DE102020214851A1

DE102020214851A1 - Luftlagervorrichtung und für Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE102020214851A1
Application number: DE102020214851.1A
Authority: DE
Inventors: Malte Langmack; Wolfgang Strauss
Original assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date: 2020-11-26
Filing date: 2020-11-26
Publication date: 2021-11-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Luftlagervorrichtung, insbesondere zur Lagerung eines beweglichen Teils eines Koordinatenmessgeräts, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Luftlagervorrichtung und einer Halteeinrichtung, wobei die Luftlagervorrichtung (1) zumindest einen Grundkörper (2) umfasst, wobei der Grundkörper (2) zumindest einen Lagertragabschnitt (3) und mindestens einen Ausströmabschnitt (4) umfasst oder ausbildet, wobei der mindestens eine Ausströmabschnitt (4) aus luftdurchlässigem Material ausgebildet ist, wobei das luftdurchlässige Material ein luftdurchlässiges Graphit oder ein luftdurchlässiger kohlefaserverstärkter Kunststoff oder eine Kombination dieser Materialien ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftlagervorrichtung, insbesondere zur Lagerung eines beweglichen Teils eines Koordinatenmessgeräts, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Luftlagervorrichtung und einer Halteeinrichtung.
Zur Bewegungsführung von hoch- und ultrapräzisen Werkzeugmaschinen sowie Messmaschinen, beispielsweise Koordinatenmessgeräten, werden u.a. Luftlagervorrichtungen 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.
Luftlagervorrichtungen sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Neben verschiedenen Größen und unterschiedlichen Geometrien unterscheiden sich Luftlagervorrichtungen auch in der Ausbildung des Luftaustritts. Einige Luftlagervorrichtungen weisen z.B. eine Luftausströmung durch eine mittig angeordnete Drosselbohrung auf. Andere Luftlagervorrichtungen 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 Luftlagervorrichtung angeordnet sein kann. Luftlagervorrichtungen werden zumeist aus Metallen, insbesondere aus Aluminium, Stahl oder Messing, gefertigt, wobei über zerspanende Herstellungsverfahren aus einem Vollkörper eine gewünschte Ausbildung der Luftlagervorrichtung 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.
Weiter bekannt ist die DE 10 2017 212 090 A1 , die eine Luftlagervorrichtung, insbesondere zur Lagerung eines beweglichen Teils eines Koordinatenmessgeräts, eine Halteeinrichtung für eine solche Luftlagervorrichtung, ein Koordinatenmessgerät sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Luftlagervorrichtung und einer Halteeinrichtung offenbart.
Es stellt sich das technische Problem, eine Luftlagervorrichtung mit einem geringen Gewicht und/oder einer hohen Steifigkeit der Luftlagervorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung der Luftlagervorrichtung zu schaffen.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorgeschlagen wird eine Luftlagervorrichtung, insbesondere zur Lagerung eines beweglichen Teils eines Koordinatenmessgeräts. Über die Luftlagervorrichtung kann eine Luftschicht, die auch als Luftfilm bezeichnet werden kann, zwischen zwei Lagerungspartnerkörper, beispielsweise zwischen der Luftlagervorrichtung und einem Trägerkörper, erzeugt werden. Die Luftlagervorrichtung 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 Luftlagervorrichtung kann insbesondere eine Lagereinrichtung sein, die eine Relativbewegung zwischen den Lagerungspartnerkörpern ermöglicht. Die Relativbewegung kann insbesondere eine Linearbewegung sein. Beispielsweise kann die Luftlagervorrichtung Bestandteil einer Führungseinrichtung sein, welche zur Führung der erläuterten Bewegung, insbesondere Linearbewegung, dient. Insbesondere kann die Luftlagervorrichtung Teil eines Laufwagens sein. Dies wird später näher erläutert.
Es ist selbstverständlich auch vorstellbar, dass die Relativbewegung eine Rotationsbewegung ist. In diesem Fall kann beispielsweise die Luftlagervorrichtung an einem Stator angeordnet sein, wobei der Lagerungspartnerkörper ein Rotor ist.
Die Luftlagervorrichtung umfasst zumindest einen Grundkörper, wobei der Grundkörper zumindest einen Lagertragabschnitt und mindestens einen Ausströmabschnitt umfasst oder ausbildet. Weiter ist der mindestens eine Ausströmabschnitt aus luftdurchlässigem Material ausgebildet ist.
Der Grundkörper der Luftlagervorrichtung kann eine bionische Struktur aufweisen. Eine bionische Struktur kann insbesondere eine Wabenstruktur, eine Sternstruktur, eine Baumstruktur oder eine Knochenstruktur sein. Auch kann die bionische Struktur eine Wölbstruktur sein. Bionische Strukturen können insbesondere Strukturen bezeichnen, deren geometrische Ausgestaltung sich an natürlichen, also in der Natur vorkommenden, Strukturen orientiert oder diesem gleicht. Ein Vorteil kann hierbei insbesondere eine hohe Belastbarkeit bei geringem Gewicht sein.
Der Abschnitt mit einer bionischen Struktur kann hierbei insbesondere an einer Unterseite oder Rückseite des Grundkörpers angeordnet sein oder die Unterseite bzw. Rückseite ausbilden.
Von dem Ausströmabschnitt verschiedene Abschnitte des Grundkörpers können auch aus Metall, Keramik, Kunststoff, insbesondere einem faserverstärkten Kunststoff, und/oder Graphit ausgebildet sein. Ebenfalls kommt als Material eine Metalllegierung infrage.
