DE2231644A1

DE2231644A1 - Praezisionsmessgeraet

Info

Publication number: DE2231644A1
Application number: DE2231644A
Authority: DE
Inventors: Carlo Guerci; Elio Pagella
Original assignee: Olivetti SpA
Current assignee: Olivetti SpA
Priority date: 1971-07-09
Filing date: 1972-06-23
Publication date: 1973-01-18
Also published as: DD101974A5; US3831283A; SU518161A3; CH537570A; FR2145931A5; GB1393035A; CA969756A

Description

Ing. C. Olivetti & C._f S.p.A.
(Bvrea. (Italien)

Präzisionsmeßgerät

Die Erfindung betrifft ein Präzisionsmeßgerät mit Führungen in pneumostatisch abgestützten Lagern. Diese pneumostatische Abstützung erlaubt eine Lageveränderung einiger der Lager gegenüber entsprechenden Lagerflächen der Führungen zwecks Korrektur von Lage- oder Sinstellungsveränderungen des Geräts, die durch Bewegungen oder elastische Deformationen von Teilen des Geräts hervorgerufen werden.

Es sind Meßgeräte bekannt, die einen zum Eingriff mit vorbestimmten Teilen eines zu messenden Werkstücks angeordneten Taster enthalten, ferner Meßeinrichtungen zur Erzeugung von Signalen entsprechend den von dem Taster ausgeführten Bewegungen, um ihn aus einer Stellung in die nächste zu bringen, sowie Einrichtungen zur Anzeige der ausgeführten Messungen,

Dor Aufbau dieser Meßgeräte umfaßt üblicherweise ein Portal oder Ginon aufrechtstehenden Rahmen, der auf Führungen eines Grund-

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gestells verschiebbar ist, sowie einen Schlitten, der seinerseits auf Führungen des Querbalkens des Portals gleiten kann und mit einem den Taster tragenden Arm versehen ist. Zwischen den Führungen des Grundgestells und des Querbalkens und zwischen den miteinander gekoppelten Oberflächen des Portals und des Schlittens können pneumostatisch abgestützte Lager angeordnet sein, mittels derer die vorerwähnten Bewegungen mit sehr geringer Reibung durchgeführt werden können.

Meßgeräte der erwähnten Art unterliegen Meßfehlern, deren Größe von der Stellung des Schlittens gegenüber dem Querbalken abhängt. Tatsächlich verändert sich während der Bewegung des Schlittens die Größe der Belastungen, die auf die verschiedenen Lager der Meßstation wirken und, da diese Veränderungen eine relative Verschiebung der Lager gegenüber den entsprechenden Lagerflächen erzeugen, treten Veränderungen der Lage oder Einstellung des Portals gegenüber dem Grundgestell auf. Ferner rufen die elastischen Deformationen, insbesondere des Querbalkens des Portals, die je nach der Stellung des Schlittens gegenüber dem Querbalken unterschiedlich sind, ebenfalls Meßfehler hervor.

Zweck der Erfindung ist, ein besonders genaues,, von Meßfehlern weitestgehend freies Präzisionsmeßgerät zu schaffen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Präzisionsmeßgerät mit Führungen in pneumostatischen Lagern anzugeben, bei dem die oben erwähnten Meßfehlerquellen beseitigt sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Meßgerät gelöst, das ein aus von einem Querbalken überquerten Ständern gebildetes Portal umfaßt, wobei die Ständer auf Führungen eines Grundgestells mittels pneumostatisch abgestützter Lager verschiebbar sind, ferner einen einen Taster tragenden Schlitten, der auf Führungen des Querbalkens mittels pneumostatisch abgestützter Lager verschiebbar ist, sowie eine Einrichtung zur automatischen Vorände-

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rung des einem oder mehreren der Lager zugeführten Luftdrucks zwecks Korrektur von Veränderungen in der Einstellung des Schlittens gegenüber dem Grundgestell, die durch Bewegungen des Schlittens gegenüber dem Querbalken oder Deformationen des letzteren erzeugt werden.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung gegeben. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Stirnansicht des Meßgeräts nach der Erfindung;

Fig. 2 einen Teilschnitt längs der Linie H-II in Fig. 1 durch die Unterteile der dort dargestellten, das Portal bildenden Ständer des Meßgeräts;

Fig. 3 eine Stirnansicht des Querbalkens des .Portals des Meßgeräts nach Fig. 1 unter Fortlassung einiger Teile;

Fig. 4 einen Schnitt durch den Querbalken nach Fig. 3 längs der Linie IV - IV;

Fig. 5 einen Schnitt durch einen Teil des Querbalkens ähnlich dem nach Fig. 4, jedoch in einer anderen Ebene;

