CN107560579A - 一种用于监测测量头的轴承状态的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于监测坐标测量机(7)的测量头或测量头部分的轴承状态的方法和装置，其中测量头侧轴承段(3)可经由多个轴承设备(L1，L2，L3)安装在测量机侧轴承段(6)上，其中装置包括至少一个评估设备(4)和至少一个监测电路(1)，其中可确定取决于监测电路的电阻的变量，其中监测电路(1)包括每轴承设备(L1，L2，L3)至少一个子电路，其中子电路在轴承设备(L1，L2，L3)的闭合状态下的电阻值不同于子电路在轴承设备(L1，L2，L3)的断开状态下的电阻值，其中监测电路(1)被设计的方式为使得可根据取决于监测电路(1)的电阻的变量来确定每个轴承设备(L1，L2，L3)的断开或闭合轴承状态。

Description

一种用于监测测量头的轴承状态的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于监测坐标测量机的测量头或测量头部分的轴承状态的装置和方法。

背景技术

使用坐标测量机来对测量对象进行测量是众所周知的。为此目的，经由轴承设备将测量头(例如，接触式或非接触式测量系统的测量头)安装在坐标测量机的可移动部分上并且然后借助于适当的固定设备来将其固定。在这种情况下，相应轴承设备用于在预定位置中并且采用预定取向来进行可再现固定。

使用所谓的三点轴承是众所周知的。为此目的，各个实施例是众所周知的。就此而言，例如，轴承设备可以包括球/球对、球/滚子对、滚子/球对以及滚子/滚子对。在这种情况下，以上所解释的这些对的元件表示轴承设备的测量机侧部分，并且所述对的另外的部分表示测量头侧部分。

此外，通过确定电阻或取决于监测电路的电阻的变量来执行轴承位置监测是众所周知的。在这种情况下，监测电路的电阻根据断开或闭合的轴承设备而变化。

就此而言，图1示出了具有三个轴承设备L1、L2、L3的监测电路1，每个轴承设备包括测量机侧部分L1a、L2a、L3a和测量头侧部分L1b、L2b、L3b。在这种情况下，所述部分L1a、…、L3b被表示为圆圈，并且根据实施例，可以被设计例如为球或滚子。

在对应轴承设备L1、L2、L3的闭合状态下，以期望位置和期望取向来将测量头固定在坐标测量机上。闭合的轴承设备L1、L2、L3形成导电连接，而断开的轴承设备L1、L2、L3形成中断且非导电的电连接。具体地，可能在将测量头适当地安装在坐标测量机上时表现出闭合状态。具体地，可能在未适当地安装测量头或者未将测量头安装在坐标测量机上时表现出断开状态。

此外，监测电路包括电阻器R0、R1、R2、R3。第一电阻器R1与可由第一轴承设备L1提供的电连接电气地串联安排，具体地，与第一轴承设备L1的测量机侧部分L1a电气地串联安排。第二电阻器R2与可由第二轴承设备L2提供的电连接电气地串联安排，具体地，与第二轴承设备L2的测量机侧部分L2a电气地串联安排。第三电阻器R3与可由第三轴承设备L3提供的电连接电气地串联安排，具体地，与第三轴承设备L3的测量机侧部分L3a电气地串联安排。

此外，展示了所谓的上拉电阻器RP。此外，展示了针对电源电压的电压端子V+以及参考电位V0。此外，展示了监测电路1的第一端点A和监测电路1的第二端点B。在这种情况下，监测电压Vm是落在第一与第二端点A、B之间的电压。可借助于适当设备来检测或确定所述电压。上拉电阻器RP安排在第一端点A与电压端子V+之间。

参考电阻器R0以及以上所解释的包括可由轴承设备L1、L2、L3提供的电连接的串联电路在第一与第二端点A、B之间并联连接。

根据单独轴承设备L1、L2、L3的轴承状态(断开、闭合)，测量监测电压Vm的不同电压水平。通过示例的方式，如果上拉电阻器RP的电阻值为10kΩ，参考电阻器R0的电阻值为100kΩ并且每个电阻器R1、R2、R3的电阻值为51.1kΩ，则在所有轴承设备L1、L2、L3断开的情况下，检测参考电压。如果所有三个轴承设备L1、L2、L3闭合，则监测电压Vm为电源电压的0.59倍。如果仅两个轴承设备闭合，则监测电压Vm为电源电压的0.67倍。如果仅一个轴承设备L1、L2、L3闭合，则监测电压Vm为电源电压的0.77倍。

图2展示了进一步众所周知的监测电路1。所述监测电路包括由在每种情况下在闭合状态下的这三个轴承设备L1、L2、L3提供的所有电连接形成的串联电路。此外，展示了上拉电阻器RP。仅在所有三个轴承设备L1、L2、L3都关闭的情况下检测具有0V幅度的监测电压Vm。在所有其他情况下，电源电压被检测为监测电压Vm。

问题在于所展示的监测电路1并不提供对哪个轴承设备L1、L2、L3已经断开进行标识的任何可能性。此外，根据图2中的实施例的监测电路1不利地使这样一种情况是可能的：在至少一个断开的轴承设备L1、L2、L3的情况下，不存在对多少轴承设备L1、L2、L3已经断开的标识。

此外，DE 44 41 828 A1是众所周知的。所述文档涉及一种用于借助于磁场测量来进行滑动轴承诊断的方法和安排。

此外，DE 42 22 990 A1是众所周知的。所述文档涉及用于不同物理应用的接触标识。

发明内容

因此，解决了提供一种用于监测坐标测量机上的测量头或测量头部分的轴承状态的使对所有轴承设备的改善监测(具体地，对断开的轴承设备的标识)成为可能的方法和装置的技术问题。

