CN1737582A - 用于测量仪器中的探头识别装置 - Google Patents

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Abstract

一种用来测量一工件的、带有一可移去的探头(15)的装置，其特征在于，该装置包括一用来附连探头(15)的接受部分(17.1)。 在该接受部分(17.1)中，传感器(17.2)布置在固定的预定位置。可移去的探头(15)包括若干个配对元件，如果探头(15)附连于接受部分(17.1)，则诸元件与传感器(17.2)互相作用，由此，通过调整配对元件的位置可预先设定可移去探头(15)的一编码。

Description

用于测量仪器中的探头识别装置
技术领域
本发明涉及带有可移去的探头的装置和具有如此装置的测量仪器。
背景技术
有各种不同的装置，例如测量仪器，它们装备有一可更换的探头。
传统测量仪器的实施例包括一探头，它借助于弹簧作用可与一探头系统连接。
还有多种探头的实例，它们借助于永久磁体固定于一测量仪器的探头系统。一合适的实例可见德国实用新型专利DE-GM 7400071中描述。
另一测量仪器呈现在美国专利说明书US5,755,038中。该特定测量仪器的特征在于，它提供一探头，其通过永久磁体连接于一探头系统。类似的方法可见PCT申请WO 03/087708中描述。
带有可更换探头的测量仪器的另一实例可从德国专利说明书DE 3320127 C2中得到。其中描述了一测量仪器，它的探头借助于一永久磁体和一电磁铁的组合予以固定。
可更换探头应该尽可能快速和不复杂地被移去。此外，重要的是测量仪器应能将不同的探头彼此区分出来，因为在评价测量信号的过程中根据实际用过的探头类型可使用其它的参数。还可想象的是，根据探头的形式和/或大小，可使用其它的接近路径和探头运动的过程。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种方法，其能使一装置识别哪个探头现在被安装。
本发明的另一目的是提供一种用于简单和安全地识别一使用过的探头的方法。
根据本发明，上述目的以如权利要求1所述的装置和如权利要求10所述的测量仪器实现。
根据本发明，实现该目的是通过提供一种带有可更换的探头以用来测量一工件的装置，它显现有一用来连接探头的接受部分(receiving section)。在该接受部分中，若干个传感器布置在固定的预定位置，而可移去的探头包括若干个配对元件(counterpart elements)，如果探头连接于接受部分，则诸元件与传感器互相作用。预先给定可移去探头一编码，其中，配对元件的位置例如通过一调整机构被机械地调整。
根据本发明，实现该目的是通过提供一带有若干个可移去的探头以用来测量一工件的测量仪器。该测量仪器显现有一用来附连一个探头的接受部分。在该接受部分中，若干个传感器布置在固定的预定位置。各个可移去的探头包括多个配对元件，如果一探头连接于接受部分，则诸元件与传感器互相作用。预先给定若干个可移去的探头一编码，其中，在各个可移去的探头上，配对元件的位置得以调整。
从诸从属权利要求中还可得到其它可取的实施例。
附图说明
下面参照附图，较详细地描述本发明的实施例。其中：
图1A示出根据本发明的第一测量仪器的立体图；
图1B示出根据本发明的第一测量仪器的局部示意图；
图2A示出根据本发明的一探头系统的接受部分的截面图；
图2B示出根据图2A的探头系统的截面图；
图2C示出根据图2A的探头系统的俯视图；
图3A示出一探头的后视示意图，其安装在一探头系统的接受部分内，由此，在根据本发明的探头处，一第一编码被调整；
图3B示出图3A的探头的后视示意图，由此，在根据本发明的探头处，一第二编码被调整；
图3C示出图3A的探头的后视示意图，由此，在根据本发明的探头处，一第三编码被调整；
图3D示出图3A的探头的后视示意图，由此，在根据本发明的探头处，一第四编码被调整；
图4A-4P示出一探头的不同的侧视示意图，探头安装在一探头系统的接受部分内，由此，在各个图中，在根据本发明的探头处，另一编码被调整。
具体实施方式
结合在本描述中所使用的术语也可用于相关的出版物和专利中。然而，需要指出的是：使用这些术语仅是为了更好地理解。本发明的要旨和权利要求的保护范围不局限在用特定选择的术语所作的解释上。本发明可以容易地转移到其它概念和/或领域的系统。在其它领域中诸术语以类似的方式被使用。
