DE102013219487A1

DE102013219487A1 - Coordinate measuring device and method for measuring a workpiece with a guide of the supply cable of a quill to avoid parasitic forces

Info

Publication number: DE102013219487A1
Application number: DE201310219487
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Strauss; Martin Gaus
Original assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date: 2013-09-27
Filing date: 2013-09-27
Publication date: 2015-04-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Koordinatenmessgerät (24) in Brücken- oder Portalbauweise zur Vermessung eines Werkstücks (7) umfassend eine entlang einer ersten Führung fahrbaren Pinole (4) mit Versorgungskabeln, einen Messkopf (5), ein fahrbares Messportal (2) oder eine fahrbare Messbrücke (2) mit einem Messschlitten (3) und einen Messtisch (1) auf dem das Werkstück (7) zur Vermessung positioniert wird, wobei die genannten Versorgungskabel der Pinole (4) zwischen der Pinole (4) und dem Messschlitten (3) des fahrbaren Messportals (2) oder der fahrbaren Messbrücke (2) mittels eines Lagers (36) entlang einer eigenen von der Führung der Pinole (4) separaten zweiten Führung (26) geführt werden, so dass der Eintrag von Querkräften und Momenten auf die Pinole (4) durch die Versorgungskabel reduziert wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Vermessen eines Werkstücks (7) mittels eines Koordinatenmessgeräts (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Koordinatenmessgerät (24) eine entlang einer ersten Führung fahrbaren Pinole (4) mit Versorgungskabeln, einen Messkopf (5), ein fahrbares Messportal (2) oder eine fahrbare Messbrücke (2) mit einem Messschlitten (3), einen Messtisch (1) auf dem das Werkstück (7) zur Vermessung positioniert wird und mindestens einen Antrieb zum Bewegen der Versorgungskabel umfasst, wobei der Antrieb durch eine Steuereinheit (9) des Koordinatenmessgeräts (24) Steuersignale erhält, wodurch die Versorgungskabel mittels eines Lagers (36) entlang einer eigenen von einer ersten Führung der Pinole (4) separaten zweiten Führung (26) bewegt werden, so dass der Eintrag von Querkräften und Momenten auf die Pinole (4) durch die Versorgungskabel reduziert wird.The invention relates to a coordinate measuring machine (24) in bridge or gantry design for measuring a workpiece (7) comprising a quill (4) with supply cables which can be moved along a first guide, a measuring head (5), a mobile measuring gantry (2) or a mobile measuring bridge (2) with a measuring carriage (3) and a measuring table (1) on which the workpiece (7) is positioned for measurement, said supply cable of the sleeve (4) between the sleeve (4) and the measuring carriage (3) of the mobile Messportals (2) or the mobile measuring bridge (2) by means of a bearing (36) along its own separate from the leadership of the quill (4) second guide (26) are guided, so that the entry of shear forces and moments on the quill (4 ) is reduced by the supply cable. The invention further relates to a method for measuring a workpiece (7) by means of a coordinate measuring machine (24) according to one of the preceding claims, wherein the coordinate measuring machine (24) has a quill (4) with supply cables which can be moved along a first guide, a measuring head (5), a mobile measuring portal (2) or a mobile measuring bridge (2) with a measuring carriage (3), a measuring table (1) on which the workpiece (7) is positioned for the measurement and at least one drive for moving the supply cable, wherein the drive by a control unit (9) of the coordinate measuring machine (24) receives control signals, whereby the supply cables are moved by means of a bearing (36) along its own separate from a first guide of the sleeve (4) second guide (26), so that the entry of shear forces and Moments on the quill (4) is reduced by the supply cable.

Description

Die Erfindung betrifft ein Koordinatenmessgerät und eine Verfahren zur Vermessung eines Werkstücks, insbesondere in Portal- oder Brückenbauweise, mit einer Führung der Versorgungskabel einer Pinole. The invention relates to a coordinate measuring machine and a method for measuring a workpiece, in particular in portal or bridge construction, with a guide of the supply cable of a quill.

Koordinatenmessgeräte mit einer Führung von Versorgungskabeln sind bekannt. Insbesondere sind sogenannte Energieführungsketten, welche auch als Energieketten, E-Ketten oder Schleppketten bezeichnet werden, zur Führung von Versorgungskabeln bei Koordinatenmessgeräten und Werkzeugmaschinen bekannt. Versorgungskabeln im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind alle Arten von Kabel, die für eine Medienversorgung mit Strom, Wasser, Luft usw. als auch für eine optische oder elektrische Übertragung von Signale digitaler oder analoger Art für den Betrieb von Koordinatenmessgeräten notwendig oder auch nur vorstellbar sind. Energieführungsketten führen nun solche in die Energieführungskette eingebetteten Versorgungskabel zwischen zwei zueinander fahrbaren Teilen eines Koordinatenmessgeräts, siehe z.B. DE 10 2012 103 554 2 und 4. Dabei ist bei den bekannten Koordinatenmessgeräten die Energieführungskette mit dem einen Ende an dem einen Teil des Koordinatenmessgeräts befestigt und mit dem anderen Ende an dem anderen Teil des Koordinatenmessgeräts befestigt und sorgt für eine zuverlässige Führung der Versorgungskabel sobald sich die genannten Teile des Koordinatenmessgeräts relativ zueinander bewegen. Unter einem fahrbaren Teil eines Koordinatenmessgeräts wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Teil verstanden, welches aktiv oder passiv mittels eines Antriebs oder manuell entlang mindestens einer Koordinatenrichtung bewegt werden kann. Coordinate measuring machines with a guide of supply cables are known. In particular, so-called energy guiding chains, which are also referred to as energy chains, e-chains or drag chains, are known for guiding supply cables in coordinate measuring machines and machine tools. Supply cables in the context of the present invention are all types of cables that are necessary or even imaginable for a media supply of electricity, water, air, etc. as well as for an optical or electrical transmission of signals of digital or analog type for the operation of coordinate measuring machines. Energy guiding chains now carry such embedded in the energy chain supply cables between two mutually mobile parts of a coordinate measuring machine, see eg DE 10 2012 103 554 2 and 4 , In the case of the known coordinate measuring machines, the energy guiding chain is fastened at one end to one part of the coordinate measuring machine and fixed at the other end to the other part of the coordinate measuring machine and ensures reliable guidance of the supply cables as soon as said parts of the coordinate measuring machine move relative to one another. In the context of the present invention, a mobile part of a coordinate measuring machine is understood to mean a part which can be actively or passively moved by means of a drive or manually along at least one coordinate direction.

