DE19807998A1 - Höhenmeß- und Anreißgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Höhenmeß- und Anreißge­ rät, insbesondere zum dreidimensionalen Messen und Anreißen von Werkstücken, mit einer Basisplatte, an der zumindest eine Laufschiene befestigt ist, mit zumindest einer oberhalb der Laufschiene/der Lauf­ schienen angeordneten Abdeckung, mit einem Geräte­ fuß, der die Abdeckung untergreift, mittels eines Lagers oder mehrerer Lager auf der Laufschiene/den Laufschienen geführt und relativ zur Basisplatte beweglich ist.

Derartige Höhenmeß- und Anreißgeräte dienen als Ko­ ordinatenmeßmaschinen zur manuell gesteuerten oder automatischen Vermessung dreidimensionaler Werk­ stücke, also zur Aufnahme ihrer Maße oder zur Über­ prüfung ihrer Maßhaltigkeit. Darüberhinaus erlauben sie auch das Anreißen, also das Kennzeichnen der Lage vorgegebener Maße auf der Oberfläche dreidi­ mensionaler Werkstücke. Schließlich können sie auch noch zur manuell oder automatisch gesteuerten Bear­ beitung derartige Werkstücke, insbesondere also zum Bohren oder Fräsen eingesetzt werden.

Entsprechende Höhenmeß- und Anreißgeräte bestehen üblicherweise aus einer Basisplatte, auf der das Werkstück untergebracht ist, und einer relativ zu Werkstück und Basisplatte in bis zu drei Raumrich­ tungen beweglichen Meßmaschine. Eine verbreitete Ausführungsform der Meßmaschine ersetzt sich aus einem Gerätefuß mit vertikal darauf angeordneter Säule sowie einem rechtwinklig an der Säule ange­ brachten Querarm zusammen, der beispielsweise ver­ mittels eines Kreuzschiebers vertikal an der Säule und in seiner Längsrichtung beweglich ist. Eine am Querarm befindliche Werkzeugaufnahme erlaubt den Einsatz unterschiedlicher Werkzeuge wie beispiels­ weise mechanische Meßtaster zur Aufnahme von Werk­ stückmaßen, Lasertaster zur berührungslosen Vermes­ sung, Anreißwerkzeuge, Farbmarkiergeräte oder Bohr- und Fräßköpfe zur präzisen Bearbeitung des Werk­ stückes. Die Bewegung des Gerätefußes relativ zur Basisplatte erfolgt dabei über Lager und Laufschie­ nen, die auf der Basisplatte oder an ihrer Seite angebracht sind. Zum Antrieb der in bis zu drei Raumrichtungen erfolgenden Bewegungen der Meßma­ schine kommen beispielsweise angetriebene Ritzel in Frage, deren Zähne jeweils in eine in Bewegungs­ richtung verlaufende Zahnstange eingreifen. Schließlich ist für ein präzises Vermessen oder Be­ arbeiten des Werkstückes eine genaue Bestimmung der jeweils aktuellen Position des Werkzeuges erforder­ lich, für die beispielsweise in Bewegungsrichtung montierte Linearmaßstäbe und relativ dazu bewegte Abtastköpfe eingesetzt werden.

