DE19526773A1 - Koordinatenmeßgerät in Ständerbauweise - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Koordinatenmeßgerät in Ständerbauweise mit an einer Seite übereinander angeordneten Führungen für den horizontal verschiebbaren Schlitten, der den Ständer trägt. Ein derartiges Koordinatenmeßgerät ist beispielsweise in der DE-OS 39 07 834 beschrieben. Koordinatenmeßgeräte mit seitlich geführtem Ständer haben den Vorteil, daß die Führungsleisten für die Horizontalbewegung des Ständers direkt an den Meßtisch angeschraubt werden können, der das zu vermessende Werkstück aufnimmt.

Ständermeßgeräte der oben genannten Art werden allerdings fast ausschließlich in Überflurbauweise angeboten, d. h. der Meßtisch wird auf den Hallenboden gestellt. Für den Einbau in ein Fundament bzw. in den Hallenboden ist dieser Maschinentyp weniger geeignet, da dann an der Stelle, an denen der den Ständer tragende Schlitten durch den Hallenboden ragt, relativ breite Schächte entstehen, die abgedeckt werden müssen. Nun ist zwar bereits vorgeschlagen worden, diese in Bewegungsrichtung des Ständers offenen Schächte durch Wagen abzudecken, die mit dem Ständer mitfahren und in Verlängerung der Schächte in einen Tunnel hineinfahren. Zur Entkoppelung vom Meßgerät benötigen diese Wagen jedoch dann einen eigenen Antrieb, der über die Bewegung des Ständers gesteuert wird. Dieser Umstand und die erforderlichen Tunnel, die den Eingriff in das Fundament nochmals vergrößern, bedeuten einen relativ hohen Aufwand mit entsprechenden Kosten.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die offenen Schächte durch eine breite umlaufende Kette abzudecken, die mit dem Ständer mitbewegt wird. Auch diese Lösung ist aufwendig und teuer. Ein zusätzlicher Nachteil beider Lösungen ist, daß die Abdeckung mit dem Ständer mitfährt, was zu einer Gefährdung des Bedienpersonals führen kann, wenn es diese Abdeckung betritt.

Für den Einbau in Fundamente geeignete Ständermeßgeräte in bodenebener Ausführung werden deshalb heute vorwiegend in der Weise ausgeführt, daß der Ständer auf einer horizontal angeordneten Führungsebene steht und sich auf zwei seitlich nebeneinanderliegenden, parallelen Führungen abstützt. Der Ständer greift dabei durch zwei Schlitze, die von schmalen flexiblen Bändern abgedeckt werden, um ein Eindringen von Schmutz zu vermeiden. Ein derartiges Ständermeßgerät ist beispielsweise in der Firmenschrift der Anmelderin mit dem Titel "PSM, Präzisions-Ständermeßgeräte" Druckvermerk 60-20-070-d beschrieben. Bei diesem Gerätetyp können die Führungsschienen allerdings nicht an den Meßtisch angeschraubt werden, vielmehr wird ein zusätzliches Gußteil benötigt, das die Führungen enthält und neben dem Meßtisch auf dem Fundament aufgestellt oder in dieses eingelassen wird. Das zusätzliche Gußteil bedingt relativ hohe Kosten und außerdem ist eine im Vergleich zu Ständermeßgeräten mit seitlich übereinander liegenden Führungen bedeutend größere Aufstellfläche erforderlich. Darüberhinaus sind solche Anordnungen schmutzempfindlich, da trotz der Abdeckbänder Staub durch die Schlitze eindringen kann und dann auf die darunter befindlichen Führungsflächen fällt.