Problematisch an den bekannten Koordinatenmessgeräten ist allerdings, dass die Versorgungskabel und/oder die Energieführungskette parasitäre Kräfte in Form von Querkräften und Momenten durch die Anbindung auf die beiden relativ zueinander beweglichen Teilen eines Koordinatenmessgeräts übertragen. Insbesondere bei Koordinatenmessgeräten mit hohen Anforderungen an die absolute Messgenauigkeit können die Querkräfte und Momente nicht vernachlässigt werden, die auf die Pinole des Koordinatenmessgeräts durch die Versorgungskabel und/oder eine eventuelle vorhandene Energieführungskette einwirken. However, a problem with the known coordinate measuring machines is that the supply cables and / or the energy guiding chain transmit parasitic forces in the form of transverse forces and moments through the connection to the two relatively movable parts of a coordinate measuring machine. Especially with coordinate measuring machines with high demands on the absolute accuracy of measurement, the lateral forces and moments can not be neglected, which act on the quill of the CMM through the supply cable and / or any existing energy supply chain.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Koordinatenmessgerät für hohe Anforderungen an die absolute Messgenauigkeit anzugeben, bei dem solche durch die Versorgungskabel verursachten Querkräfte und Momente auf die Pinole möglichst vermieden werden. The object of the invention is therefore to provide a coordinate measuring machine for high demands on the absolute measurement accuracy, in which such caused by the supply cable shear forces and moments are avoided on the quill as possible.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Koordinatenmessgerät in Brücken- oder Portalbauweise zur Vermessung eines Werkstücks umfassend eine entlang einer ersten Führung fahrbaren Pinole mit Versorgungskabeln, einen Messkopf, ein fahrbares Messportal oder eine fahrbare Messbrücke mit einem Messschlitten und einen Messtisch auf dem das Werkstück zur Vermessung positioniert wird, wobei die genannten Versorgungskabel der Pinole zwischen der Pinole und dem Messschlitten des fahrbaren Messportals oder der fahrbaren Messbrücke mittels eines Lagers entlang einer eigenen von der Führung der Pinole separaten zweiten Führung geführt werden, so dass der Eintrag von Querkräften und Momenten auf die Pinole durch die Versorgungskabel reduziert wird. This object is achieved by a coordinate measuring machine in bridge or gantry design for measuring a workpiece comprising a quill movable along a first guide with supply cables, a measuring head, a mobile Messportal or a mobile bridge with a measuring slide and a measuring table on which the workpiece positioned for surveying is, wherein said supply cable of the quill between the quill and the measuring carriage of the mobile Messportals or the mobile measuring bridge are guided by a bearing along its own separate from the leadership of the quill second guide, so that the entry of shear forces and moments on the quill through the supply cable is reduced.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass sich die durch die Versorgungskabel verursachten Querkräfte und Momente auf die Pinole eines Koordinatenmessgeräts reduzieren lassen, wenn die Kabel nicht an der Pinole selbst geführt und gelagert werden, sondern an einer separaten Führung mittels eines Lagers entlanggeführt werden. Hierdurch werden die durch die Versorgungskabel verursachten Querkräfte und Momente im Wesentlichen durch das Lager auf die separate zweite Führung und nicht auf die Pinole selbst übertragen. Diese separate zweite Führung und die erste Führung der Pinole sind unabhängig voneinander jeweils am Messschlitten des fahrbaren Messportals oder der fahrbaren Messbrücke befestigt. Somit übertragen sich die durch die Versorgungskabel verursachten Querkräfte und Momente im Wesentlichen über das Lager und die zweite separate Führung auf den Messschlitten und nicht auf die durch die erste Führung am Messschlitten gelagerte Pinole. According to the invention, it has been recognized that the transverse forces and moments caused by the supply cables can be reduced to the sleeve of a coordinate measuring machine, if the cables are not guided and stored on the quill itself, but guided along a separate guide by means of a bearing. As a result, the lateral forces and moments caused by the supply cables are transmitted essentially through the bearing on the separate second guide and not on the quill itself. These separate second guide and the first guide of the quill are independently attached to each of the measuring carriage of the mobile measuring portal or the mobile measuring bridge. Thus, the lateral forces and moments caused by the supply cables are transmitted essentially via the bearing and the second separate guide on the measuring carriages and not on the quill mounted by the first guide on the measuring carriage.

In einer Ausführungsform umfasst das Koordinatenmessgerät eine Energieführungskette, wobei die Energieführungskette mit dem einem Ende an dem Messschlitten und mit dem anderen Ende am Lager der zweiten separaten Führung befestigt ist. Durch die Verwendung einer Energieführungskette zur Führung der Versorgungskabel wird die Lebensdauer dieser Versorgungskabel erhöht, da z.B. die Energieführungskette sicherstellt, dass Mindestbiegeradien der Versorgungskabel nicht unterschritten werden. Darüber hinaus schützt die Energieführungskette vor Schmutz. In one embodiment, the coordinate measuring machine comprises an energy guiding chain, wherein the energy guiding chain is attached at one end to the measuring carriage and at the other end to the bearing of the second separate guide. The use of an energy guide chain to guide the umbilicals increases the life of these umbilicals, as e.g. the energy supply chain ensures that the minimum bending radii of the supply cables are not undershot. In addition, the energy chain protects against dirt.

