DE102017217701B4 - Luftlagereinrichtung, Verfahren zur Herstellung einer Luftlagereinrichtung, Halteeinrichtung mit Luftlagereinrichtung sowie Koordinatenmessgerät - Google Patents

Luftlagereinrichtung, Verfahren zur Herstellung einer Luftlagereinrichtung, Halteeinrichtung mit Luftlagereinrichtung sowie Koordinatenmessgerät Download PDF

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Abstract

Luftlagereinrichtung, wobei die Luftlagereinrichtung (1) an einer Rückseite (14) mindestens einen Aufnahmeabschnitt (8) für ein Verbindungselement (17) zur mechanischen Verbindung der Luftlagereinrichtung (1) mit einer Halteeinrichtung (16) aufweist oder ausbildet, wobei die Luftlagereinrichtung (1) mindestens einen Aufnahmeabschnitt (21, 23) für Klebematerial zur Verklebung der Luftlagereinrichtung (1) mit der Halteeinrichtung (16) aufweist oder ausbildet, wobei der Aufnahmeabschnitt (8) für das Verbindungselement (17) durch eine Ausnehmung, Aussparung oder Vertiefung im Bereich dieser Rückseite (14) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung oder die Aussparung oder die Vertiefung sacklochartig ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Luftlagereinrichtung, insbesondere zur Lagerung eines beweglichen Teils eines Koordinatenmessgeräts, eine Halteeinrichtung mit einer solchen Luftlagereinrichtung, ein Koordinatenmessgerät sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Luftlagereinrichtung.
  • Zur Bewegungsführung von hoch- und ultrapräzisen Werkzeugmaschinen sowie Messmaschinen, beispielsweise Koordinatenmessgeräten, werden u.a. Luftlagereinrichtungen verwendet, die den Vorteil einer annähernden Reibungsfreiheit und einer hohen Steifigkeit der Lagerung bieten. Auch können kurzperiodische oder lokal auftretende Führungsfehler bei Verwendung bestimmter Luftlagertypen ausgeglichen werden, welches in vorteilhafter Weise ein homogenes Führungsverhalten ermöglicht.
  • Luftlagereinrichtungen werden jedoch nicht nur in Koordinatenmessgeräten, sondern auch in einer Vielzahl von anderen Anwendungen verwendet. Luftlagereinrichtungen sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Neben verschiedenen Größen und unterschiedlichen Geometrien unterscheiden sich Luftlagereinrichtungen auch in der Ausbildung des Luftaustritts. Einige Luftlagereinrichtungen weisen z.B. eine Luftausströmung durch eine mittig angeordnete Drosselbohrung auf. Andere Luftlagereinrichtungen weisen Drosselbohrungen auf, welche auf einer Kreislinie mit einem definierten Durchmesser radial um eine Lagermittelachse angeordnet sind. Auch bekannt ist die Verwendung eines porösen Werkstoffes zur flächigen Durchströmung, welcher im bzw. am Auslass der Luftlagereinrichtung angeordnet sein kann.
  • Luftlagereinrichtungen werden zumeist aus Metallen, insbesondere aus Aluminium, Stahl oder Messing, gefertigt, wobei über zerspanende Herstellungsverfahren aus einem Vollkörper eine gewünschte Ausbildung der Luftlagereinrichtung hergestellt wird. Z.B. können Auslassöffnungen durch Bohrungen eingebracht werden. Über zerspanende Herstellungsverfahren können somit Elemente zur Luftversorgung, Luftauslässe hergestellt werden.
  • Aus der DE 102 40 700 A1 ist ein Koordinatenmessgerät bekannt, welches eine an einem Schlitten gelagerte Pinole aufweist, wobei der Schlitten an einer Traverse mit Luftlagern gelagert ist. Weiter ist eine Vorspannung von Führungslagern durch Luftlager offenbart.
  • Die EP 2 924 721 A1 offenbart eine Positioniereinrichtung in Portalbauweise mit einem Laufwagen, der auf Luftlagern auf einem Granit ruht.
  • Weiter bekannt ist die DE 195 33 690 A1 , die ein Luftlager offenbart, welches aus einem Körper besteht, in den Bohrungen zur Führung von Luft zu einer Unterfläche des Körpers eingeformt sind. Der Körper des Luftlagers ist als Aluminium-Gussteil hergestellt.
  • Die nachveröffentlichte DE 10 2017 212 090 A1 offenbart eine Luftlagereinrichtung, wobei zumindest ein Grundkörper der Luftlagereinrichtung eine bionische Struktur aufweist. Die Druckschrift beschreibt auch, dass die Luftlagereinrichtung mit einer Halteeinrichtung verklebt werden kann. Weiter offenbart die Druckschrift, dass der Grundkörper einen Aufnahmeabschnitt für ein Verbindungselement zur mechanischen Verbindung des Grundkörpers der Luftlagereinrichtung mit der Halteeinrichtung für den Grundkörper aufweist oder ausbildet.
  • Die US 5,989,444 A offenbart ein Luftlager.
  • Es stellt sich das technische Problem, eine Luftlagereinrichtung, eine Halteeinrichtung mit einer Luftlagereinrichtung, ein Koordinatenmessgerät sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Luftlagereinrichtung zu schaffen, die eine alternative oder verbesserte, insbesondere zuverlässigere, Befestigung der Luftlagereinrichtung an der Halteeinrichtung ermöglicht. Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 9, 10 und 11. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Vorgeschlagen wird eine Luftlagereinrichtung, insbesondere zur Lagerung eines beweglichen Teils eines Koordinatenmessgeräts. Über die Luftlagereinrichtung kann eine Luftschicht, die auch als Luftfilm bezeichnet werden kann, zwischen zwei Lagerungspartnerkörpern, beispielsweise zwischen der Luftlagereinrichtung und einem Trägerkörper, erzeugt werden. Die Luftlagereinrichtung kann hierbei einen der Lagerungspartnerkörper bereitstellen und eine Lauffläche aufweisen. Ein weiterer Lagerungspartnerkörper kann dann eine Gegenlauffläche aufweisen. Dies kann beispielsweise der Trägerkörper sein. Der Trägerkörper kann beispielsweise ein Führungsbalken sein, insbesondere ein Querträger oder eine Traverse eines Koordinatenmessgeräts. Es ist jedoch auch möglich, dass der Lagerungspartnerkörper ein Rotor ist.
  • Die zwischen diese Lagerungspartnerkörper eingebrachte Druckluft kann hierbei ein Schmiermedium und gleichzeitig ein Druckpolster bilden, welches z.B. eine Last berührungsfrei an/auf dem Lagerungspartnerkörper lagern kann. Die Luftlagereinrichtung kann insbesondere eine Lagereinrichtung sein, die eine Relativbewegung zwischen den Lagerungspartnerkörpern ermöglicht. Die Relativbewegung kann insbesondere eine Linearbewegung sein. Beispielsweise kann die Luftlagereinrichtung Bestandteil einer Führungseinrichtung sein, welche zur Führung der erläuterten Bewegung, insbesondere Linearbewegung, dient. Insbesondere kann die Luftlagereinrichtung Teil eines Laufwagens oder sogenannten X-Schlittens sein. Dies wird später näher erläutert.
  • Es ist jedoch selbstverständlich auch vorstellbar, dass die Relativbewegung eine Rotationsbewegung ist. In diesem Fall kann beispielsweise die Luftlagereinrichtung an einem Stator angeordnet sein, wobei der Lagerungspartnerkörper z.B. ein Rotor ist.
  • Die Luftlagereinrichtung kann einen Grundkörper umfassen. Der Grundkörper kann hierbei aus Metall, Keramik oder aus Kunststoff, insbesondere einem faserverstärkten Kunststoff, oder aus einer Mischung dieser Materialien ausgebildet sein. Ebenfalls kommt als Material eine Metalllegierung infrage.
  • Weiter kann die Luftlagereinrichtung eine Vorderseite, die auch als Oberseite bezeichnet werden kann, aufweisen oder ausbilden. Diese kann eine dem durch die Luftlagereinrichtung erzeugbaren Luftspalt zugeordnete Seite der Luftlagereinrichtung bezeichnen. Eine Rückseite, die auch als Unterseite bezeichnet werden kann, kann eine dem durch die Luftlagereinrichtung erzeugbaren Luftspalt abgewandte Seite der Luftlagereinrichtung bezeichnen. Eine zentrale Mittelachse der Luftlagereinrichtung kann sich hierbei von der Rückseite zur Vorderseite hin erstrecken. Die zentrale Mittelachse kann eine zentrale Symmetrieachse der Luftlagereinrichtung sein.
  • An der Vorderseite kann die Lauffläche der Luftlagereinrichtung ausgebildet oder ein Element angeordnet sein, welches die Lauffläche ausbildet, beispielsweise ein Ausstromkörper. Weiter ist es möglich, dass die Luftlagereinrichtung mindestens eine Seitenwand aufweist oder ausbildet. Die Vorderseite und/oder die Rückseite und/oder die mindestens eine Seitenwand kann hierbei beispielsweise von dem Grundkörper ausgebildet werden.
