DE2942822C2

DE2942822C2 - Dreikoordinatenmeßgerät

Info

Publication number: DE2942822C2
Application number: DE19792942822
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: C Stiefelmayer GmbH and Co KG
Current assignee: Mora Fabrik fur Messgeraete Helmut Freund 8 GmbH
Priority date: 1979-10-23
Filing date: 1979-10-23
Publication date: 1983-01-05
Also published as: DE2942822A1; FR2468102A1; FR2468102B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Dreikoordinaten-Bießgerät der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Die Besonderheit derartiger bekannter Dreikoordinatenmeßgeräte (DE-PS 26 13 451) liegt darin, daß der relativ lange und schwere Querarm, der an seinem freien ^M Ende den Meßkopf tragt, in Richtung der Querarmlängsachse verschiebbar ist und beim Messen oder Antasten je nach Meß- bzw. Antastaufgabe soweit verschoben wird, daß sich eine beachtliche freie Auskraglänge für den Querarm ergibt. Gerade wegen der Verschiebbarkeit des Querarmes besteht bei derartigen Dreikoordinatenmeßgeräten das besondere Problem, daß entsprechend der jeweiligen Auskraglänge des verschobenen Querarmes aufgrund des Gewichts des letzteren ein Moment wirksam ist welches auf eine Verbiegung des lotrechten Ständers einwirkt Außerdem muß mit zusätzlicher Belastung der Lager am Fuß des lotrechten Ständers gerechnet werden. Diese Biegeverformung und Lagerauslenkung am Ständer führt primär zu einer Verfälschung der für die in Ständerrichtung verlaufende Koordinate (z-Koordinate) gemessenen Werte, sekundär aber durchaus zu einer Verfälschung der ^für die in Querarmrichtung verlaufende ^Koordinate bestimmten Werte. Da Dreikoordinatenmeßgeräte in Rede stehender Art Präzisionsgeräte sind, für die eine Meßgenauigkeit im Mikrometerbereich bei Meßgrößen im Meterbereich angestrebt wird, führen schon geringe Biegeverformungen des Ständers oder Lagerauslenkungen zu erheblichen Verfälschungen der Meßergebnisse. Auch schräg gerichtete Stützstreben, die sich vom Ständerfuß schräg bis hin zum Ständerkopf erstrecken und den lotrechten Ständer auf Zug und Druck abspannen, können derartige Fehler vor allem im Bereich der Lager am Fuß des Ständers nicht vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Dreikoordinatenmeßgerät der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art den Meßfehler auszuschalten, der durch in Abhängigkeit von der Auskraglänge des ausgeschobenen Querarmes wirkende Momente bedingt ist

Die Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 gelöst

Die Erfindung basiert also auf dem Grundgedanken, den durch die Verformung des Ständers verursachten Meßfehler nicht etwa durch weitere Maßnahmen zur Versteifung des Ständers, sondern durch Maßnahmen zur Kompensation des am Ständer angreifenden Drehmomentes oder Hebelmomentes auszuschalten. Diese Momentenkompensation wird durch da;» Ausgleichsgewicht herbeigeführt, welches längs der direkt oder indirekt am Ständer angreifenden Führung in Verschieberichtung des Querarmes oder parallel dazu und gegensinnig zu letzterem verschiebbar ist Von Vorteil ist hierbei, daß sich die Masse und der Verschiebungsweg des Ausgleichsgewichts in bezug auf die Masse und in bezug auf den Verschiebungsweg des Querarms so bemessen und koordinieren lassen, daß am lotrechten Ständer ein Drehmoment oder Hebelmoment Null auftritt, und zwar auch bei maximaler Auskraglänge des Querarms. Ein sonst durch Biegeverformung des Ständers verursachter Meßfehler kann dadurch völlig ausgeschaltet werden.

