DE2942822A1

DE2942822A1 - Messvorrichtung

Info

Publication number: DE2942822A1
Application number: DE19792942822
Authority: DE
Inventors: Antrag Auf Nichtnennung
Original assignee: SCHOBER KURT; Schober Kurt 8751 Stockstadt
Current assignee: Mora Fabrik fur Messgeraete Helmut Freund 8 GmbH
Priority date: 1979-10-23
Filing date: 1979-10-23
Publication date: 1981-05-07
Also published as: FR2468102B1; DE2942822C2; FR2468102A1

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Dreikoordinatenmeßgerät der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Meßgeräte der in Rede stehenden Art dienen der Vermessung räumlicher Gegenstände, die auf der Richtplatte gehaltert sind. Die zu vermessenden Gegenstände können beispielsweise Modellkörper oder Stichprobenprüflinge aus einer Produktion sein. Meßgeräte dieser Art sind Präzisionsgeräte, für die eine Meßgenauigkeit im Mikrometerbereich bei Meßgrößen im Meterbereich angestrebt werden. Als kritisch im Hinblick auf die angestrebte Meßgenauigkeit hat sich bei den bekannten Geräten die erforderliche weite Ausladung des an dem senkrechten Ständer befestigten Querarms erwiesen, der der Vermessung der y-Koordinate und der übertragung der am Meßobjekt abgetasteten Kontur auf die x-Achse und die z-Achse dient. Unter dem am Anlenkpunkt des Querarms wirkenden Drehmoment wird insbesondere bei größeren ζ-Koordinaten eine Biegeverformung des Ständers herbeigeführt. Außerdem bewirkt das Drehmoment ein Verkippen des z-Ständers in dem Gleitlager, über das dieser in der Richtung der x-Achse verschiebbar gelagert ist. Insbesondere bei der Verwendung von Druckluftlagern zur Lagerung des z-Ständers können im Lager Verkippungen um bis zu ca. 10 um auftreten. Diese Biegeverformung und Lagerauslenkung am z-Ständer führt primär zu einer Verfälschung der für die z-Koordinate gemessenen Werte, sekundär aber durchaus auch zu einer Verfälschung der für die y-Koordinate bestimmten Werte.

Zur Vermeidung der Durchbiegung des Ständers und zur Verbesserung der Meßgenauigkeit ist bekannt, den Ständer durch zusätzliche Stützstreben, die mit dem Fuß des Ständers auf einer gemeinsamen Stützplatte verankert sind, zu versteifen. Die auch bei dieser Verstrebung verbleibende Restelastizität und Lagerauslenkung sind jedoch noch immer groß genug, um zu

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Meßungenauigkeiten über der angestrebten Toleranzgrenze zu führen. So muß beispielsweise auch in Gegenwart der Verstrebung bei einer Ständerhöhe von 1.200 mm und einer Länge des überstehenden Querarms von 1.000 mm am Meßkopf ein durch die Biegeverformung des verstrebten Ständers verursachter Meßfehler in der Größenordnung von 0,12 mm in Kauf genommen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Dreikoordinatenmeßgerät der vorstehend beschriebenen Art den durch das Drehmoment oder Hebelmoment des Querarms verursachten Meßfehler auszuschalten.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Dreikoordinatenmeßgerät der eingangs genannten Art vorgeschlagen, das erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale aufweist.

Der Erfindung liegt also der Gedanke zugrunde, den durch die Verformung des Ständers verursachten Meßfehler nicht durch weitere Maßnahmen zur Versteifung des Ständers, sondern durch Maßnahmen zur Kompensation des am Ständer angreifenden Drehmomentes oder Hebelmomentes auszuschalten. Diese Momentenkompensation wird durch ein Ausgleichsgewicht herbeigeführt, das parallel zum Querarm gegenläufig zu diesem verschiebbar ist.