Ein weiteres Gerät des letztgenannten Typs, allerdings nicht für die bodenebene Ausführung sondern für die Aufstellung auf dem Fundament ist in der US-PS 4 964 220 beschrieben. Bei diesem Gerät tritt der Fuß des Ständers durch einen relativ breiten durch Abdeckbleche begrenzten Schlitz hindurch, welcher durch ein mit dem Ständer mitbewegtes, umlaufendes Band verschlossen wird. Abgesehen davon, daß dieses Gerät für den Unterflureinbau nicht geeignet ist, gelten auch hier die vorstehend zu Geräten mit bewegten Abdeckungen und separaten Führungsteilen gemachten Anmerkungen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Ständermeßgerät mit seitlich übereinander angeordneten Führungen so auszugestalten, daß es möglichst einfach und ohne großen Aufwand in Fundamente integriert werden kann und ein sicherer Betrieb gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird mit dem im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Mit den genannten Maßnahmen wird die Durchführung des Schlittens bzw. Fußes des Ständers durch den Hallenboden durch einen einzigen relativ schmalen Schlitz erreicht und können dennoch die seitlich an den Meßtisch angeschraubten, übereinanderliegenden Führungen beibehalten werden. Diese Lösung ist deshalb besonders kostengünstig und vereinigt mehrere Vorteile in sich: Da die Führungen übereinander seitlich neben dem Schlitz liegen, sind sie unempfindlich gegen Verschmutzung. Außerdem wird nur ein einziges Abdeckband für den einen Schlitz im Hallenboden benötigt. Dennoch findet sich unterhalb der Abdeckplatten relativ großer Bauraum, um die Antriebe im Unterflurbereich anzubringen bzw. genügend Platz zur Wartung der in den Hallenboden eingelassenen Maschinenteile. Schließlich ist es möglich diesen kostengünstigen Maschinentyp sowohl in Überflur- als auch in Unterflurbauweise anzubieten ohne nennenswerte konstruktive Änderungen.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und werden als Ausführungsbeispiele nachfolgend anhand der Fig. 1-4 der beigefügten Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 ist eine vereinfachte perspektivische Skizze, die den für die Erfindung wesentlichen unteren Teil eines Koordinatenmeßgeräts in Ständerbauweise zeigt;

Fig. 2 ist ein Schnitt des Koordinatenmeßgeräts nach Fig. 1 in einer zur Führungsrichtung des Ständers senkrechten Ebene in vergrößertem Maßstabe;

Fig. 3 ist die Skizze eines im Bereich des Führungsschlittens leicht modifizierten Ausführungsbeispiels für das Ständermeßgerät nach Fig. 1 und 2;

Fig. 4 ist die Skizze eines weiteren im Bereich des Schlittens bzw. Ständerfußes leicht modifizierten Ausführungsbeispiels für das Ständermeßgerät nach Fig. 1 und Fig. 2.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ständermeßgerät besitzt einen Meßtisch (1) aus z. B. Stahl, an dessen Stirnseite übereinanderliegend zwei Führungsschienen (2) und (3) für den waagerecht verschiebbaren Schlitten (4) angeschraubt sind, der den Ständer trägt. Von der oberen Laufbahn der Führungsschiene (3) wird das Gewicht von Schlitten (4) und Ständer durch Laufrollen abgestützt, von denen eine, die Laufrolle (33) in Fig. 2 dargestellt ist. Ebenfalls zu sehen sind einige der zur Seitenführung zuzurechnenden Laufrollen (32, 34 und 35), wobei letztere gegeneinander verspannt sind.

Der Meßtisch (1) ist über Aufstellfüße (26) auf den Grund (25) eines in das Fundament (25) eingelassenen Schachtes aufgestellt, wobei die Tiefe des Schachtes so bemessen ist, daß die Meßtischfläche mit dem Hallenboden fluchtet. Zwischen der Stirnseite des Meßtisches bzw. dem Schlitten (4) und der Schachtwand im Fundament befindet sich relativ großzügig bemessener Bauraum (30), der für Wartungsarbeiten am Schlitten (4) bzw. an den hier nicht näher dargestellten Antrieben und Wegmeßsystemen für den Schlitten (4) benötigt wird.

Abgedeckt wird dieser Bauraum (30) durch drei Platten (18, 19 und 20), wobei die eine Abdeckplatte (18) meßtischseitig auf der Führungsleiste (2) aufliegt und die beiden anderen Abdeckplatten (19) und (20) fundamentseitig mit ihren Enden und seitlich auf entsprechend ausgearbeiten Absätzen (31) im Hallenboden aufliegen. Zwischen den Abdeckplatten (18) und (19) verbleibt ein relativ schmaler Schlitz. Durch diesen Schlitz ragt der obere Teil des Schlittens (4) hindurch. Dazu ist der Schlitten (4) an dieser Stelle (5) verjüngt und die Platten (18) und (19) ragen seitlich in die Ausnehmungen bzw. Längsnuten (6) und (7) der Verjüngungsstelle (5) hinein.

