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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Technologie zur Erfassung von Objektbewegungen und insbesondere ein schnelles Messmodul, mit dem die Geradheit eines Objekts bei linearen Bewegungen in vertikaler und horizontaler Richtung schnell erfasst werden kann.
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Stand der Technik
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Bei einer Bewegungseinheit wird ein Bewegungsmechanismus, wie z. B. ein Linearschlitten oder eine Bewegungsplattform, als Verarbeitungsmaschine verwendet. Da sich die Genauigkeit der Bewegung direkt auf die Bearbeitungsqualität eines zu bearbeitenden Objekts auswirkt, muss im Stand der Technik, bevor der Bewegungsmechanismus als Bewegungseinheit für Verarbeitungsmaschinen eingesetzt wird, die Bewegungsgenauigkeit des Bewegungsmechanismus unter Verwendung einer Erfassungstechnik, wie z. B. eines Laserinterferometers, überprüft werden. Wenn bei der Kontrolle die Anforderungen an die Qualität erfüllt sind, kann der Bewegungsmechanismus als Bewegungseinheit für Verarbeitungsmaschinen eingesetzt werden.
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Eine mittels eines Laserinterferometers durchgeführte Qualitätskontrolle weist zwar eine hohe Zuverlässigkeit bei der Erfassung der Genauigkeit auf, aber aufgrund des relativ komplizierten Erfassungsverfahrens ist sie ineffizient.
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Aufgabe der Erfindung
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein schnelles Messmodul bereitzustellen, mit dem die lineare Genauigkeit und die Reproduzierbarkeit der Genauigkeit eines Prüflings leicht und schnell überprüft werden können, ohne dass ein Laser und sein Linsensatz umständlich aufgebaut sein müssen, was bei der Arbeit der Produktqualitätskontrolle ein schnelles Vorankommen ermöglicht.
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Kurzfassung der Erfindung
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Zur Lösung der obigen Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung ein schnelles Messmodul mit den Merkmalen nach Anspruch 1 bereit. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Beim erfindungsgemäßen schnellen Messmodul sind eine erste Abstandserfassungseinheit und eine zweite Abstandserfassungseinheit separat an einer bewegbaren Basis angeordnet, wobei, wenn die bewegbare Basis entlang der Richtung einer linearen Verschiebungsachse verschoben wird, der Abstand zu einer ersten Bezugsebene durch die erste Abstandserfassungseinheit und der Abstand zu einer zweiten Bezugsebene durch die zweite Abstandserfassungseinheit erfasst werden können, wodurch die Genauigkeit der linearen Bewegung der bewegbaren Basis in Bezug auf die erste Bezugsebene bzw. die zweite Bezugsebene während der Bewegung erfasst wird. Hierbei ist der Winkel zwischen der ersten Bezugsebene und der zweiten Bezugsebene kein flacher Winkel, sodass die lineare Bewegungsgenauigkeit der bewegbaren Basis, wie z. B. die horizontale lineare Bewegungsgenauigkeit und die vertikale lineare Bewegungsgenauigkeit, in zwei verschiedenen Ebenen während der Bewegung erfasst werden können.
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Ferner umfasst das schnelle Messmodul eine Positionserfassungseinheit, die zum Erfassen der Position der bewegbaren Basis dient, um eine Positionsinformation der bewegbaren Basis zu erhalten, wobei nach der Verknüpfung der Positionsinformationen mit den Informationen über die lineare Bewegungsgenauigkeit während der Bewegung die Reproduzierbarkeit der Bewegungsgenauigkeit für die bewegbare Basis sichergestellt werden kann, um die Qualitätskontrolle zum Erfassen des Prüflings schnell durchführen zu können.
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Hierbei erfasst das schnelle Messmodul den Prüfling, indem die bewegbare Basis am Prüfling fixiert wird und somit die bewegbare Basis mit dem Prüfling bewegt wird.
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Um die sich wiederholende Arbeit der Erfassung des Prüflings zu erleichtern, weist das schnelle Messmodul eine Befestigungsbasis als Anordnungsbasis für andere Komponenten auf, wobei gleichzeitig ein Raum zum leichten Positionieren und zum Platzieren des Prüflings vorgesehen ist, wodurch das schnelle Messmodul leicht mit dem Prüfling kombinierbar ist, was sich positiv auf die Erfassungsarbeit auswirkt. Hierbei weist die Befestigungsbasis einen Befestigungsbasiskörper auf, wobei sich die erste Bezugsebene und die zweite Bezugsebene linear entlang der Verschiebungsachse erstrecken und separat an dem Befestigungsbasiskörper angeordnet sind.
