TWI458937B - 用於機械工具裝置之類比量測探針及操作方法 - Google Patents

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Description

用於機械工具裝置之類比量測探針及操作方法
本發明係關於供座標定位裝置使用之量測探針及此類比探針之操作方法。詳言之，本發明係關於供機械工具裝置使用之類比量測探針及此類比探針之操作方法。
類比量測探針可包含一觸針，該觸針具有用於接觸工件之表面的觸針尖端。該觸針可自探針主體突出且可移動地連接至該探針主體。該量測探針可進一步包含用於量測該觸針相對於該探針主體之移動的感測器。可使該類比量測探針之觸針與物件接觸以使得可獲得關於該物件之形狀或位置的資訊。在類比探針中，該觸針之偏轉的程度(及視需要方向)可在觸針沿著工件之表面移動時連續地感測且報告至外部器件，以使得偏轉資料可與表示探針之位置的資料組合以獲得工件之詳細量測。參見(例如)英國專利公開案GB 1551218及美國專利公開案US 5390424，該等專利公開案描述類比探針之實例。此與觸碰觸發式探針形成對比，觸碰觸發式探針僅在接觸已發生時報告。
類比探針通常用於座標量測機器(CMM)上以便提供空間中之物件之表面的座標(例如)以建立物件之三維影像。CMM大體而言僅量測工件且不執行任何機械操作。因此，類比探針通常用於免受曝露於污染物的清潔環境中，污染物可干擾探針之感測器。
機械工具裝置上之探針曝露於極端環境條件(包括高溫 及低溫)且曝露於藉由污染物(諸如切屑及冷卻劑)之頻繁轟擊。其亦可經受高力，尤其在探針至機械工具裝置之主軸中的任何自動裝載及卸載期間。出於此理由，通常比類比探針更耐用之觸踫觸發式探針一般用於機械工具裝置上。儘管如此，觸踫觸發式探針之感測器經密封以防此等外部污染物以使得該等污染物不損壞或干擾感測器及探針之其他內部工作可為重要的。不能密封探針可導致不準確量測，或甚至引起探針完全不工作。
然而，供機械工具使用之類比探針亦為已知的，該類比探針經密封以便保護內部感測器組件部分免於外部污染物。此外，另一類比探針為已知的，其中內部感測器組件部分在操作期間經由保護薄膜受保護而免於局部外部污染物，但內部感測器腔室經由延伸出探針背部之長通氣管向外部大氣永久打開，以便將類比探針之內部腔室流體地連接至距類比探針之操作環境一距離的清潔環境。
本發明係關於用於機械工具裝置之類比探針，其中該類比探針之感測器容納於密封腔室中，藉此在機械工具裝置上之類比探針的操作期間經密封以防止外部污染物，且其中一通風口設置於密封腔室與類比探針之操作環境之間，該通風口可在打開與關閉狀態之間操縱。
根據本發明之第一態樣，提供一種用於機械工具裝置之類比探針，其包含：一探針主體；一觸針部件，其可移動地緊固至該探針主體；一感測器，其用於量測該觸針部件相對於該探針主體之位移的程度，其中該感測器容納於該 探針主體中之一腔室內；及一通風口，其在該腔室與該探針主體之外部之間，其經組態以使得當該通風口打開時，該腔室內之氣壓可與該類比探針之操作環境氣壓相等，且經進一步組態以使得該通風口可在該類比探針之操作期間關閉以便密封該腔室且因此密封該感測器以防止外部污染物。
已發現，密封類比量測探針導致探針主體內部之氣壓經設定為密封之時的周圍氣壓。密封腔室與類比探針之操作環境(例如，其周圍大氣)之間的氣壓差之任何改變可導致壓力經施加，此導致觸針部件相對於探針主體之移動。氣壓差之此等改變可歸因於類比探針之操作環境(例如，周圍大氣溫度及/或氣壓)的改變而出現。此外，量測探針自身之溫度改變亦可引起密封腔室中之氣壓改變，藉此產生密封腔室與類比探針之操作環境之間的氣壓差之改變。此移動(其藉由氣壓之此等改變引發)在下文被稱為「氣壓引發之移動」。此氣壓引發之移動可藉由類比探針在藉由與物件之接觸引起的移動時不正確地讀取，且因此此氣壓引發之移動可引起錯誤讀數由類比探針輸出。
舉例而言，若周圍溫度降低，則熱將自相對熱探針移除且探針內部之溫度將降低。氣壓之減小可將觸針部件吸入至探針外殼中且引起探針觸針在探針之軸向或z方向上朝著探針主體移動。作為另一實例，若周圍氣壓減小(及/或探針之溫度增加)，則氣壓之改變可導致密封部件及因此探針觸針在探針之軸向或z方向上經推出或遠離探針主 體。移動可替代地或亦發生於x及/或y方向上。
此外，如將理解，類比量測探針大體上經組態以使得感測器可以可靠地量測觸針部件在給定可靠操作範圍內之移動。在極端狀況下，氣壓引發之移動可如此大以致將觸針部件移動至其給定可靠操作範圍的外部。因此，即使可校準藉由觸針部件之氣壓引發之移動引起的錯誤讀數，但此氣壓引發之移動可更改(例如，減少)類比探針之可靠操作範圍。
根據根據本發明之類比探針，根據本發明之類比探針的感測器可經密封以防止外部污染物，但通風口可打開以允許腔室內之氣壓與類比探針操作環境相等，以便幫助避免腔室之過量增壓或氣壓不足，腔室之過量增壓或氣壓不足可干擾藉由類比探針之準確量測的獲得。
通風口之開口可藉由插塞密封。插塞可經組態以使得其可為鬆動的同時仍附接至類比探針以便允許氣體在腔室與類比探針之操作環境之間的通行。較佳地，插塞經組態以使得其可完全自類比探針移除。插塞可包含摩擦配合(例如，壓縮配合)插塞，摩擦配合插塞可簡單地推動進通風口開口以密封通風口及拉出通風口開口以打開通風口。視需要，插塞可經由任何其他合適繫固機構(例如，經由合作螺紋或卡口特徵)繫固至類比探針以便密封腔室。
通風口可經組態以使得其開口可經由離心力打開。舉例而言，通風口之開口可經組態以使得其在類比探針以預定旋轉速度之上自旋時打開。舉例而言，通風口之開口可經 組態以使得其在類比探針以至少500 rpm自旋時打開。
通風口可經組態以手動打開。類比探針可包含用於回應於來自處理器器件之信號而打開通風口的致動器。處理器器件可與類比探針分離，且類比探針可包含用於自處理器器件接收信號之接收器。視需要，類比探針包含處理器器件。處理器器件可包含用於偵測密封腔室及/或類比探針之操作環境中之氣壓的改變之器件。此器件可經組態以直接量測氣壓，例如，此器件可為氣壓感測器。視需要，此器件可間接量測氣壓。舉例而言，器件可為可用以導出氣壓(尤其在密封腔室內)之改變的溫度計。
插塞可包含為類比探針之操作所需要(例如，必需)之類比探針的一部分。舉例而言，插塞可包含工件接觸觸針。
視需要，通風口之開口對探針主體內之區域提供入口以用於容納電子組件。因此，插塞可包含用於將電子組件保持於探針主體內之一部分。詳言之，該區域可為電池腔室。電池腔室可包含用於至少一電池之至少一端子以用於對類比探針供電。因此，插塞可包含用於將至少一電池保持於類比探針內之一部分。該部分可包含用於連接至電池之至少一端子。
視需要，在密封腔室與通風口之開口之間提供一通口。該通口可包含用於限制固體污染物進入密封腔室之障壁。該障壁可僅部分跨越通口之整個區域延伸。該障壁可跨越通口之整個區域延伸。在此狀況下，障壁可包含用於限制固體及液體污染物之通行但允許氣體經過通口通行的薄 膜。在類比探針包含一包含通風口開口之電池外殼、傳輸外殼及感測器外殼之實施例中，通風口較佳位於電池外殼與傳輸外殼之間。
類比探針組件可定位於密封腔室與通風口之開口之間的通風口中。舉例而言，電子及/或機械組件可定位於通風口中。舉例而言，用於將量測信號傳輸至接收器之組件可定位於通風口中。此外，將感測器連接至類比探針中之其他電子組件的導線可位於通風口中。
如將理解，通風口之開口不必在探針主體之周邊。舉例而言，其可在探針主體內部之一位置處，其中至少一其他導管在通風口之開口與探針主體之外部之間。對於通風口可在致動器之控制下打開及/或(例如)在通風口可經由離心力打開時之實施例，狀況尤其如此。
根據本發明之第二態樣，提供一種操作用於機械工具裝置之一類比探針的方法，該類比探針包含：一探針主體；一觸針部件，其可移動地緊固至該探針主體；一感測器，其用於量測該觸針部件相對於該探針主體之位移的程度，其中該感測器容納於該探針主體中之一腔室內；及一通風口，其在該腔室與該探針主體之外部之間，其中該方法包含打開該通風口以便使該腔室內之氣壓與該類比探針之操作環境氣壓相等，及關閉該通風口以便密封該腔室且因此密封該感測器以防止外部污染物。
如上文所提及，通風口之開口可藉由插塞密封。該插塞可經組態以使得其可為鬆動的同時仍附接至類比探針以便 允許氣體在腔室與類比探針之操作環境之間通行。因此，該方法可包含至少鬆動該插塞。較佳地，插塞經組態以使得其可完全自類比探針移除。因此，該方法可包含自類比探針移除插塞。
插塞可包含為類比探針之操作所需要(例如，必需)的類比探針之一部分。因此，該方法可包含至少鬆動及視需要移除為類比探針之操作所需要(例如，必需)的類比探針之一部分。舉例而言，插塞可包含工件接觸觸針。因此，該方法可包含至少鬆動及視需要移除工件接觸觸針。
