专利名称：用于定位不连续特征的传感器及方法
技术领域：
本发明总体上所涉及的领域为不连续特征传感器的领域，尤其是涉及对工件中不连续部位进行定位的检测技术。
背景技术：
一段时间以来，不连续特征传感器(其在本文中也被称为探针)已成为常见的设备。在授予Barton的第5168638号美国专利中公开了一种现有的不连续特征传感器，该文献所公开的内容被结合到本申请中作为参考。图1A和图1B表示了一种已有的不连续特征传感器。如图1A和图1B所示，现有技术中典型的不连续特征传感器包括一杆棒222、一手柄224、一对测量用滑动件266、一对补偿滑动件组件268、一端部单元270、一垫圈274、一促动器272、以及一对位置指示器228。可利用一夹置件210来将位置指示器228固定就位，而该夹置件则是由旋入到径向孔236中的螺钉来进行位置固定的。一般来讲，杆棒远端的端部单元的运动将会造成一个或多个滑动件发生运动，该运动被传达给位置传感器，以此来向使用者提供反馈信息。
但不幸的是，现有的不连续特征传感器存在着至少两个主要缺陷。首先，如果传感器的长度是可改变的，则至少一些部件同样也必须要是可改变的，以适应于传感器长度的变化；其次，由于传感器的某些工作构件被设置在手柄内，而其它的构件则被布置在杆棒中，所以这种类型传感器的精度会受到手柄相对于杆棒轻微运动的不利影响。温度变化等因素也可引起这种略微的轻微运动。因而，需要能有一种不连续特征传感器，其主要构件可用在任何长度的传感器中，且其所有工作构件都被安装在杆棒上或杆棒中，而与手柄分离开。
发明内容
因而，本发明的一个特征和优点在于提供了一种探针，其能定位出工件上某一特征的位置，其中的特征例如是孔、狭缝、柱桩或其它人工特征。该探针可使用不同长度的杆棒。
本发明的另一个特征和优点在于提供一种探针，其具有一手柄、一绞线组件、以及其它一些便于使用的特征。
通过采用本文所公开的一种新型不连续特征传感器，上述的特征、以及其它一些特征和优点得以实现。根据本发明的一种实施方式，提供了一种用于相对于坐标系对不连续特征进行定位的探针，该探针具有一杆棒，杆棒与一手柄相连接。所述探针包括一手柄；一杆棒，其与手柄相连接；一端部单元，其被连接到杆棒的一端上，这一端与杆棒连接手柄的那一端相反，端部单元被设计成与不连续特征所相关的表面相接触，并相对于所述坐标系移动，以便使端部单元能与不连续特征相关的轴线对准；以及至少一个位置传感器，其所在位置基本上处于杆棒内，并被设计成可检测端部单元相对于坐标系的位置，其中，杆棒上具有多个孔，所述传感器被设置在其中的至少一个孔中。
根据本发明的另一种实施方式，本文提供了一种探针，用于相对于坐标系对工件上的特征进行定位。所述探针包括一手柄；一杆棒，其与手柄相连接；一端部单元，其被连接到杆棒的一端上，这一端与杆棒连接手柄的那一端相反，端部单元被设计成对与不连续特征所相关的表面进行检测，以便于能与不连续特征相关的轴线对准；以及一检测装置，其基本上被设置在杆棒内，并被设计为可检测端部单元相对于坐标系的位置。
根据本发明的又一种实施方式，本文提供一种利用探针来对工件上特征进行定位的方法。该方法包括步骤借助于一个已知的坐标系，利用探针的一个对位凸缘对该探针进行定向；在所述特征中插入探针上的锥形端部单元；当将端部单元插入到所述特征中以使探针的端部单元部分能抵接着一个表面，该表面限定了特征的至少部分结构时，允许端部单元在径向上滑动；利用滑动构件追踪端部单元的滑动；利用偏压构件将端部单元偏压到预定的一个位置上；检测滑动构件的滑移运动；以及产生出一个信号，该信号与端部单元相对于坐标系的移动距离量相关。
这样，上文对本发明的某些特征作了一个概述，但却相当宽泛，目的在于使读者能更好地理解下文的详细描述，也能更好地领会本发明对现有技术的贡献。当然了，本发明还存在其它一些特征，这些特征将在下文进行描述，它们将构成了所附权利要求中的技术主题。