Die genaue Positionierung des Meßtasters oder Ver­ arbeitungswerkzeuges setzt ein präzises Verfahren des Höhenmeß- und Anreißgerätes in allen drei Raum­ richtungen voraus. Bei der Bewegung des Gerätefußes wird diese Präzision durch sich auf den Laufschie­ nen ablagernde Verunreinigungen beeinträchtigt, da sie die Meßmaschine, wenn sie von den Lagern des Gerätefußes überfahren werden, geringfügig erschüt­ tern und damit unkontrollierte Schwankungen des Werkzeuges verursachen, die die Genauigkeit von Präzisionsmessungen begrenzt. Als Gegenmaßnahme ist die Abdeckung der Laufschienen durch flexible Streifen bekannt, die vom Gerätefuß untergriffen und durch Umlenkrollen über den Gerätefuß geführt werden. Diese besitzen erfahrungsgemäß aber nur eine begrenzte Schutzwirkung, die insbesondere bei Fräsarbeiten, bei denen zwangsläufig erhebliche Mengen an Schmutzpartikeln anfallen, unzureichend ist und zu einer deutlichen Beeinträchtigung der Positioniergenauigkeit des Werkzeuges führt.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Schutz der Laufschiene vor Verunreinigungen bei derartigen Geräten zu ver­ bessern um auf diese Weise auch in schmutzpartikel­ reicher Umgebung eine präzise Positionierung des Werkzeuges zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abdeckung starr ist, zumindest einen Schlitz aufweist, der parallel zu einer Laufschiene und seitlich zu ihr versetzt verläuft und der Gerä­ tefuß den Schlitz/die Schlitze durchgreift.

Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, oberhalb der Laufschiene bzw. der Laufschie­ nen eine starre Abdeckung anzubringen, die einen wirkungsvollen Schutz gegen herabfallende Schmutz­ partikel darstellt und beispielsweise bei in die Basisplatte eingelassener Laufschiene aus einem Teil der Basisplatte selbst gebildet sein kann. Um dennoch eine Verbindung zwischen dem im wesentli­ chen oberhalb der Basisplatte und der Abdeckung be­ findlichen Gerätefuß und der Laufschiene bzw. den Laufschienen zu ermöglichen sind in der Abdeckung ein oder mehrere Schlitze vorgesehen, die parallel zu den Laufschienen und von ihnen seitlich beab­ standet verlaufen und vom Gerätefuß durchgriffen werden. Der Vorteil dieser Anordnung liegt insbe­ sondere darin, daß durch die Schlitze herabfallende Schmutzpartikel neben den Laufschienen herunterfal­ len und diese folglich nicht verunreinigen können. Daraus resultiert ein ungestörter Verlauf des Gerä­ tefußes, der selbst durch die bei Bohr- und Fräsar­ beiten anfallenden Schmutzpartikel nicht beein­ trächtigt wird. Lange Standzeiten des erfindungsge­ mäßen Höhenmeß- und Anreißgerätes, während derer eine hohe Positioniergenauigkeit des Werkzeuges und damit ein präzises Vermessen, Anreißen und Bearbei­ ten des jeweiligen Werkstückes zuverlässig gewähr­ leistet ist, sind die vorteilhafte Folge. Insbeson­ dere umfangreiche Fräsarbeiten, die aufgrund der dabei anfallenden Schmutzpartikel mit bisherigen Höhenmeß- und Anreißgeräten nur mit begrenzter Prä­ zision möglich waren, lassen sich mittels der in der Erfindung angegebenen Lehre deutlich genauer als bisher durchführen. Gleichzeitig erhöht sich die Maschinenverfügbarkeit, da sich die Zeitdauer der Reinigungsintervalle für Laufschienen und Lager deutlich verlängert.

In der Praxis hat es sich bei Höhenmeß- und Anreiß­ geräten bewährt, für eine gleichmäßige, präzise Be­ wegung des Gerätefußes zwei parallel zueinander an­ geordnete Laufschienen zu verwenden. Daher werden in bevorzugter Ausbildung der Erfindung ebenfalls zwei parallele Laufschienen für die Bewegung des Gerätefußes vorgesehen, denen zweckmäßigerweise je­ weils ein seitlich versetzter Schlitz zugeordnet sein kann.