In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Koordinatenmessgeräts sind die Versorgungskabel am Lager der zweiten separaten Führung befestigt, z.B. durch entsprechende Zugentlastungen. Hierdurch werden mehr Querkräfte und Momente von den Versorgungskabeln über das Lager auf die zweite separate Führung geleitet, als wenn die Versorgungskabel am Lager der zweiten separaten Führung lediglich nur geführt würden z.B. durch Los- bzw. Gleitlager. In another embodiment of the coordinate measuring machine according to the invention, the supply cables are attached to the bearing of the second separate guide, for example by appropriate strain reliefs. As a result, more lateral forces and moments are passed from the supply cables via the bearing on the second separate guide, as if the supply cable in stock the second Separate guidance would only be guided eg by loose or sliding bearings.

In einer weiteren Ausführungsform ist das Lager der zweiten separaten Führung eine Lagerung aus der Gruppe umfassend Gleitlager, Kugellager, Wälzlager, Magnetlager und Luftlager. Solche Lager sind darauf ausgerichtet, die Reibungskräfte zwischen Lager und Führung gering zu halten. In einer speziellen Ausführungsform hiervon ist das Lager der zweiten separaten Führung zur Vermeidung von Reibungswärme ein Luftlager. Das Auftreten von Wärme führt unweigerlich dazu, dass sich die erwärmten Teile eines Koordinatenmessgeräts ausdehnen. Eine solche Ausdehnung ist jedoch kontraproduktiv hinsichtlich einer angestrebten hohen absoluten Messgenauigkeit des Koordinatenmessgeräts. In a further embodiment, the bearing of the second separate guide is a bearing from the group comprising plain bearings, ball bearings, rolling bearings, magnetic bearings and air bearings. Such bearings are designed to keep the frictional forces between bearing and guide low. In a specific embodiment thereof, the bearing of the second separate guide to avoid frictional heat is an air bearing. The occurrence of heat inevitably causes the heated parts of a CMM to expand. However, such an expansion is counterproductive with respect to a desired high absolute measurement accuracy of the coordinate measuring machine.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Koordinatenmessgeräts wird das Lager der zweiten separaten Führung synchron mit der Bewegung der Pinole mitbewegt. Hierdurch wird erreicht, dass der Abstand zwischen dem Fixpunkt der Versorgungskabel am Lager der zweiten separaten Führung und dem Fixpunkt der Versorgungskabel an der Pinole bei der Bewegung der Pinole konstant gehalten wird. Dadurch werden residuale parasitäre Kräfte der Versorgungskabel resultierend aus ansonsten unterschiedlichen Kabelwegen zwischen dem Lager der zweiten Führung und der Pinole vermieden. Unter einem Fixpunkt wird ein Punkt verstanden, den die Versorgungskabel passieren müssen. Dabei müssen die Versorgungskabel nicht notwendigerweise an diesem Punkt befestigt sein. Allerdings ist ein Befestigungspunkt der Versorgungskabel immer ein Fixpunkt gemäß dieser Definition. In one embodiment of the coordinate measuring machine according to the invention, the bearing of the second separate guide is moved synchronously with the movement of the quill. This ensures that the distance between the fixed point of the supply cable to the bearing of the second separate guide and the fixed point of the supply cable to the quill is kept constant during the movement of the quill. As a result, residual parasitic forces of the supply cables resulting from otherwise different cable paths between the bearing of the second guide and the sleeve are avoided. A fixed point is a point that the supply cables have to pass through. The power cables do not necessarily have to be attached at this point. However, an attachment point of the supply cables is always a fixed point according to this definition.

In einer anderen Ausführungsform wird das Lager der zweiten separaten Führung durch einen Antrieb bewegt. Durch ein gezieltes Ansteuern des Antriebs lässt sich somit ein genaue Position des Lagers sicherstellen. In another embodiment, the bearing of the second separate guide is moved by a drive. By a targeted driving of the drive can thus ensure a precise position of the bearing.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Pinole einen Antrieb zum Anfahren gewünschter Positionen in der vertikalen Koordinatenrichtung z entlang der ersten Führung auf und ist das Lager der zweiten separaten Führung fest mit diesem Antrieb verbunden. Zum Beispiel kann eine solche feste Anbindung durch ein Kreuz- oder Kugelgelenk erfolgen. Hierdurch kann der Antrieb für die Pinole gleichzeitig für das Verfahren des Lagers der zweiten separaten Führung mitgenutzt werden, wodurch ein separater Antrieb eingespart werden kann. In a further embodiment, the sleeve has a drive for approaching desired positions in the vertical coordinate direction z along the first guide and the bearing of the second separate guide is firmly connected to this drive. For example, such a fixed connection can be made by a cross or ball joint. As a result, the drive for the quill can be used simultaneously for the process of the bearing of the second separate guide, whereby a separate drive can be saved.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Vermessen eines Werkstücks mittels eines Koordinatenmessgeräts nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Koordinatenmessgerät eine entlang einer ersten Führung fahrbaren Pinole mit Versorgungskabeln, einen Messkopf, ein fahrbares Messportal oder eine fahrbare Messbrücke mit einem Messschlitten, einen Messtisch auf dem das Werkstück zur Vermessung positioniert wird und mindestens einen Antrieb zum Bewegen der Versorgungskabel umfasst, wobei der Antrieb durch eine Steuereinheit des Koordinatenmessgeräts Steuersignale erhält, wodurch die Versorgungskabel mittels eines Lagers entlang einer eigenen von einer ersten Führung der Pinole separaten zweiten Führung bewegt werden, so dass der Eintrag von Querkräften und Momenten auf die Pinole durch die Versorgungskabel reduziert wird. The object of the present invention is further achieved by a method for measuring a workpiece by means of a coordinate measuring machine according to one of the preceding claims, wherein the coordinate measuring machine along a first guide movable Quill with supply cables, a measuring head, a mobile Messportal or a mobile measuring bridge with a measuring slide a measuring stage on which the workpiece is positioned for measurement and at least one drive for moving the supply cable, wherein the drive by a control unit of the coordinate measuring machine receives control signals, whereby the supply cable by means of a bearing along its own separate from a first guide of the quill second guide be moved, so that the entry of lateral forces and moments on the quill is reduced by the supply cable.