  • Die Luftlagereinrichtung, insbesondere der Grundkörper, weist mindestens einen Aufnahmeabschnitt für ein Verbindungselement zur mechanischen Verbindung der Luftlagereinrichtung mit einer Halteeinrichtung auf oder bildet diesen Aufnahmeabschnitt aus. Das Verbindungselement kann ein mechanisches Element sein, z.B. ein aus Metall oder aus Kunststoff ausgebildetes Element. Ein Verbindungselement kann z.B. (teilkugelförmig ausgebildet sein oder einen (teil-)kugelförmigen Abschnitt aufweisen, der in dem Aufnahmeabschnitt angeordnet werden kann. Hierbei kann ein Durchmesser des Aufnahmeabschnitts kleiner als ein Durchmesser des (teil-)kugelförmigen Abschnitts sein.
  • Das Verbindungselement ist weiter mechanisch mit der Halteeinrichtung verbindbar, insbesondere über eine form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssige Verbindung. Die mechanische Verbindung kann eine lösbar oder eine unlösbare Verbindung sein. Das Verbindungselement kann zur Lagerung der Luftlagereinrichtung an der Halteeinrichtung dienen. Das Verbindungselement kann insbesondere eine nachfolgend noch näher erläuterte bewegliche Lagerung der Luftlagereinrichtung an der Halteeinrichtung ermöglichen.
  • Insbesondere kann das Verbindungselement Verbindungsmittel zur Herstellung dieser mechanischen Verbindung aufweisen oder ausbilden. Die Halteeinrichtung kann dann mit diesen Verbindungsmitteln wechselwirkende Verbindungsmittel aufweisen oder ausbilden. Insbesondere kann das Verbindungselement mit der Halteeinrichtung verschraubt werden, wobei das Verbindungselement einen Gewindeabschnitt aufweisen oder ausbilden kann. Somit kann das Verbindungselement sowohl einen Verbindungselementabschnitt zur Aufnahme in dem Aufnahmeabschnitt der Luftlagereinrichtung als auch ein Verbindungsmittel zur mechanischen Verbindung mit der Halteeinrichtung aufweisen oder ausbilden. Beispielsweise kann das Verbindungselement als Gewindestift mit einem (teil-)kugelförmigen Abschnitt ausgebildet sein. Hierbei können ein Gewinde und der (teil-)kugelförmigen Abschnitt an verschiedenen Enden des Gewindestifts angeordnet sein. Alternativ kann das Verbindungselement jedoch auch als Kugel ausgebildet sein, welche einerseits in dem Aufnahmeabschnitt der Luftlagereinrichtung und andererseits auch in einem Aufnahmeabschnitt der Halteeinrichtung angeordnet werden kann.
  • Der Aufnahmeabschnitt ist an der Rückseite der Luftlagereinrichtung ausgebildet. Der Aufnahmeabschnitt ist durch eine Ausnehmung, Aussparung oder Vertiefung im Bereich dieser Rückseite ausgebildet. Diese Ausnehmung oder Aussparung oder Vertiefung ist erfindungsgemäß sacklochartig ausgebildet. Weiter insbesondere kann der Aufnahmeabschnitt kugelsegmentförmig, pyramiden- oder pyramidensegmentförmig oder kegel- oder kegelstumpfförmig ausgebildet sein.
  • Eine zentrale Mittelachse des Aufnahmeabschnitts kann hierbei parallel, weiter insbesondere konzentrisch, zu der vorhergehend erläuterten zentralen Mittelachse der Luftlagereinrichtung orientiert sein.
  • Weiter weist die Luftlagereinrichtung, insbesondere zusätzlich, mindestens einen Aufnahmeabschnitt für Klebematerial zur Verklebung der Luftlagereinrichtung mit der Halteeinrichtung auf oder bildet einen solchen Aufnahmeabschnitt aus. In dem Aufnahmeabschnitt, insbesondere einem Aufnahmevolumen des Aufnahmeabschnitts, kann somit Klebematerial angeordnet werden, wobei durch das Klebematerial die Luftlagereinrichtung mit der Halteeinrichtung verklebt werden kann.
  • Der Aufnahmeabschnitt kann von dem vorhergehend erläuterten Grundkörper ausgebildet werden. Auch kann der Grundkörper den Aufnahmeabschnitt aufweisen. Auch kann ein Gehäuse der Luftlagereinrichtung den Aufnahmeabschnitt für Klebematerial aufweisen oder ausbilden. Die Klebeverbindung kann insbesondere eine nachfolgend noch näher erläuterte starre Lagerung der Luftlagereinrichtung an der Halteeinrichtung ermöglichen.
  • Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass die Luftlagereinrichtung entweder über das vorhergehend erläuterte Verbindungselement mechanisch mit der Halteeinrichtung verbunden werden kann, wobei die Luftlagereinrichtung alternativ oder zusätzlich mit der Halteeinrichtung verklebt werden kann. Wird eine Verbindung über Kleben vorgesehen, so ergibt sich in vorteilhafter Weise eine zuverlässige mechanische Verbindung. Wird eine Verbindung über das Verbindungselement vorgesehen, so ergibt sich in vorteilhafter Weise eine mechanische Verbindung, die eine gewünschte Relativbewegung zwischen Halteeinrichtung und Luftlagereinrichtung zulassen kann.
  • Weiter ergibt sich eine höhere Flexibilität bei der mechanischen Verbindung der Luftlagereinrichtung mit der Halteeinrichtung, da die Luftlagereinrichtung sowohl an die Halteeinrichtung angeklebt oder über das Verbindungselement mit dieser verbunden werden kann.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Aufnahmeabschnitt für das Verbindungselement an einer Rückseite der Luftlagereinrichtung angeordnet. Ist das Verbindungselement in dem Aufnahmeabschnitt angeordnet, so kann es sich von der Rückseite der Luftlagereinrichtung weg und hin zu einem Abschnitt der Halteeinrichtung erstrecken, der zur Aufnahme bzw. Befestigung dieses Verbindungselements dient. Hierdurch ergibt sich in zuverlässiger Weise eine bauraumsparende, aber zuverlässige mechanische Verbindung zwischen Luftlagereinrichtung und Halteeinrichtung.
  • In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist ein Aufnahmeabschnitt für Klebematerial an einer Rückseite der Luftlagereinrichtung angeordnet. Hierdurch ergibt sich ebenfalls in vorteilhafter Weise eine einfache und bauraumsparende Befestigung der Luftlagereinrichtung an einer Halteeinrichtung, insbesondere ohne dass das Luftausströmen durch Klebematerial behindert wird.
  • In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist ein Aufnahmeabschnitt für Klebematerial an einer Seitenwand der Luftlagereinrichtung angeordnet.
  • Es ist möglich, dass ein Aufnahmeabschnitt für Klebematerial an der Rückseite der Luftlagereinrichtung und mindestens ein Aufnahmeabschnitt für Klebematerial an der Seitenwand angeordnet sind. Selbstverständlich sind jedoch auch Ausführungsformen vorstellbar, wobei mindestens ein Aufnahmeabschnitt an der Rückseite und kein Aufnahmeabschnitt an der Seitenwand angeordnet ist oder wobei mindestens ein Aufnahmeabschnitt an der Seitenwand, jedoch kein Aufnahmeabschnitt an der Rückseite angeordnet ist.
  • Durch die Anordnung eines Aufnahmeabschnitts an einer Seitenwand der Luftlagereinrichtung ergibt sich eine weitere Bauraumeinsparung bei der Befestigung der Luftlagereinrichtung an der Halteeinrichtung, insbesondere da die Halteeinrichtung zumindest teilweise in eine Aussparung der Halteeinrichtung eingeklebt werden kann.
  • In einer weiteren Ausführungsform erstreckt sich ein Aufnahmeabschnitt an der Seitenwand von einer Rückseite hin zu einer Vorderseite der Luftlagereinrichtung. Eine zentrale Mittelachse des Aufnahmeabschnitts kann hierbei parallel zur zentralen Mittelachse der Luftlagereinrichtung orientiert sein. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass eine zentrale Mittelachse des Aufnahmeabschnitts oder zumindest eines Teils des Aufnahmeabschnitts einen Winkel mit der zentralen Mittelachse der Luftlagereinrichtung einschließt. Dieser Winkel kann größer als Null sein. Weiter kann der Winkel zusätzlich kleiner als 90° sein. In diesem Fall kann ein Richtungsvektor der zentralen Mittelachse des Aufnahmeabschnitts einen Anteil aufweisen, der parallel zur zentralen Mittelachse der Luftlagereinrichtung orientiert ist.
  • Es ist möglich, dass der Aufnahmeabschnitt an der Rückseite beginnt. Alternativ oder kumulativ ist es möglich, dass der Aufnahmeabschnitt an der Vorderseite endet. Vorzugsweise beginnt der Aufnahmeabschnitt an der Rückseite und endet vor der Vorderseite, insbesondere derart, dass kein Klebematerial aus dem Aufnahmeabschnitt auf die Vorderseite gelangen kann oder dies zumindest erschwert wird.
  • Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine zuverlässige Verklebung der Luftlagereinrichtung mit der Halteeinrichtung.
  • In einer weiteren Ausführungsform erstreckt sich ein Aufnahmeabschnitt für Klebematerial an einer Seitenwand entlang einer Umfangsrichtung der Luftlagereinrichtung, insbesondere der Umfangsrichtung des Gehäuses oder des Grundkörpers. Dies kann insbesondere bedeuten, dass eine zentrale Mittelachse des Aufnahmeabschnitts oder zumindest eines Teilabschnitts des Aufnahmeabschnitts einen Winkel von 90° mit der zentralen Mittelachse der Luftlagereinrichtung einschließt. In diesem Fall kann ein Richtungsvektor der zentralen Mittelachse des Aufnahmeabschnitts keinen Anteil aufweisen, der parallel zur zentralen Mittelachse der Luftlagereinerichtung orientiert ist.
  • Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise ebenfalls eine zuverlässige Verklebung der Luftlagereinrichtung mit der Halteeinrichtung.
  • In einer weiteren Ausführungsform mündet ein Aufnahmeabschnitt, der sich an der Seitenwand von der Rückseite hin zu der Vorderseite erstreckt, an einem vorderseitigen Ende in dem Aufnahmeabschnitt, der sich entlang der Umfangsrichtung erstreckt. Wird z.B. Klebematerial in den sich von der Rückseite hin zur Vorderseite erstreckenden Aufnahmeabschnitt eingefüllt, insbesondere von der Rückseite, so kann das Klebematerial hin zur Vorderseite fließen, wobei es aus diesem Aufnahmeabschnitt in den sich entlang der Umfangsrichtung verlaufenden Aufnahmeabschnitt hineinfließen kann.
  • Es ist jedoch auch möglich, dass ein Aufnahmeabschnitt, der sich an der Seitenwand von der Rückseite hin zu der Vorderseite erstreckt, vor dem Aufnahmeabschnitt, der sich entlang der Umfangsrichtung erstreckt, endet. In diesem Fall kann zwischen einem vorderseitigen Ende des Aufnahmeabschnitts, der sich an der Seitenwand von der Rückseite hin zu der Vorderseite erstreckt, und dem Aufnahmeabschnitt, der sich entlang der Umfangsrichtung erstreckt, ein vorbestimmter Abstand vorhanden sein.
  • Hierdurch wird in vorteilhafter Weise verhindert, dass Klebematerial auf die Vorderseite gelangen kann und dort beispielsweise Luftausströmöffnungen verstopfen können. Der entlang der Umfangsrichtung verlaufende Aufnahmeabschnitt kann auch als Stopp-Aufnahmeabschnitt bezeichnet werden. Somit wird in vorteilhafter Weise eine sichere mechanische Befestigung der Luftlagereinrichtung an der Halteeinrichtung ermöglicht, wobei gleichzeitig eine Betriebssicherheit der Luftlagereinrichtung erhöht wird.
  • In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist ein Aufnahmeabschnitt für Klebematerial als Nut ausgebildet. Eine Nut kann hierbei in einer Querschnittsebene senkrecht zur zentralen Mittelachse der Nut einen teilkreisförmigen, insbesondere halbkreisförmigen, einen rechteckförmigen, einen dreieckförmigen oder trapezförmigen Querschnitt aufweisen. Eine Nut kann beispielsweise durch Fräsen hergestellt werden. In der erläuterten Querschnittsebene kann sich z.B. eine Breite der Nut in einer Richtung von der Oberseite der Nut bis zur Bodenseite der Nut verjüngen. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache Fertigung des mindestens einen Aufnahmeabschnitts für Klebematerial.
  • In einer weiteren Ausführungsform verändert sich eine Nutbreite, insbesondere entlang der Nut. Insbesondere kann sich eine Nutbreite einer Nut, die sich von der Rückseite hin zur Vorderseite erstreckt, hin zur Vorderseite verändern, insbesondere verringern.
  • Auch hierdurch kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass Klebematerial nicht auf die Vorderseite der Luftlagereinrichtung gelangen kann und hierdurch Luftaustrittsöffnungen verstopfen können.
  • Weiter vorgeschlagen wird eine Halteeinrichtung mit mindestens einer Luftlagereinrichtung gemäß einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen. Die Halteeinrichtung kann insbesondere ein Laufwagen, der auch als Schlitten oder X-Schlitten bezeichnet werden kann, oder ein Teil davon sein. Der Laufwagen wiederum kann Teil eines Koordinatenmessgeräts sein. Insbesondere kann der Laufwagen durch mindestens eine Luftlagereinrichtung auf/an einem Trägerkörper gelagert sein. Der Trägerkörper kann ebenfalls ein Teil des Koordinatenmessgeräts sein, insbesondere eine sogenannte Traverse.
  • Die Halteeinrichtung oder zumindest ein Teil davon kann käfigförmig ausgebildet sein. Es ist insbesondere möglich, dass nur Abschnitte, nicht aber die gesamte Halteeinrichtung, käfigförmig ausgebildet sind. Eine derart käfigförmige Ausbildung ist in der eingangs erläuterten DE 10 2017 212 090 A1 detailliert beschrieben. Dementsprechend wird für diese Offenbarung vollumfänglich Bezug auf die Offenbarung bezüglich der Merkmale einer derart ausgebildeten käfigförmigen Halteeinrichtung genommen.
  • Die Halteeinrichtung kann insbesondere mindestens ein Aufnahme- und/oder Befestigungsabschnitt zur Halterung der mindestens einen Luftlagereinrichtung aufweisen. Beispielsweise kann die Halteeinrichtung eine Aussparung, insbesondere eine als Durchgangsöffnung ausgebildete Aussparung, aufweisen, wobei die Luftlagereinrichtung in der Aussparung angeordnet werden kann.
  • Hierbei ist es möglich, dass die Luftlagereinrichtung mit der Halteeinrichtung über ein Verbindungselement zur mechanischen Verbindung verbunden ist. Alternativ oder kumulativ ist es möglich, dass die Luftlagereinrichtung mit der Halteeinrichtung verklebt ist. Für das Herstellen der Klebeverbindung kann Klebematerial in mindestens einem Aufnahmeabschnitt für Klebematerial der Luftlagereinrichtung angeordnet sein.
  • Es ist weiter möglich, dass die Halteeinrichtung, insbesondere der Aufnahme- und/oder Befestigungsabschnitt, zur Halterung der mindestens einen Luftlagereinrichtung einen Aufnahmeabschnitt zur Aufnahme des erläuterten Verbindungselements aufweist, der auch als Verbindungselement-Aufnahmeabschnitt bezeichnet werden kann.
  • Dieser Verbindungselement-Aufnahmeabschnitt der Halteeinrichtung kann z.B. eine Gewindebohrung aufweisen. In die Gewindebohrung kann das Verbindungselement eingeschraubt werden, insbesondere ein halteeinrichtungsseitiges Ende des Verbindungselements. In diesem Fall kann ein luftlagereinrichtungsseitiges Ende des Verbindungselements in dem Aufnahmeabschnitt der Luftlagereinrichtung angeordnet werden. Auch kann der Verbindungselement-Aufnahmeabschnitt der Halteeinrichtung durch eine Durchgangsöffnung, Ausnehmung, Aussparung oder Vertiefung ausgebildet sein. Diese Ausnehmung oder Aussparung oder Vertiefung kann insbesondere sacklochartig ausgebildet sein. Weiter insbesondere kann der Aufnahmeabschnitt kugelsegmentförmig, pyramiden- oder pyramidensegmentförmig oder kegel- oder kegelstumpfförmig ausgebildet sein.
  • Es ist möglich, dass die Halteeinrichtung ein Federelement aufweist oder ausbildet, wobei das Federelement den Verbindungselement-Aufnahmeabschnitt zur Aufnahme des erläuterten Verbindungselements aufweist oder ausbildet. Das Federelement kann z.B. mit einem Grundkörper der Halteeinrichtung mechanisch verbunden sein, insbesondere mechanisch starr verbunden sein.
  • Es ist weiter möglich, dass der Aufnahme- und/oder Befestigungsabschnitt der Halteeinrichtung zur Halterung der mindestens einen Luftlagereinrichtung einen Aufnahmeabschnitt zur Aufnahme von Klebematerial aufweist oder ausbildet. Diese können beispielsweise an Seitenwänden einer Aussparung zur Aufnahme der Luftlagereinrichtung angeordnet sein.
  • Somit ist es möglich, die Luftlagereinrichtung mechanisch mit der Halteeinrichtung zu verbinden. Hierbei ist es möglich, dass die Luftlagereinrichtung mechanisch starr, also fest gelagert mit der Halteeinrichtung verbunden wird. In diesem Fall ist keine Relativbewegung zwischen der Luftlagereinrichtung und der Halteeinrichtung möglich. Die mechanisch starre Verbindung kann insbesondere über vorhergehend erläuterte Klebeverbindung hergestellt werden. Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, andere formschlüssige, stoffschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindungsarten für diese Verbindung zu wählen.