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Um das schnelle Messmodul leicht mit dem Prüfling kombinieren zu können, kann die bewegbare Basis ferner einen bewegbaren Basiskörper und eine auf einer Seite des bewegbaren Basiskörpers befindliche Kombinationsfläche umfassen, sodass die bewegbare Basis durch die Kombinationsfläche schnell am Prüfling zum Anliegen gebracht werden kann.
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Hierbei sind die erste Abstandserfassungseinheit und die zweite Abstandserfassungseinheit fotoelektrische Sensoren, mit denen ein Abstand zwischen der ersten und der zweiten Abstandserfassungseinheit erfasst werden kann, ohne dass die beiden mit der ersten bzw. zweiten Bezugsebene in Kontakt kommen müssen. Insbesondere können die fotoelektrischen Sensoren Laserpositionierer sein.
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Um zu verhindern, dass das schnelle Messmodul bei der Erfassung des Prüflings von der kinetischen Energie des sich bewegenden Prüflings beeinflusst wird, kann das schnelle Messmodul ferner einen Korrekturmechanismus umfassen, der zum Korrigieren der relativen Position der bewegbaren Basis relativ zum Befestigungsbasiskörper dient, um die Stabilität der bewegbaren Basis bei der Bewegung mit dem Prüfling sicherzustellen und um ein durch die kinetische Energie oder einen Montagefehler verursachtes Verwackeln während der Bewegung zu vermeiden, sodass korrekte Erfassungsinformationen erhalten werden. Zu diesem Zweck kann die bewegbare Basis durch den Korrekturmechanismus eine geeignete Kraft erfahren, welche während der Bewegung der auf die bewegbare Basis ausgeübten störenden Kraft, die nicht in Richtung der Verschiebungsachse verläuft, entgegenwirkt.
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Ferner umfasst der Korrekturmechanismus eine Führungsschiene, ein Gleitelement, ein Armelement, ein Kombinationselement und ein flexibles Element, wobei die Führungsschiene am Befestigungsbasiskörper vorgesehen ist und sich in Richtung der Verschiebungsachse linear erstreckt, wobei das Gleitelement gleitbar auf der Führungsschiene angeordnet ist, wobei ein Ende des Armelements an dem Gleitelement befestigt ist und dessen anderes Ende aus der Oberseite der bewegbaren Basis herausragt, wobei das Kombinationselement an der bewegbaren Basis befestigt ist, und wobei das flexible Element zwischen dem Armelement und dem Kombinationselement überbrückend angeordnet ist.
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Hierbei ist das flexible Element plattenförmig und die Dickenrichtung des Plattenkörpers senkrecht zur Verschiebungsachse.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 2 zeigt eine Explosionsansicht des bevorzugten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 3 zeigt eine Explosionsansicht einiger Komponenten des bevorzugten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 4 zeigt eine Explosionsansicht einiger Komponenten des bevorzugten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 5 zeigt eine linke Seitenansicht des bevorzugten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 6 zeigt eine vergrößerte Teilansicht des bevorzugten Ausführungsbeispiels gemäß dem Bereich A aus 5; und
- 7 zeigt eine Teilansicht des bevorzugten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung von vorne.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Es wird auf die 1 bis 7 Bezug genommen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst das schnelle Messmodul 10 im Wesentlichen eine Befestigungsbasis 20, eine bewegbare Basis 30, eine erste Abstandserfassungseinheit 40, eine zweite Abstandserfassungseinheit 50 und eine Positionserfassungseinheit 60.
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Die Befestigungsbasis 20 weist einen Befestigungsbasiskörper 21, eine erste Bezugsebene 22 und eine zweite Bezugsebene 23 auf. Hierbei weist der Befestigungsbasiskörper 21 einen langgestreckten rechteckigen, blockförmigen Basisblock 211 auf. An einer Seite des Basisblocks 211 ist ein nach oben vorstehender Seitenblock 212 befestigt. In einer an die obere Basisfläche 2111 des Basisblocks 211 angrenzenden inneren Seitenfläche 2121 des Seitenblocks 212 ist eine Nut 213 ausgebildet. Der an die Oberseite der Öffnung der Nut 213 angrenzende Abschnitt der inneren Seitenfläche 2121 bildet die erste Bezugsebene 22 und die parallel zur oberen Basisfläche 2111 stehende Nutseitenfläche 2131 der Nut 213 bildet die zweite Bezugsebene 23, wodurch die erste Bezugsebene 22 und die zweite Bezugsebene 23 senkrecht zueinander stehen.
