DE3430086A1

DE3430086A1 - Tail spindle for coordinate-measurement machines

Info

Publication number: DE3430086A1
Application number: DE19843430086
Authority: DE
Inventors: Gerhard Band; Günter 7238 Oberndorf Berger; Kurt 7297 Alpirsbach Walter
Original assignee: Mauser Werke Oberndorf GmbH
Current assignee: Mauser Werke Oberndorf GmbH
Priority date: 1984-08-16
Filing date: 1984-08-16
Publication date: 1986-03-06
Also published as: JPS6148712A; JPH0446364B2; DE3430086C2

Abstract

The invention relates to a tail spindle for coordinate-measurement machines, which has a square cross-section and is guided inside a guide body by means of a total of eight bearing bodies. Here, there are in each case three bearing bodies 13, 14 and 15 in the upper and in the lower guide surface of the guide body 2. Two further bearing bodies 19 and 20 are provided in the Z-direction, approximately centrally between the upper and lower bearing bodies. As a result of the particular arrangement of the bearing bodies with respect to one another and the horizontally acting springs 18, which are inserted in specific bearing bodies, the determination of the twist of the tail spindle 1 is carried out on the one hand and, on the other hand, the desired accuracy of the tail spindle twist of a maximum of 2 angular seconds is achieved. <IMAGE>

Description

Pinole für koordinatenmeßmaschinen Quill for coordinate measuring machines

Die Erfindung betrifft eine Pinole für Koordinatenmeßmaschinen mit im wesentlichen rechteckförmigem, insbesondere quadratischem Querschnitt, welche in Z-Richtung bewegbar in Lagerkörpern geführt ist und an ihrem unteren Ende einen Meßtaster aufnimmt.The invention relates to a quill for coordinate measuring machines substantially rectangular, in particular square cross-section, which is guided in the Z-direction movable in bearing bodies and at its lower end one Probe picks up.

Pinolen der vorgenannten Art sind allgemein bekannt und auch bereits in der DE-OS 31 07 783 in der Eingangsbeschreibung offenbart. Um nun bei solchen Pinolen das Gewicht zu reduzieren, hat man nach der DE-OS 31 07 783 vorgeschlagen, von der im Querschnitt quadratischen Pinole abzugehen und stattdessen eine im Querschnitt dreieckförmige Pinole anzufertigen. Bei einer solchen Querschnittsgestaltung ist eine - im Vergleich zum Quadrat und auch im Vergleich zu der allgemein bekannten kreisrunden Zylinderform - geringere Fläche vorhanden, wodurch eine entsprechende Gewichtsreduzierung erreicht wird. Nach den neuen VDI-Abnahmerichtlinien für 3-Koordinatenmeßgeräte ist eine Prüfung auf Pinolenverdrehung vorgesehen, wobei eine Genauigkeit für den Verdrehwinkel bzw. den Rollwinkel von max. 2 Winkelsekunden erlaubt ist. Diese außerordentlich hohe Genauigkeit ist mit den bekannten Pinolenausführungen mit dreieckförmigen oder rundem Querschnitt nicht oder nur mit einem extrem hohen Aufwand für die Montage und Justage möglich. Die Einhaltung der verlangten Genauigkeit ist vor allen Dingen dann problematisch, wenn die Pinole bei großen Meßmaschinen in der Z-Richtung über eine große Strecke von bspw.Quills of the aforementioned type are generally known and also already disclosed in DE-OS 31 07 783 in the opening description. To now with such To reduce the weight of quills, it has been proposed according to DE-OS 31 07 783, to depart from the quill with a square cross-section and instead one in cross-section to make triangular quill. With such a cross-sectional design one - compared to the square and also compared to the commonly known one circular cylinder shape - less area available, which means a corresponding Weight reduction is achieved. According to the new VDI acceptance guidelines for 3-coordinate measuring machines a test for quill rotation is provided, with an accuracy for the Twist angle or the roll angle of max. 2 arc seconds is allowed. This extraordinary high accuracy is possible with the known quill designs with triangular or round cross-section not or only with an extremely high effort for assembly and adjustment possible. Compliance with the required accuracy is paramount then problematic if the quill in large measuring machines over in the Z-direction a large distance from e.g.

