DE2420981B2 - Koordinatenmessmaschine - Google Patents
KoordinatenmessmaschineInfo
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
- G01B5/0002—Arrangements for supporting, fixing or guiding the measuring instrument or the object to be measured
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
- G01B5/004—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points
- G01B5/008—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Koordinatenmeßmaschine der im Oberbegriff des Anspruchs 1
angegebenen Art.
Koordinatenmeßmaschinen weisen normalerweise einen ersten Schlitten auf, der auf dem Maschinenrahmen
für eine Bewegung entlang einer ersten Bewegungslinie in einer horizontalen Ebene gelagert ist,
sowie einen zweiten Schlitten, der für eine Bewegung auf dem ersten Schlitten entlang einer Bewegungslinie
senkrecht zur ersten und ebenfalls in einer horizontalen Ebene gelagert ist.
Auf dem zweiten Schlitten ist ein (für gewöhnlich hebbarer und schwenkbarer) Sondenschaft gelagert, an
dem eine auf ein zu inspizierendes Werkstück gerichtete Sonde gelagert ist. Die Stellung des ersten und zweiten
Schlittens entlang ihren Bewegungslinien am Berührungspunkt von Sonde und Werkstück bestimmt die
Lage jenes Punktes in einem Koordinatensystem, das die durch diese Bewegungslinien definierten Achsen
aufweist.
Es wird mit Hilfe eines Entfernungsgebers zur Anzeige und Messung der Schlittenbewegung entlang
ihrer Bewegungslinien und mit Hilfe einer geeigneten Datenverarbeitungs- und Anzeigeelektronik untersucht,
was in der Praxis dadurch ausgeführt wird, daß die Sonde von Punkt zu Punkt bewegt wird und das Ausmaß
der entsprechenden Schlittenbewegung mit Hilfe des Entfernungsgebers und der zugehörigen Elektronik
aufgezeichnet wird.
Um genaue Ergebnisse zu erhalten, müssen die Schlittenbewegungen entlang ihren zugeordneten Bewegungslinien
genauestens der Sondenbewegung entsprechen. Falls bei der Sondenbewegung Kräfte auftreten, die bleibende Verspannungen des Sondenbzw.
Schlittenaufbaus bewirken, wird diese präzise Übereinstimmung nicht erhalten. Die Reibung ist ein
weiterer Grund für derartige Verspannungen bzw. Verzerrungen; deshalb muß beim Entwurf und bei der
Herstellung von Koordinatenmeßmcschinen mit großer Sorgfalt gearbeitet werden, um die Schlittenlagerreibung
zu minimalisieren.
Es ist klar, daß die Schlitten entlang ihrer zugeordneten Bewegungslinien mit größter Genauigkeit geführt
werden müssen, d. h., daß die Führungsschienenflächen für die Schlitten genau untereinander ausgerichtet sein
müssen und daß die Sätze richtig zueinander orientiert sein müssen, d. h. im rechten Winkel zueinander. Diese
Forderung verteuert diese Maschinen erheblich, was insbesondere für größere Maschinen zutrifft, da präzise
Herstellungsvorgänge notwendig werden. Um diese Kosten zu senken sowie das Auftreten von Verspannungen
zu vermeiden, die durch Fehlausrichtung der Laufflächen bei jedem Satz entstehen können, wird die
Anzahl der zur Schlittenführung dienenden Laufflächen minimalisiert, d. h., es wird auf die kinematisch
überflüssigen Laufflächen verzichtet. Bekanntlich wird dies dadurch erreicht, daß jeder Schlitten auf drei
Lagern gelagert wird, von denen zwei auf einer Lauffläche laufen, die sowohl e;ne seitliche als auch eine
vertikale Führung (über V-förmige Nuten bzw. konvex gekrümmte Flächen) ergeben, und von denen das dritte
Lager auf einer eben geschliffenen Lauffläche läuft.
Während im allgemeinen die meisten Maschinen von Hand gesteuert werden, d. h., die Sonde wird von Punkt
zu Punkt von Hand bewegt, gibt es in einigen Fällen aber computer-gesteuerte Sondenantriebe für einen
automatisierten Untersuchungsprozeß. Bei einigen relativ großen Maschinen würde außerdem ein Betrieb
von Hand sehr schwierig, so daß eine servogesteuerte Sondenbewegung vorgesehen ist.
