CN1320336C - 用于坐标测量机的热补偿试件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种试件，该试件包括至少两个成形探测件(12)和至少一个连接件(11)，该连接件用于连接该至少两个成形探测件。每个连接件都设有至少一个紧固件以将成形探测件紧固到连接件的端部上。该试件是热补偿的，即，成形探测件(12)之间的距离在经历较大温度范围后保持恒定。通过紧固件可确保热补偿，例如，可使用仅仅具有正的热膨胀系数的材料。

Description

用于坐标测量机的热补偿试件

技术领域

本发明涉及一种带有至少两个成形探测件和至少一个连接件的试件，该连接件用于连接该至少两个成形探测件，其中每个连接件都设有至少一个紧固件以将成形探测件紧固到连接件的端部上。

背景技术

从DE 199 15 012中可以得知这种试件。

试件通常用于调节和监视空间定位和测量系统，尤其是移动的坐标测量系统。它们通常包括基准元件(所谓的成形探测件)，该基准元件通过连接件而连接且彼此之间具有准确限定的距离。坐标测量系统通过确定成形探测件的相对位置而被校验。以那种方式所获得的相对位置与试件的实际距离相比较。

试件应该满足各种要求。一方面，在标准测量条件下(即，温度在-20℃到+70℃之间，而湿度在0％到100％之间)试件的特性不应该变化或应该是可忽略地变化。具体地，这意味着在标准测量条件下成形探测件的相对位置不应随着温度或湿度的变化而较大地变化。另一方面，试件应通过经济并且合适的努力而可运输，从而它适于监视移动装置。因此，试件不应具有较高的自重，且应易于安装和拆卸。

在DE 199 15 012中描述的试件包括球形探测件和杆状连接件。成形探测件和连接件一起形成了四面体，成形探测件布置在其拐角处。成形探测件的材料和/或尺寸以及连接件的材料和/或尺寸以这样的方式相互匹配，即，两个相应探测点之间的距离在标准条件下基本上不变。这可在标准条件下通过分别使成形探测件包括具有正的或负的长度膨胀系数的材料，而连接件包括具有负的或正的长度膨胀系数的材料而获得，从而补偿了相应的长度收缩或长度膨胀。连接件包括例如碳纤维复合材料或玻璃-陶瓷材料。

从EP 035 0532中可知另一试件。在那里，连接件包括纤维复合材料，其中圆柱缠绕层和横向缠绕组交替，其中横向缠绕部分绕有具有负的热膨胀系数的纤维。而所述球包括具有正的热膨胀系数的材料。

所述现有技术的第一缺点是，整个连接件的材料和/或尺寸必须选择为使得成形探测件的膨胀或收缩被补偿。因此，连接件的材料且尤其是尺寸的选择的限制很多。另一缺点是具有负的热膨胀系数的具体材料通常生产起来更昂贵，这是由于试件的昂贵价格而导致的。

因此本发明的根本问题是克服所述缺点以及提供一种试件，该试件尤其适于准确地检验移动的坐标测量机，但是其中连接件的材料和/或尺寸不必主要依靠成形探测件的材料和/或尺寸而选择。

发明内容

通过根据本发明所述的试件可解决该问题。因此本发明的试件包括至少两个球形的成形探测件和至少一个杆状的连接件，所述连接件连接所述至少两个成形探测件，其中每个连接件在其一端处设有至少一个紧固件，用于紧固成形探测件，其特征在于，通过各连接件相互连接的所述两个成形探测件的中心位于所述连接件的轴线的延长部分上，各紧固件包括：具有中空体的第一组合件和与所述第一组合件连接的第二组合件，通过紧固件以这种方式来补偿该至少两个成形探测件和/或至少一个连接件的长度变化，即，在标准测量条件下相应两个探测点之间的距离基本不变，所述标准测量条件为：温度在-20℃到+70℃之间，湿度在0％到100％之间。

这种试件的优点为，通过紧固件来补偿成形探测件和/或连接件的长度变化。因此尤其获得了对坐标测量机的高准确度的校验。此外，可基本上自由选择成形探测件和连接件的材料和/或尺寸。如果选择具有负的热膨胀系数的昂贵材料，那么材料的需要量相当少，而效果与整个连接件本该由昂贵材料制成相同。因此，本发明的试件使得可基本上以较高自由度来选择材料和/或尺寸；另外可降低生产成本。

