DE2659372B2 - Vorrichtung zum Messen von drei Dimensionen eines Objektes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen von drei Dimensionen eines Objektes, welche säulen- oder stangenartige Trägersätze aufweist, die entlang einander sich schneidenden Achsen X, Y und Z angeordnet sind, wobei für jeden Trägersatz eine Meß vorrichtung zur Anzeige der Verschiebungsgröße eines bewegten Gleitkörpers längs einer Achse vorgesehen ist.

Die an sich bekannten Vorrichtungen zum Messen von drei Dimensionen weisen Säulen auf, die entlang einander sich schneidenden Achsen angeordnet sind. Diese Säulen sind z. B. jeweils mit einer Mikrometerskala versehen. Das Objekt wird dadurch gemessen, daß die auf den Skalen der X-, Y- und Z-Achse abgelesenen Ergebnisse miteinander kombiniert werden.

Aus der DT-AS 1 773 282 ist eine Vorrichtung zum Messen von drei Dimensionen eines Objektes bekannt, bei der ein erster Trägersatz in Form von Gleitschienen in einer horizontal angeordneten Grundplatte vorgesehen ist. Ein entlang den Gleitschienen bewegbarer Gleitkörper trägt eine lotrecht auf der Grundplatte stehende Säule, die ihrerseits wiederum einen Gleitkörper trägt, an dem ein dritter Gleitkörper befestigt ist. In diesem dritten Gleitkörper ist im rechten Winkel zu der Grundplatte und zu der hierauf lotrecht stehenden Säule eine horizontal verschiebbare Stange gelagert, die an ihrem einen Ende ein Anreißwerkzeug trägt. Parallel zu den Gleitschienen in der Grundplatte bzw. in der Säule oder der Stange sind Maßstäbe eingelassen.

Aus der DT-AS 1 295 199 ist eine Vorrichtung bekannt, die in ähnlicher Weise aufgebaut ist wie die zuvor beschriebene Vorrichtung. Aus dieser Druckschrift ist es weiterhin bekannt, die Durchbiegung ei- ^r> ner Tragsäule durch Anbringen eines Gegengewichtes zu kompensieren.

Indem Firmenprospekt der Fa. Schieß »Universelle Meßeinrichtung«, 1963 ist eine Meßeinrichtung zum Messen von drei Dimensionen eines Objektes bein schrieben, bei der ebenfalls eine lotrecht auf einer Grundplatte in einer horizontalen Richtung bewegbare Säule auf einem Gleitkörper vorgesehen ist. Auf dieser Säule ist ein weiterer Gleitkörper in vertikaler Richtung bewegbar angeordnet, in dem eine in eine r> dritte Richtung verschiebbare Stange gelagert ist. Ähnlich wie bei den oben angesprochenen Vorrichtungen werden auch bei diesem Gerät die Meßwerte durch Ablesen voii Maßstäben ermittelt.

Die Vorrichtungen der vorgenannten Art besitzen jedoch folgende Nachteile:

1. Man muß eine erhebliche Erfahrung haben, um die Skalen schnell und genau abzulesen, und

2. die Säulen müssen genau gerade sein, damit eine genaue Messung erfolgen kann, und müssen in

2) genauen Winkeln zueinander angeordnet sein.

Jedoch weisen die bekannten Vorrichtungen für jede Achse nur eine einzige Säule auf, so daß die Säulen sich verbiegen können und die Messungen ungenau werden.

ίο Obwohl in letzter Zeit elektronische Vorrichtungen zum Messen von drei Dimensionen entwickelt wurden, bei denen keine Mikrometer- oder andere mechanische Skalen Verwendung finden, besitzen jedoch diese Vorrichtungen den Nachteil, daß sie sehr kom-

Γ) pliziert konstruiert sind und nur mit erheblichen Kosten im Gegensatz zu den mechanischen Vorrichtungen hergestellt werden können, die die gleiche Meßgenauigkeit besitzen.

