度量設備制造技術

描述了一種度量設備，該度量設備包括通過軸承裝置可旋轉地連接至第二結構（22）的第一結構（20）。該軸承裝置包括至少第一摩擦軸承，所述第一摩擦軸承包括在所述第一結構（20）相對于所述第二結構（22）的旋轉期間滑動接觸的部件（28，34，30，36）。所述設備包括減輕所述第一摩擦軸承上的載荷的至少一個磁體（52，54；60，62）。可以使用以吸引或排斥排列設置的多個磁體。該度量設備可以包括用于坐標定位設備（2）的鉸接探頭（12）。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】度量設備
本專利技術涉及一種度量設備，該度量設備包括至少一個摩擦軸承，更具體地說，本專利技術涉及這樣一種度量設備，該度量設備呈現用于坐標定位設備的鉸接探頭的形式，該鉸接探頭包括用于減輕由所述摩擦軸承承載的載荷的至少一個磁體。
技術介紹
在許多不同的度量應用中，都需要精確地控制兩個結構的相對運動。例如，公知的是利用鉸接探頭將測量探針安裝至坐標測量機器(CMM)的主軸上，所述鉸接探頭能夠使所述測量探針相對于所述主軸圍繞兩個旋轉軸線旋轉。以前已經提出了鉸接探頭，該鉸接探頭包括用于限定具有所需精度水平的旋轉軸線的各種不同類型的軸承。例如，在WO2008/001069中描述了在鉸接探頭中使用高精度空氣軸承。盡管這種空氣軸承裝置能夠提供必須的精度，但是需要將這種軸承的各個部件制成緊密公差，由此導致這種軸承相對較大且昂貴。以前在EP1307710中還描述了用于在鉸接探頭中使用的更便宜、更緊湊的摩擦軸承裝置的各種示例。然而，本專利技術的專利技術人已經發現，使用這種摩擦軸承能夠獲得的性能可能是不可接受的，特別是在高載荷下。
技術實現思路
根據本專利技術的第一方面，提供了一種度量設備，該度量設備包括通過軸承裝置可旋轉地連接至第二結構的第一結構，該軸承裝置包括至少第一摩擦軸承，所述第一摩擦軸承包括在所述第一結構相對于所述第二結構的旋轉期間滑動接觸的部件，其特征在于，所述設備包括減輕所述第一摩擦軸承上的載荷的至少一個磁體。因而，本專利技術提供了一種度量設備，其中，通過包括一個或更多個磁體來減輕由連接兩個結構的第一摩擦軸承承載的機械載荷。換言之，磁性(非接觸)力與所述第一摩擦軸承平行地提供，以承載在所述第一結構和第二結構之間傳輸的載荷中的至少一些載荷。這樣，由所述第一摩擦軸承承載的載荷相對于在沒有所述至少一個磁體的情況下承載的載荷得以減少。由定義可知，摩擦軸承包括在彼此物理接觸的同時滑動的部件。已經發現，根據本專利技術，使用至少一個磁體減輕由這種摩擦軸承承載的載荷具有許多優點。首先，已經發現，本專利技術克服了在需要對兩個結構的相對運動進行非常精確的控制的度量應用中試圖使用摩擦軸承時存在的問題。具體地說，本專利技術的專利技術人已經發現，在這種度量設備中通過摩擦軸承傳輸相對較高載荷會引起有害的度量誤差。例如，當通過摩擦軸承傳遞高載荷時，在軸承部件之間發生順暢滑動運動之前必須克服初始或起始的摩擦量(“靜摩擦”)。已經發現，這種作用降低了精確控制通過摩擦軸承相連的結構的相對運動的能力，由此在通過軸承聯接的兩個結構的相對運動中引入了動態和靜態不確定性。已經發現，根據本專利技術減輕第一摩擦軸承的一些機械載荷將減輕這些運動控制問題，由此提高利用度量設備能夠獲得的測量精度。在本專利技術的度量設備中產生的減小的摩擦還減小了第一摩擦軸承的接觸部件隨著時間而產生的機械磨損量。因而相對于其中沒有這種磁體的軸承組件增加了本專利技術的軸承組件的度量壽命，并且/或者可以減小提供具有一定操作壽命的軸承所需的材料的硬度。另外，將克服的摩擦較低，這減小了使第一結構和第二結構相對于彼此旋轉所需的功。如果所述設備包括用于驅動這種旋轉的電馬達，則該馬達的尺寸和功耗還可以降低。降低這種馬達的功耗還將減少由該馬達產生的熱量，由此降低了任何熱引起的度量效應(例如由于熱膨脹)。可以利用磁性吸引或排斥來減輕所述第一摩擦軸承上的載荷。有利地，所述至少一個磁體包括減輕所述第一摩擦軸承上的載荷的以排斥排列布置的多個磁體。例如，所述至少一個磁體可以包括一個或更多個第一磁體和一個或更多個第二磁體。所述一個或更多個第一磁體可以固定于所述第一結構或者設置為所述第一結構的一部分。所述一個或更多個第二磁體可以固定于所述第二結構或設置為所述第二結構的一部分。所述第一和第二磁體可以被布置成排斥彼此，由此減輕所述第一摩擦軸承上的載荷。換言之，所述第一和第二磁體的相同極可以相對地放置以產生所需的磁性排斥力。除了磁性排斥之外，所述至少一個磁體還可以通過磁性吸引來減輕所述第一摩擦軸承上的載荷。