DE2914905A1

DE2914905A1 - Koordinatenmessmaschine mit ausfallsicherungssystem

Info

Publication number: DE2914905A1
Application number: DE19792914905
Authority: DE
Inventors: Frederick Koonce Bell; John Joseph Tuss
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Warner and Swasey Co
Priority date: 1978-05-08
Filing date: 1979-04-12
Publication date: 1979-11-15
Also published as: FR2425624A1; GB2020429B; JPS54147062A; IT7922441A0; US4213244A; FR2425624B1; CA1124054A; GB2020429A; IT1112739B

Description

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Koordinatenmeßmaschine mit Ausfallsicherungssystem

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Konrdinatenmeßmaschine mit einem Ausfallsicherungsstem. Genauer gesagt, berieht sich die Erfindung auf ein verbessertes Sicherungssystem, das in automatischer Weise verhindert, daß bei einem Maschinendefekt ein vertikal angeordneter Meßfühler in unkontrollierter Weise absinkt, indem es in den Weg des Meßfühlers eingreift, um dessen Absinken zu stoppen.

Eine Bauart einer bekannten Koordinatenmeßmaschine weist einen in Vertikalrichtung angeordneten Meßfühlerschaft auf, der an einem Schlitten beweglich montiert isi. Derartige Koordinatenmeßmaschinen besitzen normalerweise eine Ausgleichsvorrichtung für den Meßfühlerschaft, die entweder auf mechanische, elektrische oder pneumatische Weise funktionieren kann. Solche Systeme haben den Nachteil, d-3ß sie eine Strom- oder Druckluftquelle benötigen, wodurch ein Stromausfall oder ein Ausfall der Druckluft die Maschine in einem potentiell gefährlichen Zustand beläßt. Entweder sind bei diesen bekannten Systemen überhaupt keine Schutzvorrichtungen vorhanden, oder die bekannten Schutzsysteme sind unzuverlässig oder groß und schwer, wodurch nicht selten die Genauigkeit der Messungen störend beeinflußt wird.

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Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Koordinatenmeßmaschine weist eine Basis auf, einen auf der Basis montierten Schlitten, der relativ dar-u eine Horirontalbewegung ausführen kann, einen Meßfühler, der mit einem Teil >:ur Messung van dessen Koordinaten in Eingriff bringbar ist und der einen sich in Vertikalrichtung erstreckenden Abschnitt aufweist, welcher am Schlitten montiert ist, so daß der Meßfühler relativ 7um Schlitten eine Vertikalbewegung ausführen kann, sowie Ausgleichseinrichtungen für den vertikal angeordneten Meßfühler. Die Meßmaschine ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß sie ein AusfallschutTsystem aufweist, das mit einem beweglich am Schlitten und in der Nähe des Meßfühlers angeordneten Bremselement versehen ist, welches eine geneigte Bremsfläche einschließt, die bei Bewegung des Bremselementes in eine auf den Meßfühler einwirkende Position bringbar ist, mit Einrichtungen zum Messen eines Fehlers im Ausgleichssystem und zum Erzeugen eines Signals in Ansprache auf den Fehler sowie mit mit dem Bremselement verbundenen Einrichtungen, die auf die Meßeinrichtungen ansprechen, um das Bremselement in Ansprache auf die Meßeinrichtungen in Richtung auf den Meßfühler zu bewegen, so daß, wenn ein Fehler im Ausgleichssystem durch die Meßeinrichtungen gemessen worden ist, das Bremselement in eine auf den Meßfühler einwirkende Position bewegt wird, um die Abwärtsbewegung des Meßfühlers zu stoppen.

Mit der vorliegenden Erfindung werden die Grenzen und wenig wünschenswerten Eigenschaften der bekannten Vorrichtungen beseitigt, indem ein Ausfallsicherungssystem vorgesehen wird, das relativ funktionssicher und billig ist und bei Normalbetrieb die Funktionsweise einer Koordinatenmeßmaschine nicht störend beeinflußt.