Die Erfindung ist deshalb darauf gerichtet, diese

ίο konventionellen technologischen Nachteile zu beseitigen und eine Vorrichtung zum dreidimensionalen Messen von Objekten zu schaffer., die schnell und genau arbeitet, die zu ihrer Bedienung keine erfahrenen Personen benötigt und preiswert ist.

-π Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Gemäß der Erfindung wird also eine Meßvorrichtung zum Messen dreier Dimensionen eines Objektes geschaffen, die stabil konstruiert, verschleißfest und

,ο leicht bedienbar ist.

Die Bewegung oder Verschiebung entlang jeder Achse wird in einfacher Weise durch die verschiedenen Zähleinrichtungen dadurch gemessen, daß jede Vorschubkurbel mit einem Vorschubritzel in Verbindung steht, welches in die eine Zahnstange jedes Trägersatzes eingreift, während es gleichzeitig mit Zahnrädern verbunden ist, welche entsprechende Zähleinrichtungen antreiben. Außerdem steht die andere Zahnstange jedes Trägersatzes über einen Zahnrad-

bo satz und eine Ritzelkombination mit einem Anzeigegerät in Verbindung, so daß die Größe der Bewegung entlang jeder Achse mit hoher Genauigkeit gemessen werden kann. Da die Zahnstangen für den Vorschub und den Zählvorgang und die Zahnstangen für das

b5 Anzeigegerät jeweils voneinander unabhängig sind und auf verschiedenen Trägern jeder Achse angeordnet sind, sind die Zahnstangen für die Anzeigegeräte, welche einen hohen Präzisionsgrad aufweisen müssen,

nicht dem gleichen Verschleiß oder den gleichen Toleranzen ausgesetzt wie die andere Zahnstange eines Trägerpaares. Infolgedessen wird gemäß der Erfindung eine stabile Vorrichtung geschaffen, welche sowohl wirtschaftlich hergestellt ist als auch sehr genau arbeitet, da das verwendete Anzeigegerät auch während eines langen Einsatzes keinen Verlust an Präzision aufweist.

Da bei dem dargestellten Ausführungsbeispiei ferner der zweite bewegliche Gleitkörper, welcher den dritten Trägersatz trägt, an einem Gegengewicht hängt, wird das Gesamtgewicht des zweiten beweglichen Gleitkörpers und des dritten Trägersatzes durch das Gegengewicht ausgeglichen, so daß die entsprechende Zahnstange des zweiten Trägersatzes keiner hohen Beanspruchung ausgesetzt ist und damit eine Deformation und ein übermäßiger Verschleiß vermieden werden. Da jede Achse außerdem wenigstens zwei Träger besitzt, unterliegen diese beiden Träger kaum einer Formänderung, so daß eine Präzisionsmessung in einem großen Temperaturänderungsbereich, bei rauher Behandlung und einem verlängerten Einsatz gewährleistet ist.

Der Gegenstand der Erfindung besitzt daher den Vorteil, daß keine umfangreichen Anweisungen zu seiner Benutzung erforderlich sind und daß mit ihm die drei Dimensionen eines Objektes schnell und mit großer Genauigkeit gemessen werden können.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche drei orthogonal zueinander angeordnete Trägersätze aufweist,

Fig. 2 eine weitere Seitenansicht und Teilschnittdarstellung entlang der Pfeile H-II nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht und Teilschnittdarstellung entlang der Linie III-III nach Fig. 2 und

Fig. 4 eine vereinfachte schematische Ansicht des in dem beweglichen Teil nach Fig. 3 angeordneten Getriebes.