Fig. 6 einen Schnitt durch den Arm, mit dem das Meßgerät versehen ist, längs der Linie VI - VI in Fig. 4;

Fig. 7 einen Schnitt durch den Werkstück-Tisch des Geräts nach Fig. 1 längs der Linie VII - VII;

Fig. 8 ein Schaltschema für das dem Gerät Preßluft zuführende Leitungsnetz;

Fig. 9 und 10 eine schematische Darstellung zweier verschiedener Lagen oder Einstellungen des Portals des Geräts entspre-

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chend zwei verschiedenen Stellungen des Schlittens, auf dem der Taster des Geräts angebracht ist;

Pig. 11 und 12 eine schematische Darstellung einer elastischen^ Deformation des Portal-Querbalkens und die Stellung des Schlittens diesem gegenüber vor bzw. nach der Korrektur seiner Lage oder Einstellung gegenüber dem Querbalkenί und

Fig. 13 und 14 eine schematische Darstellung einer anderen elastischen Deformation des Portal-Querbalkens und die Stellung des Schlittens gegenüber dem Querbalken vor bzw. nach der Korrektur seiner Lage oder Einstellung gegenüber dem Querbalken.

Gemäß Fig. 1 umfaßt das Meßgerät ein Grundgestell 1, das mit einem Paar Führungen 2 versehen ist, ein Portal 3, das auf den Führungen 2 verschiebbar ist, einen Schlitten 4, der gegenüber dem Portal in einer im rechten Winkel zu der Richtung der Führungen 2 verlaufenden Richtung verschiebbar und mit einem vertikal gerichteten Arm 5 versehen ist, der einen (nicht dargestellton) Taster aufzunehmen vermag. Auf dem Grundgestell 1 ist ein um eine senkrechte Achse drehbarer Werkstücktisch 6 angebracht.

Das Portal 3 umfaßt ein Paar Ständer 7, 8, die durch einen Querbalken 9 verbunden sind und deren Unterteile 10, 11 Nuten 12, aufweisen, in die die Führungen 2 des Grundgestellts 1 eingreifen. Diese Führungen, die rechteckigen Querschnitt haben, wirken als Gleitbahnen während der Bewegung des Portals 3 gegenüber

ist
dem Grundgestell 1. Der Arm 5/m Richtung senkrecht zu der Ebene der Führungen 2 gegenüber dem Schlitten 4 verschiebbar, und der an dem Arm befestigte Taster kann daher im wesentlichen in drei Richtungen x, y, ζ bewegt werden, die im rechten Winkel zueinander stehen, in Fig. 1 angegeben sind und mit den Vcrschicbungsrichtungen des Schlittens 4 gegenüber dem Querarm 9, dos

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Portals 3 gegenüber dem Grundgestell 1 und des Arms 5 gegenüber dem Schlitten 4 zusammenfallen. Der Werkstücktisch 6 ist andererseits um eine zur Achse ζ parallele Achse drehbar.

Zwei Satz pneumostatisch abgestützter Lager sind so angeordnet, daß sie das Portal 3 auf den Führungen 2 des Grundgestells 1 tragen. Einer dieser Sätze ist in Fig. 2 veranschaulicht. Jeder dieser Sätze ist in derselben Ebene und symmetrisch zu der Mittellinie der Ständer 7 und 8 angeordnet. Jeder Satz enthält zwei Lager 14 und 15 (Fig. 2), die eine lasttragende Funktion ausüben und auf der oberen Fläche zweier Führungen 2 aufliegen, sowie zwei Lager 16, die eine seitliche Zentrierfunktion ausüben und an den seitlichen Flächen der einen dieser Führungen anliegen. Die lasttragenden Lager 14 und 15 bilden also vier Stützen für das Portal 3, die an den Ecken eines Rechtecks angeordnet sind.

Jedes Lager wird in an sich bekannter Weise von einer Platte, z.B. einer Scheibe, gebildet, in deren der Führung 2 zugewandten Oberfläche Kanäle oder Hohlräume (nicht dargestellt) für die Luft ausgebildet sind, die ihnen durch geeignete Löcher in der Platte, welche mit Leitungen eines Preßluftverteilernetzes in Verbindung stehen, zugeführt wird. Diese Lager sind mit den Unterteilen 10 und 11 beispielsweise durch Kugelgelenke, von denen jedes als Ganzes mit 17 bezeichnet ist, verbunden. Jedes Kugelgelenk umfaßt eine Kugel 18, die in konischen Sitzen sowohl in dem Lager als auch in dem Ende eines Schraubenbolzens 19 ruht, welcher in einen entsprechenden, aus einem Stück mit den Wänden der Unterteile 10 und 11 bestehenden, buchsenförmigen Ansatz 21 eingeschraubt ist. Durch Einstellen der axialen Lage jedes Schraubenbolzens 19 gegenüber dem entsprechenden Ansatz 21 (durch entsprechendes Herein- und Herausschrauben des Bolzens) ist es offensichtlich möglich, die Einstellung des Portals gegenüber den Oberflächen der Führungen 2 zu regulieren.

