CN109099875A - 用于测量仪器的无摇杆测量系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于测量仪器(10)的无摇杆测量系统(15)。测量臂接收单元(18)安装于壳体(49)或连接到壳体(49)的轴向销(30)上，以联合旋转，以便可围绕旋转轴线(D)旋转或枢转。测量臂(16)可布置于测量臂接收单元(18)上。使用带有电动马达(25)的马达单元(24)在测量臂接收单元(18)上生成围绕旋转轴线(D)的马达转矩。马达单元(24)具有与旋转轴线(D)同轴地布置的转子(27)。借助于具有标度部分(68)和检测单元(69)的测量装置(67)，检测指定测量臂接收单元(18)的围绕旋转轴线(D)的旋转角位置的旋转角度。标度部分(68)以圆弧的形式、环形地或以围绕旋转轴线(D)或与旋转轴线(D)同轴的盘的形式布置。

Description

用于测量仪器的无摇杆测量系统
技术领域
本发明涉及用于测量仪器的测量系统。测量系统可包括可关于旋转轴线枢转地安装的测量臂，并且，其具有沿相反方向从旋转轴线突出的两个臂，这些臂因此形成摇杆。测量元件或探头元件(例如，探头尖端、探头滑道（skid）或探头球部)布置于摇杆的前臂上，然而，另一后臂分配有传感器和力生成装置。可借助于传感器检测后臂的偏转，且在此基础上，可确定测量值。使用力生成装置来以限定的力将探头元件压靠在待测量的物体或工件的表面上。例如，从DE4013742A1、DE3152731A1、DE19617022C1、DE102007019833A1或DE102015004525A1已知这种探头系统。例如，当测量物体的表面的粗糙度时，可使用这种探头系统。
背景技术
在这种探头系统中，可调整测量力，其中，探头元件以该测量力靠置于物体的表面上。例如，从DE4013742A1或DE102009020294A1已知测量力调整。
在使用这种测量或探头系统的情况下，例如，在坐标测量仪器中，可借助于适当的装置，将测量系统作为整体在空间中定位或定向。例如，在DE102009019129A1或DE102014110801A1中，描述对应的装置。
从现有技术出发，本发明的目的可考虑到创建测量系统的方案，该测量系统的测量方向可容易地适应于待测量的物体的表面的定向。
发明内容
该目的由具有权利要求1的特征的测量系统实现。
根据本发明的测量系统可体现为用于基于接触的测量的触觉型探头系统，或可体现为非接触式测量系统。可使用测量系统来例如测量物体的表面粗糙度、几何结构或尺寸偏差。对测量臂的旋转或枢转移动进行检测，以进行测量。继而由布置于物体上的测量或探头元件造成旋转或枢转移动，该元件与物体的表面接触，或沿着物体的表面无接触地以限定或已知的距离移动。
测量系统包括固定组件，在一个示例性实施例中，固定组件包括沿着旋转轴线延伸的不可旋转的轴向销。固定组件的另外的部分可紧固至轴向销(例如，壳体)。测量臂接收单元以可围绕旋转轴线旋转的方式安装于固定组件上。测量臂接收单元构造成接收带有布置于自由端处的测量元件的测量臂。测量臂接收单元可为测量臂提供适当的机械和/或电接收接口。
测量系统另外包括马达单元，其优选地包括电动马达，且具体地，无刷电动马达。例如，该电动马达可为带有永久磁铁的无刷直流马达。马达单元具有转子，转子与旋转轴线同轴地布置，并且，连接到测量臂接收单元，以联合旋转。借助于马达单元，设置于测量臂上的测量元件可布置于围绕旋转轴线的旋转角位置处，或在以触觉的方式运行的测量探头系统的情况下，该测量元件可以预限定的测量力压靠在物体的表面上。
旋转轴线相对于测量平面以直角定向。测量平面是布置于测量臂上的测量元件可在其内部移动的平面。测量平面优选地在中心贯穿在测量臂接收单元上接收的测量臂。
测量系统另外具有测量装置，该测量装置带有标度部分和检测单元。检测单元与标度部分协作，以便检测旋转角度值。旋转角度值描述测量臂接收单元或布置于测量臂接收单元上的测量臂的围绕旋转轴线的旋转角位置或枢转位置。标度部分或检测单元连接到测量臂接收单元，以联合旋转。
借助于这种测量系统，对于测量，测量臂的大的旋转或枢转角度范围是可能的。原则上，有可能可使测量臂旋转或枢转约360°。由于设计，导致如先前的包括摇杆的测量系统中所存在的旋转角度限制不复存在。马达单元和测量装置两者都以与旋转轴线同轴地旋转的方式工作。
如所提到的，可使用马达单元来生成围绕旋转轴线的转矩，以便具体地独立于空间中的物体表面的定向，以限定的测量力将布置于测量臂上的测量元件抵靠待测量的物体的表面推动。为了控制测量力，可存储一个或多个特性曲线。特性曲线可预限定马达控制变量，马达控制变量以取决于参数的方式(例如，取决于所使用的测量臂，具体地，测量元件中的旋转轴线之间的测量臂的长度，且/或取决于相对于竖直或水平的测量臂接收单元的围绕旋转轴线的当前的旋转位置)描述马达单元的测量力或转矩。可取决于该特性曲线，控制马达单元，以便设置所希望的测量力。例如，根据这种特性曲线，可通过开环或闭环控制来控制电动马达的马达电流。可通过试验测量来在经验上确定至少一个特性曲线。
标度部分优选地与旋转轴线同轴，并且，围绕旋转轴线可旋转地安装，并且，连接到测量臂接收单元，以联合旋转，其中，可间接地或直接地设置提供联合旋转的该连接。例如，标度部分可直接地连接到转子，且因此间接地连接到测量臂接收单元。标度部分可为围绕旋转轴线全封闭的圆盘。如果例如180°、90°等的旋转角度范围就足够，则可使用以在所希望的旋转角度范围之上延伸的圆弧的形式的对应的标度部分，以代替围绕旋转轴线以环形的方式封闭的盘。
测量装置的检测单元优选地以非接触的方式与标度部分一起工作。例如，可电感地、光学地等检测旋转角度值。测量装置可构造成用于进行旋转角度值的相对或绝对检测。
如果检测单元如此布置，以便不可相对于固定组件移动，则是优选的。在优选的示例性实施例中，检测单元包括发射器和接收器。发射器发射电磁辐射或波，例如，光，光由布置于辐射路径中的标度部分取决于标度部分的相对于检测单元的旋转移动或旋转位置而变更，且随后由接收器接收。代替使用光，例如，同样地可由标度部分使发射器所生成的磁场变化，并且，可由接收器(电感耦合)检测变化后的磁场。
检测单元具体地还构造成识别围绕旋转轴线的旋转方向或指向旋转。例如，对于旋转方向识别，可在标度部分上设有多个标度范围，这些标度范围带有围绕旋转轴线相对于彼此移位的标度元件，且/或可设有布置成围绕旋转轴线彼此偏移的接收器，这些接收器还可各自与单独或共同的发射器相关联。
发射器和接收器可布置于标度部分的相同侧或相对侧。发射器和接收器优选地布置于标度部分的相同侧，并且，标度部分包括交替的辐射反射区域和非辐射反射区域，辐射反射区域和非辐射反射区域围绕旋转轴线沿周向交替地布置。
另外，如果马达单元包括定子，定子是固定组件的零件，且可紧固至轴向销或壳体，以联合旋转，则是优选的。定子可优选地同轴地环绕转子。如果马达单元包括永久地激励的电动马达，该电动马达的磁铁布置于定子上，则是有利的。因此，可减小转子的质量及其惯性矩。
多个转子绕组优选地设置于转子上，并且，电连接到至少一个电绕组终端。至少一个绕组终端与转子联合地可旋转地布置。在一个示例性实施例中，设有多个绕组终端，其中，针对各个所设置的转子绕组，设置单独的绕组终端，并且，针对所有的转子绕组，设置另外的共同的绕组终端。例如，对应地，可针对三个绕组，设置四个绕组终端。