从具有权利要求1和11的特征的主题来看，对所述技术问题的解决方案是明显的。从附属权利要求来看，本发明的进一步有利配置是明显的。

本发明的基本概念是提供一种用于使用监测电路来测量轴承状态的装置，其中，监测电路的电阻值使得有可能确定断开的轴承设备的数量并且还判定哪个轴承设备断开。

提出了一种用于监测坐标测量机的测量头或测量头部分的轴承状态的装置。

在这种情况下，测量头可以包括传感器载体和至少一个传感器，其中，传感器载体可以安装在坐标测量机(具体地，坐标测量机的可移动部分)上，并且传感器可以安装在传感器载体上。具体地，传感器载体可以被设计为旋转-枢转接头。具体地，坐标测量机的可移动部分可以是或者可以包括坐标测量机的测量臂(例如，套管)。

此外，测量头可以包括传感器，其中，传感器可以安装在坐标测量机上，具体地，在坐标测量机的可移动部分上。在这种情况下，测量头有可能不包括传感器载体。

传感器进而可以包括可以安装在彼此上的多个传感器部分。传感器部分可以是测量头部分。通过示例的方式，传感器可以包括信号生成部分和探头部分，其中，探头部分可以安装在信号生成部分上。

在这种情况下，传感器可以包括用于生成相应感测信号的设备。传感器可以是例如触觉传感器或光学传感器。不言而喻，还可以使用进一步传感器。

在这种情况下，测量头侧轴承段安装在测量机侧轴承段上。测量头侧轴承段还可以是测量头部分侧轴承段。因此，用于对测量对象进行测量的测量头在安装状态下可以例如安装在坐标测量机的可移动部分上并且被固定。

测量头侧轴承段和测量机侧轴承段可以形成机械接口设备。在这种情况下，测量机侧轴承段表示接口设备的安排在测量机侧的段。测量头侧轴承段表示接口设备的安装在测量头侧的段。

通过示例的方式，坐标测量机(具体地，坐标测量机的可移动部分)可以具有或形成测量机侧轴承段。此外，连接至或者可连接至坐标测量机或者可移动部分的部分可以具有或形成测量机侧轴承段。通过示例的方式，具有测量机侧轴承段的部分可经由至少一个进一步接口设备连接至可移动部分。因此，测量头的例如经由进一步接口设备连接至或可连接至坐标测量机的可移动部分的部分还可以具有测量机侧轴承段。

具体地，所谓的板载体可以具有测量机侧轴承段。因此，坐标测量机、坐标测量机的可移动部分、传感器载体、传感器或传感器的一部分由此有可能具有或形成测量机侧轴承段。

此外，测量头或测量头的一部分可以具有或形成测量头侧轴承段。具体地，所谓的(传感器)板可以具有测量头侧轴承段。因此，传感器载体、传感器或传感器的一部分由此有可能具有或形成相应测量头侧轴承段。

通过示例的方式，坐标测量机的可移动部分可以具有测量机侧轴承段，其中，待安装在可移动部分上的传感器载体或传感器具有测量头侧轴承段。此外，传感器载体可以具有测量机侧轴承段，其中，待安装在传感器载体上的传感器具有测量头侧轴承段。此外，传感器的一部分(例如，信号生成部分)可以具有测量机侧轴承段，其中，传感器的待安装在所述部分上的进一步部分(例如，探头部分)具有测量头侧轴承段。

换言之，测量机侧轴承段具有用于接纳测量头侧段的接纳设备。在这种情况下，不同测量头或探头(例如，具有不同的探头组合和/或几何结构)的测量头侧轴承段可以安装并且固定在测量机侧轴承段上。

此外，测量头侧轴承段可经由多个轴承设备安装在测量机侧轴承段上。多个轴承设备(也就是说，其中的至少两个)用于进行安装。具体地，轴承设备可以包括测量头侧部分和测量机侧部分。在这种情况下，轴承设备的测量机侧部分表示轴承设备的安排在测量机侧或可安排在测量机侧的一部分。在这种情况下，轴承设备的测量头侧部分表示轴承设备的安排在测量头侧或可安排在测量头侧的一部分。轴承设备的测量头侧部分表示轴承设备的可安装在测量机侧部分上的部分。

测量机侧轴承段可以包括轴承设备的测量机侧部分。此外，测量头侧轴承段可以包括轴承设备的测量头侧部分。

为了安装目的，测量头侧部分安装例如在轴承设备的测量机侧部分中、处或上，或反之亦然。可以想到测量头侧部分包括至少一个球或至少一个滚子。测量机侧部分同样可以包括至少一个(优选地，多个)球或滚子。

在这种情况下，安装在彼此上的部分可以在安装状态下固定在彼此上。就此而言，例如，传感器载体或传感器可以安装在坐标测量机的可移动部分上并且可以在安装状态下固定在可移动部分上。此外，传感器部分可以安装在进一步传感器部分上并且可以在安装状态下固定在进一步传感器部分上。

在这种情况下，轴承设备被安排和/或设计的方式为使得可以以可再现方式来设置待安装的部分的期望位置和取向。通过示例的方式，轴承设备被安排和/或设计的方式为使得可以以可再现位置和取向将测量头或其一部分安装在坐标测量机(具体地，坐标测量机的可移动部分)上。

可以机械地和/或磁性地和/或使用进一步类型的固定来将安装在彼此上的部分固定在彼此上。为此目的，具体地，有可能生成固定力。

通过示例的方式，待固定在彼此上的部分(例如，坐标测量机的测量头和/或可移动部分)或轴承段可以具有相应的连接装置，例如，锁定或闭锁装置。此外，待固定在彼此上的部分或轴承段可以具有可激活和可去激活的至少一个磁体。如果磁体被激活，则生成将部分固定在彼此上的固定力。在这种情况下，测量机侧轴承段或测量头侧轴承段可以包括至少一个磁体。

所提出的装置包括至少一个评估设备。所述评估设备可以例如被设计为或包括微控制器。此外，所述装置包括至少一个监测电路。在这种情况下，监测电路的元件可以是所提出的装置的一部分。

