[发明专利]坐标测量探针主体

说明书

一种坐标测量探针主体，包括刚性探针主体结构，该刚性探针主体结构包括上部安装部分、顺应元件安装框架和它们之间的轴向延伸部分。触针悬挂部分包括将移动元件悬挂在顺应元件安装框架上的顺应元件。感测移动元件的位移的位移感测装置包括输出相应位移信号的位移传感器。接收位移信号的电路板组件具有三个部件安装部分，它们与柔性电路部件互连，并位于轴向延伸部分周围。在各种实施例中，所有顺应元件都位于电路板组件的远侧。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年4月21日提交的临时申请No.62/325,763的权益，其全部公开内容通过引用并入本文。

背景技术

某些坐标测量系统，例如一维或三维测量系统，诸如坐标测量机(CMM)，使用构造成检测接触探针的触针何时接触工件的接触探针获得工件的测量值。在Fuchs等人的美国专利No.5,526,576中描述的示例性现有技术CMM(其通过引用以其整体并入本文)，包括：用于接触工件的接触探针；移动机构，其包括用于移动接触探针的多个驱动器；以及相关联的电子系统，其包括与处理在接触探针主体或头部中或来自接触探针主体或头部的信号有关的特征。

接触探针使用各种类型的敏感位移传感器来感测接触探针触针的偏转，以指示其已接触工件。在接触探针中，期望从最小可行的接触力感测到接触探针触针的最小偏转。

在McMurtry的美国专利No.5,755,038中公开了示例性的接触探针，该专利的全部内容通过引用并入本文。McMurtry公开了一种接触探针，其具有可释放地接合远侧触针模块的感测模块或接触探针主体。如最好地理解的，McMurtry公开了一种探针主体，其具有在三个支柱之间轴向延伸的中心弹性支撑的移动负载构件，所述支柱包括围绕弹性支撑的移动负载构件的刚性支撑结构。包括专用集成电路(“ASIC”)信号处理器的印刷电路板在刚性支撑结构上安装在弹性支撑的负载构件周围。弹性支撑的移动负载构件沿着感测模块的中心轴线基本上沿着传感模块的整个长度延伸，并且在刚性支撑结构的上端附近连接到弹性膜片。三个顺应柱将移动负载构件连接到刚性支撑结构的下端。每个柱包括连接到ASIC信号处理器的应变仪，以响应于负载构件相对于刚性支撑结构的运动而产生触发信号。需要一种用于可以更经济地制造、组装和修理的高精度接触探针主体的构造。

发明内容

提供本概述以用简化的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的概念选集。本概述并非旨在确定所要求保护的主题的关键特征，也并非旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

现有技术的接触探针主体构造，包括上述探针主体构造，已经被确定为具有各种不希望的方面，包括：难以组装，在完全组装之前不充分或难以测试子系统，难以进行组装后测试和/或编程，和组装后维修困难。例如，悬挂支撑触针的移动元件的顺应元件易碎且容易损坏。可安装在其上的应变仪也是易碎的，并且应变仪组件是低产量操作。现有技术的探针主体构造，诸如上述探针主体构造，在完成或几乎完全组装之前不便于经济的子组装和子组装验证。因此，产量可能低，组装完成复杂且昂贵，并且维修昂贵或不切实际。妨碍针对这些问题的改进解决方案的一个因素是已经证明难以提供以类似的紧凑构造(大约12-15毫米直径，或大约人类“小指”手指的大小)实现类似的高精度测量(例如，微米或亚微米级可重复性)的替代构造。当希望增加在探针主体自身中执行的电子部件和信号处理时，进一步增加了针对这些问题产生改进的解决方案的难度。

目前在接触探针主体中所要求的性能水平和小型化迫使在这些装置中组合的所有元件之间的权衡：降低结构刚度允许由于振动而导致的偏转，这降低了精度；增加刚度则增加了材料，这减少了用于电子部件和所需移动元件的空间，等等。所有上述内容使得增加便于子组装和/或子组装测试和/或维修的特征变得复杂。