DE2647147A1 - PROCEDURE AND DEVICE ON A COORDINATE MEASURING MACHINE - Google Patents

PROCEDURE AND DEVICE ON A COORDINATE MEASURING MACHINE

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DE2647147A1 DE19762647147 DE2647147A DE2647147A1 DE 2647147 A1 DE2647147 A1 DE 2647147A1 DE 19762647147 DE19762647147 DE 19762647147 DE 2647147 A DE2647147 A DE 2647147A DE 2647147 A1 DE2647147 A1 DE 2647147A1
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Description

26A7U726A7U7

Patentanwälte Dipl. Ing. H. Weirkmann. Dipl. Phys. Dr. K. Find»Patent attorneys Dipl. Ing. H. Weirkmann. Dipl. Phys. Dr. K. Find »

AB C.E. Johansson DipI.lng.F.A.Weickmarn.Oipl.Chsm.B.HuberAB C.E. Johansson DipI.lng.F.A.Weickmarn.Oipl.Chsm.B.Huber

8 München 8Q, Möhlstraße 22 S - 631 05 Eskilstuna 1
Schweden8 Munich 8Q, Möhlstraße 22 S - 631 05 Eskilstuna 1
Sweden

Verfahren und Vorrichtung an einer KoordinatenmeßmaschineMethod and device on a coordinate measuring machine

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, um an einer x-y-z-Koordinatenmeßmaschine vom Konsolentyp Maßfehler automatisch zu kompensieren, die durch Belastung der Konsole mit dem eigenen Gewicht und mit dem Gewicht einer Abtastdorne mit wechselndem Gewicht enthaltenden z-Meßeinheit entstehen, die in der y-Richtung längs der horizontalen, mit einem freien Ende über den Meßtisch der Meßmaschine hinausragenden, z.B. aus Diabas bestehenden Konsole verschiebbar ist, die an ihrem anderen Ende mit einem quer zur Längsrichtung der Konsole horizontal verschiebbaren, mit entsprechenden Mitteln am Ständer der Meßmaschine zusammenwirkenden Führungsschlitten in Luftlagerung starr verbunden ist, der mit einer parallelen, abwärts gerichteten, elastisch biegsamen Platte versehen ist, die unten mit vertikalem Spalt gesondert luftgelagert ist.The present invention relates to a method and a device to on an x-y-z coordinate measuring machine from Bracket type to automatically compensate for dimensional errors caused by loading the bracket with its own weight and with the Weight of a scanning mandrel with varying weight containing z-measuring unit arise in the y-direction along the horizontal console, with one free end protruding beyond the measuring table of the measuring machine, e.g. made of diabase is displaceable, which at its other end with a horizontally displaceable transversely to the longitudinal direction of the console, with corresponding means on the stand of the measuring machine cooperating guide carriage in air storage rigid is connected, which is provided with a parallel, downwardly directed, elastically flexible plate, which is below with vertical Gap is separately air-bearing.

Eine Koordinatenmeßmaschine der genannten Art, bei der die z-Meßeinheit in der y-Richtung längs einer horizontalen, in der x-Richtung parallelverschiebbaren Konsole verschiebbar ist, weist gegenüber anderen Koordinatenmeßmaschinen zahlreiche Vorteile auf, z.B. bei Messung großer oder schwerer Werkstücke.A coordinate measuring machine of the type mentioned, in which the z-measuring unit is displaceable in the y-direction along a horizontal bracket that can be displaced in parallel in the x-direction, has numerous compared to other coordinate measuring machines Advantages, e.g. when measuring large or heavy workpieces.

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Meßmaschinen dieses Typs haben jedoch auch beträchtliche Nachteile, wegen Maßfehlern aufgrund von Ausbiegung und Luftspaltänderungen des FührungsSchlittens, die durch das eigene Gewicht der Konsole, durch das Gewicht der längs der Konsole verschiebbaren z-Meßeinheit sowie durch das wechselnde Gewicht der gewöhnlich angewendeten Abtastdorne entstehen.However, measuring machines of this type also have considerable disadvantages due to dimensional errors due to deflection and Changes in the air gap of the guide carriage caused by the own weight of the console, by the weight of the z-measuring unit that can be moved along the console and by the changing weight of the scanning mandrels usually used.

Diese Nachteile werden jedoch durch die Koordinatenmeßmaschine gem. der vorliegenden Erfindung vermieden, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.However, these disadvantages are caused by the coordinate measuring machine according to the present invention as defined in the appended claims.

