[發(fā)明專利]用于測量儀器中的探針式設(shè)備

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310010291.8
• 申請日: 2013-01-11
• 公開（公告）號: CN103884300A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅蘭·迪爾格;諾伯特·莫斯奇
• 申請（專利權(quán)）人: 德國波龍科技有限公司
• 主分類號: G01B21/00
• 分類號: G01B21/00;G01B21/04;G01D11/00
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 高占元;鄒秋菊

技術(shù)領(lǐng)域

在下文中，將描述一種用于測量儀器中的探針式設(shè)備。這些設(shè)備也被稱為接觸式觸發(fā)探頭（touch?trigger?probe）。更具體地，該接觸式觸發(fā)探頭與一維、二維或三維精度接觸式傳感器協(xié)同工作，以對絕緣的陶瓷工件或封裝（coated）工件以及可導電的金屬工件進行測量。?

背景技術(shù)

金屬加工工廠已經(jīng)發(fā)展為具備制造越來越多樣化和復雜化的零部件的能力。這至少部分歸功于完善的檢測和測量系統(tǒng)。坐標測量儀（Coordinate?measurement?machine，簡稱CMM）是用于測量工件表面部件的坐標的電子儀器。對具有探頭系統(tǒng)的坐標測量儀的使用以及在加工過程中對機械工具的檢查有助于最大限度地提高生產(chǎn)力，保持所能達到的最高質(zhì)量標準。?

測量在很大程度上取決于探頭中探針接近特征（access?a?feature）然后保持接觸點的精度的能力。典型的探針儀器具有與待測表面物理接觸的探針和用于將探針移動轉(zhuǎn)換為待處理電信號的傳感器。該探針與該表面接觸的部位通常是具有精細制造的形狀輪廓的尖端。由于其有限的形狀，某些探針形狀可能比其它形狀對待測表面有更大影響。因此需要謹慎選擇探針的尺寸和形狀。這些特征可能對測量過程中收集到的信息產(chǎn)生影響。探針和探頭是細長的棒狀桿，也是與坐標測量儀一起用來探查表面的接觸端或接觸點。?

最常見地，探針的形狀是一個圓桶形棒或具有球形尖端的錐體。探針是一種細長桿，形狀類似圓珠筆。探針可以稍微彎曲，以便其易于夾持。在許多不同的應用中，探針和探頭用于超精密尺寸測量。尺寸計量接觸尖端和探頭通常由紅寶石、硬質(zhì)合金（cement?carbide）或陶瓷材料構(gòu)成。測量探頭或尖端接觸工件以獲取諸如厚度、外徑、內(nèi)徑、渾圓度、錐度或角度等測量值。坐標測量儀用于在三維結(jié)構(gòu)上移動用于定位點坐標的探頭，同時整合空間和正交關(guān)系。探頭半徑也很重要，因為一些測量需要專用的特定半徑，以滿足行業(yè)規(guī)范。一?般來說，接觸尖端由單件材料（single?piece?of?material）構(gòu)成，但也有些還包含焊接、鉚接或粘貼到尖端的紅寶石或金剛石添加物。接觸尖端的材料可能會影響讀數(shù)。例如，接觸尖端可以是由單晶紅寶石合成的Al₂O₃紅寶石球、由Si₃N₄硬壓而成的氮化硅球、由ZrO₂燒結(jié)而成的氧化鋯球、由氧化鋁Al₂O₃燒結(jié)的白色陶瓷制成的氧化鋁空心球、由銀鋼(silver?steel)制成的銀鋼盤、由銀鋼制成的銀鋼簡單圓柱體、由紅寶石球合成的端部為圓柱體的紅寶石球、由碳化鎢制成的端部為圓柱體的碳化鎢球、由銀鋼制成的銀鋼簡單指針，其中銀鋼簡單指針具有角度為30°-120°、由碳化鎢或其它材料制成的、具有半徑長指針的錐體。?

紅寶石球探針是用于大多數(shù)檢測應用的標準探針。其堅硬的、高度球面狀的尖端確保了長久的精度。紅寶石球可安裝于由各種材料制成的桿上，其中所述的各種材料包括非磁性不銹鋼、陶瓷和碳纖維材料。盤測針是球體的包含赤道面在內(nèi)的薄的截面，用于探測底部切口和槽。他們的側(cè)視半徑等于盤直徑的一半。一個簡單的盤只要求對一個直徑進行測量，但將有效探測限制在X方向和Y方向。?

彎曲或偏轉(zhuǎn)探針會導致精度下降。保持球盡可能的大，能夠最大化球/桿間隙，從而降低了不準確測量的機率；較大的球可以減小待檢測工件表面的任何壓力。具有相對較細的桿能夠為接近某些測量點提供靈活性。?

技術(shù)問題

然而，無論是常見的球尖端還是盤形尖端提供關(guān)鍵或?qū)Ｓ玫母咚佟⒏呔葴y量任務中要求的靈活性和精度。?

發(fā)明內(nèi)容

解決方案?

因此，本發(fā)明提出一種用于測量儀器中的探針式設(shè)備，包括棒狀桿(rod-shaped?stem)和與所述棒狀桿附連（attach）的接觸尖端，其中，所述接觸尖端通常是桶狀(barrel-shaped)。?

術(shù)語“桶狀尖端”指的是具有圓形底面或頂面、中間向外凸出的圓柱體。向外凸出的圓柱體壁的半徑或曲率比桶狀圓柱體的頂面或底面的半徑大。側(cè)視圖中，向外凸出的圓柱體壁的半徑或曲率也明顯大于桶形圓柱體高度的一半。?桶狀尖端的向外凸出的圓柱形壁的區(qū)域內(nèi)具有桶赤道（barrel?equator），該桶赤道由正交延伸至桶狀尖端中心軸線（Z）的桶赤道半徑定義且具有最大橫向延伸（X，Y）。?