根据本发明的一第一装置10示于图1A和1B中。图1A所示的装置10是一完全自动CNC控制的齿轮齿测量仪器10。该齿轮齿测量仪器10适于检查工件11，例如正齿轮齿、切削齿轮、蜗轮蜗杆齿轮、滚刀、斜齿轮，以及，适于对旋转对称工件的一般测量、形状和位置偏差测量，对于圆和凸轮轴的测量或对转子的测量，其目的仅为了罗列出某些的应用类型。
齿轮齿测量仪器10包括一可驱动的连接部分13，其可由一控制器12和一对中装置14推动，由此，该可驱动的连接部分13和对中装置14布置成：待测量的旋转对称的精密零件(工件)同轴地夹紧在可驱动的连接部分13与对中装置14之间，如图1A所示的，其中以一正齿轮为根据。
如图1B所示，齿轮齿测量仪器10包括至少一个探头15，其为安装在齿轮齿测量仪器10内的精密零件11的三维测量装备有一尖端15.1、15.2(例如，一三坐标的探头系统)。较佳地，设置一探头系统17，其可在平行于坐标轴z的高度上移动。此外，探头15还可沿彼此垂直的坐标轴x和y的方向进行进一步接近的运动，由此，提供一合适的(CNC)控制。探头15可移去并可伸出来测量工件11。齿轮齿测量仪器10在探头系统17处包括一接受部分17.1用来附连探头15(如箭头所示)。在接受部分17.1内，n＝4个传感器17.2布置在固定的预定位置。一般来说，根据本发明，n是一等于或大于2的整数。可移去的探头15包括m个配对元件，它们被覆盖在图1B内，由于它们坐在探头15的一(变化)板15.3的后背上。如果探头15偶联于接受部分17.1，则m个配对元件与传感器17.2互相作用。根据本发明，在可移去的探头15处可设定一编码，其中，通过调整机构机械地调整n个配对元件的位置。
现结合另一实施例来描述其细节。图2A至2C是示出一带有一用来附连探头15的接受部分17.1的探头系统17的不同的视图。图2A是沿x-z平面内的截面图。该截面靠近探头系统17的表面，以便能示出n＝4个传感器17.2，它们隐藏在本实施例的探头系统17内的一薄表面之后的部分17.7内，通过图2C的俯视图可以看到。在所示实施例中，n＝4个传感器17.2位于一圆弧段17.3上，该圆弧的半径为R1。n个传感器17.2之间分别有一角距离β1，在本实例中它为22.5°。
在图2B的截面图中，可以看到通过其中一个传感器17.2的一切口。如上所述，传感器17.2坐在探头系统17的表面之下的右方。因此，传感器17.2机械地得到保护。此外，形成一光滑的表面，其可方便地进行清洁。若干个传感器17.2一起可形成一结构单元。
在图3A至3D中，以示意图方式示出探头15的后视图。在所示的实施例中，探头15包括m＝1个配对元件15.6。在图3A至3D中，传感器17.2的位置用罗马数字I、II、III和IV表示。在图3A中，探头15的编码调整成：如果探头15安装在接受部分17.1处，则一配对元件15.6进入到传感器17.2的前面，呈现为探头系统17的位置I处。由于配对元件15.6直接邻近于位置I上的传感器17.2，所以，传感器17.2可识别其存在。
根据本发明，传感器17.2和配对元件15.6被这样地选择：应在两者之间形成互相作用。较佳地，一磁场的传感器(Reed开关)用作为传感器17.2，一磁体用作为配对元件15.6。可使用配对元件其它主动或被动配对的(active or passive pairsof)传感器/配对元件，例如光学式、电容式或电感式工作方式。当选择传感器和配对元件时，重要的是全部的结构应尽可能简单和无麻烦地工作。
装置10的一评价单元(evaluation unit)可评价n个传感器17.2中的每一个，以便由此确定关于编码的表述。在图3A中，位置I上的传感器17.2将给出一信号，而另一传感器17.2将不供应信号，或供给基本上较微弱的信号。传输到一两进制系统内，图3A中所示的位置对应于数字0001。
另一探头15编码成使配对元件15.6位于如图3B所示的位置II上。在图3B中，位置II上的传感器17.2将给出一信号，而另一传感器17.2不提供信号，或提供基本上较微弱的信号。传输到一两进制系统内，图3B中所示的位置对应于数字0010。
另一探头15编码成使配对元件15.6位于如图3C所示的位置III上。在图3C中，位置III上的传感器17.2将给出一信号，而另一传感器17.2不提供信号，或提供基本上较微弱的信号。传输到一两进制系统内，图3C中所示的位置对应于数字0100。
