CN101688766A - 用于确定测量对象上的空间坐标的坐标测量仪，以及用于该坐标测量仪的转动-摆动机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定在测量对象上的空间坐标的坐标测量仪，该坐标测量仪具有带探头传感器系统的探头。该探头可相对于测量对象移动。该探头支承有一用于接触测量对象的探针(28)。该探针(28)通过被动的转动－摆动机构(60)以在空间上可调节地方式联接至探头。该被动的转动－摆动机构(60)具有一带驱动输入侧和驱动输出侧的传动装置(86、92)，其中驱动输出侧与探针(28)联接以相对于探头调节探针(28)，其中驱动输入侧具有至少一个输入部(88)以引入用于调节探针(28)的外部驱动力矩。

Description

用于确定测量对象上的空间坐标的坐标测量仪，以及用于该坐标测量仪的转动-摆动机构

技术领域

本发明涉及一种用于确定测量对象上的空间坐标的坐标测量仪，该坐标测量仪具有：带探头传感器系统的探头；设计用于使探头相对于测量对象移动的框架结构；用于接触测量对象的探针/触针；以及被动/无源的转动-摆动机构，通过该被动的转动-摆动机构以空间上可调的方式将探针联接至探头。

此外，本发明还涉及一种用于上述坐标测量仪的被动的转动-摆动机构。

背景技术

例如，由DE 196 05 776 A1已知上述坐标测量仪和上述转动-摆动机构。

该已知的坐标测量仪具有探头，该探头具有固定在竖直设置的套筒的下部自由端上的探针。该套筒可在竖直方向上移动，从而使探头可以垂直于用于接纳测量对象的测试台移动。该套筒本身被布置在门形件的横梁上并能在该横梁上沿第一水平方向移动。该门形件可与套筒一起在第二水平方向上移动，从而使探头总共可以在三个互相垂直的空间方向上移动。探头沿着三条运动轴线的最大行程界定了能确定测量对象的空间坐标的测量体积。

为进行测量，将测量对象布置在测试台上。接着，用探针的自由尖端接触在触测量对象上挑选出的测量点。然后，可由探头在测量体积内的位置以及探针相对于探头的偏移/偏差来确定被接触的测量点的空间坐标。通过在不同的测量点处确定多个空间坐标可以确定测量对象的几何尺寸、甚至物体轮廓。这种坐标测量仪的通常应用领域是用于质量监控的工件测量。

测量对象的测量点经常位于探针很难到达的位置，例如当需要确定侧向布置在测量对象上的孔的深度时。为了到达这种“隐蔽的”测量点，已知使用不同的探针和/或探针组合。例如在一种现有的探针配置中布置有横向于坐标测量仪的Z轴的探针。为了执行多种复杂的测量任务，必须经常更换探针和/或探针组合。这一点是不利的，因为更换探针耗时、进而延长了用于进行测量的时间。此外，(测量的)灵活性/适应性被限制到可用的探针组合。如果例如需确定相对于测量对象的表面倾斜45°的孔的深度，则需要合适的探针或合适的探针组合。

上文提及的DE 196 05 776 A1提出一种具有被动的转动-摆动机构的探针。该转动-摆动机构可以改变探针相对于探头的空间位置。例如，探针可以相对于Z轴摆动约30°或40°的角度，还可以围绕Z轴转动。DE 19605 776 A1中的转动-摆动机构不具有用于实施该转动和摆动运动的驱动装置(因此称为被动的转动-摆动机构)。为了调节探针，在坐标测量仪的测量体积中布置有星状体形式的限位件/止挡件。探针被坐标测量仪的驱动装置引导至星状体的尖角之间，直至被夹紧在那里。接着，坐标测量仪的探头在测量体积内移动，由此改变探针相对于探头的空间位置。在转动-摆动机构内布置有被弹性加载的锁止结构，该锁止机构的锁止作用在探针被夹紧时由于探头的运动而受到过压。

由DE 28 04 398 A1已知另一种坐标测量仪，其中，在探头移动时可以借助于限位件改变探针相对于探头的空间位置。

然而，在实践中这种被动的转动-摆动机构却没有得到认可。这种机构的一大缺陷在于调节探针取向所需的限位件。该限位件必须布置在可用测量体积内，这样显著减小了测量对象实际可用的测量体积。