此外，可确定取决于监测电路的电阻的变量。所述变量还可以被指定为电阻相关变量。电阻相关变量还可以是监测电路的电阻。如以下甚至更详细地解释的，具体地，电阻相关变量可以是落在监测电路两端的监测电压。

通过示例的方式，监测电路可以具有两个端点，其中，电阻表示安排在端点之间的电路的电阻。端点之一可以连接至参考电位。具体地，参考电位可以是地电位。在这种情况下，具体地，监测电路的电阻可以被确定为监测电路的输入端子与所述参考电位之间的电阻。

根据本发明，监测电路包括每轴承设备至少一个子电路，其中，子电路在轴承设备的闭合状态下的电阻值不同于子电路在轴承设备的断开状态下的电阻值。

在这种情况下，具体地，子电路可以包括轴承设备的测量机侧部分。因此，子电路可以包括在轴承设备的闭合状态下形成闭合电连接并且在轴承设备的断开状态下形成断开电连接的段。具体地，可以经由处于安装状态的所述至少一个测量机侧部分和所述至少一个测量头侧部分产生闭合电连接。在这种情况下，经由轴承设备的机械连接也可以产生电连接。

在轴承设备的闭合状态下，测量机侧部分和测量头侧部分可以由此形成导电连接(也就是说，闭合电流路径)，其中，所述导电连接可以是子电路的一部分。

此外，监测电路被设计的方式为使得可根据取决于监测电路的电阻的变量来确定每个轴承设备的断开或闭合轴承状态。

因此，首先，可确定断开和闭合轴承设备的数量。此外，可确定轴承设备中的哪个轴承设备断开以及哪个闭合的事实。这最后还可以被称为对断开的轴承设备的标识。

在这种情况下，可以对子电路的电阻值进行选择，例如其方式为使得针对每个轴承状态配置而建立监测电路的彼此不同的电阻值，和/或可以在那种情况下以这种方式来将子电路电连接。例如，可以将子电路串联连接。

根据断开的轴承位置的数量并且根据轴承位置中的哪个轴承位置断开而出现不同轴承状态配置。

通过示例的方式，可以为轴承设备的任何可能的轴承状态配置分配监测电路的限定电阻值，其中，对子电路的电阻值进行大小设定和/或将子电路电连接，其方式为使得针对相应轴承状态组合而建立监测电路的限定电阻值。

在这种情况下，对于不同的轴承状态配置，监测电路的电阻值可能彼此不同。因此，根据之前已知的分配，则有可能判定多少以及哪些轴承设备断开。

在这种情况下，轴承状态配置可以表示轴承设备的状态组合。具体地，不同轴承状态配置可由轴承设备的所有可能的状态组合形成。

因为待安装在彼此上的部分可以经由多个轴承设备(也就是说，具体地，多于一个轴承设备)而安装在彼此上，所以监测电路包括多个子电路。

如果检测到至少一个轴承设备的断开轴承状态，则评估设备有可能生成故障信号。在这种情况下，故障信号可以对断开的轴承设备的数量进行编码。此外，故障信号可以对哪个/哪些轴承设备断开进行编码。

故障信号可以例如用于碰撞监测。通过示例的方式，如果坐标测量机相对于测量对象移动(其方式为使得以非期望方式来将测量头或其一部分从坐标测量机移除(例如，扯掉))，则可能生成故障信号。

例如可以采用信号的方式来对关于断开的轴承位置的数量和/或身份的信息进行编码。然后，可以对所述信号进行评估以便生成用户信息，例如，视觉、光学、声学或触觉用户信息。不言而喻，然后，也可以生成用户信息。替代性地或累积地，可以开始故障处理措施。

所提出的装置有利地引起这样一种效果：使得有可能对轴承设备的数量以及对这些轴承设备的标识进行可靠确定。

在进一步实施例中，子电路由包括至少一个并联电阻器的并联电路以及轴承设备的测量机侧部分组成，其中，并联电路串联连接。在这种情况下，并联电阻器表示与轴承设备的测量机侧部分并联连接的电阻器。

换言之，这意味着监测电路包括每轴承设备至少一个并联电路(所述至少一个并联电路包括电阻器电流路径(所述电阻器电流路径至少包括并联电阻器)和轴承设备电流路径)，其中，轴承设备电流路径在轴承设备的闭合状态下形成闭合电连接并且在轴承设备的断开状态下形成断开电连接。在这种情况下，可以在并联电路的端点之间形成所述连接。在轴承设备的闭合状态下，测量机侧部分和测量头侧部分因此形成导电连接(闭合电流路径)，其中，所述至少一个并联电阻器与所述导电连接并联连接。所述至少一个并联电阻器可以具有预定电阻值。

因为待安装在彼此上的部件经由多个轴承设备(也就是说，具体地，多于一个轴承设备)而安装在彼此上，所以监测电路包括多个并联电路，所述多个并联电路包括并联电阻器以及对应轴承设备的测量机侧部分。在这种情况下，可以对并联电路的电阻值进行选择，其方式为使得针对每个轴承状态配置而建立彼此不同的电阻值。

并联电路串联连接。具体地，在并联电路的串联连接的情况下，对并联电阻器的电阻值进行选择，其方式为使得可确定每个轴承设备的轴承状态。这意味着有可能针对每个轴承设备而判定轴承设备是否断开。

首先，这有利地使得有可能根据电阻相关变量来确定断开的轴承设备以及因此还有闭合的轴承设备的数量。其次，有可能判定哪个轴承设备断开或闭合。

在一个优选实施例中，所有并联电阻器具有彼此不同的电阻值。这有利地使对断开的轴承设备的数量的可靠确定以及对其的标识成为可能。

在进一步实施例中，监测电路包括至少一个保护电阻器，其中，所述保护电阻器安排在评估设备与子电路之间。因此，有利地减小了评估设备损坏风险。

具体地，有可能减小例如由于子电路中的非期望电压尖峰而出现的到评估设备的电流。

在进一步实施例中，监测电路包括至少一个短路电阻器，其中，所述短路电阻器安排在监测电路的子电路段与监测电路的端点之间。在这种情况下，子电路段包括监测电路的不同子电路(也就是说，具体地，以上所解释的并联电路的串联连接)。具体地，端点可以是连接至参考电位的端点。