視需要，通風口之開口對探針主體內之區域提供入口以用於容納電子組件。因此，插塞可包含用於將電子組件保持於探針主體內之一部分。因此，打開通風口可包含自類比探針內至少部分移除電子組件。詳言之，該區域可為電池腔室。電池腔室可包含用於至少一電池之至少一端子以用於對類比探針供電。因此，插塞可包含用於將至少一電池保持於類比探針內之一部分。該部分可包含用於連接至至少一電池之至少一端子。因此，打開通風口可包含自類比探針內至少部分移除至少一電池。
通風口可經組態以使得其開口可經由離心力打開。舉例而言，通風口之開口可經組態以使得其在類比探針以預定旋轉速度之上自旋時打開。舉例而言，通風口之開口可經組態以使得其在類比探針以至少500 rpm自旋時打開。因此，該方法可包含使類比探針自旋以便打開通風口。詳言之，該方法可包含使類比探針以至少500 rpm自旋以便打 開通風口。
通風口可經組態以手動打開。因此，該方法可包含手動打開通風口。類比探針可包含用於回應於來自處理器器件之信號而打開通風口的致動器。因此，該方法可包含控制致動器以便打開通風口之處理器器件。處理器器件可與類比探針分離，且類比探針可包含用於自處理器器件接收信號之接收器。視需要，類比探針包含處理器器件。該方法可包含偵測密封腔室及/或類比探針之操作環境中之氣壓的改變及回應於該改變而打開通風口之處理器器件。此器件可經組態以直接量測氣壓，例如，此器件可為氣壓感測器。視需要，此器件可間接量測氣壓。舉例而言，器件可為可用以導出氣壓(尤其在密封腔室內)之改變的溫度計。
因此，此應用描述一密封類比探針，詳言之密封類比接觸探針。詳言之，應用描述用於機械工具裝置之類比探針，其中類比探針之感測器容納於密封腔室中，藉此在機械工具裝置上之類比探針的操作期間經密封以防止外部污染物。在另一實施例中，描述一種用於機械工具裝置之類比探針，該類比探針包含：一探針主體；一觸針部件；及一感測器，其用於量測該觸針部件相對於該外殼之位移，其中提供至少第一柔性密封部件，其在探針主體與相對可移動觸針部件之間延伸，以使得感測器容納於密封腔室內且藉此經密封以防止外部污染物。
因此，此應用亦描述一種用於機械工具裝置之類比探針，該類比探針包含：一探針主體；一觸針部件，其可移 動地緊固至探針主體且經由懸掛機構而處於懸掛靜置位置；一感測器，其用於量測觸針部件相對於探針主體自靜置位置之位移的程度；第一柔性密封部件，其在探針主體與觸針部件之間延伸以使得感測器容納於經密封以防止外部污染物之腔室內；及用於抑制觸針部件遠離其懸掛靜置位置之移動的構件，該移動係藉由腔室之內部氣壓的改變及/或類比探針之操作環境的改變而引發。
如上文所提及，密封類比量測探針導致探針主體內部之氣壓經設定為密封之時的周圍氣壓，且密封腔室與類比探針之操作環境(例如，其周圍大氣)之間的氣壓差可導致壓力經施加(詳言之)至第一柔性密封部件，其導致觸針部件相對於探針主體之移動。
此上述氣壓引發之移動可至少藉由具有用於抑制移動之此構件的類比探針而減少。此外，已發現，相比於不抑制觸針部件之此移動的密封類比探針，提供此組態可降低所需要之探針校準的複雜性。
如將理解，類比探針可經組態以使得一些氣壓引發之移動係可能的，雖然相比於不具有抑制構件之當前密封類比探針顯著減少。舉例而言，用於抑制移動之構件可經組態以使得高達90毫巴之類比探針之操作大氣壓的改變將不會在至少一自由度上引起觸針部件之移動直達其總的可能移動程度之75%以上，更佳不會引起觸針部件之移動直達50%以上，尤其不引起觸針部件之移動較佳地直達25%以上，例如不會在至少一自由度上引起觸針部件之移動直達 其總的可能移動程度之5%以上。至少一自由度可(例如)為平行於觸針部件之長度的方向。
舉例而言，用於抑制移動之構件可經組態以使得高達+/- 90毫巴之類比探針之操作大氣壓的改變將不會在至少一自由度上引起觸針部件自其懸掛靜置位置(例如，自密封之時設定的其原始靜置位置)移動達50 μm以上，較佳將不會歸因於氣壓引發之改變而在至少一自由度上引起觸針部件自其懸掛靜置位置移動達25 μm以上，更佳將不會歸因於氣壓引發之改變而在至少一自由度上引起觸針部件自其懸掛靜置位置移動達10 μm以上，尤其較佳將不會歸因於氣壓引發之改變而在至少一自由度上引起觸針部件自其懸掛靜置位置移動達1 μm以上。詳言之，用於抑制移動之構件可經組態以使得高達90毫巴之類比探針之操作大氣壓的改變將不會在至少一自由度上引起觸針部件自其懸掛靜置位置移動直達其工作線性量測範圍的10%以上，較佳將不會在至少一自由度上引起觸針部件自其懸掛靜置位置移動直達其工作線性量測範圍的7%以上，更佳將不會在至少一自由度上引起觸針部件自其懸掛靜置位置移動直達其工作線性量測範圍的5%以上，尤其較佳將不會在至少一自由度上引起觸針部件自其懸掛靜置位置移動直達其工作線性量測範圍的1%以上。較佳地，任何此氣壓引發之移動實質上經最小化，且詳言之實質上減少至零。
因此，用於抑制移動之構件可經組態以實質上防止觸針部件遠離其懸掛靜置位置的任何移動，該移動係藉由腔室 之內部氣壓及/或類比探針之操作環境的改變而引發。
用於抑制移動之構件可經組態以使得觸針部件之懸掛靜置位置在類比探針之操作大氣壓的改變範圍內保持實質上恆定。舉例而言，類比探針可適應其操作環境中之氣壓的改變，以使得觸針部件之懸掛靜置位置遍及+/- 90毫巴之氣壓的改變而保持實質上恆定。
以上實例描述觸針部件歸因於氣壓之改變而遠離其靜置位置的移動。如將理解，氣壓之改變可在任何給定時間點自任何給定氣壓量測。視需要，氣壓之改變可量測為距密封氣壓(亦即，密封之時的腔室之內部氣壓及/或類比探針之操作環境氣壓)的偏差。因此，靜置位置可為密封之時的觸針部件之位置。
探針主體可包含用於與量測機器上之探針安裝台(例如，與機械工具上之主軸)嚙合的機械安裝台。如將理解，類比探針可包含自探針主體延伸之觸針，該觸針可在與工件接觸之後相對於探針主體移動。探針主體可包含用於判定此移動之程度的至少一感測器。如將理解，觸針部件可包含工件接觸觸針。視需要，觸針部件可包含用於觸針之觸針固持器。因此，觸針可以可釋放地附接至觸針固持器。視需要，觸針部件可直接連接至使用中之觸針，以使得觸針之移動引起觸針部件之移動，觸針部件之移動可藉由感測器偵測以判定觸針之偏轉的程度。
第一柔性密封部件可在第一側上曝露於探針主體之內部腔室且在第二側上曝露於類比探針之環境大氣壓。第一柔 性密封部件可被稱為前部密封件。第一柔性密封部件之第二側可直接曝露於類比探針之操作環境。視需要，第一柔性密封部件之第二側可間接曝露於類比探針之操作環境。舉例而言，第一柔性密封部件之第二側可直接曝露於流體地連接至類比探針之操作環境的通氣腔室。氣體可滲透薄膜可設置於通氣腔室與類比探針之操作環境之間以便限制液體及固體侵入至通氣腔室中。薄膜可為(例如)疏油薄膜。或者或另外，薄膜可為疏水性的。薄膜可為(例如)發泡聚四氟乙烯。
用於抑制移動之構件可包含液體。構件可包含實質上填充內部腔室之液體。較佳地，液體實質上填充探針主體之密封腔室。較佳地，液體係電絕緣的。合適的液體包括矽流體，包括矽油，例如聚二甲基矽氧烷。因此，密封腔室可包含以實質上不可壓縮之液體填充的自含儲集器。因此，密封腔室(亦即，儲集器)可具有固定體積。
視需要，用於抑制移動之構件可經組態以回應於腔室之內部氣壓的改變及/或類比探針之操作大氣壓的改變而調適類比探針，以便抑制觸針部件遠離其懸掛靜置位置的移動。因此，根據下文描述之實施例，構件可經組態以回應於腔室之內部氣壓的此等改變及/或類比探針之操作環境的改變而調節觸針部件之位置。
用於抑制移動之構件可監視腔室之內部氣壓及/或類比探針之操作環境中的氣壓之改變。用於抑制移動之構件可監視此等改變且相應地回應。用於抑制移動之構件可主動 監視此等改變。舉例而言，用於抑制移動之構件可包含用於感測內部腔室之氣壓及/或類比探針之操作環境氣壓的氣壓感測器且相應地操作器件。視需要，用於抑制移動之構件可間接量測氣壓。舉例而言，用於抑制移動之構件可量測溫度，溫度可用以導出氣壓(尤其在密封腔室內)之改變。
視需要，用於抑制移動之構件被動地監視氣壓之改變。舉例而言，如下文更詳細地描述，用於抑制移動之構件可包含以一方式受內部腔室之氣壓及/或類比探針之環境氣壓的改變影響之部件，該部件至少部分地對抗此等氣壓改變對第一柔性部件產生之影響。
用於抑制移動之構件可經組態以調節密封腔室內之氣壓。舉例而言，用於抑制移動之構件可經組態以在類比探針中之密封腔室與備用腔室之間轉移流體以便調節密封腔室內的氣壓。因此，用於抑制移動之構件可包含用於在密封腔室與備用腔室(例如，備用液囊或氣球)之間抽汲流體的泵。視需要，用於抑制移動之構件可經組態以更改密封腔室之體積。舉例而言，構件可包含活塞，活塞之位置可(例如)經由馬達更改以便經由膨脹或收縮更改密封腔室之體積。視需要，探針之至少一部分可為套管以便允許密封腔室之體積的更改。舉例而言，可提供流體地連接至密封腔室之注射器機構，注射器機構可膨脹或收縮以便更改密封腔室之體積。用於抑制移動之構件可經組態以調適藉由至少第一密封部件密封之區域中的氣壓，以使得跨越至少 第一柔性密封部件之兩側的所得氣壓差實質上為零。在此實施例中，用於抑制移動之構件可經組態以將至少第一密封部件之內部所曝露至之區域中的氣壓調適成實質上與類比探針之環境氣壓相同。