然而，在实践中得到多种应用的是具有主动/有源的转动-摆动机构的探头，该转动-摆动机构用于改变探针相对于探头的取向。该转动-摆动机构具有内置驱动装置，借助于该驱动装置可以改变探针相对于探头的取向。在EP 1 126 237 A2、US 5 189 806或DE 37 11 644 A1中公开了主动的转动-摆动机构的例子。然而，该主动的转动-摆动机构的缺点在于，探头传感器系统——即可用于确定探针相对于探头的偏移的传感器系统——位于探针与转动轴线和摆动轴线之间(从探针的视角观察，传感器系统布置在驱动装置前)。因此，探针尖端与相应的转动轴线和摆动轴线之间的间距相对较大。所以，在测量对象上需要较大的行程。此外，在主动的转动-摆动机构中探针或探针组合的最大总质量较小，原因是由于空间原因而未在探头传感器系统中安置平衡机构。

DE 44 24 225 A1公开了一种具有中央探头传感器系统和测量力发生器(Messkraftgenerator)的探头，该测量力发生器实现了探针在三个垂直空间方向上的确定预偏移。在许多坐标测量仪中使用这种类型的探头，但是不为探针或所用的探针组合设置转动-摆动机构。

发明内容

在此背景下，本发明的目的在于提出一种前述类型的坐标测量仪，该坐标测量仪能非常灵活、迅速但仍精确地对具有多个不同测量点的测量对象进行测量。其中应当尽可能有效地利用最大可用测量体积。

根据本发明的一个方面提出一种前述类型的坐标测量仪，在该坐标测量仪中，被动的转动-摆动机构具有带驱动输入侧和驱动输出侧的传动装置，其中所述驱动输出侧与所述探针相联接以相对于所述探头调节所述探针，其中所述驱动输入侧具有至少一个输入部以引入用于调节所述探针的外部转矩。

根据本发明的另一方面提出一种转动-摆动机构，所述转动-摆动机构具有用于可拆松地联接到探头的更换接口，其中所述转动-摆动机构具有用于接纳探针的接纳部以及带驱动输入侧和驱动输出侧的传动装置，其中所述驱动输出侧与所述接纳部联接以相对于所述探头调节所述探针，其中所述驱动输入侧具有至少一个输入部以引入用于调节所述探针的外部转矩。

该新型的坐标测量仪结合了具有中央探头传感器系统的探头的优点和可相对于探头摆动的探针提供的优点。然而与此前已知的建议不同，该新型的坐标测量仪不需要用于支撑或夹紧探针以相对于探头调节探针的限位件。而是，该被动的转动-摆动机构具有带外输入部的传动装置，该输入部实现了直接对该转动-摆动机构本身输入转矩或驱动力矩。例如，驱动力矩可以借助于电动驱动装置产生，然而该驱动装置与主动的转动-摆动机构不同地布置在外部，优选布置在坐标测量仪的尽可能靠中央的位置上。例如，外部电动驱动装置的轴可以接合在转动-摆动机构的相应的轴接纳部中，以在传动装置的驱动输入侧上引入用于调节探针的驱动力矩。

而在一种将在下文中借助于详细的实施例进一步描述的优选实施方式中，该新型的坐标测量仪利用坐标测量仪现有的调节驱动装置/执行机构/伺服驱动，也就是说在该优选实施方式中不需要另外的传动装置。

该新型坐标测量仪与实际的实施方式无关地具有以下优点：测量体积基本上可完全用于接纳测量对象。此外，可在探头的位于测量体积内的中央位置上将外部驱动力矩引入转动-摆动机构，从而仅需很小的行程来调节探针的空间取向。从探针观察布置在转动-摆动轴线之后的中央探头传感器系统可以具有比主动的转动-摆动关节复杂很多的设计，因为可用的结构空间对测量对象的可接近性的影响非常小。非常有利的是使用具有一个或多个测量力发生器的探头，该测量力发生器一方面实现了探针的预偏移，另一方面实现了平衡。基于中央探头传感器系统，还可以相对简单地内置或另外使用其它的平衡机构。

另一方面，该新型坐标测量仪提供了由探针相对于探头的可变调节能力得出的全部优点。尤其可以借助于很少的探针和/或探针组合来测量具有不同测量点的复杂测量对象。由于可以减少此前所需的更换探针的次数，所以该新型的坐标测量仪能够非常迅速地执行复杂的测量任务。中央探头传感器系统还实现了非常精确的测量。