在一个示例性实施例中，另外设置为，至少一个电测量臂终端设置于测量臂接收单元上，以便可产生到保持于测量臂接收单元中的测量臂的电连接。优选地设有至少两个测量臂终端。例如，因此，有可能读取布置于测量臂中的数据载体(具体地，芯片)，且因此有可能自动地识别测量臂类型。例如，可设置又一测量臂终端，以便检测测量臂是否设置于测量臂接收单元中。
包括至少一个电终端的终端装置优选地设置于固定组件(例如，壳体)上。另外，设有电连接装置，其将电终端装置电连接到至少一个绕组终端和/或至少一个测量臂终端。连接装置构造成以这样的方式建立该电连接，使得转子或测量臂接收单元的相对于固定组件的相对旋转有可能在所希望的旋转角度范围(优选地大约高达360°)内或甚至在大于360°的旋转角度范围内围绕旋转轴线进行。原则上，有可能以这样的方式形成测量系统，使得测量臂接收单元可相对于壳体围绕旋转轴线旋转一次或多次，或旋转整360°。
在一个示例性实施例中，如例如在电动马达或其它旋转电连接的情况下已知的，连接装置可经由电刷接触件来提供电连接。还可使用非接触式电感耦合。代替电刷，导电滚动元件(例如，滚珠)和在旋转角度范围内沿周向延伸的相关联的滚动主体轨道也可建立允许相对旋转的电连接。
在优选的示例性实施例中，电连接装置包括至少一个螺旋导体，该螺旋导体的螺旋线基本上在径向平面上相对于旋转轴线径向地延伸。螺旋导体的径向外端可电连接到壳体上的终端装置，并且，另一径向内端可电连接到相关联的绕组终端或测量臂终端。如果转子或测量臂接收单元相对于壳体围绕旋转轴线旋转，则取决于相对旋转的方向的指向，可进一步使螺旋导体呈螺旋形地卷绕或松开。借助于这种螺旋导体来建立无研磨或滚动接触的电连接。
测量系统可另外包括重量补偿装置。重量补偿装置构造成生成围绕旋转轴线的补偿转矩，该补偿转矩在固定组件与测量臂接收单元之间有效。接收于测量臂接收单元中的测量臂由于其重力而生成围绕旋转轴线的转矩。由测量臂的重力引起的该转矩可至少部分地由重量补偿装置的补偿转矩补偿。围绕旋转轴线的由测量臂的重力生成的转矩还取决于测量臂的相对于水平或竖直的定向。以这样的方式借助于重量补偿装置来调整补偿转矩，使得在测量臂的所希望的旋转角度范围内，提供至少部分补偿，并且，至少部分补偿在最大的可能的程度上减轻对马达单元的载荷。
由于该减轻，马达单元仅必须生成小的转矩。还可取决于所希望的测量力，设置补偿转矩，其中，以该测量力将测量臂上的测量元件抵靠物体的表面放置。因此，可至少部分地由测量臂的重量提供该测量力。
在一个示例性实施例中，重量补偿装置可包括至少一个螺旋弹簧，其径向内端连接到测量臂接收单元，以联合旋转，并且，其径向外端连接到固定组件(例如，壳体)。螺旋弹簧可这样在测量臂接收单元与固定组件之间生成补偿转矩。
在特别优选的实施例中，重量补偿装置的所设置的螺旋弹簧中的至少一个可同时形成电螺旋导体。为此，螺旋弹簧可由导电材料生产，或至少可包含导电材料。因此，这种螺旋弹簧具有双重功能：一方面，可生成补偿转矩，而另一方面，可提供固定组件与可相对于其旋转的组成部分(例如，转子或测量臂接收单元)之间的导电连接。
另外，如果重量补偿装置包括设置装置，则是有利的。可借助于设置装置来设置补偿转矩的值。为此，例如，至少一个螺旋弹簧的径向外端紧固到其的一个壳体部分可相对于至少一个螺旋弹簧的径向内端紧固到其的另一部分围绕旋转轴线旋转，并且，可固定于所希望的旋转位置处。
测量臂接收单元和/或转子可借助于滚珠轴承导向套筒来安装于固定组件的轴向销上。轴向销和滚珠轴承导向套筒可是滚珠轴承导向单元的部分。滚珠轴承导向套筒或滚珠轴承导向单元可提供测量臂接收单元或转子围绕旋转轴线的旋转能力和测量臂接收单元或转子沿着轴向销旋转轴线或轴向销的轴向移位能力两者。因此，可实现非常低摩擦的轴承。此外，可在如下的方面改进该低摩擦轴承：设有磁轴向轴承装置，其构造成限定测量臂接收单元和/或转子和/或滚珠轴承导向套筒的沿着轴向销的轴向位置。为此，可生成用于提供轴向支承的沿轴向起作用的磁力。这种滚珠轴承导向单元作为用于测量装置的高度准确的轴承单元来生产及提供(来自Mahr GmbH的目录3757245-01.01.2005的MarMotion高精度旋转冲程轴承)。
附图说明
测量系统的有利的实施例将因为从属权利要求、描述和附图变得显而易见。将参考附图，在下文中详细地阐释测量系统的优选的实施例，其中：
图1示出了包括根据本发明的测量系统的测量仪器的示意性透视图，其中，测量臂位于大致水平的位置处，
图2示出了包括来自图1的测量系统的测量仪器，其中，测量臂位于大致竖直的位置处，
图3示出了根据本发明的测量系统的示例性实施例的示意性透视图，该测量系统包括可附接到其上的测量臂，
图4示出了根据本发明的测量系统的示例性实施例的示意性类似框图的局部截面图，
图5示出了示意性地图示固定组件上的电终端装置与可相对于固定组件旋转的测量系统的构件上的电终端之间的电连接的电路图，
图6示出了根据本发明的测量系统的示例性实施例的沿着旋转轴线的透视截面图例，
图7示出了来自图6的测量系统的部分(具体来说，测量系统的固定组件)的透视截面图例，
图8示出了测量系统的透视截面图例，来自图6的测量系统的部分的透视截面图例不带有来自图7的固定组件，
图9以另一透视截面图例示出了来自图8的测量系统的部分，
图10以透视图例示出了带有根据图6至图9的测量系统的紧固环的螺旋弹簧的透视图，
图11示出了根据图6至图9的测量系统的辊导向件的透视图例，
图12示出了螺旋导体或螺旋弹簧的径向内端之间的电接触的基本图，
图13示出了螺旋导体或螺旋弹簧在其径向内端处的电接触的透视局部截面图，并且
图14示出了根据图6至图11的测量系统的固定组件的壳体的透视图例。
零件清单
10 测量仪器
11 表面
12 物体
14 供应轴线
15 测量系统
16 测量臂
17 测量元件
18 测量臂接收单元
19 接收主体
20 旋转部分
24 马达单元
25 电动马达
26 定子
27 转子
28 永久磁铁
29 定子的外端
30 轴向销
31 定子的壁部分
32 转子绕组
33 层压芯
38 支承架套筒
39 滚珠轴承导向单元
40 滚珠轴承导向套筒
41 滚珠
42 环状凸缘
46 磁轴向轴承装置
47 第一轴向磁轴承
48 第二轴向磁轴承
49 壳体
50 壳体的外端
51 壳体的壁部分
55 第一环状磁铁
56 支承环
57 第二环状磁铁
58 第三环状磁铁
59 轴向延伸部
60 第四环状磁铁
61 第五环状磁铁
67 测量装置
68 标度部分
69 检测单元
70 发射器
71 接收器
72 标度区域
76 电绕组终端
77 星点
78 电测量臂终端
79 接触元件
80 电终端装置
81 电终端
82 终端线夹
83 板
84 电连接装置
85 螺旋导体
86 螺旋导体的外端
87 径向最内匝
88 紧固环
88a 紧固环的侧壁
88b 紧固环的环形基部
89 非圆区域
90 套筒状支承架
91 绝缘环
92 套筒状支承架的凸缘
93 固定环
97 螺旋弹簧
98 重量补偿装置
99 设置装置
103 接触销
104 导体
105 带状电缆
106 印制电路板
α 超前角
A 轴向
D 旋转轴线
F1 第一磁力
F2 第二磁力
F3 第三磁力
F4 第四磁力
Mx 水平测量方向
Mz 竖直测量方向
MK 补偿转矩
S 螺旋形路径
U 周向
具体实施方式
图1和图 2示出测量仪器10，例如可使用测量仪器10来测量工件或物体12的表面11上的表面粗糙度。还可使用这种测量仪器10来测量物体12的几何结构或尺寸偏差。
