联接装置 |
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| 申请号 | CN201380040009.9 | 申请日 | 2013-07-17 | 公开(公告)号 | CN104684672B | 公开(公告)日 | 2017-12-12 |
| 申请人 | Zfx有限责任公司; | 发明人 | A·盖尔; E·杰德尔; | ||||
| 摘要 | 本公开涉及一种联接装置，其包括：尤其适于与设备连接的基体元件(14)、适于接收物体的接收元件(12)以及联接单元，所述联接单元包括第一支承器件(30)、第一 磁性 联接器件和安设在所述基体元件上的第一 固定器 件(38a、38b)，并且包括第二支承器件(30)、第二磁性联接器件和安设在所述接收元件上的第二固定器件(48a、48b)。第一和第二支承器件限定了联接状态下基体元件和接收元件的多个、尤其是三个离散的支承区段。第一和第二固定器件包括夹持或张紧器件，所述夹持或张紧器件适于施加能将所述接收元件可释放地固定至所述基体元件的 力 。第一和第二磁性联接器件磁性地共操作以产生对所述接收元件与所述基体元件之间的联接进行辅助的力。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种联接装置，包括： |
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| 说明书全文 | 联接装置技术领域[0001] 本公开涉及一种联接装置。 背景技术[0002] 联接装置被例如用于将物体以良好限定的定向固定至一诸如机械的设备，例如固定至车床或铣床。这种联接装置的另外的示例性应用例如是扫描单元，所述扫描单元用于形成物体的数字化模型以用于显影和/或分析目的。 [0004] 文献WO2009/106830A1公开了一种用于扫描和机加工设备的运动安装件，其包括了在基体上以及在可释放地附接至所述基体的平台上设置的半球形运动安装构造。基体上的安装构造与平台上对应的安装构造共操作以提供可重复的定位。所述平台磁性地固定至所述基体。 [0005] 然而，仍存在对这样一种联接装置的需求，该联接装置有助于简单且可靠地又高度准确地并精确地可再现地将物体安装至所述设备。发明内容 [0006] 根据本公开的联接装置包括基体元件，所述基体元件尤其适于连接至一设备。尤其地，所述基体元件连接至所述设备的定位单元，所述定位单元允许根据例如机加工或扫描过程所需地将物体平移和/或旋转。 [0007] 此外，所述装置包括接收元件，所述接收元件适于接收所述物体。由于基体元件与接收元件是分开的组件，所以可以在所述设备以外地将所述物体固定至所述接收元件，这在大多数情况下更加方便。此外，具有与待机加工或待扫描的物体相适应的具体特性的特定接收元件可从都与基体元件相兼容的大量不同接收元件中选择。还可能的是例如提供带有类似的基体元件的扫描仪和机加工工具，以使得所述接收元件能以空间上良好限定的定向来精确地且可再现地安装至所述扫描仪和机加工工具。在基体元件与接收元件的联接状态下所获得的扫描数据在该情况下能容易地传递至机加工工具，因为接收元件在扫描期间能以针对接收元件位置已知的几何关系准确地安装至机加工工具。类似地，两个或更多个机加工工具能设有类似的基体元件，以便在多步骤的机加工过程期间将待机加工物体在机器之间传递进行简化。 [0008] 用于将物体固定至接收元件的器件可包括螺旋件、夹具或其它合适的组件。 [0009] 联接装置还包括联接单元，所述联接单元包括第一支承器件和安设在所述基体元件上的第一固定器件并且包括第二支承器件和安设在所述接收元件上的第二固定器件。第一和第二支承器件限定了基体元件和接收元件在所述联接装置的联接状态下的多个离散的支承区段。尤其地，设置了三个支承区段以限定明确的接触平面。术语“平面”在本文中不应按基体元件与接收元件处于彼此广泛接触的意思来误解。相反地，基体元件与接收元件之间的接触实质上由所述支承区段限定。 [0010] 第一和第二固定器件适于共操作以将所述接收元件可释放地固定至所述基体元件。 [0011] 换句话说，第一和第二支承器件限定了基体元件与接收元件之间的接触的几何约束，而固定器件提供了基体元件与接收元件之间的既可靠又可释放的连接。此外，所述元件之间的联接是准确的并且可精确地再现，即所述元件之间的重复的联接导致了所述元件在联接状态下相同的相对空间定向。 [0012] 固定器件可设计成：能防止基体元件与接收元件不经意地解除联接。 [0013] 在物体、并且因而也是联接装置在操作设备期间移动的情况下，基体元件和接收元件的可靠联接是尤其重要的。 [0015] 在根据本公开的联接装置的另一实施例中，每个支承区段包括两个点式的接触区域。示例性地，如果设置三个离散的支承区段，那么支承器件就提供六个带有点式特征的极度局部化的接触区域。 [0016] 在根据本公开的联接装置的另一实施例中，这些接触区域上的法线可相对于所述联接装置的连接方向倾斜。接触区域上的法线是与相应的接触区域垂直的矢量。根据本公开，至少一些接触区域定向为：使得它们各自的法线不与联接装置的连接方向或中心轴线平行。设置倾斜的接触区域(特别是在接触区域中的至少一些也相对于其它接触区域倾斜时)有助于将基体元件和接收元件简单且明确地联接，从而确保所述基体元件和接收元件在联接状态下采取相对于彼此良好限定的位置。 [0017] 在根据本公开的联接装置的一个实施例中，支承区段中的每个均包括一对支承元件，所述一对支承元件安设在基体元件和接收元件中的一个上，从而在联接装置的联接状态下与在接收元件和基体元件中的另一个上安设的单个支承元件接触。尤其地，所述一对支承元件包括空间上彼此分开的两个支承元件，其中，所述一对支承元件的支承元件之间的距离小于所述单个支承元件的尺寸。换句话说，所述一对支承元件的支承元件之间的距离使得：所述单个支承元件只有在与所述一对支承元件二者都碰触的情况下才能放置在所述一对支承元件之间。因而，支承元件实质上提供了接收元件在基体元件上的唯一支承。 [0018] 在根据本公开的联接装置的再一实施例中，第一和第二支承器件包括为三维凸起部的支承元件，例如包括至少部分地为球形或椭球形的支承元件。尤其地，所述支承元件为固定至所述基体元件或所述接收元件的球体。例如，如果支承元件为球体，那么所述球体之间的距离可小于球体的直径。 [0019] 所述支承元件可由硬化金属制成，以改善其耐磨性并且藉此确保联接装置的精确性不会随时间退化。反之，由于接收元件的和基体元件的相对表面并不彼此直接接触，所以有关它们精确性和耐磨性的要求相对较低。 [0020] 在根据本公开的联接装置的一个实施例中，在所述联接装置的联接状态下，所述第一支承器件设置在距所述联接装置的中心轴线的第一距离处，并且所述第二支承器件设置在距所述中心轴线的第二距离处，其中，所述第一距离和所述第二距离是不同的。示例性地，第一和第二支承器件分别位于具有不同半径的假想第一和第二圆上。将第一和第二支承器件设置在距中心轴线的不同距离处的措施对如下效果作出贡献：基体元件和接收元件实质上被自动地带到相对于彼此正确的位置。换句话说，以上限定的几何布置可设计为：使得在将所述元件带到一起的过程中，所述元件被推压到正确位置。尤其地，所述第一距离与所述第二距离之间的差小于所述支承元件的尺寸。例如，如果支承元件为球体，那么第一距离与第二距离之间的差就小于球体的直径。应理解的是，可想到使联接装置的实施例包括在距中心轴线的不同距离处安设的支承区段。在这些实施例中，第一支承器件中的一些或第一支承器件的部分可设置在距联接装置的中心轴线的第一距离处，并且相应的第二支承器件或第二支承器件的部分可设置在距所述中心轴线的第二距离处，其中，所述第一距离和所述第二距离是不同的。 [0021] 在根据本公开的联接装置的一个实施例中，所述第一固定器件或第二固定器件包括底切部，并且所述第二固定器件或第一固定器件包括适于与所述底切部共操作的至少一个可移动的固定元件、尤其是至少一个可枢转臂。 [0022] 第一和第二固定器件包括夹持或张紧器件，所述夹持或张紧器件适于施加能将接收元件固定至基体元件的力。