視需要，用於抑制移動之構件可經組態以作用於(例如，提供一力於)觸針部件上。舉例而言，構件可經組態以施加及調節相反力(例如，觸針部件上)以便對抗作用於觸針部件上之力，作用於觸針部件上之力係藉由腔室之內部氣壓的改變及/或類比探針之操作大氣壓的改變引起。用於抑制移動之構件可經組態以提供與藉由第一柔性密封部件施加於觸針部件上之力實質上相等及相反的力。因此，用於抑制移動之構件可經組態以實質上抗衡至少一柔性密封部件上之任何氣壓引發的力。用於抑制移動之構件可直接作用於觸針部件上。視需要，用於抑制移動之構件可間接作用於觸針部件上(例如，經由中間部件)。
用於抑制移動之構件可在與懸掛機構之至少一部分相同的點處作用於觸針部件上。因此，用於抑制移動之構件可包含用於調節懸掛機構的構件。舉例而言，構件可調節懸掛機構之至少一部分的位置或藉由懸掛機構之至少一部分施加至觸針部件上的保持力。
視需要，用於抑制移動之構件可獨立於懸掛機構。舉例而言，構件可經組態以在與懸掛機構之點分離的一點處作用於觸針部件上。
用於抑制移動之構件可包含用於將感測器密封於探針主 體內以防止外部污染物之第二柔性密封部件。第二柔性密封部件可經組態以使得密封腔室之體積可回應於類比探針之環境氣壓的改變而變化。第二柔性密封部件可在第一側上曝露於探針主體之密封腔室且在第二側上曝露於類比探針之操作環境。第二柔性密封部件之第二側可直接曝露於類比探針之操作環境。視需要，第二柔性密封部件之第二側可間接曝露於類比探針之操作環境。舉例而言，第二柔性密封部件之第二側可直接曝露於流體地連接至類比探針之操作環境的通氣腔室。氣體可滲透薄膜可設置於通氣腔室與類比探針之操作環境之間以便限制液體及固體侵入至通氣腔室中。薄膜可為(例如)疏油薄膜。或者或另外，薄膜可為疏水性的。薄膜可為(例如)發泡聚四氟乙烯。
第二柔性密封部件可被稱為背部密封件。第二柔性密封部件可在外殼與觸針部件之間延伸。詳言之，第二柔性密封部件可在外殼與觸針部件之間在至少一第一密封部件之遠側的點處延伸。較佳地，第二柔性密封部件經組態以在觸針部件上提供與第一密封部件實質上相等及相反之力。第一及第二柔性密封部件可具有實質上相等之有效表面積。如將理解，有效表面積為曝露於探針主體之內部或外部大氣的面積。因此，此可為壓力歸因於內部探針氣壓與類比探針之環境氣壓之間的差而可作用於其上之面積。實質上相等及相反之力的提供可藉由實質上相同之第一及第二柔性密封部件達成。詳言之，第一及第二柔性密封部件在形狀上可實質上相同。第一及第二柔性密封部件在大小 上可實質上相同。詳言之，第一及第二柔性密封部件可經配置以便實質上為彼此之鏡像。第一及第二柔性密封部件可由具有實質上相同性質(詳言之，變形性質)之材料製成。詳言之，第一及第二柔性密封部件可由實質上相同材料製成。
第一(及任何其他)柔性密封部件可為柔性的，此係因為其可變形。視需要，第一柔性密封部件可為柔性的，此係因為其可相對於探針主體移動。舉例而言，第一柔性密封部件可包含活塞。第一柔性密封部件可為彈性的，亦即，其可對位移或變形提供至少一些阻力。
第一密封部件及補償器(例如，第二柔性密封部件)可經組態以在觸針部件處於其靜置位置時以距觸針部件之樞轉點實質上相等距離作用於觸針部件上。然而，當定位第一密封部件及補償器(例如，第二柔性密封部件)時，可將其他考慮(諸如探針之長度)列入考慮以使得第一密封部件與補償器(例如，第二柔性密封部件)可以距觸針部件之樞轉點不相等的距離間隔。
第一(及任何其他)柔性密封部件可為實質上環形的。因此，第一(及任何其他)柔性密封部件可繞著觸針部件上之點徑向地延伸。因此，第一(及任何其他)柔性密封部件可被稱為密封隔膜。第一(及任何其他)柔性密封部件可為實質上平面的。視需要，第一(及任何其他)柔性密封部件可為實質上非平面的。詳言之，第一(及任何其他)柔性密封部件可包含扭曲之橫截面輪廓。舉例而言，第一(及任何 其他)柔性密封部件可具有彎曲之橫截面輪廓。已發現，提供具有波狀橫截面輪廓之第一(及任何其他)柔性密封部件係較佳的。第一(及任何其他)柔性密封部件可包含階梯式橫截面輪廓。因此，波狀橫截面輪廓可包含至少一底部平坦之U形彎曲。波狀橫截面輪廓可包含至少兩個底部平坦之U形彎曲。兩個底部平坦之U形彎曲可共用至少一共同側。較佳地，U形彎曲之開放末端面向實質上相反方向。在此狀況下，第一(及任何其他)柔性密封部件之橫截面輪廓在其外邊緣與內邊緣之間可包含近似S形狀(具有實質上直邊緣)。
第一及第二柔性密封部件中之至少一者可包含可撓性材料。較佳地，第一及第二柔性密封部件中之至少一者的材料能夠在溫度之一範圍下(例如，0°與70°之間，詳言之(例如)5°與55°之間)保持其機械性質。更佳地，材料抵抗藉由如用於機械工具類型環境中之此等化學溶劑及冷卻劑的降級。另外，材料較佳實質上不可滲透。第一及第二隔膜中之至少一者可包含橡膠材料。詳言之，第一及第二隔膜中之至少一者可包含(例如)氟碳橡膠或聚矽氧橡膠。
探針主體可包含感測器外殼。感測器外殼可直接或間接連接至其他探針模組。類比探針可包含感測器外殼可直接或間接連接至之傳輸外殼。該傳輸外殼可含有用於將藉由感測器獲得之資料發送至接收器的傳輸系統。傳輸系統可為(例如)無線傳輸系統，例如光學、無線電或電感傳輸。舉例而言，在光學傳輸之狀況下，接收器可為定位於機械 工具裝置上之光學接收器模組，類比探針安裝於該機械工具裝置上。傳輸外殼可為收發器外殼，其包含用於將資料發送至至少一接收器及傳輸器(例如，外部收發器)及自至少一接收器及傳輸器接收資料的收發器系統。
當感測器外殼內部之感測器與另一探針模組外殼(諸如傳輸外殼)之間需要纜線連接時，密封纜線通道可設置於兩個外殼之間以使得密封腔室保持密封以防止周圍大氣。
類比探針可進一步包含電源外殼(例如，電池外殼)，感測器外殼可直接或間接連接至該電源外殼。感測器外殼可連接至傳輸外殼，傳輸外殼又可連接至電池外殼。機械安裝台(上文較詳細地描述)可設置於電源外殼上。
一通風口可設置於密封腔室與探針主體之外部之間，該通風口經組態以使得當該通風口打開時，該腔室內之氣壓可與該類比探針之操作環境氣壓相等，且經進一步組態以使得通風口之開口可在該類比探針之操作期間關閉以便密封感測器以防止外部污染物。通風口之開口可藉由插塞密封。插塞可經組態以使得其可為鬆動的同時仍附接至類比探針以便允許氣體在腔室與類比探針之操作環境之間通行。較佳地，插塞經組態以使得其可完全自類比探針移除。插塞可包含摩擦配合(例如，壓縮配合)插塞，摩擦配合插塞可簡單地推動進通風口開口以密封通風口及拉出通風口開口以打開通風口。視需要，插塞可經由任何其他合適繫固機構(例如，經由合作螺紋或卡口特徵)繫固至類比探針以便密封腔室。
通風口可經組態以使得其開口可經由離心力打開。舉例而言，通風口之開口可經組態以使得其在類比探針以預定旋轉速度之上自旋時打開。舉例而言，通風口之開口可經組態以使得其在類比探針以至少500 rpm自旋時打開。
通風口可經組態以手動打開。類比探針可包含用於回應於來自處理器器件之信號而打開通風口的致動器。處理器器件可與類比探針分離，且類比探針可包含用於自處理器器件接收信號之接收器。視需要，類比探針包含處理器器件。處理器器件可包含用於偵測密封腔室及/或類比探針之操作環境中之氣壓的改變之器件。此器件可經組態以直接量測氣壓，例如，此器件可為氣壓感測器。視需要，此器件可間接量測氣壓。舉例而言，器件可為可用以導出氣壓(尤其在密封腔室內)之改變的溫度計。
插塞可包含為類比探針之操作所需要(例如，必需)的類比探針之一部分。舉例而言，插塞可包含工件接觸觸針。
視需要，通風口之開口對探針主體內之區域提供入口以用於容納電子組件。因此，插塞可包含用於將電子組件保持於探針主體內之一部分。詳言之，該區域可為電池腔室。電池腔室可包含用於一電池之至少一端子以用於對類比探針供電。因此，插塞可包含用於將電池保持於類比探針內之一部分。該部分可包含用於連接至電池之至少一端子。
視需要，在密封腔室與通風口之開口之間設置一通口。通口可包含用於限制固體污染物進入密封腔室之障壁。該 障壁可僅部分跨越通口之整個區域延伸。該障壁可跨越通口之整個區域延伸。在此狀況下，障壁可包含用於限制固體及液體污染物之通行但允許氣體經過通口之通行的薄膜。在類比探針包含一包含通風口開口之電池外殼、傳輸外殼及感測器外殼之實施例中，通風口較佳位於電池外殼與傳輸外殼之間。
類比探針組件可定位於密封腔室與通風口之開口之間的通風口中。舉例而言，電子及/或機械組件可定位於通風口中。舉例而言，用於將量測信號傳輸至接收器之組件可定位於通風口中。此外，將感測器連接至類比探針中之其他電子組件的導線可位於通風口中。
