CN1217112C - 阻尼装置 - Google Patents

Abstract

本发明意图提供一种进行高精度阻尼控制的阻尼装置。为达到这个目的，本发明是一用于机器(10)中的阻尼装置，该机器包括一旋转物体(30)和一转动旋转物体的电动机，其中，该阻尼装置包括：一充有电滞液(44)的振动阻尼器(40)，该电滞液具有按照施加于电滞液(44)上的电压值而变化的粘度，该振动阻尼器并可转动地支承电滞液(44)中的至少一部分的旋转物体(30)；一施加电压于振动阻尼器(40)的电滞液(44)上的电压施加器(60)；以及，一控制电压施加器的操作的控制器(24)，这样，一最佳电压根据旋转物体(30)的转动速度可被施加到振动阻尼器(40)的电滞液(44)上，其中的最佳电压是指：在该电压之下，获得最有效吸收旋转物体(30)的振动的电滞液的粘度。

Description

阻尼装置

技术领域

本发明涉及一种阻尼装置。更具体地说，本发明涉及对一种使用电滞液的振动阻尼装置的控制原理的改进。

背景技术

按常规，一种例如沿XYZ方向扫描样本的一种进给装置用在诸如坐标测量仪之类的机器，比如三维坐标测量仪、机床或定位装置。这种进给装置使一支承柱相对于底座进给运动，在支承柱上安装有取样器、工具或诸如此类等等，在底座上通常装有一样本，或者进给装置使底座相对于支承座作进给运动，以此扫描一样本表面。

可转动地支承在底座上的该进给装置包括：一在其外周部分具有阳螺纹的旋转物体；一有阴螺纹的螺母，与阳螺纹以及诸如此类相配合，将支承柱与螺母固定。当旋转物体转动时，其上的转动力通过阳螺纹和阴螺纹转变为螺母的直线运动，由此，进给装置沿水平方向扫描样本，进给装置与其上装有螺母的支承柱组成一个底座。使用这种进给装置使三维坐标测量仪能做点对点的测量和扫描测量。

近年来，对扫描测量更多关注于扫描仪能获得大量的测量数据，而不是测量精度的改善。一种能缩短测量时间的高速扫描测量技术尤其引人注意。

然而，按照上述的进给装置，当旋转物体转动时振动就发生在该物体上。当物体高速移动时，例如，特别是在介于底座和支承柱之间的水平位置上加速和减速时就发生一种激烈的振动。此外，在低速运动时，例如，在测量时，发生一种不同于高速运动时的振动——微振动。

这些振动使应用这种进给装置的仪器不能进行更精确的定位。而且，这些振动使测量仪不能在一要求测量的点上进行测量，也不能使取样器拾取振动，因而阻碍了更精确的测量。

在这背景上，要求有一种如三维坐标测量仪的精密测量仪在高速驱动之下的振动比以往要更小。

作为传统的阻尼方法，提出了设置一个通过弹簧的相对于底座的阻尼目标。还提出了增加干摩擦和粘度阻力；然而，所有由此而得的阻尼在高速运动时只起了移动荷载的作用，极不利地造成了滞后作用。

另外，一种在旋转轴之间的连接部分上提供例如橡胶树脂，从而减少振动的传播的方法被传统地提了出来。然而，如果提供了橡胶树脂，扭转刚度则降低了。这种刚度的降低有时使不可能稳妥地传递高扭矩。结果，对于尤其控制高速扫描测量来说，这种方法具有一严重的问题。

而且，在高速运动时的残余振动在状态上不同于在低速运动时的振动。此外，对测量仪之类的情形来说，在点对点测量时的振动状态不同于在扫描测量时的振动状态。而且，传统的阻尼装置用来抑制一种特定的振动状态，传统的阻尼装置不能在不同的速度下有效地抑制不同的振动状态。其结果，运用单一阻尼装置以传统地有效抑制在变化的速度下的振动，就变得十分困难。

在此同时，已提出了下列技术(例如，参见未审查的日本专利申请6-146654和1-288612)。应用在一种普通机械阻尼装置中的进给装置采用一种振动阻尼器的电滞液，且进给装置具有一可转动地支承在电滞液中的旋转轴。要施加到电滞液上的电压发生变化，电滞液的粘度也发生变化，由此，根据振动的每种状态来抑制振动。

当运用电滞液的这种类型的阻尼装置应用在普通的机器时，也可期待适用于精密机器里。

尽管如此，即使有普通的机械阻尼装置，但电滞液的控制方法还没有具体建立起来。为了把这方法应用到需要更精确进给运动和更高速的精密机器里，在高精密度和高速控制的改进上尚留有很多空间。

发明内容

考虑到上述的传统问题，本发明已达到目的。本发明的第一目的是提供一能进行较精确的振动控制的阻尼装置。

为达到第一目的，根据本发明的阻尼装置是一种用于机器的阻尼装置，该机器包括一绕旋转轴转动的旋转物体和一转动所述旋转物体的电动机，该阻尼装置包括：一充有电滞液的振动阻尼器，所述电滞液具有根据施加于电滞液上的电压值而变化的粘度，所述振动阻尼器使所述旋转物体的至少一部分可转动地支承在电滞液中；一施加电压于所述振动阻尼器上的电滞液的电压施加器；以及，一控制所述电压施加器的操作的控制器，这样，按照所述旋转物体的转动速度，一电压可被施加于所述振动阻尼器的电滞液上，其中所述电压是指：在此电压下，获得吸收所述旋转物体的振动的电滞液的粘度。