In einer von der Seite gesehenen Ausführungsform der Koordinatenmeßmaschine gem. der Erfindung ist in beigefügter Fig. 1 eine Meßmaschine ohne Maßfehlerkompensation, und in Fig. 2 eine Meßmaschine mit Maßfehlerkompensation veranschaulicht. Im ersteren Fall werden die Maßfehler als y-Korrektur bzw. z-Korrektur bezeichnet.In an embodiment of the coordinate measuring machine seen from the side According to the invention, a measuring machine without dimensional error compensation is shown in the attached FIG Fig. 2 illustrates a measuring machine with dimensional error compensation. In the former case, the dimensional errors are called y-correction or z-correction.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben, die eine Anwendungsform der Erfindung schematisch in Form eines Beispieles zeigen.The invention is described below with reference to The accompanying drawings are described in more detail, which show a form of application of the invention schematically in the form of an example demonstrate.

Fig. 1 zeigt eine x-y-z-Koordinatenmeßmaschine vom KonsolentypFig. 1 shows a console type x-y-z coordinate measuring machine

ohne Maßfehlerkompensierung von der Seite. Fig. 2 zeigt=* dieselbe Koordinatenmeßmaschine wie Fig. 1, jedoch mit Maßfehlerkompensierung gem. vorliegenderwithout dimensional error compensation from the side. Fig. 2 shows = * the same coordinate measuring machine as Fig. 1, but with dimensional error compensation according to the present one

Erfindung,von der Seite, und Fig. 3 die Koordinatenmeßmaschine gem. Fig. 2, von der dieInvention, from the side, and FIG. 3 shows the coordinate measuring machine according to FIG

Haube 28 abgenommen ist, von vorn. Fig. 4 ist in vergrößertem Maßstab ein Schnitt längs derHood 28 is removed from the front. Fig. 4 is a section along the enlarged scale

Linie 3-3 in Fig. 3.
Fig. 5 zeigt die Koordinatenmeßmaschine gem. Fig. 2 von oben.Line 3-3 in Fig. 3.
Fig. 5 shows the coordinate measuring machine according to Fig. 2 from above.

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Die in Fig. 2-5 gezeigte, erfindungsgemäß ausgeführte Koordinatenmeßmaschine besteht aus einem Ständer 1 mit einem Ständertisch 2, auf dem ein im wesentlichen fester Einspannoder Meßtisch 3 angebracht ist.The coordinate measuring machine designed according to the invention and shown in FIGS. 2-5 consists of a stand 1 with a stand table 2 on which a substantially fixed Einspannoder Measuring table 3 is attached.

Die z-Meßeinheit 4 der Meßmaschine ist mittels Luftlagerungen 5 auf der in der y-Richtung angeordneten, mit einem freien Ende horizontal über den Meßtisch 3 hinausragenden Konsole verschiebbar angebracht. Die Konsole besteht vorteilhaft aus Diabas. Die genannte z-Meßeinheit U schließt eine mit einem Meßwerkzeughalter 7 versehene Spindel 8 ein, die mit Hilfe des Stangengliedes 9 z.B» pneumatisch ausgewuchtet ist. Fig. 1 zeigt den Meßwerkzeughalter 7 mit einer Meßspitze 7'.The z-measuring unit 4 of the measuring machine is by means of air bearings 5 on the console which is arranged in the y-direction and protrudes horizontally over the measuring table 3 with one free end slidably attached. The console is advantageously made of diabase. The named z-measuring unit U includes one a spindle 8 provided with a measuring tool holder 7 which, with the aid of the rod link 9, is e.g. pneumatically balanced is. Fig. 1 shows the measuring tool holder 7 with a measuring tip 7 '.

Das andere Ende der Konsole 6 ist mit einem quer zur Längsrichtung der Konsole 6 horizontal verschiebbaren, in Luftlagern 10 gelagerten Führungsschlitten 11 starr verbunden. Der Schlitten reitet auf einer als Führungsmittel dienenden, vertikalen Diabasplatte 12, die auf dem Ständertisch 2 befestigt ist.The other end of the console 6 is with a transverse to the longitudinal direction the console 6 horizontally displaceable, mounted in air bearings 10 guide carriage 11 rigidly connected. The slide rides on a vertical slide plate 12 which serves as a guide and which is attached to the stand table 2 is.

Die Konsole 6 ist mittels eines Oberfalles 13 und Schrauben 1Ί- an der Oberseite des FührungsSchlittens 11 festgespannt.The console 6 is by means of an upper case 13 and screws 1Ί- clamped to the top of the guide carriage 11.