懸掛機構可經組態以(例如)在沿著至少一線性維度距懸掛靜置位置的至少兩方向上促進觸針部件相對於探針主體之至少一平移自由度。此可為(例如)進出探針主體(例如，沿著探針/觸針之縱向長度)。懸掛機構可經組態以促進(例如)兩個或三個平移自由度。懸掛機構可經組態以促進觸針部件相對於外殼之至少一旋轉自由度。懸掛機構可經組態以促進(例如)兩個或三個旋轉自由度。較佳地，懸掛機構經組態以促進觸針部件相對於外殼之一個平移自由度及兩個旋轉自由度。觸針部件可經由懸掛機構固持於浮動靜置位置，此係因為其可在其可移動之自由度上在相反方向上移動。換言之，觸針部件可處於浮動靜置位置，此係因為當處於其靜置位置時，其未(至少在其准許自由度上)抵靠擋止件偏置，亦即，其靜置位置不固定。
懸掛機構可包含至少一彈性柔性部件。較佳地，懸掛機構包含兩個彈性柔性部件。彈性柔性部件可為(例如)彈性可變形部件。至少一彈性柔性部件可包含(例如)至少一彈簧、橡膠塊、滑道或平行作用機構。
感測器可包含第一及第二部分。第一感測器部分可緊固至觸針部件，且可隨觸針部件移動。第二感測器部分可緊固至探針主體。因此，當觸針部件偏轉時，觸針部件及因此第一感測器部分相對於探針主體及因此第二感測器部分移動，此移動可藉由第一及第二感測器部分中之至少一者量測。感測器可為電容感測器。因此，第一感測器部分可為第一電容感測器部分且，第二感測器部分可為第二電容感測器部分。在此狀況下，任何此移動可引起電容之可量測改變。第一及第二電容感測器部分在形狀上可為實質上環形。至少兩個管環形部分可同軸且藉由介電空氣間隙徑向地間隔開。電容之任何改變可用以判定觸針部件自其懸掛靜置位置之移動的幅度及/或方向。環形部分可為完全環形，或可(例如)自實質上離散環形部分形成。環形部分可為(例如)圓柱形、方形、六方形或不規則定形之管部件。或者，電容感測器可(例如)呈平板之形式。
視需要，感測器包含(例如)光學感測器。可使用之其他類型之感測器包括(例如)電感感測器、電阻感測器、壓電感測器或超音波感測器。
如將理解，類比量測探針亦可適合供座標定位裝置之類型而非諸如座標量測機器(CMM)之機械工具裝置使用。
如將理解，上文及下文描述之用於抑制移動的構件中之任一者及視需要全部可為經組態以抑制觸針部件遠離其懸掛靜置位置之移動的抑制器。視需要，用於抑制移動之構件可為補償部件。可提供補償部件以抵消(例如，實質上抗衡)歸因於第一柔性密封部件上之氣壓引發之力而作用於觸針部件上的第一力。
因此，本申請案描述一種用於機械工具裝置之類比探針，該類比探針包含：一探針主體；一觸針部件，其可移動地緊固至探針主體且經由懸掛機構而處於懸掛靜置位置；一感測器，其用於量測觸針部件相對於探針主體自靜置位置之位移的程度；第一柔性密封部件，其在探針主體與觸針部件之間延伸以使得感測器容納於經密封以防止外部污染物之腔室內；及抑制器，其抑制觸針部件遠離其懸掛靜置位置之移動，該移動係藉由腔室之內部氣壓的改變及/或類比探針之操作環境的改變而引發。
此外，本申請案描述一種操作用於機械工具裝置之類比探針的方法，該類比探針包含：一探針主體；一觸針部件，其可移動地緊固至探針主體且經由懸掛機構而處於懸掛靜置位置；一感測器，其用於量測觸針部件相對於探針主體自靜置位置之位移的程度；第一柔性密封部件，其在探針主體與觸針部件之間延伸以使得感測器容納於經密封以防止外部污染物之腔室內；及抑制器，其中該方法包含該抑制器抑制觸針部件遠離其懸掛靜置位置之移動，該移動係藉由腔室之內部氣壓的改變及/或類比探針之操作環 境的改變而引發。根據以上內容，抑制器可為容納於腔室中之液體。抑制器可為用於調節觸針部件之位置的調節器。舉例而言，調節器可調節腔室內之氣壓。調節器可調節施加至觸針部件之力以對抗經由第一柔性密封部件至觸針部件上的任何氣壓引發之力。舉例而言，抑制器可包含用於將感測器密封於探針主體內以防止外部污染物之第二柔性密封部件。
因此，根據以上內容，本申請案亦描述包含安裝於其上之類比探針的定位裝置，該類比探針包含：一探針主體；一觸針部件，其在懸掛靜置位置可移動地緊固至探針主體；一感測器，其用於量測觸針部件相對於探針主體自其懸掛靜置位置之位移的程度；第一柔性密封部件，其在探針主體與觸針部件之間延伸以使得感測器容納於經密封以防止外部污染物之腔室內；及用於抑制觸針部件遠離其懸掛靜置位置之移動的構件，該移動係藉由腔室之內部氣壓的改變及/或類比探針之操作環境的改變而引發。
該定位裝置可包含座標定位裝置，例如機械工具裝置、車床或研磨機。
本申請案中進一步描述一種用於機械工具之量測探針，該量測探針包含：一外殼；一觸針部件，該觸針部件可相對於該外殼自第一位置移動至第二位置；一感測器，其用於感測觸針部件相對於外殼之移動，該感測器實質上容納於該外殼內；其特徵在於提供可移動第一密封部件以用於在外殼與觸針部件之間密封，以使得感測器經密封於外殼 內，且在於提供補償部件以抵消(例如，實質上抗衡)歸因於第一密封部件上之氣壓引發之力而作用於觸針部件上的第一力。因此，歸因於第一力之觸針部件遠離其第一位置的任何移動實質上得以防止。
因此，根據以上內容，根據本發明之另一態樣，提供一種用於機械工具裝置之類比探針，其包含：一探針主體；一觸針部件，其可移動地緊固至探針主體且經由懸掛機構而處於懸掛靜置位置；一感測器，其用於量測觸針部件相對於探針主體自靜置位置之位移的程度；第一柔性密封部件，其在探針主體與觸針部件之間延伸以使得感測器容納於經密封以防止外部污染物之腔室內；及補償部件，其經提供以抵消(例如，實質上抗衡)歸因於第一柔性密封部件上之氣壓引發之力而作用於觸針部件上的第一力。因此，用於抑制之構件/抑制器可包含/為補償部件。因此，根據以上內容，補償部件可經組態以實質上防止觸針部件遠離其懸掛靜置位置的任何移動，該移動係藉由腔室之內部氣壓及/或類比探針之操作環境的改變而引發。補償部件可經組態以使得觸針部件之懸掛靜置位置在類比探針之操作大氣壓的改變範圍內保持實質上恆定。補償部件可經組態以回應於腔室之內部氣壓的此等改變及/或類比探針之操作環境的改變而調節觸針部件之位置。補償部件可經組態以作用於(例如，提供一力於)觸針部件上。補償部件可經組態以提供與藉由第一柔性密封部件施加於觸針部件上之力實質上相等及相反的力。因此，補償部件可經組態以實 質上抗衡至少一柔性密封部件上之任何氣壓引發的力。補償部件可直接作用於觸針部件上。補償部件可包含用於將感測器密封於探針主體內以防止外部污染物之第二柔性密封部件。
因此，根據以上內容，根據本發明之其他態樣，提供一種用於機械工具裝置之類比探針，其包含：一探針主體；一觸針部件，其可移動地緊固至探針主體且經由懸掛機構而處於懸掛靜置位置；一感測器，其用於量測觸針部件相對於探針主體自靜置位置之位移的程度；第一柔性密封部件，其在探針主體與觸針部件之間延伸以使得感測器容納於經密封以防止外部污染物之腔室內；及一第二柔性密封部件，其在外殼與觸針固持器之間在至少一第一密封部件之遠側的點處延伸，其用於密封感測器以防止外部污染物。
本申請案又進一步描述一種用於密封觸針部件與探針主體之外壁之間的環形空間之可變形密封件，該密封件具有波狀橫截面輪廓，其包含至少一底部平坦之U形彎曲。已發現，如與修圓U形彎曲相對，提供至少一底部平坦之U形彎曲提供可變形密封件的較大可撓性且因此對若干部分之相對移動提供較小阻力，該U形彎曲在該等部分之間延伸。波狀橫截面輪廓可包含至少兩底部平坦之U形彎曲。 兩個底部平坦之U形彎曲可共用至少一共同側。在此狀況下，在外邊緣與內邊緣之間的可變形密封件之橫截面輪廓可包含近似S形狀(具有實質上直邊緣)。
現將僅經由實例參看圖式來描述本發明之實施例。
參看圖1，習知機械工具裝置10包含床16，工件20及諸如工具設定器22之任何機械工具附件可安裝於該床16上。機械工具10亦包含支撐主軸12之框架11，工具14可安裝至該主軸12中。
主軸12及機械工具床16可在機械工具裝置10之工作體積內在三個正交方向X、Y及Z上相對於彼此移動。在此情況下，主軸12及工具14可在Z方向上移動，而工作台可在X及Y方向上移動。此移動受藉由機械控制器105或任何合適的電腦或界面控制之X、Y及Z驅動機(未圖示)影響。計量刻度讀取裝置(未圖示)設置於X、Y及Z軸中之每一者上以便量測主軸12在每一方向上的相對移動。主軸12及床16可因此相對於彼此準確地移動以便機械加工一工件。在替代實施例中，框架11可在X、Y及Z上移動，而床16保持靜止。實際上，如將理解，導致工具14相對於工件20之移動的三個自由度之任何組合係可能的。另外，可提供主軸12及/或床16之至少一旋轉自由度。其他類型之機械工具裝置包括(例如)車床、研磨機及銑床。
機械工具裝置10可用以機械加工及量測工件。用以機械加工工件之圖1中所展示之工具14可由可用以量測工件的量測探針替換。
通常觸碰觸發式量測探針用以量測機械工具中之工件。此等觸碰觸發式探針包含外殼，其中工件接觸觸針可相對 於外殼偏轉。在觸碰觸發式探針中，觸針自靜置位置之偏轉引起一信號，該信號指示觸針已觸踫工件之表面。英國專利公開案GB 1445977描述此觸踫觸發式探針。
另一類型之量測探針係類比量測探針，有時亦稱作掃描探針。在類比探針中，探針之偏轉的程度可在沿著工件之表面移動觸針時量測。英國專利公開案GB 1551218描述此類比量測探針。類比量測探針可連接至數位處理器以給出數位輸出。類比量測探針通常先前已用於諸如座標量測機器之座標定位裝置，座標量測機器僅用於量測物件而不用於切割工件，且因此在不需要密封類比探針之清潔得多之環境中操作。