按照本发明，旋转物体包括一阻尼旋转轴、一驱动旋转轴和一联轴器。此外，较佳的是，来自驱动旋转轴的转动力通过联轴器传递到阻尼旋转轴，并且联轴器吸纳介于阻尼旋转轴和驱动旋转轴之间的偏移。

阻尼旋转轴支承在振动阻尼器的电滞液中。

驱动旋转轴传递来自电动机的驱动力。

联轴器联接阻尼旋转轴和驱动旋转轴。

“来自驱动旋转轴的转动力通过联轴器毫无疑义地传递到阻尼旋转轴”表示：联轴器由具有高扭转刚度的材料做成。本发明所适合应用的联轴器是一种有高扭转刚度并能吸收旋转轴之间的偏移的联轴器，比如一种金属弹簧型联轴器，该联轴器具有一介入的金属弹簧来联接旋转轴。这种金属弹簧型联轴器，举例有金属弹簧圈型联轴器、金属板弹簧型联轴器以及诸如此类等等。

本发明的第二目的是提供一种能更迅捷地进行振动控制的阻尼装置。

为实现该第二目的，根据本发明，阻尼装置包括一指示器和一记忆器。此外，当指示器指出旋转物体的转动速度时，控制器指示电动机按所示的转动速度转动旋转物体。较佳的是，与指示器同步，控制器相应于示出的转动速度选择施加于电滞液的最佳电压，并控制电压施加器的操作，这样，所选择的电压能被施加于振动阻尼器的电滞液上。

指示器指出旋转物体的转动速度。

记忆器储存控制信息。控制信息是代表旋转物体的转动速度和施加于电滞液上的最佳电压之间的关系。在该电压下，电滞液的粘度在该转动速度上最有效地吸收旋转物体的振动。对旋转物体的每个转动速度，应预先求得对应的电压。

另外，按照本发明，控制器最好从储存器中的控制信息中选择施加于电滞液上的电压，在该电压下，随着由指示器指出的旋转物体的移动速度的显示值变高，振动阻尼器中电滞液的粘度变低。另一方面，控制器最好从储存器中的控制信息中选择施加于电滞液上的电压，在该电压下，随着由指示器指出的旋转物体的移动速度的显示值变低，振动阻尼器中电滞液的粘度变高。

另外，根据本发明，该阻尼装置包括一探测器。此外，较佳的是，对应于探测器从记忆器的控制信息中探测到的转动速度，控制器选择施加于电滞液上的最佳电压，并且主动控制电压施加器的操作，使所选的电压能施加于该电滞液上。

探测器实时探测旋转物体的转动速度。

另外，根据本发明，控制器最好这样选择施加于电滞液的电压：在该电压下，随着探测器探出的旋转物体的速度值变高，振动阻尼器中的电滞液粘度变低。另一方面，控制器最好在这样的情况下选择施加于电滞液上的电压：在该电压下，随着探测器探出的旋转物体的速度变低，振动阻尼器中的电滞液粘度变高。控制器最好还根据探测器探出的转动速度主动控制电压施加器的操作。

另外，为实现这一目的，根据本发明的一阻尼装置是用于一进给装置的阻尼装置，进给装置包括：一具有阳螺纹的并绕一转动轴转动的旋转物体；一转动所述旋转物体的电动机；和一作直线运动的可移动物体，所述阻尼装置包括：

一振动阻尼器，它设有与所述旋转物体上的阳螺纹相配合的阴螺纹，并其将旋转物体的转动转变为直线运动，该阻尼器充有具有根据施加于电滞液上的电压值而变化粘度的电滞液，并使所述移动物体的至少一部分可移动地支承在电滞液中；

一电压施加器，它施加电压于所述振动阻尼器的电滞液上；以及

一控制所述电压施加器的操作的控制器，这样，根据所述运动物体的运动速度，一电压可施加于所述振动阻尼器的电滞液上，其中的所述电压是指：在此电压下，获得了吸收所述运动物体的振动的电滞液的粘度。

为实现第二目的，根据本发明，阻尼装置包括一指示器和一记忆器。此外，较佳的是，当指示器指出移动物体的移动速度时，控制器指示电动机按照指出的移动速度转动移动物体，对应于指出的移动速度而选择施加于电滞液上的最佳电压，并控制电压施加器的操作。这样，所选的电压能被施加于振动阻尼器中的电滞液上。

指示器指出运动物体的运动速度。

记忆器对运动物体的每个预期的运动速度，储存预先获得的控制信息，该控制信息是表示运动物体的运动速度和施加于电滞液上的最佳电压之间的关系。在此最佳电压下，获得在此运动速度下最有效吸收运动物体振动的电滞液的粘度。

另外，根据本实施例，控制器较佳地从记忆器的控制信息中选择施加于电滞液上的电压，在该电压下，随着指示器指出的运动物体的运动速度的指示值的变高，振动阻尼器中电滞液的粘度变高。另一方面，控制器较佳地从记忆器的控制信息中选择施加于电滞液上的电压，在该电压下，随着指示器指出的运动物体的运动速度的指示值的变低，振动阻尼器中电滞液的粘度变低。

另外，根据本发明，阻尼装置包括一探测器。此外，较佳的是，控制器选择施加于电滞液上的最佳电压，以对应探测器从记忆器的控制信息中探测到的运动速度，并主动控制电压施加器的操作，这样，所选的电压能被施加到电滞液上。

探测器实时探测运动物体的运动速度。

另外，根据本发明，控制器较佳地选择施加于电滞液的电压。在此电压下，随着探测器探出的运动物体的速度值变高，振动阻尼器中的电滞液的粘度变高。另一方面，控制器较佳地选择施加于电滞液的电压。在此电压下，随着探测器探出的运动物体的速度值变低，振动阻尼器中的电滞液的粘度变低。控制器最好还主动地根据探测器探出的运动速度来控制电压施加器的操作。