具体地，短路电阻器可以与并联电路的串联连接电气地串联安排或连接。此外，短路电阻器可以是监测电路的端点之间的电连接的一部分，其中，并联电路的串联连接也是所述电连接的一部分。

如以下甚至更详细地解释的，有可能发生绝缘故障，所述绝缘故障在至少一个轴承设备与参考电位之间产生电短路。因此，短路电阻器的安排另外有利地使得有可能根据电阻相关变量来检测至少一个轴承设备的绝缘故障。

在进一步实施例中，短路电阻器的电阻值不同于并联电阻器的电阻值。这有利地导致对所解释的绝缘故障的可靠检测。

在进一步实施例中，所述装置包括用于生成监测电流的至少一个设备。此外，通过监测电路的电流(也就是说，具体地，在监测电路的端点之间)可由所述设备生成。为此目的，可以例如经由监测电路的以上所解释的输入端子将电流馈送到监测电路中。具体地，可以将具有限定电流强度的电流馈送到监测电路中。

此外，落在监测电路两端的监测电压可确定或检测为取决于监测电路的电阻的变量。具体地，可以通过电压传感器来监测电压。具体地，电阻相关变量因此可以是落在监测电路的端点之间的电压。此外，具体地，如果监测电路的输出端子连接至参考电位，则监测电压因此可以另外落在监测电路的输入端子与以上所解释的参考电位之间。

这有利地导致对电阻相关变量的简单且可靠确定。

有可能根据电压值而执行对断开的轴承设备的数量的确定以及对断开的轴承设备的标识。为此目的，可以例如借助于A/D转换器来将模拟电压信号数字化。所述A/D转换器可以是所提出的装置的一部分(具体地，评估设备的一部分)。为此目的，A/D转换器和/或评估设备可以连接至监测电路，其方式为使得在A/D转换器的端子处或者在评估设备的端子处存在监测电压。

借助于至少一个评估设备，则可以根据电压值来执行对断开的轴承设备的数量的确定以及所述标识。

不言而喻，还有可能将监测电压与预定电压阈值进行比较。可以例如借助于一个比较器或多个比较器来执行这一点。在这种情况下，可以根据(多个)比较器的输出信号来执行对断开的轴承设备的数量的确定以及对断开的轴承设备的标识。

在进一步实施例中，测量机侧轴承段包括轴承设备的测量机侧部分。以上已经解释了这一点。

此外，测量机侧轴承段电连接至参考电位。此外，每个轴承设备的测量机侧部分与参考电位电绝缘(具体地，在无故障状态下)。在这种情况下，测量机侧部分可以与测量机侧轴承段绝缘。

具体地，参考电位可以是以上所解释的参考电位(也就是说，具体地，地电位)。在无故障状态下，因此在轴承设备的测量机侧部分与测量机侧轴承段之间存在电绝缘。通过电绝缘而有利地实现的是：因为在无故障状态下，在轴承设备与参考电位之间存在电绝缘并且由此故障电流(所述故障电流将使得更加难以执行以上所解释的对电阻相关变量的确定)风险被最小化，所以可以以可靠的方式来执行对轴承状态的轴承设备特定确定。

在进一步实施例中，测量头侧轴承段包括轴承设备的测量头侧部分。以上已经解释了这一点。此外，测量头侧轴承段连接至参考电位(具体地，在安装状态下)，并且每个轴承设备的测量头侧部分与参考电位电绝缘。在这种情况下，测量头侧部分可以与测量头侧轴承段绝缘。

因为同样减小了测量头或其部分中的故障电流风险，所以这同样有利地导致对每个轴承设备的轴承状态的更可靠确定。

在进一步实施例中，所述装置包括用于确定坐标测量机(具体地，坐标测量机的可移动部分)的加速度的至少一个设备。可替代地或累积地，所述装置包括用于确定测量头或其部分的加速度的至少一个设备。具体地，用于确定加速的设备可以包括加速度传感器。然而，这不是强制的。此外，有可能根据针对可移动部分的移动的控制信号或根据可移动部分的加速度、速度或距离信号(具体地，根据相应设置点或实际值)来确定加速度。

此外，基于加速度的轴承断开力可根据每个轴承设备的加速度来确定。在这种情况下，基于加速度的轴承断开力表示由于加速度而作用于相应轴承设备(具体地，作用于轴承设备的测量机侧部分和/或作用于对应轴承设备的测量头侧部分)的力。

例如，测量头或其部分有可能具有大的质量块。经由扩展元件固定在坐标测量机上或者包括这种扩展元件的测量头还可以具有相对大的质量块。

根据加速度，导致一个或多个轴承设备的断开的力可以由于质量块和所述加速度而生成，其中，所述力还可以被称为基于加速度的轴承断开力。这种断开还可以被称为加速度控制的断开。通过示例的方式，在加速度控制的断开时，可以对基于加速度的轴承断开力进行大小设定和/或取向，其方式为使得轴承设备断开。

然而，加速度控制的断开不同于轴承设备的碰撞控制的断开。具体地，加速度控制的断开可以仅持续某个持续时间，例如，直到加速度减小低于预定阈值为止。在这种情况下，具体地，因为加速度控制的力再次小于轴承设备的测量机侧部分与测量头侧轴承段或部分之间的吸引/固定力，所以轴承设备可以再次从断开状态返回到闭合状态。对于轴承设备，所述吸引/固定力还可以被称为轴承设备特定的固定力。在这种情况下，可能期望不生成表示碰撞状态的故障信号。