Die Masse des Ausgleichsgewichts ist dabei vorzugsweise so groß gewählt, daß der für das Ausgleichsgewicht erforderliche Verschiebungsweg gegenüber dem Verschiebungsweg des Querarmes untersetzt sein kann, vorzugsweise im Bereich von ungefähr 1 : 3 bis 1:6.

Die Verschiebung des Ausgleichsgewichts kann dabei sowohl

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von Hand als auch über ein Getriebe erfolgen, das die Verschiebungswege des Querarms und des Ausgleichsgewichts koppelt. Bei Kopplung der Verschiebungsbewegungen des Querarms und des Ausgleichsgewichts ist zwischen dem Ausgleichsgewicht und dem Getriebe vorzugsweise ein Kupplungsorgan vorgesehen, das eine Verschiebbarkeit des Ausgleichsgewichts zu Justierzwecken auch unabhängig vom Getriebe ermöglicht. Im einfachsten Fall kann das Getriebe beispielsweise auf einen in der Führung geführten Schlitten einwirken, auf dem das eigentliche Ausgleichsgewicht kontinuierlich verschiebbar gelagert ist. Beispielsweise mittels einer einfachen Klemmschraube kann die Verschiebbarkeit des Ausgleichsgewichts auf dem Justierschlitten blockiert werden.

Sowohl bei Getriebeantrieb des Ausgleichsgewichts als auch bei Vorrichtungen, bei denen das Ausgleichsgewicht von Hand zu verschieben ist, kann die Justierung, also der Nullabgleich der Biegeverformung und Lagerauslenkung am Meßkopf am Kopf des Querarms unter Zuhilfenahme einer mit dem Ständer in Verbindung stehenden Meßvorrichtung erfolgen. Eine solche Meßvorrichtung kann im einfachsten Fall eine Miniaturwasserwaage, in aufwendigeren Geräten eine optoelektronische Abtastung sein.

Die in aller Regel vorzugsweise als Schiene ausgebildete Führung für das Ausgleichsgewicht kann beispielsweise am Kopf des Ständers befestigt sein. Alternativ kann die Führung an demselben Schlitten befestigt sein, der auch den Querarm trägt. Als weitere Alternative kann die Führung für das Ausgleichsgewicht im Querarm selbst ausgebildet sein, beispielsweise in Form einer auf dessen Oberseite freiliegenden Nut, in der das Gewicht geführt ist, oder in Form einer Zentralbohrung, in der das Ausgleichs-

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gewicht axial verschiebbar gelagert ist. In allen Fällen lassen sich die Masse und der Verschiebungsweg des Ausgleichsgewichts zur Masse und zum Verschiebungsweg des Querarms so bemessen und koordinieren, daß am Ständer ein Drehmoment oder Hebelmoment Null auftritt, und zwar auch bei maximaler Ausladung des Querarms. Der durch die Biegeverformung des Ständers verursachte Meßfehler kann dadurch restlos ausgeschaltet werden.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt die einzige

Fig. 1 in schematischer Darstellung in

Sicht der x-Achse ein Ausführungsbeispiel des Dreikoordinatenmeßgerätes in Teildarstellung.

Die Fig. 1 zeigt in schematischer Teildarstellung und Seitensicht ein Ausführungsbeispiel des Dreikoordinatenmeßgerätes, bei dem an der rückwärtigen Kante einer das Meßobjekt aufnehmenden Richtplatte 1 ein Ständer 2 befestigt ist·. Der senkrechte Ständer 2 ist in Richtung der x-Achse, also senkrecht zur Ebene der Darstellung der Fig. 1, verschiebbar. Senkrecht verschiebbar ist auf dem Ständer 2 ein Schlitten 3 gelagert. Der Schlitten 3 trägt ein Lager 4, in dem horizontal verschiebbar ein Querarm 5 gelagert ist. Der Querarm 5 ist in Richtung der senkrecht zur x-Achse stehenden y-Achse verschiebbar. Am Kopf des Querarms 5 ist ein Meßkopf 6 angeordnet, der in an sich bekannter Weise der Abtastung des auf der Richtplatte 1 fixierten Meßobjekts dient.

