[发明专利]定位传感探针的定向设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于机械测量表面法线的工具的领域。例如，本发明涉及跟随表面法线的工具，以操纵相对于表面的作业工具。

背景技术

例如，跟随表面法线的工具可用于操纵焊接金属板的焊接炬以制造密封的液舱壁。

将形状相同的金属零件焊接在一起可以获得这种密封的液舱。FR2701415描述了一种自动机械，该自动机械能够根据金属片的形状进行焊接，以制造这种液舱壁。

这种机器包括一种支撑件，该支撑件相对于需要组装的零件而固定。在这一固定的支撑件上安装有一个底座，该底座沿着预设的轨道移动。这一底座支撑着焊接炬，该焊接炬能够制造出点焊或者焊道。这一焊接炬能够相对于自动机械旋转移动或平移。控制设备控制了该焊接炬的旋转移动和平移。这个控制设备依次连接于底座上的探测装置，该探测装置测量焊接炬相对于表面的位置。该控制设备根据探测装置传输的位置将控制信号传输到制动器。基于这些信号，这些制动器相对于金属板定位焊接炬，并安置焊接炬。

例如，前述的探测装置可以是激光测距仪、电感式探测器或电容性探测器。然而，这种类型的自动机器需要计算装置确定轮廓的切线，并且因此根据这条切线确定焊接炬方位。此外，这些类型的探测装置十分昂贵，并且还对电磁干扰很敏感。

DE-U-2514415描述了铣床的复制探头，该复制探头包括一根固定杆，一个为了枢轴转动而安装的探头，以及在探头自由端上的一个接界。

发明内容

根据一个实施例，本发明提供了一个定位设备，用于相对于工作表面的局部法向量定位传感探针，该设备包括：

一个框架，

一个移动支撑元件，该支撑元件连接于该框架，并且能够在预定的方向中相对于该框架移动，

一个能够围绕旋转轴转动的传感探针，该传感探针不平行于相对于支撑元件的接合点的预定方向，

压力装置，该压力装置能够移动，并且在该预定方向上对移动支撑元件生成一个力，以便将该传感探针压向该工作表面，

其中，该传感探针包括一个单独凸起的外传感表面，该单独凸起的外传感表面能够与该工作表面接触，该传感表面具有一个单平衡接触点，该单平衡接触点是传感表面上最接近接合点的点。

根据实施例，这种定位设备具有以下一个或多个特征。

根据一个实施例，该传感探针仅仅能够围绕旋转轴转动。

根据一个实施例，该传感表面关于回转轴回转，该回转轴平行于旋转轴，该回转轴与旋转轴分开放置。

根据一个实施例，该传感探针包括：

一个把手，该把手包括连接于支撑元件的接合点的第一部分，并且第一部分限定了该旋转轴，该把手还包括一第二部分，该第二部分平行于第一部分，并且与第一部分偏离以限定回转轴，以及

一个具有传感表面的滚轴，该滚轴能够相对于把手的第二部分在滚轴上转动，以在工作表面上滚动。

根据一个实施例，该传感探针能够在第二旋转轴上转动，该第二旋转轴不平行于相对支撑元件的接合点的预定方向，该第二旋转轴垂直于该第一旋转轴。

根据一个实施例，在传感探针和支撑元件之间的接合是一球形接头。

根据一个实施例，传感表面大体上为球冠状，该传感表面的中心偏离接合点。

根据一个实施例，该设备还包括第一角度测量元件和第二角度测量元件，两者都能测量传感探针的第一和第二旋转轴相对于相应参考位置的角位移，

并且该传感探针包括第二球冠状的测量表面，该球冠位于接合点的中央，

这两个角度测量元件都包括一个测量杆，该测量杆的圆柱形回旋曲面与测量表面接触，一旦传感探针旋转，每一测量杆都能够围绕其中一根旋转轴旋转。

根据一个实施例，移动支撑元件滑动的预定方向大体上与工作表面垂直。

根据一个实施例，该设备还包括一个沿着工作表面设置的导轨，安装框架以便在该导轨上移动。

根据一个实施例，该设备还包括一连接于传感探针的跟随部件，包括压力装置的框架能够将该跟随部件压在台阶表面上，该台阶表面将工作表面的两个部分分开，跟随部件牢固地附着于传感探针上，以便当传感探针旋转时跟随转动，并且保持该传感探针距离台阶表面一定的距离。

根据一个实施例，该设备包括在滑动方向、前进方向和冲压方向中移动传感探针的装置，前进方向和冲压方向都与滑动方向垂直，该压力装置适于在冲压方向挤压跟随部件，并且前进方向和冲压方向垂直。

根据一个实施例，该框架还包括一位置传感器，该位置传感器适于测量框架和工作表面之间的距离。