所述夹持或张紧器件可设置成：能避免基体元件与接收元件之间的游隙(play)。示例性地，共操作的第一和第二固定器件可包括互补倾斜的表面，所述互补倾斜的表面将所述器件的相对运动转化成将基体元件和接收元件拉到一起的力。 [0023] 在根据本公开的联接装置的再一实施例中，第一或第二固定器件与第一和第二支承器件相比更靠近所述联接装置的中心轴线安设。在根据本公开的联接装置的一个实施例中，第一和第二固定器件在凸起部上安设，所述凸起部从所述基体元件或所述接收元件凸出并且在所述联接装置的联接状态下相应地延伸到所述接收元件或所述基体元件的开口中，藉此有助于联接装置的紧凑式设计。 [0024] 本公开的更多适用领域从下文提供的具体实施方式将变得显而易见。应理解的是，详细的实施方式和具体的示例仅意在阐释的目的而并非意在以任何方式限制本公开的范围。附图是简化且图示性的。对于理解本公开并不必需的细节被省去。 附图说明[0025] 本公开将被更详尽地解释并且从具体实施方式以及所附附图可被完整地理解。 [0026] 图1以透视图方式示出了根据本公开的联接装置， [0027] 图2和3分别以分解视图的方式示出了接收元件和基体元件， [0028] 图4和5示出了根据本公开的联接装置处于联接状态下的剖视图，以及[0029] 图6和7示出了支承元件的几何布置。 具体实施方式[0030] 图1示出了联接装置10，其包括托盘形接收元件12和基体元件14。接收元件12构造成能接收一物体，例如接收患者的偏转的(yawed)关节模型或修复牙体。为此目的，接收元件12设有切口16，所述切口16与适配体上的对应的凸起部相匹配，所述适配体将所述模型承载在已知的解剖位置。这样的适配体在不同的设计中可得并且通常称作为“裂隙(split)”。为了防止适配体与接收元件12解除联接，适配体和接收元件12二者都设有磁体以形成所述组件之间的磁性联接。接收元件12的磁体18与联接装置10的中心轴线A同轴地安设。在根据本公开的联接装置的所示示例性实施例中，中心轴线A与联接装置10的连接方向平行、即与联接过程期间元件12、14的相对运动相平行。 [0031] 基体元件14可释放地或固定地联接至(未示出的)牙扫描仪的定位单元。所述定位单元允许平移和/或旋转模型以便能够从不同透视角度扫描所述模型。 [0032] 在牙科实验室中，必须被扫描的模型经常安装至不同种类的适配体。因此，接收元件12必须依照待扫描模型的适配体而选择。联接装置10的功能在于：使得改变接收元件12能迅速地执行，而不危及接收元件12在联接状态下相对于基体元件14定向的精确性，这对于确定确切模型数据而言是重要的。为了使元件12、14解除联接，按下释放按钮20。解除联接后的接收元件12然后能被承载下一个待扫描物体的另一接收元件替换。解除联接后的接收元件12也能联接至设有与基体元件14类似的基体元件的用于对物体进行机加工的机器。从而，接收元件12能以良好限定的几何和空间关系精确地安装至扫描仪和安装至机器，从而有助于在扫描仪与机器之间(尤其是经由用于模型优化目的的计算机而)传递数字化数据。 [0033] 以下参照图2和3详尽地描述元件12、14的组件。 [0034] 图2以分解视图示出了接收元件12的组件。 [0035] 磁体18安设在盘形磁体承载件22中，所述盘形磁体承载件22继而安设在接收板26的中央腔室24中。螺旋件28附接至接收板26的(在图2中不可见的)下侧，所述下侧在联接装置10的联接状态下朝向所述基体元件14。此外，支承球体30固定至接收板26的下侧。 [0036] 图3以分解视图示出了基体元件14的组件。 [0037] 基体元件14包括基板32，所述基板32能通过插入到对应的孔36中的螺栓34而固定至扫描仪的定位单元。如同接收元件12，基体元件14包括在磁体承载件22′中安设的磁体18′，所述磁体承载件22′继而安设在基体元件14的中央腔室24′中。磁体18′与螺旋件28磁性地共操作(螺旋件28可由顺磁性和/或永磁性材料制成)，以便形成对已经处于联接过程的早先阶段的元件12、14之间的联接进行辅助的力。 [0038] 为了将接收元件12可释放地固定至基体元件14，设置了固定臂38a、38b。固定臂38a、38b通过栓钉44可枢转地安装至基体元件14。此外，固定臂38a、38b经由与在释放按钮 20上安设的缝隙45相接合的栓钉44′而联接至释放按钮20。按压释放按钮22对弹簧40压缩并且引起臂38a、38b的枢转运动。以下进一步详细描述臂38a、38b如何与接收元件12共操作。 [0039] 如同接收元件12，基体元件14设有支承球体30′，所述支承球体30′在相对应的螺栓孔中固定地安设并且布置成对31。将参照图4说明球体30与球体30′如何共操作。 [0040] 图4示出了联接装置10在包含了中心轴线A的、与释放按钮20的启动方向垂直的平面中的剖视图，所述释放按钮20因此不可见。该视图显示了基体元件14的基板32与接收板26的下侧彼此不直接接触。所述组件之间的接触实质上是通过支承球体30、30′建立。因而，球体30、30′限定了元件12、14的相对定位并且承载作用于所述元件12、14之间的负载。换句话说，接收元件12通过由球体30、30′形成的支承区段而被支承在基体元件14上。 [0041] 由于球体30、30′对于联接装置10的精确性而言扮演了重要角色，并且由于它们承受实质上的负载，所以优选地使用由硬化金属制造的球体。尤其地，通常在滚珠轴承中使用的球体十分合适。这样的球体是高耐磨的，从而能提供元件12、14的准确且可重复的联接。 [0042] 尽管支承球体30、30′限定了元件12、14之间的联接的几何约束，然而元件12、14也经由固定臂38a、38b彼此接触以避免元件12、14能不经意地解除联接。为此，固定臂38a、38b分别设有凸起部46a、46b，所述凸起部46a、46b与设置在从接收板26下侧延伸的中央凸起部50上的对应的底切部48a、48b共操作。凸起部50延伸到基板32的对应开口中，以使得凸起部 46a、46b与底切部48a、48b之间的接触平面定位于球体30、30′的下方，从而产生联接装置10的紧凑构造。 [0043] 为了形成将元件12、14推压在一起的力，凸起部46a、46b与底切部48a、48b之间的接触平面并非垂直于中心轴线A定向，而是略微地倾斜。因此，臂38a、38b朝着凸起部50的运动推压凸起部50更深入到基板32的对应开口中。 [0044] 图5示出了联接装置10的一剖面的透视图。所述剖面相对于图4中所示的剖面旋转近似90°。该图示出了栓钉44′中的一个将臂38a经由缝隙45与释放按钮20联接。沿朝着中心轴线A的方向按压释放按钮20导致弹簧40的压缩并且使固定臂38a绕着由栓钉44中的一个(不可见)所提供的枢转轴线枢转，藉此将凸起部46a与底切部48a解除接合。固定臂38b被类似地启动。当对释放按钮20进行释放时，压缩的弹簧40使得按钮20远离中心轴线A移动并且臂38a、38b可向内枢转。 [0045] 从图5能够看出元件12、14仅经由球体30、30′以及分别与凸起部46a、46b相互作用的底切部48a、48b彼此碰触。然而，之前所述的组件用作明显不同的功能，即一方面提供元件12、14之间接触的良好限定的几何形状以及另一方面固定元件12、14。 [0046] 图6和7详细地示出了支承球体30、30′的提供了元件12、14的可靠且精确相互定向的布置。 [0047] 图6示出了基体元件14和接收元件12的支承球体30处于它们的在联接装置10的联接状态下的位置。能够看出球体30、30′具有同一尺寸。然而，球体30与球体30′相比稍微更远离中心轴线A定位。还能够看出每一对31的球体30′彼此分开。球体30′之间的距离小于球体30、30′的直径。当将接收元件12放置在基体元件14上时，球体30因此将不会碰触基板32，而是将在单个局部化的、点状或点式的接触区域中接触支承球体30′的每一个。由于球体30与球体30′相比处于距中心轴线A稍微更远的位置，并且由于提供了总共三个均匀分布的支承区段(每个支承区段包括支承球体30′的一对31以及单个支承球体30)，所以可靠地防止了接收元件12在与轴线A垂直的平面中相对于基体元件14的平移。