附图说明

图1是按照本发明第一实施例的设有一阻尼装置的一三维坐标测量仪的示意结构的说明图；

图2示出了三维坐标测量仪在低速致动时发生的微振动的例子；

图3是图1所示阻尼装置的局部横截面图；

图4是表示图1所示阻尼装置示意结构的框图；

图5是按照本发明第二实施例的设有一阻尼装置的一三维坐标测量仪的示意结构的说明图；

图6是图5所示阻尼装置的外向立体图；

图7是图5所示阻尼装置的局部横截面图；以及

图8是表示图5所示阻尼装置示意结构的框图。

具体实施方式

第一实施例

下面参照附图，描述本发明的最佳实施例。应该注意到：作为举例，在此应用了球螺栓作为本实施例的三维坐标测量仪。也就是说，本实施例假定这样的一种情况：一阻尼装置设置在驱动三维坐标测量仪的一旋转轴的端头，当旋转轴转动时阻尼装置抑制所发生的振动。

图1示出了设置了按照本发明实施例的一阻尼装置的三维坐标测量仪的示意结构。

如图1所示，三维坐标测量仪包括：一底座12，例如，有一样本(未图示)安装在该底座上；一支承柱14(线性移动物体)；以及，一进给装置16。

底板12有一沿其直线方向的导向道18。支承柱14的滑动头20配装进导向道18内，滑动头20沿导向道18滑动。此外，支承柱14上设置了一取样器22以获取诸如样本的位置坐标的样本信息。

进给装置16包括：用来抑制旋转物体振动的一控制器24、一驱动器26、一电动机28。一用来驱动(旋转目标)的旋转轴30、一螺母32(线性移动目标)和一指示器34。

电动机28包括，例如，诸如步进电动机的一脉冲电动机。电动机28的旋转轴与驱动旋转轴30相连。驱动器26响应控制器24的一指令，转动电动机28进而转动驱动旋转轴30。

驱动旋转轴30在轴外周表面上有阳螺纹36。螺母32在内周表面上有阴螺纹38以配合于阳螺纹36。根据这个原因，通过阳螺纹36和阴螺纹38，旋转轴30的旋转运动转变为螺母32的直线性运动。螺母32在外周表面上固定于支承柱14之上。

由此构成了三维坐标测量仪10，当一速度值从指示器34输入，从控制器24发出的指令传送到驱动器26，驱动器26从而转动电动机28。当电动机28转动时，电动机28的驱动力传送到驱动旋转轴30。驱动旋转轴30的旋转运动通过阳螺纹36和阴螺纹38传送到螺母32，从而使螺母32作直线运动。由于支承柱14固定在螺母32上，这样，使支承柱14和取样器22能沿水平方向对底座12作进给运动。

在本实施例中，可以通过指示器34调整速度值以及调整作用于电动机28的驱动功率。因此，例如，当进给运动用来对取样器相对于样本定位时，就可以高速移动支承柱14和取样器22。在本实施例中，当取样器22要获取样本信息时，也可以低速或诸如此类移动支承柱14和取样器22。因此，在本实施例中，对不同的测量，例如，点对点测量，扫描测量和高速扫描测量以及进给运动，可根据每种速度移动和进给支承柱14和取样器22。

与此同时，在加速和减速时发生的残余振动比起在常速驱动时的微震动来说，是一个更为严重的问题。具体来说，微振发生在常速移动诸如三维坐标测量仪之类的测量装置的可移动部分。此外，即使可移动部分作微小运动，例如，发生如图2所示的微振动，相应地常发生变动误差。而且，振动甚至发生在高速扫描测量中。

在本实施例中，因此，用于旋转物体上的振动阻尼装置40设置在与电动机28旋转轴相连的驱动旋转轴30端头的相对端头上。

本实施例中的旋转物体的振动阻尼装置40将给以更具体的描述。

如图3所示，旋转物体振动阻尼装置40包括一阻尼箱42、一电滞液44、一用于振动阻尼的旋转轴和诸圆柱环48。

阻尼箱42充满电滞液44。振动阻尼旋转轴46的一端与驱动旋转轴30的一端相连。

振动阻尼旋转轴46的另一端的部分设置了多个圆柱环48。圆柱环48可转动地设置在充满电滞液44的阻尼箱42内。此外，阻尼箱42上设置电极50和52。

根据从控制器上发出的指令，从电压施加器上对电极50和52施加适当的电压，这样充入阻尼箱42的电滞液的粘度得到控制。

在本实施例中，当驱动旋转轴30转动时，设置在振动阻尼旋转轴46上的圆柱环48也转动，则使电滞液44发生了运动。依据随着电滞液44运动时的流速产生了与电滞液44的粘度成正比的能量耗散，从而显示了振动阻尼的效果。

在本实施例中，因此，如果根据从控制器上发出的指令，电压施压器改变了施加于电滞液44上的电压，则电滞液44的粘度发生改变，因而可以获得最佳的振动阻尼效果。

按照三维坐标测量仪(CMM)，例如，在高速运动时，根据从控制器发来的指令，电压施加器把施加用于电滞液44上的电压设置为零值，从而降低了电滞液44的粘度。

另一方面，当低速运动时(例如点对点测量或扫描测量)，根据从控制器发出的指令，电压施加器提高施加于电滞液44上的电压，从而增加了电滞液44的粘度。

正如可看到的，在本实施例中，控制器可主动地控制电滞液44的粘度，这样，实现了平稳的定向滑动。在本实施例中，在高速运动时残余振动被压制，在低速运动时微振动被压抑，从而例如减少了由振动引起的误差。