Typisch als Antriebsanordnung für eine derartige Maschine ist ein Spindelantrieb oder ein Zahnstangengetriebe,
was aber die oben herausgestellten Probleme nur noch verschlimmert, d. h., der Antriebskörper ist im
Hinblick auf die Lagerschienen kinematisch überflüssig. Jede Fehlausrichtung zwischen Antriebskörper und
Lauffläche ruft Deformationskräfte am Schlitten hervor, wodurch die nötige Übereinstimmung zwischen der
Sondenbewegung und der Schlittenbewegung beeinflußt wird. Zusätzlich wird durch die Notwendigkeit
einer genauen Ausrichtung die Herstellung erheblich verteuert, da Präzisionsarbeiten erforderlich sind.
Weiterhin kann bei großen Maschinen eine ziemlich große Durchbiegung des Antriebskörpers, z. B. der
Spindel, infolge seines Eigengewichts auftreten, was
re Spindelkörper mit großem Durchmesser erforder-
lichmaCFrfindung liegt daher die Abgabe zugrunde.
Vermeidung der Nachteile bekannter Anordnununter
,· Koordinatenmeßmaschine der eingangs ge- 5
gen' η Art derart auszubilden, daß Deformationskräfnannteder
Sonden- und Schlittenbewegung vermieden le η und keine bleibenden Verspannungen des
We ι "- und Schlittenaufbaus auftreten. Dabei soll auf
Sotl . ' c.,niriebs?Iieder und zusätzliche Laufflächen 10
PräzisionsaMi'lv-"jo
f Hie Schütten verzicntet werden.
η se Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1
gennrch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird
ht daß auf zusätzliche teure und möglicherweise
^kusche Antriebskörper oder Laufflächen, bei
U η immer die Gefahr einer Fehlausrichtung besteht,
virhtet werden kann. Zusätzlich minimalisiert der
Irf'indungsgemäße Drehantrieb die durch Deforma-
iTräfte und Schlittenlagerre.bung hervorgerufenen
v°r Innungen des Sonden- und Schlittenaufbaus. Dies
Z Z billigen und handelsüblichen Bauteilen erreicht, R mit einem Elektromotor und elektromagnetischen
Kupplungen und Bremsen, so daß die Kosten der «samten Meßmaschine geringer werden.
nie Erfindung ist an einem Ausfuhrungsbeispici und
anhand der Zeichnung näher erläutert· es zeigen
Fi2 1 eine Draufsicht auf einen Teil einer Koord.natenmeßmaschine
gemäß der Erfindung;
Fig. 2 eine Vorderansicht entlang der Linie 2-2 von
F Die Beschreibung beschränkt sich der Kürze wegen
,„f einen der beiden Schlitten, die normalerweise in
einer Koordinatenmeßmaschine vorgesehen sind.
Tm Ausführungsbeispiel ist es die Schlitzvorrichtung
10, die sich entlang der im allgemeinen als Y-Achse bezeichneten Achse bewegt und auf zwei Armen 12 und
Mfüreine Verschiebung in einer horizontalen Ebene iela/ert ist, wobei diese Arme einen Teil der anderen
Schlittenvorrichtung 16 bilden (die für eine Bewegung emlang einer im allgemeinen als X-Achse bezeichneten
Achse entsprechend gelagert ist). .
De Schlittenvorrichtung 10 wird mit Hilfe von die,
Drehlager! 18, 20 und 22 mit halbkugelförmigem Außenumfang für eine erzwungene Bewegung ge agert
in gefuhrt, wobei das Lager 18 durch einen seitlichen
Träger 24 und die Lager 20 und 22 durch e-nen seitlic en
Träger 26 abgestützt sind. Die Träger 24 und 26 sind
durch eine Querstrebe 28 miteinander verbunden durch der grundlegende Schlittenaufbau vervollständigt
είπε Sondenhalterung 30 für eine Sonde 32 ist an der
Ouerstrebe 28 befestigt, so daß die Sonde 32 wie ubhch
? Orte entlang der Y-Achse eingestellt werden kann,
» »nd 22 sind ,ul eine, Schiene
erfuhr., die » Arm 14 befest.g. ». und
in die eine V-förmige Nut 42 eingearbeitet ist, in die sieh die halbkugelförmiger Außenflächen der Lager 20 und
22 erstrecken. Der Schlitten 10 ist in Eingriff mit den Laufflächen 38 und 42 mit Hilfe gefederter Rollen 44
gehalten, die am Schlitten 10 angeordnet sind und an der Unterseite der Schienen 36 und 40 anliegen, um so jeder
Tendenz des Schlittens 10 zu kippen entgegenzuwirken. Diese Anordnung der Schienenflächen schafft eine
Führung des Schlittens 10 in allen Betriebsweisen entlang der Y-Achse mit einer minimalen Anzahl an
Laufflächen, wodurch die Hersiellungs- und Montagekosten minimalisiert und Verspannungen infolge einer
Fehlfluchtung der Schienen im Falle übermäßig vieler Laufflächen ausgeschaltet werden.