Elemente zur Luftführung und/oder zum Luftauslass können hierbei in den Grundkörper integriert sein bzw. von diesem ausgebildet werden.
Die geometrische Ausbildung des Grundkörpers kann hierbei in Abhängigkeit von Anforderungen an die bzw. in Abhängigkeit von gewünschten Eigenschaften der Luftlagervorrichtung gewählt werden. Anforderungen an die bzw. Eigenschaften der Luftlagervorrichtung können insbesondere durch Parameter gegeben sein, die ein gewünschtes statisches Verhalten, ein gewünschtes dynamisches Verhalten, gewünschte aufzunehmende Kräfte/Momente, eine gewünschte Steifigkeit, eine gewünschte Lager- bzw. Lauffläche, eine gewünschte Luftspaltbreite, eine gewünschte Dämpfung, einen gewünschten Durchfluss, eine gewünschte Luftlagergröße und einen gewünschten Luftverbrauch charakterisieren bzw. beschreiben. Weiter kann die geometrische Ausbildung in Abhängigkeit einer Lage und/oder Form und/oder Anzahl von Lufteinströmöffnungen, Luftausströmöffnungen, Luftkanäle im Grundkörper, Druckluftanschlusseinrichtungen und/oder Druckluftkammern gewählt werden.
Es ist möglich, dass der Grundkörper eine rechteckförmige Grundfläche, eine quadratische Grundfläche, eine kreisförmige Grundfläche oder eine polygonale Grundfläche aufweist. Die Grundfläche kann hierbei orthogonal zu einer zentralen Mittelachse des Grundkörpers orientiert sein. Diese Mittelachse kann die Mittelachse der Luftlagervorrichtung sein. Mit anderen Worten kann der Grundkörper einen rechteckförmigen, quadratischen, kreisförmigen oder polygonalen Querschnitt in einer Querschnittsebene senkrecht zur Mittelachse der Luftlagervorrichtung aufweisen.
Die zentrale Mittelachse kann sich im montierten Zustand vom Grundkörper zum Lagerungspartnerkörper erstrecken. Insbesondere kann die zentrale Mittelachse senkrecht zu einer Lagerfläche orientiert sein.
Der Grundkörper kann eine Oberseite oder Vorderseite aufweisen oder ausbilden. Diese kann eine dem durch die Luftlagervorrichtung erzeugbaren Luftspalt zugeordnete Seite des Grundkörpers bezeichnen. Die Unter- oder Rückseite kann eine dem durch die Luftlagervorrichtung erzeugbaren Luftspalt abgewandte Seite des Grundkörpers bezeichnen. Die zentrale Mittelachse kann sich hierbei von der Unter-/Rückseite zur Ober-/Vorderseite hin erstrecken. An der Vorderseite kann die Lauffläche der Luftlagervorrichtung ausgebildet oder ein Element angeordnet sein, welches die Lauffläche ausbildet.
Verschiedene Abschnitte des Grundkörpers können hierbei von dem monolithischen Grundkörper ausgebildet werden. Mit anderen Worten sind die verschiedenen Abschnitte integral ausgebildet. Alternativ können die verschiedenen Abschnitte auch durch separate Bauteile ausgebildet sein.
Der Grundkörper kann weiter zumindest eine Anschlusseinrichtung oder eine Anschlussschnittstelle für pneumatische Versorgungsmittel, beispielsweise Leitungen, aufweisen oder ausbilden. Derartige Anschlussschnittstellen können beispielsweise an einer Seitenwand des Grundkörpers und/oder an einer Bodenwand bzw. Rückseite des Grundkörpers angeordnet sein.
Insbesondere kann an der Vorderseite des Grundkörpers der Ausströmabschnitt angeordnet sein. Der Ausströmabschnitt kann insbesondere Luftauslässe aufweisen oder ausbilden, durch die Luft zur Bildung des vorhergehend erläuterten Luftspalts aus der Luftlagervorrichtung austreten kann. Somit kann der Ausströmkörper die Lauffläche der Luftlagervorrichtung aufweisen oder ausbilden.
Die Luftauslassöffnungen des Ausströmkörpers können mit Luftkanälen in dem Grundkörper oder mit den Luftauslasskanälen des Ausströmabschnitts pneumatisch verbunden sein.
Insbesondere kann der Grundkörper einen oder mehrere, insbesondere zwei, Luftauslasskanal/ -kanäle aufweisen oder ausbilden. Ein Luftauslasskanal kann pneumatisch mit Druckluft-Anschlusseinrichtung des Grundkörpers pneumatisch verbunden sein, insbesondere über mindestens einen Verbindungskanal. Weiter kann der Ausströmabschnitt pneumatisch mit dem mindestens einen Luftauslasskanal verbunden sein, wobei der Ausströmabschnitt die Lauffläche der Luftlagervorrichtung bereitstellt.
Diese Luftauslasskanäle können insbesondere rinnenförmig ausgebildet sein. Ein Querschnitt eines Luftauslasskanals in einer Querschnittsebene senkrecht zu einer Mittelachse des Luftauslasskanals kann insbesondere teilkreisförmig, halbkreisförmig ausgebildet sein. Z.B. kann ein Luftauslasskanal als eine Nut an einer Ober- oder Vorderseite des Grundkörpers ausgebildet sein. Eine zentrale Mittelachse eines Luftauslasskanals kann hierbei in einer Ebene angeordnet sein, die senkrecht zur zentralen Mittelachse des Grundkörpers orientiert ist.