而且，在本实施例中使用了电滞液，且电滞液的粘度是可调的，因而，从高速运动到低速运动的大范围应用中能使用进给装置。

另外，在本实施例中，在三维坐标测量仪或诸如此类的仪器运动时，振动可被压制，微振动在测量时可被压抑，因而可改善由于三维坐标测量仪的振动所引起的精度变化。

此外，本实施例的阻尼装置是适用于通用的三维坐标测量仪或诸如此类的仪器，且在加速运动和高粘度方面尤具更大的优点。

而且，在本实施例中，如图3所示，阻尼装置40的阻尼旋转轴46通过一联轴器(连轴节)56连接于三维坐标测量仪的驱动旋转轴30。

对联轴器56来说，例如，一种金属弹簧型的联轴器比其它的联轴器更适合用于本实施例所示的CMM的阻尼装置。联轴器56包括例如一驱动侧的联结部分57、一阻尼侧的联结部分59和一中介部分61。

驱动侧联结部分57是由具有高扭转刚度的材料做成，且安装在驱动旋转轴30的一端。

阻尼侧联结部分59是由具有如驱动侧联结部分57的情形相同的高扭转刚度的材料做成，且安装在振动阻尼器40的阻尼旋转轴46的一端。

中介部分61是由不易降低联轴器56的扭转刚度的材料做成，该材料在一定程度上是柔性的，能适当地吸收旋转轴30和46之间的偏移(或称为不对准度)。中介部分61可由例如金属板弹簧做成。中介部分61设置在介于驱动侧联结部分57和阻尼侧联结部分59之间的联结头里。

如上所述，在本实施例中联轴器56有高扭转刚度。其结果，在三维坐标测量仪中支承柱相对于底座移动，即使该CMM有一重量，比如重达几百公斤，驱动旋转轴30的驱动力可毫无疑义地通过联轴器56传递到阻尼旋转轴46上。而且，在此实施例中，即使支承柱和取样器相对于底座高速移动，驱动旋转轴30的驱动力可毫无疑义地通过联轴器56传递到阻尼旋转轴46上。因此，能适当控制支承柱和取样器的高速运动。

另外，在本实施例中，驱动旋转轴30的大部分振动通过联轴器30被传递到阻尼装置40的阻尼旋转轴上。这样，振动阻尼装置40可以保证在驱动旋转轴30上发生的振动具有良好的阻尼。

此外，在本实施例中，联轴器56的中介部分61由金属板弹簧做成，该弹簧不易降低联轴器56的高扭转刚度，且有足够的柔性偏转到这样的程度：介于旋转轴30和40之间的偏移可适当地被吸收。由于这个原因，联轴器56在不降低联轴器56的高扭转刚度的情况下也能抑制来自驱动旋转轴30的一部分振动。这对于普通联轴器来讲是极其困难的。普通联轴器通常不具备如中介部分61那样的柔性体，或不具备设置有起这种阻尼作用的由橡胶树脂做成的柔性件的联轴器。

而且，在本实施例中，由上述的金属板弹簧做成的中介部分61能适当地吸收介于驱动旋转轴和阻尼旋转轴46之间的偏移。这可大大减少由于旋转轴30和46的偏移引起的振动的发生。

在本实施例中，特别合适地使用了如联轴器56那样的金属板弹簧型的联轴器。这种联轴器的中介部分61由金属板弹簧制成，因为它有高扭转刚度且能适当吸收旋转轴间的偏移。而且，金属弹簧型联轴器，例如金属圈弹簧型联轴器由金属圈弹簧制成，用作中介部分61，与金属板弹簧型联轴器一样适用于CMM。

下面将具体描述本实施例中阻尼装置的控制原理。

如上所述，本实施例的阻尼装置包括：设置在驱动旋转轴30的一端上的振动阻尼器40、指示器34、旋转物体阻尼记忆器58、旋转物体阻尼电压施压器60和如图4所示的旋转物体阻尼控制器24。

指示器34指示驱动旋转轴30(旋转物体)的转动速度。

旋转物体阻尼记忆器58储存旋转物体阻尼控制信息，该控制信息代表驱动旋转轴30的转动速度和合适的施加电压之间的关系。合适的施加电压是指：在该电压之下，电滞液具有在该速度时最有效吸收驱动旋转轴30的振动的粘度。

旋转物体阻尼电压施加器60对旋转物体振动阻尼器40内所充的电滞液施加电压。

当指示器34指出驱动旋转轴30的旋转速度时，控制器24向驱动器26发出一指令，以按指出的速度转动旋转物体，并控制旋转物体阻尼电压施加器60按指出的速度进行操作。

也就是说，控制器24选择一施加于电滞液的最佳电压来控制旋转物体阻尼电压施加器60，该最佳电压对应于从储存于旋转物体阻尼记忆器58中的旋转物体阻尼控制信息中所指出的速度。通过对旋转物体振动阻尼器40中所充的电滞液施加所选的电压，控制器24控制旋转物体阻尼电压施加器60的操作。

例如，控制器24从记忆器58中的旋转物体阻尼控制信息中选取一要施加的电压。在该电压之外，随着从指示器34中指出的驱动旋转轴30的转动速度值的变高，振动阻尼器40中所充的电滞液的粘度就变低。

另一方面，控制器24从记忆器58的旋转物体阻尼控制信息中选取要被施加的电压。在该电压之下，随着从指示器34中指出的驱动旋转轴30的转动速度值的变低，在振动阻尼器40中的电滞液的粘度就变高。

