CN1646877A - 具有阻尼器的运动联结器 - Google Patents

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Abstract

用于将两个元件(18、20)可松开地连接起来的装置，包括两个元件(18、20)，每个元件设置有协同操作元件(22A、24A)用以限定一个元件相对于另一个元件的位置。阻尼器(30)设置在这两个元件中的至少一个上，用以降低当这两个元件连接在一起时的冲击。这两个元件可以包括模块化表面传感器的两个模块。阻尼器可以包括引导装置以帮助将元件引导到一起。

Description

具有阻尼器的运动联结器
本发明涉及运动联结的零件的阻尼。本发明特别适合用于接触探头的运动联结的零件的阻尼。
我们较早的欧洲专利0501710公开了一种探头，其包括传感模块和触针模块，它们由磁性装置装配在一起，它们的相对位置由运动元件限定。触针模块夹持与工件接触的触针，该触针与工件接触时被偏移。传感模块包括一个固定结构，其可以与坐标定位机的可动臂连接并且包含探测触针偏移的传感器。探头的模块化特性使得触针模块可更换，因此允许使用不同类型的触针，例如不同长度的触针。
这种探头有如下的缺点，如果使用非常大的触针，则将触针模块保持在传感模块上所需的磁力也很大。大的磁力有如下影响，在两个模块被连接在一起的时候，它将导致冲击，这会扰乱传感模块中的电子传感器，导致它们变得不可靠。
而且，冲击导致模块的运动元件的磨损和破坏，这将影响系统的测量。
本发明提供一种装置，其包括第一部件，第一部件用于与第二部件可松开的连接；
所述第一部件设置有一组元件，以与第二部件上的相应一组元件相协同操作来限定当第一部件和第二部件互相接触时第一部件相对于第二部件的位置；
在第一部件上的阻尼器，从而当第一部件和第二部件相互接触时第一部件和第二部件之间的运动衰减。
阻尼器降低了在两个部件被连接起来时的冲击。
优选地，第一部件和第二部件由磁性装置可松开地装在一起。
优选地，阻尼器包含壳体，其中安装有活塞，所述活塞被偏压以从壳体凸出，并且其中壳体填充有粘性物质。
阻尼器也可以包含至少一个引导装置，其帮助引导第一部件和第二部件。该至少一个引导装置可以包含连接于阻尼器的至少一个定位销，其由第二部件上的至少一个相应的凹口接纳。至少一个定位销和至少一个相应的凹口的布置可以是这样的，所述至少一个定位销和凹口不与由协同操作元件所限定的第一部件相对于第二部件的位置干涉。
优选地，第一和第二元件约束第一部件相对于第二部件的运动。当第一部件和第二部件连接到一起时，第一部件相对于第二部件的位置仅仅由协同操作的元件限定。
第一部件可以是模块化表面传感器的保持模块和任务模块中的一个，并且第二部件可以是模块化表面传感器的保持模块和任务模块中的另一个。
本发明的第二方面提供一种装置，其包括第一部件，第一部件用于可松开地连接第二部件，与所述第二部件结合在一起，包括：
第一部件设置有一组元件，以与第二部件上的相应的一组元件相协同操作来限定当第一部件和第二部件互相接触时第一部件相对于第二部件的位置；
第一部件上的阻尼器，从而第一部件和第二部件相互接触时使它们之间的运动衰减；
其中第二部件也设置有阻尼器，从而第一部件和第二部件相互接触时使它们之间的相对运动衰减。
本发明的第三个方面提供用于与模块化表面传感器的保持模块可松开地连接的任务模块，该任务模块包括：
与保持模块可松开地连接部件；
在所述部件上的一组元件，其与保持模块上的一组相应的元件协同操作来限定当任务模块和保持模块互相接触时任务模块相对于保持模块的位置；和
任务模块上的阻尼器，从而当任务模块和保持模块互相接触时使它们之间的相对运动衰减。
保持模块和任务模块可以分别包含诸如允许绕至少一个轴线旋转的铰接式探测头的探测头和探头。保持模块和任务模块可以包含探头的传感模块和触针模块。
阻尼器可以包含位于该部件内的阻尼器壳体和安装在阻尼器壳体中的阻尼器活塞，该阻尼器活塞被偏压而从壳体凸出。阻尼器壳体可以填充有粘性物质用来阻止阻尼器活塞随阻尼器壳体的运动。
本发明的第四个方面提供一种模块化表面传感器，包括：
保持模块；
任务模块，其与传感模块可松开地连接；
在所述保持模块上的第一组元件，和在所述任务模块上的第二组元件，所述元件协同操作来限定当任务模块和保持模块相互接触时任务模块相对于保持模块的位置；
其中在所述任务模块和保持模块中的一个上有阻尼器，从而当任务模块和保持模块相互接触时使它们之间的相对运动衰减。
参考美国专利5,446,970来论述用在本说明书中的术语“运动的”(kinematic)、“运动地”(kinematically)等的含义。这些术语不仅包含运动支持，其中在部件/模块上的各对元件之间提供点接触，而且包含半运动或准运动支持，其中在各自的元件之间有小面积的线接触。
现在将参考附图以示例的方式描述本发明优选实施例，其中：
图1示出探头的简化内部视图；
图2示出传感模块和触针模块的一部分的横截面；