Auf derselben Seite wie das freie Ende der Konsole 6 ist der Führungsschlitten 11 mit einer mit der Diabasplatte 12 parallelen, abwärts gerichteten, elastisch biegsamen Platte 15 versehen, die unten mittels eines Luftlagers 16 mit vertikalem Spalt und mit Luftzuführung bei 17 in Beziehung zur Diabasplatte luftgelagert ist. Der Luftdruck des Luftlagers 16 wird von der Anliegekraft der Platte 15 gegen die Diabasplatte am Spalt f bestimmt, und die Anliegekraft wird von den abwärts wirkenden Kräften auf die mit der Platte 15 über den Führungsschlitten 11 starr verbundene Konsole 6 bestimmt.On the same side as the free end of the console 6 is the guide carriage 11 with a parallel to the diabase plate 12, downwardly directed, elastically flexible plate 15 provided, the bottom by means of an air bearing 16 with vertical Gap and with air supply at 17 in relation to the diabase plate is air-bearing. The air pressure of the air bearing 16 becomes determined by the contact force of the plate 15 against the diabase plate at the gap f, and the contact force is determined by the downward forces acting on the bracket 6 rigidly connected to the plate 15 via the guide carriage 11.

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-«- 2647H7- «- 2647H7

Die abwärts wirkenden Kräfte umfassen das Eigengewicht der Konsole 6, das Gewicht der z-Meßeinheit 4 und das Gewicht der gewöhnlich angewendeten Abtastdorne 7'.The downwardly acting forces include the dead weight of the console 6, the weight of the z-measuring unit 4 and the weight the commonly used scanning mandrels 7 '.

Die Außenseite der Platte 15 ist oben mit einem abwärts gerichteten, festen Arm 18 versehen, der unten über ein Gelenk 19 mit einem vertikalen, vorzugsweise zweiarmigen Hebel 20 verbunden ist. Der Oberteil 21 des Hebels 20 ist über einen Schlauch 22 und einen Balg 2 3 vom Luftdruck des Luftlagers 16 betätigbar, wobei der Unterteil 2U des Hebels über eine Kugel 25 und eine Nase 26 den unteren Teil der Platte 15 betätigt, so daß steigender Luftdruck bewirkt, daß die Platte 15 unten in Richtung zur Diabasplatte 12 gebogen wird, was zur Folge hat, daß das freie Ende der mit der Platte 15 und dem Führungsschlitten starr verbundenen Konsole 6 in entsprechendem Maß gehoben wird und dadurch den Winkelfehler der Konsole 6 in Beziehung zur y-Achse automatisch kompensiert.The outside of the plate 15 is provided at the top with a downwardly directed, fixed arm 18 which has a hinge at the bottom 19 is connected to a vertical, preferably two-armed lever 20. The top 21 of the lever 20 is over a hose 22 and a bellows 2 3 actuatable by the air pressure of the air bearing 16, the lower part 2U of the lever over a ball 25 and a nose 26 actuated the lower part of the plate 15, so that increasing air pressure causes the Plate 15 is bent down in the direction of the diabase plate 12, with the result that the free end of the plate 15 and the bracket 6 rigidly connected to the guide carriage is lifted to a corresponding extent and thereby the angle error the console 6 automatically compensated in relation to the y-axis.

Der Oberteil 21 des zweiarmigen Hebels 20 ist mit Vorteil wesentlich länger als der untere Teil 24.The upper part 21 of the two-armed lever 20 is advantageously much longer than the lower part 24.

Der Ausbiegungsgrad der Platte 15 in Beziehung zur Konsole 6 kann durch Einstellung des Hebelverhältnisses des Hebels 20 geregelt werden, wobei genannte Kugel 2 5 zwischen dem unteren Arm 24 des Hebels und der Betätigungsnase 26 der Platte 15 angeordnet ist, so daß die wirksame Länge des Armes 24 durch Verschieben der Kugel 25 nach oben oder unten mit Hilfe eines Kugelhalters 27 geändert werden kann.The degree of deflection of the plate 15 in relation to the bracket 6 can be adjusted by adjusting the lever ratio of the lever 20 be regulated, said ball 2 5 between the lower arm 24 of the lever and the actuating lug 26 of the plate 15 is arranged so that the effective length of the arm 24 by moving the ball 25 up or down with the help of a Ball holder 27 can be changed.

Der beschriebene Hebelmechanismus ist mit einer abnehmbaren, vorzugsweise elastischen Haube 2 8 abgedeckt.The lever mechanism described is covered with a removable, preferably elastic hood 28.