在本实施例中，振动阻尼器40中电滞液的粘度水平和由粘度水平而获得的阻尼水平之间的关系如下列表1所示。在本实施例中，低速和高速操作在例如每个点对点测量和扫描测量中得以实施。

为在每个操作中控制阻尼，如下面表2所示的控制方法可以实例的方式加以采纳。

[表1]

粘度水平	低	中	高
				阻尼水平	低	中	高

[表2]

1.点对点测量

1)测量点之间的距离相当长的情形：

操作状态	控制驱动旋转轴的主要目的	粘度水平
			1.测量点之间高速运动	降低驱动旋转轴周围的惯性和改善驱动传递特性	低
2.减速和测量	改善阻尼效果	高

2)测量点之间的距离较短的情形：

操作状态	控制驱动旋转轴的主要目的	粘度水平
			3.测量点之间中速运动	降低驱动旋转轴周围的惯性和改善驱动传递特性	低
4.减速和测量	改善阻尼效果	高

在上述第二项和第四项中的减速阶段，根据振动频率所呈现的阻尼，在高速运动时更有效地减小了残余的振动。

2.扫描测量(例如侧立面测量(profiling measurement))

操作状态	控制驱动旋转轴的主要目的	粘度水平
			5.高速扫描测量(高速侧立面测量)	改善按高速侧立面测量的阻尼振动的阻尼效果	高
6.低速扫描测量(低速侧立面测量)	改善按低速侧立面测量的阻尼振动的阻尼效果	高

控制器24控制电压施加器60的操作，这样，能将根据驱动旋转轴30所指示的转动速度值得到的电压施加在电滞液上。

按照本发明，阻尼装置还包括一探测器62。

探测器62实时探测驱动旋转轴30的转动速度。

此外，控制器24能进行积极的控制。这就是说，控制器24根据探测器62从储存在记忆器58中的控制信息得到的每个速度，选择施加于电滞液上的电压。控制器24控制电压施加器60的操作，这样，所选的电压能被施加到电滞液上。控制器24从而根据基于指示的速度值设定的初始电压可更精确地进行主动控制。

在例如三维坐标测量仪的情形中，在高速运动时，控制器24设定施加于电滞液的电压为零，并设定电滞液的粘度为低粘度。另一方面，在低速运动时(例如，点对点测量或扫描测量)，控制器24设定施加于电滞液的电压为高电压，并设置电滞液的粘度为高粘度。这样，控制器24主动地控制了电滞液的粘度。

如上所述，在根据本实施例的阻尼装置中，利用电滞液而得到的变化的阻尼设置在如三维坐标测量仪的精密机器的驱动旋转轴的端头部分上。从而将根据驱动旋转轴的转动速度而定的最佳电压施加到电滞液上。

根据本实施例，其结果，不仅可减少旋转轴本身的变化，而且可充分传递驱动力。此外，通过根据每个速度来控制施加于电滞液的电压，就可根据变化的速度来对旋转物体施加最佳阻尼。此外，由于减少了因旋转物体的振动而引起的支承柱本身振动的发生，就可能通过进给装置实现平顺的导向滑动。

因此，根据本实施例就可能在高速运动时压制径向的振动，从而抑制低速运动时的微振动，并高精度地转动该旋转物体。其结果，可减少由振动引起的误差，因此达到了本发明的第一目的。

另外，根据本实施例，预先将关于驱动旋转轴的每个预期的转动速度的阻尼控制信息储存在记忆器里。此外，通过获得在驱动旋转轴上的速度信息，控制器选取记忆器中的控制信息并根据每个速度选取最佳控制信息。根据所选的控制信息，控制器控制该电滞液。

例如，在本实施例中，在移动运动物体或诸如此类之前，根据一指示的速度预先假定发生在运动物体上的振动，并设置一施加于电滞液上的电压。也就是说，运动物体上发生了振动之后，对运动物体作传统的控制时，在运动物体根据指示的速度值发生运动之前预先假定了运动物体的振动，然后根据本发明控制电滞液。

由于这个原因，与振动发生之后对运动物体加以控制的情形相比，通过预先假定振动，就有可能减少振动的发生，然后控制电滞液。因此，根据本实施例，可以高精度地控制阻尼。此外，与控制信息不是预先从记忆器中获得的情形相比，就有可能迅速进行控制从而实现本发明的第二目的。

此外，尽管通常认为：通过会引起振动发生的电动机来控制驱动旋转轴的转动速度以及通过阻尼装置来控制阻尼，这两者是分别进行的，然而，根据本发明这些控制是互相关联的。

换句话说，在本实施例中，当从指示器中指示出速度时，步进电动机的操作在指示的速度下受控制，对振动阻尼器的电压的施加得到控制。因此，根据本实施例，与分别进行控制驱动旋转轴的转动速度以及通过阻尼装置控制阻尼的情形相比，就有可能进行高精度的阻尼控制。其结果，就可以实现本发明的第一目的。此外，由于本实施例中实现了速度的控制，就可实现本发明的第二目的。

根据本实施例，特别是，控制器设置电滞液的低粘度值从而减小高速运动时加在旋转物体上的荷载。在轻微运动时，相比之下，控制器设置电滞液的高粘度值来进行高阻尼。根据本实施例，可以看到，电滞液的粘度在高速运动和轻微运动之间可得到不同的控制。其结果，本实施例可实现两个目的，即高速运动时压制残余振动，轻微运动时抑制振动，以此能成功地达到本发明的第一目的。