Es ist jedoch auch möglich, dass eine zentrale Mittelachse eines Luftauslasskanals mit einem vorbestimmten Winkel, der von 0° oder 180° verschieden sein kann, gegenüber der zentralen Mittelachse des Grundkörpers geneigt orientiert ist.
Ein Luftauslasskanal kann über mindestens einen Verbindungskanal mit einer Druckluft-Anschlusseinrichtung oder einer Druckluft-Anschlussöffnung des Grundkörpers verbunden sein. Ein Verbindungskanal kann, wie nachfolgend noch erläutert, vorzugsweise zumindest einen Abschnitt aufweisen, der einen gekrümmten Verlauf aufweist. Auch kann ein Luftauslasskanal einen gekrümmten Verlauf aufweisen.
Vorzugsweise ist ein Luftauslasskanal ein geschlossener Kanal. Somit kann eine zentrale Mittelachse eines solchen Luftauslasskanals z.B. kreisförmig, ovalförmig, rechteckförmig oder quadratisch sein.
Der Ausströmabschnitt kann z.B. plattenförmig ausgebildet sein. Es ist möglich, dass der Ausströmkörper einen oder mehrere Bohrungen, insbesondere Drosselbohrungen, aufweisen.
Erfindungsgemäß ist das luftdurchlässige Material ein luftdurchlässiges Graphit oder ein luftdurchlässiger kohlefaserverstärkter Kunststoff oder eine Kombination dieser Materialien.
Hierbei kann die Luftdurchlässigkeit des Graphits über seine Porosität und/oder über die Korngröße eingestellt werden. Z.B. ist es also möglich, dass das Material ein Material mit einer vorbestimmten Porosität und/oder eine vorbestimmte Korngröße ist.
Der kohlefaserverstärkte Kunststoff kann insbesondere kohlefasergefülltes Polyamid sein, welches insbesondere Mikro-Kohlefasern umfassen kann.
Da Graphit sowie kohlefaserverstärkter Kunststoff, insbesondere Carbon, ein geringes Gewicht und für ein spezifisches Gewicht hohe Steifigkeit aufweisen, ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Bereitstellung einer Luftlagervorrichtung mit im Vergleich zu aus Vollmaterial hergestellten Luftlagervorrichtungen reduzierten Gewicht und/oder höherer Steifigkeit. Insbesondere kann eine ähnliche Steifigkeit wie bei einer aus Vollmaterial hergestellten Luftlagervorrichtung erreicht werden, wobei jedoch das Gewicht reduziert wird.
Hierbei sind die zu vergleichenden Luftlagervorrichtungen selbstverständlich Luftlagervorrichtungen, die zum gleichen Zweck eingesetzt werden, also z.B. einen gleichen Durchfluss und eine gleiche Lagergröße aufweisen, insbesondere auch eine gleiche Anzahl von Einströmöffnungen, Ausströmöffnungen und Kanälen sowie die gleiche Lagerfläche, die gleiche Lagerspaltbreite, die gleiche Dämpfung und/oder den gleichen Luftverbrauch aufweisen.
In einer weiteren Ausführungsform bildet der Grundkörper den Ausströmabschnitt aus und ist aus zumindest einem der vorhergehend erläuterten luftdurchlässigen Materialien ausgebildet. Somit ist es möglich, dass ein monolithisch ausgebildeter Grundkörper den Ausströmabschnitt mit dem gewünschten Material aufweist. Mit anderen Worten können also auch von dem Ausströmabschnitt verschiedene Abschnitte, insbesondere der Lagertragabschnitt, aus dem luftdurchlässigen Material ausgebildet sein. Hierdurch lässt sich erreichen, dass nur ein Material zur Fertigung der Luftlagervorrichtung verwendet wird, was einen Herstellungsprozess vereinfacht und die gegebenenfalls unerwünschte Kombination mehrerer Materialien vermeidet.
In einer weiteren Ausführungsform sind die von einer Luftausströmfläche der Luftlagervorrichtung verschiedenen Oberflächen der Luftlagervorrichtung versiegelt. Ist die Luftausströmfläche - wie vorhergehend erläutert - an einer Vorderseite des Grundkörpers angeordnet, so können insbesondere die Seitenfläche(n) des Grundkörpers sowie die Rückseite des Grundkörpers versiegelt sein. Die Versiegelung kann durch eine Beschichtung mit einem luftundurchlässigen Lack oder luftundurchlässigen Kleber erfolgen.
Hierdurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass auch bei einem Grundkörper aus luftdurchlässigem Material eine gewünschte Ausströmrichtung der Luft sowie ein gewünschter Ausströmdruck sichergestellt wird, insbesondere da keine Luft aus dem Grundkörper außerhalb der Luftausströmfläche entweichen kann. Mit anderen Worten können somit gewünschte Lagereigenschaften sichergestellt werden.
