1的探头旋转机构的示意图(图3A是前视图，图3B是左视图)；

图4A和4B是图1的探头旋转机构的示意图(图4A是前视横截面图，图4B是左视横截面图)；

图5是本发明的第二种实施方式的示例性探头旋转机构的透视图；

图6A和6B是图5的探头旋转机构的驱动透视图(图6A示出了向左移动90°，图6B示出了向右移动90°)；

图7A和7B是图5的探头旋转机构的透视图(图7A示出了固定至主轴的状态，图7B单独示出了探头旋转机构)；和

图8A和8B是图5的探头旋转机构的示意图(图8A是前视横截面图，图8B是左视横截面图)。

具体实施方式

在此所示的具体内容是示例性的，仅用于示例性地论述本发明的实施方式，是为了更好地理解本发明的原理和概念特征而给出的。在此方面，除了理解本发明所必须的内容外，本文不试图更详细地显示本发明的结构细节，随附图给出的说明是为了使本领域技术人员清晰地理解本发明的实施形式。

下面将参照图1至4B详细说明本发明的第一种示例性实施方式。

首先，概述坐标测量装置。

坐标测量装置例如能够使用由主轴SP上的探头旋转机构100支撑的探头PB测量放置在底座上的待测物体的三维形状，探头旋转机构100能够在底座的上方沿X、Y和Z方向位移(具体而言，探头旋转机构100位于坐标测量装置的主轴SP与探头PB之间)。在图1中，探头PB包括触针ST，该触针ST触及待测物体，以检测待测物体的形状(在图1中，主轴SP、探头PB和触针ST分别通过虚线以示意性形式示出)。在此实施方式中，主轴SP的轴向O定义为竖直向下方向(Z方向)。但是，轴向O也可朝向水平方向，或者定义为竖直向上方向(Z方向)。

下面将参照图1至图4A和4B说明探头旋转机构。

如图1所示，探头旋转机构100包括主体框架101、旋转体(又称为转子)110、电机(驱动源)122和气缸机构(又称为气缸)142。

如图1所示，主体框架101支撑在主轴SP上。如图4B所示，主体框架101包括凸缘体102、一对框架体106和108、以及支撑件144。凸缘体102是固定至主轴SP的端部的构件，在凸缘体102的中心布置有通孔102A。所述的一对框架体106和108分别固定至凸缘体102的一侧表面上，位于通孔102A的相对侧。所述的一对框架体106和108之中的每一个布置有通孔，在每个通孔内布置有轴承(例如组合径向止推轴承)BR。另外，所述的一对框架体106和108经由轴承BR可转动地支撑，从而转轴118(如下所述)垂直于主轴SP的轴向O。而且，如图3A所示，凸缘体102在第二侧表面上支撑管状支撑件144。布置有主体盖104，以遮盖所述的一对框架体106和108。

如图1所示，旋转体110由主体框架101支撑，从而能够相对于主轴SP的轴心线O倾斜。换言之，主轴SP的轴心线O和由旋转体110支撑的探头PB的轴心线Q配置为处于同一方向。同时，主轴SP的轴心线O和转轴118的轴心线P配置为彼此正交。如图4A所示，旋转体110一体地包括基部112、杆114和附接部116。如图4A和4B所示，在基部112上布置有通孔112A，孔端部112B和112C的内径比通孔112A的位于孔端部112B和112C之间的部分大。另外，形成与通孔112A的中轴线等距的三个侧表面112D、112E和112F(转轴118的轴心线P置入通孔112A)中。在此实施方式中，为了把探头PB以90°、0°和-90°倾角固定至主轴SP的轴心线O，侧表面112D和侧表面112E形成为彼此正交，而侧表面112E和侧表面112F形成为彼此正交。另外，在三个侧表面112D、112E和112F之中的每一个上布置有定位块130。虽然侧表面112D、112E和112F以上述方式布置为围绕通孔112A的三个侧面，但是杆114一体地布置在第四侧面上。另外，附接部116一体地布置在杆114的最前端。探头PB附接至附接部116。

