[发明专利]用于坐标测量机及相应工具的工具架

说明书

本申请要求在2006年12月5日提交的欧洲专利申请2006EP-125417的优先权，兹将该申请所公开的内容结合到本文中以作参考。

技术领域

本发明涉及一种可连接到坐标测量机上的工具系统，例如探针、视频摄像头或者其它任意机械的或光学的最好能发送电信号的测量工具，还涉及一种工具架，该工具架在使用测量机及相应工具进行测量操作期间能够允许工具自动地更换。本发明并不局限于度量衡领域或者尺寸测量，还可应用于具有互换工具的机器人上或者其它任意一种包括自动互换工具的系统。

背景技术

具有自动互换工具的坐标测量机的几个示例己为人所知。它们基本都是测量系统，该系统中测量机的移动头和工具具有相互接合装置，所述接合装置能够自动锁定及解锁，并且能够在测量机的测量头与被选中工具之间确立一种非常精确且稳定的机械连接。

已知系统也具有位于测量机工作空间的工具架，所述测量机能够在该工具架内根据下一步任务的需要将工具置于测量操作的一端以及将工具取回。测量机这样就能够根据程序运行的先后顺序或者根据操作者的手动指令来执行一系列复杂的测量。

测量头和不同工具之间连接的精度对于测量的准确度来说显然是非常重要的。这种连接具有高再现性也是非常重要的，这样可以在每次工具更换中避免校准操作。为此，在测量头和工具之间通常提供具有精确六个连接点的均衡连接，以使得能够准确地决定工具相对测量头的定位。专利申请EP1577050描述一种具有三个销和三个球接合的连接，所述三个销的轴线在测量头上间隔120°，所述三个球接合对应地定位在工具上，这样就产生了均衡连接，也就是说在这种连接下，工具由精确六个线性独立的机械约束保持在其位置。在这种系统中，工具的位置和约束力被精确地确定。

这种类型的连接中，精确度依赖于接触表面的特性。因此，在连接和分离操作期间避免或限制会更改或改变这些表面的震动是重要的。

文献US4651405描述一种测量工具，其被设置成通过机械连接而被连接在坐标测量机的臂上，该机械连接使用工具上的附属物与测量头的凸轮相接合。所述工具当凸轮转动90°时被锁定到测量机上，该凸轮的转动是由另外提供在此用于该目的的工具所完成。如果这个操作是自动的，那么工具架必须包含一个或几个致动器，根据需要将凸轮和开关从锁定位置致动到解锁位置以及根据需要进行相反操作。

对于工具架的各个位置，这些装置都具有致动器用于致动凸轮以及分别地锁定及解锁所述工具。这些致动器以及关联的控制装置，增加了工具架的复杂性以及成本并且需要所述的凸轮系统。

发明申请EP416524描述了探针以及连接在测量头和探针之间具有磁性连接的工具架，该工具架具有永磁体和电磁体。当工具被切换时，磁力能够被测量头中的电磁体所抵消，从而允许测量头与工具分离。专利US5028901描述了一种类似的系统，该系统中电磁体位于测量头外部并且与测量头分离。

这些已知系统的一个限制是需要附加的元件，附加的元件增加了测量头的成本、复杂性和尺寸。

专利EP626492描述了一种通过磁体连接到针体上的可互换探针。该针不具有被设计用来将该针与自动工具切换系统相连接的元件。

专利US4604787描述了一种具有互换工具的工业机器人臂，该机器人臂能够将工具置于工具架的存放装置中以及从同样的工具架上抓取新工具。工具架具有用于工具的存放装置，工具能够沿着与存放装置轴线横向的方向被滑动并且被轴向地保持。在轴向分离力超过预定阀值的作用下，机器人臂和工具之间的机械连接自动地打开。

专利EP566719描述了一种工具系统和工具架，工具架中的工具具有永磁体并且被磁力地保持在对应的测量头上。在轴向分离力超过磁性吸引作用下，工具架上的工具与测量头之间的分离会发生，这与文献US4604787中描述的方式相似。

在这些系统中，分离工具所需的轴向力是相当大的，这导致了获得高精度的问题。对于测量系统的精确度来说，使工具架、工具以及测量机的臂不承受过高的机械应力是重要的，这种过高的应力会导致调整的损失以及测量不精确。

发明内容

本发明的一个目标是提出一种可互换工具以及一种脱离已知装置限制的对应的工具架。

本发明还着眼于提高工具切换操作的精度以及可重复性。

这些目标通过一种装置来实现，该装置是独立权利要求的内容，可选择的特征在从属权利要求及说明书中得以介绍。

附图说明

本发明实施例的示例通过所附附图的解释在说明书得以介绍，其中：