此外，故障信号可根据轴承状态以及基于加速度的轴承断开力而生成。通过示例的方式，如果对于轴承设备，确定了断开轴承状态以及不足以断开轴承设备的基于加速度的轴承断开力，则可能生成故障信号。如果对基于加速度的轴承断开力进行大小设定和/或取向(其方式为使得其不足以断开轴承设备)，则情况可能是这样。具体地，加速度控制的轴承断开力可以小于轴承特定的固定力。在这种情况下，可以假设所提供的固定力将必须足以在测量头的移动时产生闭合轴承状态。

此外，如果对于轴承设备，检测到断开轴承状态但是对基于加速度的轴承断开力进行大小设定和/或取向(其方式为使得其足以断开轴承设备)，则可能不生成故障信号。

具体地，如果基于加速度的轴承断开力大于轴承设备特定的固定力，则基于加速度的轴承断开力可能足以断开轴承设备。足以断开轴承设备的基于加速度的轴承断开力可以提前已知，例如，可通过校正或模拟来确定。

此外，如果对于轴承设备，检测到断开轴承状态并且检测到基于加速度的轴承断开力(对所述基于加速度的轴承断开力进行大小设定和/或取向，其方式为使得其足以断开轴承设备)并且在比预定的限定持续时间更长的时间内表现出断开状态和/或即使基于加速度的轴承断开力改变(其方式为使得其不足以断开轴承设备)也表现出断开状态，则可能生成故障信号。

因为轴承设备的加速度控制的断开并不导致生成故障信号并且(如果适当的话)并不导致立即发起碰撞处理，所以这有利地导致对坐标测量机的改善操作。

具体地，可根据轴承设备的位置来确定基于加速度的轴承断开力。在这种情况下，可以提前已知或确定位置。具体地，可以在与坐标测量机相关的固定坐标系中确定位置。

通过示例的方式，对于坐标系的可移动部分，可以根据行进命令(也就是说，移动控制的设置点值)来确定加速度。然而，不言而喻，还可想到例如借助于至少一个加速度传感器来检测加速度。

此外，可想到轴承设备在与坐标测量机相关的固定坐标系中的位置是可变的，具体地，如果轴承设备安排在所谓的旋转-枢转接头上。在这种情况下，例如，传感器可以安装在旋转-枢转接头上。因此，在这种情况下，旋转-枢转接头可以形成传感器载体。然而，同样，在这种情况下，可以根据旋转-枢转接头的旋转角度来确定轴承设备的位置。

因为因此有可能判定哪个轴承设备断开以及同样地哪些基于加速度的轴承断开力作用于断开的轴承设备，所以可以有利地执行改善的故障处理。

因此，还给出了对用于控制对坐标测量机的操作的装置的描述，其中，用于操作的装置包括用于监测轴承状态的装置。可以借助于用于监测轴承状态的装置来检测断开轴承状态。通过示例的方式，在这种情况下，可能生成故障信号。此外，可以根据轴承状态以及基于加速度的轴承断开力来生成故障信号。以上已经解释了这一点。

如果生成了故障信号，则用于控制操作的装置有可能执行至少一项故障处理(具体地，碰撞处理)措施。故障处理措施可以是例如对坐标测量机的操作的中断，具体地，对坐标测量机的可移动部分的移动的中断。不言而喻，在中断之前，有可能将可移动部分移动到预定故障位置中。如果如之前所解释的，根据基于加速度的轴承断开力，尽管轴承设备断开，也不生成故障信号，则有可能不启动故障处理措施，也就是说，具体地，有可能继续操作。

此外，提出了一种用于监测坐标测量机的测量头或测量头部分的轴承状态的方法。在这种情况下，借助于根据本公开中所解释的实施例之一的装置来实施所述方法。

如以上所解释的，测量头侧轴承段可以经由多个轴承设备(具体地，多于一个轴承设备)而安装在测量机侧轴承段上。此外，确定取决于监测电路的电阻的变量，其中，监测电路包括每轴承设备至少一个子电路。

根据本发明，监测电路包括每轴承设备至少一个子电路，其中，子电路在轴承设备的闭合状态下的电阻值不同于子电路在轴承设备的断开状态下的电阻值。

此外，根据取决于监测电路的电阻的变量来确定每个轴承设备的断开或闭合轴承状态。

这有利地导致对断开轴承状态的简单且可靠确定以及对哪些轴承设备断开的确定。具体地，子电路可以被设计为并联电路，其中，并联电路串联连接。因此，监测电路可以包括此串联连接。

在进一步实施例中，在每种情况下，为不同轴承状态配置分配取决于监测电路的电阻的变量的彼此不同值。此外，根据取决于监测电路的电阻的变量以及这种分配来确定每个轴承设备的断开或闭合轴承状态。以上已经解释了这一点以及相应优点。

在进一步实施例中，根据取决于监测电路的电阻的变量而检测轴承设备的绝缘故障。为此目的，监测电路可以包括以上所解释的短路电阻器。如果检测到这种绝缘故障，则可能生成故障信号。在这种情况下，具体地，故障信号可以表示绝缘故障或所存在的绝缘故障的信息。因此，在绝缘故障的情况下的故障信号可能不同于在断开的轴承设备的情况下的故障信号。

以上已经解释了这一点以及相应优点。

在进一步实施例中，生成通过监测电路的电流，其中，落在监测电路两端的监测电压被确定为取决于监测电路的电阻的变量。以上已经解释了这一点以及相应优点。

在进一步实施例中，确定坐标测量机和/或测量头或测量头部分的加速度。此外，根据每个轴承设备的加速度来确定基于加速度的轴承断开力，其中，根据轴承状态以及基于加速度的轴承断开力来生成故障信号。以上已经解释了这一点以及相应优点。