Wiυ aus Fig. 2 ersichtlich, fehlen in dem Unterteil 10 Führungs-

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lager, die mit den Seitenflächen der Führung 2 zusammenwirken, da die zwei Paar Lager 16, die in dejn Unterteil 11 angeordnet sind, für die seitliche Zentrierung ausreichen.

Der Querbalken 9 (Fig. 4) des Portals 3 hat einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt und ist mit zwei Paar Führungen versehen, nämlich oberen Führungen 25 und unteren Führungen 26, von denen die ersteren in einer einzigen, parallel zu der Ebene x, y (Fig. 1-) verlaufenden Ebene enthalten sind und die zweiten geneigt gegenüber dieser Ebene verlaufen. Die die Führungen 26 enthaltenden Ebenen bilden einen Flächen^-Winkel von im wesentlichen 90° miteinander. Der Querbalken 9 ist an seinen Enden mit den Ständern 7 und 8 (Fig. 3 und 4) des Portals 3 verbunden.

Der Schlitten 4 umfaßt eine Platte 27 (Fig. 3 und 4), auf der in der nachstehend beschriebenen Weise der Arm 5 und ein Rahmen (Fig. 4) verschiebbar sind, welch letzterer mit den Führungen und 26 des Querbalkens 9 zusammenwirkt. Zwischen diesen Führungen und dem Rahmen 28 sind zwei gleiche Satz von vier Lagern angeordnet, von denen eines aus Fig. 4 ersichtlich ist.

Jeder Lager-Satz umfaßt ein Paar Lager 29, 31 (Fig. 3 und 4) mit lasttragender Funktion, die so angeordnet sind, daß sie mit den Führungen 25 und einem Paar Lagern 30, 32 zusammenwirken, die mit den Führungen 26 zusammenwirken. Die Paare von Lagern 29 - 30 und 31 - 32 jedes Satzes haben Achsen, die in ein und derselben vertikalen Ebene liegen. Insbesondere befindet sich die Ebene des Lager-Paars 29 - 30 in einem Abstand von der Achse des Arms 5 (Fig. 3), der sich von dem des Lager-Paars 31 - 32 unterscheidet. Die Anbringung jedes Lagers auf dem Rannen 28 (Fig. ,4) wird auf dieselbe Weise bewirkt, wie bezüglich der Lager 14, 15 und 16 (Fig. 2) der Unterteile 10 und 11 des Portals 3 bereits beschrieben wurde.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich, hat der Arm 5 im Querschnitt iia wesentlichen die Form eines gleichschenkligen Trapezes und wird

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durch ein Paar paralleler Flächen 34, 35 "begrenzt, von denen die kleinere 3b dem Querbalken 9 zugewandt ist, sowie durch ein Paar geneigt verlaufender Flächen 36. Der Arm 5 ist in einem Paar Hülsen 37, 38 (Fig. 4) verschiebbar, die fest mit der Platte 27 des Schlittens 4 verbunden und mit Löchern mit einem Querschnitt versehen sind, der dem des Arms entspricht. In den Mündungen dieser Löcher, die mit den Flächen 34 und 36 des Arms 5 verbunden sind, sind Hohlräume oder Nuten 41 so ausgebildet, daß sie durch geeignete Löcher und Leitungen (nicht dargestellt) mit dem noch zu beschreibenden Preßluft-Zuführleitungsnetz verbindbar sind. Ein Kanal 4ia dient zum Abführen der Luft.

Das obere Ende des Arms 5 ist über ein Querglied 43 (Fig. 3 und 4) mit einer Stange 44 (Fig. 3) verbunden, die einen Teil eines pneumatischen Zylinders 45 bildet und an einem Kolben 46 desselben befestigt ist. Die Kammer 47 dieses Zylinders steht über (nicht dargestellte) Leitungen mit dem Preßluft-Zufuhrleitungsnetz in Verbindung und ist mit einem von Hand betätigbaren Druckregler 48 versehen.