In einer alternativen Ausführungsform umfasst die Luftlagervorrichtung mindestens einen Ausströmkörper, wobei der Ausströmkörper an dem Lagertragabschnitt befestigt und aus dem luftdurchlässigem Material ausgebildet ist. Der Ausströmkörper und der Lagertragabschnitt, insbesondere ein den Lagertragabschnitt ausbildender Lagertragkörper, können also als voneinander verschiedene Bauteile ausgebildet sein, die dann aneinander befestigt werden. Die Befestigung kann über ein Verkleben erfolgen. Auch andere Befestigungsarten, z.B. ein Verschrauben oder Vernieten, sind aber vorstellbar. Vorzugsweise sind die Körper unlösbar miteinander verbunden. Vorstellbar ist jedoch auch, die Körper lösbar aneinander zu verbinden. In diesem Fall kann der Lagertragkörper einen rückseitigen Teil des Grundkörpers und der Ausströmkörper einen vorderseitigen Teil des Grundkörpers ausbilden.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache Herstellung einer Luftlagervorrichtung mit gewünschten Lagereigenschaften aus verschiedenen Materialien, was insbesondere zu verringerten Herstellungskosten führen kann. So ist es nicht zwingend notwendig, den gesamten Grundkörper aus einem luftdurchlässigen Material auszubilden, um gewünschte Lagereigenschaften bereitzustellen. Insbesondere der Lagertragabschnitt kann, da er nicht unmittelbar für das Ausströmen von Luft zu Lagerzwecken genutzt wird, auch aus anderen, billigeren oder besser verfügbareren Materialien hergestellt werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Lagertragabschnitt des Grundkörpers bzw. ein den Lagertragabschnitt ausbildender Lagertragkörper aus einem luftundurchlässigen Material ausgebildet. Das Material kann insbesondere luftundurchlässiges Graphit oder luftundurchlässiger kohlefaserverstärkter Kunststoff oder eine Kombination aus diesen Materialien sein. Entsprechend den vorhergehenden Erläuterungen kann insbesondere eine Porosität und/oder eine Korngröße des Materials derart gewählt werden, dass es luftundurchlässig ist. Durch die Verwendung der genannten Materialien lässt sich in vorteilhafter Weise trotz der Luftundurchlässigkeit ein niedriges Gewicht der Luftlagervorrichtung, insbesondere trotz der Bereitstellung einer gewünschten Steifigkeit, erreichen.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Ausströmkörper an den Lagertragabschnitt bzw. an den erläuterten Lagertragkörper angeklebt. Dies und entsprechende Vorteile wurden vorhergehend bereits erläutert.
In einer weiteren Ausführungsform ist zumindest ein Teilbereich einer Luftausströmfläche des Luftausströmabschnitts versiegelt. Das Versiegeln kann - wie vorhergehend bereits erläutert - ebenfalls durch das Beschichten mit einem Lack oder Klebstoff erfolgen. Es ist vorstellbar, dass mehrere Teilbereiche der Luftausströmfläche versiegelt sind. Allerdings ist natürlich nicht die gesamte Luftausströmfläche versiegelt.
Durch eine geeignete Auswahl der Anzahl und/oder der Größe und/oder der geometrischen Ausbildung der versiegelten Teilflächen ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass gewünschte Lagereigenschaften der Luftlagervorrichtung eingestellt werden können, insbesondere eine Durchflussrate, auch wenn der Luftausströmkörper aus einem der vorgeschlagenen luftdurchlässigen Materialien hergestellt ist.
Weiter beschrieben wird eine Luftlagervorrichtung, wobei der Grundkörper, insbesondere der Lagertragabschnitt, zumindest ein Luftzufuhrelement und/oder zumindest ein Element für eine Luftstromführung umfasst oder diese(s) Element(e) ausbildet.
So kann der Grundkörper, insbesondere der Lagertragabschnitt, mindestens eine Lufteinströmöffnung, mindestens eine Luftausströmöffnung, mindestens einen Luftkanal, mindestens eine Druckluftanschlusseinrichtung und/oder mindestens eine Druckluftkammer aufweisen oder ausbilden.
Somit kann der Grundkörper zumindest eine Anschlusseinrichtung oder eine Anschlussschnittstelle für pneumatische Versorgungsmittel, beispielsweise Leitungen, aufweisen oder ausbilden. Derartige Anschlussschnittstellen können beispielsweise an einer Seitenwand des Grundkörpers und/oder an einer Bodenwand bzw. Rückseite des Grundkörpers angeordnet sein.
Weiter beschrieben wird eine Luftlagervorrichtung, wobei der Grundkörper einen Aufnahmeabschnitt für ein Verbindungselement zur mechanischen Verbindung des Grundkörpers mit einer Halteeinrichtung für den Grundkörper aufweist oder ausbildet.
Ein Verbindungselement kann z.B. (teil-)kugelförmig 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.
Der Aufnahmeabschnitt kann insbesondere an einer Rück- oder Unterseite des Grundkörpers ausgebildet sein. Der Aufnahmeabschnitt kann durch eine Ausnehmung, Aussparung oder Vertiefung im Bereich der Rück- oder Unterseite der Luftlagervorrichtung 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 sein.
Weiter beschrieben wird einer Anordnung aus einer Halteeinrichtung für mindestens eine Luftlagervorrichtung und einer solchen Luftlagervorrichtung, wobei diese gemäß einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet sein.
Die Halteeinrichtung kann insbesondere ein Laufwagen oder ein Teil davon sein. Der Laufwagen wiederum kann Teil eines Koordinatenmessgeräts sein. Insbesondere kann der Laufwagen durch mindestens eine Luftlagervorrichtung 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 ist käfigförmig ausgebildet. Es ist insbesondere möglich, dass nur Abschnitte, nicht aber die gesamte Halteeinrichtung, käfigförmig ausgebildet sind.
So kann der käfigförmige Teil der Halteeinrichtung bzw. die käfigförmige Halteeinrichtung Knotenelemente und Verbindungselemente aufweisen, wobei ein Verbindungselement ein Element zur mechanischen Verbindung von zwei Knotenelementen bezeichnet. Die mechanische Verbindung zwischen einem Knotenelement und einem Verbindungselement kann eine lösbare oder unlösbare Verbindung sein, wobei die unlösbare Verbindung eine bevorzugte Verbindung ist. Weiter kann die mechanische Verbindung eine formschlüssige, eine kraftschlüssige und/oder eine stoffschlüssige Verbindung sein.