附图说明

将在示例性实施例的基础上更详细地解释本发明。在附图中：

图1示出了根据现有技术的监测电路，

图2示出了根据现有技术的进一步监测电路，

图3示出了根据本发明的装置的示意图，

图4示出了根据本发明的方法的示意性流程图，并且

图5示出了具有多个可能轴承设备的坐标测量机的示意图。

具体实施方式

下文中的完全相同的参考标记指定具有完全相同或类似技术特征的要素。

图3示出了根据本发明的用于监测坐标测量机7(见图5)的测量头的轴承状态的装置2的示意性框图。在这种情况下，测量头包括被设计为测量头板的测量头侧轴承段3。所述测量头侧轴承段具有轴承设备L1、L2、L3的测量头侧部分L1b、L2b、L3b，其中，轴承设备L1、L2、L3的测量头侧部分L1b、L2b、L3b与测量头侧轴承段3电绝缘。此外，所述图示示出了测量头侧轴承段3连接至参考电位V0(具体地，地电位)。

此外，展示了测量机侧轴承段6。通过示例的方式，坐标测量机7的测量臂8可以包括或形成测量机侧轴承段6。测量机侧轴承段6具有测量机侧部分L1a、L2a、L3a。

此外，装置2包括评估设备4，所述评估设备可以包括例如A/D转换器。

此外，装置2包括监测电路1。监测电路1包括保护电阻器RS、三个并联电路以及短路电阻器RK的串联连接。第一并联电路是由并联电阻器R1和第一轴承设备L1的测量机侧部分L1a形成的并联电路。第二并联电路是由第二并联电阻器R2和第二轴承设备L2的测量机侧部分L2a形成的并联电路。第三并联电路是由第三并联电阻器R3和第三轴承设备L3的测量机侧部分L3a形成的并联电路。

在对应轴承设备L1、L2、L3的断开状态下，因为电流路径没有经由轴承设备的测量头侧部分L1b、L2b、L3b而闭合，所以具有对应测量机侧部分L1a、L1b、L1c的电流路径断开。在对应轴承设备L1、L2、L3的闭合状态下，具有对应测量机侧部分L1a、L1b、L1c的电流路径闭合，其中，经由测量机侧和测量头侧部分L1a、…、L3b而产生电连接。

在轴承设备L1、L2、L3的断开状态下，对应并联电路的电阻值等于对应并联电阻器R1、R2、R3的电阻值。在轴承设备L1、L2、L3的闭合状态下，对应并联电路的电阻值等于包括对应并联电阻器R1、R2、R3的并联电路的电阻值以及经由测量机侧和测量头侧部分L1a、…、L3b而提供的闭合电连接的电阻。

此外，保护电阻器RS安排在监测电路1的输入端子A与并联电路的串联连接之间。短路电阻器RK安排在监测电路1的输出端子B与并联电路的串联连接之间。监测电路1的输出端子B连接至参考电位V0。

此外，展示了向其施加电源电压的电源电压端子V+。上拉电阻器RP安排在监测电路1的输入端子A与电源电压端子V+之间。如果施加了电源电压，则监测电流流过监测电路1。此外，在这种情况下，监测电压Vm(未展示)落在输入端子A与输出端子B之间。

图3展示了所有三个轴承设备L1、L2、L3都处于闭合状态。在这种情况下，根据并联电阻器R1、R2、R3以及通过单独轴承设备L1、L2、L3的电连接(具体地，通过测量机侧部分L1a与测量头侧部分L1b的电连接)提供的电阻而出现所产生的单独并联电路的电阻。

如果轴承设备L1、L2、L3断开，并联电路的电阻出现为相应并联电阻器R1、R2、R3的电阻。

图3展示了每个轴承设备L1、L2、L3的测量机侧部分L1a、L2a、L3a在每种情况下都包括两个球。轴承设备L1、L2、L3的测量头侧部分L1b、L2b、L3b在每种情况下都包括一个球。此处的球可由导电材料形成。此处的球被安排和/或设计的方式为使得可以以坐标测量机7(具体地，坐标测量机7的可移动部分)的可再现位置和/或取向来安装测量头。

此处对保护电阻器RS、并联电阻器R1、R2、R3以及短路电阻器RK的电阻值进行大小设定，其方式为使得根据由评估设备4检测到的监测电压的电压值，有可能明确地判定多少轴承设备L1、L2、L3断开以及哪些轴承设备L1、L2、L3断开。具体地，因此，有可能判定第一轴承设备L1和/或第二轴承设备L2和/或第三轴承设备L3是否断开。

此外，根据电压值，有可能明确地判定是否存在轴承设备L1、L2、L3的至少一个测量机侧部分L1a、L2a、L3a的绝缘故障或者轴承设备L1、L2、L3的至少一个测量头侧部分L1b、L2b、L3b的绝缘故障。

如果检测到轴承设备L1、L2、L3的断开轴承状态，则可以借助于评估设备4而生成故障信号。可以根据监测电压Vm的电压值来生成故障信号。

因此，对并联电阻器R1、R2、R3和保护电阻器RS的电阻值进行选择，其方式为使得针对每个轴承状态组合而出现彼此不同的电压值。

此外，借助于评估设备4，有可能检测在轴承设备L1、L2、L3中是否存在绝缘故障。在这种情况下，因为存在测量头侧部分L1b、L2b、L3b与参考电位的导电连接或者测量机侧部分L1a、L2a、L3a与参考电位V0的导电连接，所以桥接短路电阻器RK。

就此而言，通过示例的方式，可能存在之前已知的分配(例如，以表的形式)，其中，监测电路1的输入端子A与输出端子B之间的电压的电压值被分配至每个轴承设备L1、L2、L3的轴承状态以及短路状态。

在这种情况下，可以想到上拉电阻器RP和保护电阻器RS安排在评估设备4的外壳中。

通过示例的方式，短路电阻器RK的电阻值可以为1kΩ。上拉电阻器RP的电阻值可以为68.1kΩ。保护电阻器的电阻值可以为1kΩ。第一并联电阻器R1的电阻值可以为例如40.2kΩ。第二并联电阻器R2的电阻值可以为例如20kΩ。第三并联电阻器R3的电阻值可以为例如10kΩ。