在这一点上，在对本发明的至少一种实施方式作详细的描述之前，首先要指出本发明的应用并不仅限于下文描述中列举的、或附图展示的结构细节以及构件布置。本发明可以有其它的实施方式，并能按照多种方式进行实践或实施。另外，还需要指出的是文中的用词和术语、以及摘要的作用只是描述性的，不应该被看作是限定性的。
这样，本领域技术人员就能领会出本文公开内容所基于的构思可被作为一个设计基础，在该基础上可容易地设计出其它的结构、方法和系统，以便于实现本发明的几方面目的。因而，很重要的是只要这些等效结构并不悖离本发明的设计思想和保护范围，它们就应当被包含在权利要求的范围内。
从下文参照附图所作的详细描述，本发明的特征、实施方式、以及优点将进一步变得清晰明了，在附图中图1A中的侧视剖面图表示了现有技术中的一种不连续特征传感器；图1B是对图1A所示的现有不连续特征传感器所作的端视横剖面图；图2A是一个工程侧视图，表示了根据本发明第一实施方式的不连续特征传感器；图2B是图2A所示不连续特征传感器的工程端视图；图3A中的工程侧视图表示了为图2A所示不连续特征传感器配套的杆棒；图3B是图3A所示杆棒的工程端视图；图4A中的工程侧视图表示了根据图2A所示不连续特征传感器第一种改型的第一种备选杆棒；图4B是图4A所示杆棒的工程端视图；图5中的工程侧视图表示了根据图2A所示不连续特征传感器第二种改型的第二种备选杆棒；图6A是一个插入件的工程端视图，该插入件是为图2A所示的不连续特征传感器而配套的；图6B是图6A所示插入件的工程端视图；图7是一个垫圈的工程端视图，该垫圈用在图2所示的不连续特征传感器中；图8A中的工程侧视图表示了用于图2A所示不连续特征传感器的测量用滑动件；图8B是图8A所示测量用滑动件的工程端视图；图9A中的工程侧视图表示了用于图2A所示不连续特征传感器的补偿滑动件；图9B是图9A所示补偿滑动件的工程端视图；图10A中的工程侧视图表示了用于图2A所示不连续特征传感器的端部单元；图10B是图10A所示端部单元的工程端视图；图11A中的工程侧视图表示了用于图2A所示不连续特征传感器的夹置构件；图11B是图11A所示夹置件的工程端视图；图12A中的工程侧视图表示了用于图2A所示不连续特征传感器的促动器；图12B是对图12A所示促动器的远端所作的工程端视图；图12C是对图12A所示促动器的近端所作的工程端视图；图13是图2A所示传感器的侧视图，表示了传感器中各个分部组件；图14A中的侧视图表示了不连续特征传感器的一种可选实施方式；图14B中的侧视图表示了不连续特征传感器的另一种可选实施方式；图14C中的侧视图表示了不连续特征传感器的又一种可选实施方式；图15A中的侧视图表示了根据本发明一实施方式的不连续特征传感器；以及图15B中的端视图表示了根据本发明一实施方式的不连续特征传感器。
具体实施例方式
图2A和图2B分别是根据本发明第一实施方式的不连续特征传感器(在本文中也被称为探针)的侧视工程图和端视工程图。探针20包括一杆棒22、一手柄24、一绞线组件21、一探测筒盒62、以及一对位置指示器28。图3A和图3B分别为杆棒22的工程侧视图和工程端视图，该杆棒是用在图2A所示不连续特征传感器中的配套部件。杆棒22是一根细长的金属圆柱。在某些实施方式中，可用A2号工具钢来加工制造该杆棒。其两端至少是部分开口的，以便于能将传感器的内部构件插入到这些开口中。图3A所示的杆棒22包括一头部38、一环周对位凸缘32、长度不同的多个内部纵向孔34、以及一对垂直于纵向孔34延伸的径向孔36。
整体化的头部38被设置在杆棒22的近端处，其包括一阳螺纹连接部40，用于连接到图2A所示手柄24中对应的阴螺纹连接部42上。一体的对位凸缘32可被布置在头部38的附近，其包括一径向定位槽46，以便于在已知的笛卡儿坐标系中将探针20径向设置到一人工制品上。值得注意的是，由于对位凸缘32与杆棒22是一体的，所以可减小如果用任何连接形式将凸缘32与杆棒22连接起来而引入的不精确因素。另外，由于凸缘32被设置在杆棒22的最远端处，所以不需要为了适应不同长度的杆棒22而将凸缘32定位在不同的位置上。