还有另一探头15编码成使配对元件15.6位于如图3D所示的位置IV上。在图3D中，位置IV上的传感器17.2将给出一信号，而另一传感器17.2不提供信号，或提供基本上较微弱的信号。传输到一两进制系统内，图3D中所示的位置对应于数字1000。
如果没有探头15存在，或如果编码成使配对元件15.6位于某一位置上，该位置与其中一个传感器17.2不匹配，则评价单元可得出结论：没有探头15附连。然而，可以这样来编程评价单元，使信号0000评价为似乎安装了一“错误”的或不正确的探头15。
显然，根据整数n和m，若干个不同的变量是可能的，由此，这些方案是优选的，出于成本和/或空间的原因，它们达到尽可能少的传感器。
采用了一被证明是特别可取的实施例，其中，传感器17.2n＝4个，配对元件15.6m＝8个。在此实例中，可以区分2n个不同的探头15(从图4A至4P中可见)，根据该优选实施例，十六个不同位置形成在一半径为R2的圆弧15.4上，它们在各种情形中具有一角距离β2，其值为22.5°。也就是说，它适用于R2≈R1和β2≈β1。在总数为十六个不同角位置中的八个位置处有配对元件15.6，它们在图4A至4P中显示为黑圆，通过该特定的布置，可以获得一4毕特的二进制字，它们可以被直接地读出和处理。在图4A至4P的各个图中，各图中的探头位置均不同，它通过转动盘或转动环的对应的调整而不同。转动盘位于纸平面内所示的图中并同轴地坐在探头系统17上。探头系统17的n＝4个传感器17.2表示为四个敞开圆。传感器17.2的位置不变，但由于探头15的机械变化(转动、移位、再构造)而引起编码。
在图4A中示出一探头15，它的配对元件15.6通过调整转盘或转动环进行设定，这样，当探头15安装在探头系统17上时，没有一个变得位于n＝4个传感器17.2中之一的前面。这对应于二进制中的0000。在图4B中现显示一探头15，它的配对元件15.6通过调整转盘或转动环进行设定，这样，当探头15安装在探头系统17上时，配对元件15.6中之一变得位于n＝4个传感器17.2中之一的前面。这对应于二进制中的0001。在图4C中现显示一探头15，它的配对元件15.6通过调整转盘或转动环进行设定，这样，当探头15安装在探头系统17上时，两个配对元件15.6变得位于n＝4个传感器17.2中的二个的前面。这对应于二进制中的0011。
为了清晰起见，将不同的编码一起归纳在一表中。
    图     编码     探头数
    4A     0000     0
    4B     0001     1
    4C     0011     2
    4D     0110     3
    4E     1101     4
    4F     1010     5
    4G     0101     6
    4H     1011     7
    4I     0111     8
    4J     1111     9
    4K     1110     10
    4L     1100     11
    4M     1001     12
    4N     0010     13
    4O     0100     14
    4P     1000     15
可以如下地使用根据本发明的一装置10。在一可移去的探头15处，通过调整m个配对元件的位置设定编码。如上所述，例如，可通过转动一盘或一环来设定编码配对元件15.6在诸固定的预定位置盘或环携带了m个配对元件15.6。然而，也可将磁体插入或旋入到孔内，这称之为再构造。
探头15以此方法编码之后，它可固定到探头系统17。探头系统17，或固定探头系统17的装置10现可通过向传感器17.2问询来确定编码，诸传感器17.2布置在用于探头15的接受部分17.1内的固定的预定位置内。当对各n个传感器17.2确定编码时，它探测探头15的m个配对元件15.6中的一个是否处于互相作用的范围之内。以此方式确定的编码现可与一储存的编码进行比较，由此，在匹配的情形中可识别出探头15。
较佳地，在一初始化程序的过程中准备好装置10。例如，这种情况的发生在于，对于储存的编码，选择或进入表征对应探头15的信息。这可根据一实例更好地进行描述。