圖2展示根據本發明之類比量測探針50的等角視圖。如所展示，所描述實施例之類比探針50包含：在第一末端之電池外殼52；在第二末端之感測器外殼54，工件接觸觸針56自第二末端延伸；及在電池外殼52與感測器外殼54之間的通信模組58。主軸安裝台60亦設置於電池外殼52之頂部上以使得類比探針50可安裝於主軸12上。
圖3展示在圖2中所展示之第一平面A中截取之類比量測探針50的橫截面視圖。如所展示，感測器外殼54包含外壁72，觸針固持器62經由包含第一平面彈簧64及第二平面彈簧66(圖7中更詳細地展示)之懸掛機構而安裝於外壁72內，以使得觸針固持器62固持於懸掛靜置位置。工件接觸觸針56在其第一末端經由觸針56及觸針固持器62中之每一者上的合作螺紋(未圖示)安裝至觸針固持器62。如將理解，在 替代實施例中，觸針56及觸針固持器62可形成為單一件。工件接觸觸針56在其相反第二末端包含觸針球57。在校準(下文更詳細地解釋)之後，準確地知道該觸針球57之幾何中心相對於主軸安裝台60上之預定參考點的位置。如所展示，在所描述之實施例中，觸針固持器62及因此觸針56固持於懸掛靜置位置，以使得觸針在處於其靜置位置時未偏置抵靠任何擋止件。因此，觸針固持器及因此觸針在其准許自由度中之每一者中的兩個方向上自由移動。舉例而言，觸針56可在探針之感測器外殼54之進出兩方向上移動。換言之，觸針固持器62/觸針56可視為處於浮動配置中，此係因為其靜置位置不在固定處。
感測器外殼54進一步包含電容位移感測器(下文結合圖8a、圖8b及圖8c更詳細地解釋)之第一部分68及第二部分70。電容位移感測器之第一部分68安裝至觸針固持器62以便隨著觸針固持器62移動，且電容位移感測器之第二部分70經安裝以使得其固定至感測器外殼54之外壁72。電容位移感測器之第一部分68及第二部分70藉由介電空氣間隙間隔開。
現參看圖4，展示在圖2中所展示之第二平面B中截取之感測器外殼54的橫截面視圖。提供第一柔性密封部件74，其在感測器外殼54之外壁72與觸針固持器62之入口觸針56的第一末端之間延伸。第一柔性密封部件74在圖9a、圖9b及圖9c中更詳細。詳言之，如可見，第一柔性密封部件74繞著觸針固持器62在觸針固持器62與感測器外殼54之外壁 72之間環形地延伸。並非為平坦環形圓盤，第一柔性密封部件74具有波狀(例如，盤旋)形狀。相比於僅平坦圓盤，此設計提供較大表面積，已發現給出較小滯後且允許較大移動範圍。
在第一柔性密封部件74之外邊緣108與內邊緣110(第一柔性密封部件74經由外邊緣108及內邊緣110分別連接至外壁72及觸針固持器62)之間，第一柔性密封部件74包含峰112及凹槽114。峰112及凹槽114在形狀上實質上為平坦的。詳言之，自第一柔性密封部件74緊固至外壁72處之外邊緣108開始，第一柔性密封部件74在內邊緣110之前在其自身上向後彎曲第一次及接著第二次之前實質上平行於觸針固持器62之長度延伸。因此，彎曲提供峰112及凹槽114，且如所展示及如已提及，彎曲係實質上底部平坦之U形彎曲。此外，已發現提供具有與修圓面相反之平坦面的峰112及凹槽114(亦即，彎曲)對觸針固持器62之移動提供較小阻力，且因此使第一柔性密封部件74更靈活。
如圖9a中所展示，概念平面D可經由第一柔性密封部件74而繪製，概念平面D實質上平行於第一柔性密封部件之橫向範圍(且在此狀況下垂直於觸針固持器62)延伸，且位於第一柔性密封部件74之頂部極端與底部極端之間的中途。在所描述之實施例中，外邊緣108位於平面D之第一下側上，而內邊緣位於平面D之第二上側上。此外，峰112位於平面D之第二上側上而凹槽114位於平面D之第一下側上。
第一柔性密封部件74係自氟碳橡膠材料模製。此材料係可撓性的以便最小化塑膠變形效應且因此最小化隔膜對觸針固持器之移動可具有的任何滯後效應。氟碳橡膠亦能夠在大範圍之溫度內(詳言之，5°與55°之間)保持其機械性質，且抵抗由如用於機械工具類型環境中之此等化學溶劑及冷卻劑引起的降級。另外，材料係不可滲透的。大體而言，第一及第二隔膜中之至少一者可包含彈性體。詳言之，第一及第二隔膜中之至少一者可包含(例如)氟碳橡膠或聚矽氧橡膠。
返回參看圖4，提供第二柔性密封部件76，其在感測器外殼之外壁72與觸針固持器62之在觸針56之遠側的第二末端之間延伸。第一柔性密封部件74、第二柔性密封部件76及感測器外殼54之外壁72一起界定一氣密式第一腔室78，電容位移感測器之第一部分68及第二部分70定位於該氣密式第一腔室78中。
第一柔性密封部件74及第二柔性密封部件76具有相等之有效表面積，該有效表面積係歸因於第一腔室78中之氣壓與類比探針50之操作環境氣壓之間差異的壓力可在其上作用之面積。如在所描述實施例之狀況中，此係藉由形狀及大小實質上相同之第一柔性密封部件74及第二柔性密封部件76而達成。此外，為了確保相等效能，第一柔性密封部件74及第二柔性密封部件76由相同材料製成且具有與彼此相同之厚度。
取決於特定組態，當定位第一柔性密封部件74及第二柔 性密封部件76時，可將探針之長度列入考慮以使得第一柔性密封部件74及第二柔性密封部件76可以距觸針部件之樞轉點62a(下文更詳細地描述)的不等距離連接至觸針部件62，如本實施例之狀況。然而將理解，第一柔性密封部件74及第二柔性密封部件76以距樞轉點62a之實質上相等距離連接至觸針部件62可為較佳的。此外，若第一柔性密封部件74及第二柔性密封部件76儘可能接近樞轉點62a而附接至觸針部件62以最小化其賦予觸針部件之任何力矩可為較佳的。
仍參看圖4，第一柔性密封部件74之第一側曝露於第一腔室78，且第一柔性密封部件74之第二側經由外壁72與觸針固持器62之第一末端之間的環形通道80曝露於類比探針50之操作環境。亦如圖4中所展示，第二柔性密封部件76之第一側曝露於第一腔室78，且第二柔性密封部件76之第二側曝露於感測器外殼54內部之第二腔室82。第二腔室82經由第一通道84流體地連接至類比探針50之操作環境，第一通道84將第二腔室82連接至外壁72中之開口86。如圖2至圖6中所展示，固體環形罩蓋89位於感測器外殼54之外壁72之外部上的凹座中且覆蓋開口86。環形罩蓋89經製得稍小於凹座以使得間隙存在於環形罩蓋89與外壁72之間，以便允許氣體流動進出開口86。此外，設置小凹座95以輔助氣體之此流動。環形罩蓋89幫助阻止大量污染到達開口86且因此阻止大量污染到達第二腔室82，污染可影響第二柔性密封部件76之效能。如圖6中說明，環形罩蓋89以兩 部分89a及89b提供，兩部分89a及89b在其界面89c處搭扣配合於一起以使得其可易於移除及替換(例如)以用於清潔。然而，狀況未必如此。舉例而言，環形罩蓋89可包含單一環。
儘管圖4中展示僅一通道84及開口86，但如圖5(其展示感測器外殼54之等角視圖，其中外壁72及環形罩蓋89之頂部部分經部分切掉)及圖6(其展示在圖4中所展示之平面C中截取的感測器外殼之示意性平面橫截面視圖，該圖俯視類比探針之長度)中所說明，提供經由外壁72中之開口86而將第二腔室82連接至類比探針之操作環境的一個以上通道84。實際上，如圖6中所說明，提供三個此等通道84及開口。因此，第二柔性密封部件76之第二側經由此等三個通道84及開口86流體地連接至類比探針50之操作環境。
返回至圖3，如所展示，第一腔室78經過通信模組58經由藉由虛線90說明之路徑而流體地連接至電池外殼52中之第三腔室88。如可見，路徑90穿過感測器外殼54與通信模組58之間的第一通口91及電池外殼52與通信模組58之間的第二通口92。第一通口91可為小的開放的圓柱形管，導線(未圖示)亦可在感測器之第一部分68與通信模組58之間穿過該管。第二通口92更詳細地展示於圖10中且包含星形部件94及疏油薄膜96，星形部件94在其中心主體與第二通口92之邊緣之間具有間隙。星形部件94之提供幫助阻止任何固體物件到達且損壞疏油薄膜96。疏油薄膜96限制液體及固體粒子通行進入通信模組58之腔室61，同時仍允許氣體 在電池外殼52中之第三腔室88與通信模組58之腔室61之間的自由通行。合適的薄膜係已知的，且包括(例如)疏油薄膜。或者或另外，薄膜可為疏水性的。薄膜可為(例如)發泡聚四氟乙烯。此等合適薄膜包括可購自W.L.Gore & Associates之GORETM 薄膜通風口。
亦如圖3中所展示，提供具有端壁100之電池固持器98以用於固持電池102。當將電池固持器98裝載至電池外殼52中時，電池102上之端子(未圖示)與電池外殼52中之電力端子(未圖示)連接以使得電池102向類比探針50供應電力。電池固持器98之端壁100可經由卡口配件(未圖示)緊固至電池外殼52之外壁104，卡口配件可藉由轉動端壁100而在鎖定位置與未鎖定位置之間轉動。起子或其他平坦儀器(諸如硬幣)可收納於設置於端壁100之外部上的槽103(見圖2)中且隨後用以轉動端壁100且因此繫固或釋放卡口配件。此外，電池固持器98之端壁100經由設置於電池外殼52中之O形環密封件101抵靠電池外殼52之外壁104密封，O形環密封件101配合電池固持器98之端壁100內部且抵靠其密封。因此，在將電池固持器98裝載至電池外殼52中時，無固體、液體或氣體可在電池外殼52中之第三腔室88與類比探針之操作環境之間傳遞。因此，電容位移感測器之第一部分68及第二部分70接著完全密封於類比探針50之第一腔室78內部，且安全地防止類比探針50之操作環境中的任何污染物。