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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Es ?eigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Teiles einer Koordinatenmeß— maschine, die das erfindungsgemäße Ausfallsicherungs— system aufweist;

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Teiles der in Fig. 1 gezeigten Koordinatenmeßmaschine, wobei sich das Ausfallsicherungssystem nicht in Eingriff befindet;

Fig. 3 einen Teil der in Fig. 2 gezeigten Koordinatenmeßmaschine, wobei ein Teil des Ausfallsicherungssystems infolge eines gemessenen Fehlers beginnt, mit dem Meßfühlerschaft in Eingriff zu treten; und

Fig. 4 einen Teil einer Koordinatenmeßmaschine, wobei sich das Ausfallsicherungssystem mit dem Meßfühlerschaft vollständig in Eingriff befindet.

In Fig. 1 ist der obere Teil einer Koordinatenmeßmaschine 10 dargestellt. Die Koordinatenmeßmaschine 10 umfaßt einen Basisabschnitt 20 und einen Schlitten 30, der so auf dem Basisabschnitt 20 montiert ist, daß er eine Horizontelbewegung ausführen kann. Eine vertikal angeordnete Meßfühlereinheit 40 ist über Lager 32,33 beweglich am Schlitten 30 montiert. Die Meßfühlereinhsit 40 umfaßt eine ersetzbare Meßfühlerspitze und

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einen Meßfühlerschaft 42, der sich von der Meßfühlerspitre 41 nach oben erstreckt und normalerweise dicker ausgebildet ist als die Meßfühlerspitze. Die Meßfühlereinheit 40 kann entweder von einer Bedienungsperson oder über eine automatische Steuerung in Vertikalrichtung bewegt werden, um verschiedene Abschnitte des ?u messenden Teiles 5 zu überprüfen. Die Maschine 10 weist eine Ausgabe auf, die die Positionen der Meßfühlerspitre 41 zu verschiedenen Zeitpunkten wiedergibt, die den Koordinaten der verschiedenen Abschnitte des Teils 5 entsprechen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Koordinatenmeßmaschine weist eine auf pneumatische Weise funktionierende Ausgleichsvorrichtung 100 auf. Die Teile dieser Ausgleichsvorrichtung sind nicht gezeigt und spielen für die vorliegende Erfindung im wesentlichen keine Rolle mit Ausnahme der Tatsache, daß das Vertikalgewicht der Meßfühlereinheit 40 durch Druckluft ausgeglichen wird, deren Druck auf elektrische Weise reguliert werden kann.

In Fig. 2 ist das Ausfallsicherungssystem 200 der Fig. 1 in einer vergrößerten Vorderansicht dargestellt. Das Sicherungssystem 200 umfaßt einen Luftzylinder 210 und zwei Bremsbacken oder Bremselemente 230,240. Die Bremselemente sind auf jeder Seite des Meßfühlerschaftes 42 angeordnet.

Der Luftzylinder 210 und die beiden Bremselemente 230,240 sind an einem Trägerabschnitt 39 des Schlittens montiert. Der Trägerabschnitt 39 ist

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vorzugsweise ein U-förmiger Montageträger oder Gußstück, der b?w. das am Schlitten fixiert ist. Der Abschnitt 39 enthält zwei vertikale Arme, die über ein horizontales Querstück miteinander verbunden sind.

Wie man Fig. 2 entnehmen kann, erstreckt sich der Träger 39 vor dem Meßfühlerschaft 42, während sich die Backen 230,240 hinter dem Träger 39 erstrecken, um mit den Seiten des Meßfühlerschaftes 42 in Eingriff zu treten.

Der Luftzylinder 210 ist mit einem Schraubengewinde versehen, das sich mit einer Gewindebohrung 38 im Querstück des Trägerabschnittes 39 in Eingriff befindet.

Der Luftzylinder 210 weist des weiteren eine aufwärts gerichtete Kolbenstange 214 auf, die nach außen und nach oben gestreckt ist, wenn im Zylinder 210 normaler Luftdruck (etwa 32 psi bei üblichen Anwendungsfällen) herrscht und die sich nach unten zurückzieht, wenn der Luftdruck im Zylinder 210 unter Normaldruck (d.h. unter 32 psi) abfällt.