如图4B所示，转轴118配装并固定在通孔112A中。转轴118是轴向对称的杆状件，它一体地包括联接部118A、螺纹部118B和118H、支撑部118C和118G、大直径部118D、插入接合部118E、以及施压部118F。

如图4B所示，联接部118A通过联轴器120联接至电机122的电机轴(驱动轴)。螺纹部118B和118H分别通过螺纹安装有螺母NT。支撑部118C和118G分别由轴承BR支撑。大直径部118D布置在与旋转体110的孔端部112B对应的位置，并配置为具有比插入接合部118E大的直径。施压部118F布置在与孔端部112C对应的位置，并配置为具有比插入接合部118E小的直径。

如图4B所示，在施压部118F上布置有具有圆形横截面的垫片CM1和具有四边形横截面的垫片CM2(换言之，垫片CM1和CM2在旋转体110上布置在与孔端部112C对应的位置)。因此，通过从外部向垫片CM1和CM2施加力(朝向大直径部118D的力)，可调节旋转体110相对于转轴118的轴向P的位移。垫片CM1和CM2配置为从布置在框架体108上并为支撑部118G提供支撑的轴承BR的内圈接收力。轴承BR的内圈配置为经由垫圈WS从通过螺纹安装在螺纹部118H上的螺母NT接收力。换言之，通过螺母NT的拧紧状态可调节垫片CM1和CM2上的力。

而且，如图4B所示，为支撑部118G提供支撑的轴承BR的外圈也通过螺钉等(在附图中未示出)压装并固定在框架体108上。同时，位于大直径部118D外侧的轴承BR的内圈配置为经由垫圈WS从通过螺纹安装在螺纹部118B上的螺母NT接收力。另外，为支撑部118C提供支撑的轴承BR的外圈也通过螺钉等(在附图中未示出)压装并固定在框架体106上。具体而言，分别位于大直径部118D和垫片CM1和CM2外侧上的一对轴承BR通过利用螺母NT沿相对方向施加压力(从外侧施加压力)而固定至主体框架101。另外，转轴118由主体框架101经由所述的一对轴承BR支撑。

如图4B所示，例如具有非圆形形状的转板138由通过螺纹安装到螺纹部118H上的螺母NT不对称地固定至转轴118。在此例子中，在转板138和框架体108之间沿X方向布置有接近传感器140。在此，在转板138与接近传感器140接触最紧密的位置，转轴118的转动角度例如与每个定位块130的位置相关。因此，可使用接近传感器140检测转板138，并能够检测将由定位块130限定位置的旋转体110的倾角。通过配置旋转编码器，接近传感器140还可直接检测旋转体110的倾角。

如图1所示，电机122支撑在主体框架101上，并驱动旋转体110。电机122包括电机壳(驱动源壳体)124、电机主体(驱动源主体)125、以及电机轴(在附图中未示出)。电机壳124容纳电机主体125，并且，如图3B和4B所示，电机壳124在直径方向上比主轴SP更向外突出。

如图4B所示，电机壳124由支撑在主体盖104上的环形绝热件(又称为绝热体)126和位于框架体106上的环形绝热件(又称为绝热体)128支撑。换言之，在此构造中，在电机122和旋转体110之间布置有热量缓冲结构HB，该热量缓冲结构HB吸收从电机122向旋转体110传递的热量。具体而言，热量缓冲结构HB是布置在电机壳124和主体框架101之间的构造，它包括支撑电机壳124的绝热件126和128。绝热件126和128例如可由具有低导热率的金属、陶瓷或树脂制成。另外，在框架体106和电机壳124之间布置有空气层AR。空气层AR比例如树脂具有更高的绝热性能。换言之，热量缓冲结构HB可具有包含空气层AR的构造。