Wie insbesondere aus der Fig. 2 zu entnehmen ist, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung einen ersten Trägersatz 1 mit zwei Trägern auf, der die A"-Achse bildet. Der zweite Trägersatz 2 mit zwei Trägern bildet die Z-Achse und der dritte Trägersatz 3 mit zwei Trägern (siehe Fig. 1) bildet die K-Achse. Der erste Trägersatz 1 ist auf einer Grundplatte 4 montiert. Die Grundplatte 4 ist maschinell bearbeitet und weist an ihren Enden Lagerböcke auf, in welchen die Träger gelagert sind. Es kann jede bekannte Grundplatte Verwendung finden. Jeder Träger 11 und 12 des ersten Trägersatzes 1 besitzt an seiner Innenseite eine Verzahnung oder Zahnstange 13 und 14, welche sich entlang des gesamten Trägers erstreckt, wie dies aus der Fig. 3 zu entnehmen ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Verzahnungen 13 und 14 an der Innenseite des jeweiligen Trägers in die Träger 11 und 12 eingearbeitet, wobei die Träger von massiven Stangen gebildet sind. Selbstverständlich können die Zahnstangen 13 und 14 beliebiger bekannter Art sein und z. B. von getrennten Zahnstangen gebildet sein, die jeweils an dem entsprechenden Träger befestigt sind, und müssen nicht unbedingt an der Innenseite der Träger angeordnet sein. Außerdem können die Träger jede geeignete Gestalt besitzen und z. B. hohl oder massiv ausgebildet sein und z. B. quadratische, dreieckige oder andere prismalische Querschnitte besitzen.

Auf dem ersten Trägersatz 1 ist ein erster Gleitkörper 15 gelagert, welcher auf den Trägern entlang ver-"' schoben werden kann. Der erste Gleitkörper 15 ist mit einer ersten Meßeinrichtung 16 ausgestattet, mit welcher der Vorschub des Gleitkörpers 15 gegenüber dem ersten Trägersatz I gemessen werden kann. Die Meßeinrichtung weist ein Mikrometer oder ein An-

I« zeigegerät auf, was in der Fig. 3 schematisch dargestellt ist. Außerdem besitzt der erste Gleitkörper 15 zwei Zähleinrichtungen 17 und 18. Wie der Fig. 4 zu entnehmen ist, ist ferner ein Vorschubritzel 19 vorgesehen, welches mit der Zahnstange 13 des ersten

i^r> Trägersatzes 1 im Eingriff steht. Das Vorschubritzel 19 treibt über eine geeignete Verzahnung 5 die Zähleinrichtungen 17 und 18 an. Es können auch andere geeignete Verzahnungen und Einrichtungen für die Betriebsverbindung zwischen den Zähleinrichtungen

2" 17 und 18 und dem Vorschubritzel 19 vorgesehen sein. Von den beiden Zähleinrichtungen wird z. B. die Zähleinrichtung 17 dazu verwendet, die Gesamtverschiebung entlang der positiven A'-Achse zu messen und anzuzeigen, während die andere Zähleinrichtung

2ϊ 18 dazu verwendet wird, die Gesamtverschiebiing entlang der negativen X-Achse zu messen und anzuzeigen. Die Zähleinrichtungen 18 und 17 können in an sich bekannter Weise hergestellt sein, wobei das Zählen in nur einer Richtung mit Hilfe einer Rat-

iii sehen- und Klinkeneinrichtung oder irgendeiner anderen geeigneten Einrichtung erzielt werden kann. Die Zahnstange 14 des anderen Trägers 12 des Trägersatzes 1 steht mit einem Anzeigegerät 16 über ein geeignetes Zahnrad 6 in Verbindung, wie dies sche-

i) matisch in Fig. 4 gezeigt ist. Es können auch andere geeignete Einrichtungen vorgesehen sein, um das Anzeigegerät 16 mit dem Träger 12 zu verbinden. Schließlich ist das Vorschubritzel 19 mit einer Vorschubkurbel 20 verbunden, welche von einem Hand-Mi steuerrad und einem Handhebel gebildet ist, so daß das Vorschubritzel 19 von Hand gedreht werden kann, um die gewünschte Bewegung des ersten Gleitkörpers 15 gegenüber dem ersten Trägersatz 1 auszuführen. Auf dem ersten beweglichen Gleitkörper 15 ist ein

V) zweiter Trägersatz 2 montiert, der die Z-Achse büdet, wie dies in der Fig. 2 gezeigt ist, wobei dieser zweite Trägersatz senkrecht gegenüber der .Y-Achse oder der Richtung des ersten Trägersatzes 1 verläuft. Der zweite Trägersatz 2 besitzt ebenfalls zwei Träger 21

>() und 22, die im wesentlichen identisch zu den Trägern 11 und 12 ausgebildet sind. Jeder dieser Träger 21 und 22 besitzt eine Verzahnung oder Zahnstange 23 und 24, die ebenfalls an der Innenseite der Träger entlanglaufen. Auf diesem zweiten Trägersatz 2 ist ein zweiter beweglicher Gleitkörper 25 gelagert, welcher sich auf den beiden Trägern des zweiten Trägersatzes 2 entlangbewegen kann.