Auf der oberen Wand des Querbalkens 9 (Fig. 3, 4 und 5) sind, z.B. über Schrauben und Abstandshalter, vier Nocken 51, 52, 53 und 54 befestigt, die hinsichtlich der Nocken 51 und 52 von einem ein im wesentlichen geradliniges, wirksames Profil 3^> (Fig. 4) aufweisenden Metall-Lineal und hinsichtlich der Nocken 53 und einem im wesentlichen kurvenförmiges, wirksames Profil aufweisenden Lineal gebildet werden. Mit dem wirksamen Profil 55 jedes dieser Nocken arbeitet ein Nockenfolgeglied 56 (Fig. 5) zusammen, das sich auf einem Zapfen 57 drehen kann, welcher axial in einer Bohrung in dem Rahmen 28 beweglich und so angeordnet ist, daß er eine Druckstange 58 entsprechender Druckregler 61, 62, 63 und 64 steuert, von denen jeder zu einem der Nocken gehört. Diese Druckregler sind zwischen eine: einen Toil des erwähnten Druckluft-Zufuhr-Leitungsnetzüs bildenden Druckluftquelle und die Lager 15,

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14 (Fig. 2) und 29 und. 31 (Fig. 3 und 4) zwischengeschaltet.

Der Werkstückstisch 6 (Fig. 1 und 7) umfaßt eine Scheibe 65. Ein zylindrischer Ansat2 66 derselben greift in eine entsprechende Bohrung eines ringförmigen Teils 67 ein. Das letztere ist an einen Träger 68 befestigt, der seinerseits fest mit dem Grundgestell 1 verbunden ist. Zwischen dem zylindrischen Ansatz 66 und dem Träger 68 ist ein Stellungsanzeiger, z.B. nach Art eines "Inductosyn", angeordnet, der zwei Scheiben 73 (Fig. 7) umfaßt, von denen eine an einer Scheibe 71 befestigt ist. Diese ist ihrerseits mittels Schrauben 72 an dem Ansatz 66, die andere ist an dem Träger 68 befestigt. Der Stellungsanzeiger kann jedoch auch von jeder anderen bekannten Art sein.

In der oberen Fläche und in der Mündung der Bohrung des ringförmigen Teils 67 sind Hohlräume oder Nuten 74 und 75 ausgebildet, die über Bohrungen 76 mit dem Preßluft-Verteilernetz in Verbindung stehen.

Ein Verteiler-Netz der in Fig. 8 veranschaulichten Art ist so angeordnet, daß es den verschiedenen pneumostatischen Lagern, die zu dem beschriebenen Meßgerät gehören, Preßluft zuführt. Diese kommt von irgendeiner geeigneten Quelle, z.B. von einer Betriebspreßluftanlage, über ein Filter 77 (Fig. 8) und einen allgemeinen Druckregler mit einem Manometer 78 mit Parallelverteilung an die verschiedenen Lager des Meßgeräts. In Fig. 8 sind diese Lager schematisch dargestellt und mit den in den vorhergehenden Abbildungen verwendeten Bozugszeichen gekennzeichnet.

Der den lasttragenden Lagern 15 des Unterteils 11 des Portals 3 (Fig. 2) zugeführte Luftdruck wird durch den Druckregler 61 (Fig. 8) geregelt, der von dem Nocken 51 gesteuert wird, während der Druck der den lasttragenden Lagern 14 (Fig. 2) dos anderen Unterteils 10 zugeführten Luft durch dun von dem Nocken 52 gesteuerten Druckregler geregelt wird. Dur Druck der den Ln^orn und 31 (Fig. 3) des Schlittens 4 zugeführton Luft wird durch die

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Druckregler 63 "bzw. 64 gesteuert, die zu den Nocken 53 und 54 gehören. Der Luftdruck innerhalb der Kammer 47 (Fig. 8 und 3) des Zylinders 45 läßt sich mittels des handbetätigten Druckreglers einstellen, -während ein Verteiler 79 (Fig. 8) den Anschluß der Hohlräume 74 (Fig. 8 und 7) des Werkstücktisches 6, wenn dieser gedreht werden soll, an die Preßluftquelle gestattet.

Die Betätigung des beschriebenen Meßgeräts erfolgt in folgender Weise. Ein zu messendes Teil oder Werkstück (nicht dargestellt) wird auf dem Werkstücktisch 6 (Fig. 1) befestigt, und ein geeigneter Taster wird an dem unteren Ende des Arms 5 angeschlossen und so angeordnet, daß er mit Teilen der Werkstücksoberflache in Berührung bringbar ist. Durch Ergreifen des Arms 5 mit der Hand ist es möglich, ihn in die gewünschten, aufeinanderfolgenden Stellungen zu bringen, denen entsprechende Bewegungen längs der Achsen x, y und ζ zugeordnet sind, welche durch an sich bekannte Meßgeräte, mit denen das Gerät ausgerüstet ist, gemessen und durch ebenfalls an sich bekannte, mit diesen Meßgeräten verbundene Anzeigeeinrichtungen angezeigt werden.