电机主体125包括电机122的转子和定子(在附图中未示出)。电机轴联接至转子，并且电机轴通过联轴器120联接至转轴118。具体而言，电机主体125布置在远离主轴SP的轴心线O的位置。另外，电机122的轴心线(转轴118的轴心线P)处于沿主轴SP的直径方向朝外的状态。在此例子中，联轴器120的直径比电机轴和转轴118的直径大，并且联轴器120在其表面上包括多个突起和凹窝。因此，联轴器120可实现散热(换言之，在此构造中，热量缓冲结构HB包括联轴器120，该联轴器120把电机122的电机轴与旋转体110的转轴118连接)。

如图4A和4B所示，定位块130包括基部件132和圆柱体件(又称为轴或辊)134。基部件132在其前表面上包括凹窝132A(参见图4A)，并且配置有平坦后表面。该后表面布置为与侧表面112D(112E或112F)接触，一对圆柱体件134布置在前表面上的凹窝132A中(具体而言，在此构造中，包括一对圆柱体件134的定位块130按照旋转体110的预定倾角布置到旋转体110上)。另外，所述一对圆柱体件134的轴向与旋转体110的转轴118的轴向P相同。而且，如图2和图3B所示，三个定位块130的外周被一个定位块盖136遮盖，定位块盖136包括开口136A，使得定位销150(在后文中说明)抵靠所述的一对圆柱体件134。因此，定位块盖136例如能够阻挡灰尘，并防止定位块130分离。

如图1所示，气缸机构142支撑在支撑件144上(换言之，气缸机构142布置为与旋转体110正对，相对于探头位于主轴SP的轴心线O的另一侧)。气缸机构142包括气缸件146和活塞件(又称为活塞)148(在图4A和4B中示出)。气缸件146固定至主体框架101的支撑件144。气缸件146包括空气接头146A，该空气接头146A引入压缩空气，以移动活塞件148。活塞件148配装到气缸件146中，并能够在引入到气缸件146中的压缩空气的作用下沿主轴SP的轴向O位移。在活塞件148的后端部布置有盘簧154(图4A和4B)。因此，在进入压缩空气被引入气缸件146中的状态时，盘簧154被压缩，并且活塞件148沿+Z方向位移。在进入压缩空气不被引入气缸件146中的状态时，由于盘簧154的作用，活塞件148配置为沿-Z方向位移。使用盘簧154，可防止探头PB的限定位置因被测物体的测量过程中的加速或减速产生的动量而发生变动。另外，在气缸件146上沿主轴SP的轴心线O布置有通孔。布置在活塞件148的前端部的定位销150位于此通孔中。具体而言，在活塞件148包括定位销150的构造中，定位销150能够联接至活塞件148，并沿主轴SP的轴向O位移。而且，定位机构包括定位块130、气缸机构142和定位销150。

如图4A和4B所示，定位销150包括杆部150A、保持部150B和球150C。杆部150A联接至活塞件148，并经由顺次地沿主轴SP的轴向O布置的滚珠花键轴承BS支撑在支撑件144上(换言之，定位销150布置到活塞件148上，并经由滚珠花键轴承BS支撑在主体框架101上)。保持部150B是布置在杆部150A的最前端的构件，并且保持并固定球150C(换言之，在此构造中，球150C布置在定位销150的最前端)。球150C随着活塞件148的位移与定位块130的一对圆柱体件134接触和分离(换言之，探头旋转机构100配置为包括用于定位旋转体110的气缸机构142)。

另外，如图4A和4B所示，在活塞件148的后端部一体地布置有杆件152。而且，在气缸件146的后端面布置有通孔，该通孔配置为使得杆件152穿过该通孔。具有方括号形状的传感器支撑件156的端部分别固定至气缸件146的两个侧表面。光纤传感器158和160固定至传感器支撑件156，光纤传感器158和160检测沿主轴SP的轴向O位移的杆件152的位置。光纤传感器158布置成比光纤传感器160更远离气缸件146的后端面。例如，在使用光纤传感器158和160检测杆件152时(具体而言，在光纤传感器158和160被杆件152阻挡时)，球150C处于充分回撤的状态。因此，可确定旋转体110的倾斜姿态处于可改变的状态。另外，在光纤传感器158和160不检测杆件152时，球150C处于被充分按入定位块130的状态。因此，可确定旋转体110的倾斜姿态不处于可改变的状态。