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Die bewegbare Basis 30 ist nicht an der Befestigungsbasis 20 befestigt. Als bewegbares Trennelement weist die bewegbare Basis einen plattenförmigen bewegbaren Basiskörper 31 auf, der zum Tragen der ersten Abstandserfassungseinheit 40, der zweiten Abstandserfassungseinheit 50 und einiger Elemente der Positionserfassungseinheit 60 dient und mit dem Prüfling kombinierbar ist. Um die bewegbare Basis 30 leicht mit dem Prüfling kombinieren zu können, kann die bewegbare Basis 30 ferner an der Unterseite des bewegbaren Basiskörpers 31 mit einer Kombinationsfläche 32 ausgebildet sein, wodurch die bewegbare Basis 30 durch die Kombinationsfläche 32 direkt auf den Prüfling aufgesetzt werden kann und anschließend die bewegbare Basis 30 durch eine herkömmliche Befestigungstechnik an dem Prüfling befestigt wird.
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Die erste Abstandserfassungseinheit 40 und die zweite Abstandserfassungseinheit 50 sind Laserpositionierer mit Abstandserfassungsfunktion, die separat am bewegbaren Basiskörper 31 befestigt sind. Die Erfassungsrichtung der ersten Abstandserfassungseinheit 40 und die der zweiten Abstandserfassungseinheit 50 sind nicht gleich, d. h. die erste Abstandserfassungseinheit 40 führt eine Erfassung in einer ersten Erfassungsrichtung durch und die zweite Abstandserfassungseinheit 50 führt eine Erfassung in einer zweiten Erfassungsrichtung durch.
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Die Technik der Positionserfassungseinheit 60 ist eine herkömmliche Koordinatenmesstechnik. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein herkömmliches optisches Lineal gezeigt. Das Lineal 61 liegt an einem Teil der ersten Bezugsebene 22 an und der Erfassungsabschnitt 62 ist am bewegbaren Basiskörper 31 befestigt.
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Vor der Verwendung des schnellen Messmoduls 10 muss beispielsweise der auf einer Bewegungsplattform befindliche Prüfling 80 ordnungsgemäß an dem Basisblock 211 des Befestigungsbasiskörpers 21 angebracht werden. Die Kombinationsfläche 32 der bewegbaren Basis 30 liegt am Prüfling 80 an, genauer gesagt an der Plattform der Bewegungsplattform. Anschließend wird der bewegbare Basiskörper 31 mittels einer herkömmlichen Befestigungstechnik am Prüfling 80 befestigt, sodass die bewegbare Basis 30 in einer gedachten, parallel zur Längsachse des Basisblocks 211 verlaufenden Verschiebungsachse 24 mit dem Prüfling 80 linear hin- und herbewegt wird, wodurch die Bewegung der bewegbaren Basis 30 und die des Prüflings synchronisiert werden können.
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Während die bewegbare Basis 30 am Prüfling 80 befestigt ist, werden die erste Abstandserfassungseinheit 40, die zweite Abstandserfassungseinheit 50 und der Erfassungsabschnitt 62 der Positionserfassungseinheit, die an der bewegbaren Basis 30 befestigt sind, gleichzeitig positioniert, wodurch die erste Erfassungsrichtung der ersten Abstandserfassungseinheit 40 auf die erste Bezugsebene 22 gerichtet ist, um den Abstand zwischen der ersten Abstandserfassungseinheit und der ersten Bezugsebene 22 erfassen zu können. In äquivalenter Weise ist die zweite Erfassungsrichtung der zweiten Abstandserfassungseinheit 50 auf die zweite Bezugsebene 23 gerichtet, um den Abstand zwischen der zweiten Abstandserfassungseinheit und der zweiten Bezugsebene 23 erfassen zu können. Darüber hinaus bilden der Erfassungsabschnitt 62 und das Lineal 61 zusammen eine herkömmliche Koordinatenmesstechnik zum Erfassen der Koordinaten der räumlichen Position, an der sich die bewegbare Basis 30 aufhält, um deren Position zu bestimmen.