Durch die mit den Lagern 20 und 22 zusammenwirkende, V-förmige Lauffläche 42 wird einer linearen
Bewegimg in der X-Richtung und jeder Drehung um eine zur Z-Achse parallelen Achse entgegengewirkt, so
daß eine geradlinige Bewegung der Lager 20 und 22 entlang der Y-Achse in einer horizontalen Ebene
sichergestellt ist. Die zwischen den Lagern 18,20 und 22 aufgebauten Kräftepaare wirken jeder Drehung um die
X- oder Y-Achse entgegen, wodurch jedes Kippen der Schlittenvorrichtung aus der horizontalen Ebene verhindertwird.
Da die Lauffläche 38 eben ist, muß sie in Y-Richiung
nicht mit der V-förmigen Lauffläche 42 ausgerichtet sein und eine evtl. Fehlausrichtung spielt somit keine Rolle.
Die Verschiebung des Schlittens 10 entlang den Schienen 36 und 40 wird durch einen Entfernungsgeber
angezeigt, der in Form eines am Arm 14 befestigten Präzisions-Hauptgitters 46 und eines am Schlitten
angeordneten Lesekopfs 48 ausgebildet sein kann, wobei unter Ausnutzung von Moire-Bildung eine
Anzahl elektrischer Digitalsignale in Abhängigkeit einer Relativbewegung zwischen dem Hauptgitter und einem
im Lesekopf 48 angeordneten Gitters abgegeben wird.
Die erfindungsgemäße Anordnung besitzt eine Einrichtung zum direkten Antreiben und Bremsen der
Drehlager 18, 20 und 22 auf. Diese Einrichtung weist einen Drehantrieb auf, z. B. einem am Schlitten
angeordneten elektrischen Motor 50, der antriebsmäßig mit Hilfe von Zahnrädern 52, 54 mit dem Eingang einer
Magnetkupplung 56 verbunden ist. Der Ausgang der Magnetkupplung 56 tre:ibt ein Zahnrad 58 an, das mit
einem am Lager 18 befestigten Zahnrad 60 in Eingriff steht. Somit kann das Lager 18 durch den Elektromotor
50 über die Magnetkupplung 56 in Drehung versetzt werden. Die Verwendung der Magnetkupplung
ermöglicht eine digitale Impulssteuerung des Antriebs, da der Motor andauernd laufen kann, wobei die
Magnetkupplung für die gewünschte Beschleunigung des Schlittens 10 betätigt wird, wenn dieser um eine
gewünschte Strecke verschoben werden soll.
Um den sich einmal in Bewegung befindlichen Schlitten 10 abzubremsen, sind zwei Magnetbremsen
und 64 zur steuerbaren Abbremsung der Lager 20 und
22 vorgesehen.
Die Magnetbremsen 62 und 64 sind am Schlitten
1 angeordnet, wobei jede antriebsmäßig mit ihrem zugehörigen Lager mit Hilfe einer Zahnradverbindung
verbunden ist. Der Ausgang der Magnetbremse treibt ein Zahnrad 66 an, das seinerseits im Eingriff mit
einem am Lager 20 befestigten Zehnrad 68 steht,
5 während der Ausgang der Magnetbremse 64 ein Zahnrad 70 antreibt, das in Eingriff mit einem am Lager
22 befestigten Zahnrad 72 steht. So werden die Bremskräfte direkt auf die Lager 20 und 22 ausgeübt.