由此完全实现了上述目的。

在一优选设计方案中，转动-摆动机构具有至少一个锁止机构，该锁止机构具有释放位置和锁止位置，其中锁止机构在释放位置中释放探针以使探针能通过传动装置而被调节，其中锁止机构在锁止位置中抗转动地锁止探针。

作为一种代替方案，探针例如也可以通过摩擦而被保持在其位置中，所述摩擦由从外部引入的驱动力矩来克服。与此不同，使用具有释放位置和锁止位置的锁止机构在锁止位置中实现了对探针的较大保持力。该较大保持力实现了较高的测量精度并阻止了例如在接触测量对象时无意中调节探针位置。

在另一个设计方案中，转动-摆动机构至少具有第一转动轴线和第二转动轴线，其中第一转动轴线在平行于探针的平面内延伸，其中第二转动轴线横向于探针延伸。第一转动轴线与第二转动轴线优选彼此垂直。

在该设计方案中，该转动-摆动机构实现了将探针灵活地调节到一球缺内的多个位置。作为一种代替方案，也可以以仅具有一个探针运动轴线的机构来实现本发明，其中为了简明起见在此仍为这种简化的机构使用术语“转动-摆动机构”。基于两条转动轴线的较大的灵活性实现了更快、可变性更大的测量。

在另一个设计方案中，锁止机构具有第一锁止件和第二锁止件，其中第一锁止件关于第一转动轴线锁止探针，其中第二锁止件关于第二转动轴线锁止探针。

在该设计方案中，可以有目的地相对于第一转动轴线或第二转动轴线释放探针。该设计方案尤其实现了围绕其中一条转动轴线调节探针，而另一转动轴线被锁止从而相对于第二转动轴线将探针保持在一稳定的位置中。该设计方案实现了非常准确的探针调节、进而实现了非常高的测量精度。

在另一个设计方案中，传动装置设计用于围绕第一转动轴线或第二转动轴线调节探针。

在该设计方案中，至少是传动装置的部件被同时用于围绕第一转动轴线的调节和围绕第二转动轴线的调节。因此，该传动装置是一种在必要时具有多个可选驱动输出侧的传动装置。作为一种代替方案，可为每条转动轴线关联一个自己的、单独的传动装置。与该代替方案不同，该优选的设计方案实现了轻量化，这一点对可用的探针长度和探针配置是有利的。将该设计方案与分别用于第一和第二转动轴线的单独的可拆松的第一和第二锁止件相结合，是特别有利的。该结合实现了新型转动-摆动机构的非常简单和轻质的结构。基于单独的锁止件可以以很少的部件实现传动装置。

在另一个设计方案中，转动-摆动机构具有至少一个致动器，该致动器设计用于使所述至少一个锁止机构从锁止位置转换到释放位置。

在该设计方案中，可以借助于致动器有目的地解锁探针，从而设定新的探针位置。致动器优选内置在转动-摆动机构中，从而不需要对探头进行修改。

在另一个设计方案中，转动-摆动机构具有另一输入部以从外部致动所述致动器。

该设计方案实现了在老式坐标测量仪中简单地加装新型的转动-摆动机构。

在另一个设计方案中，转动-摆动机构具有驱动轮，尤其是具有外齿部的齿轮，该驱动轮形成另一输入部。

如以下借助于优选实施例描述的那样，驱动轮——如具有外齿部的齿轮——实现了：借助于在坐标测量仪中本就存在的调节驱动装置非常简单且价廉地产生并引入驱动力矩。原则上，可以使用摩擦传动装置来取代齿轮。

在另一个设计方案中，致动器具有至少三个致动位置，其中第一致动位置设计为使锁止机构关于所有转动轴线锁止探针，其中第二致动位置和第三致动位置设计为使锁止机构分别关于一条转动轴线释放探针。

该设计方案允许特别简单且紧凑地实现所述新型转动-摆动机构，该转动-摆动机构具有前述设计方案的所有优点。

在另一个设计方案中，传动装置具有形成用于外部驱动力矩的输入部的第二驱动轮，尤其是具有外齿部的第二齿轮。

如上所述，具有外齿部的齿轮非常简单、容易且价廉地实现了借助于在坐标测量仪中本就存在的调节驱动装置产生外部的驱动力矩。但是原则上在此也可以使用摩擦传动装置。两个设计方案都可以非常简单且价廉地实施。

