DD299083A5 - Dreidimensionale messeinrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine dreidimensionale Meszeinrichtung zum Bestimmen oder Festlegen der Koordinaten eines Punktes auf einen Gegenstand. Um die Koordinaten eines Punktes auf einem Gegenstand sehr schnell und mit hoher Reproduzierbarkeit feststellen zu koennen, wird eine verbesserte Anordnung und Fuehrung der Tragelemente fuer die Meszsonde auf einer Auflageflaeche vorgeschlagen, wobei das freie Ende eines zweiten Tragelementes 6 von einer vertikalen Stuetze 9, parallel zum ersten Tragelement 4 der Meszsonde 1 abgestuetzt ist und auf der Auflageflaeche 2 gefuehrt wird. Figur{dreidimensionale Meszeinrichtung; Meszsonde; Tragelemente; Auflageflaeche; Stuetze}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßeinrichtung zur Bestimmung oder Festlegung der Koordinaten eines Punktes auf einem r egenstand, wobei die Einrichtung mit einer Tragefläche zum Tragen des Gegenstände;, und einer Meßsonde zur Ermittlung der Koordinaten eines Punktes ausgerüstet ist; die Meßsonde ist in der Längsrichtung auf einem ersten Trageelement eingepaßt, welches mit Hilfe einer Antriebseinheit und Führungsmitteln in der Vertikalrichtung längs eines zweiten Trageelemenis bewegt v/erden kann, welches in einer Ebene im rechten Winkel zum ersten Trageelement und parallel zur Auflagefläche der Einrichtung angeordnet ist, und in welcher das zweite Trageelement mit einer Antriebseinheit und Führungsmitteln ausgerüstet ist, urn eine Verschiebung des ersten Trageelements in einer Richtung parallel zur Auflagefläche zu ermöglichen, während das zweite Trageelement an einem Ende mit einem Führungsmechanismus zur Verschiebung der Meßsonde in der zur Auflagefläche parallelen Ebene und in der Richtung des Führungsmechanismus verbunden ist.

Eine solche Einrichtung ist bekannt. Bei dieser bekannten Einrichtung sind jedoch beide Enden des zweiten trageelements mit F-ührungsmechanismen ausgerüstet. Diese Führungsmechanismen werdon auf einer Auflageeinrichtung in Form eines Gerüsts aufgenommen und sind deshalb in der Einrichtung relativ hoch angeordnet. Der Nachteil dieser bekannten Meßeinrichtung besteht jedoch darin, daß eine schnelle Ermittlung der Koordinaten eines Punktes eines dreidimensionalen Gegenstandes nicht möglich ist, und zwar infolge der Tatsache, daß die Auflagefläche in dieser Einrichtung nicht vollständig zugänglich ist. Eine dreidimensionale Meßeinrichtung, dis nicht diesen Nachteil aufweist, und mit deren Hilfe die Koordination eines Punktes auf einem Gegenstand sehr schnell und mit großer Reproduzierbarkeit ermittelt werden kann, ist nunr gefunden worden. Die Erfindung bezieht sich deshalb auf eine dreidimensionale Meßeinrichtung des in der Einleitung erwähnten Typs, der dadurch gekennzeichnet ist, daß das andere Ende des zweiten Trageelements von einer vertikalen Tragrippe, parallel zum ersten Trageelement, gestützt wird, und welcher in der Auflagefläche geführt wird.

Eine solche Meßeinrichtung bietet daher den Vorteil, daß ein Gegenstand auf der Auflagefläche infolge der Tatsache leicht angeordnet werden kann, daß die Tragrippe den Teil der Auflagefläche verläßt, entlang dessen sie im wesentlichen frei geführt wird, im Gegensatz zu der bekannten Einrichtung, in welcher auf jeder Seile der Auflagefläche zwei Trageelemente, die sich übe r die gesamte Breite der Fläche erstrecken, mit der Fläche verbunden sind.

Fs wird darauf hingewiesen, daß auch eine dreidimensionale Meßeinrichtung bekannt ist, in welcher die Führung der beiden Gestelle, die auf der Auflagefläche ruhen, und zwar zum Aufliegen und Verschieben des zweiten Trageelements, in der Auflagefläche erfolgt. Diese beiden Führungen liegen deshalb relativ tief in der Einrichtung. Der Nachteil einer solchen Einrichtung besteht jedoch darin, daß eine genaue Ermittlung der Koordinaten nicht möglich ist, da der Antrieb zum Verschieben des zweiten Trageelements parallel zu der Auflagefläche auf dem Bodenteil der beiden Gestelle, die nit Führungsmitteln ausgestaltet sind, ausgeübt wird, welche das Auftreten des Resonanzphänomens in der Einrichtung begünstigt. Die Antriebe des ersten Trageelements, des ersten Trageelements entlang des zweiten Trageelements, ι. .d des Führungsmechanismus funktionieren in ihren jeweiligen Verschieberichtungen vorzugsweise direkt.