Der über das Fundament (25) bzw. den Hallenboden vorstehende Teil (8) des Schlittens (4) ist winklig gestaltet und enthält seitlich vier Bolzen (10a-d), über die der Fuß (9) des Ständers (11) am Schlitten (4) befestigt ist. Der Ständer (11) dient in bekannter Weise als Führung für den Kreuzschieber (13), der seinerseits die Führungen (14) für den Querarm (15) des Meßgeräts enthält. Mit (16) ist der an den Querarm angesetzte Taster des Gerätes bezeichnet. Ebenfalls angedeutet ist die Stützstange (12) im Fuß (9) des Ständers, über die der Ständer verspannt und gegen übermäßige Biegung gesichert wird. Die in den Fuß (9) eingelassene Handhabe (17) dient der manuellen Verschiebung des Ständers längs der Führungen (2) und (3).

Auf der dem Ständerfuß (9) abgewandten Seite sind an dem Teil (8) des Schlittens (4) drei mit ihren Achsen waagerecht liegende Umlenkrollen (22, 23 und 24) befestigt. Über diese Umlenkrollen ist ein an beiden Enden eingespanntes Band (21) geführt, das den verbleibenden schmalen Schlitz zwischen den Abdeckplatten (18) und (19) schließt. Auf diese Weise ist das Abdeckband im Bereich des Schlittens (4) an diesem vorbei bzw. über ihn geführt. Entsprechend steht das Abdeckband (21) beim Betrieb des Meßgerätes fest und wird beim Fahren des Ständers (11) nur an der Stelle des Schlittens (4) angehoben.

Im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Fuß (9) des Ständers (11) seitlich am Schlitten (4) angeschraubt. Es ist jedoch auch möglich, den Fuß (9) zentrisch über dem durch den Hallenboden (25) hindurchragenden Teil (8) des Schlittens (4) zu befestigen, z. B. so, daß der Ständer (11) über der Verjüngungsstelle (5) steht. In dem Falle kann der Fuß (9) des Ständers (11) beidseitig des Abdeckbandes (21) am Schlitten (4) befestigt werden und ist das Abdeckband (21) dann durch eine Ausnehmung im Fuß (9) oder im Ständer (11) hindurchgeführt.

Die aufgrund der Nuten (6) und (7) verjüngte Stelle (5) des Schlittens (4) vermindert die Biegesteifigkeit des Gerätes und vergrößert somit den Winkelbereich, unter dem sich der Ständer (11) beim Ausfahren des Meßarmes (15) gegen die Vertikale neigt. Dem kann entgegengewirkt werden, indem der Schlitten (4) zumindest im Bereich der Verjüngungsstelle (5) aus biegesteifem Material wie z. B. Keramik gefertigt wird. Eine andere Möglichkeit, Fehlereinflüsse aufgrund der Biegung bzw. Neigung des Ständers zu vermeiden besteht darin, den Ständer mit einem Neigungsmeßgerät, beispielsweise einem elektronischen Inklinometer zu versehen. Dessen Ausgangssignal kann dann entweder zur Korrektur der gemessenen Koordinatenwerte dienen oder als Meßgröße einem Regelkreis zugeführt werden, der die Neigung des Ständers mit Hilfe geeigneter Aktuatoren bzw. Motoren kompensiert. Eine derartige Zusatzeinrichtung ist in Fig. 3 dargestellt. Sie besteht aus einem an den oberen Teil (8) des Schlittens (4) angesetzten Hebel (41), der durch den Schlitz zwischen den Abdeckplatten (18) und (19) hindurch ragt und dessen unteres Ende mit Hilfe einer Gewindespindel (42) verspannt werden kann, die im Schlitten (4) gelagert ist und von einem Motor (43) angetrieben wird. Der besagte Motor (43) liegt in einem Regelkreis, dem das Signal des erwähnten Inklinometers im Ständer (11) als Regelgröße zugeführt wird.