Während einer Bewegung des Portals 3 gegenüber dem Grundgestell 1 wird es von den zwei Lagern 14 (Fig. 2) des Unterteils 10 und von den zwei Lagern 16 des Unterteils 11 getragen. Während dieser Bewegung üben die vier Lager.16 des Unterteils 11 einfach eine seitliche Führungs- und Zentrierfunktion aus. In an sich bekannter Weise findet die pneumatische Abstützung des Portals gegenüber den Führungen 2 des Grundgestells 1 mittels einer Preß-Luftschicht statt, die zwischen den Oberflächen der Lager und dun ihnen gegenüberliegenden dor Führungen 2 fließt, auf denen diesu Layer ruhen. Es tritt also beim Übergang aus den unwirksamen Zustand diusor Lager in den wirksamen eine Aufwartsvorschieburi(5 dor Lager gegenüber dun tragendun Oberflächen auf, die bei dun Ladern 14 und 15 dus Portals 3 in der Größenordnung einiger zehn /Uia sein ran^. Wenn während des Traguns des Portals 3 die Rc-

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sultierende des Gewichts P des Schlittens 4 durch die Mittellinie des Querbalkens 9» wie schematisch in Fig. 9 veranschaulicht, geht, kann angenommen werden, daß dieselbe Anhebung s der zwei Lager 14 und 15 stattgefunden h. t. Tatsächlich sind in diesem Fall sowohl der Druck der jedem Lager zugeführten Luft und das auf sie einwirkende Gewicht gleich groß. Wenn andererseits, wie in Fig. 10 veranschaulicht, die erwähnte Resultierende um χ aus der Mittellinie des Querbalkens verschoben ist, wird das Gewicht des Schlittens 4 nicht gleichmäßig auf die Lager 14 und 15 verteilt, sondern im Verhältnis:

1 + 2x

1 - 2x
wobei 1 der Abstand zwischen den Achsen der Lager ist.

Dieses Verhältnis wird durch die Berücksichtigung der Tatsache bestimmt, daß die Reaktionen R, R¹ auf die Lager 14 bzw. 15, die von der Einzellast P erzeugt werden, folgende Beziehungen aufweisen:

= ρ

Deshalb erfolgt die Zunahme und die Abnahme der auf die Lager 14 und 15 einwirkenden Belastungen bei Verschiebung des Schlittens 4 auf dem Querbalken 9 linear und erzeugt entsprechende Verstellungen oder Bewegungen -as und +As der Lager, wobei s der in Fig. 9 maßgebende Abstand ist. Infolgedessen nimmt der Schlitten 4 eine Lage oder Einstellung ein, die etwas gegenüber der in Fig. 9 veranschaulichten Anordnung gedreht ist. Es ist ersichtlich, daß wegen dieser Lage, die sich mit einer Änderunj (ies Abstands χ des Schlittens 4 gegenüber der Mittellinie des Querbalkens 9 ändert, Meßfehler auftreten.

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Bei dem Meßgeräi nach der Erfindung werden diese Meßfehler mittels einer automatischen Korrektur der Verschiebungen -^s und + As der Lager 14 und 15 behoben, die in folgender Weise stattfindet.

Die Nocken 51 und 52 (Fig. 3, 4 und 5), deren wirksames Profil wie erwähnt, geradlinig verläuft, sind in der Weise angeordnet, daß sie zwei Schubstangen 58 (Fig. 5) der entsprechenden Druckregler 61 und 62 gleich weit verstellen, wenn die Resultierende P in der Mittellinie des Querbalkens liegt. Infolgedessen kommt an den Lagern 14 und 15 (Fig. 8 und 2) Luft mit demselben Druck an, und es tritt daher dieselbe Anhebung s (Fig. 9) dieser Lager auf. Wenn der Schlitten 4 verschoben wird, beispielsweise nach rechts, wie in Fig. 10 dargestellt, verstellt das Profil des Nockens 52 (Fig. 5 und 8) die Schubstange 58 des Druckreglers in der Weise, daß der Druck der den Lagern 14 zugeführten Luft ansteigt und bei diesem höheren Druck ein Anheben der Lager um einen Betrag, der gleichAs ist, eintritt. Zur selben Zeit verstellt das Profil des Nockens 51 die Druckstange 58 des Reglers 61 in der Weise, daß der den Lagern 15 zugeführte Luftdruck vermindert wird, um eine Verminderung des Anhebens dieser Lager um einen Betrag gleichAs zu erzeugen. Da die Veränderungen der Belastung der Lager 14 und 15 und die Veränderungen der Anhebung s, die von den Belastungen veranlaßt werden, der Koordinate χ (Fig. 10) proportional sind, um die erwähnten Druckänderungen zu erzielen, brauchen die Profile der Nocken 51 und 52 einfach nur geradlinig zu verlaufen. Diese Nocken werden daher einfach von Metall-Linealen mit geraden Kanten gebildet, die in geeignetem Ausnaß, gegenüber der Gleitrichtung des Schlittens 4 geneigt sind.