über dem Lager 4 ist parallel zum Querarm 5 eine Führungs-

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schiene 7 am Schlitten 3 befestigt. In der Führungsschiene 7 ist ein Ausgleichsgewicht 8 in Richtung der y-Achse verschiebbar gelagert. Ein in der Fig. nicht dargestelltes Zahngetriebe überträgt die Verschiebung des Querarms 5 in Richtung der y-Achse gegenläufig und im Untersetzungsverhältnis 4 : 1 auf das Ausgleichsgewicht Das Ausgleichsgewicht 8 weist dabei eine Masse auf, die bei dieser Verschiebungsuntersetzung stets dazu führt/ daß am Schlitten 3 ein Drehmoment Null auftritt.

Alternativ zu der in Fig. 1 gezeigten Ausbildung der Erfindung können die Führungsschiene 7 mit dem in dieser geführten Ausgleichsgewicht 8 auch auf der nach oben weisenden Stirnseite des Ständers 2 befestigt sein. Die Getriebeankopplung erfolgt bei dieser Ausbildung über eine vorzugsweise außen am Ständer 2 verlaufende Welle.

Bei dieser Art der Anordnung des Ausgleichsgewichts wird für große Werte der z-Koordinate eine ausreichende Kompensation erreicht. Die Effektivität der Kompensation wird für kleinere Werte der z-Koordinate zwar zunehmend weniger wirksam, jedoch tritt kompensierend hinzu, daß bei diesen kleineren Werten der z-Koordinate auch die Biegeverformung nicht mehr so gravierend in Erscheinung tritt. Der Vorteil, der bei dieser Art der Anordnung des Ausgleichsgewichts dafür erzielt wird, liegt darin, daß die Führung 7 in keiner Weise in den über der Richtplatte 1 verfügbaren Meßraum hineinreicht.

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L e e r s e i t e

Claims

JAEGER, GRAMS & PONTANI

LCHEM. D=). KLAUS JAEGEFi DIPL.-INC. KLAUS D. GRAMS DR. -ING. HANS H. PONTANI

GAuTING BERGSTR. 48Vi 8C31 STOCKDORF · KREUZWEG 34 8752 KLeiNOSTHEIM · HIRSCHPFAD 3

SPZ-1

Kurt Schober

Sportfeldsiedlung 24, 8751 Stockstadt

Meßvorrichtung

Patentansprüche

.) Dreikoordinatenmeßgerät mit einer im wesentlichen rechteckigen, horizontal ausgerichteten Richtplatte, an deren einer Seite horizontal verschiebbar (x-Achse) ein senkrechter Ständer befestigt ist, der einen senkrecht verschiebbaren (z-Achse) Schlitten trägt, an dem senkrecht zur x-Achse horizontal verschiebbar (y-Achse) ein Querarm befestigt ist, an dessen über der Richtplatte liegendem Kopf ein Meßkopf angeordnet ist, gekennzeichnet durch ein Ausgleichsgewicht (8), das in einer direkt oder indirekt am Ständer (2) angreifenden Führung (7) so in Richtung der y-Achse verschiebbar gelagert ist,

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TELEPHON: (O89) 850203O; 8574O8O; (O6O27) 8825 · TELEX: 5 21 777 isar d

ORIGINAL INSPECTED

daß das vom Querarm (5) auf den Ständer (2) ausgeübte Drehmoment kompensierbar ist.
2. Meßgerät nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß die Führung (7) am Kopf des Ständers (2) befestigt ist.
3. Meßgerät nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß die Führung (7) am Schlitten (3) befestigt ist.
4. Meßgerät nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß die Führung (7) im Querarm (5) selbst ausgebildet ist.
5. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein Getriebe, das eine Verschiebung des Querarms (5) in eine gegenläufige Verschiebung des Ausgleichsgewichts (8) umsetzt.
6. Meßgerät nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Kupplung, die eine vom Getriebe unabhängige Verschiebung des Ausgleichsgewichts (8) zu Justierzwecken ermöglicht.

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