一种用于表面或者轮廓测量的测量设备的制作方法

本发明涉及一种用于在工件上进行表面或者轮廓测量的测量设备。

背景技术：

相应的测量设备是众所周知的并且被用于不同测量任务，特别是用在制造测量技术中。

已知的测量设备具有一个用于对待测工件的表面进行探测的探头，其中，所述探头具有一个固定件，可拆卸地与该固定件连接或者能够连接一个探测臂。已知的测量设备还具有一个用于使探头相对于待测量工件运动的进给装置。通过探测臂与固定件的可拆卸连接，对于不同测量任务可以使用不同探测臂。已知的测量设备还具有用于操纵进给装置的控制装置。

在测量期间，进给装置使带有探测臂的探头相对于待测量工件沿着特别是直线型的进给轴线运动。在出现操作错误时可能会发生探测臂与待测量工件或者测量装置的另一部件碰撞。在此存在测量设备，特别是探头和/或工件受损的危险。

de3922296a1公开了一种测量头，在该测量头中，探测臂通过永磁体与固定件连接。永磁体的固定力在这里被设定成，使得在出现碰撞的情况下，探测臂从固定件松开并且因此产生过载保护装置。

us4,574,625、ep1689317b1、ep0406781b1、de3320127、ep1289317a1、de102007018444b3、wo02/27270a1、de102005036928b3、de19617023c1、us5,028,901、ep0750017a2、de4437033c2、wo03/083407以及de102012007183a1也公开了类似的利用永磁体工作的过载保护装置。

相应的过载保护装置的缺陷在于，探测臂在出现碰撞的情况下从固定件上落下并且在下落时可能被损坏。

为了避免这个缺陷，已公开了，为了将探测臂与固定件连接而使用一个部件，该部件具有规定断裂点并且在出现过载时断裂。相应的探测臂已由de10502840a1、de4217641a1、us5,394,757、ep1722189a1、us7,155,839b2和us8,524,523a公开了。

ep2762827a1公开了一种测量设备。在所公开的测量设备中，碰撞保护装置是通过具有规定断裂点的过载保护装置构成，其中，该过载保护装置被设计成特别有利的。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种测量设备，对碰撞保护装置进行进一步改进。

该目的是通过具有以下特征的发明得以实现：一种用于在工件上进行表面或者轮廓测量的测量设备，具有一个用于对待测量工件的表面进行探测的探头，其中，所述探头具有一个固定件，一探测臂与所述固定件可拆卸地连接或者能够连接；具有一个用于使所述探头相对于所述待测量工件运动的进给装置；以及具有一个用于操纵所述进给装置的控制装置，设有被分配给所述探测臂且与所述控制装置连接的位置传感器装置，所述位置传感器装置被设计并设置成，使得它们对所述探测臂相对于所述固定件从所述探测臂的测量位置进入所述探测臂的干扰位置的位置变化进行探测并且在检测到位置变化时产生位置变化信号，其中，所述控制装置被设计并编程为，使得它产生用于操纵所述进给装置的控制信号，作为对位置变化信号的反应，从而对所述探头的进给运动进行影响。

本发明基于以下认识：在基于永磁支撑装置或者规定断裂结构的过载保护装置触发之后，虽然探测臂被损坏的危险降低了，但是还存在测量设备的其它组成部分被损坏的危险。

由此出发，本发明基于以下构思：通过以下方式对碰撞保护装置进行扩展，即对探测臂与障碍物的碰撞进行检测并且在检测到碰撞的情况下对测量设备的控制进行干涉，以便例如使进给装置停止。

为此，本发明设有被分配给探测臂并且与控制装置连接的位置传感器装置，这些位置传感器装置被设计并设置成，使得它们对探测臂相对于固定件从探测臂的测量位置进入探测臂的干扰位置的位置变化进行探测并且在检测到位置变化时产生位置变化信号，其中，控制装置被设计并编程为，它产生用于操纵进给装置的控制信号，作为对位置变化信号的反应，从而对探头的进给运动进行影响。

如果探测臂在发生碰撞时相对于固定件执行相对运动，那么位置传感器装置产生位置变化信号，基于该位置变化信号，以通过控制装置控制的方式对探头的进给运动进行影响。在检测到探测臂运动至干扰位置时，例如且特别是可以使进给装置停止，从而进给运动就被立刻终止。

因此，本发明在发生碰撞情况下特别是提供紧急关闭功能。通过例如在碰撞情况下可以立刻终止进给运动，明显降低了测量设备被损坏的危险。

由于结果以很高的可靠度避免了测量设备及其组成部分的损坏，所以本发明节省了维修成本。

根据本发明，通过相应设定位置传感器装置的灵敏度，当探测臂由于碰撞而相对于固定件发生了稍微移动，但还尚未从固定件上落下时，可以就已经产生位置变化信号。以这种方式，同样可以避免由于下落而损坏探测臂。