因此，可見第一腔室78與探針主體外部之間的通風口係 藉由第一通口91及第二通口92，以及通信模組58及電池外殼52內之腔室61、88提供；通風口之開口係藉由電池固持器98之可移除及可釋放端壁100提供。如所展示，通風口之開口經定位以使得當其打開時，第一腔室78直接曝露於類比探針之周圍(亦即，其直接)操作環境。
現參看圖7，展示懸掛機構之示意圖，觸針固持器62經由該懸掛機構固持於感測器外殼54內之懸掛靜置位置。詳言之，懸掛機構包含第一螺旋平面彈簧64，第一螺旋平面彈簧64之第一末端固定至感測器外殼54之外壁72(圖6中未展示)且其第二末端朝著觸針固持器62之第一末端繫固至觸針固持器62。懸掛機構進一步包含第二C形彈簧66，第二C形彈簧66之第一末端固定至感測器外殼54之外壁72(圖6中未展示)且其第二末端朝著觸針固持器62之第二末端繫固至觸針固持器62。當無外力施加於觸針固持器62(例如，經由連接至觸針固持器之觸針56)上時，此等第一彈簧64及第二彈簧66將觸針固持器62固持於懸掛靜置位置，但在對觸針固持器62之外力之施加下亦准許觸針固持器62相對於感測器外殼54的移動。詳言之，在所描述實施例中，第一彈簧64及第二彈簧66使得觸針固持器62能夠繞著觸針固持器62之中心第一點62a樞轉，且在z上(亦即，平行於觸針固持器62之長度)平移。此外，如上文所描述，第一柔性密封部件74及第二柔性密封部件76係可撓性的以便對觸針固持器62之此相對移動提供最小阻力。
參看圖8a、圖8b及圖8c，展示感測器配置之示意性等角 視圖，可經由該感測器量測觸針固持器62遠離其懸掛靜置位置之上述位移。電容感測器之第二部分70經展示為部分切掉以使得可容易看見電容感測器之第一部分68。此外，未展示電容感測器之第一部分68固定至以隨其移動的觸針固持器62及電容感測器之第二部分70固定至之感測器外殼54的外壁72以輔助說明電容感測器。總而言之，當觸針56在與工件接觸後便偏轉時，觸針固持器62及因此電容位移感測器之第一部分68相對於電容位置感測器之第二部分70移動。圖8a展示當觸針固持器62處於其靜置位置時電容感測器之第一部分68與第二部分70之間的關係。圖8b及圖8c分別展示歸因於觸針56與物件20之接觸在觸針部件62相對於感測器外殼54之Z軸位移及傾斜期間，電容感測器之第一部分68與第二部分70之間的實例關係。
電容感測器之第二部分70包含堆疊於底部環形激發環71b上方且與底部環形激發環71b電絕緣之頂部環形激發環71a。此等頂部環形激發環71a及底部環形激發環71b係以正交信號驅動，亦即，其各自係由AC信號驅動，但用於頂部環形激發環71a之信號與用於底部環形激發環71b之信號相位差90°。電容感測器之第一部分68的面向第二部分70之外表面包含較佳以90°之間距而間隔的具有相等角大小之四個區段(僅展示其中兩個69a及69b)。當第一部分68在激發環71之中心對準時，第一部分68上之每一區段69a、69b看見頂部激發環71a及底部激發環71b之相等面積且因此自每一者接收相等信號貢獻。一旦第一部分68如圖 8b及圖8c中所展示而移動，由區段69a、69b看見之頂部激發環71a及底部激發環71b的面積即改變且因此由該等區段接收之信號亦改變。可插入此等信號以判定第一部分68之位置。此電容位移感測器之工作的特定細節係熟知的且描述於(例如)國際專利申請案PCT/GB 02/00413(公開案第WO 02/061378號)中，且因此此處未進一步描述。
在所描述實施例中，位移感測器為電容感測器。如將理解，存在其他合適的位移感測器，例如光學感測器或電感性感測器。
如圖3中示意性所示，通信模組58包含用於以無線方式與處理器單元106(見圖1)通信之收發器59。通信模組58及接收器/處理器單元106可(例如)經由無線電或光學傳輸技術通信。接收器/處理器單元106可經組態以與通信模組58通信以便開啟類比探針50且亦以便自類比探針50接收量測資訊。接收器/處理器單元106亦可經組態以經由通信模組58將設定資訊發送至類比探針50。儘管接收器/處理器單元106經展示為機械控制器105之單獨單元，但如將理解，其可藉由普通處理器單元或電腦器件提供。此外，如將理解，在替代實施例中，導線可自接收器/處理器單元106饋送至主軸12且經由藉由主軸12及主軸安裝台60提供之適當端子與類比探針50連接，以使得通信模組58可經由此等導線與接收器/處理器單元106通信。
在使用時但在類比探針50裝載至機械工具裝置10上之前，自電池外殼52移除電池固持器98以使得第一腔室78中 變，同時第一腔室78經密封，則在第一腔室78與類比探針50之操作環境之間將存在氣壓差。舉例而言，類比探針50之操作環境氣壓可下降。在此狀況下，由於第一腔室78內部之氣壓大於類比探針50之操作環境氣壓，因此第一柔性部件74之第一側上的力將大於其第二側上之力。第一腔室78內部之氣壓將因此試圖將第一柔性密封部件74推出感測器外殼54。當第一柔性密封部件74緊固至觸針固持器62時，在此狀況下，第一柔性密封部件74將對觸針固持器施加一力，該力試圖拉動觸針固持器62遠離其靜置位置。詳言之，該力將試圖在Z維度上將觸針固持器62移出感測器外殼54。然而，第二柔性密封部件76對抗遠離靜置位置之此移動。此係因為第二柔性密封部件76亦連接至觸針固持器62且在其第二側上曝露於第二腔室82，第二腔室82處於類比探針50之操作環境氣壓。因此，第一腔室78內部之氣壓亦將抵靠第二柔性密封部件76拉動，此又將試圖推動觸針固持器62遠離其靜置位置，且詳言之，將試圖在Z維度上拉動觸針固持器62進一步進入感測器外殼54中。因此，第二柔性密封部件76有效地被動地監視類比探針之操作環境氣壓且藉由在觸針部件上施加一力而回應，該力對抗藉由第一柔性密封部件74施加於觸針部件上之力。因此，第二柔性密封部件76充當抑制觸針部件遠離其懸掛靜置位置之移動的抑制器，該移動係藉由腔室之內部氣壓的改變及/或類比探針之操作環境之改變而引發，或換言之，第二柔性密封部件76為抵消歸因於第一柔性密封部件74上之 之氣壓經由通風口而與機械工具裝置10之操作環境氣壓相等，該通風口係藉由第一通口91及第二通口92，以及電池外殼52及通信模組58中之腔室61、88提供。實際上，類比探針50可在電池固持器98自電池外殼52移除之情況下供應至客戶，以便幫助確保第一腔室78中之氣壓經設定為機械工具裝置10之操作環境氣壓。
一旦電池固持器98裝載回電池外殼52中，類比探針50即可經由其主軸安裝台60裝載至機械工具裝置10之主軸12中。當第一次安裝於機械工具裝置10上時，類比探針50必須經校準。此係藉由在各種探針偏轉下對具有已知大小之校準球(未圖示)進行一系列掃描而達成。接著比較機械工具裝置位置與類比探針偏轉以產生可用以判定觸針尖端57之中心位置的校準矩陣。類比探針50可接著在機械控制器105之控制下經由機械工具裝置之X、Y及Z軸移動，以便量測安裝於機械工具裝置之床16上的工件20。量測操作可包含使觸針56與工件20接觸。由於探針為類比探針50，因此觸針56可沿著物件20之表面移動以恆定地與物件20接觸，且觸針56相對於感測器外殼54之偏轉的程度可經量測。實際上，觸針56之偏轉引起觸針固持器62遠離其懸掛靜置位置之偏轉，此又引起電容位移感測器之第一部分68相對於第二部分70的位移。此位移之程度藉由第一部分68連續地偵測，且可經由通信模組58中之收發器59連續地串流傳輸至處理器單元106。
若類比探針50之操作環境氣壓或第一腔室78之氣壓改 氣壓引發的力而作用於觸針部件上之力的補償部件。
此外，由於第一柔性密封部件74及第二柔性密封部件76具有相同有效表面積，因此施加於其上之力將實質上相同。因此，其將各自在觸針固持器62上施加實質上相同大小之力，但在實質上相反方向上。第二柔性密封部件76因此適應於類比探針50之操作環境氣壓的改變以便固持觸針固持器62以防止遠離其懸掛靜置位置之移動，而不管類比探針50之操作環境之氣壓改變。發現以上設定在遍及類比探針操作環境氣壓之一範圍內對防止觸針固持器62遠離其懸掛靜置位置之移動為有效的。舉例而言，發現其對實質上防止觸針固持器62之氣壓引發之移動係有效的，儘管類比探針之操作環境氣壓(與類比探針經密封之時的氣壓)之偏差高達+/- 90毫巴。