2 Metern oder mehr ausgefahren werden soll.Should be extended 2 meters or more.

Ausgehend von dem genannten Stand der Technik und den gestellten Anforderungen ist es Aufgabe der Erfindung, eine Pinole für Koordinatenmeßmaschinen der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit relativ einfachen Mitteln auch in der Serienherstellung eine Genauigkeit für den Verdrehwinkel von unterhalb 2 Winkelsekunden ermöglicht.Based on the stated state of the art and the requirements made It is the object of the invention to provide a quill for coordinate measuring machines of the initially mentioned to create the type mentioned, which with relatively simple means even in series production enables an accuracy for the angle of rotation of less than 2 arc seconds.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die mit einem Z-Maßstab versehene Pinole in insgesamt acht Lagerkörpern in einem Führungskörper geführt ist, von denen jeweils im oberen und im unteren Endbereich des Führungskörpers drei Lagerkörper auf einer Querschnittsebene und in Z-Richtung parallel zueinander angeordnet sind, während zwei weitere Lagerkörper etwa mittig zwischen die in Z-Richtung beabstandeten Lagerkörper auf einer Querschnittsebene vorgesehen sind, die in Z-Richtung zu den oberen und unteren Lagerkörpern versetzt sind. Dabei sind jeweils zwei der Oberen und unteren Lagerkörper über Eck an den um 90° zueinander benachbarten Flächen angeordnet, während der auf gleicher Querschnittsebene jeweils dritte Lagerkörper an dem diagonal gegenüberliegenden Eck V-förmig zu den beiden ersten Lagerkörpern vorgesehen ist, und die in Z-Richtung etwa mittig zwischen die oberen und unteren Lagerkörper eingesetzten Lagerkörper sind auf der gleichen Führungsfläche wie die beiden ersten oberen und unteren Lagerkörper, jedoch dem jeweils gegenüberliegenden Eck zugeordneten Bereich vorgesehen.This object is achieved in that the with a Z-scale quill in a total of eight bearing bodies in one guide body is guided, each of which in the upper and lower end of the guide body three bearing bodies on a cross-sectional plane and parallel to each other in the Z-direction are arranged, while two more bearing bodies approximately centrally between the in the Z direction spaced bearing body are provided on a cross-sectional plane in the Z-direction are offset to the upper and lower bearing bodies. There are two of each Upper and lower bearing body at a corner on the surfaces adjacent to one another by 90 ° arranged, while the third bearing body on the same cross-sectional plane at the diagonally opposite corner V-shaped to the first two bearing bodies is provided, and in the Z direction approximately midway between the upper and lower Bearing bodies used bearing bodies are on the same guide surface as the the first two upper and lower bearing bodies, but the opposite one Corner allocated area provided.

In erfindungsgemäßer Ausbildung können die über Eck und mittig angeordneten Lagerkörper jeweils an bzw. nahe an den Außenkanten der Führungsflächen eingebaut sein. Ferner können die zwei auf dem Eck liegenden Lagerkörper und eines der mittig angeordneten Lagerkörper in der Horizontalebene federnd ausgebildet sein.In the embodiment according to the invention, the corner and centrally arranged Bearing bodies installed on or close to the outer edges of the guide surfaces be. Furthermore, the two bearing bodies lying on the corner and one of the central arranged bearing body be resilient in the horizontal plane.

Als Lagerkörper können gemäß dem erfinderischen Gedanken entweder Kugelumlaufschuhe oder Luftlager eingesetzt sein.As a bearing body according to the inventive concept either Recirculating ball shoes or air bearings can be used.

Mit diesen erfindungsgemäßen Merkmalen ist ein sicheres Einhalten und Erreichen der gewünschten maximalen Pinolenverdrehung durch eine größere Führungsbasis der Vierkantform der Pinole und der entsprechenden Anordnung der Führungselemente gewährleistet.These features according to the invention can be safely adhered to and achieving the desired maximum quill rotation through a larger guide base the square shape of the quill and the corresponding arrangement of the Guiding elements guaranteed.

Die Verwendung von Kugelumlaufschuhen oder Luftlagern verhindert in vorteilhafter Weise eine Erwärmung der Pinole. Mit der 3-Punkt-Lagerung auf einer Querschnittsebene wird eine präzise Führung der Pinole erzielt. Die sichere Bestimmung der Pinolendrehung wird erreicht, indem bspw. ein Kugelumlaufschuh fest und der andere Kugelumlaufschuh jeweils in der Horizontalebene gefedert ist. Durch den Einbau der Lagerkörper nahe an dem Rand der Führungsflächen wird eine breite Auflage und damit eine erhöhte Genauigkeit erzielt.The use of recirculating ball shoes or air bearings prevents in advantageously a heating of the quill. With the 3-point mounting on one A precise guidance of the quill is achieved in the cross-sectional plane. The sure determination The quill rotation is achieved by, for example, a recirculating ball shoe and the other recirculating ball shoe is sprung in each case in the horizontal plane. Through the installation the bearing body close to the edge of the guide surfaces is a wide support and thus achieved increased accuracy.