在另一个设计方案中，转动-摆动机构具有至少一个与第二驱动轮抗转动地连接的偏心结构(Excenter)。在另一个设计方案中，在基体上布置另一个偏心结构，该偏心结构可与探针一起围绕第一转动轴线转动。

这种偏心结构实现了非常简单、精确地确定相对于探头的各探针位置。有利地可为此使用探头传感器系统，其中探头以偏心结构接触已知的测量点(参考测量点)。分别使用一个偏心结构实现了简单地确定相对于各转动轴线的探针位置。

在另一个设计方案中，坐标测量仪包括一具有纵向延伸的、尤其是齿条形式的线性限位件，其中探头可相对于线性限位件沿着纵向延伸移动。

为了借助于坐标测量仪的现有调节驱动装置而在转动-摆动机构上产生外部驱动力矩，该设计方案是一种非常简单、价廉的可行方案。有利地，线性限位件布置在坐标测量仪的中央区域中。

在另一个设计方案中，框架结构具有一布置有齿条的横梁，其中探头可相对于横梁移动。

在门形或桥形结构的坐标测量仪中，线性限位件有利地布置在门形结构或桥形结构的横梁上，这实现了特别短的用于调节探针位置的行程。此外，该坐标测量仪的测量体积完全用于接纳测量对象。

在另一个设计方案中，探头具有至少一个测量力发生器，该测量力发生器能引起探针的预偏移。

该设计方案是有利的，因为可利用测量力因素(Messkraftfaktor)将转动-摆动机构与外部驱动力矩源——如上述齿条和/或外部的电动驱动装置——相关联。

在另一个设计方案中，转动-摆动机构可拆松地布置在探头上。

该设计方案实现了：在探头上以转动-摆动机构来代替传统的探针或探针组合。此外，在该设计方案中实现了以简单、价廉的方式改装现有坐标测量仪。

显而易见，在不脱离本发明的范围的情况下，上述特征以及将在下文中描述的特征不仅能以各种给出的组合应用，而且能以其它组合应用或独立应用。

附图说明

在附图中示出本发明的实施例，并在下面对其进行进一步描述。在附图中：

图1示出根据本发明的实施例的坐标测量仪；

图2以简化形式示出具有探头传感器系统和测量力发生器的探头；

图3示出用于图1中的坐标测量仪的转动-摆动机构的优选实施例的侧向剖视图；

图4至8以不同的工作位置示出图3的转动-摆动机构。

具体实施方式

图1示出新型坐标测量仪的实施例，该坐标测量仪整体以标号10标记。该坐标测量仪10在此具有底座12，在该底座上以可沿纵向方向移动的方式布置有一门形件14。门形件14相对于底座12的运动方向通常称为Y轴。在门形件14的上横梁上布置有可在横向方向上移动的滑架/滑块16。该横向方向通常称为X轴。滑架16支承有套筒18，该套筒18可沿Z方向、即垂直于底座12的方向上移动。标号20、22、24表示可用于确定门形件14、滑架16和套筒18的位置的测量装置。测量装置20、22、24通常是玻璃刻度尺/标尺，其可借助于合适的传感器读出。

在套筒18下部自由端上布置有带探针28的探头26。探针28在下部自由端上具有用于接触测量对象30上的测量点的球形触头/量具触点。借助于测量装置20、22、24可以确定探头26在接触测量点时在测量体积内的位置。随后，可以基于所述位置来确定被接触的测量点的空间坐标。

以标号32来表示一分析控制单元。该分析控制单元32一方面用于对探头26沿三个坐标轴X、Y和Z的运动的马达驱动进行控制。另一方面，该分析控制单元32从测量装置20、22、24读取测量值，并基于所述测量值以及基于探针28的偏移确定测量点的当前空间坐标，并在必要时确定测量对象30的其它几何参数。以标号34表示一操纵台，可以可选地设置该操纵台以手动移动探头26。

根据本发明的一个实施例，齿条36固定在门形件14的横梁上。齿条36布置为使探头26可借助于套管件18被移入齿条36的区域中，如下文中借助图3至8更详细地进一步描述的那样。例如在此也可以布置一个摩擦面来代替齿条，摩擦轮可以在该摩擦面上滚动。此外，在其它实施例中可以在此处布置一电动驱动装置以产生用于调节探针28的外部驱动力矩。另外，齿条36或电动驱动装置(在此未示出)也可以布置在坐标测量仪10的测量体积内的其它位置，例如布置在门柱之一上和/或为简明起见未示出的探针存储部(Taststiftmagazin)上。

