机器轴线安排、旋转/枢转单元及传输电能和信息的方法技术

本发明专利技术涉及一种机器轴线安排(80)，该机器轴线安排具有：轴(84)，该轴可围绕旋转轴线(R)旋转；以及内部旋转传输组件(100)和外部旋转传输组件(98)，这两个组件各自包括内部元件(106，116)和外部元件(102，114)，这些元件是相对于彼此可旋转的并且被设计用于相互作用以传输信息和/或电能；其中，相应的旋转传输组件(100，98)的内部元件和外部元件(102，114)之一联接至该轴(84)上；并且其中，该外部旋转传输组件(98)的直径大于该内部旋转传输组件(100)的直径。本发明专利技术还涉及一种旋转/枢转单元(16)以及一种通过这样的机器轴线安排(80)来传输电能和信息的方法。电能和信息的方法。电能和信息的方法。

【技术实现步骤摘要】
机器轴线安排、旋转/枢转单元及传输电能和信息的方法
[0001]本申请是申请日为2019年2月21日且专利技术名称为“机器轴线安排、旋转/枢转单元及传输电能和信息的方法”的中国专利申请No.201910140584.5的分案申请。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求2018年3月21日提交的德国专利申请102018204322.1的优先权，其全部内容通过引用并入本文。


[0004]本专利技术涉及一种机器轴线安排、一种旋转/枢转单元、以及一种用于通过机器轴线安排来传输电能和信息的方法。本专利技术具体涉及将多个旋转传输组件安排在机器轴线安排中和/或旋转/枢转单元中。在这种情况下，该机器轴线安排和/或该旋转/枢转单元可以优选地用于坐标测量机器中。

技术介绍

[0005]坐标测量机器通常以已知的方式用于以触觉或非接触的方式检测物体表面的坐标。为此，例如触觉测量探针或非接触式扫描光学传感器形式的传感器单元相对于待测量物体移动，以例如沿着预定移动路径来检测物体的表面上的多个测量点。测量信息可以采用所谓的3D点云或3D坐标云的形式、并且通常用于确定物体的特性，例如其尺寸精度。
[0006]在坐标测量机器中、而且还在具有可致动轴线的许多其他机器(同样被本专利技术涵盖)中，通常使用了所谓的旋转/枢转单元，该单元包括机器轴线安排，该机器轴线安排具有旋转轴、尤其是旋转输出轴或驱动轴。通过该轴，联接至其上的单元可以以期望的方式旋转。例如，该机器轴线安排可以提供旋转/枢转单元的旋转轴线、并且通过其轴而使联接至其上的枢轴轴线旋转。
[0007]在这样的机器轴线安排的情况下，通常必须将信息和/或电能(例如，处于电负载或功率输出的形式)传输至联接至该轴上且尤其与该轴一起旋转的单元。为此已知的是使用所谓的线缆卷绕器或卷绕弹簧，在这种情况下，联接至轴上的一部分线缆根据轴的旋转从通常固定的滚筒上解绕和缠绕到其上。该解决方案的缺点是最大旋转角度受限于线缆的长度、安装空间要求相对高、线缆内的线路数量有限、以及可获得的线路截面有限。
[0008]作为替代方案所考虑的是所谓的旋转传输组件，这些组件总体上有可能在旋转轴线与相对于其固定的轴线、或固定区域之间实现能量、信号、和/或信息的电传输或光学传输。特别地，旋转传输组件典型地提供以下优点：使得轴能够相对于机器轴线安排的静止区域无尽旋转。无尽旋转可以被理解为是指自由或不受限制的旋转、可以达到360
°
的倍数。
[0009]旋转传输组件可以采取滑环组件的形式(尤其是机械的和/或基于接触的滑环的形式)，例如在DE 10 2014 118 359 A1中所描述的。在这种情况下，总体上环形的旋转元件可以包括导电部分或轨道，这些导电部分或轨道与该组件的另一个总体上静止的元件的接触元件处于导电接触。
[0010]还存在光学旋转传输器(通常还被称为光学滑环、或更确切地称为光纤旋转传输
器)。在这种情况下，通常通过相对于彼此可旋转的元件使光导和光耦合器移动经过彼此，并且由此耦合进信号。例如，该光导可以描出圆形路径，并且光耦合器可以沿着该圆形路径的内侧通过圆形运动来行进。可以在DE 102 56 634 A1中找到关于此的实例，其中，相对于彼此可旋转的元件中的一个被部分地被接纳在另一个对应元件中，和/或其中，相对于彼此可旋转的元件通常具有不同的直径。本专利技术尤其涉及这些或相当类型的光学旋转传输器。