Die Kolbenstange 214 ist über ein Joch 220 und Verbindungsstangen 222,226 mit den Bremsbacken oder Bremselementen 230,240 verbunden. Ein Ende der einen Verbindungsstange 222 ist über einen Bolzen 223 und eine Mutter an der Backe 230 befestigt, während ein Ende der anderen Verbindungsstange 226 über einen Bolzen 227 und eine Mutter 228 an der Klinke 240 befestigt ist. Die Backen 230,240 sind so mittels der Bolzen 223,227 und Muttern

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224,22B an den Verbindungsstangen 222,226 montiert, daß sich sowohl die Backen als auch die Verbindungsstangen um die Montagebolzen drehen können. Das andere Ende der beiden Verbindungsstangen 222,226 ist mittels einer Schraube 221 mit dem Joch 220 verbunden, wobei sich die Schraube durch ausgerichtete Bohrungen in den Verbindungsstangen 222,226 und dem Joch 220 erstreckt.

Beide Backen oder Elemente 230,240 sind an einem entsprechenden Vertikalarm des Trägers 39 befestigt. Die erste Backe 230 ist mittels eines Bolzens 232 und einer Sechskantmutter 234 an einem Arm des Trägers 39 fixiert. Die zweite Backe 240 ist in ähnlicher Weise mittels eines zweiten Bolzens 242 und einer Mutter 244 am anderen Vertikalarm des Trägers 39 montiert. Die Backen 230,240 sind so befestigt, daß sie jeweils um die Bolzen 232,234 verschwenkt werden können. Jede Backe 230,240 ist mit einer bogenförmigen Bremsfläche 235,245 versehen, die in Richtung des Schaftes 42 zeigt.

An den Verbindungsstangen 222,226 ist eine Zugfeder 250 angebracht, din die Backen 230,240 mit einer einwärts und abwärts gerichteten Vorspannung versieht. Die Enden 252,254 der Feder 250 sind durch Bohrungen 225,229 der jeweiligen Verbindungsstangen 222,226 geführt. Die Feder 250 drückt die Verbindungsstangen 222,226 nach innen, wodurch die Backen L'30,240 über die Verbindung der Verbindungsstangen 222,226 mit den Backen 2.10, 240 über die Bolzen 232,242 und die Muttern 234,244 einwärts und abwärts in Richtung auf den Schaft 42 gedrückt werden.

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Die Kolbenstange 214 ist mit einem Schraubengewinde versehen, über das sie mit Gewindebohrungen im Joch 220 und einer Stützplatte 260 in Eingriff steht. Die Stützplatte 260 steht mit Haltestangen 262,266 in Verbindung, die sich nach unten durch Bohrungen im Träger 39 erstrecken. Eine erste Feder 263 ist an der Haltestange 262 zwischen einer Unterlegscheibe 264, welche über eine Mutter 265 an der Stange gehalten wird, an der Unterseite und dem Träger 39 an der Oberseite montiert. Eine zweite Feder 267 ist an der Haltestange 266 zwischen einer Unterlegscheibe 26B, die über eine Mutter 269 an der Stange gehalten wird, an der Unterseite und dem Träger 39 an der Oberseite angebracht. Die Federn 263,267 drücken die Stangen 262,266 und die Stichplatte 260 nach unten.

Wenn unter Normaldruck stehende Luft dem Zylinder 210 zugeführt wird, befindet sich die Stützplatte 260 in einem gewissen Abstand von dem Querstück des Trägers 39, wobei die durch den Luftdruck auf die Kolbenstange 214 einwirkende Kraft die schwächere abwärts gerichtete Kraft der Federn 263,267, die ebenfalls auf die Stoßplatte 260 einwirkt, übersteigt.

In Fig. 3 ist das Ausfallsicherungssystem 200 der vorliegenden Erfindung .-u einem Zeitpunkt dargestellt, an dem das System nach Erfassung eines Defektes beginnt, die Abwärtsbewegung! des Meßfühlerschaftes 42 zu stoppen.

Der erfaßte Defekt kann in einem Luftdruckverlust bestehen, der unerwünscht ist, da der Luftdruck das Gegengewicht für den Meßfühlerschaft bildet. Die;

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gleiche Druckluftquelle, von der Druckluft für die Ausgleichsvarrichtunnr abgezogen wird, wird eingesetzt, um dem Zylinder 210 Druckluft zuzuführen. Vorzugsweise kann der Luftzylinder 210 (der einen Teil des Ausfallsicherungssystems 200 bildet) mit dem Abbremsen des Absinkens des Schaftes bei einem geringeren Druckverlust beginnen, als er sich auf das Aus— gleichssystem schädlich bemerkbar macht.