杆棒上各个纵向的孔34包括一个宽阔的轴向孔48，其从杆棒22的远端沿纵向向内延伸，终止于内部的一个平面50处。如图3A和图3B所示，杆棒纵向孔34还包括第一对圆柱孔52，它们从内部平面50沿纵向延伸向近端，每个圆柱孔52都适于容纳一个合适类型的位置指示器28。杆棒上的孔34中还包括一第二对圆柱孔54，它们从内部平面50进一步向杆棒22的内部延伸。杆棒上的孔34还包括另外一个圆柱孔56，该圆柱孔从近端沿纵向向内延伸，其平行于第一对圆柱孔52，并在横向上与它们相交，该另外一个圆柱孔适于容纳一个用于将位置指示器28保持在杆棒内的夹置件110。另外，杆棒上的孔34还包括一对径向孔36或孔眼，它们与夹置件孔56垂直相交，用于如下文描述的那样接纳固定螺钉。如图3A所示，其中一个径向孔36延伸穿过对位凸缘32，但对本领域普通技术人员很显然的是也可以将两个径向孔36都设置在杆棒22自身的侧面上，而并非设置在对位凸缘32中。第一对圆柱孔52和第二对圆柱孔54、夹置件孔56以及径向孔36相对于径向定向槽46的位置关系都是按照公知的方式进行布置的，以使得径向定向槽46在径向上对正第一对圆柱孔52或第二对圆柱孔54中的一个圆柱孔34。
本发明很重要的特征在于可根据用户的需求将杆棒22的自身长度制成多个数值。图14A、14B和14C表示了探针20的一些示例，这些探针20的杆棒22具有不同的长度。图4A中的工程侧视图表示了根据图2A所示不连续特征传感器20第一种改型的第一种备选杆棒22，图5中的工程侧视图表示了根据图2A所示不连续特征传感器20第二种改型的第二种备选杆棒22。图4B是图4A所示杆棒22的工程端视图。从图中可看出，通过将刚好位于对位凸缘32以外的杆棒22部分加长，就可以实现杆棒22长度的改变。如果杆棒22是按照这样的方式加长的，则从杆棒22的近端延伸出的圆柱孔34也要被相应地加长，而本来设置在对位凸缘32上的径向孔36却如先前讨论的那样被直接布置到了杆棒22的侧面上，但除此之外，杆棒构造(包括所有孔的布置)相对于杆棒22远端的关系仍然是类似于上文的情况。这样，不论杆棒22的长度是何值，都能使用尺寸统一的手柄34、探测筒盒62以及统一的位置指示器28，从下文的描述能更明显地意识到这一点，该特征也是本发明的一个方面。
手柄24一般为中空的圆筒管，其外形适于被握在用户的手中。手柄24是用铝等金属加工而成的，或者是用塑料、橡胶或其它合适的材料制成的。手柄24的两端是开口的，从而使位置指示器28及其所连接的电缆(图中未示出)能从中穿过。在手柄远端上设置了一个阴螺纹连接部42，其与杆棒22上的阳螺纹连接部相对应，在手柄近端则设置了一个绞线组件60，以向从中穿过的位置指示器连接电缆(图中未示出)提供保护。
探测筒盒62包括一圆柱形的插入件64、一对测量滑动件66、一对补偿滑动件组件68、一端部单元70、一促动器72、一垫圈74、以及多个紧固件(图中未示出)。图6A和图6B分别是用于图2A所示不连续特征传感器20的一种插入件64的工程侧视图和端视图。该插入件64可用A2型工具钢加工而成，其包括一杆体78和一头部80。杆体78被设置在杆棒22的远端中，使得插入件64的头部80能贴合地抵接着杆棒22端部的外表面端部。插入件64包括一个或多个具有合适形状的滑孔82，它们从插入件64的一端延伸向另一端，这些滑孔的作用将在下文进行描述，插入件64上还制有多个螺纹紧固件容孔84，这些容孔环绕着头部80的周边设置。在图中所示的示例性实施方式中，只设置了一个滑孔82和四个紧固件容孔84，但本领域普通技术人员能很清楚地认识到在不偏离本发明保护范围的前提下，也可以采用不同于所示状况的其它数目、形状和尺寸。如果采用了只设置一个滑孔82的设计，则如下文所述的那样，其尺寸和形状通常要适于容纳多个滑动件66、68。类似地，如果采用了多个滑孔，则通常每个滑孔的尺寸和形状都应当适于容纳一个或多个滑动件66、68。