测量仪器10包括供应轴线14和测量系统15，测量系统15包括测量臂16。测量臂16具有自由端，在自由端处，测量臂16以触觉型或基于接触的方式支承测量元件17(例如，用于测量物体12的探头元件)。在与测量元件17相对的端部处，将测量臂16接收或保持于测量系统15的测量臂接收单元18中。测量臂接收单元18围绕旋转轴线D可旋转地安装。因此，保持于测量臂接收单元18中的测量臂16可围绕旋转轴线D枢转。
在沿测量方向(例如，沿水平测量方向Mx或竖直测量方向Mz)测量的期间，可借助于供应轴线14，使带有布置于测量系统15上的测量臂16的测量系统15移动。如果测量元件17与物体12接触，并且，沿着物体12的表面11沿测量方向移动，则取决于表面11的形状、几何结构或粗糙度，经由测量元件17来使测量臂16偏转。测量系统15可检测测量臂16或测量臂接收单元18的枢转位置。另外，测量方向Mx、Mz上的测量元件17的位置可经由供应轴线14的位置来确定。可使用描述枢转位置和测量元件17的相关联的位置以及测量方向的测量值对来确定表面11的粗糙度或物体12的形状或几何结构。
在图1和图2中仅仅示意性地描绘的测量仪器10的示例性实施例中，供应轴线14可枢转。供应轴线14形成为高准确度的线性轴线。因此，供应轴线14可沿所希望的测量方向Mx、Mz定向，其中，还可设置相对于水平和/或竖直以任意角度倾斜的测量方向。在测量的期间，因此，仅仅借助于供应轴线14就足以移动测量臂16。为此，在变型中，如果可充分精确地控制机器轴线，则取决于所希望的测量方向Mx、Mz，还可通过不同的机器轴线和/或多个机器轴线来使带有测量臂16的测量系统15同时地沿所希望的测量方向移动。
测量臂接收单元18可包括用于附接测量臂16的机械和/或电接口(图3)。用于测量臂16的机械和/或电紧固装置可布置于测量臂接收单元18的接收主体19上，该接收主体从旋转轴线D径向地突出。接收主体19围绕旋转轴线D可旋转地安装。为此，接收主体19连接到旋转部分20，或与旋转部分20整体地形成。在图4、图6、图8以及图9中，图示旋转部分20，并且，旋转部分20是测量臂接收单元18的部分。根据示例，旋转部分20与旋转轴线D同轴地布置。
测量系统15包括带有电动马达25的马达单元24。电动马达25优选地作为无刷电动马达体现。电动马达25具有定子26和转子27。根据示例，电动马达25是永久激励的。为此，永久磁铁28以沿周向U围绕旋转轴线D分布的方式布置于定子26上。在一个示例性实施例中，定子26呈壶状或杯状，并且，永久磁铁26布置于定子的内周面上(图6和图7)。定子26在外端29处连接到轴向销30，以便沿与旋转轴线D平行地定向的轴向A联合旋转。轴向销30沿着旋转轴线D延伸，使得轴向销30的纵向轴线限定旋转轴线D。在本文中所呈现的示例性实施例中，定子26在其外端29处包括壁部分31，壁部分31径向延伸至旋转轴线D，并且，借助于有摩擦地接合和/或强制接合和/或优选地整体地结合的连接，连接到轴向销30，以联合旋转。
电动马达25的转子27包括多个转子绕组32，并且，在优选的示例性实施例中，包括三个转子绕组32，可在图6、图8和图9中看到这些转子绕组32中的两个转子绕组32。转子绕组32环绕转子27的层压芯33在外部布置。
测量臂接收单元18的旋转部分20连接到转子27，以联合旋转。在示例性实施例中，实现了用于联合旋转的连接，由于，转子27和旋转部分20两者都布置于共同的支承架套筒38上，以联合旋转。为了可旋转地安装转子27和旋转部分20，根据示例，沿周向U围绕旋转轴线D可旋转地且沿轴向A沿着旋转轴线D可移位地安装共同的支承架套筒38。为此，根据示例，提供滚珠轴承导向单元39。滚珠轴承导向单元39允许支承架套筒38沿周向U的旋转和相对于轴向销30沿轴向A的位移。
根据示例的滚珠轴承导向单元39包括滚珠轴承导向套筒40，滚珠轴承导向套筒40包括多个滚珠41(图11)。在示例性实施例的情况下，除了带有滚珠41的滚珠轴承导向套筒40之外，滚珠轴承导向单元39还包括轴向销30和支承架套筒38。滚珠41各自布置于滚珠轴承导向套筒40中的滚珠座中，以便可围绕滚珠中心点沿所有的方向旋转。因此，滚珠轴承导向套筒40也可称作滚珠轴承罩。具体来说，可从图8、图9和图11看到，滚珠41沿着螺旋形路径S围绕旋转轴线D布置。在图8中，螺旋形路径S以虚线的方式示意性地示出。螺旋形路径S也可称为螺旋线。螺旋形路径S具有超前角α。在与所描绘的示例性实施例相比的变型中，也有可能沿着多个螺旋形路径S布置滚珠41，这些螺旋形路径S布置为沿周向U彼此偏移。在一个轴向端处，滚珠轴承导向套筒40包括环状凸缘42，环状凸缘42基本上在径向平面上相对于旋转轴线D径向地布置。
可旋转地安装的部分的沿着轴向销30的轴向移动并非所希望的。为了无摩擦地且以足够的刚度提供轴向支承，测量系统15包括磁轴向轴承装置46，可借助于磁轴向轴承装置46，限定测量臂接收单元18和转子27的轴向位置，其中，转子27连接到测量臂接收单元18，以联合旋转。在示例性实施例中，还借助于磁轴向轴承装置46，限定滚珠轴承导向套筒40的轴向位置。
根据示例的磁轴向轴承装置46(图6)具有第一轴向磁轴承47和第二轴向磁轴承48。这两个轴向磁轴承47、48沿轴向A彼此以一定距离布置。第一轴向磁轴承47构造成生成第一磁力F1，第一磁力F1在测量臂接收单元18(且根据示例，在旋转部分20)与固定组件52之间沿轴向A起作用。固定组件52包括轴向销30和测量系统15的所有的组成部分，这些组成部分间接地或直接地连接到轴向销30，以联合旋转，或固定地连接到轴向销30。
根据示例，设有壳体49，壳体49连接到轴向销30，以联合旋转。壳体49具有空心圆柱设计，且根据示例，以罩的方式形成，而并非完全地无通孔。在与马达单元24轴向地相对的外端50处，示例性实施例中的壳体49具有壁部分51，壁部分51基本上相对于旋转轴线D径向地延伸，并且，借助于壁部分51，壳体连接到轴向销30，以联合旋转。
因此，壳体49和定子26是固定组件52的组成部分。
第一磁力F1将旋转部分20从壳体49的外端50并朝向定子26推动。第二轴向磁轴承48生成测量臂接收单元18的旋转部分20与固定组件52(根据示例，定子26)之间的第二磁力F2。第二磁力F2将旋转部分20(且根据示例，由旋转部分20、支承架套筒38和转子27形成的可旋转地安装的组件)从定子26朝向壳体49的外端50推动。在图4中，示意性地示出磁力F1、F2。定子26和壳体49借助于轴向销30来联接，以便不可沿轴向A相对于彼此移动，且联接，以沿周向U联合旋转。第一磁力F1和第二磁力F2从相反方向指向彼此，并且，具有相等的大小。由转子27、测量臂接收单元18的旋转部分20和支承架套筒38形成的可旋转地安装的组件通过反向的磁力F1、F2轴向地偏置且定位。图4中的不同的箭头长度不表示大小，而是旨在图示磁力受支承所在的点。
另外，借助于两个轴向磁轴承中的一个轴向磁轴承，且根据示例，借助于第一轴向磁轴承47，预限定滚珠轴承导向套筒40的轴向位置。为此，由第一轴向磁轴承47生成沿轴向起作用的第三磁力F3，并且，第三磁力F3在固定组件52(根据示例，在壳体49)与滚珠轴承导向套筒40之间起作用。根据示例，第三磁力F3将滚珠轴承导向套筒40从壳体49的外端50沿定子26的方向推动。另外，第一轴向磁轴承47生成第四磁力F4。第三磁力F3和第四磁力F4彼此反向。第三磁力F3和第四磁力F4具有相等的大小，并且，限定沿着轴向销30的滚珠轴承导向套筒40的轴向位置。在示例性实施例中，第四磁力F4在测量臂接收单元18的旋转部分20与滚珠轴承导向套筒40之间起作用，并且，将滚珠轴承导向套筒40 从旋转部分20沿壳体49的外端50的方向推动。旋转部分20继而借助于固定组件52上的第二轴向磁轴承48来支承第四磁力F4。