Durch diese Anordnung und einer auf die besondere Anlage und auf die Bauteilparameter zugeschnittenen
Schaltung können die Magnetkupplung 56 und die Magnetbremsen 62 und 64 entweder automatisch oder
von Hand zur Beschleunigung und zum Abbremsen des Schlittens 10 in die gewünschte Stellung gesteuert
werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Koordinatenmeßmaschine mit mindestens einem Schlitten, an dem eine auf das zu untersuchende
Werkstück gerichtete Sonde gelagert ist und der für eine erzwungene Bewegung entlang einer Bahn
mittels dreier Drehlager in einer horizontalen Ebene geführt ist, wobei das Ausmaß der Schlittenverschiebung
entlang der Bahn mit Hilfe eines Entfernungsgebers zur Erzeugung von entsprechenden Signalen
gemessen und angezeigt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß (1st Schlitten (10) eine Einstellvorrichtung aufweist zur direkten Ausübung
von Einstellkräften auf die drei Drehlager (18,20,22)
mittels eines am Schlitten (10) angeordneten Drehantriebs (50), welcher antriebsmäßig mit Hilfe
von Zahnrädern (52, 54) mit dem Eingang einer Magnetkupplung (56) verbunden ist, deren Ausgang
über eine Zahnradverbindung (58,60) mit einem (18) der drei Drehlager (18, 20, 22) in Verbindung steht,
welches den Schlitten (10) direkt antreibt und einstellt.
2. Koordinatenmeßmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der Kombination aus Drehantrieb (50) und Magnetkupplung
(56) ein schrittweise laufender Motor verwendet wird.
3. Koordinatenmeßmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagervorrichtung
für den Schlitten (10) eine zwei der Drehlager (20, 22) abstützende Lauffläche (40,42) aufweist, die eine
Bewegung des Schlittens (10) entlang einer einzigen Bahn in einer horizontalen Ebene erzwingt und eine
weitere das dritte Drehlager (18) abstützende ebene Lauffläche (36, 38) zur Führung des Schlittens (10)
aufweist.
4. Koordinatenmeßmaschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitteneinstellvorrichtung
zwei Magnetbremsen (62, 64) aufweist, wobei jede antriebsmäßig mit Hilfe einer Zahnradverbindung
(66, 68 bzw. 70, 72) mit ihrem zugehörigen Drehlager (20 bzw. 22) in Verbindung steht und ihre Bremskraft direkt auf das Drehlager
ausübt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Family Applications (1)
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DE (1) | DE2420981C3 (de) |
FR (1) | FR2229041B1 (de) |
GB (1) | GB1461839A (de) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE3105442A1 (de) * | 1981-02-14 | 1982-09-02 | Mitutoyo Mfg. Co., Ltd., Tokyo | Konturmessinstrument |
EP0118338A2 (de) * | 1983-02-07 | 1984-09-12 | THE WARNER & SWASEY COMPANY | Koordinationsmessmaschine mit vertikalem Feinvorschub und Arretierungsmechanismus |
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GB8605324D0 (en) * | 1986-03-04 | 1986-04-09 | Rank Taylor Hobson Ltd | Metrological apparatus |
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-
1974
- 1974-03-25 CA CA195,914A patent/CA1004455A/en not_active Expired
- 1974-04-25 FR FR7414392A patent/FR2229041B1/fr not_active Expired
- 1974-04-30 DE DE19742420981 patent/DE2420981C3/de not_active Expired
- 1974-05-07 GB GB2008174A patent/GB1461839A/en not_active Expired
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EP0118338A3 (en) * | 1983-02-07 | 1986-09-17 | The Warner & Swasey Company | Coordinate measuring machine having vertical fine feed and lock mechanism |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2420981C3 (de) | 1978-06-29 |
GB1461839A (en) | 1977-01-19 |
FR2229041B1 (de) | 1976-12-17 |
FR2229041A1 (de) | 1974-12-06 |
DE2420981A1 (de) | 1974-11-28 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: THE WARNER & SWASEY CO. (EINE GESELLSCHAFT N.D.GES |
|
8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Free format text: HAUCK, H., DIPL.-ING. DIPL.-WIRTSCH.-ING., 8000 MUENCHEN SCHMITZ, W., DIPL.-PHYS. GRAALFS, E., DIPL.-ING., 2000 HAMBURG WEHNERT, W., DIPL.-ING., 8000 MUENCHEN DOERING, W., DIPL.-WIRTSCH.-ING. DR.-ING., PAT.-ANW., 4000 DUESSELDORF |
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |