[發明專利]度量設備

有效

• 申請號: 201180035200.5
• 申請日: 2011-07-20
• 公開（公告）號: CN103003658A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 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
• 主分類號: G01B5/012
• 分類號: G01B5/012;G01B21/04;G01B5/00
• 代理公司: 北京金思港知識產權代理有限公司 11349
• 代理人: 邵毓琴

技術領域

本發明涉及一種度量設備，該度量設備包括至少一個摩擦軸承，更具體地說，本發明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。

背景技術

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，本發明的發明人已經發現，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。

發明內容

根據本發明的第一方面，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，本發明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，根據本發明，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，本發明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，本發明的發明人已經發現，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，根據本發明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。

在本發明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發明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。