Ein Käfig kann hierbei einen Körper bezeichnen, dessen Oberfläche durchbrochen ist. Ein Käfig kann auch ein allseitig geschlossenes Gestell bezeichnen, dessen Seitenflächen und/oder dessen Innenfläche und/oder dessen Deckenfläche durchbrochen ist. Weiter ist es möglich, dass in einem käfigartig ausgebildeten Grundkörper jedes Knotenelement mit zumindest zwei voneinander verschiedenen Verbindungselementen mechanisch verbunden ist. Weiter kann jedes Verbindungselement mit zwei voneinander verschiedenen Knotenelementen mechanisch verbunden sein.
Es ist auch möglich, dass der Grundkörper oder zumindest ein Abschnitt davon käfigförmig ausgebildet ist.
Weiter weist die Halteeinrichtung mindestens einen Aufnahme- und/oder Befestigungsabschnitt zur Halterung der mindestens einen Luftlagervorrichtung auf. Beispielsweise kann die Halteeinrichtung eine Aussparung, insbesondere eine Durchgangsöffnung, aufweisen, wobei die Luftlagervorrichtung in der Aussparung angeordnet werden kann. Die Aussparung kann hierbei ein Zwischenraum zwischen Knoten- und Verbindungselementen sein. Auch kann der Befestigungsabschnitt mindestens eine Gewindebohrung aufweisen.
Weiter kann die Luftlagervorrichtung, insbesondere der Grundkörper der Luftlagervorrichtung, mechanisch mit der Halteeinrichtung verbunden werden. Bevorzugt kann die Luftlagervorrichtung mit der Halteeinrichtung verklebt werden. Selbstverständlich sind auch andere formschlüssige, stoffschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindungsarten vorstellbar.
Es ist möglich, dass die Luftlagervorrichtung mechanisch starr, also festgelagert, mit der Halteeinrichtung verbunden wird. Mit anderen Worten ist keine Relativbewegung zwischen Luftlagervorrichtung und Halteeinrichtung möglich.
Es ist jedoch auch möglich, dass die Luftlagervorrichtung mechanisch beweglich, also losgelagert, mit der Halteeinrichtung verbunden wird. In diesem Fall kann eine Relativbewegung zwischen Luftlagervorrichtung 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 Luftlagervorrichtung relativ zur Halteeinrichtung möglich. Dies kann in vorteilhafter Weise genutzt werden, um Fertigungstoleranzen im Lagerungspartnerkörper und somit Luftspaltänderungen auszugleichen.
Z.B. kann die Halteeinrichtung über einen Gewindestift mit der Luftlagervorrichtung 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 Luftlagervorrichtung angeordnet ist/wird.
Auch kann die Halteeinrichtung über eine Kugel mit der Luftlagervorrichtung mechanisch verbunden werden. Die Kugel kann in einen Aufnahmeabschnitt des Befestigungsabschnitts eingelegt werden. Der Aufnahmeabschnitt des Befestigungsabschnitts kann entsprechend dem Aufnahmeabschnitt der Luftlagervorrichtung ausgebildet sein. Weiter kann die Kugel in einem Aufnahmeabschnitt der Luftlagervorrichtung angeordnet werden.
Der Aufnahmeabschnitt wurde vorhergehend bereits erläutert. Bei einer derartigen Verbindung wird in vorteilhafter Weise das vorhergehend erläuterte Verkippen der Luftlagervorrichtung 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.
In die Halteeinrichtung können Luftkanäle und Lufteinlässe und/oder Luftauslässe integriert sein.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine besonders einfache Halterung von Luftlagervorrichtungen bei besonders geringem Gewicht. Auch kann durch die käfigförmige Ausbildung eine hohe Steifigkeit der Halteeinrichtung erreicht werden. Insgesamt ergibt sich in vorteilhafter Weise eine möglichst gute Lagerung von beweglichen Teilen, die beispielsweise mit der Halteeinrichtung verbunden werden können und über die Luftlagervorrichtung an/auf dem erläuterten Trägerkörper gelagert werden können. Die gute Lagerung wiederum resultiert in einer hohen Genauigkeit und Reproduzierbarkeit einer Positionierung bei einer Bewegung der Halteeinrichtung entlang des Trägerkörpers.
Weiter vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Herstellung einer Luftlagervorrichtung, insbesondere zur Lagerung eines beweglichen Teils eines Koordinatenmessgeräts, wobei zumindest ein Grundkörper mit zumindest einem Lagertragabschnitt und mindestens einem Ausströmabschnitt bereitgestellt wird, wobei der mindestens eine Ausströmabschnitt aus luftdurchlässigem Material ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß ist das luftdurchlässige Material ein luftdurchlässiges Graphit oder ein luftdurchlässiger kohlefaserverstärkter Kunststoff oder eine Kombination aus diesen Materialien.
Das Verfahren dient zur Bereitstellung einer Luftlagervorrichtung gemäß einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen mit den entsprechend erläuterten technischen Vorteilen. Dementsprechend kann das Verfahren alle Schritte umfassen, die zur Herstellung einer solchen Luftlagervorrichtung notwendig sind.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Luftlagervorrichtung, insbesondere der Grundkörper, weiter insbesondere der Lagertragabschnitt, durch ein additives Fertigungsverfahren bereitgestellt. Ein additives Fertigungsverfahren kann insbesondere ein selektives Lasersinterverfahren oder ein Fused-Deposition-Modeling-Verfahren sein. Selbstverständlich sind aber auch andere additive Herstellungsverfahren vorstellbar.