Gerade bei größeren Bauformen des erfindungsgemäßen Höhenmeß- und Anreißgerätes werden die verwendeten Lager durch ein beträchtliches Gewicht der Meßma­ schine bei ausgefahrenem Querarm auch durch erheb­ liche Drehmomente stark belastet. Zur Sicherstel­ lung der Präzision der Werkzeugpositionierung muß eine spielfreie Lagerung des Gerätefußes und eine zuverlässige Aufnahme der Kräfte und Momente durch die Laufschienen gewährleistet sein. Hierzu werden in einer Weiterbildung der Erfindung die Lager des Gerätefußes als auf der Laufschiene laufende Traglager, die das Gewicht der Meßmaschine aufneh­ men, und seitlich an die Laufschiene anliegende Führungslager zur Aufnahme der Drehmomente ausge­ bildet. Alternativ dazu ist auch eine Führung der bewegten Teile, insbesondere des Gerätefußes, durch Wälzlagerschuhe auf profilierten Laufschienen mög­ lich.

Grundsätzlich ist es nachteilig, wenn größere Men­ gen von Schmutzpartikeln auch nur in die Nähe der Laufschienen gelangen, da nicht ausgeschlossen wer­ den kann, daß einige von ihnen dann doch Laufschie­ nen und Lager erreichen. Daher wird in vorteilhaf­ ter Weiterbildung der Erfindung der Schlitz mit ei­ ner flexiblen Abdeckung ausgestattet, die insbeson­ dere in bekannter Weise aus einem oberhalb des Schlitzes verlaufenden, flexiblen Band bestehen kann, das vom Gerätefuß untergriffen und mittels Umlenkrollen über ihn hinweggeführt wird. Eine wei­ tere Verbesserung des Schutzes von Laufschiene und Lager ist die vorteilhafte Folge.

Für den Antrieb des Gerätefußes wird bevorzugt eine Kombination aus einem oder mehreren Ritzeln und ei­ ner Zahnstange eingesetzt. Da Verunreinigungen in den Zähnen ebenfalls den gleichmäßigen Lauf des Ge­ rätefußes beeinträchtigen können, empfiehlt die Er­ findung, auch die Zahnstange unterhalb der Abdec­ kung und seitlich versetzt vom zugeordneten Schlitz anzuordnen um auch hier Verunreinigungen zu vermei­ den und Zuverlässigkeit und Präzision des Höhenmeß- und Anreißgerätes weiter zu verbessern.

Alternativ zu der Kombination aus Ritzel und Zahn­ stange kann der Antrieb des erfindungsgemäßen Hö­ henmeß- und Anreißgerätes auch aus einem Reibrad gebildet sein, das auf einer Lauffläche läuft. Um eine Beeinträchtigung der Positioniergenauigkeit des Werkzeuges durch zwischen Reibrad und Laufflä­ che eingedrungene Schmutzpartikel zu vermeiden, schlägt die Erfindung vor, bei einem derartigen An­ trieb die Lauffläche unterhalb der Abdeckung und vom Schlitz beabstandet anzuordnen.

Für eine präzise Positionierung des Werkzeuges ist eine zuverlässige und genaue Bestimmung des jewei­ ligen Werkzeuges unabdingbar. Hierzu können bei­ spielsweise in Richtung der einzelnen Bewegungsach­ sen des erfindungsgemäßen Höhenmeß- und Anreißgerä­ tes angeordnete Linearmaßstäbe und relativ dazu be­ wegte Abtastköpfe verwendet werden.

Alternativ dazu kommt auch der Einsatz eines Dreh­ winkelmeßgerätes in Frage, das die Verfahrbewegung längs einer Bewegungsachse über die Drehung eines form- oder kraftschlüssig mitbewegten Rades erfaßt, das beispielsweise als ein in eine Zahnstange ein­ greifendes Ritzel oder als Reibrad, das auf einer Lauffläche läuft, gebildet sein kann. Zur Bestim­ mung der Position des Gerätefußes wird bevorzugt eine Kombination aus einem, parallel zur Lauf­ schiene befestigten Linearmaßstab und einem mit dem Gerätefuß mitbewegten Abtastkopf eingesetzt, deren Genauigkeit durch Verschmutzungen ebenfalls nach­ teilig beeinflußt wird. Um eine daraus resultie­ rende Verschlechterung der Präzision des erfin­ dungsgemäßen Höhenmeß- und Anreißgerätes zu vermei­ den, ist es vorteilhaft, den Linearmaßstab eben­ falls unterhalb der Abdeckung und gegenüber dem Schlitz seitlich versetzt anzuordnen. Bei Verwen­ dung eines Druckwinkelmeßgerätes zur Positionser­ fassung des Gerätefußes sollten Ritzel und Zahn­ stange bzw. Reibrad und Lauffläche in analoger Weise verschmutzungsgeschützt, also unterhalb der Abdeckung und zum Schlitz seitlich versetzt ange­ ordnet sein.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Er­ findung lassen sich dem nachfolgenden Beschrei­ bungsteil entnehmen, in dem anhand von Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläu­ tert wird. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Höhenmeß- und Anreißgerätes,