Kompensationsmaßnahmen sind bei Dreikoordinaicnmeßgeräten (DE-PS 26 13 451) an sich bekannt, und zwar dort zur Gewichtsentlastung des am lotrechten Ständer verschiebbaren Schlittens mit Querarm. Der Gewichtsausgleich besteht darin, daß der Schlitten mittels eines Gegengewichtes, das im Inneren des Ständers frei beweglich enthalten ist und an einem Zugseil hängt, gewichtsentlastct ist. Aufgrund dieser Gewichtsentlastung des Schlittens mit Querarm kann letzterer leichtgängig auf dem Ständer verschoben werden. Eine ebenso gestaltete Gewichtsentlastung ist auch bei einem Meßgerät mit ansonsten anderer Ausbildung bekannt (DE-AS 12 95 199). Bekannt ist ein Gewichtsausgleich durch Gegengewicht bei anders gestalteten Meßgeräten auch zu dem Zweck, den Auflagedruck eines Meßfühlers beim Messen einzustellen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Dreikoordinatenmeligerätes gemäß der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 6. Dabei kann die Verschiebung des Ausgleichsgewichts sowohl von Hand oder auch in vorteilhafter Weiterbildung durch ein Getriebe erfolgen, das eine Verschiebung des Querarmes in eine gegenläufige Verschiebung des Ausgleichsgewichts umsetzt Vorteilhaft kann dabei ferner zur Kopplung der Verschiebungsbewegungen des Querarmes und des Ausgleichsgewichts eine Kupplung sein, die eine vom Getriebe unabhär, jrge Verschiebung des Ausgleichsgewicht; ^u äustienwecken ermöglicht

Die hrtindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausfuhrungsbeispieles näher erläutert Die Zeichnung zeigt eine schematische Seitenansicht eines Dreikoordinatenmeßgerätes in Teildarstellung.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist an der rückwärtigen Kante einer das Meßobjekt aufnehmenden Richtplatte 1 ein senkrechter Ständer 2 befestigt Der Ständer 2 ist in Richtung der .»-Achse, also rechtwinklig zur Zeichenebene, verschiebbar. In lotrechter Richtung isi auf dem Ständer 2 ein Schütten 3 verschiebbar gelagert Der Schlitten 3 trägt ein L«ger 4, in dem ein Querarm in horizontaler Richtung verschiebbar gelagert ist Die Verschieberichtung des Querarmes 5 in Richtung der y-Achse verläuft rechtwinklig zur jf-Achse. Am Kopf des Querarms 5 ist ein Meßkopf 6 angeordnet der in an sich bekannter Weise der Abtastung des auf der Richtplatte 1 fixierten Meßobjektes dient

Über dem Lager 4 ist parallel zum Querarm 5 eine Führung 7 in Form einer Schiene am Schlitten 3 befestigt. In der Führung 7 ist ein Ausgleichsgewicht 8 in Richtung /-Achse verschiebbar gelagert Ein nicht dargestelltes Zahngetriebe überträgt die Verschiebung des Querarms 5 in Richtung der /-Achse gegenläufig und im Untersetzungsverhältnis 4 :1 auf das Ausgleichsgewicht 8. Das Ausgleichsgewicht 8 weist dabei eine Masse auf, die bei dieser Verschiebungsuntersetzung stets dazu führt daß am Schlitten 3 ein Moment Null auftritt

Alternativ zum gezeigten Ausführungsbeispiel können die Führung 7 und das darin geführte 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 8 wird für große Werte der z-Koordinate eine ausreichende Kompensation erreicht Die Effektivität der Kompensation wird

jo für kleinere Werte der z-Koordinate zwar zunehmend weniger wirksam, jedoch tritt kompensierend hinzu, daß bei diesen kleineren Werten i^r σ- Koordinate auch die Biegeverformung nicht mehr so gravierend in Erscheinung tritt Der Vorteil, der bei dieser Art der Anordnung