Dadurch, dass die Versorgungskabel der Pinole mittels eines Lagers entlang einer von der ersten Führung der Pinole separaten zweiten Führung geführt werden, ist es möglich, die parasitären Kräfte der Versorgungskabel in Form von Querkräften und Momenten auf die zweite Führung abzuleiten, so dass diese Kräfte nicht auf die Pinole einwirken. Zusätzlich ist es möglich, durch die Ansteuerung eines Antriebs des Lagers dafür zu sorgen, dass das Lager der zweiten separaten Führung sich an einer Position befindet, bei denen die residualen parasitären Kräfte der Versorgungskabeln auf die Pinole resultierend aus dem Kabelverlauf zwischen dem Fixpunkt der Versorgungskabel am Lager und dem Fixpunkt der Versorgungskable an der Pinole reduziert werden. Due to the fact that the supply cables of the sleeve are guided by means of a bearing along a second guide separate from the first guide of the sleeve, it is possible to derive the parasitic forces of the supply cables in the form of transverse forces and moments on the second guide, so that these forces are not act on the quill. In addition, it is possible to provide by driving a drive of the bearing that the bearing of the second separate guide is in a position where the residual parasitic forces of the supply cables to the quill resulting from the cable path between the fixed point of the supply cable Bearings and the fixed point of the supply cable can be reduced at the quill.

In einer Ausführungsform wird das Lager durch den Antrieb synchron mit der Bewegung der Pinole mitbewegt. Hierdurch wird erreicht, dass der Abstand zwischen dem Fixpunkt der Versorgungskabel am Lager der zweiten separaten Führung und dem Fixpunkt der Versorgungskabel an der Pinole bei der Bewegung der Pinole konstant gehalten wird. Diese Bewegungsform ist somit die einfachste Möglichkeit, die residualen parasitären Kräfte auf die Pinole zu reduzieren. In one embodiment, the bearing is moved by the drive in synchronism with the movement of the quill. This ensures that the distance between the fixed point of the supply cable to the bearing of the second separate guide and the fixed point of the supply cable to the quill is kept constant during the movement of the quill. This motion is thus the easiest way to reduce the residual parasitic forces on the quill.

In einer weiteren Ausführungsform ist der Antrieb durch den Antrieb der Pinole zum Anfahren gewünschter Positionen in der vertikalen Koordinatenrichtung z entlang der ersten Führung gegeben, wobei das Lager der zweiten separaten Führung fest mit diesem Antrieb verbunden ist und wobei die Steuersignale für den Antrieb durch die Steuersignale für das Anfahren der gewünschten Position in der vertikalen Koordinatenrichtung z gegeben sind. Hierdurch kann der Antrieb für die Pinole gleichzeitig für das Verfahren des Lagers der zweiten separaten Führung mitgenutzt werden, wodurch ein separater Antrieb eingespart werden kann. Darüber hinaus hat dies Vorteile für die Steuerungssoftware, da eine separate Steuerung der Kabelführung entfallen kann. In a further embodiment, the drive is given by the drive of the sleeve for approaching desired positions in the vertical coordinate direction z along the first guide, wherein the bearing of the second separate guide is fixedly connected to this drive and wherein the control signals for driving by the control signals are given for approaching the desired position in the vertical coordinate direction z. As a result, the drive for the quill can be used simultaneously for the process of the bearing of the second separate guide, whereby a separate drive can be saved. In addition, this has advantages for the control software, since a separate control of the cable management can be omitted.

In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bewegt der genannte Antrieb nur das Lager der zweiten separaten Führung unmittelbar und erhält hierzu Steuersignale, die nur für die Bewegung dieses Lagers vorgesehen sind. In another embodiment of the method according to the invention moves said Drive only the bearing of the second separate guide directly and receives this control signals, which are provided only for the movement of this camp.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein. Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments of the invention with reference to the figures, the essential details of the invention show, and from the claims. The individual features can be realized individually for themselves or for several in any combination in a variant of the invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. In diesen zeigt Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to FIGS. In these shows

1 eine schematische Darstellung eines ersten erfindungsgemäßen Koordinatenmessgeräts in Portalbauweise; 1 a schematic representation of a first coordinate measuring machine according to the invention in gantry design;

2 eine schematische Darstellung einer zweiten Führung für die Versorgungskabel einer Pinole; und 2 a schematic representation of a second guide for the supply cable of a quill; and

3 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts der 2. 3 an enlarged view of a section of 2 ,

1 zeigt rein beispielhaft ein Koordinatenmessgerät 24 mit einer Pinole 4 in sogenannter Portalbauweise. Es versteht sich allerdings, dass die vorliegende Erfindung bei allen Koordinatenmessgeräten eingesetzt werden kann, die sich zu einer Koordinatenmessung einer Pinole als Träger eines Messkopfes bedienen, so insbesondere auch bei Koordinatenmessgeräten in Brückenbauweise und dass sich daher der Begriff Koordinatenmessgerät im Rahmen der vorliegenden Anmeldung auf alle diese genannten Koordinatenmessgeräte und deren Abwandlungen erstreckt. 1 shows purely by way of example a coordinate measuring machine 24 with a quill 4 in so-called gantry construction. It is understood, however, that the present invention can be used in all coordinate measuring machines that use a coordinate measurement of a quill as a carrier of a measuring head, so in particular in coordinate measuring machines in bridge construction and therefore that the term coordinate measuring in the context of the present application to all extending said coordinate measuring machines and their modifications.