下面将说明探头旋转机构100的操作。此例示出了定位销150被充分按入定位块130中的状态，并且旋转体110从0°状态倾斜90°。

首先，从空气接头146A向气缸件146内供送压缩空气，气缸件146沿+Z方向位移。然后，当两个光纤传感器158和160检测到杆件152的存在时，电机122被驱动。

转板138在电机122的驱动下转动，当接近传感器140检测到倾角为90°时，电机122停止。

然后，停止向空气接头146A供应压缩空气，压缩空气漏失，气缸件146内的压力降低。

在发生此情况时，气缸件146在盘簧154的力的作用下沿-Z方向位移。然后，在两个光纤传感器158和160不能再检测杆件152的存在时，定位销150对旋转体110的倾角的限定结束。

通过这种方式，此实施方式的探头旋转机构100具有简单的结构，该结构包括支持围绕一个轴(转轴118)倾斜的机构、以及相应的定位机构。因此，此实施方式的探头旋转机构100的制造成本可低于在背景技术中公开的探头旋转机构的制造成本。具体而言，在测量区域比常规技术中的测量区域更受限的情况中，可使用此实施方式代替在背景技术中公开的探头旋转机构，并且与测量相关的成本可低于常规技术中的成本。

而且，在此实施方式中，电机主体125远离主轴SP的轴心线O定位。因此，能够减少因电机122产生的热量而导致的沿探头PB的轴向Q的位置变动(由于热膨胀)。另外，由于电机122的轴心线沿直径方向朝外，因此电机122的热量易于沿直径方向朝外释放。而且，即使在电机122被换出时，探头PB的位置也不会变动，因此有助于探头PB的限定位置的计算。而且，本发明不局限于此，例如，驱动源的轴心线可不沿主轴SP的直径方向朝外。

另外，在此实施方式中，电机壳124沿直径方向比主轴SP更朝外突出。换言之，电机122的热量易于被电机壳124发散到主轴SP之外，可进一步减少传递至主轴SP的轴心线O的热量。具体而言，可进一步减少因热量而导致的沿探头PB的轴向Q的位置变动。而且，本发明不局限于此，电机壳可布置为在直径方向上比主轴SP更靠内。

在此实施方式中，吸收从电机122至旋转体110的热传导的热量缓冲结构HB布置在电机122和旋转体110之间。热量缓冲结构HB的例子可包括空气层AR、绝热件126和128和联轴器120。因此，由电机122产生的热量被热量缓冲结构HB吸收，所示可进一步减少传递至主轴SP的轴心线O的热量。具体而言，可进一步减少因热量而导致的沿探头PB的轴向Q的位置变动。而且，本发明不局限于此，热量缓冲结构HB可布置在电机和旋转体之间的至少一部分区域中。另外，热量缓冲结构HB不一定必须包括空气层AR、绝热件或联轴器，也可包括其它元件。可替代地，可省略热量缓冲结构HB。

而且，在此实施方式中，旋转体110的转轴118和主轴SP的轴心线O布置为彼此正交。这有助于探头PB的轴心线Q与主轴SP的轴心线O的匹配。具体而言，即使在探头PB倾斜时，也易于计算探头PB的最前端的位置。而且，本发明不局限于此，旋转体的转轴和主轴SP的轴心线O可不布置为彼此正交。

而且，此实施方式包括用于定位旋转体110的气缸机构142。原则上，气缸的操作不产生热量，因此可防止因热量而导致的位置误差。而且，典型情况下，压缩空气通过管道供送至坐标测量装置周围的区域，因此，易于改变压缩空气管道的方向和使用压缩空气管道。而且，本发明不局限于此，可不布置用于定位旋转体的气缸机构。