为了实现进给装置的紧急关闭功能，本发明的一种有利改进方案规定，控制装置被设计并编程为，使进给装置停止，作为对位置变化信号的反应。

本发明的另一有利改进方案规定，位置传感器装置在执行测量时进给装置的操纵期间持久地与控制装置处于信号传输连接。以这种方式实现了一种在测量期间连续且在时间上无间断的碰撞监控。

根据本发明，探测臂被理解为一种用于固定探测体例如探测尖端的固定装置，而不依赖于固定装置是否按照臂的方式或者按照其它方式进行设计并成形。

根据相应要求，位置传感器装置可以具有任意数量的传感器，这些传感器在测量设备上的设置方式可以根据相应要求在很宽的范围内进行选择。就此而言，本发明的一种有利改进方案规定，位置传感器装置的至少一个传感器设置在探测臂和/或固定件上。

位置传感器装置的作用原理也可以根据相应要求在很宽的范围内进行选择。就此而言，本发明的一种有利改进方案规定，位置传感器装置具有包括至少一个机电传感器的机电传感器装置，该机电传感器被设计成，它产生电信号或者电信号的信号变化，作为对探测臂相对于固定件从测量位置进入干扰位置的相对运动的反应，其中，电信号或者电信号的信号变化构成位置变化信号。相应的机电传感器结构简单并且因此成本低廉并且具有高的可靠度。

前述实施方式的一种改进方案规定，至少一个机电传感器被设计成，使得它在探测臂的测量位置上产生静态电流，该静态电流在探测臂相对于固定件发生相对运动从测量位置进入干扰位置时发生变化。该静态电流的相应变化可以在控制装置中被识别并且构成位置变化信号。以这种方式可以通过简单的装置和高的可靠度对探测臂进入干扰位置的运动进行识别。在这里，具有几个毫安的很小电流强度的静态电流就足够了，从而产生的电耗可以忽略。

本发明的一种有利的改进方案规定，至少一个机电传感器被设计成，使得所述静态电流在探测臂相对于固定件发生相对运动从测量位置进入干扰位置时变成零。

为了将机电传感器设计成特别简单，本发明的另一种有利的改进方案规定，至少一个机电传感器具有两个设置在固定件上的电接触元件，这两个电接触元件被设计成，使得它们在探测臂的测量位置上通过设置在探测臂上且由导电材料构成的部件被桥接以及在探测臂的干扰位置上接触件之间的电连接被断开。

在前述实施方式中，接触元件优选可以被朝着探测臂的方向弹簧加载，如在一种改进方案中那样。

在这里，接触元件特别是可以被设计成弹簧接触针。相应的弹簧接触针作为简单且成本低廉的标准部件供使用。

本发明的另一有利改进方案规定，至少一个机电传感器被设计成开关。在该实施方式中，开关的开关信号构成位置变化信号。

本发明的另一有利改进方案规定，位置传感器装置具有包括至少一个光学传感器的光学传感器装置。在该实施方式中，探测臂从测量位置进入干扰位置的位置变化可以通过光学方式进行检测。

在前述实施方式中可以使用不同的光学传感器原理。一种有利的改进方案规定，至少一个光学传感器由摄像机构成，该摄像机与控制装置处于数据传输连接，其中，控制装置被设计并编程为，使得通过对被传输到控制装置的摄像机图像的分析来对探测臂从测量位置进入干扰位置的相对运动进行识别，从而摄像机图像构成位置变化信号。通过图像处理和图案识别的相应算法可以高精度和高可靠度地对探测臂的位置变化进行检测。

本发明的另一有利的改进方案规定，探测臂在测量位置上通过磁性固定装置固定在固定件上。通过相应地设定位置传感器装置的灵敏度，在探测臂从固定件上松开之前触发位置变化信号。也就是说，进给运动可以在探测臂下落之前被停止。以这种方式，可以降低探测臂被损坏的危险。

本发明的另一有利的改进方案规定，探测臂在测量位置上借助于三点支承结构静定地支承在固定件上，其中，三点支承结构优选具有三个设置在固定件上的球体，这些球体在探测臂的测量位置上接合在呈棱柱形的在探测臂上形成的支承凹槽中。在力学上与该设置方式相反地，球体也可以设置在探测臂上以及支承凹槽设置在固定件上。然而，球体设置在固定件上具有以下优点，高精度制造的球体只要设置一次，即设置在固定件上，而支承凹槽设置在相应的探测臂上。

附图说明

下面借助于一个实施例参照所附的极度简化的视图对本发明进行详细说明。在这里，所有描述的、在附图中示出的以及在权利要求书中要求保护的特征单独地以及以任意适当的相互组合方式构成本发明的内容，而不依赖于它们在权利要求书中及其引用关系中的概括以及不依赖于它们的描述或者在附图中的图示。

在附图中：

图1示出了根据本发明的一个实施例的测量设备的立体示意图，

图2用放大的比例和部分剖开的立体图示出了在如图1的测量设备的探测臂与固定件之间的连接区域中的细部，

图3用另一立体图单独地示出了固定件，以及

图4用与图2相同的视图示出了带有处于测量位置上的探测臂的固定件。

具体实施方式

下面参照图1至图4对根据本发明的一个实施例的测量设备进行详细说明。

在图1中示意地示出了根据本发明的一个实施例的用于在工件上进行表面或者轮廓测量的测量设备2，该测量设备2具有一个用于对待测量工件的表面进行探测的探头4，该探头具有一个探测臂6，该探测臂6在它的自由端部上支撑着一个探测体，例如形式为探测尖端。