  • Alternativ oder kumulativ ist es möglich, die Luftlagereinrichtung mechanisch beweglich, also losgelagert, mit der Halteeinrichtung zu verbinden. In diesem Fall kann eine Relativbewegung zwischen Luftlagereinrichtung und Halteeinrichtung möglich sein. Die Relativbewegung kann hierbei eine Rotationsbewegung mit einem, zwei oder drei voneinander unabhängigen Rotationsfreiheitsgrad(en) sein. Alternativ oder kumulativ kann die Relativbewegung eine Translationsbewegung mit einem, zwei oder drei voneinander unabhängigen Translationsfreiheitsgrad(en) sein. Bevorzugt ist die Relativbewegung eine Rotationsbewegung, aber keine Translationsbewegung. In diesem Fall ist ein Verkippen, aber kein Verschieben der Luftlagereinrichtung relativ zur Halteeinrichtung möglich. Dies kann in vorteilhafter Weise genutzt werden, um Fertigungstoleranzen im Lagerungspartnerkörper und somit Luftspaltänderungen auszugleichen. Eine mechanisch bewegliche Verbindung zwischen Luftlagereinrichtung und Halteeinrichtung kann insbesondere durch die Verbindung der Luftlagereinrichtung über das mindestens eine Verbindungselement mit der Halteeinrichtung hergestellt werden. Z.B. kann die Halteeinrichtung über einen Gewindestift mit der Luftlagereinrichtung mechanisch verbunden werden. Der Gewindestift kann in die Gewindebohrung des Befestigungsabschnitts eingeschraubt werden. Weiter kann der Gewindestift ein teilkugelförmiges Ende aufweisen, wobei das teilkugelförmige Ende in einem Aufnahmeabschnitt der Luftlagereinrichtung angeordnet ist/wird.
  • Auch kann die Halteeinrichtung über eine Kugel mit der Luftlagereinrichtung mechanisch verbunden werden. Die Kugel kann in einen Aufnahmeabschnitt des Befestigungsabschnitts der Halteeinrichtung eingelegt werden. Der Aufnahmeabschnitt des Befestigungsabschnitts kann entsprechend dem Aufnahmeabschnitt der Luftlagereinrichtung ausgebildet sein. Weiter kann die Kugel in einem Aufnahmeabschnitt der Luftlagereinrichtung angeordnet werden.
  • Bei einer derartigen Verbindung wird in vorteilhafter Weise das vorhergehend erläuterte Verkippen der Luftlagereinrichtung relativ zur Halteeinrichtung ermöglicht. In diesem Fall kann der Grundkörper in einer Ausnehmung oder Aussparung der Halteeinrichtung angeordnet sein, insbesondere derart, dass das erläuterte Verkippen möglich ist.
  • Wie vorhergehend bereits erläutert ist es auch möglich, dass die Halteeinrichtung mindestens ein Federelement aufweist oder ein Federelement ausbildet. Weiter kann die Luftlagereinrichtung über das Verbindungselement und das Federelement mit der Halteeinrichtung verbunden sein. Das Federelement kann insbesondere ein spiralförmiges Federelement sein.
  • Nachfolgend kann auf folgendes Referenzkoordinatensystem Bezug genommen werden. Eine Längsrichtung kann einer Längsachse der Halteeinrichtung entsprechen, insbesondere einer zentralen Mittelachse. Ist die Halteeinrichtung ein Laufwagen oder ein Teil davon, so kann die Längsrichtung parallel zu einer Bewegungsrichtung einer Linearbewegung des Laufwagens orientiert sein. Ist die Halteeinrichtung ein Stator oder ein Teil davon, so kann die Längsrichtung auch parallel zur einer Rotationsachse eines Rotors sein, der drehbar im Stator luftgelagert ist.
  • Eine Vertikalrichtung kann parallel und entgegengesetzt zu einer Gewichtskraft orientiert sein. Eine Querrichtung kann hierbei senkrecht zur Längs- und Vertikalrichtung orientiert sein. Die Raumrichtungen können ein kartesisches Koordinatensystem bilden. In diesem Fall können Seitenwandabschnitte entlang der Querrichtung beabstandet voneinander angeordnet sein. Insbesondere kann zwischen den Seitenwandabschnitten ein Aufnahmevolumen für einen Trägerkörper ausgebildet sein, auf/an dem die Halteeinrichtung durch eine daran angeordnete Luftlagereinrichtung gelagert wird.
  • Weiter können Oberflächen der Seitenwandabschnitte orthogonal zur Querrichtung orientiert sein. Hierbei kann insbesondere an einem der Seitenwandabschnitte mindestens eine Luftlagereinrichtung starr an der Halteeinrichtung gelagert sein, d.h. ortsfest relativ zur Halteeinrichtung. Weiter kann an einem verbleibenden Seitenwandabschnitt mindestens eine Luftlagereinrichtung beweglich an der Halteeinrichtung gelagert sein, d.h. relativ zur Halteeinrichtung beweglich. Eine beweglich gelagerte Luftlagereinrichtung kann insbesondere über ein Federelement an der Halteeinrichtung gelagert sein, z.B. über ein plattenförmiges Federelement. Eine beweglich gelagerte Luftlagereinrichtung kann somit zum Vorspannen des Luftlagers, welches auch mehrere starr und/oder beweglich gelagerte Luftlagereinrichtungen umfassen kann, dienen. Das Federelement kann als geschlitzte Platte ausgebildet sein. Insbesondere kann das Federelement einen Grundkörper aufweisen, insbesondere einen plattenförmigen Grundkörper, wobei der plattenförmige Grundkörper mindestens einen Schlitz oder Nut aufweist oder ausbildet. Dieser Schlitz oder diese Nut kann hierbei einen spiralförmigen Verlauf aufweisen, insbesondere um eine zentrale Mittelachse des Federelements. Insbesondere kann das Federelement als konisches Federelement ausgebildet sein bzw. ein solches Federelement ausbilden. Hierbei können jedoch insbesondere Windungen, weiter insbesondere alle Windungen, des konischen Federelements in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, wobei die Ebene senkrecht zur zentralen Mittelachse des Federelements orientiert sein kann.
  • Weiter können der Decken- und der Bodenwandabschnitt entlang der Vertikalrichtung beabstandet voneinander angeordnet sein. Das Aufnahmevolumen für den Trägerkörper kann hierbei beispielsweise zwischen dem Boden- und Deckenwandabschnitt, bevorzugt also zwischen dem Boden- und Deckenwand- sowie den Seitenwandabschnitten ausgebildet sein.
  • Weiter kann eine beweglich gelagerte Luftlagereinrichtung an dem Decken- oder Bodenwandabschnitt angeordnet sein. Weiter kann eine starr gelagerte Luftlagereinrichtung an dem gegenüberliegenden Wandabschnitt, also dem Boden- oder Deckenwandabschnitt, angeordnet sein.
  • Insbesondere kann die Halteeinrichtung im Querschnitt rechteck- oder quadratförmig ausgebildet sein, wobei eine Querschnittsebene senkrecht zur Längsrichtung orientiert sein kann.
  • Es ist möglich, dass ein Seitenwandabschnitt, ein Bodenwandabschnitt oder ein Deckenwandabschnitt der Halteeinrichtung oder ein Abschnitt davon jeweils eine Wabenstruktur aufweist oder ausbildet. Alternativ oder kumulativ zur Wabenstruktur kann der entsprechende Abschnitt eine weitere bionische Struktur, beispielsweise eine Sternstruktur, eine Baumstruktur oder eine Knochenstruktur aufweisen oder ausbilden. Es ist möglich, dass sich in dem Abschnitt verschiedene bionische Strukturen überlappen. Dies wurde vorhergehend bereits erläutert. Es ist jedoch auch möglich, dass sich in dem jeweiligen Abschnitt verschiedene bionische Strukturen nicht überlappen.
  • Weiter ist es möglich, dass eine zentrale Mittelachse einer Wabenstruktur der Halteeinrichtung einer zentralen Mittelachse einer Sternstruktur der Halteeinrichtung, insbesondere eines Abschnitts der Halteeinrichtung, entspricht. Weiter ist es möglich, dass in zumindest einer Wabe der Halteeinrichtung, insbesondere eines Abschnitts der Halteeinrichtung, ein Diagonalsteg angeordnet ist. Weiter ist es möglich, dass ein Diagonalsteg dieser zumindest einen Wabe einen Abschnitt einer Sternstruktur bildet. Der Diagonalsteg kann hierbei eine Wabe einer Wabenstruktur mit rechteckförmigen Querschnitten unterteilen, insbesondere in zwei Waben mit dreieckförmigem Querschnitt.
  • Weiter beschrieben wird eine Anordnung aus einer Halteeinrichtung mit mindestens einer daran befestigten Luftlagereinrichtung und mindestens einem Trägerkörper. Der Trägerkörper kann in einem Aufnahmevolumen für den Trägerkörper, welches von der Halteeinrichtung ausgebildet wird, angeordnet sein. Die Luftlagereinrichtung kann hierbei derart an der Halteeinrichtung befestigt sein, dass durch die Luftlagereinrichtung ein Luftspalt zwischen dem Trägerkörper und der Halteeinrichtung erzeugbar ist. Insbesondere kann die Luftlagereinrichtung in einer vorbestimmten Position und/oder mit einer vorbestimmten Orientierung, insbesondere relativ zu dem erläuterten Referenzkoordinatensystem, an der Halteeinrichtung angeordnet sein.
  • Weiter vorgeschlagen wird ein Koordinatenmessgerät. Das Koordinatenmessgerät umfasst mindestens eine Halteeinrichtung gemäß einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen. Weiter umfasst das Koordinatenmessgerät mindestens eine Luftlagereinrichtung gemäß einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen. Weiter umfasst das Koordinatenmessgerät mindestens einen Trägerkörper, wobei der Trägerkörper in einem Aufnahmeabschnitt oder -volumen der Halteeinrichtung angeordnet ist. Der Trägerkörper kann insbesondere eine sogenannte Traverse des Koordinatenmessgeräts sein. Die Luftlagereinrichtung ist hierbei, wie vorhergehend erläutert, an der Halteeinrichtung mechanisch befestigt.
  • Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise ein Koordinatenmessgerät, welches eine hochgenaue, luftgelagerte Bewegung eines beweglichen Teils ermöglicht, wobei Herstellungskosten und ein Gewicht reduziert werden.
  • Weiter vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Herstellung einer Luftlagereinrichtung gemäß einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen. Hierbei wird die Luftlagereinrichtung, insbesondere der Grundkörper, mit mindestens einem Aufnahmeabschnitt für ein Verbindungselement zur mechanischen Verbindung der Luftlagereinrichtung mit einer Halteeinrichtung bereitgestellt. Weiter wird die Luftlagereinrichtung mit mindestens einem Aufnahmeabschnitt für Klebematerial zur Verklebung der Luftlagereinrichtung mit der Halteeinrichtung bereitgestellt. Der Aufnahmeabschnitt für das Verbindungselement kann hierbei von dem Aufnahmeabschnitt für Klebematerial verschieden sein. Es ist jedoch auch möglich, dass der Aufnahmeabschnitt für das Verbindungselement einen Aufnahmeabschnitt für Klebematerial ausbildet.
  • Die Luftlagereinrichtung kann hierbei mit einem urformenden Herstellungsverfahren hergestellt werden, insbesondere einem Sandgussverfahren, einem Spritzgussverfahren, einem Feingussverfahren oder einem Druckgussverfahren.
  • Auch kann die Luftlagereinrichtung mit einem generativen Herstellungsverfahren hergestellt werden, welches auch als additives Herstellungsverfahren bezeichnet werden kann. Dieses kann z.B. ein selektives Laserschmelzverfahren oder ein selektives Lasersinterverfahren sein. Auch kann ein additives Verfahren ein Verfahren zum 3D-Druck sein.
  • Weiter beschrieben wird auch ein Verfahren zur Herstellung einer Halteeinrichtung gemäß einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen. Hierbei kann die Halteeinrichtung mit einem Aufnahme- und/oder Befestigungsabschnitt für die Luftlagereinrichtung bereitgestellt werden. Auch die Halteeinrichtung kann mit einem urformenden Herstellungsverfahren oder mit einem generativen Herstellungsverfahren oder mit einem additiven Herstellungsverfahren hergestellt werden. Weiter wird mindestens eine Luftlagereinrichtung gemäß einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen mit der Halteeinrichtung mechanisch verbunden, insbesondere mechanisch starr oder mechanisch beweglich. Hierzu kann die Luftlagereinrichtung zumindest teilweise in oder an einem Aufnahme-/ Befestigungsabschnitt der Halteeinrichtung für die Luftlagereinrichtung angeordnet werden.
  • Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figuren zeigen:
    • 1 eine schematische Draufsicht auf eine Rückseite einer Luftlagereinrichtung gemäß dem Stand der Technik,
    • 2 eine perspektivische Ansicht einer Rückseite einer Luftlagereinrichtung gemäß dem Stand der Technik,
    • 3 eine perspektivische Ansicht einer Rückseite einer Luftlagereinrichtung gemäß dem Stand der Technik,
    • 4 eine perspektivische Ansicht einer Rückseite einer Luftlagereinrichtung gemäß dem Stand der Technik,
    • 5 einen schematischen Querschnitt durch eine Halteeinrichtung mit daran befestigten Luftlagereinrichtungen gemäß dem Stand der Technik,
    • 6 eine schematische perspektivische Ansicht einer Luftlagereinrichtung gemäß der Erfindung,
    • 7 einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Halteeinrichtung mit daran befestigten erfindungsgemäßen Luftlagereinrichtungen und
    • 8 einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Halteeinrichtung mit daran befestigten erfindungsgemäßen Luftlagereinrichtungen in einer weiteren Ausführungsform.
  • Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Merkmalen.
  • 1 zeigt eine Unteransicht einer Luftlagereinrichtung 1 gemäß dem Stand der Technik. Die Luftlagereinrichtung 1 weist einen Grundkörper 2 auf. Der Grundkörper 2 oder zumindest ein Teil des Grundkörpers 2 weist eine bionische Struktur auf. Insbesondere weist zumindest ein Teils des Grundkörpers 2 eine Wabenstruktur auf oder bildet diese aus. Hierbei bildet die wabenförmige Struktur des Grundkörpers 2 eine Rückseite 14 des Grundkörpers 2 aus. Der Grundkörper 2 weist eine rechteckförmige, insbesondere quadratische Grundfläche, auf.
  • Die Wabenstruktur umfasst hierbei Waben 3 mit einem rechteckförmigen oder quadratischen Querschnitt, wobei die Querschnittsebene orthogonal zu einer zentralen Mittelachse 4 der Luftlagereinrichtung 1 orientiert ist. Der Übersichtlichkeit halber sind nicht alle derartige Waben 3 mit einem rechteckigen Querschnitt mit einem Bezugszeichen versehen. Dargestellt ist ein grundkörperspezifisches Referenzkoordinatensystem mit einer Längsachse xG und einer Querachse yG, die senkrecht zueinander orientiert sind. Die zentrale Mittelachse 4 ist hierbei senkrecht zur Längsachse xG und Querachse yG orientiert. Weiter dargestellt sind Längsstege 5 des Grundkörpers 2 und Querstege 6 des Grundkörpers 2.
  • Hierbei erstrecken sich Längsstege 5 entlang bzw. parallel zur Längsrichtung xG und Querstege 6 entlang oder parallel zur Querrichtung yG. Die Längs- und Querstege 5, 6 begrenzen hierbei jeweils Waben 3. Zwei der Längsstege 5 bilden hierbei jeweils eine Seitenwand 13 des Grundkörpers 2 aus. Zwei der Querstege 5 bilden hierbei jeweils eine Seitenwand 13 (siehe 3) des Grundkörpers 2 aus. Die Längs- und Querrichtung xG, yG spannen eine Ebene auf, die parallel zur Ebene der Rückseite 14 oder Grundfläche orientiert sein kann.
  • Weiter umfasst die Wabenstruktur auch Waben 7 mit dreieckförmigem Querschnitt, wobei der Übersichtlichkeit halber nur eine derartige Wabe mit einem Bezugszeichen versehen ist. Weiter dargestellt ist eine Aufnahmeabschnitt 8 für ein Verbindungselement zur mechanischen Verbindung des Grundkörpers 2 mit einer Halteeinrichtung 16. Dieser Aufnahmeabschnitt 8 weist eine kreisförmige Grundfläche auf. Weiter kann der Aufnahmeabschnitt 8 als Wabe ausgebildet sein. Auch kann der Aufnahmeabschnitt als Vertiefung ausgebildet sein, insbesondere als sich verjüngende Vertiefung, beispielsweise als kegelstumpfförmige Vertiefung. Der Aufnahmeabschnitt 8 ist hierbei im Bereich der Wabenstruktur angeordnet und unterbricht die Wabenstruktur.