Die Seiten der Konsole 6 sind vorteilhaft mit in Längsrichtung der Konsole im wesentlichen geraden Generatrizen hergestellt, wobei genannte Maßabweichungen mittels genannten, durch Luftdruck betätigten Hebels 20 kompensiert werden.The sides of the console 6 are advantageous with in the longitudinal direction the console produced essentially straight generatrices, with said dimensional deviations by means of said, by means of air pressure actuated lever 20 are compensated.

7Q98 18/07 A Q7Q98 18/07 A Q

Die in Fig. 2-5 gezeigte Meßmaschine ist vorzugsweise mit einer digital wirkenden Anzeigevorrichtung 29 versehen, die auf bekannte Weise an χ-, y- bzw. ,zr.Seber der Meßmaschine angeschlossen ist, von denen der x-Geber in Fig. 2 als ein ortsfester, mit der Diabasplatte 12 verbundener Teil 30 und ein berührungsfreier beweglicher Teil 31, auf der Innenseite einer mit dem Führungsschlitten 11 verbundenen Haube 32 angeordnet, angedeutet ist.The measuring machine shown in Fig. 2-5 is preferably provided with a digitally acting display device 29 which in a known way on χ-, y- or, zr.Seber of the measuring machine is connected, of which the x-encoder in FIG. 2 is a stationary part 30 connected to the slide plate 12 and a non-contact movable part 31, on the inside a hood 32 connected to the guide carriage 11, is indicated.

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Claims (7)