Das Koordinatenmessgerät 24 weist einen Taststift 6 auf, der auswechselbar an einem Mess- bzw. Tastkopf 5 befestigt ist und der gegenüber dem Tastkopf 5 in den drei Koordinatenrichtungen x, y und z ausgelenkt werden kann. Die Auslenkung des Taststiftes 6 in den drei Koordinatenrichtungen x, y und z wird über drei im Tastkopf 5 befindliche Messgeber erfasst. Der Tastkopf 5 seinerseits kann in den drei Koordinatenrichtungen x, y und z bewegt werden. Dazu weist die Portalmechanik ein Messportal 2 auf, das in der mit dem Pfeil y bezeichneten Koordinatenrichtung gegenüber dem Messtisch 1 verfahren werden kann. Entlang der den Messtisch 1 überspannenden Traverse des Messportals 2 wiederum ist der sogenannte Messschlitten 3 in der mit dem Pfeil x bezeichneten Richtung beweglich geführt. Am Messschlitten 3 wiederum ist die Pinole 4 in der vertikalen mit dem Pfeil z bezeichneten Richtung beweglich geführt, so dass der Tastkopf 5 über die Portalmechanik in den drei Koordinatenrichtungen x, y und z verfahren werden kann. Bei einem Koordinatenmessgerät in Brückenbauweise übernimmt eine Messbrücke die Aufgabe des Messportals 2, den Messschlitten 3 mit der Pinole 4 in der Koordinatenrichtung y zu verfahren. Die Vermessung eines Werkstückes erfolgt nunmehr derart, dass der Taststift 6 das zu vermessende Werkstück 7 an vorgesehenen Messpunkten antastet, wobei im Tastkopf 5 die Auslenkung des Taststiftes 6 gegenüber dem Tastkopf 5 in den drei Koordinatenrichtungen x, y und z gemessen wird. Zusätzlich werden an den drei Inkrementalmaßstäben 8a–8c, die von optischen Ableseköpfen abgetastet werden, die aktuelle Position des Tastkopfes 5 in den drei Koordinatenrichtungen x, y und z gemessen. Zur Ermittlung eines Messpunktes werden nunmehr die Maßstabsmesswerte 8a–8c mit den durch die Messgeber im Tastkopf 5 ermittelten Taststiftauslenkungen komponentenrichtig verrechnet und hieraus ein Messpunkt generiert. The coordinate measuring machine 24 has a stylus 6 on, the interchangeable on a measuring or probe 5 is attached and the opposite the probe 5 in the three coordinate directions x, y and z can be deflected. The deflection of the stylus 6 in the three coordinate directions x, y and z is about three in the probe 5 detected encoder detected. The probe 5 in turn, it can be moved in the three coordinate directions x, y and z. For this purpose, the portal mechanism has a measuring portal 2 on, in the coordinate direction indicated by the arrow y relative to the measuring table 1 can be moved. Along the measuring table 1 spanning traverse of the Messportal 2 in turn, the so-called measuring slide 3 movably guided in the direction indicated by the arrow x. On the measuring slide 3 again, the quill is 4 guided movably in the vertical direction indicated by the arrow z, so that the probe 5 can be moved via the portal mechanism in the three coordinate directions x, y and z. In a coordinate measuring machine in bridge construction, a measuring bridge takes over the task of the measuring portal 2 , the measuring slide 3 with the quill 4 in the coordinate direction y to proceed. The measurement of a workpiece is now carried out such that the stylus 6 the workpiece to be measured 7 probed at intended measuring points, wherein in the probe 5 the deflection of the stylus 6 opposite the probe 5 is measured in the three coordinate directions x, y and z. Additionally, at the three incremental scales 8a - 8c , which are scanned by optical read heads, the current position of the probe 5 measured in the three coordinate directions x, y and z. To determine a measuring point, the scale measurement values now become 8a - 8c with the through the encoder in the probe 5 determined stylus deflections computed correctly and generated from this a measurement point.

Um nunmehr komplexe Werkstücke mit einer komplexen Geometrie vermessen zu können, werden üblicherweise unterschiedliche Taststifte benötigt, die in einem nicht dargestellten Magazin vorgehalten werden und automatisiert über eine Wechseleinrichtung am Tastkopf 5 eingewechselt werden können. Die unterschiedlichen Taststifte weisen üblicherweise einen oder mehrere Tasterschäfte auf, an deren Enden Antastkörper, wie beispielsweise eine Tastkugel oder ein Zylinder befestigt sein können. Eine horizontale Bohrung beispielsweise wird man mit einem horizontal ausgerichteten Tasterschaft, d.h. mit einem sogenannten seitlich angeordneten Taststift 6, vermessen können, während eine vertikale Bohrung mit einem vertikal ausgerichteten Tasterschaft vermessen werden kann. To be able to measure now complex workpieces with a complex geometry, usually different styli are needed, which are kept in a magazine, not shown, and automated via a removable device on the probe 5 can be changed. The different styli usually have one or more probe shafts, at the ends of probes, such as a probe ball or a cylinder can be attached. For example, a horizontal hole will be made with a horizontally aligned stylus shaft, ie with a so-called laterally arranged stylus 6 , while a vertical hole can be measured with a vertically aligned probe shaft.

Die Steuerung des Messablaufes und der Antriebsmittel des Koordinatenmessgerätes, sowie die Aufnahme und Auswertung der hierbei ermittelten Messwerte erfolgt durch eine Steuer und Auswerteeinheit 9, die hier in diesem Ausführungsbeispiel beispielhaft durch einen einzigen Rechner realisiert ist. Die Steuer- und Auswerteeinheit 9 kann zusätzlich mit einem nicht dargestellten Bedienpult verbunden werden, mit dem über Bedienhebel das Koordinatenmessgerät auch manuell in den Koordinatenrichtungen x, y und z verfahren werden kann, sowie auch andere Funktionen, wie beispielsweise ein Taststiftwechsel oder eine Bedienung des Messprogramms vorgenommen werden können. The control of the measurement process and the drive means of the coordinate measuring machine, as well as the recording and evaluation of the measured values determined in this case by a control and evaluation 9 , which is realized here by way of example in this embodiment by a single computer. The control and evaluation unit 9 can also be connected to a control panel, not shown, with the control lever via the coordinate measuring machine can also be moved manually in the coordinate directions x, y and z, as well as other functions, such as a stylus change or operation of the measurement program can be made.