图3示出触针模块的板；
图4示出传感模块的板；
图5示出本发明的第二实施例的传感模块和触针模块的一部分的横截面；
图6示出本发明的第二实施例的触针模块的板；
图7示出本发明的第二实施例的传感模块的板；以及
图8示出本发明的第二实施例的阻尼器。
图1示出本发明的模拟探头10的简化视图，如图所示探头安装在坐标测量机(CMM)的可动臂8上并且探头包括传感模块12和触针模块14。触针模块14具有与工件接触的触针16并且传感模块12具有测量触针16的偏移的电子传感器(没有显示)。触针模块14可以从传感模块12松开并且可以被去除和例如用具有更长触针的触针模块更换。触针模块14设置有板18，其能够与传感模块12的装配板20相连接。板18和装配板20通过磁力固定在一起并且每一个设置有运动元件22、24来限定触针模块14相对于传感模块12的装配板20的位置并且确保触针模块14的位置的可再现性。
图2-4更详细地描述了探头的触针模块14和传感模块12的一部分。传感模块12具有装配板20，触针模块14的板18与之相连。模块12、14具有协同操作的运动元件22，24来限定触针模块14的板18在传感模块12的装配板20上的位置。如图3和4所示，运动元件22，24可以包括三个围绕板18的中心以120度间隔的一组球22A，其与在装配板20上的一组间隔相同的三对径向平行的辊子24A相协同操作。可是采用另外的元件组来限定触针模块14相对于装配板20的位置。例如，平行的辊子对可以由一个板上的球对来替换，上述球对与另一个板上的单个的球协同操作。
板18和装配板20由强磁铁保持在一起。图2示出设置在传感模块12上的磁铁26和设置在触针模块14上的保持板28。
在传感模块12和触针模块14之间设置有阻尼器，用来缓减当两个模块结合在一起时产生的冲击。
阻尼器可以安装在两个模块中的任何一个上。
图2示出阻尼器安装在保持模块里。阻尼器包括阻尼器活塞30，它插入到位于传感模块12的装配板20后面的阻尼器壳体32里。三个定位销34连接于阻尼器活塞30并且突出经过装配板20的三个孔36。定位销34和孔36围绕装配板20的中心间隔120度。
在阻尼器壳体32里提供有诸如油脂、油或空气的粘性物质33，用来提供对阻尼器活塞30的运动的阻力。通过阻尼器壳体32和阻尼器活塞30之间的弹簧38使阻尼器活塞30偏离阻尼器壳体32。
触针模块14设置有三个凹口40来接收定位销34。当触针模块14接触到传感模块12时，定位销34插入到触针模块14的相应的凹口40里。定位销34被触针模块14推回并且转而把阻尼器活塞30推到阻尼器壳体32里，这样由于油脂的粘性阻尼作用而产生了阻力。
定位销34具有额外的好处，即如果触针模块14和传感模块12没有正确对准，例如它可能是倾斜的，那么定位销34有助于正确地对准触针模块14从而运动元件20，24连接在一起。
定位销帮助两个模块的初始对准。然而一旦两个模块被连接起来后，定位销不影响由运动元件限定的触针模块的位置是重要的。因此定位销和相应的凹口具有松配合，从而不能约束触针模块相对于传感模块的横向位置。
在第二实施例中，如图5-7所示，阻尼器设置在触针模块里。与前面的实施例相同的部件使用相同的附图标号。触针模块14中的保持板28具有凹部，其容纳阻尼器壳体32并且阻尼器活塞30安装在该壳体里。如前所述，阻尼器活塞30被阻尼器壳体32和阻尼器活塞30之间的弹簧38偏压而从壳体32凸出。在阻尼器壳体32里提供有诸如油脂、油或空气的粘性物质。因此当触针模块14接触到传感模块12的时候，阻尼器活塞30被传感模块12的装配板20克服粘性物质推到壳体32里，减轻冲击并且保证传感信号的完整性。
图8详细地显示了第二种实施例中的阻尼器。阻尼器壳体32可以围绕其开口端具有凸缘42，并且活塞可以设置有凸耳44以将其保持在阻尼器壳体32里。
如上所述，协同操作的运动元件限定了触针模块在传感模块上的位置。阻尼器不干涉触针模块的位置是重要的，从而触针模块相对于传感模块的位置保持仅仅由运动元件所限定。因此阻尼器必须能提供对垂直于模块邻接表面的运动的阻抗但不约束平行于该表面的运动。
在上述描述的实施例中使用了粘性阻尼器。阻尼器活塞和紧挨着它的表面之间的摩擦力随着作用在阻尼器活塞上的力而变化。当较高的力作用在活塞上时，产生高的摩擦力，而当较低的力作用在活塞上时，产生低的摩擦力。当两个模块接触时，较高的力作用在活塞上并且在活塞和另外一个模块的邻接表面之间存在高的摩擦力。然而，一旦两个模块处于它们连接位置，作用在活塞上的力降低导致活塞和该邻接表面之间的摩擦力降低。因此一旦两个模块被连接以后，活塞不会约束触针模块的横向运动。这样具有需要的结果，即触针模块在传感模块上的位置仅仅由运动元件限定。
在两个模块之间可以使用其它类型的阻尼器，例如传统的油或空气阻尼器。
本发明不限于运动连接的传感模块和触针模块之间的阻尼。阻尼可以提供在任何运动联结的表面上来限制当它们连接在一起时的冲击，防止运动元件的损伤和破坏，并且相应地保护传感器的偏移的完整性。