而且，根据本实施例，探测器实时探测驱动旋转轴的转动速度，控制器主动地根据探测器探得的速度控制电压施加器的操作。

其结果，根据基于指示的速度值而设置的初始电压，可进行更精确的、主动的控制。在本实施例中，例如，在支承柱运动时，根据基于指示的速度值而设置的初始电压，能主动且更精确地控制电滞液，就能进行更为精确的阻尼控制。其结果，实现了本发明的第一目的。

而且，根据本实施例，设置了连接阻尼旋转轴和驱动旋转轴的联轴器。据此，可以确定无疑地通过联轴器将驱动旋转轴的转动力传递到阻尼旋转轴。此外，联轴器可吸收驱动旋转轴和阻尼旋转轴之间的偏移。因此，根据本实施例，可以高精度地传递旋转物体的转动，并大大减小旋转轴的振动。因此可实现本发明的第一目的。

第二实施例

参照附图，下面描述本发明的第二实施例。本实施例假定下面的情形：振动阻尼器设置在一三维坐标测量仪的驱动联轴部分，从而使驱动联轴部分的振动得到抑制。与第一实施例相对应的部分用第一实施例的标号加上100给予标注，且在此不另外加以说明。

如图5所示，本实施例假定这样的情形：阻尼装置设置在组成三维坐标测量仪的球螺栓的螺母132上，作为直线运动物体的支承柱114设置在整个阻尼装置上，从而支承柱114上的振动得以抑制。

图6是根据本实施例的一运动物体振动阻尼器140的立体示意图，图7是振动阻尼器140的局部横截面图。

在本实施例中，运动物体振动阻尼器140包括：螺母132(直线运动物体)、一框架170、一飞轮172以及一直线运动物体附着板174。

螺母132上有阴螺纹(未图示)，其内周与驱动旋转轴130的阳螺纹136相配合。框架170与螺母132的外周相固定，框架170内充有电滞液144。

通过框架170内的电滞液可移动地固定住飞轮172的一部分。运动物体附着板174固定在飞轮172上，并附着在三维坐标测量仪的支承柱上。

在本实施例中，运动物体阻尼控制器在支承柱高速运动时设置一高电压施加在框170内的电滞液上，并设置电滞液144的粘度为高粘度，从而改善螺母132的驱动传递特性。在支承柱作低速运动时(例如点对点测量或扫描测量)，控制器设置一施加于电滞液144上的电压，以获得对支承柱的最佳阻尼。结果，球螺栓由于本身的重量而挠曲，在垂直方向上和水平方向上作一锥形运动。在本实施例中，球螺栓的脱离量可由框170内的电滞液所吸收。

此外，控制器主动地控制电滞液144的粘度，从而实现平顺的导向滑动。例如，控制器在高速运动时压制残余振动，同时，在低速运动时抑制微振动，从而可减少由振动引起的误差。

而且，当球螺栓转动时发生螺母的球转动，且发生微振动。在本实施例中，甚至连微振动也通过框170内的电滞液144被抑制。

参照图8，将更具体地描述根据本实施例的振动阻尼器的控制原理。

在本实施例中，运动物体阻尼记忆器158储存控制信息，该控制信息包括预先获得的螺母和支承柱的运动速度与施加于电滞液上的最佳电压之间的关系，记忆器从而获得能最有效地吸收在每个运动速度上发生在螺母和支承柱上的振动的电滞液粘度。

运动物体阻尼控制器124从记忆器158的控制信息中选择施加到电滞液上的电压，这样，随着连接于驱动器126的螺母(支承柱)获取自指示器34的电动机的运动速度的指示值变高时，电滞液的粘度就变高。

另一方面，运动物体阻尼控制器124从记忆器158的控制信息中选择施加到电滞液上的电压，这样，随着连接于驱动器126的螺母(支承柱)或取自指示器34的电动机的运动速度的指示值变低时，电滞液的粘度变低。

根据从记忆器158的信息中所选取的控制信息，控制器124控制运动物体振动阻尼器140。本实施例中，在驱动联轴器部分的电滞液的粘度水平和由粘度水平获得的阻尼水平之间的关系由下面表3示出。在本实施例中，例如，低速和高速操作在每个点对点测量和扫描测量中得以实施。为在每个操作中控制阻尼操作，下面表4所示的控制方法可作为一例子而被采纳。

[表3]

粘度水平	低	中	高
				阻尼水平	高	中	低

[表4]

1.点对点测量

1)测量点之间的距离相当长的情形：

操作状态	控制驱动旋转轴的主要目的	粘度水平
			1.测量点之间高速运动	改善驱动联轴器部分的传递特性	高
2.减速和测量	改善阻尼效果	低

2)测量点之间的距离相当短的情形：

操作状态	控制驱动旋转轴的主要目的	粘度水平
			3.测量点之间中速运动	改善驱动联轴器部分的传递特性	高
4.减速和测量	为改善阻尼效果	低

当上述表中第二项和第四项的减速和测量时，根据振动的频率显示阻尼，从而在高速运动时更有效地减少残余振动。

2.扫描测量(例如侧立面测量)

操作状态	控制驱动旋转轴的主要目的	粘度水平
			5.高速扫描测量(高速侧立面测量)	改善按高速侧立面测量的阻尼振动的阻尼效果	中
6.低速扫描测量(低速侧立面测量)	改善按低速侧立面测量的阻尼振动的阻尼效果	低