具体地，可从图6看到两个轴向磁轴承47、48的布置。各个轴向磁轴承47、48具有多个环状磁铁，这些环状磁铁与旋转轴线D同轴地布置，并且，沿轴向A磁化。这意味着，环状磁铁的北极和南极沿轴向相邻地布置。在图6至图9中，环状磁铁的北极由以虚线平行线填充的区域示意性地示出，并且，环状磁铁的南极以菱形剖面线示意性地示出。根据示例，轴向磁轴承47、48的所有的环状磁铁都是永磁式。
如可在图6中看到的，第一轴向磁轴承47包括沿轴向A相邻地布置的三个环状磁铁。第一环状磁铁55安置于支承环56上，支承环56安装于轴向销30上，以联合旋转，且以不可轴向地移位的方式安装。在其它示例性实施例中，支承环56还可直接地连接到壳体49(例如，壁部分51)。因此，支承环56是固定组件52和/或壳体49的部分。
紧邻第一环状磁铁55，布置有第一轴向磁轴承47的第二环状磁铁57。第二环状磁铁57紧固于滚珠轴承导向套筒40上，例如，紧固至环状凸缘42，并且，可相对于轴向销30与滚珠轴承导向套筒40联合地移动。第二环状磁铁57的北极在此紧邻第一环状磁铁55的北极布置，使得第一环状磁铁55和第二环状磁铁57彼此排斥，以便生成第三磁力F3。
另外，第一轴向磁轴承47包括第三环状磁铁58。根据示例，第三环状磁铁58带有间隙环绕滚珠轴承导向套筒40。在其径向外部区域中，其固定地连接到测量臂接收单元18的旋转部分20。根据示例，旋转部分20具有轴向延伸部59，轴向延伸部59越过支承架套筒38轴向地突出，并且，第三环状磁铁58紧固至轴向延伸部59。示例性实施例中的支承架套筒38布置于距第三环状磁铁58一定轴向距离处。第一轴向磁轴承47的所有的环状磁铁55、57、58都与旋转轴线D同轴地布置。
在第一轴向磁轴承47的该示例性实施例中，实现第一磁力F1，因为，借助于第二环状磁铁57，将第三环状磁铁58间接地支承于第一环状磁铁55上。由于该堆叠布置，可最大程度地减小第一轴向磁轴承47的环状磁铁的数量。在修改后的示例性实施例中，如果其带有完全相同的磁极彼此相邻地布置，则还可直接地在第一环状磁铁55与第三环状磁铁58之间生成第一磁力F1。
在本文中所图示的示例性实施例的情况下，第一轴向磁轴承47的所有三个环状磁铁55、57、58都具有相同的径向尺寸，并且，优选地完全相同地形成。与另外两个环状磁铁55、58相比，布置于中间的第二环状磁铁57以完全地反向的磁极化布置，以便实现所希望的排斥。
第二轴向磁轴承48包括第四环状磁铁60和第五环状磁铁61。根据示例，第四环状磁铁60和第五环状磁铁61具有相同的径向尺寸和/或与第一轴向磁轴承47的环状磁铁55、57、58相同的径向尺寸，并且，可与第一轴向磁轴承47的环状磁铁55、57、58完全相同地构造。第四环状磁铁60和第五环状磁铁61同轴地环绕旋转轴线D。第四环状磁铁60固定地布置于转子27上。第五环状磁铁61固定地布置于定子26上，且根据示例，布置于壁部分31上。第四环状磁铁60和第五环状磁铁61彼此相邻地布置，其中，完全相同的磁极紧邻布置，使得两个环状磁铁60、61彼此排斥。因此，轴向磁力在定子26与转子27之间生成，且形成第二磁力F2。根据示例，两个北极布置成彼此紧邻。
如上文所阐释的，在示例性实施例中，所有的环状磁铁55、57、58、60、61都具有相同的径向尺寸。因此，由这些环状磁铁生成的磁力布置于距旋转轴线D的相同的距离处，使得不相对于旋转轴线D以直角造成转矩。
由于滚珠轴承导向套筒40的滚珠41围绕旋转轴线D在螺旋路径S之上布置，因而滚珠轴承导向套筒40由于围绕轴向销30旋转，倾向于根据螺旋路径S的间距，沿着轴向销30沿轴向A仅移动至一侧。由磁轴向轴承装置46防止该移动。借助于滚珠41的沿着螺旋路径S的布置，可避免滚珠轴承导向套筒40的沿着轴向销30的非常小的微移动，其不能由磁轴向轴承装置46单独地支持。因此，可进一步改进轴向A上的滚珠轴承导向套筒40(且因此，同样地，安装于滚珠轴承导向套筒40上的测量臂导向单元18)的定位。
测量系统15包括测量装置67，测量系统15用于检测测量臂接收单元18或接收主体19的围绕旋转轴线D的旋转位置。在图4中，以很大程度上示意的方式示出测量装置67。在图7和图9中，测量装置67的组成部分同样地为可见的。标度部分68和检测单元69属于测量装置67。检测单元69 与标度部分68一起(根据示例，非接触式地)工作，以便检测旋转位置。为此，根据示例的检测装置69包括发射器70和接收器71。根据示例，发射器70体现为光发射器，并且，根据示例，接收器71体现为光接收器。发射器70和接收器71可相对于标度部分68布置于相同侧或相对侧。根据示例，发射器70和接收器71相邻地布置于相同侧，并且，紧固至壳体49。
标度部分68连接到固定组件52，且根据示例，连接到测量臂接收单元，以联合旋转。在示例性实施例中，标度部分68体现为全封闭且沿周向U的环盘(图9)。其包括环形标度区域中的交替的光反射元件和非光反射元件。然而，反射区域将发射器70所发出的光反射，光至少部分地由非反射元件吸收。由接收器71检测所反射的光的不同的强度。因此，可识别相对移动。因此，在检测单元69的帮助下，可检测测量臂接收单元18的围绕轴向销30(且因此，围绕旋转轴线D)的旋转角位置的改变。这样检测的旋转角度值与待测量的变量(例如，可用于确定物体12的表面11的粗糙度或其形状或几何结构的测量值)相关。
在与所描绘的示例性实施例相比的变型中，标度部分68或其标度区域也可不是全封闭的，并且，当测量范围对应于比360°更小的角度范围限制时，可以圆弧的形式体现。借助于全封闭(根据示例，带有环形地封闭的标度区域)的盘，原则上，可使用测量臂16来测量任何任意的旋转角位置(0°至360°)。
马达单元24或电动马达25构造成生成对测量臂接收单元18(且因此，布置于测量臂接收单元18上的测量臂16)上的围绕旋转轴线D的马达转矩。因此，在测量的期间，可设置(且具体地，控制)预限定的测量力，测量元件17以该测量力抵靠物体12的表面11支承。控制单元(未示出)可针对电动马达25的马达转矩，预限定马达控制变量特性，而且，可以取决于参数的方式，至少根据存储于控制单元中的特性曲线，通过开环或闭环控制来控制该马达控制变量。例如，马达控制变量可为马达电流。至少一个特性曲线可取决于至少一个参数，例如，取决于所使用的测量臂16，具体地，旋转轴线D与测量元件17之间的测量臂16的长度和/或其重量、测量臂16的(具体地，相对于水平或竖直的)电流旋转角位置以及其它参数。因此，控制单元可控制所希望的测量力。可针对不同的测量臂和/或在不同的测量范围(围绕旋转轴线的旋转角度范围)内，在经验上确定至少一个特性曲线。
有必要根据示例，建立一个或多个可旋转地安装的构件与固定组件52之间的电连接。具体地，在图4中，示意性地图示电连接。多个电绕组终端76设于转子27上， 以电连接转子绕组32 。在示例性实施例中，四个电绕组终端设于转子27上。针对各个(根据示例，三个)转子绕组32和另外的共同的绕组终端76（其电连接到星点77）设有绕组终端76，其中，所有的转子绕组32都电连接到星点77上。取决于转子绕组32及其电连接的数量，更多或更少的电绕组终端76还可设于转子27上。
根据示例，至少一个电测量臂终端78设于测量臂接收单元18上，并且，在各个情况下，电连接到接收主体19上的一个或多个电接触元件79。至少一个接触元件79可由接触表面、接触销、接触插座等形成。构造接触元件79，其利用接收的测量臂16，以对测量臂16上的合适的对应的电相对接触件造成电连接。取决于测量臂接收单元的实施例，可设有一个、两个或同样地更多个接触元件79和/或测量臂终端78。在图5中，仅仅借助于示例来图示两个测量臂终端78。