Claims (17)

1.一种装置，其包括第一部件，第一部件用于与第二部件可松开的连接；
所述第一部件设置有一组元件，以与第二部件上的相应一组元件相协同操作来限定当第一部件和第二部件互相接触时第一部件相对于第二部件的位置；
在第一部件上的阻尼器，从而当第一部件和第二部件相互接触时第一部件和第二部件之间的相对运动衰减。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于，第一部件和第二部件由磁性装置可松开地保持在一起。
3.根据前述权利要求中的任一项的装置，其特征在于，阻尼器包含壳体，其中安装有活塞，所述活塞被偏压而从壳体凸出，并且其中壳体填充有粘性物质。
4.根据前述权利要求中的任一项的装置，其特征在于，阻尼器包含至少一个引导装置，该引导装置帮助将第一部件和第二部件引导到一起。
5.根据权利要求4的装置，其特征在于，该至少一个引导装置包含至少一个连接于阻尼器的定位销，所属至少一个定位销由第二部件上的至少一个相应的凹口所接收。
6.根据权利要求5的装置，其特征在于，所述至少一个定位销和至少一个相应的凹口布置为，所述至少一个定位销和凹口不干涉由协同操作元件所限定的第一部件相对于第二部件的位置。
7.根据前述权利要求中的任一项的装置，其特征在于，第一和第二元件运动地限定第一部件相对于第二部件的位置。
8.根据前述权利要求中的任一项的装置，其特征在于，当第一部件和第二部件连接到一起时，第一部件相对于第二部件的位置仅仅由协同操作元件限定。
9.根据前述权利要求中的任一项的装置，其特征在于，第一部件是模块化表面传感器的保持模块，并且第二部件是所述模块化表面传感器的任务模块。
10.根据权利要求1至8中的任一项的装置，其特征在于，第二部件是模块化表面传感器的保持模块，并且第一部件是所述模块化表面传感器的任务模块。
11.根据前述权利要求中的任一项的装置，与所述第二部件组合在一起，其中第二部件也设置有阻尼器，从而当第一部件和第二部件相互接触时使它们之间的相对运动衰减。
12.一种用于与模块化表面传感器的保持模块可松开地连接的任务模块，该任务模块包括：
与保持模块可松开地连接部件；
在所述部件上的一组元件，其与保持模块上的一组相应的元件协同操作来限定当任务模块和保持模块互相接触时任务模块相对于保持模块的位置；和
任务模块上的阻尼器，从而当任务模块和保持模块互相接触时使它们之间的相对运动衰减。
13.根据权利要求12的任务模块，其特征在于，保持模块和任务模块分别包含探测头和探头。
14.根据权利要求12的任务模块，其特征在于，保持模块和任务模块包含探头的传感模块和触针模块。
15.根据权利要求12-14中任一项的任务模块，其特征在于，阻尼器包含位于所述部件内的阻尼器壳体和安装在阻尼器壳体中的阻尼器活塞，该阻尼器活塞从壳体凸出。
16.根据权利要求15的任务模块，其特征在于，阻尼器壳体填充有粘性物质用来阻止阻尼器活塞在阻尼器壳体内的运动。
17.一种模块化表面传感器，包括：
保持模块；
任务模块，其与传感模块可松开地连接；
在所述保持模块上的第一组元件，和在所述任务模块上的第二组元件，所述元件协同操作来限定当任务模块和保持模块相互接触时任务模块相对于保持模块的位置；
其中在所述任务模块和保持模块中的至少一个上设置有阻尼器，从而当任务模块和保持模块相互接触时使它们之间的相对运动衰减。
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