Ein dritter Trägersatz 3, der die V-Achse bildet, ist an dem zweiten Gleitkörper 25 befestigt. Dieser

bo dritte Trägersatz 3, der wenigstens zwei Träger 31 und 32 aufweist, ist derart ausgerichtet, daß er senkrecht zu der A"-Achse und der Z-Achse angeordnet ist, und ist derart mit dem zweiten beweglichen Gleitkörper 25 verbunden, daß er entlang seiner eigenen Längsachse, der K-Achse, relativ zum zweiten Gleitkörper 25 verschiebbar ist.

Der zweite bewegliche Gleitkörper 25 ist ebenfalls mit einer Vorschubkurbel 27 ausgestattet, an welcher

ein Vorschubritzel 26 befestigt ist. Das Vorschubritzel 26 steht mit der Zahnstange 23 des zweiten Trägersatzes 2 im Eingriff. Selbstverständlich können verschiedene Änderungen und Abwandlungen vorgesehen sein, die z. B. die Verbindung der Vurschubkurbel 27 mit dem Vorschubritzel 26 betreffen, um den zweiten Gleitkörper 25 entlang dem zweiten Trägersatz 2 zu bewegen. Ebenso wie bei dem ersten Gleitkörper 15 ist der zweite bewegliche Gleitkörper 25 mit zwei Zähleinrichtungen 28, 29 ausgestattet, die entsprechend mit der Zahnstange 23 verbunden sind, um wahlweise die Gesamtverschiebungen des beweglichen Gleitkörpers 25 in der positiven oder negativen Z-Achse zu messen. Wie beim ersten Gleitkörper 15 steht auch die Zahnstange 24 des zweiten Trägersatzes 2 mit einem Zahnrad im Eingriff, welches mit einem Meßanzeigegerät 30 zum Messen der Verschiebung des zweiten beweglichen Gleitkörpers 25 gegenüber dem zweiten Trägersatz 2 gekuppelt ist.

Jeder der beiden Träger 31 und 32 des dritten Trägersatzes 3 besitzt eine Verzahnung oder Zahnstange 33 und 34, welche entlang den Trägern an deren Innenseite angeordnet sind. Eine Verzahnung 33 steht mit einem Vorschubritzel in der gleichen Weise im Eingriff, wie dies bereits weiter oben ausgeführt wurde, wobei das Ritzel auf dem zweiten beweglichen Gleitkörper 25 angeordnet ist. Das Vorschubritzel ist mit zwei Zähleinrichtungen 35 und 36 verbunden. Die andere Verzahnung 34 des dritten Trägersatzes 3 steht mit einem geeigneten Zahnrädersatz im Eingriff, der z. B. ein Anzeigegerät 37 antreibt, mit welchem die Verschiebung des dritten Trägersatzes 3 gemessen wird. Schließlich ist eine Vorschubkurbel 38 vorgesehen, welche mit dem Vorschubritzel des dritten Trägersatzes 3 verbunden ist und mit welcher der dritte Trägeisatz 3 gegenüber dem beweglichen Gleitkörper 25 verschiebbar ist. Gemäß dem Ausführungsbeispiel kann an einem Ende des dritten Trägersatzes 3 eine Meßsonde 7 befestigt sein, welches das zu messende Objekt abtastet.