优选地本发明的试件的每个紧固件都包括具有正的或负的热长度膨胀系数的材料，且以这样的方式来选择紧固件的形式和/或尺寸，即，在标准测量条件下每个成形探测件和/或每个连接件的长度变化可被补偿。

因此，如果例如成形探测件和连接件具有正的热长度膨胀系数，那么每个紧固件也可包括具有正的长度膨胀系数的材料。然后可以这样的方式来选择紧固件的形式和/或尺寸，即，在标准条件下对于温度的正变化，成形探测件和/或连接件的长度膨胀可被补偿。在这种情况下可省略使用具有负的热膨胀系数的昂贵材料。

根据前述试件的有利的发展，每个紧固件都包括由第一材料制成的第一组合件以及由第二材料制成的第二组合件，其中每个紧固件布置在连接件处，且这两个组合件的形式和/或尺寸选择成这样，即，在标准条件下每个成形探测件和/或每个连接件的长度变化可被补偿。

在该有利的方式中，通过包括具有正的热膨胀系数的材料的紧固件可补偿成形探测件和/或具有负的热膨胀系数的连接件的长度变化。

根据一有利的发展，该第一组合件设计成中空体，尤其是为套筒的形式。由此可获得用于补偿连接件和成形探测件的长度变化的简单机构。紧固件例如可布置在连接件上或在连接件中或围绕连接件。

优选地，试件的连接件形成为杆的形式。因此可以简单的方式来控制长度的变化。此外，在这种情况下，对连接件的可比较地粗略定位可以导致成形探测件相对于彼此相对准确地定位。

优选地，紧固件连接到连接件上，从而一方面可获得精确固定的定位，另一方面可避免在长度膨胀或收缩期间过度的张力或分裂影响。该连接例如可通过粘接或硬焊接而实现。

有利地，成形探测件设计为球形。成形探测件(在这种情况下为球)的中心或重心可有利地位于杆状连接件的轴线延长线上。球的中心可代表探测点。以这种方式可以高精度来确定成形探测件(相应的探测点)的相对位置。

根据一有利的发展，紧固件的部分，尤其是端面(成形探测件布置在其上)可设计成圆锥形，优选地适合球形探测件的半径。这导致成形探测件相对于紧固件和连接件定位精度的进一步提高。

如果成形探测件和紧固件可分离地相互连接，那么将是有利的。根据优选实施例，该可分离的连接可通过磁力来实现。由此提供了一种机构，它允许尤为简单的安装和拆卸试件，并因此允许简化地将试件运到其安装位置。

为了形成该磁连接，紧固件可包括磁体。这些例如可粘着地接合到紧固件上或通过焊接来布置。在该改进中成形探测件可由磁性材料制成或也设有磁体。

根据前述所有试件的有利的发展，至少一个成形探测件与至少两个连接件连接。以这种方式可获得具有不同几何结构的试件。一种可能的示例为：一试件由三个成形探测件、三个紧固件和两个连接件组成，其中成形探测件沿着一轴布置，而每个外成形探测件通过连接件与内部成形探测件连接。

根据该试件的一有利的发展，连接件形成了四面体的边而成形探测件形成了四面体的拐角。这种试件几何结构允许简单的定位。此外，由于四面体外形使得所有的成形探测件都可接触仅一单独的判读针。