绕组终端76和测量臂终端78两者都围绕旋转轴线D可旋转地安装。相对于旋转轴线D或轴向销30以在旋转上固定的方式布置的电终端装置80设于壳体49或固定组件52的另一部分上(图3、图4和图14)。取决于所设置的绕组终端76和测量臂终端78的数量，电终端装置80具有对应的数量的电终端81。例如，在图13中，示出以终端线夹82的形式的九个电终端81。在示例性实施例中，终端装置80的电终端81紧固于电绝缘板上，在此，该板固定地连接到壳体49。
设有电连接装置84，其提供终端装置80的电终端81与所设置的绕组终端76和/或测量臂终端78之间的电连接，并不显著限制测量臂接收单元18或转子27围绕轴向销30的旋转能力。
例如，电连接装置84可包括滑动接触件(例如，电刷等)，或还包括滚动元件(例如，滚珠或辊)，其都导电，且在与旋转轴线D同中心地布置的导电轨道之上滑动或滚动。轨道可例如通过对应的线或电缆来电连接到绕组终端76和/或测量臂终端78。
在示例性实施例的情况下，电子连接装置84包括一个或多个电螺旋导体85。各个螺旋导体85沿旋转轴线D的方向从外端86径向地向内以螺旋的方式卷绕，其中，匝的半径径向地向内减小。螺旋导体85基本上在径向平面上相对于旋转轴线D延伸。径向最内匝87接收于紧固环88中，径向最内匝87包括或形成螺旋导体85的径向内端。紧固环88具有径向向外开口的凹槽或通道。通道由紧固环88的第二侧壁88a沿轴向A定界，第二侧壁88a由紧固环88的环形基部88b径向地向内彼此连接。因此，紧固环88具有U形截面。径向最内匝87可以带有摩擦地接合、整体地结合或正接合的方式或通过这些紧固类型的组合固定于紧固环88中。在示例性实施例中，紧固环88的侧壁88a至少在某些点处再成形，并且，在这些点处，对径向最内匝87上施加夹持力，且/或在这些再成形的点处，形成到径向最内匝87的正接合的连接。
螺旋导体85和紧固环88由导电材料制成，并且，同样地通过建立机械连接来彼此电连接。如具体地在图14中示出的，螺旋导体的外端86电连接到电终端装置80的相关联的终端81。
紧固环88(且具体地，其环形基部88b)形成于其径向向内朝向的下侧的带有非圆区域89的一个或多个周点处。非圆区域89将理解为意指并非与紧固环88的径向内部下侧的剩余部分位于共同的圆柱侧面上，而是位于其外侧。在本文中所提出的示例性实施例的情况下，非圆区域89以扁平化的部分体现，扁平化的部分延伸至具有圆柱侧面的圆柱中，其中，紧固环88的下侧位于该圆柱侧面上的非圆区域89的外侧。
用于螺旋导体86的紧固环88布置于与旋转轴线D同轴地布置的主体(且根据示例，套筒状支承架90)上的外侧面上。该外侧面具有适于紧固环88的径向内部下侧的截面轮廓。其包括与非圆区域89对应的周边区域(在示例性实施例中，扁平化的部分)。因此，防止紧固环88相对于套筒状支承架90围绕旋转轴线D旋转。代替扁平化的部分，还可设有其它抗扭部件，例如，套筒状支承架90的侧面上的轴向凹槽和各个紧固环88的径向内部下侧的对应的突出部，该突出部接合于轴向凹槽中。紧固环88还可通过整体地结合的连接(例如，胶合、焊接等)来连接到套筒状支承架90。
示例性实施例中的套筒状支承架90由电绝缘的材料构成。在各个情况下，由电绝缘的材料制成的绝缘环98布置于两个紧邻的紧固环88之间。带有布置于紧固环88之间的绝缘环91的紧固环88沿轴向A固定(且根据示例，夹持)于套筒状支承架90的端面凸缘92与固定环93之间。例如，固定环93可在与凸缘92相对的轴向端处拧紧到套筒状支承架90上。
套筒状支承架90连接到旋转部分20(且根据示例，轴向延伸部59)，以联合旋转。因此，其相对于壳体49围绕旋转轴线D与测量臂接收单元18的旋转部分20或转子27联合地旋转。取决于旋转的指向，可使以螺旋的方式卷绕的螺旋导体85卷绕或松开，其中，使其各个匝移动得彼此更接近或彼此更远离。
如从附图(且具体地，图10)显而易见的，本文中所描述的示例性实施例中的螺旋导体85由螺旋弹簧97形成。螺旋弹簧97可在套筒状支承架90与壳体49之间生成转矩，该转矩例如充当用于测量臂16的重力所施加的转矩的至少部分补偿的补偿转矩(图14)。因此，螺旋弹簧97形成重量补偿装置98。可取决于所使用的测量臂16(具体地，其长度和重量)，设置补偿转矩MK，使得为了施加所希望的测量力，马达单元24或电动马达25必须生成具有可能的最小的大小的转子转矩。取决于围绕旋转轴线D的旋转角度的螺旋弹簧97的弹簧特性曲线具有充分小的梯度，使得有可能在所希望的旋转角度测量范围内实现围绕旋转轴线D的由测量臂16生成的转矩的良好补偿。
重量补偿装置98具有设置装置99，其构造成设置补偿转矩MK的大小。根据示例，形成设置装置99，使得套筒状支承架90相对于壳体49围绕旋转轴线D旋转，直到达到补偿转矩MK的所希望的大小为止(图14)。在该位置处，产生套筒状支承架90到测量臂接收单元8的旋转部分20的连接，且随后由围绕旋转轴线D的所希望的补偿转矩MK对其起作用。
在图12和图13中，示出套筒状支承架90的区域中的电接触件。各个导电紧固环88抵靠导电接触销103支承。接触销103布置于套筒状支承架90上，并且，从旋转轴线D向对应的相关联的紧固环88径向地向外突出。另外，各个接触销103电连接到导体104。在示例性实施例中，导体104是带状电缆105的导体。如可在图13中示意性地看到的，在套筒状支承架90的径向外侧，带状电缆105延伸于轴向凹部中。借助于带状电缆105的绝缘，使导体104电绝缘。
带状电缆105导向至测量臂接收单元18的旋转部分20。在测量臂接收单元18的区域中，各个导体104电连接到一个测量臂终端78或一个绕组终端76。可在图6、图8和图9中看到，环形印制电路板106紧固至旋转部分20。环形印制电路板106可支承电和/或电子构件。另外，从而产生连接到转子绕组32的电连接。
因此，测量系统15可允许测量臂接收单元18和连接到测量臂接收单元18的测量臂16的围绕旋转轴线D的大且实际上无限制的测量范围或旋转角度范围。马达单元24和测量装置67以旋转方式工作，并且，围绕旋转轴线D(且具体地，与旋转轴线D同轴地)布置。在根据本发明的实施例中，不存在如具有双臂摇杆的测量系统中的情况那样的测量臂的可能的偏转范围的限制。
另外，测量系统15提供有利的安装。有可能借助于滚珠轴承导向套筒40来实现围绕轴向销30的低摩擦旋转能力。磁轴向轴承装置46沿轴向A支承测量系统15的可旋转地安装的组成部分，并且，以无摩擦的方式限定其轴向位置。
应当注意到，在图6-9和图13的截面图示中，为了清楚起见，尚未给所有的切面(具体地，螺旋弹簧97和紧固环88的切面)都加剖面线。
本发明涉及用于测量仪器10的测量系统15。测量臂接收单元18安装于壳体49或连接到壳体49的轴向销30上，以联合旋转，以便可围绕旋转轴线D旋转或枢转。测量臂16可布置于测量臂接收单元18上。使用带有电动马达25的马达单元24来生成对测量臂接收单元18的围绕旋转轴线D的马达转矩。马达单元24具有与旋转轴线D同轴地布置的转子27。借助于具有标度部分68和检测单元69的测量装置67，检测指定测量臂接收单元18的围绕旋转轴线D的旋转角位置的旋转角度。标度部分68以圆弧的形式、环形地或以围绕旋转轴线D或与旋转轴线D同轴的盘的形式布置。

Claims (16)

1.一种用于测量仪器(10)的测量系统(15)，
带有固定组件(52)，