电源电压可以为例如4.75V。电源电压可以例如同样由评估设备4提供。参考电压V0也可由评估设备4提供。

通过示例的方式，如果未发生任何绝缘故障并且如果所有轴承设备L1、L2、L3都处于闭合状态，则监测电压Vm可能为0.39V。如果未发生任何绝缘故障并且如果例如第三轴承设备L3断开并且第一和第二轴承设备L1、L2闭合，则监测电压Vm可能为例如0.908V。如果例如第二轴承设备L2断开并且第一和(同样)第三轴承或设备L1、L3闭合，则监测电压Vm可能为例如1.316V。如果仅第一轴承设备L1闭合并且剩余两个轴承设备L2、L3断开，则监测电压Vm可能为例如1.846V。如果第一轴承设备L1断开并且第二和第三轴承设备L2、L3闭合，则监测电压Vm可能为1.922V。如果第一和第三轴承设备L1、L3断开并且第二轴承设备L2闭合，则监测电压Vm可能为2.160V。如果第一和第二轴承设备L1、L2断开并且第三轴承设备L3闭合，则监测电压Vm可能为2.343V。如果所有轴承设备L1、L2、L3断开，则监测电压Vm可能为2.510V。

此外，所述图示示出了装置2包括加速度传感器5。加速度传感器5可以检测坐标测量机7的可移动部分和/或测量头或测量头部分的加速度并且可以生成相应输出信号。就数据和/或信号技术而言，加速度传感器5连接至评估设备4。

根据加速度，评估设备4可以针对每个轴承设备L1、L2、L3而判定是什么加速度所述的轴承断开力作用于对应轴承设备L1、L2、L3。

所述图示并未示出用于将测量头侧轴承段3固定在测量机侧轴承段6上的第一交替磁体。所述磁体包括永磁体和电磁体。在这种情况下，电磁体被安排和设计的方式为使得其可以在中和操作模式下中和永磁体的磁力。在这种情况下，永磁体和电磁体可以安排在例如测量机侧轴承段6中。在这种情况下，测量头侧轴承段3可以包括锚固板(未展示)，所述锚固板可被测量机侧轴承段6中的磁体的磁力吸引。具体地，当电磁体以固定操作模式而不是以中和操作模式进行操作时，可以吸引锚固板以及因此测量头侧轴承段3并且可以将其安装在测量机侧轴承段6上。在固定操作模式下，具体地，电磁体可以生成作用于测量头侧轴承段3的吸引力，所述力还可以被称为固定力。

然而，借助于评估设备4，如果检测到足以甚至在固定力的作用下断开相应轴承设备L1、L2、L3的轴承设备特定的加速度控制的轴承断开力，则有可能不生成故障信号。如果情况是这样，则可以假设断开轴承设备L1、L2、L3的过程是加速度控制的断开。

然而，在这种情况下，如果在比预定持续时间更长的时间内检测到断开轴承状态和/或轴承特定的加速度控制的轴承断开力改变(其方式为使得其不再足以断开相应轴承设备L1、L2、L3(甚至使用给定固定力))，则可能生成故障信号。

图4展示了根据本发明的方法的示意性流程图。第一步骤涉及向装置2(见图3)的参考电压端子V+施加参考电压。第二步骤S2涉及在输入端子A与输出端子B(见图3)之间检测监测电压Vm。

第三步骤S3涉及将所检测到的监测电压Vm与分配中的电压条目进行比较，其中，监测电压Vm的电压值通过所述分配而被分配至不同轴承状态配置和短路状态。根据监测电压Vm的值以及所述分配，则有可能判定轴承设备L1、L2、L3是是否断开和闭合，并且如果是，则判定哪些轴承设备断开和闭合。此外，有可能判定是否存在绝缘故障。

在第四步骤S4中，可以确定(具体地，检测)坐标测量机7或测量头或测量头部分的加速度。此外，有可能判定轴承设备L1、L2、L3的断开轴承状态是否为加速度控制的断开轴承状态。在这种情况下，在第五步骤S5中，有可能不生成故障信号。然而，如果断开轴承状态不是加速度控制的断开轴承状态，则在第五步骤S5中可能生成故障信号。

图5示出了具有多个可能轴承设备或接口设备的坐标测量机7的示意图。所述图示示出了坐标测量机7的可移动部分，所述可移动部分被设计为测量臂8。传感器载体9安装在测量臂8的自由端上。传感器10安装在传感器载体9的一端上。

传感器10可以被设计为触觉传感器10并且可以包括探头11，所述探头进而安装在传感器10的安装在传感器载体9上的部分上。

所述图示示出了在每种情况下的测量机侧轴承段6和测量头侧轴承段3，其中，这些轴承段3、6分别形成机械接口。在这种情况下，测量臂8具有测量机侧轴承段6，其中，传感器载体9具有测量头侧轴承段3。此外，传感器载体9也具有测量机侧轴承段6，其中，传感器10具有测量头侧轴承段3。此外，传感器10具有探头11可以通过探头11的测量头侧轴承段3而安装在其上的测量机侧轴承段6。

此外，所述图示还示出了测量臂8中的机械接口，所述机械接口可以用于防止屈曲。在这种情况下，测量臂8的固定在坐标测量机7的台架上的一部分具有测量机侧轴承段3，并且测量臂8的剩余部分具有测量头侧轴承段6。

不言而喻，还可以想到不包括图5中所展示的所有接口的实施例。还可以想到传感器10经由接口安装在测量臂8上的实施例。还可以想到传感器10不具有用于安装探头11的接口的实施例。因此，测量头可以表示各种安排，例如，具有测量臂8的剩余部分和/或具有传感器载体9和/或具有传感器10和/或具有探头11的安排。