附图说明

参考附图以及对本发明的具体实施例的以下描述将理解进一步的优点。在附图中：

图1示出了带有连接件和成形探测件的、本发明的紧固件的第一实施例的剖视图(未按比例)；以及

图2示出了带有连接件和成形探测件的、本发明的紧固件的第二实施例的剖视图(未按比例)。

具体实施方式

图1示出了装入连接件11中的紧固件。为此目的，连接件11的端部被挖空，从而形成空腔16。或者整个连接件为中空的。紧固件包括套筒形式的中空体14(作为第一组合件)，其上边缘在位置15处粘接到连接件11的内侧上。这种连接或者仅布置在几个点状位置处，或者例如在上边缘绕着全部套筒布置在较窄区域中。粘接的区域越小，在收缩和膨胀期间产生的张力就越少。在套筒14中有第二组合件13，其上布置有带有探测点P的球形探测件12。组合件13在其基底处粘接到套筒的底面上。这可通过层17或仅在单点处实现。组合件13也可另外地或相反与其他位置连接并通过其他连接装置与套筒14连接。优选地，组合件13为磁体，且成形探测件12包括磁性材料。在这种情况下成形探测件12以简单的方式与紧固件可分离地连接，在该实施例中该紧固件包括组合件13和14。在该实施例中，连接件11、成形探测件12、磁体13以及套筒状组合件14具有正的热长度膨胀系数。在温度的正变化期间，所有的材料都经历长度的伸长。由此套筒状组合件14实际上沿着杆轴线10膨胀进入连接件11中。如果适当地选择套筒状组合件14的尺寸，那么可补偿其余元件的膨胀，从而在两个探测点之间的距离基本保持为不变。这种补偿机构对于热膨胀系数的不同组合起作用。因此，例如磁体13可具有等于零的膨胀系数，成形探测件12可具有正的膨胀系数，而连接件11可具有负的膨胀系数，但是其中成形探测件12的膨胀通过连接件11的相应收缩而仅被部分补偿。在该实施例中，不需要将第一组合件(中空体14)与连接件11的上边缘连接。但是该连接必须为可使中空体14沿着杆轴线膨胀。

在可替换的实施例中，参见图2，紧固件布置在连接件21的一端上。在这种情况下紧固件包括外中空体28，其在位置29处粘接到连接件21上。为了避免张力或分裂效果，粘接仅通过单个粘着点而不是粘着层来实现。在外中空体28中为一内中空体24，其中在内、外中空体之间保留了一空腔。在两个中空体的侧壁之间除了图中所示外也可以为间隙，从而中空体也可在与杆轴线20垂直的方向上不受妨碍地膨胀。两个中空体在位置25处通过粘着层互相连接。或者内中空体也可以这样的方式安装到外中空体上，即，不需要粘接。在内中空体24中可布置磁体23，其在所示实施例中通过粘着层27与内中空体24连接。带有探测点P的磁性成形探测件22可分离地紧固到该磁体23上。

在所述发明的范围内也可进行修改和特征的各种组合。

Claims (9)

1.一种试件，包括至少两个球形的成形探测件和至少一个杆状的连接件，所述连接件连接所述至少两个成形探测件，其中每个连接件在其一端处设有至少一个紧固件，用于紧固成形探测件，其特征在于，

通过各连接件相互连接的所述两个成形探测件的中心位于所述连接件的轴线的延长部分上，

各紧固件包括：具有中空体的第一组合件和与所述第一组合件连接的第二组合件，

通过紧固件以这样的方式来补偿该至少两个成形探测件和/或该至少一个连接件的长度变化，即，在标准测量条件下相应两个探测点之间的距离基本不变，所述标准测量条件为：温度在-20℃到+70℃之间，湿度在0％到100％之间。

2.根据权利要求1所述的试件，其特征在于，

所述每个紧固件都包括具有正的或负的热长度膨胀系数的材料，且这样选择每个紧固件的形式和/或尺寸，即，在标准条件下每个成形探测件和/或每个连接件的长度变化可被补偿。

3.根据前述权利要求中任一项所述的试件，其特征在于，

所述第一组合件由第一材料制成以及所述第二组合件由第二材料制成，其中每个紧固件布置在所述连接件处，且以这样的方式来选择这两个组合件的形式和/或尺寸，即，在标准条件下每个成形探测件和/或每个连接件的长度变化可被补偿。

4.根据权利要求3所述的试件，其特征在于，

所述第一组合件设计为中空体。

5.根据权利要求1所述的试件，其特征在于，

所述成形探测件和紧固件可分离地相互连接。

6.根据权利要求5所述的试件，其特征在于，

所述可分离的连接通过磁力来实现。

7.根据权利要求6所述的试件，其特征在于，

所述紧固件包括用于形成磁连接的磁体。

8.根据权利要求1所述的试件，其特征在于，

至少一个成形探测件与至少两个连接件连接。

9.根据权利要求8所述的试件，其特征在于，

所述连接件形成四面体的边，所述成形探测件形成拐角。

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