Alternativ ist es auch vorstellbar, sowohl den Lagertragabschnitt als auch den Ausströmabschnitt des Grundkörpers durch ein additives Herstellungsverfahren bereitzustellen. Hierdurch kann bereits in der Herstellung die Ausbildung der Ausströmfläche und/oder Luftauslassöffnungen in der Ausströmfläche zur Bereitstellung gewünschter Lagereigenschaften erfolgen. So ist z.B. auch die Einstellung einer gewünschten Porosität möglich.
Gegebenenfalls ist nach einer solchen Herstellung eine Nachbearbeitung der Ausströmfläche erforderlich, z.B. ein Polieren, welches durch geeignete Poliermittel, z.B. ein Lappen, erfolgen kann.
Hierdurch kann in vorteilhafter Weise die Herstellung, insbesondere von komplexen Strukturen des Grundkörpers, weiter insbesondere des Lagertragkörpers, vereinfacht werden.
Weiter beschrieben wird ein Verfahren zur Herstellung der beschriebenen Anordnung aus einer Halteeinrichtung für mindestens eine Luftlagervorrichtung und einer Luftlagervorrichtung gemäß einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen. Hierbei wird zusätzlich zu der Luftlagervorrichtung auch die Halteeinrichtung bereitgestellt. Dann wird die Luftlagervorrichtung an der Halteeinrichtung befestigt, insbesondere zur Herstellung einer der vorhergehend erläuterten Ausführungsformen der Anordnung.
Insbesondere ist es möglich, dass auch die Halteeinrichtung durch eines der genannten additiven Herstellungsverfahren oder ein davon verschiedenes additives Herstellungsverfahren hergestellt wird.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figuren zeigen:

1 einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Luftlagereinrichtung,
2 einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Luftlagereinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform,
3 eine perspektivische Ansicht eines Lagertragkörpers mit Luftkanälen,
4 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Luftlagervorrichtung,
5 einen schematischen Querschnitt durch eine Halteeinrichtung mit daran befestigten Luftlagereinrichtungen gemäß dem Stand der Technik und
6 eine schematische perspektivische Ansicht einer Luftlagereinrichtung gemäß der Erfindung.

Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Merkmalen bzw. Eigenschaften.
1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Luftlagervorrichtung 1. Die Luftlagervorrichtung 1 umfasst einen Grundkörper 2, wobei dieser Grundkörper 2 einen Lagertragabschnitt 3 und einen Ausströmabschnitt 4 umfasst.
In der in 1 dargestellten Ausführungsform wird der Lagertragabschnitt von einem Lagertragkörper 5 und der Ausströmabschnitt von einem Ausströmkörper 6 ausgebildet.
Der Ausströmkörper 6 ist an dem Lagertragkörper 5 befestigt und aus einem luftdurchlässigem Material ausgebildet. Dieses luftdurchlässige Material ist ein luftdurchlässiges Graphit oder ein luftdurchlässiger kohlefaserverstärkter Kunststoff oder eine Kombination dieser Materialien.
Der Lagertragkörper 5 und somit auch der Lagertragabschnitt 3 sind aus einem luftundurchlässigen Material, vorzugsweise aus luftundurchlässigem Graphit ausgebildet.
In 1 ist hierbei dargestellt, dass der Ausströmkörper 6 an den Lagertragkörper 5 angeklebt ist, wobei in 1 eine entsprechenden Klebeschicht 7 zwischen den beiden Körpern 5, 6 dargestellt ist.
Weiter dargestellt ist, dass die Luftlagervorrichtung 1 eine Anschlusseinrichtung 8 für einströmende Luft aufweist, die an einer Seitenwand 15 der Luftlagervorrichtung 1 angeordnet ist. Durch diese kann Luft in den Grundkörper 2 der Luftlagervorrichtung 1 einströmen.
Der Grundkörper 2, insbesondere der Lagertragkörper 5, weist ferner Luftkanäle 9 auf, wobei der Übersichtlichkeit halber nur ein Luftkanal 9 dargestellt ist. Dieser ist fluidtechnisch mit der Anschlusseinrichtung 8 verbunden und transportiert die durch die Anschlusseinrichtung 8 einströmende Luft zum Ausströmkörper 6, wobei die Luft zu verschiedenen Bereichen des Ausströmkörpers 6 verteilt wird.
Schematisch durch Pfeile dargestellt ist ein Luftstrom 10, der von dem Luftkanal 9 durch den Ausströmkörper 6 hindurch aus der Luftlagervorrichtung 1 ausströmt, um den erläuterten Luftfilm zwischen einer Ausströmfläche 11 der Luftlagervorrichtung 1, die eine an der Vorderseite der Luftlagervorrichtung 1 ausgebildete Fläche ist, und einem Trägerkörper 31 zu bilden.
Die Klebeschicht 7 ist hierbei derart ausgebildet, dass Luft aus dem Lagertragkörper 5 in den Ausströmkörper 6 strömen kann. Z.B. kann die Klebeschicht 7 nur in Teilabschnitten der aneinander befestigten Flächen des Lagertragkörpers 6 und des Ausströmkörpers 6 angeordnet sein.