带有测量臂接收单元(18)，其围绕旋转轴线(D)可旋转地安装于所述固定组件(52)上，并且，其构造成用于紧固测量臂(16)，
带有马达单元(24)，其包括转子(27)，该转子(27)与所述旋转轴线(D)同轴地布置，并且，其连接到所述测量臂接收单元(18)，以联合旋转，
带有测量装置(67)，其包括标度部分(68)和与所述标度部分(68)协作的检测单元(69)，以便检测旋转位置值，其中，所述标度部分(68)或所述检测单元(69)连接到所述测量臂接收单元(18)，并且，与所述测量臂接收单元(18)联合地围绕所述旋转轴线(D)可旋转地布置。
2.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述标度部分(68)与所述旋转轴线(D)同轴地且围绕所述旋转轴线(D)可旋转地布置。
3.根据权利要求1或2所述的测量系统，其特征在于，所述检测单元(69)与所述标度部分(68)非接触式地协作，以便检测旋转位置。
4.根据权利要求3所述的测量系统，其特征在于，所述检测单元(69)包括发射器(70)和接收器(71)。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的测量系统，其特征在于，所述检测单元(69)不可相对于所述固定组件(52)移动地布置。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的测量系统，其特征在于，所述马达单元(24)包括定子(26)，该定子(26)同轴地环绕所述转子(27)。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的测量系统，其特征在于，所述转子(27)包括多个转子绕组(32)，其电连接到至少一个电绕组终端(76)，其中，所述至少一个绕组终端(76)围绕所述旋转轴线(D)可旋转地布置。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的测量系统，其特征在于，至少一个电测量臂终端(78)设置于所述测量臂接收单元(18)上。
9. 根据权利要求7或8所述的测量系统，其特征在于， 所述至少一个绕组终端(76)和/或所述至少一个测量臂终端(78)借助于电连接装置(84)来连接到布置于所述固定组件(52)上的电终端装置，其中，所述电连接装置(84)构造成提供所述电连接装置(84)与所述至少一个绕组终端(76)和/或所述测量臂终端(78)之间的所述电连接，这允许所述转子(27)和所述测量臂接收单元(18)相对于所述固定组件(52)围绕所述旋转轴线(D)相对旋转。
10. 根据权利要求9所述的测量系统，其特征在于，所述电连接装置(84)包括至少一个螺旋导体(85)，其中，所述 所述至少一个螺旋导体(85)将所述电连接装置(84)电连接到所述至少一个绕组终端(76)和/或所述测量臂终端(78)。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的测量系统，其特征在于，设有重量补偿装置(98)，所述重量补偿装置(98)构造成在所述测量臂接收单元(18)上围绕所述旋转轴线(D)施加补偿转矩(MK)。
12.根据权利要求11所述的测量系统，其特征在于，所述重量补偿装置(98)包括至少一个螺旋弹簧(97)，所述螺旋弹簧(97)的所述内端连接到所述测量臂接收单元(18)，以联合旋转，并且，所述螺旋弹簧(97)的所述外端(86)连接到所述固定组件(52)。
13.根据权利要求10以及根据权利要求12所述的测量系统，其特征在于，所述重量补偿装置(98)的所设置的所述至少一个螺旋弹簧(97)中的至少一个形成电螺旋导体(85)。
14.根据权利要求12或13所述的测量系统，其特征在于，所述重量补偿装置(98)包括设置装置(99)，所述设置装置(99)构造成设置所述补偿转矩(MK)的值。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的测量系统，其特征在于，所述固定组件(52)包括轴向销(30)，所述轴向销(30)沿着所述旋转轴线(D)延伸，并且，借助于滚珠轴承导向套筒(40)，将所述测量臂接收单元(18)支承于该轴向销(30)上，其中，借助于所述滚珠轴承导向套筒(40)，所述测量臂接收单元(18)围绕所述轴向销(30)可旋转地且可沿着所述轴向销(30)轴向地移位地安装。
16.根据权利要求15所述的测量系统，其特征在于，所述测量臂接收单元(18)和/或所述转子(27)和/或所述滚珠轴承导向套筒(40)借助于磁轴向轴承装置(46)来轴向地支承，所述磁轴向轴承装置(46)限定所述测量臂接收单元(18)和/或所述转子(27)和/或所述滚珠轴承导向套筒(40)的沿着所述轴向销(30)的轴向位置。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6361757B1 (ja) * 2017-02-24 2018-07-25 株式会社東京精密 表面測定機用検出器
DE102017113695B3 (de) * 2017-06-21 2018-12-27 Carl Mahr Holding Gmbh Wippenloses Messsystem für ein Messgerät
DE102017113699B3 (de) 2017-06-21 2018-06-28 Carl Mahr Holding Gmbh Messsystem mit einer Kugelführungseinheit für ein Messgerät
JP7448323B2 (ja) * 2019-09-06 2024-03-12 株式会社ミツトヨ 粗さ測定機
CN115523872B (zh) * 2022-11-28 2023-03-24 深圳拓普龙科技有限公司 一种用于机箱生产的平整度检查装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL8901010A (nl) * 1989-04-21 1990-11-16 Pelt & Hooykaas Driedimensionale meetinrichting.
JP2585992B2 (ja) * 1987-05-19 1997-02-26 株式会社ニコン 電動プロ−ブのプロ−ブ角度制御装置
CN1882821A (zh) * 2003-11-13 2006-12-20 瑞尼斯豪公司 对具有铰接探头的坐标测量仪进行误差补偿的方法
CN101852582A (zh) * 2010-05-28 2010-10-06 河北理工大学 弯管内壁几何参数测量装置及测量方法
CN102768028A (zh) * 2012-06-04 2012-11-07 天津大学 单关节臂在线原位测量方法及装置
CN106482604A (zh) * 2015-08-27 2017-03-08 株式会社三丰 探头旋转机构

Family Cites Families (55)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3152731C2 (de) 1981-02-14 1986-11-27 Mitutoyo Mfg. Co., Ltd., Tokio/Tokyo Konturmeßinstrument
JPS60224012A (ja) * 1984-04-20 1985-11-08 Mitsutoyo Mfg Co Ltd 三次元測定機のｚ軸構造