Alternativ zu einem Tastkopf 5 kann das Koordinatenmessgerät 24 der 1 auch mit einem optischen Messsystem als Messkopf 5 ausgerüstet sein. Diese optischen Messköpfe weisen in der Regel neben den typischen elektrischen und pneumatischen Versorgungskabeln für Tastköpfe auch Glasfaserkabel zur Übertragung optischer Signale auf. Alternatively to a probe 5 can the coordinate measuring machine 24 of the 1 also with an optical measuring system as measuring head 5 be equipped. In addition to the typical electrical and pneumatic probes for probes, these optical probes also typically include fiber optic cables for transmitting optical signals.

Die 2 und die 3 als Vergrößerung eines Bildausschnitts der 2 zeigen eine zweite separate Führung 26 im Sinne dieser Erfindung ausgeführt in Form zweier paralleler Führungsstangen 30 und 32 die miteinander durch die Querstege 44 und 46 verbunden sind. Die Führungsstange 30 dient neben der Führung eines nicht näher dargestellten elektrischen Antriebs zusammen mit der anderen Führungsstange 32 zur Führung eines Lagers 36 an dem das eine Ende 40 einer Energieführungskette 38 befestigt ist. Durch die Verwendung zweier Führungsstangen zur Führung des Lagers 36 wird eine Rotation des Lagers 36 verhindert. Eine pneumatisch gesteuerte Haltebremse 34 ist fest mit dem Lager 36 verbunden und dient bei Druckverlust zum Festhalten des Lagers 36. Es versteht sich, dass auch Bremsen anderer Bauart zum Festhalten des Lagers (36) eingesetzt werden können, welche durch ein Steuersignal angesteuert werden und das Lager (36) selbst bei einem Not-Halt entsprechend abbremsen und festhalten. Das Verbindungselement 42 verbindet den nicht näher dargestellten elektrischen Antrieb durch zum Beispiel ein Kreuz- oder Kugelgelenk fest mit dem Lager 36. Das Lager 36 der 2 und 3 ist hierbei als Luftlager ausgeführt. Das Ende 40 der Energieführungskette 38 ist als L-förmige Metallplatte ausgebildet und dient neben der Befestigung der Energieführungskette an dem beweglichen Lager 36 auch als Fix- und Übergabepunkt der in der Energieführungskette geführten Versorgungskabel zu einer gegenüberliegenden Pinole 4. Der Übersichtlichkeit halber sind weder die Pinole 4 noch die Versorgungskabel in den 2 und 3 eingezeichnet. Das andere Ende der Energieführungskette sowie die Querstege 44 und 46 sind fest mit dem Messschlitten 3 des Koordinatenmessgeräts verbunden. Der nicht näher dargestellte elektrische Antrieb ist hingegen fest mit der Pinole 4 verbunden und dient neben dem Verfahren der Pinole gleichzeitigt zum Verfahren des Endes 40 der Energieführungskette 38. Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf elektrische Antriebe beschränkt ist. The 2 and the 3 as an enlargement of a picture section of the 2 show a second separate guide 26 in the sense of this invention carried out in the form of two parallel guide rods 30 and 32 with each other through the crossbars 44 and 46 are connected. The guide rod 30 serves in addition to the leadership of an electric drive not shown together with the other guide rod 32 to run a warehouse 36 at that one end 40 an energy chain 38 is attached. By using two guide rods to guide the bearing 36 becomes a rotation of the warehouse 36 prevented. A pneumatically controlled holding brake 34 is stuck with the camp 36 connected and used in pressure loss for holding the bearing 36 , It is understood that also brakes of another type for holding the bearing ( 36 ), which are controlled by a control signal and the bearing ( 36 ) decelerate and hold even with an emergency stop. The connecting element 42 connects the electric drive not shown by, for example, a cross or ball joint fixed to the camp 36 , The warehouse 36 of the 2 and 3 is designed here as an air bearing. The end 40 the energy chain 38 is designed as an L-shaped metal plate and is used in addition to the attachment of the power transmission chain to the movable bearing 36 also as a fix and transfer point of the supply cable routed in the energy supply chain to an opposite quill 4 , For clarity, neither the quill are 4 still the supply cable in the 2 and 3 located. The other end of the energy chain and the crossbars 44 and 46 are stuck with the measuring slide 3 connected to the coordinate measuring machine. The electric drive not shown, however, is fixed to the quill 4 connected and used in addition to the method of quill simultaneously to the process of the end 40 the energy chain 38 , It is understood that the present invention is not limited to electric drives.

Die Pinole 4 ist selbst durch eine erste Führung im Sinne dieser Erfindung geführt, die nicht in den Figuren dargestellt ist. Ein Beispiel für eine solche erste Führung der Pinole für Koordinatenmessgeräte mit hohen Anforderungen an die absolute Messgenauigkeit ist zum Beispiel in der 1 der US 6,629,778 B1 gezeigt. Diese erste Führung besteht aus einem rechtwinkeligen verwindungssteifen Führungsprofil dessen Außenflächen die vier Führungsflächen für die Luftlager zur Lagerung der Pinole 4 bilden. Dabei werden die vier Führungsflächen jeweils von mindestens einem Luftlager teilweise bedeckt, so dass sich zwischen Führungsfläche und Luftlager der Luftspalt zur Luftlagerung der Führungsfläche ergibt. Die Luftlager wiederum sind an dem Messschlitten 3 befestigt, so dass das Führungsprofil als Kern der Pinole 4 zwischen diesen Luftlagern beweglich geführt ist. Es versteht sich, dass die Führungsrichtung der ersten Führung für die Bewegung der Pinole 4 in der Koordinatenrichtung z mit der Führungsrichtung der zweiten Führung 26 der Versorgungskabel weitestgehend übereinstimmt. The quill 4 itself is guided by a first guide in the sense of this invention, which is not shown in the figures. An example of such a first guide of the quill for coordinate measuring machines with high demands on the absolute measurement accuracy is for example in 1 of the US 6,629,778 B1 shown. This first guide consists of a rectangular torsion-resistant guide profile whose outer surfaces the four guide surfaces for the air bearings for the bearing of the quill 4 form. In this case, the four guide surfaces are each partially covered by at least one air bearing, so that there is an air gap between the guide surface and air bearing for air bearing of the guide surface. The air bearings in turn are on the measuring slide 3 attached, leaving the guide profile as the core of the quill 4 is movably guided between these air bearings. It is understood that the guiding direction of the first guide for the movement of the quill 4 in the coordinate direction z with the guide direction of the second guide 26 the supply cable largely coincides.