-2- 29S083

Dadurch, daß die Antriebskräfte ausschließlich in den jeweiligen Vorschiebcrichtungen arbeiten, wird sine wesentlich genauere Bewegung und daher eine genauere Ermittlung der Koordinaten einoe Punktes erreicht; außerdem weist diese Ermittlung eine größere Reproduzierbarkeit auf.

Zur Verschiebung des ersten Trageelements in den drei Meßrichtungen steht dieses vorzugsweise mit den entsprechenden Antriebseinheiten in Wechselbeziehung. Eine derartige Kupplung sichert auch das Ausgleichen des ersten Trageelements und bietet eine beträchtliche Verbesserung der Dynamik im Vergleich zu der bekannten, oben erörterten Einrichtung, bei welcher das Ausgleichsn unter dem Einfluß eines Ausgleichsgewichts durchgeführt wird.

Der Antrieb der verschiedenen, sich bewegenden Teile der Einrichtung, kann mit einem mechanischen Antrieb ausgeführt werden.

Der Antrieb des ersten Trageelements längs des zweiten Trageelements und des Führungsmechanismus ist jedoch vorzugsweise ein Magnetantrieb. Dies erlaubt eine höhere Meßgeschwindigkeit als ein mechanischer Antrieb.

Die niedrigste Eigenfrequenz dar Meßeinrichtung beträgt vorzugsweise wenigstens 15Hz, und insbesondere wenigstens 19Hz.

Wie allgemein bekannt ist, stellt die niedrigste Eigenfrequenz der Einrichtung ein Maß für die Empfindlichkeit gegenüber Schwingungen dar. Da der Wert dieser niedrigsten Eigenfrequenz zunimmt, verringert sich die Empfindlichkeit gegenüber Schwingungen. Natürlich wird der Wert der niedrigsten Eigenfrequenz außerdem durch die Wahl des verwendeten Materials bestimmt und kann deshalb bei derselbun Gestaltung einen unterschiedlichen Wert aufweisen, jedoch bei Verwendung unterschiedlicher Materialien.

Zum Zweck des Vergleichs wird darauf hingewiesen, daß eine bekannte Meßeinrichtung des in der Einleitung erwähnten Typs eine Eigenfrequenz von nur 6Hz aufweist, während die Eigenfrequenz einer erfindungsgemäßen Meßeinrichtung höher ist und vorzugsweise wenigstens 15 Hz beträgt.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, in welcher eine erfindungsgemäße dreidimensionale Meßeinrichtung scherrutisch dargestellt ist, eingehender erläutert.

Zur Ermittlung oder Febtlegung der Koordinaten eines Punktes auf einem dreidimensionalen Gegenstand ist dieser Gegenstand auf der Auflagefläche 2 der Meßeinrichtung angeordnet. Die Messung der Koordinaten erfolgt mit Hilfe der Meßsonde 1. Die Meßsonde 1 ist in Längsrichtung in dem Trageelement 4 eingepaßt, das in dem Gehäuse 5 in der Vertikalrichtung bewegt werden kann. Die Verschiebung des Trageelements 4 wild insbesondere von einer Antriebseinheit 10 ausgeführt, vorzugsweise einem Linearmotor, der in einer Reihe mit dem Trageelement 4 angeordnet ist. Zwischen der Antriebseinheit und dem Trageelement 4 ist vorzugsweise eine kinematische Kopplung (nicht dargestellt) vorgesehen, die sicherstel't, daß das Trageelement von der Antriebseinheit nur in der Verschieberichtung des Trageelements bewegt wird. Die Anordnung dor Antriebseinheit 10 in einer Linie mit dem Trageelement 4 führt zu einem besseren Ausgleich des Trageelements und stellt einen wesentlichen Beitrag zu der extrem geringsten Eigenfrequenz dar, welche mit der erfindungsgemäßen Einrichtung gewonnen wird.

Es wird darauf hingewiesen, daß die anderen Antriebseinheiten auch mit den kinematischen Kupplungen (nicht dargestellt) zusammenwirken. Wie aus der beigefügten Zeichnung hervorgeht, kann das Gehäuse 5 in der Horizontalrichtung längs des zweiten Trageelements 6 bewegt werden, das auch mit Führungsmitteln und Lagerblöcken 3 und einer Antriebseinheit 11 ausgerüstet ist. Hierbei erfolgt deshalb der Antrieb ebenfalls wieder in der Verschieberichtung der zu verschiebenden Einrichtung in dem Gehäuse 5.

Das zweite Trageelement 6 ist an einem Ende mit einem Führungsmechanismus 7 verbunden, der es ermöglicht, das zweite Trageelement zu verschieben, und damit auch die Meßsonde 1 in derx-Richtung der Auflagefläche. Der Führungsmechanismus 7 wird mit Hilfe eines Führungsmittels und Lagerblöcken, beispielsweise 12, über das Trageelement 13 verschoben. Dieses Trageelement ist durch ein Tragemittel 8 mit der Auflagefläche 2 der Meßeinrichtung verbunden.