DE3717459A1 (de) * 1987-05-23 1988-12-01 Zeiss Carl Fa Handgefuehrtes koordinatenmessgeraet
DE3740070A1 (de) * 1987-11-26 1989-06-08 Zeiss Carl Fa Dreh-schwenk-einrichtung fuer tastkoepfe von koordinatenmessgeraeten
US5189806A (en) * 1988-12-19 1993-03-02 Renishaw Plc Method of and apparatus for scanning the surface of a workpiece
JPH0799916B2 (ja) * 1989-09-18 1995-10-25 株式会社日立製作所 回転電機の回転子及びその製造方法
DE4013742C2 (de) 1990-04-28 1994-06-30 Focus Mestechnik Gmbh & Co Kg Abtastkopf für eine Maschine zum Ausmessen der Mikrooberflächenkontur von Werkstücken
DE4225533A1 (de) 1992-08-01 1994-02-03 Hottinger Messtechnik Baldwin Elektrischer Wegsensor
DE4238139C2 (de) * 1992-11-12 2002-10-24 Zeiss Carl Koordinatenmeßgerät
US5621978A (en) * 1993-07-14 1997-04-22 Sarauer; Alan J. Bar for coordinate measuring machine
DE4437033C2 (de) 1994-10-17 1996-08-22 Mahr Gmbh Goettingen Vorschubgerät für die Oberflächenmessung nach dem Tastschnitt-Verfahren
DE19521845C2 (de) 1995-06-16 1998-08-27 Stegmann Max Antriebstech Drehwinkelmeßvorrichtung
SE504830C2 (sv) * 1996-01-09 1997-05-12 Johansson Ab C E Anordning för dimensionsbestämning av tredimensionella mätobjekt
DE19617022C1 (de) 1996-04-27 1997-12-11 Mahr Gmbh Konturenmeßgerät
GB9612587D0 (en) * 1996-06-15 1996-08-21 Renishaw Plc Rotary bearing and drive mechanisms
DE19630823C1 (de) * 1996-07-31 1997-12-11 Zeiss Carl Fa Koordinatenmeßgerät mit Kollisionsschutz
JP2976203B1 (ja) 1998-05-27 1999-11-10 セイコー精機株式会社 磁気軸受
US6300704B1 (en) * 1998-05-28 2001-10-09 Robert Bosch Gmbh Rotor for an electric motor and process for manufacturing the rotor
JP3992853B2 (ja) * 1998-09-30 2007-10-17 株式会社ミツトヨ 表面追従型測定機
DE29904767U1 (de) * 1999-03-16 1999-06-02 Zeiss Carl Fa Koordinatenmeßgerät mit einem biegesteifen Meßtisch
DE10006753A1 (de) * 2000-02-15 2001-08-16 Zeiss Carl Dreh-Schwenkeinrichtung für den Tastkopf eines Koordinatenmeßgerätes
GB0015913D0 (en) * 2000-06-30 2000-08-23 Johnson Electric Sa Star connected rotor
WO2002027269A1 (de) * 2000-09-28 2002-04-04 Carl Zeiss Kalibrierung eines messenden sensors auf einem koordinatenmessgerät mit einer kugel und zwei parameterfeldern
JP2002340503A (ja) * 2001-05-16 2002-11-27 Mitsutoyo Corp 表面性状測定機における被測定物の相対姿勢調整方法
US20030037451A1 (en) * 2001-08-27 2003-02-27 Sarauer Alan J. Vehicle frame measuring device
US7073271B2 (en) 2002-02-14 2006-07-11 Faro Technologies Inc. Portable coordinate measurement machine
DE10214490B4 (de) * 2002-03-26 2010-12-02 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Verfahren zur Korrektur von Führungsfehlern bei einem Koordinatenmeßgerät
GB2419170B (en) 2002-09-13 2006-12-06 Black & Decker Inc Rotary tool having overload clutch with three modes of operation
US7036238B2 (en) * 2003-12-22 2006-05-02 Mitutoyo Corporation Width-measuring method and surface texture measuring instrument
US7294948B2 (en) 2004-10-25 2007-11-13 Novatorque, Inc. Rotor-stator structure for electrodynamic machines
DE102005007002B4 (de) 2005-02-16 2006-12-28 Carl Mahr Holding Gmbh Rauheitsmessgerät mit wechselbarem Tastarm
GB0508395D0 (en) * 2005-04-26 2005-06-01 Renishaw Plc Method for scanning the surface of a workpiece