Bei einem Druckabfall im Luftzylinder 210 ziehen die Federn 263,267 die Stangen 262,266 und die Stützplatte 260 nach unten. Die Platte 260 bewegt sich nach unten, da nunmehr die von den beiden Federn aufgebrachte abwärts gerichtete Kraft größer ist als die von dem verringerten Luftdruck ausgeübte, nach oben wirkende Kraft.

In Fig. 3 ist die neue Position der Stützplatte 260 mit durchgezogenen Linien dargestellt, während die vorangehende Position (die Position von Fig. 2} der Stützplatte mit gestrichelten Linien dargestellt und mit 26O¹ bezeichnet ist.

Durch die Abwärtsbewegung der Platte 260 wird das Joch 220 nach unten bewegt, welches wiederum die angeschlossenen Enden der Verbindungsstangen 222,226 nach unten zieht. Das Joch 220 befand sich vorher in der mit 220' bezeichneten Stellung.

Durch'die Abwärtsbewegung der Enden der Verbindungsstangen 222,226, die am Joch 220 befestigt sind, werden die anderen Enden der Verbindungsstangen

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22.2,22.6 um die Bolren 223,227 verschwenki, was .-u einnm Verschwenken der Backen 230,240 um die .^eweilinen Befestigungen (H_nIrRn ^32,242) am Tra'per 39 führt. Die Feder 250 drückt, darüber hinaus die Verbindunqssfangen 222,225 und die damit verbundenen Packen 230,240 nach innen in Richtung auf den Moßfühlerschaft 4^,

Durch das Verschwenken der Backen 230,240 treten dir? ΠγργππΓlachen 235, 245 mit dem Uefifühlerschaft 42 in Einqriff. In Fin. 3 ist das Anfancrsst.adium dßs Eingriffs der Bremsflächen 235,245 mi⁴- dsm Meßfühlerschaft dargestellt.

Solangß der defekte Zustand nicht behonen ist, set-t des Ausfallsicheruhqssystnin seinen Eingriff mit dem Meßfühl ersehn H- ü2 fort, um diesen zu stoppen.

If Fig. 4 ist der vollständige Einrp-if^ dnr r3nc'<en nder ω 30, IT do mit dem Meßfühlerschoft 42 rianni'^l·:, Din Federn 2G3,2ß7 haben 'jic Stangen 262,266 .-usammsn mit der verbundenen Stütrnlattn 2ßO riech unten geroqen, bis die Stutr.olitts 2SO auf dnm Träger 3D ruht.

Auch dao Jnch 220 mit den beiden Enden d^r VerM ndijnasstanrren 222,2.2f> hat sich abwärts bewegt, während die anderen Enden der Vßrhinriungsstangen 222,226 die Backen 230,240 waiter verschwsnkt iiaben, so daß sich die Bremsflächen 235,245 mit dem Schaft 42 in vollständigem Eingriff befinden. Die Feder 250 trägt rum Verschwenken der Rarken 230,240 und 7um Halfen der Bremsflächen 235,245 in Kontakt mil dem Mnßfühlerstrhpft 4'?

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Die gekrümmte Form der Bremsflächen 235,245 ist ausgewählt, worden, um einen zunehmenden Eingriff zwischen dem Schaft und den Bremsflächen zu sichern, wenn die Backen 230,240 verdreht werden. Dieser zunehmende Eingriff bedeutet entweder ein größeres Eingreifen in denjenigen Raum, in dem sich der Meßfühlerschaft" bewegt, oder das Aufbringen ein«s höheren Druckes auf den Meßfühlerschaft, um diesen zuerst zu verlangsamen und schließlich ganz ;->.i stoppen.

Andere Defekts, die zur Aktivierung des erfindungsgemäßen Ausfallsicherungssystems benu! t werden können, können beispielsweise einen Strom— ausfall oder ein Durchlaufen des Meßfühlerschnftes umfassen, hei dem dieser sich mit ansteigender Geschwindiakeit nach unten hewent, bis ein gefährlicher zustand existiert. Derartige Defekte können in bekannter Weise erfaßt und .-'"um Entlüften des Luftzylinriers 210, beispielsweise über ein elektrisch betätigtes Ventil, benut-t werden. Auf diese V/eise wird die Anzeige eines Defektes zur Reduzierung des Luftdruckes im Luftzylinder 210 eingesetzt.