另外，在此实施方式中，气缸机构142布置为与旋转体110相对，相对于探头位于主轴SP的轴心线O的另一侧。因此，可防止包括定位销150和气缸机构142的定位机构的直径和重量增大。换言之，由于能够防止探头旋转机构100的直径增大及重量增大，可增大由探头旋转机构100测量的被测物体的尺寸。而且，由于在使用气缸机构142定位旋转体110时所涉及的压力仅限于主轴SP的轴向O上，因此即使在定位过程中发生探头PB位移的情况下，也能通过修正位移方向来简单地处理该位移，并且可保持很高的测量精度。而且，本发明不局限于此，气缸机构相对于探头可不布置在主轴SP的轴心线O的另一侧。

而且，在此实施方式中，旋转体110的定位是利用定位销150进行的，该定位销150包括位于其最前端的球150C、以及定位块130，每个定位块130包括一对圆柱体件134。换言之，定位是通过定位块130的一对圆柱体件134与定位销150的球150C之间的接触进行的。因此，能够以很低的成本构造定位机构。在此，圆柱体件(又称为柱)134的轴向与转轴118的轴向P相同。因此，通过使用一对圆柱体件134限制球150C的位移，可实现以定位块130限定的倾角高度可重复地定位旋转体110。而且，本发明不局限于此，所述球可布置在定位块中，所述的一对圆柱体件可布置在定位销上。

另外，在此实施方式中，定位销150经由滚珠花键轴承BS支撑在主体框架101上。因此，即使在发生定位销150位移时，也能减少距球150C的轴心线O(主轴SP)的位置误差，因此能够以高度的精确性实现定位销150的位移。当定位销150支撑在滚珠花键轴承BS上时，可调节围绕轴的转动。但是，球150C具有旋转对称的形状，并与定位块130接合。因此，定位销150与滚珠花键轴承BS的结合有良好的一致性，易于进行定位销150的附接/调节。而且，本发明不局限于此，定位销可经由除了滚珠花键轴承之外的轴承支撑在主体框架上。

而且，在此实施方式中，转轴118利用大直径部118D和垫片CM1和CM2调节旋转体110相对于转轴118的轴向P的位移。另外，通过沿相对方向施压使所述的一对轴承BR固定到主体框架101上，并且转轴118经由所述的一对轴承BR由主体框架101支撑。而且，轴承BR是组合式径向止推轴承，可承载两个方向的轴向载荷和径向载荷。因此，即使在垫片CM1和CM2被轴承BR按压时，也能最大限度地减少游隙。因此，能够显著减少与旋转体110的倾角变化相关的相对于转轴118的轴心线P的位置变动，以及沿转轴118的轴向P的位置变动(径向的游隙)。换言之，能够减少因旋转体110的倾斜而引起的旋转体110的位置误差。在此，定位销150由滚珠花键轴承BS支撑，因此，在确定了旋转体110的倾角时，可消除沿转轴118的径向和推力方向的游隙，并减少旋转体110的位置误差。旋转体110和转轴118是独立部件，因此，可保持转轴118的高度的形状精确性，而且可减少旋转体110的位置误差。而且，需要附接至旋转体、转轴和主体框架的部件的构造和布置形式不局限于此。

具体而言，在此实施方式中，通过减少电机122在改变探头PB的姿态时产生的热量对探头PB的影响，能够减少探头PB的限定位置的误差。

本发明是以第一种实施方式来说明的；但是本发明不局限于此实施方式。换言之，在不脱离本发明的范围的前提下，可对本发明做出各种改进和设计修改。

例如，在第一种实施方式中，探头旋转机构100直接支撑探头PB。但是，本发明不局限于此。例如，可采用如图5至8B中所示的第二种实施方式中的构造。例如，在第二种实施方式中，与第一种实施方式相比的主要区别在于探头旋转机构支撑探头的方式以及定位机构的差异。因此，除了探头旋转机构支撑探头的构造以及定位机构的构造之外，其它构造的标号仅有第一位数字不同，并且省略这些构造的说明。