  • Durch den Aufnahmeabschnitt 8 wird ein Verlauf eines zentralen Längsstegs 5 und eines zentralen Querstegs 6 unterbrochen. Weiter dargestellt sind Diagonalstege 9, die sich entlang einer Diagonalrichtung bezogen auf das grundkörperspezifische Koordinatensystem von dem Aufnahmeabschnitt 8 weg erstrecken. Eine Diagonalrichtung ist im dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem Winkel von 45° zur Längsrichtung xG und einem Winkel von 45° zur Querrichtung yG orientiert. Die Diagonalstege 9 bilden jeweils einen Strahlabschnitt einer Sternstruktur. Somit weist zumindest ein Teil des Grundkörpers 2 auch eine Sternstruktur auf oder bildet diese aus. Insbesondere wird die Sternstruktur von den Diagonalstegen 9 und der zentralen Wabe 8 ausgebildet. Weiter dargestellt sind Waben 3 mit rechteckförmigem Querschnitt, wobei in einer solchen Wabe 3 ein Diagonalstegabschnitt 10 angeordnet ist. Dieser Diagonalstegabschnitt 10 unterteilt eine Wabe 3 mit rechteckförmigem Querschnitt in zwei Waben 7 mit dreieckförmigem Querschnitt. Eine Wandstärke der Stege 5, 6, 9 kann beispielsweise 2 mm betragen. In Kreuzungsabschnitten 12, in denen sich die Wabenstruktur und die Sternstruktur kreuzen, können die Stege 5, 6, 9 verdickt ausgebildet sein. Exemplarisch und der Übersichtlichkeit halber sind hierbei nicht alle verdickten Bereiche 12 mit einem Bezugszeichen versehen. Abschnitte 12, in denen sich Waben- und Sternstruktur kreuzen, können insbesondere Abschnitte sein, in denen sich ein Längssteg 5, ein Quersteg 6 und ein Diagonalsteg 9 schneiden.
  • Weiter ist dargestellt, dass vier Waben 11, die benachbart zu dem Aufnahmeabschnitt 8 angeordnet sind, jeweils einen dreieckförmigen Querschnitt aufweisen, wobei der dreieckförmige Querschnitt an einer der zentralen Mittelachse 4 zugewandten, inneren Ecke einen konkaven Wandabschnitt aufweist, der von der Wand des Aufnahmeabschnitts 8 ausgebildet wird. Der Übersichtlichkeit halber sind nicht alle derartige Waben 11 mit einem Bezugszeichen versehen.
  • Es ist erkennbar, dass eine Mittelachse der Wabenstruktur der zentralen Mittelachse 4 der Luftlagereinrichtung 1 entspricht. Weiter ist erkennbar, dass eine zentrale Mittelachse der Sternstruktur ebenfalls dieser zentralen Mittelachse 4 der Luftlagereinrichtung 1 entspricht.
  • 2 zeigt eine schematisch perspektivische Darstellung der in 1 dargestellten Luftlagereinrichtung 1. Weiter dargestellt sind Seitenwände 13 des Grundkörpers 2. Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführungsform ist dargestellt, dass an einer Seitenwand 13 eine Anschlusseinrichtung 15 für Mittel zur Druckluftversorgung, insbesondere eine Druckluftleitung, angeordnet ist. Weiter dargestellt sind weitere Anschlusseinrichtungen 15 für Mittel zur Druckluftversorgung, die an einer Unter- bzw. Rückseite des Grundkörpers 2 angeordnet sind.
  • Der Grundkörper 2 kann hierbei eine rechteckförmige Querschnittsfläche aufweisen, wobei die Querschnittsfläche orthogonal zur zentralen Mittelachse 4 des Grundkörpers 4 orientiert ist. Selbstverständlich können Ecken des rechteckförmigen Querschnitts auch abgerundet ausgebildet sein. Die Querschnittsfläche des Grundkörpers 2 wird hierbei von Seitenwänden 13 des Grundkörpers begrenzt. Hierbei kann eine Seitenwand 13 einen Längs- oder Quersteg ausbilden.
  • 3 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Luftlagereinrichtung 1 in einer weiteren Ausführungsform gemäß dem Stand der Technik. Die Luftlagereinrichtung 1 weist einen Grundkörper 2 auf. Der Grundkörper 2 ist quaderförmig ausgebildet. Dargestellt sind Seitenwände 13 des Grundkörpers 2 und eine Rückseite 14. In/An der Rückseite 14 des Grundkörpers 2 sind als Nuten ausgebildete Aufnahmeabschnitte 21 für Klebematerial angeordnet. Diese Aufnahmeabschnitte 21 können einen kreissegmentförmigen, insbesondere halbkreisförmigen, Querschnitt in einer Querschnittsebene senkrecht zu einer Mittelachse der Aufnahmeabschnitte 21 aufweisen. Die Aufnahmeabschnitte 21 dienen zur Aufnahme von Klebematerial zur Verklebung der Luftlagereinrichtung 1 mit einer Halteeinrichtung 16 (siehe 7).
  • Dargestellt ist auch, dass der Grundkörper 2 der in 2 dargestellten Ausführungsform der Luftlagereinrichtung 1 keinen Aufnahmeabschnitt 8 (siehe z.B. 1) zur Aufnahme für ein Verbindungselement zur mechanischen Verbindung der Luftlagereinrichtung 1 mit einer Halteeinrichtung 16 aufweist oder ausbildet.
  • In 4 ist eine perspektivische Ansicht einer Rückseite 14 einer weiteren Luftlagereinrichtung 1 gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Auch diese Luftlagereinrichtung 1 weist einen Grundkörper 2 auf. Der Grundkörper 2 ist hierbei zylinderförmig ausgebildet. Im Zentrum der Rückseite 14 des Grundkörpers 2 ist ein Aufnahmeabschnitt 8 zur Aufnahme eines Verbindungselements zur mechanischen Verbindung der Luftlagereinrichtung 1 mit einem Grundkörper 16 (siehe 5) angeordnet. Dargestellt ist auch, dass der Grundkörper 2 der in 4 dargestellten Ausführungsform der Luftlagereinrichtung 1 keinen Aufnahmeabschnitt 21 (siehe z.B. 3) für Klebematerial aufweist oder ausbildet.
  • 5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Halteeinrichtung 16 mit daran befestigten Luftlagereinrichtungen 1 gemäß dem Stand der Technik. Die Luftlagereinrichtungen 1 sind an der Halteeinrichtung 16 gehaltert. Die Halteeinrichtung 16 kann einen Laufwagen oder einen Teil eines Laufwagens ausbilden, wobei der Laufwagen mit einer Linearbewegung entlang eines Trägerkörpers 31 bewegt werden kann. Die Halteeinrichtung weist einen Bodenwandabschnitt 29, Seitenwandabschnitte 27 und einen Deckenwandabschnitt 28 auf. Die Wandabschnitte 27, 28, 29 umschließen oder umfassen ein Aufnahmevolumen 30 der Halteeinrichtung 16, wobei der Trägerkörper 31 in dem Aufnahmevolumen 30 angeordnet ist. Dargestellt ist eine Querrichtung y, die auch als y-Richtung bezeichnet werden kann, und eine Vertikalrichtung z, die auch als z-Richtung bezeichnet werden kann. Nicht dargestellt ist eine Längsrichtung x, die auch als x-Richtung bezeichnet werden kann. Die Vertikalrichtung z kann hierbei parallel zur Richtung einer Gewichtskraft und entgegengesetzt zu dieser Gewichtskraft orientiert sein. Die Längsrichtung x kann hierbei in oder entgegen einer Bewegungsrichtung der Halteeinrichtung 16 entlang des Trägerkörpers 31 orientiert sein. In 5 ist dargestellt, dass die Luftlagereinrichtungen 1 über Verbindungselemente 17 mit der Halteeinrichtung mechanisch verbunden sind.
  • Ein Verbindungselement 17 ist hierbei als Gewindestift ausgebildet, wobei der Gewindestift an einem ersten Ende eine Außengewindeabschnitt und an einem weiteren Ende einen kugelförmigen Abschnitt 18 aufweist. Hierbei ist dargestellt, dass ein erster Seitenwandabschnitt 27a und der Deckenwandabschnitt 28 Innengewinde zur Aufnahme des Außengewindeabschnitts des Gewindestifts 17 aufweisen und die Gewindeabschnitte der Verbindungselemente 17 in diese Innengewinde eingeschraubt sind. Weiter ist dargestellt, dass der kugelförmige Abschnitt 18 dieser Verbindungselemente 17 in den Aufnahmeabschnitten 8 der über diese Verbindungselemente 17 an der Halteeinrichtung 16 gelagerten Luftlagereinrichtungen 1 angeordnet ist. Hierdurch sind die entsprechenden Luftlagereinrichtungen 1 beweglich an der Halteeinrichtung 16, nämlich verkippbar um die drei erläuterten Raumachsen x, y, z, gelagert.
  • Weiter dargestellt ist, dass an dem zweiten Seitenwandabschnitt 27b und dem Bodenwandabschnitt 29 Federelemente 32 befestigt, insbesondere angeschraubt, sind. Diese Federelemente 32 können insbesondere spiralförmig ausgebildet sein. Weiter können die Federelemente 32 ein zentrales Innengewinde aufweisen, wobei Gewindeabschnitte der Verbindungselemente 17 in diese Innengewinde eingeschraubt sind. Weiter sind die kugelförmigen Abschnitte 18 wiederum in Aufnahmeabschnitten 8 der entsprechend gelagerten Luftlagereinrichtungen 1 angeordnet.