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Mit der obigen Konfiguration können die Bewegung der bewegbaren Basis 30 und die des Prüflings 80 synchronisiert werden, sodass der Prüfling 80 durch eine externe Kraft entlang der Verschiebungsachse 24 linear hin- und herbewegt werden kann. Während der Bewegung erfasst die erste Abstandserfassungseinheit 40 kontinuierlich deren Abstand zur ersten Bezugsebene 22. In äquivalenter Weise erfasst die zweite Abstandserfassungseinheit 50 kontinuierlich deren Abstand zur zweiten Bezugsebene 23. Ergänzt durch die Koordinateninformationen, die von der Positionserfassungseinheit 60 bereitgestellt werden, können während der linearen Bewegung des Prüflings 80 die auf der ersten Bezugsebene 22 basierende horizontale lineare Bewegungsgenauigkeit und die auf der zweiten Bezugsebene 23 basierende vertikale lineare Bewegungsgenauigkeit erhalten werden. Nach der Verknüpfung der Informationen über die horizontale lineare Bewegungsgenauigkeit bzw. der Informationen über die vertikale lineare Bewegungsgenauigkeit mit den durch die Positionserfassungseinheit 60 erfassten Koordinateninformationen kann die Reproduzierbarkeit der Bewegungsgenauigkeit des Prüflings 80 ermittelt werden. Auf diese Weise kann das schnelle Messmodul 10 den Erfassungsvorgang des Prüflings 80 schnell abschließen und es können die mühsamen, mit einem Laserinterferometer durchgeführten Erfassungsvorgänge, wie sie im Stand der Technik erforderlich sind, vermieden werden, sodass die Erfassungseffizienz wirksam erhöht werden kann, wobei die Genauigkeit der erfassten Daten der Genauigkeit von mittels eines Laserinterferometers erhaltenen Erfassungsdaten nicht unterlegen ist.
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Um die Stabilität der bewegbaren Basis 30 während der Bewegung sicherzustellen und um ein durch Beanspruchung bei der Montage oder durch kinetische Energie hervorgerufenes, unerwartetes, die Genauigkeit der Erfassungsergebnisse beeinträchtigendes Verwackeln der bewegbaren Basis 30 während der Bewegung zu vermeiden, umfasst das schnelle Messmodul 10 im vorliegenden Ausführungsbeispiel ferner einen Korrekturmechanismus 70, durch den die Stabilität der bewegbaren Basis 30 während der Bewegung sichergestellt werden kann.
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Es wird wieder auf die 1 bis 7 Bezug genommen. Der Korrekturmechanismus 70 umfasst eine lineare Führungsschiene 71) die an einem anderen Abschnitt der zweiten Bezugsebene 23 befestigt ist und wie das Lineal 61 parallel zur Verschiebungsachse 24 verläuft, zwei Gleitelemente 72, die gleitbar an der Führungsschiene angeordnet sind und an der Führungsschiene 71 hin- und herbewegbar sind, ein Armelement 73, dessen eines Ende an dem jeweiligen Gleitelement 72 befestigt ist und dessen anderes Ende aus der Oberseite des bewegbaren Basiskörpers 31 herausragt und somit über ihm aufgehängt ist, ein Kombinationselement 74, das am bewegbaren Basiskörper 31 befestigt ist und sich unterhalb des anderen Endes des Armelements 73 befindet, und ein flexibles Element 75, das zwischen dem Kombinationselement 74 und dem Armelement 73 überbrückend angeordnet ist.
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Ferner ist das flexible Element 75 ein Blech aus Metall und die Dickenrichtung des Blechs ist senkrecht zur Verschiebungsachse 24. Dementsprechend bietet das flexible Element 75 in der Richtung der Verschiebungsachse 24 eine geeignete starre Abstützung für den bewegbaren Basiskörper 31, um eine inkorrekte, durch die Wirkung kinetischer Energie während der Hin- und Herbewegung hervorgerufene Verschiebung zu vermeiden. Gleichzeitig kann eine elastische Kraft in der Richtung senkrecht zur Verschiebungsachse 24 bereitgestellt werden, um verbliebene Spannungen, die bei der Montage die Positionsgenauigkeit des bewegbaren Basiskörpers 31 beeinflussen könnten, zu beseitigen, wodurch die Messgenauigkeit des schnellen Messmoduls 10 sichergestellt wird und die Anforderungen an die Montagequalität während der Erfassung reduziert werden und somit die Bedienung komfortabler wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- schnelles Messmodul
- 20
- Befestigungsbasis
- 21
- Befestigungsbasiskörper
- 211
- Basisblock
- 2111
- obere Basisfläche
- 2121
- innere Seitenfläche
- 212
- Seitenblock
- 213
- Nut
- 2131
- Nutseitenfläche
- 22
- erste Bezugsebene
- 23
- zweite Bezugsebene
- 24
- Verschiebungsachse
- 30
- bewegbare Basis
- 31
- bewegbarer Basiskörper
- 32
- Kombinationsfläche
- 40
- erste Abstandserfassungseinheit
- 50
- zweite Abstandserfassungseinheit
- 60
- Positionserfassungseinheit
- 61
- Lineal
- 62
- Erfassungsabschnitt
- 70
- Korrekturmechanismus
- 71
- Führungsschiene72 Gleitelemente
- 73
- Armelement
- 74
- Kombinationselement
- 75
- flexibles Element
- 80
- Prüfling