借助于简化的示意图，在图2中示出探头26的基本工作模式。探头26具有通过两个片簧42、44相互连接的固定部件38和可动部件40。片簧42、44组成一个弹性平行四边形，该弹性平行四边形使部件40能够在箭头46所示的方向上往复运动。因此，探针28可以从其静止位置偏移距离D。标号28’示意性地示出位于偏移位置的探针28。

探针28相对于固定部件38的偏移可能是由于在测量点接触测量对象30引起的。有利地，在确定空间坐标时考虑到探针的偏移。此外，在优选的实施例中，可以借助于一测量力发生器来产生探针的偏移，如下文中进一步说明的那样。

在固定部件38和可动部件40上分别布置有臂部48、50。所述臂部48、50平行于片簧42、44且彼此平行。在臂部48与50之间布置有一传感器52(在此示出刻度尺54)和测量力发生器56。该传感器52可以是活动线圈/活动心线圈、霍尔传感器、压阻传感器或其它传感器，借助于这些传感器可以确定探针28在空间上相对于固定部件38的偏移。测量力发生器56例如可以是可将两个臂部48、50相互拉近或相互推开的活动线圈。

在图2的简化图中，探头26仅实现了探针在箭头46所示方向上的偏移。然而，本领域技术人员公知的是，这种探头通常能实现在另外两个垂直的空间方向上的相应偏移。在前述的文献DE 44 24 225 A1中描述了这种探头的实施例，在此引入该文献的公开内容作为参考。然而，本发明不局限于这种具体的探头，而是可以利用其它测量探头或切换探头/开关探头(schaltenden)来实施。

本领域技术人员公知的是，在图2中极简略地示出的类型的探头通常具有可更换地固定探针28的接纳部。

在一个优选实施例中，具有探针28的转动-摆动机构、而非探针28被插入探头26的探针接纳部中，从而可以选择将转动-摆动机构或常规探针固定在探头26上。在下文中根据图3至8更详细地描述转动-摆动机构的一个优选实施例。

优选的转动-摆动机构在图3至8中整体上用标号60标记。该转动-摆动机构60在其上端部具有盘62，该盘与探头26的探针接纳部相匹配。在此涉及的是常规的可更换的盘，如在可更换的探针中通常使用的那样。可更换的盘62固定在一基体64上。基体64形成转动-摆动机构60的固定部件。该基体64在下部自由端上支承有带径向外齿部67的第一齿轮66。齿轮66在基体64上可围绕转动-摆动机构60的竖直轴线68转动。

在此，基体64具有位于内部的空腔，在该空腔的底部上固定一竖直向下延伸的杆件70。杆件70在其下部自由端上具有盘72，在该盘72上支承有一螺旋弹簧74。

与杆件70同心地设置一管件76，该管件可在杆件70上竖直移动(参见图4)。管件76在下端部上具有一与管件76固定连接的锥体78，并在上端部上具有一与管件76固定连接的双锥体80。

以标号82表示一与管件76同心设置的轴体。该轴体82被弹簧74压靠在基体64的下端部上。在基体64与轴体82的互相面对的端面之间布置有球齿部84。该球齿部84形成第一锁止结构，通过该第一锁止结构将轴体82以抗转动的方式支承在基体64上。该球齿部84包括多个第一和第二球体，其中第一球体布置在基体64的下部自由端上的环形槽中，而第二球体布置在轴体82的上端部上的相应的环形槽中。由于弹簧74的弹簧力，这些球体互相锁紧。也可以使用球-滚子齿部、切端面齿(Hirth-Verzahnung)或其它合适的锁止机构来代替球-球齿部。

轴体82在其(低于球齿部84的)上端部上支承有带径向外齿部88的第二齿轮86。一旦球齿部84被以下文所述方式释放，齿轮86就可以与轴体82一起围绕竖直轴线68转动。在图3所述工作状态中，齿轮86由于球齿部84而不能转动。

轴体82在位于齿轮86下方的侧面上具有一轴承，在该轴承中可转动地支承有一空心轴90。该空心轴90垂直于竖直轴线68延伸并能围绕横向轴线91转动(图7)。在该空心轴90上设置有带径向外齿部94的另一齿轮92。该外齿部94啮合在环状围绕齿轮86的下侧的轴向齿部96中。