  • Dargestellt ist weiter, dass die Luftlagereinrichtungen 1 spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind, wobei ein Mittelpunkt einer parallel zur Querachse y orientierten Verbindungslinie zwischen zwei spiegelsymmetrisch angeordneten Luftlagereinrichtungen, die an den Seitenwandabschnitten 27a, 27b gelagert sind, in einer Spiegelsymmetrieebene angeordnet ist, wobei die Spiegelsymmetrieebene senkrecht zur Querachse y orientiert ist.
  • Luftlagereinrichtungen 1, die an dem Bodenwandabschnitt 29 und dem Deckenwandabschnitt 28 angeordnet sind, können ebenfalls spiegelsymmetrisch derart zueinander angeordnet sein, dass ein Mittelpunkt einer parallel zur Vertikalachse z orientierte Verbindungslinie zwischen zwei spiegelsymmetrisch angeordneten Luftlagereinrichtungen 1 in einer Spiegelsymmetrieebene angeordnet ist, wobei die Spiegelsymmetrieebene senkrecht zur Vertikalachse z orientiert ist.
  • Zu erkennen sind Luftspalte, die zwischen Luftlagereinrichtungen 1 und einem entsprechend gegenüberliegenden angeordneten Abschnitt des Trägerkörpers 31 ausgebildet werden. Hierdurch kann die Halteeinrichtung 16 auf/an dem Trägerkörper 1 luftgelagert werden. Die Luftlagerung ermöglicht hierbei eine Bewegung eines Laufwagens in oder entgegen der x-Richtung über eine nicht dargestellte Antriebseinrichtung.
  • Die über Federelemente 32 beweglich an der Halteeinrichtung 16 gelagerten Luftlagereinrichtungen 1 ermöglichen eine Vorspannung der Lagerung. Exemplarisch wird dies für eine an dem zweiten Seitenwandabschnitt 27b beweglich gelagerte Luftlagereinrichtung 1 beschrieben. Insbesondere kann der Trägerkörper 31 und/oder die Halteeinrichtung 16 derart ausgebildet und/oder relativ zueinander angeordnet sein, dass ein Federelement 32, über welches eine Luftlagereinrichtung 1 beweglich an dem zweiten Seitenwandabschnitt 27b gelagert ist, vorgespannt ist, wenn eine Luftspaltbreite des Luftspalts, der von der mit dem entsprechenden Federelement 32 verbundenen Luftlagereinrichtung 1 erzeugt wird, größer als 0 mm ist. Im Normalbetrieb kann durch die Luftlagereinrichtung 1 eine Luftspaltbreite kleiner als oder gleich 10 µm, beispielsweise von 0,006 mm, eingestellt werden. Verbreitert sich der Luftspalt, z.B. weil sich eine Breite des Trägerkörpers 31 in Querrichtung verringert, so kann die Luftlagereinrichtung 1 aufgrund dieser Vorspannung von dem Federelement 32 in Querrichtung y bewegt werden. Alternativ kann die beweglich gelagerte Luftlagereinrichtung 1 entgegen der Querrichtung y verschoben werden, insbesondere wenn sich ein Druck im Luftspalt erhöht. Die Druckerhöhung kann beispielsweise erfolgen, wenn sich die Luftspaltbreite verringert, z.B. wenn sich eine Breite des Trägerkörpers 31 in Querrichtung y vergrößert.
  • Dann kann, aufgrund einer mechanischen Verbindung der Luftlagereinrichtung 1 mit dem Federelement 32 über das Verbindungselement 17, auch das Federelement 32 verformt werden, insbesondere ein Mittelpunkt des Federelements 32 entgegen der Querrichtung y verschoben werden. Aufgrund dieser Verformung verändert sich die von dem Federelement 32 erzeugte Kraft, die in Querrichtung y über das Verbindungselement 17 auf die beweglich gelagerte Luftlagereinrichtung 1 wirkt. Aufgrund dieser Kraftänderung kann wieder eine gewünschte Luftspaltbreite, beispielsweise die des Normalbetriebs, eingestellt werden. Eine Federrate wird vorzugsweise derart gewählt, dass sich hierdurch nur eine vergleichsweise geringe Kraftänderung der Federkraft ergibt, wodurch zwar eine Einstellung der gewünschten Luftspaltbreite ermöglicht wird, zusätzlich jedoch unerwünschte Schwingungen beim Betrieb vermieden werden. Eine Federrate kann beispielsweise kleiner als 1 N/µm sein. Entsprechende Ausführungen gelten für die am Bodenwandabschnitt 29 beweglich gelagerte Luftlagereinrichtung 1.
  • Durch die Lagerung der Luftlagereinrichtungen 1 über kugelförmige Abschnitte der Verbindungselemente 17 an den Federelementen 32 bzw. an den Wandabschnitten 27a, 28 der Halteeinrichtung 16 können Kräfte in und entgegen der Querrichtung y übertragen werden (auch in und entgegen der z-Richtung), wobei jedoch Rotationen um die drei dargestellten Richtungen x, y, z zugelassen sind. Hierdurch ergibt sich eine verbesserte räumliche Positionierung der Luftlagereinrichtung 1 relativ zu einer der Luftlagereinrichtung 1 gegenüberliegenden Gleitfläche des Trägerkörpers 31, insbesondere wenn diese Gleitfläche z.B. einen gekrümmten oder schräg gestellten Abschnitt aufweist.
  • 6 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Luftlagereinrichtung 1. Die Luftlagereinrichtung 1 weist einen Grundkörper 2 auf, wobei der Grundkörper 2 quaderförmig ausgebildet ist. Der Grundkörper 2 ist hierbei im Wesentlichen wie der Grundkörper 2 der in 1 und 2 erläuterten Ausführungsformen ausgebildet. Daher kann auf die entsprechenden Erläuterungen verwiesen werden. Insbesondere ist ein Aufnahmeabschnitt 8 für ein Verbindungselement 17 (siehe z.B. 7) dargestellt, welcher in der Rückseite vorgesehen ist.
  • Weiter dargestellt ist, dass an Seitenwänden 13 Aufnahmeabschnitte 21 zur Aufnahme von Klebematerial zur Verklebung der Luftlagereinrichtung 1 mit einer Halteeinrichtung 16 (siehe 7) angeordnet sind. Auch diese Aufnahmeabschnitte 21 können als Nuten ausgebildet sein. Ein Querschnitt dieser Nuten kann teil-, insbesondere halbkreisförmig, ausgebildet sein, wobei der Querschnitt in einer Querschnittsebene senkrecht zu einer Mittelachse der Nuten angeordnet sein kann.
  • Weiter dargestellt ist, dass sich diese an den Seitenwänden 13 angeordneten Aufnahmeabschnitte 21 von einer Rückseite 14 hin zu einer Vorderseite 22 des Grundkörpers 2 erstrecken. Eine Mittelachse der Aufnahmeabschnitte 21 kann hierbei einen geraden Verlauf aufweisen und parallel zur zentralen Mittelachse 4 der Luftlagereinrichtung 1 orientiert sein.
  • Weiter dargestellt ist ein weiterer Aufnahmeabschnitt 23, der sich entlang einer Umfangsrichtung an den Seitenwänden 13 des Grundkörpers 2 erstreckt. Dieser Aufnahmeabschnitt 23 kann auch als sogenannte Stopp-Nut bezeichnet werden. Auch dieser Aufnahmeabschnitt 23 ist als Nut ausgebildet, die entsprechend den vorhergehenden Erläuterungen einen teil-, insbesondere halbkreisförmigen, Querschnitt aufweisen kann. Eine Mittelachse dieses weiteren Aufnahmeabschnitts 23 ist hierbei orthogonal zu der Mittelachse 4 der Luftlagereinrichtung 1 und somit auch orthogonal zur Mittelachse der Aufnahmeabschnitte 21 orientiert.
  • Weiter dargestellt ist, dass ein vorderseitiges Ende der Aufnahmeabschnitte 21, die sich an den Seitenwänden 13 von der Rückseite 14 hin zu der Vorderseite 22 erstrecken, mit einem vorbestimmten Abstand vor dem weiteren Aufnahmeabschnitt 23, der sich entlang der Umfangsrichtung erstreckt, enden. Es ist jedoch auch möglich, dass die Aufnahmeabschnitte 21 an einem vorderseitigen Ende in den weiteren Aufnahmeabschnitt 23 münden.
  • Weiter dargestellt sind Anschlusseinrichtungen 15, die an einer Seitenwand 13 des Gehäuses 2 angeordnet sind.
  • 7 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Halteeinrichtung 16 mit daran gelagerten erfindungsgemäßen Luftlagereinrichtungen 1. Hierbei ist die Halteeinrichtung 16 im Wesentlichen wie die in 5 dargestellte Halteeinrichtung 16 ausgebildet. Daher kann auf die entsprechenden Ausführungen zu der in 5 dargestellten Ausführungsform verwiesen werden.
