[发明专利]用于测量装置的回转测头和测量装置

说明书

一种用于测量装置(200)的回转测头(10)，包括：底座(36)；旋转座(38)，该旋转座相对于该底座(36)是可移动的；以及传感器元件(28)，该传感器元件联接到该旋转座(38)；其中该旋转座(38)通过球形并联运动学系统(40)联接到该底座(36)。

技术领域

本发明涉及一种用于测量装置的回转测头。另外，本发明涉及一种具有根据本发明的回转测头的测量装置，特别地涉及一种坐标测量机。

背景技术

测量装置通常用于确定例如工件的几何变量或物理变量，并且可以被设计为例如粗糙度测量装置、硬度测量装置、表面测量装置或坐标测量机。本发明优选地涉及坐标测量机。

坐标测量机例如作为品质保证的一部分用于检查工件，或者完全作为所谓的“逆向工程”的一部分用于确定工件的几何学。而且，还可想到多种多样的进一步应用可能性，例如过程控制应用，其中，测量技术被直接应用于在线监测和对制造和加工过程的在线调节。

在坐标测量机中，不同类型的传感器可以用于捕获要测量的工件。除了基于触觉进行测量的传感器之外，还使用例如使得可以无接触地捕获测量物体或工件的坐标的光学传感器。也存在所谓的多传感器系统，其中多个触觉传感器和/或光学传感器一起使用。

从现有技术中已知的坐标测量机通常具有例如通过测量台沿三个轴线的可移动性来实现的至少三个平移移动自由度。为了进一步增加坐标测量机的移动自由度或可变性，通常将另外的部件附接到坐标测量机，该坐标测量机例如使得工件能够例如通过围绕一个或多个旋转轴线旋转而相对于传感器元件移动，并且因此增加坐标测量机的自由度的数量。

在这种情况下，例如可以使用所谓的旋转台，在测量过程期间，要测量的工件被放置在旋转台上，并且通过旋转台围绕一个或多个旋转轴线的旋转可相对于传感器元件移动。替代性地或为了补充的目的，除了用于工件的旋转台之外，还可以使用所谓的旋转式回转接头或回转臂，在旋转式回转接头或回转臂上设置坐标测量机的传感器元件。旋转式回转接头被配置为通过围绕和/或沿着一个或多个轴线的旋转和平移移动序列而相对于工件移动传感器元件。

在使用这种可旋转或可枢转的传感器元件的情况下，尤其是，可以减少测头互换的数量，或者可以避免所述互换，并且可以减少由围绕工件移动产生的路径。这有助于提高坐标测量机的生产率。另外，由于传感器元件的移动自由度增加，可以整体接近要测量的工件，其中，例如可以接近表面上的测量点，在没有传感器元件相对于工件的附加移动自由度的情况下，这些测量点只能通过重新夹持(即重新对准)工件来达到，

可购买到的、用于传感器元件相对于工件的相对可移动性的旋转式回转接头可获得不同的配置级，并且具有例如一个、两个或三个附加(旋转)自由度。作为公知的回转接头，例如，可以提及雷尼绍公司(Renishaw plc)的产品REVO。

从现有技术中已知的关于旋转式回转接头的普遍已知的问题源于质量或质量惯性矩相对于各个移动轴线的发散，这特别地是由于旋转式回转接头的串联配置引起的。例如，移动轴线通常由先前的移动轴线承载，这通常对应于运动学的串联配置。作为串联配置的结果，围绕对应的移动轴线的任何移动(基本上旨在是纯旋转移动)始终包括平移移动分量。这使得移动序列以及因此使得调节更加复杂。

在串联配置的运动学的情况下，最靠近传感器元件的移动轴线承载最小的质量，特别地仅承载传感器元件的质量，并且因此在旋转移动期间受到的质量惯性矩最小。然而，沿着从传感器元件开始的运动学路径位于第一移动轴线之后的第二移动轴线已经具有更高的质量，尤其是具有第一移动轴线和传感器元件的质量的总和。质量方面的这种增加导致第二移动轴线在旋转移动期间已经受到对应地更高的质量惯性矩。对于运动学路径上的第三移动轴线，质量以及因此质量惯性矩相应地增加。由于这一点，发生质量和质量惯性矩的发散。