Somit zeigen die 2 und 3 in Verbindung mit 1 ein Koordinatenmessgerät 24 in Brücken- oder Portalbauweise zur Vermessung eines Werkstücks 7 umfassend eine entlang einer ersten Führung fahrbaren Pinole 4 mit Versorgungskabeln, einen Messkopf 5, ein fahrbares Messportal 2 oder eine fahrbare Messbrücke 2 mit einem Messschlitten 3 und einen Messtisch 1 auf dem das Werkstück 7 zur Vermessung positioniert wird, wobei die genannten Versorgungskabel der Pinole 4 zwischen der Pinole 4 und dem Messschlitten 3 des fahrbaren Messportals 2 oder der fahrbaren Messbrücke 2 mittels eines Lagers 36 entlang einer eigenen von der Führung der Pinole 4 separaten zweiten Führung 26 geführt werden, so dass der Eintrag von Querkräften und Momenten auf die Pinole 4 durch die Versorgungskabel reduziert wird. Thus, the show 2 and 3 combined with 1 a coordinate measuring machine 24 in bridge or gantry design for measuring a workpiece 7 comprising a sleeve which can be moved along a first guide 4 with supply cables, a measuring head 5 , a mobile measuring portal 2 or a mobile bridge 2 with a measuring slide 3 and a measuring table 1 on the workpiece 7 is positioned for surveying, said supply cable of the quill 4 between the quill 4 and the measuring slide 3 the mobile measuring portal 2 or the mobile bridge 2 by means of a warehouse 36 along its own from the leadership of the quill 4 separate second guide 26 be guided, so that the entry of shear forces and moments on the quill 4 is reduced by the supply cable.

Das Koordinatenmessgerät umfasst ferner eine Energieführungskette 38, wobei die Energieführungskette 38 mit dem einem Ende an dem Messschlitten 3 und mit dem anderen Ende 40 am Lager 36 der zweiten separaten Führung 26 befestigt ist. Nicht gezeigt ist hingegen in den 2 und 3, dass die Versorgungskabel am Lager 36 der zweiten separaten Führung 26 befestigt sind. Hierzu können die Versorgungskabel mittels Kabelbindern an den Schlitzen des Endes 40 der Energieführungskette 38 befestigt werden. The coordinate measuring machine further comprises an energy guiding chain 38 , where the energy chain 38 with one end to the measuring slide 3 and with the other end 40 in stock 36 the second separate tour 26 is attached. Not shown, however, is in the 2 and 3 that the supply cables in stock 36 the second separate tour 26 are attached. To do this, the supply cables can be attached to the slots of the end by means of cable ties 40 the energy chain 38 be attached.

Das Lager 36 der zweiten separaten Führung 26 ist zwar in den 2 und 3 zur Vermeidung von Reibungswäre als Luftlager ausgeführt, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung von Luftlagern beschränkt. Grundsätzlich kommen auch Lager aus der Gruppe umfassend Gleitlager, Kugellager, Wälzlager, Magnetlager und Luftlager als Lager 36 der zweiten separaten Führung 26 in Frage. The warehouse 36 the second separate tour 26 is in the 2 and 3 However, the present invention is not limited to the use of air bearings to avoid Reibungswäre designed as an air bearing. In principle, bearings from the group comprising plain bearings, ball bearings, rolling bearings, magnetic bearings and air bearings come as a bearing 36 the second separate tour 26 in question.

Dadurch, dass das Lager 36 durch das Verbindungselement 42 in 3 fest mit dem elektrischen Antrieb der Pinole 4 zum Anfahren gewünschter Positionen in der vertikalen Koordinatenrichtung z entlang der ersten Führung verbunden ist, wird das Lager 36 der zweiten separaten Führung 26 synchron mit der Bewegung der Pinole 4 mitbewegt. By doing that, the bearing 36 through the connecting element 42 in 3 firmly with the electric drive of the quill 4 for approaching desired positions in the vertical coordinate direction z along the first guide, the bearing becomes 36 the second separate tour 26 synchronous with the movement of the quill 4 moved.

Bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Vermessen eines Werkstücks 7 mittels eines Koordinatenmessgeräts 24, wobei das Koordinatenmessgerät 24 eine entlang einer ersten Führung fahrbaren Pinole 4 mit Versorgungskabeln, einen Messkopf 5, ein fahrbares Messportal 2 oder eine fahrbare Messbrücke 2 mit einem Messschlitten 3, einen Messtisch 1 auf dem das Werkstück 7 zur Vermessung positioniert wird und mindestens einen Antrieb zum Bewegen der Versorgungskabel entsprechend den 1 bis 3 umfasst, erhält der Antrieb durch eine Steuereinheit 9 des Koordinatenmessgeräts 24 Steuersignale, wodurch die Versorgungskabel mittels eines Lagers 36 entlang einer eigenen von einer ersten Führung der Pinole 4 separaten zweiten Führung 26 bewegt werden, so dass der Eintrag von Querkräften und Momenten auf die Pinole 4 durch die Versorgungskabel reduziert wird. Dabei wird das Lager 36 durch den Antrieb synchron mit der Bewegung der Pinole 4 aufgrund der festen Anbindung durch das Verbindungselement 42 mitbewegt. Dadurch kann sowohl ein separater Antrieb für das Lager 36 als auch eine separate Steuerungsregelung für die Ansteuerung eines solchen Antriebs entfallen, da das Lager 36 durch die Steuersignale für die Bewegung der Pinole 4 in der Koordinatenrichtung z mit Hilfe des Antriebs mitbewegt wird. In carrying out the method according to the invention for measuring a workpiece 7 by means of a coordinate measuring machine 24 , wherein the coordinate measuring machine 24 a quill that can be moved along a first guide 4 with supply cables, a measuring head 5 , a mobile measuring portal 2 or a mobile measuring bridge 2 with a measuring slide 3 , a measuring table 1 on the workpiece 7 is positioned for surveying and at least one drive for moving the supply cable according to the 1 to 3 includes receives the drive by a control unit 9 of the coordinate measuring machine 24 Control signals, whereby the supply cables by means of a bearing 36 along its own from a first guide the quill 4 separate second guide 26 be moved so that the entry of shear forces and moments on the quill 4 is reduced by the supply cable. This is the camp 36 by the drive in synchronism with the movement of the quill 4 due to the fixed connection by the connecting element 42 moved. This allows both a separate drive for the bearing 36 as well as a separate control regulation for the control of such a drive omitted because the bearing 36 by the control signals for the movement of the quill 4 in the coordinate direction z is moved by means of the drive.