如將理解，若類比探針50之操作環境氣壓自第一腔室78經密封(藉由將電池固持器98裝載至電池外殼52中)時顯著地改變，則第一柔性密封部件74及第二柔性密封部件76上之力可如此大以致引起其褶曲(亦即，扭曲)走樣。第一柔性密封部件74及第二柔性密封部件76應以實質上均一方式扭曲，且因此觸針固持器62不應實質上自其懸掛靜置位置移動。然而，如上文所描述，第一柔性密封部件74及第二柔性密封部件76經定形及設計以便對歸因於藉由觸針56與物件之接觸引起之偏轉的觸針固持器62之位移提供最小阻力。此扭曲可意謂狀況不再如此，且因此應避免此扭曲。此扭曲可藉由使第一腔室78中之氣壓與類比探針50之操作 環境氣壓相等而避免。此可藉由自電池外殼52移除電池固持器98而達成，藉此允許氣壓經由上文較詳細地描述之經由虛線90示意性地說明之路徑而相等。氣壓之此相等可以規則間隔執行。視需要，可監視類比探針50之操作環境氣壓且若顯著氣壓改變，則可向操作者指示需要氣壓相等之信號。舉例而言，LED可設置於類比探針50上，LED可以特定方式操作以向操作者發出氣壓相等可行之信號。
在上述實施例中，歸因於第一柔性密封部件74上之壓力的觸針固持器62遠離其懸掛靜置位置之移動藉由提供第二柔性密封部件76而對抗。如將理解，對移動之此對抗可以各種其他方式達成。舉例而言，供電機構可用以在觸針固持器62上施加一力，該力與藉由第一柔性密封部件74施加之力相反。舉例而言，替代於(或甚至除了)第二柔性密封部件76，觸針固持器可由磁性材料製成且電磁體可經定位以對觸針固持器之第二末端起作用。若類比探針50之操作環境氣壓改變，則為了避免觸針固持器62之移動，電磁體之電力可經調整以便在觸針固持器62上施加更大或更弱(取決於氣壓減少抑或增加)之力。如將理解，其他機構亦可用以提供觸針固持器62上之可控制變化力，舉例而言，彈簧(諸如音圈)可連接至觸針部件且經操作以控制觸針部件的位置。此外，在所描述實施例中，第一平面彈簧64及第二平面彈簧66中之至少一者可經組態以使得其位置及/或其在觸針固持器62上施加之力可回應於氣壓改變而經調適，以便對抗觸針固持器62遠離其懸掛靜置位置之氣壓引 發的移動。
圖12至圖16展示根據本發明之其他實施例。如可見，此等實施例共用許多與上文描述之實施例相同的部分，且因此相似部分共用相似參考數字。
在圖12中所展示之實施例中，不存在第二柔性密封部件76。替代地，擴大之第三腔室288設置於電池外殼52中，第三腔室288經密封以隔開通信模組58之腔室61且因此經密封以隔開感測器外殼54之第一腔室78。此外，泵210設置於第三腔室288與通信模組58之腔室61之間。因此，第三腔室288本質上為備用腔室，進出備用腔室之氣體可在其與通信模組58之腔室61及第一腔室78之間交換以便調節通信模組58之腔室61及第一腔室78內的氣壓。此可完成以便跨越第一柔性密封部件74而維持特定氣壓差。取決於特定實施例，此可完成(例如)以便確保第一腔室78內之氣壓實質上與類比探針250之環境氣壓相同(亦即，以使得實質上不存在氣壓差)。適合供所描述實施例使用之泵包括正位移類型泵，包括(例如)蠕動泵或活塞泵。因此，泵及腔室充當抑制器/補償部件。
如將理解，在此實施例中，類比探針250之環境氣壓可直接藉由類比探針250自身或藉由類比探針外部之器件監視。舉例而言，氣壓感測器可安裝於機械工具裝置10之操作環境中的任一處，且氣壓之任何改變可經由處理器單元106及通信模組58發送信號至類比探針250。此外，亦可監視及使用通信模組58之腔室61及第一腔室78內之氣體的氣 壓以便控制泵210之操作。
圖13展示根據本發明之類比探針550的另一替代實施例。如同圖12中所展示之實施例一樣，不提供第二柔性密封部件。替代地，提供活塞510，活塞510之位置可藉由馬達520之操作沿著探針之軸線(亦即，在藉由箭頭Z說明之維度上)調整，以便調整通信模組58之腔室61與流體地連接至腔室61之第一腔室78的組合體積，且藉此充當抑制器/補償部件。因此，密封腔室之體積可經調整以調節密封腔室78內之氣壓。再次，此可回應於來自器件之信號，該器件量測類比探針之操作環境之大氣壓的密封腔室內之氣壓(或指示氣壓之任何其他因子(例如，溫度))。在替代實施例中，活塞510可手動地移動(另外或替代地，能夠藉由(例如)馬達自動地移動)。舉例而言，可提供連接至活塞之外部滑動器，外部滑動器可藉由使用者操縱以便調整活塞之位置。滑動器可甚至藉由使滑動器與機械工具上之特徵嚙合及相對於該特徵相對地移動探針而移動以便引起滑動器之移動。如將理解，存在調整密封腔室之體積的其他可選方式。舉例而言，探針之一區段可為套管，套管之膨脹/收縮影響密封腔室之體積。詳言之，可提供可經調整以更改密封腔室之體積的注射器機構。此外，此套管機構可手動及/或自動地操作。如將理解，任何移動部分或密封件獨立於計量迴路以便在體積改變之後避免對校準之需要可為較佳的。此外，較佳地，此等實施例之任何移動部分應具有高摩擦及/或單獨鎖定器件以防止調整之後的移 動。
視需要，在探針裝載至機械主軸的情況下且在操作之前，類比探針之操作環境的氣壓可經採用且參考初始校準記錄。讀數差可用以建立探針內部氣壓讀數(或實際上經由內氣壓轉換器)。在氣壓改變在正常所要操作容許範圍之上的情況下，密封腔室之體積可手動地調整或如上文所描述而自動化。
在上文所描述之實施例中，通風口需要電池固持器98之移除以便允許腔室內之氣壓與類比探針之操作環境的大氣壓相等。在其他實施例中，可提供其他額外或替代通風口機構以用於使得能夠實現氣壓之此相等。舉例而言，如圖14中所展示，觸針固持器62可在第一腔室78與類比探針之操作環境之間提供導管410，導管410藉由觸針56之頂部末端(觸針56之在觸針球57之遠側的末端)密封，當觸針56安裝至觸針固持器62上時，觸針56被壓抵於觸針固持器62中之O形環密封件420。因此，氣壓之通風及相等可受觸針56自觸針固持器62之移除或鬆動而影響。
在此等上述實施例中，通風口之開口係藉由類比探針50、250、450之一部分的移除或鬆動而提供，該部分為所描述實施例之類比探針之操作所需要的。亦即，在所描述之特定實施例中，類比探針不能在無電池或觸針56的情況下操作。然而，狀況未必如此。舉例而言，通風口之開口可藉由感測器外殼54之外壁72中的開口提供，外壁72中之開口可藉由插塞或其他合適的閥密封。
舉例而言，如圖15中所展示，插塞310可提供於電池外殼52之外壁104中的開口中，插塞310流體地連接至通信模組58之腔室61且因此經由通道330連接至第一腔室78。可提供彈簧320，其經組態以將插塞310拉動至開口中以便密封通道330以防止外部污染物。在所描述之實施例中，插塞310及彈簧320經組態以使得當類比探針350按500 rpm自旋時(經由機械工具之主軸，類比探針350經由其主軸安裝台60而安裝於主軸中)，插塞310歸因於離心力而經壓出開口且因此通風口打開，從而允許第一腔室78內之氣壓與類比探針之操作大氣壓相等。此不僅可為在無人工介入的情況下打開通風口之簡單方式，而且類比探針之自旋可將液體甩離類比探針且幫助防止外部污染物經由通道330侵入至類比探針中。
在其他實施例中，通風口可為可回應於指示需要氣壓相等之情況而自動打開之通風口。當通風口之開口藉由類比探針之操作不需要的類比探針之一部分的移除或鬆動而提供時，此組態尤其適用。舉例而言，此可回應於腔室與類比探針之操作環境之間的氣壓差之所偵測改變而發生。該改變可藉由類比探針自身或藉由類比探針外部之器件偵測，該器件可發送信號至類比探針以打開通風口。舉例而言，器件可包含如上文所描述之氣壓感測器(例如，氣壓計或其類似者)。此可經組態以僅在類比探針不可能曝露於污染物之階段發生，污染物可在通風口打開時進入腔室；例如在設定及/或校準常規期間。
圖16展示根據本發明之類比探針650之另一替代實施例，其中不提供第二柔性密封部件。實情為，在此實施例中，第一腔室78以液體而非氣體填充。第一腔室78藉由插塞610密封以隔開通信模組58之腔室61以使得液體得以保持於第一腔室78內。如示意性地展示，纜線620延伸經過插塞610以使得感測器68、70連接至通信模組58中之組件部分(例如，收發器59)。因為液體比氣體實質上較不可壓縮，所以液體將防止歸因於類比探針650之操作環境之大氣壓的改變之第一柔性密封部件74的移動且因此充當抑制器。當然，如將理解，液體應具有良好介電性質，例如，具有至少10-4 之耗散因子。較佳地，低液體具有(例如)不差過60厘托且(例如)在20至60厘托之範圍中的低黏度。較佳地，其黏度在溫度改變時為穩定的。合適的液體包括具有良好介電性質具有隨溫度而穩定之低黏度的電絕緣液體，且(例如)包括各種聚矽氧流體，包括聚矽氧油(諸如聚二甲基矽氧烷)。諸如200® Fluid及Xiameter® PMX-561 Trans Liquid之此等聚矽氧流體可購自Dow Corning®。
待藉由上述類比探針中之任一者量測的工件20可在藉由類比探針50檢驗之前在機械工具裝置10上經機械加工。若(例如)機械工具裝置10具有至少兩個主軸12，則工件20可在機械工具上經機械加工同時藉由類比探針50經檢驗。
10‧‧‧機械工具裝置