Während der Bewegung dos Schlittens 4 (Fig. 3 und 4) gegenüber dem Querbalken 9 wird die Abstützung durch die Lager 29 und 31 bewirkt, während die Lager 30 und 32 nur eine Führungs- und Gegenhaltüfunktion ausüben.

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Wenn die Resultierende P (Fig. 11) der Belastungen des Schlittens 4 sich in der Mittellinie des Querbalkens 9 befindet, v/i ο in Fig. 11 veranschaulicht, findet eine elastische Deformation des Querbalkens statt, die der eines an seinen Enden aufliegenden Balkens entspricht und schematisch durch die in der Zeichnung v/iedergegebene Kurvenlinie dargestellt werden kann. Wegen der Verschiebung der Punkte des Querbalkens in senkrechter Richtung (diese Verschiebung ist im Interesse größerer Klarheit in der Zeichnung übertrieben dargestellt) an den Lagern 29 und 31 (Fig. 11) des Schlittens 4 erfolgt eine Absenkung des Schlittens gegenüber seiner theoretischen Lage entsprechend einem idealen Querbalken, der frei von elastischen Deformationen ist. Der Betrag dieser Verschiebung ist gleich dem Maß f an der Kurvenlinie, gemessen an den Lagern 29 und 31. Wenn die genannte Resultierende um den Betrag χ von der Mittellinie des Querbalkens (Fig. 13) verschoben v/ird, nimmt die elastische Deformation des Querbalkens eine von der vorhergehenden abweichende Fon air wie durch die Kurvenlinie in Fig. 13 veranschaulicht. In die.-;/:: Fall treten an den Lagern 31 und 29 Vertikal ver Schiebungen au.:, die an den Lagern gemessen gleich f. und f₂ sind. Das Ergebnis ist, daß nicht nur eine Vertikalverschiebung des Schlitten:; 4 auftritt wie im vorhergehenden Fall, sondern auch eine Verdrehung des Schlittens. Es ist somit ersichtlich, daß wegen der elastischen Deformation des Querbalkens 9 eine Vertikalversc.a:.cbung und eine Drehung des Schlittens 4 auftritt, deren Betrüge von der Auswanderung der Lage des Schwerpunkts des Schlittens gegenüber der Mittellinie des Querbalkens abhängen. Die erwähnte Verschiebung und Drehung, die offensichtlich Ursachen von Meßfehlern sind, können in dom Meßgerät in folgender Weise automatisch berichtigt werden.

Wenn die Last P (Fig. 11) des Schlittens 4 sich auf der Mittellinie des Querbalkens, wie in Fig. 11 veranschaulicht, befindet, sind die wirksamen Profile 55 (Fig. 4) der Nocken 53 und 54 (Fig. 3 und 5) so angeordnet, clr.3 si^ Verstellungen der Drucl:-

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stangen 58 (Fig. 5) der Druckregler 63 und 64 für die Zufuhr von Preßluft zu den Lagern 29 und 31 (Fig. .3 und 8) bei denselben Drücken verursachen, die befähigt sind, ein Anheben dieser Lager gegenüber dein Querbalken 9 (Fig. 11), das im wesentlichen gleich f ist, zu veranlassen. Auf diese Weise wird die Stellung des Schlittens 4 in die theoretische Stellung gebracht, die einem nicht-deformierten Querbalken 9 CFig. 12) entspricht.

Wenn der Schlitten 4 um den Betrag χ gegenüber der Mittellinie des Querbalkens 9 (Fig. 13) verschoben ist, sind die wirksamen Profile der Nocken 53 und 54 (Fig. 3 und 5) so angeordnet, daß sie eine Verstellung der Druckstangen 58 der Druckregler 63 und

64 (Fig. 5 und 8) verursachen, die die Lager 31 mit einem höheren Luftdruck beliefert als die Lager 29. Die Werte dieser Drücke werden so gewählt, daß sie Anhebebewegungen der Lager gegenüber dem Querbalken 9 erzeugen, die im wesentlichen gleich f,, und ±2 (Fig. 13) sind, um den Schlitten 4 in die Stellung nach Fig. zu bringen.