Der Einsatz der Federn erlaubt durch die Federschichtung oder den Einsatz besonderer Federn das Bereitstellen der Andrückkraft der Lager an die Pinole. Wenn statt der Kugelumlaufschuhe Luftlager eingesetzt werden, ist ferner eine Gewichtsreduzierung möglich.The use of the springs is made possible by the spring layering or the Use of special springs to provide the bearing pressure on the quill. If air bearings are used instead of the recirculating ball bearings, there is also a reduction in weight possible.

In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Beispiel dargestellt.In the drawing, the invention is shown using an example.

Es zeigen: Fig. 1 die Längsansicht der Pinole, teilweise im Längsschnitt; Fig. 2 eine Draufsicht auf die Pinole nach Fig. 1; Fig. 3 die erfindungsgemäße Pinole im Einsatz in einer Meßmaschine.1 shows the longitudinal view of the quill, partially in longitudinal section; FIG. 2 is a plan view of the quill according to FIG. 1; 3 shows the quill according to the invention in use in a measuring machine.

Eine Pinole 1 ist in einem Führungskörper 2 einer Koordinatenmeßmaschine 3 geführt. An dem unteren Stirnende der Pinole 1 ist ein Meßtaster 4 befestigt. Durch einen am oberen Ende und hier nicht näher gezeigten Antrieb, ist die Pinole 1 in der Z-Richtung 5 bewegbar. Die Bewegung des Meßtasters 4 in die Y-Richtung erfolgt über den eingebauten Wagen 6, während die Verfahrbarkeit in die X-Richtung durch das gesamte Portal 7 der Meßmaschine 3 erfolgt.A quill 1 is in a guide body 2 of a coordinate measuring machine 3 led. A probe 4 is attached to the lower end of the quill 1. The quill is by a drive at the upper end and not shown in detail here 1 movable in the Z direction 5. The movement of the probe 4 in the Y direction takes place via the built-in carriage 6, while the mobility in the X direction takes place through the entire portal 7 of the measuring machine 3.

Die Pinole 1 weist nun entsprechend dem quadratischen Querschnitt vier Seitenflächen 8, 9, 10 und 11 auf, die auch gleichzeitig Führungsflächen darstellen.The quill 1 now has a square cross-section four side surfaces 8, 9, 10 and 11, which also represent guide surfaces at the same time.

An der einen Seitenfläche 9 ist der Z-Maßstab 12 vorgesehen.The Z-scale 12 is provided on one side surface 9.

Die Darstellung der Lagerkörper erfolgt schematisch. Sowohl im oberen als auch im unteren Endbereich des Führungskörpers 2 sind die in Form von Kugelumlaufschuhen ausgebildeten Lagerkörper 13, 14 und 15 als 3-Punkt-Lagerung auf jeweils einer Querschnittsebene dargestellt. Die Lagerkörper 13 und 14 sind dabei über Eck 16 an zwei um 900 zueinander benachbarten Führungsflächen 10 und 11 sowohl im oberen als auch im unteren Endbereich des Führungskörpers 2 angebracht. Diagonal gegenüberliegend dem Eck 16 der Pinole ist auf dem abgeflachten Eck 17 in gleicher Höhe wie die Lagerkörper 13 und 14 ein weiterer Lagerkörper 15 angeordnet. Dieser Lagerkörper 15 im oberen wie auch im unteren Endbereich des Führungskörpers besitzt horizontal wirkende Federn 18.The bearing body is shown schematically. Both in the upper as well as in the lower end area of the guide body 2 are in the form of recirculating ball shoes trained bearing body 13, 14 and 15 as a 3-point bearing on a cross-sectional plane shown. The bearing bodies 13 and 14 are at corner 16 at two by 900 to each other adjacent guide surfaces 10 and 11 both in the upper and in the lower end area of the guide body 2 attached. Diagonally opposite the corner 16 of the quill is on the flattened corner 17 at the same height as the bearing body 13 and 14 a further bearing body 15 is arranged. This bearing body 15 in the upper as well as in The lower end area of the guide body has horizontally acting springs 18.

In der Z-Richtung 5, etwa mittig zwischen den oberen und unteren Lagerkörper 13, 14 und 15, befinden sich zwei weitere Lagerkörper 19 und 20. Der Lagerkörper 19 ist auf der gleichen Führungsfläche 11 wie der Lagerkörper 14 wirksam. Er liegt jedoch an der dem Lagerkörper 14 gegenüberliegenden Kante 21 der Pinole 1 an. Dieser Lagerkörper 19 ist ebenso wie die Lagerkörper 15 durch eine horizontal wirkende Feder 18 unterstützt. Der Lagerkörper 20 befindet sich auf der Führungsfläche 10, die auch den Lagerkörper 13 aufnimmt.In the Z direction 5, approximately in the middle between the upper and lower bearing bodies 13, 14 and 15, there are two more bearing bodies 19 and 20. The bearing body 19 is effective on the same guide surface 11 as the bearing body 14. He is lying however, on the edge 21 of the quill 1 opposite the bearing body 14. This Bearing body 19 is just like the bearing body 15 by a horizontally acting Spring 18 supports. The bearing body 20 is located on the guide surface 10, which also accommodates the bearing body 13.