Obwohl im Vorstehenden eine bevorzunte Ausführungsform der Erfindung beschrieben worden ist, kann diese Ausführungsform in vorteilhafter Weise weiter abgeändert werden, oder es können einige Merkmale ohne die anderen Merkmale benutzt werden. Beispielsweise kann die Zahl der Backen variiert werden. Während bei der beschriebenen Ausführungsform zwei gegenüberliegende Backen vorhanden sind, kann für bestimmte Einsatzzwecke nur eine Backe erforderlich sein, oder es können in einigen Fällen drei oder mehrere Backen rum Einsatz kommen. Darüber hinaus kann auch anstelle des

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.-"um Ausurärtspressen der Backen eingesetzten Luftdruckes ein elekt.ro— maqnetisches Solenoid «inne^efzt werden. Die vorangehende Beschreihuntr stnllt d?.her keine Einschrankunn des Hrhufc-umfanges dar.

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Claims

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THE BENDIX CORPORATION

Executive Offices

Bendix Center

Sauthfield, Michigan 48076, USA

M-4913 10. April 1979

Patentansprüche

1.J Koordinatenmeßmaschine mit einer Basis, einem auf der Basis montierten Sehlitten, der relativ zu dieser eine Horizontalbewegung ausführen kann, einem mit einem Teil in Eingriff bringbaren Meßfühler zum Messen der Koordinaten das Teiles, wobei der Meßfühler einen in Vertikalrichtung angeordneten Abschnitt aufweist, der am Schlitten montiert ist_r um aina Vertikalbewegung des Meßfühlers relativ zum Schlitten zu ermöglichen, und mit Ausgleichseinrichtungen für den vertikal angebrachten Meßfühler, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem Ausfallsicherungssystem versehen ist, das ein Bremselement aufweist, das am Schlitten beweglich montiert und in der Nähe des Meßfühlers angeordnet ist, wobei das Bremselement eine geneigte Bremsfläche umfaßt, die bei Bewegung des Bremselementes in eine auf den Meßfühler einwirkende Position bringbar ist, Einrichtungen zum Erfassen eines Defektes des Ausgleichssystems und zum Erzeugen eines Signales in Ansprache auf den Defekt und mit dem Bremselement verbundene Einrichtungen, die auf die Einrichtungen zum Erfassen ansprechen und das Bremselement in Ansprache auf die Einrichtungen zum

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Erfassen in Richtung auf den Meßfühler bewegen, so daß bei Erfassen des Defektes der Ausgleichseinrichtungen das Bremselement in eine auf den Meßfühler einwirkende Position bewegt wird, um die Abwärtsbewegung des Meßfühlers zu stoppen,

2, Meßmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausglaichseinrichtungen eine Quslla eines unter Druck stehenden Strömungsmittels umfassen, das eine Kraft ausübt, die auf den Meflfühler zur Stützung desselben übertragen wird, und daß die Einrichtungen zum Erfassen eines Defektes Einrichtungen zum Erfassen eines niedrigen Strömungsmitteldruckes umfassen.

C. Meßmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Erfassen eines niedrigen Strömungsmitteldruckes durch einen Strömungsmittelzylinder gebildet sind, der mit dem unter Druck stehenden Strömungsmittel in Verbindung steht und der einen Eingriff des Bremselementes bewirkt, wenn sich der Strömungsmitteldruck unterhalb eines vorgegebenen Wertes befindet,

4. Meßmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein zweites Bremselement aufweist, das in der Nähe des Meßfühlers und auf der dam anderen Bremselement gegenüberliegenden Saite desselben angeordnet ist, wobei das zweite Bremselement beweglich am Schlitten montiert ist und eine geneigt· Bremsfliehe aufweist, dia bei Bewegung des Elementes mit dem Meifühler in Eingriff

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treten kann, wobei das zweite Bremselement ebenfalls mit den Bewegungseinrichtungen gekoppelt ist.

5. Meßmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremselement so am Schlitten montiert ist, daß die geneigte Bremsfläche bei Weiterbewegung des Elementes mit einer zunehmend größeren Kraft mit dem Meßfühler in Eingriff tritt, und daß die Bewegungseinrichtungen das Element in fortschreitender Weise weiterbewegen können, bis die Abwärtsbewegung des Meßfühlers gestoppt wird.