从而，接收元件12的居中可被准确地再现。由于元件12的球体30在相对应的球体30′对31的球体30′之间安设，藉此提供了接收元件12相对于基体元件14的可再现的角度定位，所以元件12、14的相对旋转被抑制。支承球体30至所指定球体30′的对31的正确分配通过释放按钮20的轮廓部以及接收元件12的边缘上的互补式切口而提供(参照图1和2)。此外，球体30、30′的空间布置限定了基板32与接收板26的最小距离。 [0048] 图7示出了球体30、30′如何共操作的原理(不按照图6中所示球体30、30′布置的比例)。无论是球体30还是球体30′都相应地不与元件14或是元件12碰触。球体30、30′重叠以表示球体30部分地安设在每一对31的球体30′之间。因此，每个球体接触两个球体30′。球体30、30′之间的接触中的每个是极度局部化的并且是点式的，从而形成微小接触区域52。接触区域52相对于中心轴线A倾斜。换句话说，将相接触的支承球体30、30′各自的中心进行连接的线并不平行于中心轴线A。所述线实质上代表相应的接触区域52上的法线。 [0049] 此外，与球体31′的径向距离相比，球体30的径向距离较大的情况与如下效果相关联：沿平行于轴线A的方向推压元件12、14在一起的即使轻微的力也能产生推压相对应的球体30′对31之间的球体30并沿向外方向的力。由于支承区段围绕轴线A分布，所以作用于球体30上的轻微向外推压的力的总和在联接过程期间明确地并且非常精确地将接收元件12相对于基体元件14定位。 [0050] 换句话说，由三对31球体30′(每一对与单个球体30共操作)提供的六个点式接触区域52在联接状态下在几何学上对联接装置10的系统明确且精确地约束。固定臂38a、38b的凸起部46a、46b以及接收元件12的中央凸起部50的底切部48a、48b的设计提供了将元件12、14推到一起的力，所述力将球体30、30′推压到正确的相对位置而与此同时可释放地固定元件12、14。 [0051] 应理解的是，多于三个的支承区段(每个支承区段在上述实施例中包括单个球体30和球体30′的一对31)和/或所述支承区段不规则的分布也能为联接元件12、14提供合适的几何约束。特别是在强大的力在元件12、14之间作用的情况下(例如当由接收元件12承载的物体相当重时)，设置多于三个的支承区段会是有利的。然而，设置多于三个的支承区段会减小联接装置的精确性。 [0052] 此外，提供元件12、14之间的联接力以及将所述元件12、14可释放地固定在一起可通过并非以上所述地包括与中央凸起部50共操作的固定臂38a、38b的替代机构实现。除了设置预张紧的释放按钮20，能设置将旋转转化成平移的并且直接或间接地与臂38a、38b联接的螺旋件以启动臂38a、38b。 [0053] 尽管已经结合用于扫描牙体的单元描述了根据本公开的联接装置的示例性实施例，然而应理解的是，根据本公开的联接装置能用于许多不同的领域，在所述领域中组件的可靠、精确且可重复的联接是重要的。 [0055] 附图标记列表 [0056] 10 联接装置 [0057] 12 接收元件 [0058] 14 基体元件 [0059] 16 切口 [0060] 18、18′ 磁体 [0061] 20 释放按钮 [0062] 22、22′ 磁体承载件 [0063] 24、24′ 腔室 [0064] 26 接收板 [0065] 28 螺旋件 [0066] 30、30′ 支承球体 [0067] 31 支承球体对 [0068] 32 基板 [0069] 34 螺栓 [0070] 36 孔 [0071] 38a、38b 固定臂 [0072] 40 弹簧 [0073] 44、44′ 栓钉 [0074] 45 缝隙 [0075] 46a、46b 凸起部 [0076] 48a、48b 底切部 [0077] 50 中央凸起部 [0078] 52 接触区域 [0079] A 中心轴线 |
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