图9A和9B分别为工程侧视图和工程端视图，表示了用于图2A所示不连续特征传感器20的补偿滑动件68。每一补偿滑动件68组件包括一补偿滑动件68和一螺旋弹簧23。每一补偿滑动件68的近端上都具有一销状的延长部88，弹簧23套装在该延长部上。
图8A和图8B分别是用于图2A所示不连续特征传感器20的测量滑动件66的工程侧视图和端视图。每一补偿滑动件68与每一测量滑动件66的远端都被斜切成已知的角度，在所示的实施方式中该角度为45度。测量滑动件66和补偿滑动件68被布置在插入件64的滑孔82中，使得滑动件的斜切端92通常被设置在插入件64头部80的内部，而滑动件68、66则延伸到杆棒22的杆体中。四个滑动件68、66(即两个测量滑动件66和两个补偿滑动件68)被定向成相互之间成直角，且斜切面92的指向朝着插入件64的轴线。另外，每个测量滑动件66的设置位置都与一个补偿滑动件68在直径方向上相对，其中的原因将在下文中进行描述。
图10A和图10B分别为用于图2A所示不连续特征传感器20的端部单元70的工程侧视图和端视图。端部单元70一般包括一个实心的圆锥体94和一个狭细的圆柱形凸台96，凸台96从圆锥体94的底部延伸出。一圆柱形的沉孔98延伸穿过凸台96，且一个更为狭细的螺纹沉孔98进一步地延伸到圆锥体中。
图12A、12B和12C分别为工程侧视图、远端视图、近端视图，表示了用于图2A所示不连续特征传感器20的促动器72。促动器72包括一短圆柱杆100、一个或多个径向保持构件102、以及一个接触构件104，接触构件104具有沿圆周方向的斜切肩部。一轴向螺纹孔从接触构件104到杆体100延伸穿过了整个促动器72，该轴向螺纹孔的直径与端部单元70中螺纹沉孔98的直径相对应。促动器杆体100的尺寸被设计成可被保持在端部单元70上凸台96的沉孔98中。这样，在促动器杆体100以此方式进行布置的条件下，通过将螺纹棒(图中未示出)插入穿过促动器72和端部单元70的对应孔中，就能将促动器72固定到端部单元70中。
图7中的工程端视图表示了用于图2A所示不连续特征传感器的一个垫圈74。该垫圈是一个环形的构件，其具有宽阔的中央轴向开孔106，该开孔的尺寸与端部单元70上凸台96的外部尺寸对应。中央开孔106的尺寸被设计成当端部单元70被插入到该开孔中时，可允许端部单元凸台96在开孔中产生有限的侧向运动。垫圈74包括多个紧固件孔眼108，它们被设置成与插入件64圆周上制出的紧固件容孔84对正，从而可利用合适的紧固件将垫圈74固定到插入件77的头部80上。优选地是，垫圈74上的每个紧固件孔眼108都包括一个沉孔99，从而使各个紧固件的头部能陷在垫圈74远端表面的以下。
探针20的几个构件被合起来称为筒盒62。筒盒62是几个构件的分组件。图15A表示了安装在探针20中的筒盒62。当筒盒62被完全组装好之后，促动器/端部单元组件就被套装在端部单元凸台96上的垫圈74局限在插入件77的远端上了，其中的垫圈74位于端部单元70与促动器72的保持构件之间。如果促动器/端部单元组件被按照这样的方式设置在垫圈74中，促动器72的接触构件104将与各个滑动件66、68的斜切端92相抵接。更具体来讲，当促动器/端部单元组件在垫圈74中对中布置时，促动器72接触构件的斜切肩部将基本上与每个滑动件68、66斜切表面92的中央部位相抵接。如果促动器/端部单元组件相对于垫圈74发生横向移动，并且由此也将相对于探针20的插入件64和杆棒22发生横向移动，那么，由于接触构件104的斜切肩部与滑动件68、66之间的楔面作用，一个或多个滑动件68、66就可能在纵向上发生位移。由于设置了弹簧23，与发生位移的滑动件68、66相对的一个或多个滑动件68、66将在相反的方向上发生纵向位移，下文将对此作进一步的介绍。
