[发明专利]自供电坐标探针

说明书

技术领域

本发明涉及用于与工业机床或坐标测量机一起使用的，特别是适合于用在 计算机数控(CNC)机床中的测量探针。本发明特别涉及一种用于在工件上进 行测量的自供电工具。

背景技术

能够自动地取代不同类型的工具以便于对工件执行各种加工或测量作业的 机床已经为现有技术所熟知并广泛应用。模块化的工具可以简单并且可拆卸地 固定在机床上，这样就无需为每个特定的操作配备特定的机床。

只要这样的工具中具有电路，就需要给电路供电，或者至少需要预先在工 具支架间设置某种形式的可拆卸电连接。

模块化探针头通常安装在标准刀架上，例如莫尔斯锥柄，所述标准刀架然 后可拆卸地连接到转轴(spindle)或旋转轴机床上，用于执行各种各样的测量 和尺寸的控制。通常这都是在对工件执行例如铣削、镗削或者其它加工操作之 前完成的。这种模块化探针头用于例如在开始加工操作前保证工件的正确定位， 或者用于检查工件的尺寸是否在可接受的范围内。

由于与探针壳体相连的柄部通常不具有任何电源或电连接，在这种情况下 为这种探针头供电常常是有问题的。当探针与旋转轴相连时不可能将探针与任 何电线相连接，该状况几乎总是这样的，这时必须考虑完全地自行供电。

为了执行测量操作，普遍的是使用内置电池给探针头供电，还可用于为机 床控制单元传输信息。电池有限的使用寿命使得需要有规律地对电池进行充电 和/或手动更换电池，但这样的要求还是苛刻且耗费时间的。

由于有了发电机，多种可将机械能转换为电能的系统已被提议用作电池的 替换方案以解决这一供电问题。

US5564872介绍了一种采用流入流体压缩空气的内置式水轮机作为电动机 械转换器的无线探针。类似地，US4716657和US2007006473介绍了一种测量 探针，该测量探针设有供给压缩流体的涡轮机从而产生电能。

这些解决方案都需要密封管来传输流动流体，在安装探针时为了避免流体 泄漏或者压力损失，也需要带有探针的工具支架的精确密封。这些不易于实现， 且需要对刀架进行特殊的设计。当可能时，在绝大多数情况下，探针与流体回 路之间的连接(例如切割流体线)必须手动且分别地进行。

JP3223602公开了另一种产生电能的解决方案，在转动时机床的转轴直接 驱动探针中的发电机，同时探针的外壳被固定到机床头上的非转动元件上。这 要求除标准锥柄外的第二机械连接，并且当由一种机械操作到另一种操作传递 时不能快速和简单的更换工具。

因此，需要提供一种不受上述限制的用于具有电路的模块化探针头的电能 自生成系统。

发明内容

基于本发明，实现上述目的是通过一种具有如独立权利要求所述技术特征 的接触式探针以及产生电能的方法。从属权利要求中详细描述了多个优选实施 例。特别地，实现上述目的是通过一种用于机床的坐标探针，包括：支承元件， 所述支承元件与所述机床的旋转轴相连接；坐标传感器，所述坐标传感器用于 测量工件表面上各点的坐标，所述坐标传感器采用电气的或电子的电路；发电 机，所述发电机为所述电气的或电子的电路供电，其特征在于，驱动元件，能 至少部分自由地相对于所述发电机的定子绕轴转动，所述发电机被有效地设置 成根据所述驱动元件与所述定子之间角速度的相对差值来产生电能。

上述解决方案首先在电力消耗方面改进了整体系统的效率。这种已经由机 床产生且可以以另外的形式储存以及再利用的转换能量，真正地无需使用任何 附加的能量源；此外，由于在机侧不存在电力独立性的问题，因此传递给探针 的机械能在理论上是没有限制的。使用飞轮作为初始能量源使得系统现存的机 械能最佳的转换成电能生产。

上述解决方案的另一个优点是，为具有独立电源的模块化接触探针提供一 种适用于各种操作目的的通用的解决方案。由于使用了在附接探针外壳内以独 立方式产生的动能，因此无需特殊的设计或者调节装置将它与机床相连接；这 一解决方案可使用任何常规的支承工具。

上述解决方案的其它优点是使用方便和简单，而且可以几乎免维护地运行。

附图说明

结合附图且借助对实施例的描述将有助于更好地理解本发明，在附图中：

图1示出了根据本发明的一个优选实施例的探针的剖面图。

图2示出了根据本发明的一个优选实施例的探针的透视图。