测量设备2具有一个用于使探头4相对于待测量表面运动的进给装置10。为了对进给装置10进行操纵，设有控制装置。进给装置10设置在一个壳体12上，该壳体12沿着一垂直轴线可调整地设置在测量柱14上，该测量柱14与设备的底座16连接。

在图2中示出了探头4的固定件18，该固定件18能够可拆卸地连接所述探测臂6。为了使探测臂6在测量位置上(参见图4)固定在固定件18上，设有磁性固定装置，这些磁性固定装置在该实施例中具有一个永磁体20。探测臂6在它的靠近固定件18的端部上具有一个由铁磁性且导电的材料构成的板件22，形式为金属板。该板件22因此一方面用于在探测臂6的测量位置上将探测臂6利用永磁体支撑在固定件18上。

在测量位置上，探测臂6通过三点支承结构静态地支承在固定件18上，其中，三点支承结构3具有设置在固定件上的球体24、26、28，这些球体在探测臂6的测量位置上接合在呈棱柱形的(prismatischgeformte)在探测臂6上形成的支承凹槽中。

图4示出了位于固定件18上且处于其测量位置上的探测臂6。

根据本发明，测量设备2具有被分配给探测臂6且与控制装置连接的位置传感器装置，这些位置传感器装置被设计并设置成，使得它们对探测臂相对于固定件从在图4中所示的测量位置进入探测臂4的干扰位置的位置变化进行检测并且在检测到位置变化时产生位置变化信号，其中，控制装置被设计并编程为，使得它产生用于操纵进给装置10的控制信号，作为对位置变化信号的反应，从而对探头4的进给运动进行影响。

在所示的实施例中，控制装置被设计并编程为，使进给装置10停止，作为对位置变化信号的反应。

在所示的实施例中，位置传感器装置具有包括至少一个机电传感器30的机电传感器装置，该机电传感器被设计成，使得它产生电信号或者电信号的信号变化，作为对探测臂6相对于固定件18从测量位置进入干扰位置的相对运动的反应，其中，电信号或者电信号的信号变化构成位置变化信号。

在所示的实施例中，传感器30具有两个设置在固定件18上的电接触元件32、34，这两个接触元件被设计成，使得它们在探测臂6的测量位置上通过一个设置在探测臂6上的由导电材料构成的部件被桥接。在所示的实施例中，该部件是由板件22构成。

在所示的实施例中，接触元件32、34通过被朝着探测臂6的方向弹簧加载的弹簧接触针，这些弹簧接触针在探测臂6的测量位置上弹性回弹地紧贴在板件22上。通过与固定件18连接的电路板36馈入静态电流，只要探测臂6位于测量位置上，该静态电流经由接触元件32和板件22流向接触元件34。

如果由于探测臂6与障碍物，例如工件碰撞而发生探测臂6相对于固定件18从测量位置进入干扰位置的相对运动，那么静态电流的电流流动被切断。通过静态电流的这个变化，该静态电流变成零，在控制装置中可以确定，探测臂6已经进入干扰位置。静态电流的变化构成位置变化信号，根据该位置变化信号在控制装置中可以确定，已经出现了碰撞。

作为对位置变化信号的反应，控制装置产生用于操纵进给装置10的控制信号，使得探头4的进给运动被影响。在所示的实施例中，控制装置被设计并编程为，使进给装置10停止，作为对位置变化信号的反应。

以这种方式在碰撞情况下实现了进给装置10的紧急关闭功能，由此可靠地避免测量设备2和工件遭受损坏。

在完成紧急关闭之后，可以消除故障原因，通过操作人员将探测臂6重新置于测量位置中并且重新开始或者继续测量。

通过对位置传感器装置的相应灵敏度的设定，在探测臂6相对于固定件18仅仅发生了很少量的相对移动时，可以就已经产生用于操纵进给装置10的控制信号，以便对进给运动进行影响。以这种方式确保了只有在探测臂6相对于固定件18处于明确规定的测量位置上，测量才可继续进行。

在所示实施例中，传感器30的灵敏度可以通过以下方式设定：设定接触元件32、34通过弹簧加载从固定件18突出的程度。如果探测臂6相对于固定件18发生相对移动，那么由于与球体24、26、28接合的支承凹槽的棱柱形形状(prismatischenformung)，在发生相对移动时，固定件18与探测臂8之间的间距变大，从而经过接触元件32、34和板件22的电流流动被切断。以这种方式产生位置变化信号并且实现紧急关闭功能。

此外，传感器30的灵敏度在所示的实施例中也可以通过以下方式设定：板件22涂有电绝缘漆并且只在接触元件32、34在探测臂6的测量位置上紧贴在板件22上的位置上没有电绝缘漆。