此外，在空心轴90上布置另一轴体98，该轴体与齿轮92抗转动地连接。该轴体98通过另一球齿部100被抗转动地锁止在第一轴体82的侧面上。只要借助于另一弹簧102将轴体98压靠在第一轴体82上，球齿部100就形成第二锁止结构。这里也可以使用球-滚子齿部或切端面齿来代替球-球齿部。

齿轮92的外齿部94不是在齿轮92的整个外周上延伸，而是仅在约270°上延伸。在齿轮92的无外齿部94的圆弧上，探针28以可拆松的方式固定在探针支座中。

在轴体98的朝向第一轴体82表面的轴向端面上布置有一行程杆/抬升销104(图6)，该行程杆104的自由端支承在锥体78的锥面上。通过提升锥体78可使行程杆104向外推压，从而使球齿部100被释放并使齿轮92能转动运动。

在管件76的上端部处，双锥体80与另外两个行程杆106、108(图4)以类似的方式共同作用。行程杆106、108可以受到弹簧载荷，以设置一确定的静止位置。基体64在其下部自由端上具有两个径向孔，在所述径向孔中分别可移动地布置行程杆106、108之一。行程杆106、108和第一齿轮66位于一个平面中。行程杆106支承在双锥体80的上锥面上，而行程杆108抵靠在双锥体80的下锥面上。当在箭头110所示的方向上(图4)推压行程杆106时，行程杆106利用双锥体80、抵抗弹簧74的弹力向下推压管件76。由于锥体78在管件76的下端部处支承在轴体82上，所以管件86的这种运动向下推压包括第二齿轮86和第三齿轮92的整个轴体82。这种运动在图4中通过箭头112表示。通过轴体82在箭头112所示方向上的运动释放第一球齿部84的锁止。在该工作位置中，轴体82连同被锁止在该轴体82上的齿轮92可以围绕竖直轴线68转动。

相反，如果在箭头114所示的方向上(图6)沿径向向内推压行程杆108时，该行程杆108利用双锥体80向上提升管件76。通过这种运动使锥体78被向上提升，锥体78沿径向向外推压行程杆104，从而释放第二球齿部100。在该工作位置(图6)，齿轮92可相对于轴体82转动。

为了致动行程杆106、108，齿轮66具有位于径向内侧的偏心凹部116。在图3所示的工作位置中，凹部116布置成使两个行程杆106、108都不在双锥体80的方向上移动。因此，管件76连同锥体78和双锥体80都处于静止位置中。两个球齿部84、100都被接合。探针28被相对于探头(在此未示出)固定在确定的位置和取向中。

现在为了调节探针28，首先将坐标测量仪10的探头26移入齿条36的区域中。接着，借助于测量力发生器56使齿轮66与齿条36啮合(图4)。这时通过平行于齿条36(X方向)移动探头26，产生作用于齿轮66的驱动力矩。分别根据探头26相对于齿条36的移动方向，齿轮66顺时针或逆时针转动。在图4所示的工作位置中，偏心凹部116由于转动运动而在行程杆108的区域中“打开”。相反，凹部116在行程杆106的区域中“关闭”，行程杆106在箭头110所示的方向上被向内推压。因此，管件76被向下推压，并克服弹簧74的弹性力带动轴体82。这时释放了第一球齿部84。

如图5所示，随后在Z方向上移动探头26，以使第二齿轮86与齿条36啮合。通过使探头26重新沿着X轴、进而沿着齿条36运动，使轴体82围绕竖直轴线68转动，这在图5中以箭头118示出。一旦探针28达到围绕竖直轴线68的预期转动位置，就停止探头26相对于齿条36的进给运动。借助于测量力发生器56齿轮86脱离与齿条36的啮合。接着，再次使套筒18和探头26一起在Z方向上移动，再次使第一齿轮66与齿条36啮合(图4)。通过使探头26沿着齿条36反向运动使管件76再次释放，弹簧74将轴体82推入基体64上的球齿部。这时，探针28的新设定的转动位置被固定。

在图6和7中示出围绕第二转动轴线91对探针28的调节。这里，同样地首先使齿轮66与齿条36啮合。通过探头26沿着齿条36的合适进给运动使齿轮66转动，从而使行程杆108向上推压双锥体80。由此沿径向向外推压第二轴体98上的行程杆104(箭头120)。第二球齿部100被释放。接着，在Z方向上提升探头26，以使第二齿轮86与齿条36啮合。通过探头26沿着齿条36的运动产生驱动力矩，该驱动力矩通过齿部94、96传递至齿轮92。因此，探针28围绕横向轴线91转动，这在图7中通过双箭头122示出。