2647U7 Patentansprüche2647U7 claims 1. Verfahren an einer x-y-z-Koordinatenmeßmaschine vom Konsolentyp zur automatischen Kompensierung von Maßfehlern, die durch Belastung der Konsole (6) mit dem eigenen Gewicht und dem Gewicht einer Abtastdorne mit wechselndem Gewicht enthaltenden z-Meßeinheit (H) entstehen, die in der y-Richtung längs der horizontalen, mit einem freien Ende über den Meßtisch (3) der Meßmaschine hinausragenden, z.B. aus Diabas bestehenden Konsole (6) verschiebbar ist, die an ihrem anderen Ende mit einem quer zur Längsrichtung der Konsole horizontal verschiebbaren, mit entsprechenden Mitteln (12) am Ständer (1) der Meßmaschine zusammenwirkenden Führungsschlitten (11) in Luftlagerung starr verbunden ist, der mit einer parallelen, abwärts gerichteten, elastisch biegsamen Platte (15) versehen ist, die unten mit vertikalem Spalt (f) gesondert luftgelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der genannter Belastung der Konsole (6) entsprechende Luftdruck des letzteren Luftlagers (16) mittels eines Balggliedes (2 3) einenmit der Platte (15) gelenkartig (19) verbundenen Hebel (20) betätigt, unten die Platte (15) in Beziehung zur Konsole (6) so auszubiegen, daß das freie Ende der mit der Platte (15) und dem Führungsschlitten (11) starr verbundenen Konsole (6) in entsprechendem Maß erhöht wird und dadurch genannten Maßfehler der Konsole (6) automatisch kompensiert.1. Procedure on an x-y-z coordinate measuring machine from Bracket type for automatic compensation of dimensional errors, by loading the console (6) with its own weight and the weight of a scanning mandrel with changing weight containing z-measuring unit (H) arise, which in the y-direction along the horizontal, with a free end over the measuring table (3) the measuring machine protruding, e.g. consisting of diabase console (6) is displaceable on its other End with a horizontally displaceable transverse to the longitudinal direction of the console, with appropriate means (12) on the stand (1) the measuring machine interacting guide carriage (11) is rigidly connected in air bearings, which is connected to a parallel, downwardly directed, elastically flexible plate (15) is provided, which is separately air-supported at the bottom with a vertical gap (f) is, characterized in that the said load on the console (6) corresponding air pressure of the latter air bearing (16) by means of a bellows member (2 3) a lever articulated (19) connected to the plate (15) (20) actuated to bend the plate (15) below in relation to the bracket (6) so that the free end of the plate (15) and the bracket (6) rigidly connected to the guide carriage (11) is increased by a corresponding amount and the resulting dimensional error the console (6) automatically compensated. 2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß der Ausbiegungsgrad der Platte (15) in Beziehung zur Konsole (6) durch Einstellung des Hebelverhältnisses des Hebels (20) geregelt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that that the degree of deflection of the plate (15) in relation to the bracket (6) by adjusting the lever ratio of the lever (20) is regulated. 3.. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiten der Konsole (6) im wesentlichen mit geraden längslaufenden Generatrizen hergestellt, und genannte Maßabweichungen mittels genannten Kompensierungsverfahrens kompensiert werden.3 .. The method according to claim 1 or 2, characterized in that that the sides of the console (6) are made essentially with straight, longitudinal generatrices, and said dimensional deviations by means of said compensation method be compensated. 709818/0740 original inspected709818/0740 original inspected 4. Vorrichtung an einer x-y-ζ-Koordinatenmeßmaschine vom Konsolentyp zur automatischen Kompensierung von Maßfehlern, die durch Belastung der Konsole (6) mit dem eigenen Gewicht und dem Gewicht einer Abtastdorne mit wechselndem Gewicht enthaltenden z-Meßeinheit (4) entstehen, die in der y-Richtung längs der horizontalen, mit einem freien Ende über den Meßtisch (3) der Meßmaschine hinausragenden, z.B. aus Diabas bestehenden Konsole (6) verschiebbar ist, die an ihrem anderen Ende mit einem quer zur Längsrichtung der Konsole horizontal verschiebbaren, mit entsprechenden Mitteln (12) am Ständer (1) der Meßmaschine zusammenwirkenden Führungsschlitten (11) in Luftlagerung starr verbunden ist, der mit einer parallelen, abwärtsgerichteten, elastisch biegsamen Platte (15) versehen ist, die unten mit vertikalem Luftspalt (f) gesondert luftgelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Luftdruck des letztgenannten Luftlagers (16) mittels eines Balggliedes (23) einen mit der Platte (15) gelenkartig verbundenen (19) Hebel (20) betätigt, unten die Platte in Beziehung zur Konsole (6) in einem solchen Grad auszubiegen, daß genannter Maßfehler der Konsole im wesentlichen ganz kompensiert wird.4. Device on an x-y-ζ coordinate measuring machine from Bracket type for the automatic compensation of dimensional errors caused by loading the bracket (6) with its own weight and the weight of a z-measuring unit (4) containing scanning mandrels with changing weights, which are in the y-direction along the horizontal, one free end protruding beyond the measuring table (3) of the measuring machine, e.g. made of diabase existing console (6) is displaceable, which is horizontal at its other end with a transverse to the longitudinal direction of the console displaceable guide carriage (11) cooperating with corresponding means (12) on the stand (1) of the measuring machine in Air bearing is rigidly connected, which is provided with a parallel, downwardly directed, elastically flexible plate (15) which is separately air-bearing with a vertical air gap (f) at the bottom, characterized in that that the respective air pressure of the latter air bearing (16) is connected to the plate (15) by means of a bellows member (23) articulated (19) lever (20) actuated, lower the plate in relation to the console (6) to such a degree to bend that said dimensional error of the console is essentially completely compensated for. 5. Vorrichtung nach Anspruch U,dadurch gekennzeichnet, daß der Ausbiegungsgrad der Platte (15) in Beziehung zur Konsole (6) durch Einstellung des Hebelverhältnisses des Hebels (20) geregelt wird, wobei eine Kugel (25) z.B. zwischen dem einen Arm (24) des Hebels und dem Betätigungsmittel (26) der Platte (15) angeordnet ist, so daß die wirksame Länge des Armes (24) durch Verschiebung der Kugel (25) mittels eines Kugelhalters (27) geändert werden kann.5. Apparatus according to claim U, characterized in that that the degree of deflection of the plate (15) in relation to the bracket (6) by adjusting the lever ratio of the lever (20), a ball (25) for example between the one arm (24) of the lever and the actuating means (26) of the plate (15) is arranged so that the effective length of the arm (24) by displacement of the ball (25) can be changed by means of a ball holder (27). 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (20) zweiarmig, und der Arm (21) des Hebels zwischen dem Balgglied (23) und dem Gelenkpunkt (19) wesentlich länger als der Arm (24) zwischen dem Gelenkpunkt und dem Wirkungspunkt (25,26) ist.6. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that that the lever (20) has two arms, and the arm (21) of the lever between the bellows member (23) and the Articulation point (19) is much longer than the arm (24) between the articulation point and the point of action (25, 26). 709818/0740709818/0740 ■4- 2647H7 ■ 4- 2647H7 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzei chnet, daß die Seiten der Konsole (6) mit in der Längsrichtung im wesentlichen geraden Generatrizen gefertigt sind, und genannte Maßabweichungen mittels genannten luftdruckbetätigten Hebels (20) kompensiert werden.7. Device according to one of claims 4-6, characterized gekennzei chnet that the sides of the console (6) with generating dies that are essentially straight in the longitudinal direction are manufactured, and said dimensional deviations are compensated for by means of said air-pressure-actuated lever (20). 709818/0740709818/0740
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