控制器124控制运动物体阻尼电压施加器160的操作，这样按照螺母32或支承柱的运动速度的指示值而获得的电压可施加到电滞液上。

在本实施例中，例如，在高速运动时，运动物体阻尼控制器124设置施加于电滞液上的电压为高电压，设置电滞液的粘度为高粘度，以此改善驱动特性。

另一方面，在低速运动时(例如点对点测量或扫描测量)，运动物体阻尼控制器124设置一施加于电滞液上的电压以获得最佳阻尼特性。

其结果，因为球螺栓由于自重被弯曲，球螺栓沿垂直方向和水平方向的锥形运动。在本实施例中，球螺栓的脱离度(escape)可被螺母中的电滞液所吸收。

在本实施例中，电滞液的粘度被主动地加以控制，从而实现平顺的导向滑动。例如，在高速运动时残余振动被压制，在低速运动时微振动被压抑，这样，减少由振动引起的误差。

此外，在本实施例中，设有实时探测螺母和支承柱的运动速度的探测器162。由此，根据探测器从记忆器158的控制信息中探测到的速度，控制器124选择一施加的电压。控制器124主动地根据所选的电压控制电压施加器的操作。这就是说，控制器124能根据基于指示器134的指示值而设定的初始电压更精确地主动地进行控制。

如上所述，在本实施例中，运动物体振动阻尼器140设置在螺母上，支承柱设置在振动阻尼器140上，根据螺母和支承柱的运动速度抑制振动。

由此，在本实施例中，可大大降低来自驱动旋转轴130的振动或从螺母到支承柱的振动的传播。此外，在本实施例中，由于可充分地传递一驱动力，支承柱可能高精度地进给和移动。

另外，在本实施例中，通过根据诸如螺母或支承柱之类的直线运动物体的运动速度控制电滞液。发生在如螺母或支承柱之类的直线运动物体上的振动可根据变化的速度被最佳地抑制。因此，在本实施例中，可以高精度地进给和移动该运动物体，并大大减少传递到运动物体的振动。这样，可实现本发明的第一目的。

另外，在如第一实施例情形的本实施例中，关于运动物体每个预期的速度的控制信息预先储存在记忆器中。控制器存取记忆器中控制信息，并按运动物体的运动速度选择最佳控制信息。控制器按照所选的控制信息来控制电滞液。

由此，在本实施例中，与振动物体在振动发生后加以控制的情形相比，通过预先假定振动然后控制电滞液，就可减少振动的发生。因此，按照本实施例，就有可能高精度地控制阻尼。此外，与控制信息不是预先在记忆器中获得的情形相比，就可能迅速进行控制，从而实现本发明的第二目的。

另外，根据本实施例，探测器实时探测运动物体的运动速度，控制器根据由探测器探得的速度主动控制电压施加器。在本实施例中，例如，如在第一实施例的情形中，按照基于所指示的速度值设定的初始值更精确且主动地控制电滞液。结果，按照本实施例，就有可能更精确地控制在运动物体上的振动阻尼，从而充分实现了本发明的第一目的。

另外，按照如第一实施例情形的本实施例，通过阻尼装置，速度控制与阻尼控制相互关联在一起。由此，与那些控制相分离的情形相比，就可能进行高度正确的阻尼控制。因此，根据本实施例，本发明的第一目的得到充分的实现。此外，由于控制的这种相互联系，能进行迅速的控制，从而本发明的第二目的得到充分的实现。

应该注意到本发明的阻尼装置不局限于上述各种结构，可在本发明的范围内作各种变化和修改。

例如，即使驱动旋转轴是在加速或减速，控制器可根据指示的速度或由探测器探得的速度进行实时的阻尼控制。或者，控制器可根据速度来控制一个粘度控制循环，而不是根据速度来控制粘度为恒定值。

另外，可通过设置一振动仪来获得阻尼控制信息，该振动仪可安装在例如三维坐标测量仪的支承柱的顶端，或Z向测量轴的顶端，求得一个值，使得对应每一个驱动速度的振动变为最小的振动，由此可获得控制信息。或者，通过暂停几次三维坐标测量仪的定位，获得阻尼控制信息，从而求得定位精度的变化是最小的一个值。

另外，在本实施例的各种结构中，描述了一个分开提供旋转物体振动阻尼器和移动物体振动阻尼器的例子。这两个阻尼器可被组合。这样做的话，与各个振动阻尼器是单独提供的情形相比，可获得一种高阻尼效果。此外，更迅捷的阻尼控制得到保证。

另外，在本实施例中，电动机可采用一种适宜的电动机，如DC电动机、AC电动机或超声波电动机。然而，要通过阻尼装置把驱动旋转轴的移动控制与阻尼控制联系起来，那么应首选一种脉冲电动机诸如上述的步进电动机。

另外，在本实施例的各种结构中，描述了在三维坐标测量仪中运用本发明的阻尼装置的例子。然而，本发明不局限于此。不用说，本发明的阻尼装置不仅应用于不同的机器，例如，进行低速操作和高速操作的机器(不同于三维坐标测量仪的测量仪)而且可应用于如机器人之类的普通机器。

Claims (11)

1.一种用于一机器中的阻尼装置，该机器包括一绕旋转轴转动的旋转物体和一转动所述旋转物体的电动机，该阻尼装置包括：

一充有电滞液的振动阻尼器，所述电滞液具有根据施加于电滞液上的电压值而变化的粘度，所述振动阻尼器使所述旋转物体的至少一部分可转动地支承在电滞液中；

一施加电压于所述振动阻尼器上的电滞液的电压施加器；以及

一控制所述电压施加器的操作的控制器，这样，按照所述旋转物体的转动速度，一电压可被施加于所述振动阻尼器的电滞液上，其中所述电压是指：在此电压下，获得吸收所述旋转物体的振动的电滞液的粘度。