Alternativ kann natürlich ein separater Antrieb nur für das Lager 36 der zweiten separaten Führung 26 vorgesehen sein, der das Lager 36 unmittelbar bewegt und hierzu eigene Steuersignale von den Steuer- und Auswerteeinheit 9 erhält, die nur für die Bewegung dieses Lagers 36 vorgesehen sind. Dies erfordert neben einem separatem Antrieb auch eine auch eine separate Steuerungsregelung für das Lager 36, die für eine Bewegung des Lagers 36 in Abhängigkeit von der Bewegung der Pinole 4 in der vertikalen Koordinatenrichtung z sorgt. Alternatively, of course, a separate drive only for the camp 36 the second separate tour 26 be provided, the bearing 36 moved directly and this own control signals from the control and evaluation 9 receives only for the movement of this camp 36 are provided. In addition to a separate drive, this also requires a separate control system for the bearing 36 for a movement of the camp 36 depending on the movement of the quill 4 in the vertical coordinate direction z.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012103554 [0002]
US 6629778 B1 [0029]

Claims

Coordinate measuring machine ( 24 ) in bridge or portal construction for measuring a workpiece ( 7 ) comprising a sleeve movable along a first guide ( 4 ) with supply cables, a measuring head ( 5 ), a mobile measurement portal ( 2 ) or a mobile bridge ( 2 ) with a measuring slide ( 3 ) and a measuring table ( 1 ) on which the workpiece ( 7 ) is positioned for surveying, characterized in that the said supply cables of the quill ( 4 ) between the quill ( 4 ) and the measuring slide ( 3 ) of the mobile measuring portal ( 2 ) or the mobile bridge ( 2 ) by means of a warehouse ( 36 ) along its own from the leadership of the quill ( 4 ) separate second guide ( 26 ), so that the entry of shear forces and moments on the quill ( 4 ) is reduced by the supply cable.

Coordinate measuring machine ( 24 ) according to claim 1 comprising an energy guiding chain ( 38 ), whereby the energy supply chain ( 38 ) with one end on the measuring carriage ( 3 ) and with the other end ( 40 ) at the camp of the second separate leadership ( 26 ) is attached.

Coordinate measuring machine ( 24 ) according to claim 1 or 2, wherein the supply cables are in stock ( 36 ) are attached to the second separate guide.

Coordinate measuring machine ( 24 ) according to any one of the preceding claims, wherein the bearing ( 36 ) of the second separate leadership ( 26 ) A bearing is from the group comprising plain bearings, ball bearings, roller bearings, magnetic bearings and air bearings.

Coordinate measuring machine ( 24 ) according to any one of the preceding claims, wherein the bearing ( 36 ) of the second separate leadership ( 26 ) is an air bearing to avoid Reibungswäre.

Coordinate measuring machine ( 24 ) according to any one of the preceding claims, wherein the bearing ( 36 ) of the second separate leadership ( 26 ) in synchronism with the movement of the quill ( 4 ) is moved.

Coordinate measuring machine ( 24 ) according to any one of the preceding claims, wherein the bearing ( 36 ) of the second separate leadership ( 26 ) is moved by at least one drive.

Coordinate measuring machine ( 24 ) according to any one of the preceding claims, wherein the quill ( 4 ) has a drive for approaching desired positions in the vertical coordinate direction z along the first guide and wherein the bearing ( 36 ) of the second separate leadership ( 26 ) is firmly connected to this drive.

Method for measuring a workpiece ( 7 ) by means of a coordinate measuring machine ( 24 ) according to one of the preceding claims, wherein the coordinate measuring machine ( 24 ) a sleeve movable along a first guide ( 4 ) with supply cables, a measuring head ( 5 ), a mobile measurement portal ( 2 ) or a mobile bridge ( 2 ) with a measuring slide ( 3 ), a measuring table ( 1 ) on which the workpiece ( 7 ) is positioned for surveying and at least one drive for moving the supply cables, wherein the drive by a control unit ( 9 ) of the coordinate measuring machine ( 24 ) Receives control signals, whereby the supply cables by means of a bearing ( 36 ) along its own from a first guide of the quill ( 4 ) separate second guide ( 26 ) are moved, so that the entry of shear forces and moments on the quill ( 4 ) is reduced by the supply cable.

Method according to claim 9, wherein the bearing ( 36 ) by the drive in synchronism with the movement of the quill ( 4 ) is moved

Method according to one of claims 9 to 10, wherein said drive by the drive of the quill ( 4 ) is given for approaching desired positions in the vertical coordinate direction z along the first guide, wherein the bearing ( 36 ) of the second separate leadership ( 26 ) is fixedly connected to this drive and wherein the control signals for the drive are given by the control signals for approaching the desired position in the vertical coordinate direction z.

Method according to one of claims 9 to 10, wherein said drive only the bearing ( 36 ) of the second separate leadership ( 26 ) is moved immediately and this receives control signals that only for the movement of this camp ( 36 ) are provided.