Aus den Fie. 2 und 3 ist zu entnehmen, daß auf dem ersten beweglichen Körper 15 eine senkrechte Führungssäule 8 montiert ist, die im wesentlichen parallel zum zweiten Trägersatz 2 angeordnet ist. Die Führungssäule 8 ist zu den Trägern 21 und 22 derart

τ angeordnet, daß sie auf der senkrechten Mittellinie der Verbindungslinie der beiden Trägermitten der Träger 21 und 22 liegt. Auf der Führungssäule 8 ist ein Gegengewicht 9 gelagert, welches frei entlang dei Führungssäule 8 gleiten kann. Zwei flexible Kabe

ίο oder Drähte 10 sind an der Oberseite des Gegengewichtes 9 befestigt. Die Drähte 10 werden über zwei in der Fig. 2 dargestellte, an sich bekannte Rollen umgeleitet, die am oberen Ende des zweiten Trägersatzes 2 angeordnet sind. Die Drähte 10 werden am

r> oberen Ende def Führungssäule 8 und des zweiter Trägersatzes 2 um 180° umgeleitet und sind mit ihrer anderen Enden an dem zweiten beweglichen Gleit körper 25 befestigt. Das Gegengewicht ist derart aus gewählt, daß es im wesentlichen das Gewicht de;

>n zweiten beweglichen Körpers 25, des dritten Trägersatzes 3 und aller damit verbundenen Einrichtungei ausgleicht. Auf diese Weise wird durch das Gegenge wicht erreicht, daß die auf den zweiten beweglicher Körper 25 wirkende Kraft im wesentlichen Null ist

2-, so daß die Stabilität und Empfindlichkeit erhöht um der Verschleiß verringert werden.

Nachfolgend soll die Funktionsweise der erfin dungsgemäßen Vorrichtung beschrieben werden. Di« Vorschubkurbel 20, die am ersten beweglichen Gleit

jo körper 15 befestigt ist, wird gedreht, so daß sich der dritte Trägersatz 3, der die V-Achse bildet, mit den zweiten Trägersatz 2, der die Z-Achse bildet, entlang der Richtung des ersten Trägersatzes 1, der die A" Achse bildet, vorwärtsbewegt. Durch Drehung dei

i) Vorschubkurbel 27 wird erreicht, daß sich der dritte Trägersatz 3, der die y-Achse bildet, entlang den zweiten Trägersatz 2, der die Z-Achse bildet, nacl oben oder nach unten bewegt. Durch die Drehbewe gung der Vorschubkurbel 38 wird erreicht, daß siel

in der dritte Trägersatz 3, der die Y-Achse bildet, mi der Meßsonde 7 entlang der V-Achse relativ zun zweiten beweglichen Körper 25 bewegt.

Hierzu 3 Blalt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Messen von drei Dimensionen eines Objektes, welche säulen- oder stangenartige Trägersätze aufweist, die entlang einander sich schneidenden Achsen X, Y und Z angeordnet sind, wobei für jeden Trägersatz eine Meßeinrichtung zur Anzeige der Verschiebungsgröße eines bewegten Gleitkörpers längs einer Achse vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Trägersatz (1, 2, 3) zwei mit je einer Verzahnung (13, 14; 23, 24; 33, 34) ausgerüstete, in Abstand parallel zueinander angeordnete Träger (11, 12; 21, 22; 31,32) aufweist, wobei in die Verzahnung (13, 23, 33) des einen Trägers (11, 21, 31) ein von einer Handkurbel (20, 27, 38) betätigtes Ritzel (19, 26) zum Vorschub des in der jeweiligen Achsrichtung bewegten Gleitkörpers (15, 25, 3) und zum Antrieb von zwei Zähleinrichtungen (17, 18; 28, 29; 35, 36) für die Messung der Gesamtverschiebung des Gleitkörpers in der positiven und negativen Achsrichtung eingreift, während in die Verzahnung (14, 24,34) des anderen Trägers (12, 22,32) des Trägersatzes das Zahnrad (z. B. 6) eines Präzisionsmeßgerätes (16,30,37) für die Verschiebungsgröße des jeweiligen Gleitkörpers (15, 25, 3) eingreift.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens einem Gleitkörper (25) ein Gegengewicht (9) befestigt ist, welches das Gewicht des Gleitkörpers (25) ausgleicht.