例如，如果存在有十个不同的探头15，则装置10必须知道十个探头中的哪一个代表编码0000，十个探头15中的哪一个代表编码0001，等等。较佳地，除了该信息之外，在初始化程序过程中还给定其它的数据。这样，可给定探头15的类型。还可提供其它的缺陷，其根据以下的实例可予以识别：探头的灵敏度、扫描场、必要的放大因子、探头的尺寸(杆15.1的长度和扫描球15.2的尺寸)等。
根据这些缺陷，可以确保装置10进行随带有细杆15.1的探头15的缓慢的运动，以便不损坏探头15，因为细杆15.1它特别脆弱和敏感。此外，根据细杆15.1的长度、球15.2的大小以及探头15的定向，必须作出其它的接近运动。
较佳地，可调整的机构实施为环或盘，它们相对于探头15的纵向轴线同轴地安装，并可围绕该轴线转动。较佳地，提供具有角距离为22.5。的不同的栅格位置。
在不同的实施例中，使用一般的探头和特殊的触觉探头。通过使用术语探头(term probe head)，可以表达出本发明不局限于触觉的探头系统，但可以使用最广泛的探头。
可以认为本发明显著的优点就在于，它在探头和探头系统之间不需要电气的连接。此外，容易实现编码，且当调整编码时不需工具。

Claims (11)

1.一种带有可移去的探头(15)以用于测量一工件(11)的装置(10)，其特征在于，
-该装置(10)包括一用来附连探头(15)的接受部分(17.1)，
-在该接受部分(17.1)中n个传感器(17.2)布置在预定的位置，其中，n是一等于或大于2的整数，
-可移去的探头(15)包括m个配对元件(15.6)，其中，m是一等于或大于1的整数，如果探头(15)附连于接受部分(17.1)，则诸元件与n个传感器(17.2)互相作用，由此，通过调整m个配对元件(15.6)的位置可预先设定可移去探头(15)的一编码。
2.如权利要求1所述的装置(10)，其特征在于，n个传感器(17.2)布置在一半径为R1的圆弧段(17.3)上的接受部分(17.1)处，n个传感器(17.2)之间分别有一角距离β1。
3.如权利要求2所述的装置(10)，其特征在于，m个配对元件(15.6)布置在一半径为R2的圆弧段(15.4)上的可移去的探头(15)处，m个配对元件(15.6)之间有一角距离β2，其中，R2≈R1和β2≈β1。
4.如权利要求1、2或3所述的装置(10)，其特征在于，传感器(17.2)是磁场传感器，而配对元件(15.6)是磁体。
5.如权利要求1至4中任何一项所述的装置(10)，其特征在于，该装置(10)包括一呈机械转动装置形式的调整机构，其中，根据可转动装置的角度位置，由n个传感器(17.2)相对于m个配对元件(15.6)的相对角度位置产生其它的编码。
6.如权利要求5所述的装置(10)，其特征在于，由于该装置(10)内的互相作用，产生表示为二进制编码的信号。
7.如权利要求6所述的装置(10)，其特征在于，通过二进制编码可区别出2n个不同的探头(15)。
8.如上述权利要求中任何一项所述的装置(10)，其特征在于，设置一评价单元，其评价n个传感器(17.2)以便从中确定关于编码的陈述。
9.如上述权利要求中任何一项所述的装置(10)，其特征在于，该装置(10)是一测量仪器，而探头(15)是一带有尖端(15.1、15.2)的变化板(15.3)，用来扫描三维的工件(11)，例如齿轮。
10.一种用来测量一工件(11)的、带有若干个可移去探头(15)的测量仪器，其特征在于，
-该测量仪器包括一带有一用来附连一个探头(15)的接受部分(17.1)的探头系统(17)，
-在该接受部分(17.1)中，n个传感器(17.2)布置在预定的位置，其中，n是一等于或大于2的整数，
-若干个可移去的探头(15)中每一个包括m个配对元件(15.6)，其中，m是一等于或大于1的整数，如果探头(15)附连于接受部分(17.1)，则诸元件与n个传感器(17.2)互相作用，由此，通过调整在各个可移去的探头(15)上的m个配对元件(15.6)的位置可预先设定若干个可移去探头(15)的一编码。
11.如权利要求10所述的测量装置(10)，其特征在于，它涉及一用于检查工件(11)的CNC控制的齿轮齿的测量仪器。
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