如图5所示，在第二种实施方式中，主轴SP朝向水平方向(Y方向)，主轴SP的轴向O与Y方向相同。探头旋转机构200经由探头旋转机构PH支撑探头PB。探头PB是非接触激光探头(例如，具有大约500g重量)。探头PB包括在被测物体处从三个方向发射的线激光器、以及检测激光的三个图像采集元件IS。因此，探头PB能够测量被测物体的三维形状，与包括单个线激光器和单个图像采集元件的激光探头相比，探头PB的朝向的变动更少。与探头旋转机构200不同的是，探头旋转机构PH能够沿两个轴向旋转，如两个箭头所示。在此例子中，探头旋转机构PH配置为沿两个方向由电机驱动(例如，具有小于1公斤的重量)，但是也可配置为可手动旋转。

如图7A至8B所示，在探头旋转机构200中，构成定位机构的定位块230具有形成有带倾斜侧表面的凹窝232的形状。另外，定位销250在杆部250A的最前端包括楔形端部250B，该楔形端部250B能够正确地与凹窝232配合。而且，电机222是一体地布置在框架体206上的支撑部228，并经由绝热件226支撑。

在此实施方式中，例如如图5所示，与探头旋转机构PH不同的是，电机主体225布置成远离主轴SP的轴心线O，电机壳224沿直径方向比主轴SP更朝外突出。因此，探头旋转机构200能够使用比安装在探头旋转机构PH上的电机更大的电机222。换言之，即使在因电机的转矩而不能顺次连接并使用两个或更多探头旋转机构PH的情况中，通过在探头旋转机构200中采用电机222(具有足够大的转矩)，也能够倾斜后来联接的探头旋转机构PH或探头PB。具体而言，如图6A和6B所示，通过使用探头旋转机构200倾斜旋转体210，探头PB可从非倾斜的初始状态倾斜至180°相对的一侧。即，在实际使用中，可实现具有探头旋转机构PH的组件，能够在不能通过常规方法测量的区域中进行测量，并且能够提高坐标测量装置中的测量自由度。因此，即使当被测物体的测量区域稍微朝向被测物体的内部(例如车身的内部)时，也能测量此区域的三维形状。即使在探头旋转机构200连接有附加的探头旋转机构200的情况中，也易于把基本探头旋转机构200的电机222换为较大的电机222，以实现更大的转矩。

另外，在上述实施方式中，探头旋转机构100和200的旋转体110和210仅按三个倾角布置：0°、-90°和+90°。但是，本发明不局限于此，旋转体可仅按两个倾角布置，也可按四个或更多倾角布置。在这种情况中，倾角不一定必须是等间隔的，也可限定为任何倾角。

另外，在上述实施方式中，探头旋转机构100和200具有能够围绕一个轴(转轴118和218)倾斜的构造。但是，本发明不局限于此。例如，本发明的探头旋转机构可具有能够围绕两个轴倾斜的构造，就像探头旋转机构PH中的情况那样。

另外，在上述实施方式中，驱动源是电机。但是，本发明不局限于此。驱动源也可以是气缸。本发明的探头旋转机构也可具有能够围绕两个轴倾斜的构造，就像探头旋转机构PH中的情况那样。

另外，在上述实施方式中，当定位销的最前端具有球形形状(楔形形状)时，定位块包括一对圆柱体形状(凹窝形状)。但是，本发明不局限于此。例如，当定位销的最前端具有球形形状时，定位块可具有凹窝形状或圆锥形状。

本发明可广泛适用于改变坐标测量装置中的探头姿态的探头旋转机构。

应注意，上述例子仅用于说明目的，不构成对本发明的限制。虽然本发明是参照示例性实施方式说明的，但是应理解，在此所用的用语是说明性和示例性的，而不是限制性的。在不脱离本发明的各个方面的范围和精神的前提下，在所附权利要求的限定范围内，能够进行各种变化。虽然本发明是参照特定结构、材料和实施方式说明的，但是本发明不局限于在此公开的特定内容。相反，本发明涵盖在所附权利要求的范围之内的所有功能等效结构、方法和用途等。