Weiter dargestellt ist eine Aufnahmeabschnitt 12 für ein Verbindungselement zur mechanischen Verbindung des Grundkörpers 2 mit einer Halteeinrichtung 16. Der Aufnahmeabschnitt 12 ist als Vertiefung ausgebildet, insbesondere als sich verjüngende Vertiefung, beispielsweise als kegelstumpfförmige Vertiefung. Der Aufnahmeabschnitt 12 ist hierbei an einer Rückseite des Grundkörpers 2 angeordnet.
2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Luftlagervorrichtung 1 in einer weiteren Ausführungsform. Die Luftlagervorrichtung 1 umfasst einen Grundkörper 2, wobei dieser Grundkörper 2 einen Lagertragabschnitt 3 und einen Ausströmabschnitt 4 umfasst bzw. ausbildet.
Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführungsform werden diese Abschnitte 3, 4 jedoch nicht von separaten Körpern 5, 6 ausgebildet. Vielmehr ist der Grundkörper 2 monolithisch ausgebildet, wobei die verschiedenen Abschnitte 3, 4 Abschnitte desselben Grundkörpers 2 sind. Der Grundkörper 2 ist vollständig aus dem vorhergehend erläuterten luftdurchlässigen Material ausgebildet.
Weiter dargestellt ist, dass die Luftlagervorrichtung 1 eine Anschlusseinrichtung 8 für einströmende Luft aufweist, die an einer Seitenwand 15 der Luftlagervorrichtung 1 angeordnet ist. Durch diese kann Luft in den Grundkörper 2 der Luftlagervorrichtung 1 einströmen.
Der Grundkörper 2, insbesondere der Lagertragkörper 5, weist ferner Luftkanäle 9 auf, wobei der Übersichtlichkeit halber nur ein Luftkanal 9 dargestellt ist. Dieser ist fluidtechnisch mit der Anschlusseinrichtung 8 verbunden und transportiert die durch die Anschlusseinrichtung 8 einströmende Luft zum Ausströmabschnitt 4 des Grundkörpers 2.
Schematisch durch Pfeile dargestellt ist ein Luftstrom 10, der von dem Luftkanal 9 durch den Ausströmabschnitt 4 hindurch aus der Luftlagervorrichtung 1 ausströmt, um den erläuterten Luftfilm zwischen einer Ausströmfläche 11 der Luftlagervorrichtung 1, die eine an der Vorderseite der Luftlagervorrichtung 1 ausgebildete Fläche ist, und einem Trägerkörper 31 zu bilden.
Weiter dargestellt ist, dass die von der Luftausströmfläche 11 der Luftlagervorrichtung 1 verschiedenen Oberflächen, insbesondere die Seitenflächen und die rückseitige Oberfläche der Luftlagervorrichtung 1 versiegelt sind, nämlich durch eine versiegelnde Schicht 13, die z.B. als Lackschicht ausgebildet ist. Diese Schicht 13 ist luftundurchlässig. Durch sie kann keine Luft aus dem Grundkörper 2 austreten.
Weiter dargestellt ist, dass zumindest ein Teilbereich einer Luftausströmfläche 11 des Ausströmabschnitts 4 versiegelt ist, nämlich durch eine versiegelnde Schicht 13. Hierdurch wird erreicht, dass Luft nur in bestimmten Teilbereichen der Luftausströmfläche 11 aus dem Grundkörper 2 ausströmt, was zum Erreichen von gewünschten Lagerungseigenschaften genutzt werden kann.
Weiter dargestellt ist eine Aufnahmeabschnitt 12 für ein Verbindungselement zur mechanischen Verbindung des Grundkörpers 2 mit einer Halteeinrichtung 16. Der Aufnahmeabschnitt 12 ist als Vertiefung ausgebildet, insbesondere als sich verjüngende Vertiefung, beispielsweise als kegelstumpfförmige Vertiefung. Der Aufnahmeabschnitt 12 ist hierbei an einer Rückseite des Grundkörpers 2 angeordnet.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Lagertragkörpers 5 mit Luftkanälen 9. Dieser Körper 5 kann aus kohlefasergefülltem Polyamid ausgebildet sein und durch ein additives Herstellungsverfahren hergestellt sein.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Luftlagervorrichtung 1, die den in 3 dargestellten Lagertragkörper 5 und einen aus luftdurchlässigem Graphit bestehenden Ausströmkörper 6 umfasst, der an dem Lagertragkörper 5 befestigt ist.
5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Halteeinrichtung 16 mit daran befestigten Luftlagervorrichtungen 1 gemäß dem Stand der Technik. Die Luftlagervorrichtungen 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 Luftlagervorrichtungen 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 ein 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 Luftlagervorrichtungen 1 angeordnet ist. Hierdurch sind die entsprechenden Luftlagervorrichtungen 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 Luftlagervorrichtungen 1 angeordnet.
Dargestellt ist weiter, dass die Luftlagervorrichtungen 1 spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind, wobei ein Mittelpunkt einer parallel zur Querachse y orientierten Verbindungslinie zwischen zwei spiegelsymmetrisch angeordneten Luftlagervorrichtungen, die an den Seitenwandabschnitten 27a, 27b gelagert sind, in einer Spiegelsymmetrieebene angeordnet ist, wobei die Spiegelsymmetrieebene senkrecht zur Querachse y orientiert ist.
Luftlagervorrichtungen 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 Luftlagervorrichtungen 1 in einer Spiegelsymmetrieebene angeordnet ist, wobei die Spiegelsymmetrieebene senkrecht zur Vertikalachse z orientiert ist.