2.按照权利要求1所述的一阻尼装置，其特征在于，该阻尼装置包括：

一指示所述旋转物体的转动速度的指示器；以及

一储存控制信息的记忆器，该控制信息代表了所述旋转物体的转动速度和施加于电滞液上的所述电压之间的关系，其中的所述电压是指：在该电压之下，电滞液的粘度在该转动速度时吸收旋转物体的振动，对旋转物体的每个预期的转动速度，预先获得该电压，其中

当所述指示器指出所述旋转物体的转动速度时，所述控制器指示所述电动机按指出的转动速度去转动旋转物体，选择施加于电滞液的所述电压以对应指出的转动速度，并控制所述电压施加器的操作，这样，所选电压可被施加到所述振动阻尼器中的电滞液上。

3.按照权利要求2所述的一阻尼装置，其特征在于，

所述控制器从所述记忆器的控制信息中选取施加于电滞液上的电压，在此电压之下，随着由所述指示器指出的旋转物体的转动速度的指示值变高，所述振动阻尼器的电滞液的粘度则变低；以及

所述控制器从所述记忆器的控制信息中选取施加于电滞液上的电压，在此电压之下，随着由所述指示器指出的旋转物体的转动速度的指示值变低，所述振动阻尼器的电滞液的粘度则变高。

4.按照权利要求2所述的一阻尼装置，其特征在于，该阻尼装置包括：

一实时探测所述旋转物体的转动速度的探测器，其中，

所述控制器选取施加于电滞液上的所述电压来对应由所述探测器从所述记忆器的控制信息中探测的转动速度，并主动地控制所述电压施加器的操作，这样所选电压可被施加到电滞液上。

5.按照权利要求4所述的一阻尼装置，其特征在于，

所述控制器选取施加于电滞液上的电压，在此电压之下，随着由所述探测器探出的旋转物体的速度值变高，在所述振动阻尼器中的电滞液的粘度则变低；

所述控制器选取施加于电滞液上的电压，在此电压之下，随着由所述探测器探出的旋转物体的速度值变低，在所述振动阻尼器中的电滞液的粘度则变高；以及

所述控制器按照所述探测器探出的转动速度主动地控制所述电压施加器的操作。

6.按照权利要求1所述的一阻尼装置，其特征在于，

所述旋转物体包括：

支承在所述振动阻尼器的电滞液中的一阻尼旋转轴；

传递来自所述电动机的驱动力的一驱动旋转轴；以及

联接所述阻尼旋转轴和所述驱动旋转轴的一联轴器，其中，

来自所述驱动旋转轴的转动力通过联轴器传递到所述阻尼旋转轴，联轴器吸纳介于阻尼旋转轴和驱动旋转轴之间的偏移。

7.用于进给装置的一阻尼装置，进给装置包括：一具有阳螺纹的并绕一转动轴转动的旋转物体；一转动所述旋转物体的电动机；和一作直线运动的可移动物体，所述阻尼装置包括：

一振动阻尼器，它设有与所述旋转物体上的阳螺纹相配合的阴螺纹，并其将旋转物体的转动转变为直线运动，该阻尼器充有具有根据施加于电滞液上的电压值而变化粘度的电滞液，并使所述移动物体的至少一部分可移动地支承在电滞液中；

一电压施加器，它施加电压于所述振动阻尼器的电滞液上；以及

一控制所述电压施加器的操作的控制器，这样，根据所述运动物体的运动速度，一电压可施加于所述振动阻尼器的电滞液上，其中的所述电压是指：在此电压下，获得了吸收所述运动物体的振动的电滞液的粘度。

8.按照权利要求7所述的一阻尼装置，其特征在于，该阻尼装置包括：

一指示所述运动物体的运动速度的指示器；以及

一储存控制信息的记忆器，该控制信息代表所述运动物体的运动速度和施加于电滞液上的所述电压之间的关系，其中的所述电压是指：在此电压之下，电滞液的粘度在该运动速度上吸收运动物体的振动，对运动物体的每个预期的运动速度，应预先获得所述电压，其中，

当所述指示器指出所述运动物体的运动速度时，所述控制器指示所述电动机按指出的运动速度去转动运动物体，选取施加于电滞液的所述电压以对应指出的运动速度，并控制所述电压施加器的操作，这样，所选电压可施加于所述振动阻尼器的电滞液上。

9.按照权利要求8所述的一阻尼装置，其特征在于，

所述控制器从所述记忆器的控制信息中选取施加于电滞液上的电压，在此电压之下，随着由所述指示器指出的运动物体的运动速度的指示值变小，所述振动阻尼器的电滞液的粘度则变高；以及

所述控制器从所述记忆器的控制信息中选取施加于电滞液上的电压，在此电压之下，随着由所述指示器指出的运动物体的运动速度的指示值变低时，所述振动阻尼器的电滞液的粘度则变低。

10.按照权利要求8所述的一阻尼装置，其特征在于，该阻尼装置包括：

一实时探测所述运动物体的运动速度的探测器；其中

所述控制器主动选取施加于电滞液的所述电压以对应由所述探测器从所述记忆器的控制信息中探测的运动速度，并控制所述电压施压器的操作，这样，所选电压可被施加于电滞液上。

11.按照权利要求10的一阻尼装置，其特征在于，

所述控制器选取施加于电滞液上的电压，在该电压之下，随着由所述探测器探得的运动物体的速度值变高时，所述振动阻尼器的电滞液的粘度则变高；

所述控制器选取施加于电滞液上的电压，在该电压之下，随着由所述探测器探得的运动物体的速度值变低时，所述振动阻尼器的电滞液的粘度则变低；以及

所述控制器按照由所述探测器探测的运动速度主动地控制所述电压施加器的操作。

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