Fig. 2 zwei parallele Vertikalschnitte durch den zugehörigen Gerätefuß.

In Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt durch die Basis­ platte (1) eines erfindungsgemäßen Höhenmeß- und Anreißgerätes dargestellt. Der auf der Basisplatte (1) angeordnete Gerätefuß (2) ist in einer Richtung senkrecht zur Zeichenebenen beweglich und trägt die vertikal verlaufende Gerätesäule (3). Der horizon­ tal verlaufende Querarm (6) ist mittels eines Kreuzschiebers (4) an der Gerätesäule (3) sowohl in vertikaler Richtung, wie auch in seiner horizonta­ len Längsrichtung verschiebbar. An seinem Ende ist die Werkzeugaufnahme (5) angeordnet, an der je nach aktuellem Einsatzzweck ein Meßtaster, ein Anreißge­ rät oder einen Bohr- bzw. Fräskopf befestigt wird. Der Gerätefuß (2) bewegt sich auf der Basisplatte (1) über Lager (7), die auf zwei Laufschienen (8) geführt sind. Zum Schutz von Laufschienen (8) und Lagern (7) vor herabfallenden Schmutzpartikeln sind die Laufschienen (8) in die Basisplatte (1) einge­ lassen, nach oben durch eine feste Abdeckung (10) abgedeckt und für den Gerätefuß nur durch seitlich versetzte Schlitze (9) zugänglich.

Fig. 2 verdeutlicht dies anhand zweier Vertikal­ schnitte durch den Gerätefuß (2), die in Richtung der Führungsschienen (8) zueinander parallel ver­ setzt sind. Im oberen Teil der Abbildung sind die Lager (7) genauer zu erkennen, die auf den Füh­ rungsschienen (8) aufsitzen und als Traglager das Gewicht der Meßmaschine aufnehmen. Zusätzliche Füh­ rungslager (11), die seitlich an einer der Lauf­ schienen (8) anliegen, sorgen für eine gute Führung des Gerätefußes (2). Der Antrieb des Gerätefußes (2) erfolgt durch die mit der Basisplatte (1) über die Laufschiene (8) verbundene Zahnstange (12) so­ wie das von einem Elektromotor angetriebene Ritzel (13), dessen Zähne mit der Zahnstange (12) in Ein­ griff stehen, wie es im unteren Teil der Abbildung zu erkennen ist. Ein an einer Führungsschiene (8) befestigter Linearmaßstab (14) wird von einem mit dem Gerätefuß (2) verbundenen Tastkopf (15) abgeta­ stet und ermöglicht damit eine genaue Positionsbe­ stimmung des Gerätefußes (2), die für eine genaue Positionierung des Werkzeuges unabdingbar ist. Als zusätzliche Schutzmaßnahme für Lager (7), Lauf­ schiene (8), Zahnstange (12) und Linearmaßstab (14) sind die Spalten (9) mit einem zusätzlichen flexi­ blen Band (16) abgedeckt, das vom Gerätefuß (2) un­ tergriffen wird und mittels Umlenkrollen über ihn geführt ist.