Das Profil der Nocken 53 und 54 ist offensichtlich nicht geradlinig und kann z.B. analytisch bestimmt werden, indem man eine Mehrzahl von Kurven der in Fig. 11 und 13 wiedergegebenen Art zeichnet, wobei jede derselben für eine Stellung des Schlittens auf dem Querbalken 9 bestimmt ist. Diese Linien lassen sich leicht ziehen, wenn die Veränderung des Trägheitsmoments des Querbalkens 9 längs der Achse χ bekannt ist. Bequemer lassen sich die Profile dieser Nocken mittels Versuchen bestimmen, die an dem Meßgerät in einer durchaus offensichtlichen Weise durchgeführt werden.

Um die Scheibe 65 (Fig, 7) des Werkstücktisches 6 zu einer Drehung zu veranlassen, genügt es, durch Inbetriebsetzen des Verteilers 79 (Fig. 8) Preßluft den Lagern 74 (Fig. 7 und 8) des Tisches zuzuführen. Auf diese Weise wird ein Anheben der Scheibe

65 gegenüber dem ringförmigen Teil 67 erzielt, und deshalb wird

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eine Drehung der Scheibe gegenüber diesem Teil mit sehr geringer Reibung ermöglicht. Während dieser Drehung zentriert die den Hohlräumen 75 des erwähnten Teils zugeftihrte Preßluft die aus dem Tisch und dem Werkstück bestehende Einheit und vermindert auch beträchtlich die zwischen der Außenfläche des zylindrischen Ansatzes 66 und der Oberfläche der Bohrung in dem Teil auftretende Reibung.

Die Hauptwirkung des Vorhandenseins von Preßluft in den Hohlräumen 41 (Fig. 6) der Buchsen 37 und 38 (Fig. 4) ist die Selbstzentrierung des Arms 5 gegenüber den Buchsen 37 und 38. Infolgedessen erfolgt wegen des Fehlens einer Berührung der Flächen 34, 35 und 36 (Fig. 6) die Bewegung des Arms 5 gegenüber dem Schlitten 4 mit einem Minimum an Reibung. Während dieser Bewegung wird dem Gewicht des Arms 5 und des daran angebrachton Tasters durch die Druckluft das Gleichgewicht gehalten, die der Kammer 47 (Fig. 3 und 8) des Zylinders 45 zugeführt wird und auf den Kolben 46 desselben wirkt. Die Gleichgewichthaltung kann entsprechend dem Gewicht des Tasters reguliert werden, indem der Luftdruck innerhalb der Kammer 47 verändert wird, was durch Einstellen des von Hand betätigten Druckreglers 48 (Fig. 3 und 8) erfolgt.

Patentansprüche - 15 -

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Claims

- 15 Patentansprüche ι

Meßgerät mit einem Portal, dessen Ständer auf Führungen eines Grundgestells unter Verwendung pneumostatisch abgestützter Lager verschiebbar sind, und mit einem einen Taster tragenden Schlitten, der unter Verwendung ebensolcher Lager auf Führungen des Querbalkens des Portals verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung(51 - 54, 61 - 64) vorgesehen ist, die automatisch den Druck der einem oder mehreren der Lager (15, 14; 31, 29) zugeführten Preßluft in der Weise zu regeln vermag, daß Veränderungen in der Einstellung des Schlittens (4) gegenüber dem Grundgestell (1), die durch Bewegungen des Schlittens (4) gegenüber dem Querbalken (9) oder Deformationen des Querbalkens selbst erzeugt werden, kompensiert werden.
2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (51 - 54, 61 - 64) so ausgebildet ist, daß sie den Druck der den Lagern (14, 15) jedes Ständers (10, 13) zugeführten Preßluft proportional zu den Belastungsänderungen jedes dieser Lager, die in jedem von ihnen durch die Bewegung des Schlittens (4) gegenüber dem Querbalken (9) von der Stellung aus erzeugt werden, in der der Schwerpunkt des Schlittens (4) sich auf der Mittellinie des Querbalkens (9) befindet, so verändert, daß die Veränderungen der Einstellung des Portals (3) gegenüber dem Grundgestell (1) kompensiert werden.
3. Meßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (51 - 54, 61 - 64) so ausgebildet ist, daß sie automatisch den Druck der den Lagern (31, 29) des Schlittens (4) zugeführten Preßluft proportional zu den Bewegungen der Punkte der Führungen