位置指示器28可以是各种不同类型的传感器。例如，它们可以是差动式变送器，对于本领域普通技术人员来讲，这些传感器的设计和工作原理是公知的。所采用的变送器可以是模拟型的，也可以是数字型的。适于用在本发明中的差动式变送器包括(但并不仅限于此)#AX系列模拟位移变送器以及#DP系列数字位移变送器，这两种变送器都是由英国的SolartronMetrology of West Sussex公司制造的，在美国则由密歇根州利福尼亚的AirGage公司代理销售。位置指示器28在杆棒22内是由夹置组件109保持定位的，其中的夹置组件109包括一夹置件110和一对夹紧螺钉(图中未示出)。
图11A和11B分别是用于图2A所示不连续特征传感器20的夹置件110的工程侧视图和端视图。可用钢、铝或其它合适的材料来制造该夹置件110，其尺寸被设计成能恰合地装配到夹置件孔56中。由于夹置件孔56与两个位置指示器容孔52在横向上相交，所以夹置件110将与位置指示器28的侧表面相切地抵接着，利用夹紧螺钉(图中未示出)可将夹置件110偏压向位置指示器28，其中的夹紧螺钉被插入到径向夹紧螺钉孔36中，并紧压着夹置件110上与探针20相对的那一侧。
图13表示了根据本发明探针20的一种实施方式，图中也表示出了探针20的各个不同部件。
可按照如下的方法来制出传感器20。批量地制出尺寸统一的探测筒盒62。选择杆棒的长度，并相应地制出具有上述特征的杆棒22，该制造或者是批量化的，或者是单件进行的。不论所选的杆棒长度为何值，都首先将标准尺寸的插入件64插入到所选杆棒22的远端中，并利用顶压、粘接或其它方法安装就位。标准尺寸的手柄24被旋接到杆棒22的近端上，并将两个位置指示器28经绞线组件60、手柄24插入到杆棒22中位置指示器容孔52的近端中。将夹置件110沿着位置指示器28插入到夹置件孔56中，并松动地夹接着位置指示器28，以防止在执行其它的组装时，位置指示器28从杆棒22中掉落出去。
一旦位置指示器28被安装就位之后，就将测量滑动件66和补偿滑动件68插入到插入件64的远端中，并被插入到杆棒22杆体上各自的对应孔中，其中，补偿滑动件68上安装有弹簧23。然后，将促动件72安装到位于滑动件68和66上斜切端92与垫圈74之间的插入件64中，垫圈74被套装到促动杆体78上，并被固定到插入件64的端部上，因而就将促动件72顶接在插入件64的端部上。然后将螺纹杆(图中未示出)的一端装配到促动件72中，并将端部单元70旋拧到另一端上，这样就将端部单元70和促动件72紧固到了一起。一旦完成了这样的组装之后，就对探针20进行校准，并相应地调节位置指示器28的位置，且通过用夹置组件109将位置指示器28紧固地夹持住，就能保持位置指示器28的最终校准位置。
对于本领域普通技术人员来讲，该传感器20的工作原理是公知的。一般来讲，利用设置在环周对位凸缘32上的径向定向槽46，传感器20被相对于一个公知的坐标系以固定关系安装着。如果工件被相对于坐标系以已知的关系进行放置，当利用钻制、冲压、铸造、锻制、切削等方法在工件中正确制出不连续特征时，则端部单元70与不连续特征对准，该不连续特征例如是工件中的孔、缝或其它的人工特征一无论是阳凸的特征还是阴凹的特征。在另一方面，如果不连续特征在工件上的布置位置不正确，则将端部单元70定位到不连续特征处的操作将会造成促动件/端部单元组件相对于垫圈74和探测筒盒62的其余部件产生横向位移。
如果促动件72的接触构件104向其中一个测量滑动件66横向移动，则利用接触构件104与测量滑动件66斜切表面92之间的楔面作用，该测量滑动件66会被更深地顶入到杆棒22的内部。这样，测量滑动件66的近端就会顶压位置指示器28的工作端。与此同时，与该测量滑动件66直接相对的补偿滑动件68会被弹簧23向外偏压，从而可稳固地保持着接触构件104和测量滑动件66。这样，位置指示器28工作端的纵向移动量就与接触构件104的横向运动量相对应，而该横向运动量对应于促动件/端部单元组件的横向位移量，这样就能获得实际不连续特征相对于预计位置的误差量。