Das zweite Trageelement 6 wird an dem anderen Ende durch eine vertikale Tragerippe 9 unterstützt, welche parallel zu dem ersten Trageelement 4 angeordnet ist und damit in der z-Richtung der Meßeinrichtung. Die Führung der Tragerippe erfolgt an deren Bodenseite 17 und an der Auflagefläche 2 der Einrichtung; zur Vereinfachung der Einrichtung ist sie jedoch nicht in weiteren Einzelheiten dargestellt. Selbstverständlich erfolgt diese Führung parallel zu derjenigen des Führungsmecnanismus 7.

Diese Tragerippe 9 wird jedoch nicht direkt durch eine Antriebseinheit verschoben, sondern folgt der Bewegung des zweiten Trageelements durch dessen Verschiebung über das Trageelement 13.

Es wird darauf hingewiesen, daß es für die verschiedenen Führungen in der Einrichtung besonders ratsam ist, Luftlager zu verwenden.

Wie bereits oben dargestellt, erfolgt der Antrieb des Trageelements 4, des ersten Trageelements längs des zweitfin Trageelements 6, und des ^r'"Srungsmechanismus 7 in ihr6n jeweiligen Verschiebungsrichtungen. Der Antrieb kann insbesondere in mechanischer Weise erfolgen; es würde jedoch festgestellt, daß es besonders ratsam ist, den mechanischen Antrieb druch einen Magnetantrieb zu ersetzen. Die Meßgeschwindigkeit kann dann deutlich erhöht werden, während ein sehr grobe Genauigkeit beibehalten wird. Insbesondero wird mit der vorliegenden Meßeinrichtung eine reproduzierbare Messung mit einer Genauigkeit von 8 bis 10pm erreicht.

Es wird darauf hingewiesen, daß zur Ermittlung der Koordinaten in x-, y- und z-Richtung das Trageelement 13 mit einer x-Meßskala 14 ausgestattet ist, das zweite Trägeelement 6 mit einer y-Meßskala 15 und das erste Trageelement 4 mit einer z-Meßskala 16 versehen ist.

Es wird außerdem darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäße Meßeinrichtung vorzugsweise aus Granit hergestellt wird.

Natürlich können auch andere Materialien verwendet werden. Dennoch wird infolge des speziellen Aufbaus der Meßeinrichtung ein höherer Wert für die niedrigste Eigenfrequenz erreicht, als in dem Fall mit einer Meßeinrichtung mit herkömmlichem Aufbau, wie dies oben erläutert ist. Es wird darcui hingewiesen, daß dann, wenn die Meßeinrichtung aus Granit hergestellt ist, die niedrigste Eigenfrequenz annähernd 19 Hz beträgt. Wie bereits oben darauf hingewiesen wurde, weist eine bekannte dreidimensionale Meßeinrichtung eine niedrigste Eigenfrequenz von 6 Hz auf.

Außerdem wird darauf hingewiesen, daß die Tragerippe 9 nicht aus demselben Material hergestellt sein muß, wie die anderen Teile der Einrichtung; für die Tragerippe kann ein beliebiges Material mit ausreichender Festigkeit verwendet werden. Darüber hinaus kann die Tragerippe hohl sein, wenn dies erwünscht ist.

Claims (5)

1. Meßeinrichtung zur Ermittlung oder Festlegung der Koordinaten eines Punktes für einen Gegenstand, wobei die Einrichtung mit einer Auflagefläche zum Tragen eines Gegenstandes versehen ist, und eine Moßsonde zur Ermittlung der Koordinaten eines Punktes, wobei die Meßsonde in Längsrichtung auf einem ersten Trageelement eingepaßt ist, welches mit Hilfe einer Antriebseinheit und durch Führungsmittel in der Vertikalrichtung längs eines zweiton Trageelements bewegt werden kann, welches in einer Ebene im rechten Winkel zum ersten Trayeelement und parallel zur Auflagefläche der Einrichtung angeordnet ist, und wobei das zweite Trageelement mit einer Antriebseinheit und mit Führungsmitteln ausgerüstet ist, damit eine Verschiebung des ersten Trageelements in einer Richtung parallel zur Auflagefläche möglich ist, während das zweite Tragee'ement an einem Ende mit einem Führungsmechanismus zur Verschiebung der Meßsonde in der Ebene parallel zur Auflagefläche und in der Verschieberichtung des Führungsmechanismus verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende des zweiten Trageelements (6) von einer Vertikaltragerippe (9) unterstützt ist, parallel zum ersten Trageelernent (4), und welches in der Auflagefläche (2) der Einrichtung geleitet wird.

2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebe des ersten Trageelements (4), dieses ersten Trageelements längs des zweiten Trageelements (6), und des Führungsmechanismus (7) direkt in den jeweiligen Verschieberichtungen arbeiten.

3. Meßeinrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verschiebung des ersten Trageelements (4) in den drei Meßrichtungen kinematische Kupplungen mit den jeweiligen Antriebseinheiten zusammenwirken.

4. Meßeinrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des ersten Trageeleinents (4), des ersten Trageelements längs des zweiten Trageelements (6), und der Führungsmechanismus (7) auf magnetische Weise erfolgt.

5. Meßeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die niedrigste Eigenfrequenz dor Meßeinrichtung wenigstens 15Hz, vorzugsweise wenigstens 1SHz, beträgt.