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(25) des Querbalkens (9), auf denen diese Lager aufruhen, in der Weise verändert, daß die Veränderungen in der Einstellung des Schlittens (4) gegenüber dem Querbalken (9), die durch elastische Deformationen des letzteren bedingt werden, kompensiert werden.
4. Meßgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung mindestens einen Druckregler (63, 64) umfaßt, der so ausgebildet ist, daß er den Druck der Luft, die durch ihn hindurchgeht, in Auswirkung der Betätigung eines mit ihm verbundenen Steuerelements (58) und eines mit diesem zusammenwirkenden Nockens (53, 54) während der Bewegung des Schlittens (4) gegenüber dem Querbalken (9) reguliert, wobei der Druckregler (63, 64) an dem Schlitten (4) bzw. dem Querbalken (9) und der Nocken (53, 54) an dem Querbalken (9) bzw. dem Schlitten (4) so befestigt ist, daß eine Relativbewegung des Druckreglers gegenüber dem Nocken während der Bewegung des Schlittens gegenüber dem Querbalken erzeugt wird.
5. Meßgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zwei Druckregler (61, 62) umfaßt, von denen jeder mit einem entsprechenden Nocken (51, 52) zusammenwirkt und den Druck der den Lagern (14, 15)eines Ständers (10, 13) zugeführten Preßluft steuert.
6. Meßgerät nach Anspruch 5, dadurch- gekennzeichnet, daß jeder Ständer (10, 13) zwei Lager (14, 15) umfaßt, die symmetrisch gegenüber der Mittellinie des Ständers (10, 13) angeordnet sind.
7. Meßgerät nach Anspruch 6, bei dem jede Führung des Grundgestells durch eine obere und ein Paar paralleler, seitlicher Oberflächen begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit jedem Lager (15) mindestens

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eines Ständers (13) ein Paar von Lagern (16) verbunden ist, die auf den Seitenflächen der zugehörigen Führung (2) des Grundgestells (1) aufliegen.
8. Meßgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 7 mit einen zwei Satz von in der Richtung der Achse des Querbalkens auseinanderliegenden Lagern aufweisenden Schlitten, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Einrichtung zwei Druckregler (63, 64) umfaßt, von .denen jeder mit einem entsprechenden Nocken (53, 54) zusammenwirkt und den Druck der den Lagern (29, 31) der beiden Sätze zugeführten Druckluft steuert.
9. Meßgerät nach Anspruch 8, dad.ur. ch gekennzeichnet, daß jedes der Lagersätze zwei Lager (29, ?1) umfaßt, von denen jedes auf einer entsprechenden Führung (25, 26) verschiebbar ist, die sich auf einander gegenüberliegenden Seiten des Querbalkens (9) befinden und in derselben Ebene liegen.
10. Meßgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mit jedem der beiden Lager (29, 31) eines Satzes weitere zwei Lager (30) mit einer Führungsaufgabe verbunden sind, von denen jedes auf einer entsprechenden Führung (26) gleitet, die in einer Ebene liegt, welche gegenüber der geneigt ist, die die anderen Führungen des Querbalkens (9) enthält.
11. Meßgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigten Ebenen miteinander einen Flächenwinkel von im wesentlichen 90° bilden.
12. Meßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einen Taster, der von einem auf dem Schlitten verschiebbaren Arm getragen wird, dadurch gekennzeich-

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net, daß der Querschnitt des Arms (5) im wesentlichen die Form eines gleichschenkligen Trapezes aufweist.
13. Meßgerät nach Anspruch 12, bei dem die Verschiebbarkeit des Arms gegenüber dem Schlitten mittels pneumostatisch abgestützter Lager ermöglicht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (41) zwischen dem Schlitten (4) und der breiteren Oberfläche des Arms sowie zwischen dem Schlitten und den geneigt verlaufenden Oberflächen des Arms angeordnet sind.
14. Meßgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (41) in Buchsen (37, 38) ausgebildet sind, die an dem Schlitten (4) befestigt sind und in denen der Arm (5) vergleitbar ist.
15. Meßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Preßluftzylinder (45) mit einem von Hand betätigbaren Druckregler (48) versehen ist, der zum Ausgleich des Gewichts des Arms (5) und des Tasters dient.
16. Meßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das zu messende Werkstück von einem Werkstücktisch getragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstücktisch (6) um eine Achse drehbar ist, die parallel zu der Achse der Bewegung des Arms (5) gegenüber dem Schlitten (4) verläuft.
17. Meßgerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstücktisch (6) eine Scheibe (65) umfaßt, die mit einem koaxialen, zylindrischen Ansatz (66) versehen ist, der auf einer Platte (67) mit einer Bohrung aufruht, von der der Ansatz (66) entnommen wird, wobei zwischen der Platte (67) und der Scheibe (65)

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sowie zwischen der Bohrung und dem Ansatz (66) pneumostatisch abgestützte Lager (74, 75) angeordnet sind, die die Drehung des Tisches mit geringer Reibung ermöglichen.

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