在一个优选实施例中，行程杆104的长度和锥体78的锥角大小被设定成，使球齿部100不完全脱离，而是保留一最小剩余啮合量。通过这种方式产生一制动力矩，该制动力矩防止在齿轮86从齿条36脱离时探针28由于重力作用而反向转动。本领域技术人员会认识到，为了产生相应的制动力矩，也是可以采用与此不同的其它实施方式，例如借助于电磁体和/或在球齿部100脱离时抵靠在齿轮92上的摩擦体。

通过复位第一齿轮66使行程杆108再次回到其静止位置，球齿部100再次锁止探针28。

图8示出一种变型方案，利用该变型方案可以确定探针28相对于探头26的各个位置。在此，两个偏心盘124、126用于所述位置确定。第一偏心盘124与轴体82抗转动地连接，并布置为与轴体82同心从而能在偏心盘124的外周上确定轴体82关于竖直轴线68的转角位置。第二偏心盘126与第二齿轮86抗转动地连接，并布置成能借助于该偏心盘126确定齿轮86关于竖直轴线68的转角位置。现在为了确定探针28的空间位置，首先将探头26移到齿条36(或其它给定的参考测量点)上，以使偏心盘126接触齿条36。然后可以借助于探头传感器系统52来确定齿轮86的转角位置。接着移动探头26，使得偏心盘124接触齿条36(或其它给定的参考测量点)。然后借助于探头传感器系统52确定轴体82的转角位置。由于在该实施例中，齿轮86的转角位置代表围绕竖直轴线68和横向轴线91的转动之和，所以可以由两个偏心盘124、126的转角位置之差来确定探针28关于横向轴线91的转角位置。作为替代方案，在此探针28的转角位置也可以通过其它方式确定，例如借助于布置在齿轮92的区域中和轴体82的区域中的增量式编码器。

示出实施例的另一种改进方案在于，用于调节探针28的驱动力矩不是利用齿条36以及探头26沿着齿条36的相应进给运动产生的。例如，可以利用电机直接对齿轮66、86施加驱动力矩。这种驱动电机(在此未示出)优选同样布置在门形件14的横梁的区域中。

在至此描述的所有实施例中，齿轮86形成一传动装置，在该传动装置的驱动输入侧(通过外齿部94输入)可以引入用于调节探针28的驱动力矩。根据要调整探针28的哪一条转动轴线，齿轮86和齿轮92共同作用以向探针28传递驱动力矩。球齿部84、100形成一锁止机构，利用该机构可以释放或抗转动地锁止探针28。齿轮66与行程杆104-108、管件76以及锥体78、80一起形成一致动器，利用该致动器可以选择性地将锁止机构从锁止位置转换到释放位置。整个转动-摆动机构60在无内置传动装置的情况下便足以敷用，因此转动-摆动机构60可以极轻质地构成、进而可以作为整体插入探头26的探针接纳部中。被动的转动轴线68、91位于探针28和中央探头传感器系统之间，因此可以利用中央探头传感器系统的所有优点。尤其可以在不改动新型的转动-摆动机构60的情况下使用现有的复杂的探头。显而易见，只需要对相应的分析软件进行适配以考虑探针28相对于探头26的各个控制位置。中央探头传感器系统和用于引入驱动力矩的优选的中央位置几乎不影响可用的测量体积。为了尽可能地保留测量体积，有利地把齿条36(或其它用于产生驱动力矩的驱动机构)布置在探头26的沿Z轴的上部末端位置的区域中。

Claims (16)

1.一种用于确定测量对象(30)上的空间坐标的坐标测量仪，所述坐标测量仪具有：带有探头传感器系统(52)的探头(26)；设计用于使所述探头(26)相对于所述测量对象(30)移动的框架结构(14、16、18)；用于接触所述测量对象(30)的探针(28)；以及被动的转动-摆动机构(60)，通过所述被动的转动-摆动机构将所述探针(28)以能在空间上调节的方式联接至所述探头(26)，其特征在于，所述被动的转动-摆动机构(60)具有带驱动输入侧和驱动输出侧的传动装置(86、92)，其中所述驱动输出侧与所述探针(28)联接以相对于所述探头(26)调节所述探针(28)，其中所述驱动输入侧具有至少一个输入部(88)以引入用于调节所述探针(28)的外部驱动力矩。