Zu erkennen sind Luftspalte, die zwischen Luftlagervorrichtungen 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 Luftlagervorrichtungen 1 ermöglichen eine Vorspannung der Lagerung. Exemplarisch wird dies für eine an dem zweiten Seitenwandabschnitt 27b beweglich gelagerte Luftlagervorrichtung 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 Luftlagervorrichtung 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 Luftlagervorrichtung 1 erzeugt wird, größer als 0 mm ist. Im Normalbetrieb kann durch die Luftlagervorrichtung 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 Luftlagervorrichtung 1 aufgrund dieser Vorspannung von dem Federelement 32 in Querrichtung y bewegt werden. Alternativ kann die beweglich gelagerte Luftlagervorrichtung 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 Luftlagervorrichtung 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 Luftlagervorrichtung 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 Luftlagervorrichtung 1.
Durch die Lagerung der Luftlagervorrichtungen 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 Luftlagervorrichtung 1 relativ zu einer der Luftlagervorrichtung 1 gegenüberliegenden Gleitfläche des Trägerkörpers 31, insbesondere wenn diese Gleitfläche z.B. einen gekrümmten oder schräg gestellten Abschnitt aufweist.
6 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Halteeinrichtung 16 mit daran gelagerten erfindungsgemäßen Luftlagervorrichtungen 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 Luftlagervorrichtung 1 aufweisen. Hierbei kann die Luftlagervorrichtung 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 Luftlagervorrichtung 1 bzw. des Grundkörpers 2 angeordnet sind.
Somit sind die mit dem ersten Seitenwandabschnitt 27a und dem Deckenwandabschnitt 28 derart verklebten Luftlagervorrichtungen 1 einzeln mechanisch starr an der Halteeinrichtung 16 befestigt.
Weiter dargestellt sind beweglich an der Halteeinrichtung 16 gelagerte Luftlagervorrichtungen 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 Luftlagervorrichtungen 1, die in 6 dargestellt sind, wie die in 1 oder 2 dargestellte Luftlagervorrichtung 1 ausgebildet sind.
Bezugszeichenliste

1: Luftlagereinrichtung
2: Grundkörper
3: Lagertragabschnitt
4: Ausströmabschnitt
5: Lagertragkörper
6: Ausströmkörper
7: Klebeschnitt
8: Anschlusseinrichtung
9: Luftkanal
10: Luftstrom
11: Luftausströmfläche
12: Aufnahmeabschnitt
13: Schicht
14: Rückseite
15: Seitenwand
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
x: Längsrichtung
y: Querrichtung
z: Vertikalrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10240700 A1 [0004]
EP 2924721 A1 [0005]
DE 19533690 A1 [0006]
DE 102017212090 A1 [0007]

Claims

Luftlagervorrichtung, insbesondere zur Lagerung eines beweglichen Teils eines Koordinatenmessgeräts, wobei die Luftlagervorrichtung (1) zumindest einen Grundkörper (2) umfasst, wobei der Grundkörper (2) zumindest einen Lagertragabschnitt (3) und mindestens einen Ausströmabschnitt (4) umfasst oder ausbildet, wobei der mindestens eine Ausströmabschnitt (4) aus luftdurchlässigem Material ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das luftdurchlässige Material ein luftdurchlässiges Graphit oder ein luftdurchlässiger kohlefaserverstärkter Kunststoff oder eine Kombination dieser Materialien ist.
Luftlagervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2) den Ausströmabschnitt (4) ausbildet und aus zumindest einem luftdurchlässigem Material ausgebildet ist.
Luftlagervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die von einer Luftausströmfläche (11) der Luftlagervorrichtung (1) verschiedenen Oberflächen der Luftlagervorrichtung (1) versiegelt sind.
Luftlagervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftlagervorrichtung (1) mindestens ein Ausströmkörper (6) umfasst, wobei der Ausströmkörper (6) an dem Lagertragabschnitt (3) befestigt und aus dem luftdurchlässigem Material ausgebildet ist.
Luftlagervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagertragabschnitt (3) des Grundkörpers (2) aus einem luftundurchlässigen Material ausgebildet ist.
Luftlagervorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausströmkörper (6) an den Lagertragabschnitt (3) angeklebt ist.
Luftlagervorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teilbereich einer Luftausströmfläche (11) des Luftausströmabschnitts (4) versiegelt ist.
Luftlagervorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2), insbesondere der Lagertragabschnitt (3), zumindest ein Luftzufuhrelement und/oder zumindest ein Element für eine Luftstromführung umfasst oder ausbildet.
Luftlagervorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2) einen Aufnahmeabschnitt (12) für ein Verbindungselement zur mechanischen Verbindung des Grundkörpers (2) mit einer Halteeinrichtung (16) für den Grundkörper (2) aufweist oder ausbildet.
Verfahren zur Herstellung einer Luftlagervorrichtung (1), insbesondere zur Lagerung eines beweglichen Teils eines Koordinatenmessgeräts, wobei zumindest ein Grundkörper (2) mit zumindest einem Lagertragabschnitt (3) und mindestens einem Ausströmabschnitt (4) bereitgestellt wird, wobei der mindestens eine Ausströmabschnitt (4) aus luftdurchlässigem Material ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das luftdurchlässige Material ein luftdurchlässiges Graphit oder ein luftdurchlässiger kohlefaserverstärkter Kunststoff oder eine Kombination dieser Materialien ist.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2), insbesondere der Lagertragabschnitt (3), durch ein additives Fertigungsverfahren bereitgestellt wird.