Auch hier ist der Lagerkörper 20 wiederum an der dem Lagerkörper 13 entgegengesetzten Kante 22 der Pinole angeordnet.Here, too, the bearing body 20 is in turn on the bearing body 13 opposite edge 22 of the quill.

Mit der obengeschilderten Anordnung der Lagerkörper 13, 14, 15, 19 und 20 sind insgesamt 8 Führungselemente vorgesehen. In dem oberen und dem unteren Endbereich des Führungskörpers 2 befinden sich jeweils 3 Lagerkörper 13, 14, und 15, von denen die auf dem abgeflachten Eck 17 angeordneten Lagerkörper 15 gefedert ausgeführt sind. Die zwei weiteren Lagerkörper 19 und 20 befinden sich in der Mitte der Senkrechten der Führungsebene, wovon wiederum ein Lagerkörper 19 durch eine Feder 18 unterstützt ist. Die so erhaltene 3-Punkt-Lagerung für jede obere und untere Führungsfläche gewährleistet eine hohe Genauigkeit der Führung. Die Bestimmung der Pinolenverdrehung erfolgt durch die Lagerkörper 19 und 20, von denen ein Lagerkörper fest und der andere Lagerkörper gefedert ausgeführt ist. Die Andrückkräfte der Lagerkörper an die Führungsflächen der Pinole 1 sind über die eingesetzten Federn 18 regelbar.With the above-described arrangement of the bearing bodies 13, 14, 15, 19 A total of 8 guide elements are provided. In the upper and the lower At the end of the guide body 2 there are 3 bearing bodies 13, 14, and respectively 15, of which the bearing body 15 arranged on the flattened corner 17 is sprung are executed. The two other bearing bodies 19 and 20 are located in the middle the vertical of the management level, of which in turn a bearing body 19 by a Spring 18 is supported. The 3-point storage thus obtained for each upper and lower Guide surface ensures a high accuracy of guidance. The quill rotation is determined by the bearing bodies 19 and 20, from where one bearing body is fixed and the other bearing body is sprung. the Pressing forces of the bearing body on the guide surfaces of the quill 1 are on the springs used 18 adjustable.

Wenn eine Gewichtsreduzierung gewünscht wird, können statt der eingesetzten Kugelumlaufschuhe als Lagerkörper auch Luftlager eingesetzt werden.If a weight reduction is desired, can be used instead of Recirculating ball shoes can also be used as bearing bodies and air bearings.

Claims

Claims 1. Quill for coordinate measuring machines with essentially rectangular, in particular square cross-section, which can be moved in the Z direction is guided in the bearing body, and takes a measuring probe at its lower end, characterized in that the quill (1) provided with a Z scale in total eight bearing bodies (12,14,15,19,20) is guided in the guide body (2), of which three bearing bodies in each case in the upper and in the lower end area of the guide body (2) (13,14,15) on a cross-sectional plane and in the Z direction (5) parallel to one another are arranged, while two more bearing bodies (19,20) approximately centrally between the bearing bodies (13,14,15) spaced apart in the Z direction (5) on a cross-sectional plane are provided in the Z direction (5) to the upper and lower bearing bodies (13,14,15) are offset.

2. quill according to claim 1, characterized in that each two the upper and lower bearing bodies (13,14,15) over the corner (16) at 90 ° to each other adjacent surfaces (10,11) are arranged, while the one on the same cross-sectional plane each third bearing body (15) at the diagonally opposite corner (17) V-shaped to the first two bearing bodies (13,14) is provided, and that the in the Z-direction (5) inserted approximately in the middle between the upper and lower bearing bodies (13,14,15) Bearing body (19, 20) on the same guide surface (10, 11) as the first two upper and lower bearing body (13,14), but on the opposite one Eck (21,22) assigned area-are provided.

3. quill according to claims 1 and 2, characterized in that the bearing bodies (13, 14, 19, 20) arranged across the corner (16) and in the middle or are installed close to the outer edges of the guide surfaces (10, 11).

4. quill according to claims 1 to 3, characterized in that the two bearing bodies (15) lying on the corner (17) and one of the centrally arranged Bearing body (19) are designed to be resilient in the horizontal plane.

5. quill according to claims 1 to 4, characterized in that recirculating ball shoes are used as bearing bodies (13,14,15,19,20).

6. quill according to claims 1 to 4, characterized in that air bearings are used as bearing bodies (13,14,15,19,20).