[发明专利]铰接探针头部装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用在坐标定位设备诸如坐标测量设备(CMM)等上的类型的铰接探针头部装置。更具体地说，本发明涉及的铰接探针头部装置包含温度感测器件，用来实施温度控制和/或补偿。

背景技术

铰接探针头部是已知的，并且以前已经在例如EP360853、EP402440和EP690286中进行过描述。常见铰接探针头部包括基体，该基体连接到坐标定位设备诸如机床或坐标测量设备(CMM)的移动臂上。铰接探针头部布置成支撑相对于坐标定位设备的移动臂具有一个或多个旋转自由度的测量探针。这种布置具有许多优势，例如，允许测量探针感测取向不同的表面，从而允许探测零件上原本不可触及的特征。

EP690286所述的那种铰接探针头部是所谓的“分度”头。这种分度头包括一个或多个马达，这些马达用来在许多预定取向之间移动测量探针，所述的预定取向相对于坐标定位设备的测量臂是固定的。一旦该头部设定在希望的位置，移动设备的测量臂(例如，沿着相互正交的X、Y和Z轴移动该臂)，利用测量探针进行零件的坐标测量。换句话说，在测量坐标时，分度探针头部锁定在固定位置。

EP690286还说明了如何将恒定电流供应给分度探针头部，以努力将该头部保持在热平衡状态。具体来说，EP690286说明了在该头部内提供热发生装置，当驱动马达停用时，该热发生装置激活，以使恒定电流供应到探针头部。但是，这种布置存在许多缺陷。例如，虽然热发生水平恒定，但是该头部将稳定到取决于周围温度的温度。这样，如果设备在不同环境中操作，则可能向测量坐标值中引入不确定性因素。

EP402440说明了另外一种铰接探针头部，通常称为“活动”头部或“伺服”头部。在本文中，这种头部称为活动头部。在这种布置中，在进行测量的同时，活动头部配置成相对于铰接头部的基体移动测量探针。这样将提供4个或更多个轴向测量值，其中坐标定位设备3个线性轴的运动与铰接头的一个或多个(例如，两个)旋转轴的运动相结合。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了用于坐标定位设备的装置，该装置包括用于支撑测量探针的铰接探针头部，其中所述铰接探针头部包括至少一个电动马达，并且该装置包括用于在该铰接探针头部内产生热量的加热器件，其特征在于，该装置包括温度感测器件，用来确定铰接探针头部的温度。

因此，本发明提供一种适合安装在坐标定位设备诸如坐标测量设备(CMM)、机床或单轴工作台上的铰接探针头部。该铰接探针头部还布置成保持测量探针，并且所述至少一个电动马达在提供有适当驱动电流时，允许所连接的测量探针相对于坐标定位设备上安装所述铰接探针的部分运动(例如，围绕一个或多个轴转动)。

所述装置还包括加热器件，用于在所述铰接探针头部内产生热量。所述加热器件可以置于铰接探针头部内侧，或者可以置于离铰接探针头部较远处，例如连接到铰接探针头部的外壳体。所述加热器件可以方便地包括一个或多个位于探针头部内的热源，并更优选布置成在所述至少一个电动马达处和/或其附近产生热量。正如以下更为详细地说明，所述加热器件可以包括分立的加热元件和/或至少一个电动马达本身。

此外，铰接探针头部包括温度感测器件，用于确定铰接探针头部处的温度。例如，温度感测器件可以有利地包括至少一个安装在铰接探针头部内或连接于其上的温度传感器，从而允许测量所述头部一个或多个区域的温度。正如以下更为详细地说明，所述温度感测器件布置成感测所述铰接头部上离开所述至少一个马达的一个或多个点的温度和/或所述至少一个马达附近的温度。

本发明的装置相对于EP690286所述的装置具有许多优点。如上所述，EP690286说明了在铰接头部内的马达处于停用状态时，向该铰接头部提供加热电流。这种加热电流选择为基本上等于驱动马达所需的电流，因此，认为恒定的热量流入活动头部内，导致实现热平衡状态。

但是，已经发现EP690286所述的技术并不能总是让铰接探针头部保持相同的温度曲线。具体来说，已经发现，铰接头部耗散的热量随着该头部的取向而发生改变。此外，周围温度条件将会影响该探针头部达到的热平衡状态。根据本发明采用直接温度测量，克服了这种缺陷并提供了一种改进的方式来减小或确定因铰接探针头部内的热膨胀影响而引入坐标测量值中的误差。