Eine weitere Möglichkeit der Kompensation besteht darin, die von der Ausfahrlänge des Querarms (15) abhängige Neigung des Ständers (11) und das zur Kompensation erforderliche Moment einmal zu messen und anschließend beim Betrieb des Meßgerätes dem Motor (43) ein entsprechendes, von der aktuellen Ausfahrlänge abhängiges Stellsignal zuzuführen.

Eine weitere Variante zur Neigungskompensation ist in Fig. 4 skizziert. Danach ist im Fuß (9) des Ständers (11) ein Linearaktuator (45) angeordnet, der sich über eine Stützrolle (46) auf der Abdeckplatte (20) abstützt. In den Kraftfluß zwischen Stützrolle (46) und dem Fuß (9) des Ständers (11) ist eine Kraftmeßdose (47) integriert, über die das Kompensationsmoment gemessen wird. In einer Regelschaltung kann das Signal der Kraftmeßdose mit der das Sollmoment charakterisierenden Stellgröße verglichen werden und mit dem Differenzsignal wird der Linearaktuator (45) angesteuert.

Claims (11)

1. Koordinatenmeßgerät in Ständerbauweise mit an einer Seite übereinander angeordneten Führungen (2, 3) für den horizontal verschiebbaren Schlitten (4), der den Ständer (11) trägt, wobei

• - die Führungen (2, 4) unterhalb des Hallenbodens (25) liegen,
• - der Schlitten an der Stelle (5), an der er durch den Hallenboden (25) ragt, seitlich verjüngt ist,
• - eine oder mehrere den Führungskanal abdeckende Platte(n) (18-20) in die Verjüngungsstelle am Schlitten (4) hineinragen, und
• - ein an den Enden eingespantes Abdeckband (21) den verbleibenden Schlitz im Bereich der Verjüngungsstelle (5) schließt.

2. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 1, wobei mehrere Abdeckplatten (18/19) beidseitig in die Verjüngungsstelle bildende Nuten (6/7) am verschiebbaren Schlitten (4) hineinragen.

3. Koordinatenmeßgerät nach einem der Ansprüche 1-2, wobei der Fuß (9) des Ständers (11) seitlich an dem durch den Hallenboden (25) hindurchragenden Teil (8) des Schlittens (4) befestigt ist.

4. Koordinatenmeßgerät nach einem der Ansprüche 1-3, wobei das Abdeckband (21) im Bereich des Schlittens (4) an diesem vorbeigeführt, vorzugsweise über den Schlitten (4) geführt ist.

5. Koordinatenmeßgerät nach einem der Ansprüche 1-4, wobei die Führungen (2, 3) an die in den Hallenboden eingelassene Meßplatte (1) des Koordinatenmeßgeräts angesetzt sind.

6. Koordinatenmeßgerät nach einem der Ansprüche 1-5, wobei der Ständer (11) mit einem Neigungsmeßgerät versehen ist.

7. Koordinatenmeßgerät nach einem der Ansprüche 1-6, wobei der Fuß (9) des Ständers (11) mit einer Einrichtung (41- 43; 45-47) zur Erzeugung eines Momentes für die Kompensation der Neigung des Ständers verbunden ist.

8. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 7, wobei die Einrichtung zur Neigungskompensation einen Aktuator (45) bzw. Antrieb (42/43) und gegebenenfalls einen Sensor (47) zur Kraftmessung enthält.

9. Koordinatenmeßgerät nach einem der Ansprüche 1-8, wobei der Schlitten (4) zumindest im Bereich (5) der Verjüngungsstelle aus einem Material mit hoher Steifigkeit, vorzugsweise aus einer Keramik besteht.

10. Koordinatenmeßgerät nach einem der Ansprüche 1-9, wobei die Führungen (2/3) und/oder die Meßsysteme zur Messung der Verschiebung des Schlittens in Bezug auf den durch das Abdeckband (21) verschlossenen Schlitz seitlich versetzt angeordnet sind.

11. Koordinatenmeßgerät nach einem der Ansprüche 1-2, wobei der Fuß (9) des Ständers (11) zentrisch über dem durch den Hallenboden (25) hindurchragenden Teil (8) des Schlittens (4) befestigt ist.