Im Ergebnis erhält man ein Höhenmeß- und Anreißge­ rät, bei dem Laufschienen und Lager sowie die für Antrieb und Positionsbestimmung des Gerätefußes er­ forderlichen Bauteile hervorragend gegen herab­ fallende Schmutzpartikel geschützt sind und daher eine hohe Genauigkeit der Werkzeugpositionierung auch bei Bohr- und Fräsarbeiten gewährleistet ist.

Claims (13)

1. Höhenmeß- und Anreißgerät, insbesondere zum dreidimensionalen Messen und Anreißen von Werkstüc­ ken, mit einer Basisplatte, an der zumindest eine Laufschiene befestigt ist, mit zumindest einer oberhalb der Laufschiene/der Laufschienen angeord­ neten Abdeckung, mit einem Gerätefuß, der die Ab­ deckung untergreift, mittels eines Lagers oder meh­ rerer Lager auf der Laufschiene/den Laufschienen geführt und relativ zur Basisplatte beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Abdeckung (10) starr ist,
• - zumindest einen Schlitz (9) aufweist,
• - der parallel zu einer Laufschiene (8) und
• - seitlich zu ihr versetzt verläuft, und
• - der Gerätefuß (2) den Schlitz/die Schlitze (9) durchgreift.

2. Höhenmaß- und Anreißgerät nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß zumindest eine Lauf­ schiene (8) in die Basisplatte (1) eingelassen ist.

3. Höhenmaß- und Anreißgerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Abdeckung (10), die aus einem Teil der Basisplatte (1) gebildet ist.

4. Höhenmeß- und Anreißgerät nach einem der Ansprü­ che 1 bis 3, gekennzeichnet durch zwei parallel zu­ einander verlaufende Laufschienen (8).

5. Höhenmeß- und Anreißgerät nach einem der Ansprü­ che 1 bis 4, gekennzeichnet durch auf einer Lauf­ schiene (8) aufliegende Traglager (7) und seitlich an einer Laufschiene anliegende Führungslager (11).

6. Höhenmeß- und Anreißgerät nach einem der Ansprü­ che 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine profilierte Laufschiene (8), auf der der Gerätefuß (2) durch Wälzlagerschuhe geführt ist.

7. Höhenmeß- und Anreißgerät nach einem der Ansprü­ che 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine flexible Ab­ deckung (16) des Schlitzes (9).

8. Höhenmeß- und Anreißgerät nach Anspruch 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die flexible Abdeckung (16) des Schlitzes (9) ein flexibles Band ist, das oberhalb des Schlitzes (9) verläuft, vom Gerätefuß (2) untergriffen und mittels Umlenkrollen über ihn hinweggeführt ist.

9. Höhenmeß- und Anreißgerät nach einem der Ansprü­ che 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen Antrieb des Gerätefußes (2) über Ritzel (13) und Zahnstange (12), wobei die Zahnstange (12) unterhalb der Ab­ deckung (10) und zu einem Schlitz (9) seitlich ver­ setzt angeordnet ist.

10. Höhenmeß- und Anreißgerät nach einem der An­ sprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen Antrieb des Gerätefußes (2) über Reibrad und Lauffläche, wobei die Lauffläche unterhalb der Abdeckung (10) und zu einem Schlitz (9) seitlich versetzt angeord­ net ist.

11. Höhenmeß- und Anreißgerät nach einem der An­ sprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch einen Line­ armaßstab (14), der unterhalb der Abdeckung (10) und zu einem Schlitz (9) seitlich versetzt angeord­ net ist.

12. Höhenmeß- und Anreißgerät nach einem der An­ sprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch ein Drehwin­ kelmeßgerät, das die Drehung eines mitbewegten Ra­ des bei Bewegung des Höhenmeß- und Anreißgerätes längs einer Achse erfaßt.

13. Höhenmeß- und Anreißgerät nach Anspruch 12, ge­ kennzeichnet durch eine Anordnung des Rades unter­ halb der Abdeckung (10) und zu einem Schlitz (9) seitlich versetzt.