参考号列表

1 监测电路

2 装置

3 测量头侧轴承段

4 评估设备

5 加速度传感器

6 测量机侧轴承段

7 坐标测量机

8 测量臂

9 传感器载体

10 传感器

11 探头

V+ 电源电压端子

RP 上拉电阻器

A 输入端子

B 输出端子

V0 参考电压

Vm 监测电压

R0 参考电阻器

R1、R2、R3 并联电阻器

L1 第一轴承设备

L2 第二轴承设备

L3 第三轴承设备

L1a、L1b 第一轴承设备的测量机侧部分

L2a、L2b 第二轴承设备的测量机侧部分

L3a、L3b 第三轴承设备的测量机侧部分

L1b 第一轴承设备的测量头侧部分

L2b 第二轴承设备的测量头侧部分

L3b 第三轴承设备的测量头侧部分

RS 保护电阻器

RK 短路电阻器

S1、…、S5 方法步骤

Claims (15)

1.一种用于监测坐标测量机(7)的测量头或测量头部分的轴承状态的装置，其中，测量头侧轴承段(3)可经由多个轴承设备(L1，L2，L3)安装在测量机侧轴承段(6)上，其中，所述装置包括至少一个评估设备(4)和至少一个监测电路(1)，其中，可确定取决于所述监测电路(1)的电阻的变量，

其中，

所述监测电路(1)包括每轴承设备(L1，L2，L3)至少一个子电路，其中，所述子电路在所述轴承设备(L1，L2，L3)的闭合状态下的电阻值不同于所述子电路在所述轴承设备(L1，L2，L3)的断开状态下的电阻值，其中，所述监测电路(1)被设计的方式为使得可根据取决于所述监测电路(1)的所述电阻的所述变量来确定每个轴承设备(L1，L2，L3)的断开或闭合轴承状态。

2.如权利要求1所述的装置，其中，子电路由包括至少一个并联电阻器(R1，R2，R3)的并联电路以及所述轴承设备(L1，L2，L3)的测量机侧部分(L1a，L2a，L3a)组成，其中，所述并联电路串联连接。

3.如权利要求2所述的装置，其中，所有所述并联电阻器(R1，R2，R3)具有彼此不同的电阻值。

4.如权利要求2和3中任一项所述的装置，其中，所述监测电路(1)包括至少一个保护电阻器(RS)，其中，所述保护电阻器(RS)安排在所述评估设备(4)与所述并联电路之间。

5.如权利要求2至4中任一项所述的装置，其中，所述监测电路(1)包括至少一个短路电阻器(RK)，其中，所述短路电阻器(RK)安排在所述并联电路与参考电位(V0)之间。

6.如权利要求5所述的装置，其中，所述短路电阻器(RK)的电阻值不同于所述并联电阻器的所述电阻值(R1，R2，R3)。

7.如以上权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置(2)包括用于生成监测电流的至少一个设备，其中，通过所述监测电路(1)的电流可由所述设备生成，其中，落在所述监测电路(1)两端的监测电压(Vm)可确定为取决于所述监测电路(1)的所述电阻的所述变量。

8.如以上权利要求中任一项所述的装置，其中，所述测量机侧轴承段(6)包括或具有所述轴承设备(L1，L2，L3)的所述测量机侧部分(L1a，L2a，L3a)，其中，所述测量机侧轴承段(6)电连接至所述参考电位(V0)，其中，所述轴承设备的所述测量机侧部分(L1a，L2a，L3a)与所述参考电位(V0)电绝缘。

9.如以上权利要求中任一项所述的装置，其中，所述测量头侧轴承段(3)包括或具有所述至少一个轴承设备(L1，L2，L3)的测量头侧部分(L1b，L2b，L3b)，其中，所述测量头侧轴承段(3)电连接至所述参考电位(V0)，其中，所述轴承设备(L1，L2，L3)的测量头侧部分(L1b，L2b，L3b)与所述参考电位(V0)电绝缘。

10.如以上权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置包括用于确定所述坐标测量机(7)和/或所述测量头或测量头部分的加速度的至少一个设备(5)，其中，可根据每个轴承设备(L1，L2，L3)的所述加速度来确定基于加速度的轴承断开力，其中，可根据所述轴承状态以及所述基于加速度的轴承断开力来生成故障信号。

11.一种用于监测坐标测量机(7)的测量头或测量头部分的轴承状态的方法，其中，测量头侧轴承段(3)经由多个轴承设备(L1，L2，L3)安装在测量机侧轴承段(6)上，其中，确定取决于监测电路(1)的电阻的变量，其中，所述监测电路(1)包括每轴承设备(L1，L2，L3)至少一个子电路，其中，所述子电路在所述轴承设备(L1，L2，L3)的闭合状态下的电阻值不同于所述子电路在所述轴承设备(L1，L2，L3)的断开状态下的电阻值，其中，所述监测电路(1)被设计的方式为使得可根据取决于所述监测电路(1)的所述电阻的所述变量来确定每个轴承设备(L1，L2，L3)的断开或闭合轴承状态，其中，根据取决于所述监测电路(1)的所述电阻的所述变量来确定每个轴承设备(L1，L2，L3)的断开或闭合轴承状态。

12.如权利要求11所述的方法，其中，在每种情况下，为不同轴承状态组合分配取决于所述监测电路(1)的所述电阻的所述变量的彼此不同的值，其中，根据取决于所述监测电路(1)的所述电阻的所述变量以及所述分配来确定每个轴承设备(L1，L2，L3)的断开或闭合轴承状态。

13.如权利要求11和12中任一项所述的方法，其中，根据取决于所述监测电路(1)的所述电阻的所述变量来检测至少一个轴承设备(L1，L2，L3)的绝缘故障。

14.如权利要求11至13中任一项所述的方法，其中，生成通过所述监测电路(1)的电流，其中，落在所述监测电路(1)两端的监测电压(Vm)被确定为取决于所述监测电路的所述电阻的所述变量。

15.如权利要求11至14中任一项所述的方法，其中，确定所述坐标测量机(7)和/或所述测量头或测量头部分的加速度，并且根据每个轴承设备(L1，L2，L3)的所述加速度来确定基于加速度的轴承断开力，其中，根据所述轴承状态以及所述基于加速度的轴承断开力来生成故障信号。