类似地，当促动件72的接触构件104发生横向位移而远离一个测量滑动件66时，该测量滑动件66将会在纵向上移动向杆棒22的远端位移。因而，测量滑动件66的近端会离开位置指示器28，使得位置指示器28的工作端也向杆棒的远端扩张。与此同时，利用接触构件104与补偿滑动件68斜切表面92之间的楔面作用，与测量滑动件66直接正对的补偿滑动件68将被更深地顶入到杆棒22的内部，因而能稳定地保持着接触构件104和测量滑动件66。因而，位置指示器28的工作端的纵向运动量将与接触构件104的横向运动量相对应，该横向运动量又与促动件/端部单元组件的横向运动量相对应，因而标出了实际孔洞相对其预计位置的误差量。
通过在杆棒22内设置第一、第二对圆柱孔52、54，就可将位置指示器28、测量滑动件66和补偿滑动件68布置在相对于径向定向槽46为零度、90度、180度以及270度的位置上，这样，就可以用位置指示器28来确定不连续特征在笛卡儿坐标系中相对其理想位置的实际位置。其中一个位置指示器28能有效地指示出实际的不连续部位在一第一轴线方向上相对于理想位置的位移量，另一个位置指示器则能标出实际的不连续部位在一第二轴线方向上相对其理想位置的位移量。将这两方面的信息合并起来，就能用来修正不连续特征或不连续钻孔/切削装置的位置，使得要制出得工件能被制得更精确。高精度地确定出各个不连续特征的位置是非常重要的，由此就可利用制造工艺或其它工艺对不连续特征正确地进行定位。
由于所有的构件都被设置、定位在杆棒22中，而并非被设置在手柄24中，所以能显著地提高可靠性。由于杆棒22是一个整体件，且由于各个构件都是只相对于杆棒22进行定位保持，而并非是将某些构件布置在杆棒22中，而将另外一些布置在手柄24内，所以使探针20对如下影响因素的敏感度降低热膨胀；相对于杆棒22的不规则线性运动；以及其它一些将影响手柄24内设置的构件、但不会影响到杆棒22内构件的现象。
因而，本领域技术人员容易理解本发明将具有广泛的应用和实践场合。在不悖离本发明实质内容和保护范围的前提下，从上文对本发明的描述可很显然地领会到、或在该描述的合理启示下，可构思出许多不同于本文所述实施方式的其它实施方式和应用，以及许多变型、改动和等效设计。因而，尽管已针对本发明的优选实施方式对其作了详细的描述，但可以理解这些公开内容仅是例示性的，它们只作为本发明的举例，列举这些示例的目的只是为了便于完整而清楚地理解本发明的内容。上文的公开内容不应当、也不能作为对本发明的限定，或者被用来排除其它的实施方式、应用、改型、变动和等效设计，本发明应当仅由所附的权利要求书或等效表达来进行限定。
从上文的详细描述，本发明的许多特征和优点变得显而易见，因而，所附权利要求书将涵盖落入到本发明实质思想和范围内的所有特征和优点。另外，由于对本领域技术人员而言，多种改型和变化形式都是易于想到的，所以并不希望将本发明局限在所描述、及所表示的确切构造和工作过程上，因此，所有合适的改型和等效设计都是可行的一只要它们落入到本发明的保护范围内即可。
权利要求
1.一种用于相对于坐标系对不连续特征进行定位的探针，该探针包括一手柄；一杆棒，其与手柄相连接；一端部单元，其被连接到杆棒的一端上，这一端与杆棒连接手柄的那一端相反，端部单元被设计成与不连续特征所相关的表面相接触，以便于能与不连续特征相关的轴线对准；以及至少一个位置传感器，其所在位置基本上处于杆棒内，并被设计成可检测端部单元相对于坐标系的位置，其中，杆棒上具有多个孔，所述传感器被设置在其中的至少一个孔中。
2.根据权利要求1所述的探针，还包括至少一个测量滑动件，其被装纳在杆棒内，所述测量滑动件被设计成可响应端部单元的运动而滑动；以及至少一个补偿滑动件，其被装纳在杆棒内，且至少一个补偿滑动件被设计成可将端部单元促顶向一第一位置；其中，所述至少一个测量滑动件被设计成可响应端部单元的运动而滑动，且传感器被设计成可检测所述至少一个测量滑动件相对于坐标系的位置。