2.根据权利要求1所述的坐标测量仪，其特征在于，所述转动-摆动机构(60)具有至少一个锁止机构(84、100)，所述锁止机构(84、100)具有释放位置和锁止位置，其中所述锁止机构(84、100)在所述释放位置中释放所述探针(28)以使所述探针(28)能经由所述传动装置(86、92)而被调节，其中所述锁止机构(84、100)在所述锁止位置中抗转动地锁止所述探针(28)。

3.根据权利要求2所述的坐标测量仪，其特征在于，所述转动-摆动机构(60)至少具有第一、第二转动轴线(68、91)，其中所述第一转动轴线(68)在平行于所述探针(28)的平面内延伸，其中所述第二转动轴线(91)横向于所述探针(28)延伸。

4.根据权利要求3所述的坐标测量仪，其特征在于，所述锁止机构具有第一锁止件(84)和第二锁止件(100)，其中所述第一锁止件(84)关于所述第一转动轴线(68)锁止所述探针(28)，其中所述第二锁止件(100)关于所述第二转动轴线(91)锁止所述探针(28)。

5.根据权利要求3或4所述的坐标测量仪，其特征在于，所述传动装置(86、92)设计用于围绕所述第一或所述第二转动轴线(68、91)调节所述探针(28)。

6.根据权利要求2至5中的一项所述的坐标测量仪，其特征在于，所述转动-摆动机构(60)具有至少一个致动器(66、76、78、80、104、106、108)，所述致动器设计用于使所述至少一个锁止机构(84、100)从所述锁止位置转换到所述释放位置。

7.根据权利要求6所述的坐标测量仪，其特征在于，所述转动-摆动机构(60)具有另一输入部(67)以致动所述致动器(66、76、78、80、104、106、108)。

8.根据权利要求7所述的坐标测量仪，其特征在于，所述坐标测量仪具有第一驱动轮，尤其是具有外齿部(67)的齿轮(66)，所述第一驱动轮形成所述另一输入部。

9.根据权利要求6至8中的一项所述的坐标测量仪，其特征在于，所述致动器(66、76、78、80、104、106、108)具有至少三个致动位置，其中第一致动位置设计为使所述锁止机构(84、100)关于所有转动轴线锁止所述探针(28)，其中第二致动位置和第三致动位置设计为使所述锁止机构(84、100)分别关于一条转动轴线(68、91)释放所述探针(28)。

10.根据权利要求1至7中的一项所述的坐标测量仪，其特征在于，所述传动装置(86、92)具有第二驱动轮，尤其是具有外齿部(88)的第二齿轮(86)，所述第二驱动轮形成所述输入部(88)。

11.根据权利要求10所述的坐标测量仪，其特征在于，所述坐标测量仪具有与所述第二驱动轮(86)抗转动地连接的偏心结构(126)。

12.根据权利要求1至11中的一项所述的坐标测量仪，其特征在于，所述坐标测量仪包括一具有纵向延伸的线性限位件(36)，其中所述探头(26)能沿所述纵向延伸相对于所述线性限位件(36)移动。

13.根据权利要求12所述的坐标测量仪，其特征在于，所述框架结构(14、16、18)具有横梁，所述线性限位件(36)布置在所述横梁上，其中所述探头(26)能相对于所述横梁移动。

14.根据权利要求1至13中的一项所述的坐标测量仪，其特征在于，所述探头(26)具有至少一个测量力发生器(56)，所述测量力发生器(56)能引起所述探针(28)的预偏移。

15.根据权利要求1至14中的一项所述的坐标测量仪，其特征在于，所述转动-摆动机构(60)可拆松地布置在所述探头(26)上。

16.一种用于根据权利要求1至14中的一项所述的坐标测量仪的转动-摆动机构，所述转动-摆动机构具有用于可拆松地联接到探头(26)的更换接口(62)以及用于接纳探针(28)的接纳部，其特征在于，所述转动-摆动机构包括带驱动输入侧和驱动输出侧的传动装置(86、92)，其中所述驱动输出侧与所述接纳部相联接以相对于所述探头(26)调节所述探针(28)，其中所述驱动输入侧具有至少一个输入部(88)以引入用于调节所述探针(28)的外部驱动力矩。

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