技术实现思路

[0011]根据本专利技术，可以类似地使用已知类型的、被设计用于进行电容或感应式信号和/或能量传输的旋转传输组件。
[0012]因此，总体上，旋转传输组件可以包括内部元件和外部元件，这些元件相对于彼此可旋转并且可以彼此相互作用以传输信息、信号、和/或能量。这些元件之一例如可以与轴一起旋转，而另一个元件以静止的方式固定在机器轴线安排内。由于在内部元件与外部元件之间能够进行传输，因此，信号(例如，电信号或光信号)和/或能量(优选地电能)可以从机器轴线安排的静止区域传输至与轴一起旋转的部件。
[0013]在本专利技术的范围内，还可以使用根据上述任一个变体的旋转传输组件。然而，除非另外陈述或是明显的，否则关于旋转传输组件作出的所有陈述可以尤其适用于滑环组件、并且尤其适用于机械的和/或基于接触的滑环组件。
[0014]如上所述，在滑环组件的情况下，内部元件和外部元件之一典型地在沿着旋转轴线考虑时具有多条环形导电轨道。该内部元件和外部元件中的另一个具有接触元件，这些接触元件可以与这些轨道进行导电接触。这些独立的轨道可以电镀地施加于载体本体上。替代性地，可以通过在载体本体上安排独立的环元件(例如通过将环元件推上去)来提供这些轨道。这些独立的环元件在此情况下优选地彼此通过电绝缘环分开。
[0015]导体轨道的电镀施加使得能够提供比较高的轨道密度(也被称为间距)。然而，这种生产过程相对昂贵。此外，不能始终确保相邻轨道之间的适当的电绝缘和/或屏蔽。这可能具有以下影响：磨损(例如，处于金屑的形式)导致在相邻轨道之间发生短路，这可能导致大的故障。
[0016]另一方面，使用多个环元件降低了生产成本，但是与电镀生产的滑环相比，这些旋转传输组件所需的安装空间增大。这尤其涉及沿着旋转轴线的轴向安装空间。然而，尤其在测量技术的领域中且尤其在坐标测量机器的情况下，优选的是保持机器轴线安排的安装空间小。更确切地，坐标测量机器自身或其机器轴线安排不应不必要地占用可以在其内进行物体测量的测量空间。
[0017]然而，在具有多个环元件的变体的情况下，节省安装空间的构型通常仅在滑环的传输能力减小(例如，处于以下形式：独立轨道的数量减小、可传输信号的数量减小、传输速率减小、和/或传输品质降低(例如通过降低信号品质))时是可能的。最小可实现滑环宽度还受到仍必须可连接至这些环元件并且例如可焊接在其上的连接线路和/或线缆的限制。独立环元件之间的绝缘元件也不能按所想要的形成为具有小宽度，这同样增加了对滑环的最小可实现间距(即，独立导体轨道之间的最小距离)、并且因此对最小可实现的轴向长度的限制。
[0018]在光学旋转传输器的情况下，在安装空间方面也存在问题，因为取决于要传输的
信号，通常需要提供独立的光导与光耦合器对。以类似于具有多个环元件的滑环组件的方式，这可能伴随着轴向安装空间的显著增大。
[0019]此外，专利技术人已经认识到，尤其当要通过滑环组件来提供大量的独立信号和/或功率传输时(即，如果滑环组件旨在用作大量的信号和/或功率线路的连接元件)，则存在困难。在这种情况下，需要将滑环组件的内部元件的直径选择为大到足以能使所有所需要的信号线路和/或线缆穿过、并且将其连接至内部元件上。因此，传输(或传输路径)的期望数量限定了内部元件的最小直径。另一方面，内部元件的大直径可能造成传输能力的减小，例如因为独立导体轨道的电容随直径的增大而增大。因此，关于期望的大量传输路径(即，优选大的直径)和期望的高传输能力(即，优选小的直径)存在目标冲突。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器轴线安排(80)，具有轴(84)，该轴可围绕旋转轴线(R)旋转；以及内部旋转传输组件(100)和外部旋转传输组件(98)，这两个组件各自包括内部元件(106，116)和外部元件(102，114)，这些元件是相对于彼此可旋转的并且被设计用于相互作用以传输信息和/或电能；其中，相应的旋转传输组件(100，98)的内部元件(106，116)和外部元件(102，114)之一联接至该轴(84)上；其中，该外部旋转传输组件(98)的直径大于该内部旋转传输组件(100)的直径，并且其中，该内部旋转传输组件(100)和该外部旋转传输组件(98)中的至少一个被设计用于进行至少100MHz带宽的信号传输、和/或进行至少1吉比特/秒传输速率的信号传输。2.根据权利要求1所述的机器轴线安排(80)，其中，该内部旋转传输组件(100)和该外部旋转传输组件(98)中的至少一个被设计用于进行至少250MHz带宽的信号传输、和/或进行至少1吉比特/秒传输速率的信号传输。3.根据权利要求1所述的机器轴线安排(80)，其中，这些旋转传输组件(98，100)是至少部分地沿着该旋转轴线(R)的共同区域(B)安排的。4.根据权利要求1至3中任一项所述的机器轴线安排(80)，其中，该外部旋转传输组件(98)的内部元件(106)和/或该内部旋转传输组件(100)的外部元件(114)联接至该轴(84)上以便一起旋转。5.根据以上权利要求之一所述的机器轴线安排(80)，其中，该外部旋转传输组件(98)的外部元件(102)和/或该内部旋转传输组件(100)的内部元件(116)与该轴(84)在旋转意义上是分离开的。6.根据以上权利要求之一所述的机器轴线安排(80)，其中，该内部旋转传输组件(100)的内部元...

【专利技术属性】
技术研发人员：T沃莱茨，J盖格，
申请(专利权)人：卡尔蔡司工业测量技术有限公司，
类型：发明
国别省市：