本发明不局限于上述实施方式，在不脱离本发明的范围的前提下，能够做出各种变化和修改。

Claims

1.一种用于坐标测量装置的探头旋转机构(100)，该坐标测量装置包括主轴(SP)与探头(PB)，该探头旋转机构(100)可安装在坐标测量装置的主轴(SP)和探头(PB)之间，该探头旋转机构(100)包括：

主体框架(101)，该主体框架(101)包括凸缘体(102)，凸缘体(102)用于将探头旋转机构(100)固定到主轴(SP)的端部；转子(110)，由主体框架(101)支撑，从而能够围绕沿着旋转轴心线(P)布置的转轴(118)倾斜，所述旋转轴心线(P)与主轴(SP)的轴向(O)正交取向并从主轴(SP)的轴向(O)径向向外；和

驱动源(122)，由主体框架(101)支撑，并配置为经由转轴(118)驱动转子(110)，其中，驱动源(122)的旋转轴心线(P)与转轴(118)的旋转轴心线(P)重合；以及其中

驱动源(122)的主体(125)布置成远离主轴(SP)的轴向(O)，和/或

驱动源(122)的壳体(124)沿旋转轴心线(P)的方向布置在主体框架(101)之外。

2.如权利要求1所述的探头旋转机构(100)，还包括配置为吸收从驱动源(122)至转子(110)的热传导的热量缓冲结构(HB)，该热量缓冲结构(HB)布置在驱动源(122)和转子(110)之间的至少一部分区域中。

3.如权利要求2所述的探头旋转机构(100)，其中，所述热量缓冲结构(HB)包括空气层。

4.如权利要求2所述的探头旋转机构(100)，其中，所述热量缓冲结构(HB)还包括位于驱动源(122)的壳体(124)和主体框架(101)之间的隔热装置(126)，该隔热装置(126)配置为支撑驱动源(122)的壳体(124)。

5.如权利要求2所述的探头旋转机构(100)，其中，所述热量缓冲结构(HB)还包括联轴器(120)，该联轴器(120)配置为联接驱动源(122)的驱动轴和转子(110)的转轴(118)。

6.如权利要求1所述的探头旋转机构(100)，其中，所述转子(110)的转轴(118)和所述主轴(SP)的轴向(O)布置为彼此正交。

7.如权利要求1至6中任一项所述的探头旋转机构(100)，还包括构造成用于定位转子(110)的气缸(142)。

8.如权利要求7所述的探头旋转机构(100)，其中，所述气缸(142)布置为与转子(110)相对，相对于探头(PB)位于主轴(SP)的轴向(O)的另一侧。

9.如权利要求8所述的探头旋转机构(100)，其中：

所述气缸(142)包括固定至主体框架(101)的气缸件(146)、以及配装到气缸件(146)中并能够经由被引入气缸件(146)中的压缩空气沿主轴(SP)的轴向(O)位移的活塞件(148)，

所述活塞件(148)包括可联接至活塞件(148)并可沿主轴(SP)的轴向位移的定位销(150)，还包括布置在定位销(150)的最前端的球(150C)，和

所述转子(110)包括定位块(130)，该定位块具有与转子(110)的预定倾角对应并配置为与所述球(150C)接触的一对圆柱体(134)，每个圆柱体(134)具有配置为与转子(110)的转轴(118)的轴向相符的轴向。

10.如权利要求9所述的探头旋转机构(100)，其中，所述定位销(150)布置在活塞(148)上，并由主体框架(101)经由滚珠花键轴承(BS)支撑。

11.如权利要求1所述的探头旋转机构(100)，其中：

所述转子(110)的转轴(118)配装到布置在转子(110)上的通孔中，并构造成使用布置在与该通孔的第一孔端部(112B)对应的位置的大直径部(118D)和布置在与该通孔的第二孔端部(112C)对应的位置的垫片(CM1、CM2)来调节转子(110)相对于转轴(118)的轴向的位移，和

在所述大直径部(118D)和所述垫片(CM1、CM2)的外侧分别布置有一对轴承(BR)，通过沿相对的方向施压使这对轴承固定到主体框架(101)上，并且转轴(118)由主体框架(101)经由这对轴承(BR)支撑。