,5 des Ausgleichsgewichts 8 dafür erzielt wird, liegt darin, daß die Führung 7 in keiner Weise in den über der Richtplatte 1 verfügbaren Meßraum hineinreicht

Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Verschiebung des Ausgleichsgewichts 8 über ein Getriebe, das die Verschiebungswege des Querarms 5 und des Ausgleichsgewichts 8 koppelt Dabei ist zwischen dem Ausgleichsgev'. ht 8 und dem Getriebe eine Kupplung vorgesehen, die eine Verschiebbarkeit des Ausgleichsgewichts 8 zu Justierzwekken auch unabhängig vom Getriebe ermöglicht Das Getriebe kann z. B. auf einen in der Führung 7 geführten Schlitten einwirken, auf dem das eigentliche Ausgleichsgewicht 8 kontinuierlich verschiebbar gelagert ist Z. B. mittels einer einfachen Klemmschraube kann die Verschiebbarkeit des Ausgleichsgewichts 8 auf diesem Justierschlitten blockiert werden. Sowohl hei Getriebeantrieb des Ausgleichsgewichts 8 als auch bei Vorrichtungen, bei denen das Ausgleichsgewicht 8 von Hand zu verschieben ist, kann die Justierung, d. h. der Nullabgleich der Biegeverformung und Lagerauslenkung, am Meßkopf des Querarms unter Zuhilfenahme einer mit dem Ständer in Verbindung stehenden Meßvorrichtung erfolgen. Eine solche Meßvorrichtung kann bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel eine Miniaturwasserwaage sein, bei aufwendigeren Geräten e^:ne optoelektronische Abtasteinrichtung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Dreikoordinatenmeßgerät, mit einer im wesentlichen rechteckigen, horizontal ausgerichteten Richtplatte (1), längs der an einer Seite ein senkrechter Ständer (2) horizontal (x-Achse) verschiebbar ist, der einen darauf senkrecht verschiebbaren (z-Achse) Schlitten (3) trägt, an dem ein Querarm (5) horizontal (y-Achse) und dabei rechtwinklig zum Ständer (2) verschiebbar gehalten ist, der an einem Ende einen Ober der Richtplatte sich befindenden Meßkopf (6) aufweist, gekennzeichnet durch eine am Ständer (2), am Schlitten (3) oder am Querarm (5) angeordnete, sich

in Verschieberichtung oder parallel zur Verschieberichtung des Querarmes (5) erstreckende Führung (7) und ein mittels der Führung (7) verschiebbar gelagertes und gegensinnig zur Verschiebung des Querarmes (5) mittels einer darauf einwirkenden Verschiebekraft derart verschiebbares Ausgleichs- ^x gewicht ^) daß ein bei der jeweiligen Auskraglänge des Querarmes (5) auf den Ständer (2) ausgeübtes Moment kompensiert ist

2. Dreikoordinatenmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (T) am Kopf des Ständers (2) befestigt ist

3. Dreikoordinatenmeßge, ät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Führung (7) im Querarm (5) selbst ausgebildet ist

4. Dreikoordinatenmeßgerät nach einem der ^M Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß die Führung (7) „Is Schiene ausgebildet ist

5. Dreikoordinatermeßge-nt nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichne«, daß die Führung (7) durch eine auf der Oberseite des Quer rmes (5) befindliche und freiliegende Nut gebildet ist

6. Dreikoordinatenmeßgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die Führung (7) durch eine Zentralbohrung im Inneren des Querarmes (5) gebildet ist. in der das Ausgleichsgewicht (8) axial verschiebbar gelagert ist

7. Dreikoordinatenmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6. gekennzeichnet durch e!a Getriebe, das eine Verschiebung des Querarmes (5)

in eine gegenläufige Verschiebung des Ausgleichsgewichts (8) umsetzt.

8. Dreikoordinatenmeßgerät nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Kupplung, die eine vom Getriebe unabhängige Verschiebung des Aus gleichsgewichts(8)zu Justierzwecken ermöglicht.

so