  • Dargestellt ist, dass der erste Seitenwandabschnitt 27a sowie der Deckenwandabschnitt 28 jeweils Aussparungen 33 zum Aufnehmen/zur Anordnung einer Luftlagereinrichtung 1 aufweisen. Hierbei kann die Luftlagereinrichtung 1, insbesondere der Grundkörper 2, zumindest teilweise in dieser Aussparung 33 angeordnet werden. Dann kann Klebematerial in die Vertiefung eingefüllt werden, beispielsweise von einer dem Aufnahmevolumen 30 abgewandten Seite der Wandabschnitte 27a, 28, insbesondere durch eine Einfüllöffnung 34.
    Das Klebematerial kann dann in Aufnahmeabschnitte des Grundkörpers 2 fließen, die an einer Rückseite 14 der Luftlagereinrichtung 1 bzw. des Grundkörpers 2 angeordnet sind.
  • Somit sind die mit dem ersten Seitenwandabschnitt 27a und dem Deckenwandabschnitt 28 derart verklebten Luftlagereinrichtungen 1 einzeln mechanisch starr an der Halteeinrichtung 16 befestigt.
  • Weiter dargestellt sind beweglich an der Halteeinrichtung 16 gelagerte Luftlagereinrichtungen 1. Diese sind an dem zweiten Seitenwandabschnitt 27b und dem Bodenwandabschnitt 29 beweglich gelagert. Diese bewegliche Lagerung wurde hierbei vorhergehend bereits erläutert, insbesondere in den Erläuterungen zu 5.
  • Wesentlich ist, dass alle Luftlagereinrichtungen 1, die in 7 dargestellt sind, wie die in 6 dargestellte Luftlagereinrichtung 1 ausgebildet sind. Somit ermöglicht die in 6 dargestellte Luftlagereinrichtung 1 die Herstellung der beiden in 7 dargestellten mechanischen Verbindungen mit der Halteeinrichtung 16.
  • 8 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Halteeinrichtung 16 mit daran gelagerten erfindungsgemäßen Luftlagereinrichtungen 1 in einer weiteren Ausführungsform. Die in 8 dargestellte Ausführungsform ist hierbei im Wesentlichen wie die in 7 dargestellte Ausführungsform ausgebildet. Daher wird auf die Ausführungen zu 7 verwiesen.
  • Im Unterschied zu der in 7 dargestellten Ausführungsform weisen der erste Seitenwandabschnitt 27a sowie der Deckenwandabschnitt 28 jeweils Durchgangsöffnungen 35 zum Aufnehmen/zur Anordnung einer Luftlagereinrichtung 1 auf. Hierbei ist eine Dimension, insbesondere ein Radius bzw. eine Breite und Länge, der Durchgangsöffnungen 35 derart gewählt, dass eine Luftlagereinrichtung 1 in den Durchgangsöffnungen 35 derart angeordnet werden kann, dass noch ein Luftspalt zwischen Seitenwänden 13 der Luftlagereinrichtung 1 und den Innenwänden der Durchgangsöffnungen 35 vorhanden ist.
  • In diesen Luftspalt kann dann Klebematerial gefüllt werden, z.B. von einer dem Aufnahmevolumen 30 abgewandten Seite der Wandabschnitte 27a, 28.
  • Das Klebematerial kann dann in die Aufnahmeabschnitte 21 des Grundkörpers 2 fließen. Hierbei kann es in den Aufnahmeabschnitten 21 von der Rückseite hin zur Vorderseite fließen und sich somit entlang der Seitenwände 13 der Luftlagereinrichtung 1 verteilen. An der Vorderseite münden die Aufnahmeabschnitte 21 an der Seitenwand 13 des Grundkörpers 2 in den weiteren Aufnahmeabschnitt 23, wodurch Klebematerial in den Aufnahmeabschnitt 23 fließt und sich dort verteilt. Somit wird die Gefahr minimiert, dass Klebematerial auf die Vorderseite des Grundkörpers 2 gelangt und dort beispielsweise Ausströmöffnungen für Luft verstopft.
  • Somit sind die mit dem ersten Seitenwandabschnitt 27a und dem Deckenwandabschnitt 28 derart verklebten Luftlagereinrichtungen 1 einzeln mechanisch starr an der Halteeinrichtung 16 befestigt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Luftlagereinrichtung
    2
    Grundkörper
    3
    Wabe mit echteckförmigem Querschnitt
    4
    zentrale Mittelachse
    5
    Längssteg
    6
    Quersteg
    7
    Wabe mit dreieckförmigem Querschnitt
    8
    Aufnahmeabschnitt
    9
    Diagonalsteg
    10
    Diagonalstegabschnitt
    11
    Wabe
    12
    verdickter Abschnitt
    13
    Seitenwandabschnitt des Grundkörpers
    14
    Rückseite
    15
    Anschlusseinrichtung
    16
    Halteeinrichtung
    17
    Verbindungselement
    18
    kugelförmiger Abschnitt
    21
    Aufnahmeabschnitt
    22
    Vorderseite
    23
    Aufnahmeabschnitt
    27, 27a, 27b
    Seitenwandabschnitt
    28
    Deckenwandabschnitt
    29
    Bodenwandabschnitt
    30
    Aufnahmevolumen
    31
    Trägerkörper
    32
    Federelement
    33
    Aussparung
    34
    Einfüllöffnung
    35
    Durchgangsöffnungen
    x
    Längsrichtung
    y
    Querrichtung
    z
    Vertikalrichtung

Claims (11)

  1. Luftlagereinrichtung, wobei die Luftlagereinrichtung (1) an einer Rückseite (14) mindestens einen Aufnahmeabschnitt (8) für ein Verbindungselement (17) zur mechanischen Verbindung der Luftlagereinrichtung (1) mit einer Halteeinrichtung (16) aufweist oder ausbildet, wobei die Luftlagereinrichtung (1) mindestens einen Aufnahmeabschnitt (21, 23) für Klebematerial zur Verklebung der Luftlagereinrichtung (1) mit der Halteeinrichtung (16) aufweist oder ausbildet, wobei der Aufnahmeabschnitt (8) für das Verbindungselement (17) durch eine Ausnehmung, Aussparung oder Vertiefung im Bereich dieser Rückseite (14) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung oder die Aussparung oder die Vertiefung sacklochartig ausgebildet ist.
  2. Luftlagereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aufnahmeabschnitt (21) für Klebematerial an einer Rückseite (14) der Luftlagereinrichtung (1) angeordnet ist.
  3. Luftlagereinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aufnahmeabschnitt (21, 23) für Klebematerial an einer Seitenwand (13) der Luftlagereinrichtung (1) angeordnet ist.
  4. Luftlagereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Aufnahmeabschnitt (21) an der Seitenwand (13) von einer Rückseite (14) hin zu einer Vorderseite (22) erstreckt.
  5. Luftlagereinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Aufnahmeabschnitt (23) entlang einer Umfangsrichtung erstreckt.
  6. Luftlagereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aufnahmeabschnitt (21), der sich an der Seitenwand (13) von der Rückseite (14) hin zu der Vorderseite (22) erstreckt, an einem vorderseitigen Ende in dem Aufnahmeabschnitt (23) mündet, der sich entlang der Umfangsrichtung erstreckt.
  7. Luftlagereinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aufnahmeabschnitt (21, 23) für Klebematerial als Nut ausgebildet ist.
  8. Luftlagereinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Breite des Aufnahmeabschnitts (21, 23) verändert.
  9. Halteeinrichtung mit mindestens einer Luftlagereinrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Luftlagereinrichtung (1) mit der Halteeinrichtung (16) über ein Verbindungselement (17) zur mechanischen Verbindung verbunden ist und/oder wobei die Luftlagereinrichtung (1) mit der Halteeinrichtung (16) verklebt ist.
  10. Koordinatenmessgerät, wobei das Koordinatenmessgerät mindestens eine Halteeinrichtung (16) und mindestens eine Luftlagereinrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst, wobei das Koordinatenmessgerät mindestens einen Trägerkörper (31) umfasst, wobei der Trägerkörper (31) in einem Aufnahmeabschnitt (30) oder -volumen der Halteeinrichtung (16) angeordnet ist, wobei die Luftlagereinrichtung (1) mit der Halteeinrichtung (16) über ein Verbindungselement (17) zur mechanischen Verbindung verbunden ist und/oder wobei die Luftlagereinrichtung (1) mit der Halteeinrichtung (16) verklebt ist.
  11. Verfahren zur Herstellung einer Luftlagereinrichtung (1) gemäß einer der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Luftlagereinrichtung (1) an einer Rückseite (14) mit mindestens einem Aufnahmeabschnitt (8) für ein Verbindungselement (17) zur mechanischen Verbindung der Luftlagereinrichtung (1) mit einer Halteeinrichtung (16) bereitgestellt wird, wobei die Luftlagereinrichtung (1) mit mindestens einem Aufnahmeabschnitt (21, 23) für Klebematerial zur Verklebung der Luftlagereinrichtung (1) mit der Halteeinrichtung (16) bereitgestellt wird, wobei der Aufnahmeabschnitt (8) für das Verbindungselement (17) durch eine Ausnehmung, Aussparung oder Vertiefung im Bereich dieser Rückseite (14) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung oder die Aussparung oder die Vertiefung sacklochartig ausgebildet ist.
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