3.根据权利要求2所述的探针，还包括两个测量滑动件，它们被装纳在杆棒内，测量滑动件被设计成可响应端部单元的运动而滑动；两个补偿滑动件，它们被装纳在杆棒内，补偿滑动件被设计成可将端部单元促顶向一第一位置；以及一第一位置传感器，其基本上处于杆棒内，并被设计成可检测其中一个测量滑动件相对于一第一轴线的位置；一第二位置传感器，其基本上处于杆棒内，并被设计成可检测另一个测量滑动件相对于一第二轴线的位置。
4.根据权利要求1所述的探针，其中，所述探针包括一筒盒，该筒盒包括一插入件，其被设计成与杆棒相连接，并接纳着端部单元；至少一个测量滑动件，其被至少部分地容纳在插入件中；至少一个补偿滑动件，其被至少部分地容纳在插入件中，该至少一个补偿滑动件被设计成促顶着插入件；端部单元；一促动件，其被设计成将端部单元的运动与所述至少一个测量滑动件联系起来；以及一垫圈，其位于端部单元与促动件之间，且被设计成允许端部单元产生横向运动，并使端部单元的位置与促动件相联系；其中，所述至少一个测量滑动件被设计成响应促动件的运动而进行滑动，且传感器被设计成可监测至少一个测量滑动件相对于坐标系的位置。
5.根据权利要求4所述的探针，其中，筒盒包括两个测量滑动件和两个补偿滑动件。
6.根据权利要求5所述的探针，还包括一第一位置传感器，其被设置在杆棒内，并被设计成检测其中一个测量滑动件相对于一第一轴线的位置；一第二位置传感器，其被设置在杆棒内，并被设计成可检测另一个测量滑动件相对于一第二轴线的位置。
7.根据权利要求4所述的探针，其中，至少一个补偿滑动件受一弹簧的偏压作用而促顶着促动件。
8.根据权利要求4所述的探针，其中，所述至少一个测量滑动件和所述至少一个补偿滑动件通过一斜坡面而与促动件相联系。
9.根据权利要求4所述的探针，其中，插入件被固定到杆棒上，从而与杆棒变为一体。
10.根据权利要求1所述的探针，其中，杆棒和手柄是通过螺纹而相互连接起来的。
11.根据权利要求1所述的探针，还包括一个对位凸缘，其被设计成有助于相对于坐标系对探针进行定向。
12.根据权利要求11所述的探针，还包括一径向定向装置，其被设计成可在一坐标系内对探针进行定向。
13.根据权利要求1所述的探针，还包括一个位于探针上的径向定向装置，其被设计成可在一坐标系内对探针进行定向。
14.根据权利要求1所述的探针，还包括一绞线组件，其被连接到手柄的一侧上，这一侧与手柄连接杆棒的那一侧相反，绞线组件被设计成可允许导线从该绞线组件中沿轴向穿过。
15.根据权利要求4所述的探针，其中，筒盒完全位于手柄的外部。
16.根据权利要求4所述的探针，其中，筒盒被设计成可与长度不同的杆棒配套使用。
17.一种探针，用于相对于坐标系对工件上的特征进行定位，所述探针包括一手柄；一杆棒，其与手柄相连接；一端部单元，其被连接到杆棒的一端上，这一端与杆棒连接手柄的那一端相反，端部单元被设计成对与不连续特征所相关的表面进行接触，并相对于坐标系进行移动，以便于能使端部单元与不连续特征相关的轴线对准；以及一检测装置，其基本上被设置在杆棒内，用于检测端部单元相对于坐标系的位置。
18.根据权利要求17所述的探针，还包括至少一个测量滑动件，其被装纳在杆棒内，并被设计成可响应端部单元的运动而滑动；以及至少一个偏压装置，其被装纳在杆棒内，用于将端部单元偏压向端部单元的一个第一位置；其中，所述至少一个测量滑动件被设计成可响应端部单元的运动而进行滑动，且检测装置用于检测至少一个测量滑动件相对于坐标系的位置。
19.根据权利要求18所述的探针，还包括两个测量滑动件，它们被装纳在杆棒内，并被设计成响应端部单元的运动而滑动；偏压装置，其被装纳在杆棒内，用于将端部单元偏压向端部单元的第一位置；以及一第一检测装置，其位于杆棒内，用于检测其中一个测量滑动件相对于一第一轴线的位置；一第二检测装置，其位于杆棒内，用于检测另一个测量滑动件相对于一第二轴线的位置。