例如，一個或更多個磁體可以固定于所述第一結構和所述第二結構中的至少一個或形成為所述第一結構和所述第二結構中的至少一個的一部分。所述一個或更多個磁體可以被吸引向磁性材料(例如鋼)或者另一個磁體的相反極。所述一個或更多個磁體于是可以被布置成在所述第一結構和第二結構之間施加減輕所述第一摩擦軸承上的載荷的磁性吸引力。所述度量設備的所述至少一個磁體可以包括至少一個電磁體。有利地，所述至少一個磁體包括至少一個永磁體。由于永磁體不需要電源，因此永磁體是優選的。優選地，所述磁體包括稀土磁體。有利地，所述第一摩擦軸承的與另一個部件滑動接觸的部件中的一個部件包括球體。方便地，所述第一摩擦軸承的另外一個部件包括一個或更多個軸承表面。有利地，所述第一摩擦軸承的部件包括與所述一個或更多個軸承表面滑動接觸的球體。所述第一結構或所述第二結構可以包括所述球體，并且所述第一結構或所述第二結構中的另一個可以包括所述一個或更多個軸承表面。所述一個或更多個軸承表面例如可以包括多個軸承表面，所述多個軸承表面跨乘在所述球體的表面上并確保該球體中心保持在相對于軸承表面基本不變的位置。這樣，所述軸承表面和球體精確地限定樞轉點。所述第一結構因而可相對于所述第二結構圍繞所述球體中心旋轉。聯接所述第一和第二結構的軸承裝置可以采取樞轉接頭的形式，該樞轉接頭允許所述第一和第二結構圍繞由所述第一摩擦軸承限定的樞轉點自由相對旋轉或樞轉。有利地，所述軸承裝置允許所述第一結構相對于所述第二結構圍繞第一軸線旋轉。換言之，所述第一結構相對于所述第二結構的運動(在使用中)可以由軸承組件限制以完全圍繞所述第一軸線旋轉。有利地，所述軸承裝置可以包括一個或更多個另外的軸承。所述一個或更多個另外的軸承可以與所述第一摩擦軸承相組合地限定所述第一軸線，所述第一結構能夠相對于所述第二結構圍繞所述第一軸線旋轉。優選地，所述第一摩擦軸承和所述一個或更多個另外的軸承位于該第一軸線上。所述一個或更多個另外的軸承可以包括一個或更多個任意類型的軸承。優選地，所述一個或更多個另外的軸承包括第二摩擦軸承。有利地，所述軸承組件的所有軸承都是摩擦軸承。利用摩擦軸承來抑制所述第一和第二結構之間的運動可以精確地限定旋轉軸線。所述軸承組件例如可以在運動學上抑制所述第一和第二結構之間的五個自由度的運動，并且僅允許所述第一結構相對于所述第二結構圍繞所述第一軸線旋轉。對本領域技術人員來說，各種摩擦軸承設計都是已知的。例如，參照在EP1307710中描述的各種摩擦軸承，通過參照將該申請的內容結合于此。有利地，所述第一和第二摩擦軸承均包括與一個或更多個互補軸承表面接觸的球體。所述第一和第二摩擦軸承的球體可以具有相同直徑，或者可以具有不同直徑(例如如果不同的摩擦軸承被布置成承載不同的載荷的話)。有利地，所述第一結構包括與第二組軸承表面間隔開的第一組軸承表面。方便地，所述第二結構包括具有第一球體和第二球體的軸，所述第一球體和所述第二球體沿著所述軸的縱向軸線間隔開。在這種布置中，所述第一摩擦軸承可以由所述第一球體和所述第一組軸承表面提供，所述第二摩擦軸承可以由所述第二球體和所述第二組軸承表面提供。還可以提供偏壓或預定載荷以確保在每個球體及其各自的軸承表面之間保持接觸。所述第二結構可以包本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.07.21 GB 1012249.7;2010.07.22 US 61/366,6641.一種度量設備，該度量設備包括通過軸承裝置可旋轉地連接至第二結構的第一結構，該軸承裝置包括至少第一摩擦軸承，所述第一摩擦軸承包括在所述第一結構相對于所述第二結構的旋轉期間物理地滑動接觸的部件，其特征在于，所述設備包括減輕所述第一摩擦軸承上的載荷的至少一個磁體，并且所述設備包括至少一個機械止動件，其中所述第一摩擦軸承的滑動接觸的部件被布置成在受到機械震動時分離，在這種分離期間允許的位移量受到所述至少一個機械止動件的限制。2.根據權利要求1所述的設備，其中所述至少一個磁體包括減輕所述第一摩擦軸承上的載荷的以排斥排列布置的多個磁體。3.根據權利要求1所述的設備，其中所述至少一個磁體通過磁性吸引減輕所述第一摩擦軸承上的載荷。4.根據前述權利要求中任一項所述的設備，其中所述至少一個磁體包括至少一個永磁體。5.根據權利要求1至3中任一項所述的設備，其中所述第一摩擦軸承包括與一個或更多個軸承表面滑動接觸的球體，所述第一結構是可相對于所述第二結構圍繞該球體的中心旋轉的。6.根據權利要求1所述的設備，其中所述軸承裝置允許所述第一結構相對于...

【專利技術屬性】
技術研發人員：戴維·羅伯茨·麥克默特里，史蒂文·保羅·亨特，
申請(專利權)人：瑞尼斯豪公司，
類型：
國別省市：