11‧‧‧框架
12‧‧‧主軸
14‧‧‧工具
16‧‧‧機械工具床
20‧‧‧工件/物件
22‧‧‧工具設定器
50‧‧‧類比量測探針
52‧‧‧電池外殼
54‧‧‧感測器外殼
56‧‧‧工件接觸觸針
57‧‧‧觸針球
58‧‧‧通信模組
59‧‧‧收發器
60‧‧‧主軸安裝台
61‧‧‧腔室
62‧‧‧觸針固持器/觸針部件
62a‧‧‧樞轉點
64‧‧‧第一平面彈簧
66‧‧‧第二平面彈簧
68‧‧‧電容位移感測器之第一部分
69a‧‧‧區段
69b‧‧‧區段
70‧‧‧電容位移感測器之第二部分
71a‧‧‧頂部環形激發環
71b‧‧‧底部環形激發環
72‧‧‧外壁
74‧‧‧第一柔性密封部件
76‧‧‧第二柔性密封部件
78‧‧‧第一腔室
80‧‧‧環形通道
82‧‧‧第二腔室
84‧‧‧第一通道
86‧‧‧開口
88‧‧‧第三腔室
89‧‧‧環形罩蓋
89a‧‧‧環形罩蓋之部分
89b‧‧‧環形罩蓋之部分
89c‧‧‧界面
90‧‧‧路徑
91‧‧‧第一通口
92‧‧‧第二通口
94‧‧‧星形部件
95‧‧‧小凹座
96‧‧‧疏油薄膜
98‧‧‧電池固持器
100‧‧‧端壁
101‧‧‧O形環密封件
102‧‧‧電池
104‧‧‧外壁
105‧‧‧機械控制器
106‧‧‧接收器/處理器單元
108‧‧‧外邊緣
110‧‧‧內邊緣
112‧‧‧峰
114‧‧‧凹槽
210‧‧‧泵
250‧‧‧類比探針
288‧‧‧第三腔室
310‧‧‧插塞
320‧‧‧彈簧
330‧‧‧通道
350‧‧‧類比探針
410‧‧‧導管
420‧‧‧O形環密封件
450‧‧‧類比探針
510‧‧‧活塞
550‧‧‧類比探針
610‧‧‧插塞
620‧‧‧纜線
650‧‧‧類比探針
A‧‧‧第一平面
B‧‧‧第二平面
C‧‧‧平面
D‧‧‧平面
X‧‧‧方向
Y‧‧‧方向
Z‧‧‧方向
圖1展示機械工具裝置之等角視圖；圖2展示根據本發明之類比探針的等角視圖； 圖3展示在第一平面中截取之圖2中所展示之類比探針的橫截面視圖；圖4展示在第二平面中截取之圖2中所展示的類比探針之感測器外殼的橫截面視圖；圖5展示圖2中所展示之類比探針之感測器外殼的等角視圖；圖6展示在第三平面中截取之圖2中所展示的類比探針之感測器外殼的橫截面視圖；圖7展示圖2中所展示之類比探針之觸針固持器懸掛機構的等角視圖；圖8a、圖8b及圖8c分別展示處於靜置位置、處於垂直位移配置及處於傾斜配置中之圖2中所展示的類比探針之感測器配置的等角視圖；圖9a展示圖2中所展示之類比探針之前密封隔膜的平面橫截面視圖；圖9b展示圖2中所展示之類比探針之前密封隔膜的等角橫截面視圖；圖9c展示圖2中所展示之類比探針之前密封隔膜的等角視圖；圖10展示流體地連接圖2中所展示之類比探針之電池外殼與通信模組的通口的等角視圖；圖11展示圖2中所展示之類比探針的剖視等角視圖；圖12展示根據本發明之第二實施例之類比探針的橫截面視圖； 圖13展示根據本發明之第三實施例之類比探針的橫截面視圖；圖14展示根據本發明之第四實施例之類比探針的橫截面視圖；圖15展示根據本發明之第五實施例之類比探針的橫截面視圖；及圖16展示根據本發明之第六實施例之類比探針的橫截面視圖。
50‧‧‧類比量測探針
52‧‧‧電池外殼
54‧‧‧感測器外殼
56‧‧‧工件接觸觸針
57‧‧‧觸針球
58‧‧‧通信模組
59‧‧‧收發器
60‧‧‧主軸安裝台
61‧‧‧腔室
62‧‧‧觸針固持器/觸針部件
62a‧‧‧樞轉點
64‧‧‧第一平面彈簧
66‧‧‧第二平面彈簧
68‧‧‧電容位移感測器之第一部分
70‧‧‧電容位移感測器之第二部分
72‧‧‧外壁
74‧‧‧第一柔性密封部件
76‧‧‧第二柔性密封部件
78‧‧‧第一腔室
82‧‧‧第二腔室
88‧‧‧第三腔室
89‧‧‧環形罩蓋
90‧‧‧路徑
91‧‧‧第一通口
92‧‧‧第二通口
98‧‧‧電池固持器
100‧‧‧端壁
101‧‧‧O形環密封件
102‧‧‧電池
104‧‧‧外壁
X‧‧‧方向
Y‧‧‧方向
Z‧‧‧方向

Claims (19)

  1. 一種用於一機械工具裝置之類比探針，其包含：一探針主體；一觸針部件，其可移動地緊固至該探針主體；一感測器，其用於量測該觸針部件相對於該探針主體之位移的程度，其中該感測器容納於該探針主體中之一腔室內；及一通風口，其在該腔室與該探針主體之外部之間，其經組態以使得當該通風口打開時，該腔室內之氣壓可與該類比探針之操作環境的氣壓相等，且經進一步組態以使得針對該探針主體之該外部的該通風口開口可在該類比探針之操作期間關閉以便密封該腔室且因此密封該感測器以防止外部污染物。
  2. 如請求項1之類比探針，其包含用於密封該通風口之開口的一插塞。
  3. 如請求項2之類比探針，其中該插塞包含該類比探針之操作所需要的該類比探針之一部分。
  4. 如請求項2或3之類比探針，其中該通風口之開口對該探針主體內之一區域提供入口以用於容納一電子組件。
  5. 如請求項4之類比探針，其中當釋放時，該通風口之開口對一電池腔室提供入口。
  6. 如請求項2或3之類比探針，其中該插塞包含用於將至少一電池保持於該類比探針內之一部分。
  7. 如請求項1至3中任一項之類比探針，其包含在該密封腔 室與該通風口之開口之間的一通口。
  8. 如請求項7之類比探針，其中該通口包含用於限制固體污染物進入該密封腔室之一薄膜。
  9. 如請求項1至3中任一項之類比探針，其中該通風口包含一離心操作之通風口，該通風口經組態以在該類比探針以一預定旋轉速度之上自旋時打開。
  10. 如請求項1至3中任一項之類比探針，其包含用於回應於來自一處理器器件之一信號而打開該通風口之一致動器。
  11. 如請求項10之類比探針，其中該類比探針包含該處理器器件。
  12. 如請求項1至3中任一項之類比探針，其中該類比探針包含用於抑制該觸針部件遠離其懸掛靜置位置之移動的構件，該移動係藉由當該通風口之開口關閉時該腔室之內部氣壓的改變及/或該類比探針之操作大氣壓的改變而引發。
  13. 一種操作用於一機械工具裝置之一類比探針的方法，該類比探針包含：一探針主體；一觸針部件，其可移動地緊固至該探針主體；一感測器，其用於量測該觸針部件相對於該探針主體之位移的程度，其中該感測器容納於該探針主體中之一腔室內；及一通風口，其在該腔室與該探針主體之外部之間，其中該方法包含打開該通風口以便使該腔室內之氣壓與該類比探針之操作環境氣壓相等，及關閉該通風口以便密封該腔室且因此密封該感測 器以防止外部污染物。
  14. 一種操作用於一機械工具裝置之一類比探針的方法，該類比探針包含：一探針主體；一觸針部件，其可移動地緊固至該探針主體；一感測器，其用於量測該觸針部件相對於該探針主體之位移的程度，其中該感測器容納於該探針主體中之一腔室內；及一通風口，其在該腔室與該探針主體之外部之間，該通風口在打開時使得該腔室內之氣壓能夠與該類比探針之操作環境氣壓相等，其中該方法包含在該類比探針處於其預期操作環境中時關閉該通風口，以便以實質上等於該類比探針之操作環境的一氣壓密封該腔室且亦因此密封該感測器以防止外部污染物。
  15. 如請求項13或14之方法，其中打開該通風口包含至少鬆動該類比探針之操作所需要的該類比探針之一部分。
  16. 如請求項15之方法，其中打開該通風口包含自該類比探針內至少部分地移除一電池。
  17. 如請求項13或14之方法，其中該通風口經組態以使得其可在離心力下打開，且其中該方法包含使該類比探針自旋以便打開該通風口。
  18. 一種用於一機械工具裝置之類比探針，其包含：一探針主體；一觸針部件，其可移動地緊固至該探針主體；一感測器，其用於量測該觸針部件相對於該探針主體之位移的程度，其中該感測器容納於該探針主體中之一 腔室內；及一通風口，其在該腔室與該探針主體之外部之間，其經組態以使得當該通風口打開時，該腔室內之氣壓可與該類比探針之操作環境的氣壓相等，且經進一步組態以使得針對該探針主體之該外部的該通風口開口可在該類比探針之操作期間關閉以便密封該腔室且因此密封該感測器以防止外部污染物，該通風口包含一用於密封該通風口之開口的插塞，該插塞包含該類比探針之操作所需要的該類比探針之一部分。
  19. 一種用於一機械工具裝置之類比探針，其包含：一探針主體；一觸針部件，其可移動地緊固至該探針主體；一感測器，其用於量測該觸針部件相對於該探針主體之位移的程度，其中該感測器容納於該探針主體中之一腔室內；及一通風口，其在該腔室與該探針主體之外部之間，其經組態以使得當該通風口打開時，該腔室內之氣壓可與該類比探針之操作環境的氣壓相等，且經進一步組態以使得針對該探針主體之該外部的該通風口開口可在該類比探針之操作期間關閉以便密封該腔室且因此密封該感測器以防止外部污染物，該通風口包含一用於密封該通風口之開口的插塞，該插塞包含用於將至少一電池保持於該類比探針內之一部分。
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