20.根据权利要求17所述的探针，其中，所述探针包括一筒盒，该筒盒包括一插入件，其被设计成与杆棒相连接，并接纳着端部单元；至少一个测量滑动件，其被至少部分地容纳在插入件中；至少一个偏压装置，其被至少部分地容纳在插入件中；至少一个补偿装置，其被设计成在一第一方向上对插入件进行偏压；一促动件，其被设计成将端部单元的运动与至少一个测量滑动件联系起来；以及一垫圈，其位于端部单元与促动件之间，且被设计成允许端部单元产生横向运动，并能将端部单元的位置与促动件相联系；其中，端部单元是筒盒的一部分；以及其中，所述至少一个测量滑动件被设计成响应促动件的运动而进行滑动，且检测装置被用于检测由所述至少一个测量滑动件所产生的测量信号。
21.根据权利要求20所述的探针，其中，筒盒包括两个测量滑动件和用于将端部单元偏压向端部单元的第一位置的偏压位置。
22.根据权利要求17所述的探针，还包括一第一检测装置，其位于杆棒内，用于检测其中一个测量滑动件相对于一第一轴线的位置；一第二检测装置，其位于杆棒内，用于检测另一个测量滑动件相对于一第二轴线的位置。
23.根据权利要求20所述的探针，其中，所述至少一个偏压装置将促动件偏压向促动件的第一位置。
24.根据权利要求20所述的探针，其中，所述至少一个测量滑动件和至少一个偏压装置通过一斜坡面而与促动件相联系。
25.根据权利要求20所述的探针，其中，插入件被固定到杆棒上，从而与杆棒变为一体。
26.根据权利要求17所述的探针，其中，杆棒和手柄是通过螺纹而相互连接起来的。
27.根据权利要求17所述的探针，还包括一个位于探针上的径向定向装置，其被设计成可相对于一坐标系对探针进行定向。
28.根据权利要求17所述的探针，还包括一绞线组件，其被连接到手柄的一侧上，这一侧与手柄连接杆棒的那一侧相反，绞线组件被设计成可允许导线从该绞线组件中沿轴向穿过。
29.根据权利要求20所述的探针，其中，筒盒完全位于手柄的外部。
30.根据权利要求20所述的探针，其中，筒盒被设计成可与长度不同的杆棒配套使用。
31.一种利用探针来对工件上的特征进行定位的方法，该方法包括步骤借助于一个已知的坐标系，利用探针的一个对位凸缘对该探针进行定向；在所述特征中插入探针上的锥形端部单元；当将端部单元插入到所述特征中以使探针的端部单元部分能抵接着一个表面，该表面限定了特征的至少部分结构时，允许端部单元在径向上滑动；利用滑动构件追踪端部单元的滑动；利用偏压构件将端部单元偏压到预定的一个位置上；检测滑动构件的滑移运动；以及产生出一个信号，该信号与端部单元相对于坐标系的移动距离量相关。
32.根据权利要求31所述的方法，其中，用于执行检测的装置被完全布置在探针的杆棒部分中。
33.根据权利要求31所述的方法，其中，用于执行检测的装置被装纳在一个筒盒内。
34.根据权利要求31所述的方法，其中，借助于一个已知的坐标系、利用探针的一个对位凸缘对探针进行定向的步骤还包括使用设置在对位凸缘上的径向定向装置的操作。
35.根据权利要求31所述的方法，其中，对位凸缘与探针成一体。
36.根据权利要求31所述的方法，其中，工件上所述特征是孔洞或狭槽的至少一者。
全文摘要
一种用于对工件上孔洞等不连续特征进行定位的方法和装置。所述装置包括一个用于相对于坐标系对不连续特征进行定位的探针，其具有一杆棒，杆棒与一手柄相连接。探针包括一端部单元，其被连接到杆棒的一端上，这一端与杆棒连接手柄的那一端相反。端部单元被设计成与不连续特征所相关的表面相接触，并相对于所述坐标系移动，以便于能与不连续特征相关的轴线对准。至少一个位置传感器被完全地设置在杆棒内，并被设计成可检测端部单元相对于坐标系的位置。杆棒上具有多个孔，所述传感器被设置在其中的至少一个孔中。
文档编号B23Q16/00GK1518486SQ02812552
公开日2004年8月4日 申请日期2002年5月14日 优先权日2001年5月14日
发明者丹尼尔·L·莫尼韦克, 丹尼尔 L 莫尼韦克 申请人:空气测量公司