DE102007018444C5 (de) 2007-04-19 2011-02-17 Carl Mahr Holding Gmbh Tastschnitt-Messeinrichtung mit Tastermagazin zur Oberflächen- und Konturmessung
DE102007019833B4 (de) 2007-04-25 2012-12-13 T & S Gesellschaft für Längenprüftechnik mbH Tastsystem zur Vermessung einer Oberfläche eines Werkstücks
DE102009019129A1 (de) 2009-04-29 2010-11-04 Breitmeier Messtechnik Gmbh Vorrichtung zur Positionierung eines Sensors
DE102009020294A1 (de) 2009-05-07 2010-11-18 Mahr Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Messung eines Oberflächenprofils
BR112012027939A2 (pt) 2010-04-30 2016-08-16 Renishaw Plc aparelho de metrologia
EP2384851B1 (en) * 2010-05-03 2018-01-03 Tesa Sa Coordinate Measuring System with rotatory adapter
US8701301B2 (en) 2011-04-19 2014-04-22 Mitutoyo Corporation Surface texture measuring instrument
CH705931A1 (de) * 2011-12-22 2013-06-28 Alstom Hydro France Rotierende elektrische Maschine, insbesondere doppelt gespeiste Asynchronmaschine im Leistungsbereich zwischen 20 MVA und 500 MVA.
DE102012107211B4 (de) 2012-01-10 2016-07-14 Tedrive Steering Systems Gmbh Servolenkbaugruppe mit Differenzwinkelsensorik
FR2993333B1 (fr) 2012-07-11 2014-08-22 Commissariat Energie Atomique Dispositif de transmission de mouvement a reducteur epicycloidal, reducteur epicycloidal et bras de manipulation
JP6133678B2 (ja) 2013-05-01 2017-05-24 株式会社ミツトヨ 表面性状測定装置およびその制御方法
CN103882892B (zh) 2014-03-26 2016-04-20 国家电网公司 一种静载荷位移传感器安装辅助装置
JP6282517B2 (ja) 2014-04-09 2018-02-21 株式会社ミツトヨ 形状測定機
DE102014110801B4 (de) 2014-07-30 2016-08-25 Hexagon Metrology Gmbh Verfahren zur Ausrichtung eines an einem Koordinatenmessgerät angeordneten Rauheitssensors sowie Koordinatenmessgerät zur Durchführung des Verfahrens
CN104410195A (zh) 2014-12-18 2015-03-11 南车株洲电机有限公司 一种电机转子及其线缆连接结构
DE102015004525B4 (de) 2015-04-08 2019-09-26 Liebherr-Aerospace Lindenberg Gmbh Lenkbares Flugzeugfahrwerk
DE102015105978B3 (de) * 2015-04-20 2016-09-15 Carl Mahr Holding Gmbh Haltevorrichtung für eine optische Messeinrichtung
CN205497222U (zh) 2016-02-29 2016-08-24 无锡市海鸿精工机械制造有限公司 一种轴承内外圈精密磨削多功能机床的内孔自动测量装置
DE102017106425B4 (de) * 2017-03-24 2020-02-06 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Von einem Koordinatenmessgerät verfahrbare Vorrichtung zum Positionieren eines Messinstruments bezüglich eines Werkstücks
DE102017113699B3 (de) * 2017-06-21 2018-06-28 Carl Mahr Holding Gmbh Messsystem mit einer Kugelführungseinheit für ein Messgerät
DE102017113695B3 (de) * 2017-06-21 2018-12-27 Carl Mahr Holding Gmbh Wippenloses Messsystem für ein Messgerät
DE102017113709B4 (de) * 2017-06-21 2019-01-24 Carl Mahr Holding Gmbh Messarmaufnahmeeinrichtung eines Messsystems
JP7261560B2 (ja) * 2018-10-31 2023-04-20 株式会社ミツトヨ 表面性状測定方法および表面性状測定装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2585992B2 (ja) * 1987-05-19 1997-02-26 株式会社ニコン 電動プロ−ブのプロ−ブ角度制御装置
NL8901010A (nl) * 1989-04-21 1990-11-16 Pelt & Hooykaas Driedimensionale meetinrichting.
CN1882821A (zh) * 2003-11-13 2006-12-20 瑞尼斯豪公司 对具有铰接探头的坐标测量仪进行误差补偿的方法
CN101852582A (zh) * 2010-05-28 2010-10-06 河北理工大学 弯管内壁几何参数测量装置及测量方法
CN102768028A (zh) * 2012-06-04 2012-11-07 天津大学 单关节臂在线原位测量方法及装置
CN106482604A (zh) * 2015-08-27 2017-03-08 株式会社三丰 探头旋转机构

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