DE3437094C1

DE3437094C1 - Koordinaten-Messmaschine in Portalbauweise

Info

Publication number: DE3437094C1
Application number: DE3437094A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Band; Günther Ing.(grad.) 7238 Oberndorf Roß
Original assignee: Mauser Werke Oberndorf GmbH
Current assignee: Mauser Werke Oberndorf GmbH
Priority date: 1984-10-10
Filing date: 1984-10-10
Publication date: 1986-02-13
Also published as: GB2165358B; GB8524994D0; GB2165358A; IT8522349A0; IT8523324V0; US4651426A; IT1185985B

Description

2. Koordinaten-Meßmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Energiequelle (8) ein etwa mittig der Brücke (2) angeordneter Antriebsmotor ist, der eine parallel zur Brücke (2) verlaufende Antriebswelle (10) antreibt, die mit den Zahnriementrieben an den Säulen (1) antriebsverbunden ist.

3. Koordinaten-Meßmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

daß zwischen dem von der Antriebswelle (10) angetriebenen Antriebsrad (12) und dem Antriebsritzel (18) für den Zahnriemen (19) eine Getriebestufe aus zwei weiteren Zahnriemenrädern eingesetzt ist

4. Koordinaten-Meßmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnriemen (19) und das Getriebeelement (22) jeweils an den zugekehrten Innenseiten der feststehenden Bereiche der Säulen (1) auf Haltevorrichtungen (9) befestigt sind, während das Zahnriemengetriebe mit dem Antriebsritzel (18) an den Innenseiten der längsbeweglichen Bereiche der Säulen (1) in einer Gehäuseeinrichtung (11) eingesetzt ist.

Die Erfindung betrifft eine Koordinaten-Meßmaschine in Portalbauweise, bei welcher die Säulen zu beiden Seiten des Meßtisches auf Führungsbahnen längsbeweglich angeordnet und durch eine Brücke zur Aufnahme des Trägers des Meßkopfes miteinander fest verbunden sind, und welche ferner entlang der Führungsbahnen beider Säulen jeweils eine Meßeinrichtung für

eine Positionsanzeige der Säulen aufweist.

Eine Koordinaten-Meßmaschine, insbesondere Längenmeßmaschine, der vorstehend genannten Art ist aus der DE-AS 22 48194 bekannt. In dieser VeroffentH-chung wird eine Lösung des Problems aufgezeigt, wenn die beiden vertikalen Säulen unter Präzision entlang der zugehörigen Führungen längs des Meßtisches bewegt werden sollen, um beide Säulen bezüglich einer Bezugsposition unter genau gleichem Abstand entlang der Ver- fahrachse zu verlagern. Aus dieser DE-AS 22 48 194 ist zu entnehmen, daß das vorgenannte Problem auch unter Verwendung teurer Präzisionselemente nicht vollständig ausgeschaltet werden kann, weshalb zur Lösung zwei Meßeinrichtungen an den Führungen der Säulen vorgesehen werden, deren Ausgangssignale zusammen mit dem Ausgangssignal einer dritten Meßrichtung kompensiert werden. Jede Säule dieser bekannten Koordinaten-Meßmaschine wird mit Hilfe einer zugehörigen Präzisionsschraube bewegt, die in eine reibungslose bzw. reibungsarme Mutter eingeschraubt ist. Die Mutter ist jeweils an der zugehörigen Säule vorgesehen. Sie ist in axialer Fluchtung mit einer im Durchmesser großen Öffnung der zugehörigen Säule versehen. Diese öffnung soll gewährleisten, daß die Schraube bei Drehung die Säule nicht berührt.

Aus der DE-OS 31 50 978 ist eine Meßmaschine in Portalbauweise bekannt, welche eine mittig verlaufende Führungsschiene aufweist Das Portal wird von zwei Säulen und der Brücke gebildet. In die Füße dieser Säule sind Luftlager eingesetzt, mit deren Hilfe das Portal auf der Grundplatte gleitet. Der Antrieb für das Portal ist in das Gehäuse integriert und besitzt Reibrollen, die auf die Führungsschiene wirken.

Die DE-OS 20 07444 offenbart ein Steuerungssystem, bei dem ein Motor eine Brücke über an den Säulen der Brücke angebrachte Antriebsräder verfährt Dabei weist nur eine Säule ein Zahnritzel auf, das in eine Zahnstange zum Zwecke der Längsbewegung eingreift, während die gegenüberliegende Säule lediglich mit einer Gleitrolle auf einer Führungsbahn versehen ist Ein präzises, verkantungsfreies Verfahren der Brücke ist mit diesem Steuerungssystem nicht möglich.

Aus der DE-AS 29 10 373 schließlich ist eine Antriebsvorrichtung zum spielfreien Umwandeln einer Drehbewegung in eine Linearbewegung bekannt, welche ein mit einem Zahnriemen in Eingriff befindliches Antriebszahnrad aufweist Der Zahnriemen ist mäanderförmig um das Antriebszahnrad geschlungen und wird über Bogenführungen in teilweisen Eingriff mit einer Zahnstange gehalten. .

Ausgehend von dem genannten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Koordinaten-Meßmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen Antrieb aufweist, welcher einen ruhigen und gedämpften, spielarmen Lauf mit hohen GeschwindigkeL· ten, eine gute Verteilung der dynamischen Krafteinleitung und eine geringe Verspannung der Führungen zur Erhöhung der Führungsgenauigkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Säulen mit einer gemeinsamen Energiequelle antriebsverbunden sind und für ihre Längsbewegung jeweils einen einzeln zugeordneten Zahnriementrieb aufweisen, dessen Zahnriemen parallel zur Führungsbahn der Säulen angeordnet, mit seinen beiden Enden fest eingespannt und in seinem wirksamen mittleren Bereich mäanderförmig um ein Antriebsritzel gefüht ist Der Zahnriemen steht dabei mit einem zugekehrten Zahnprofil eines parallel unter dem Zahnrie-

men angeordneten Getriebeelementes wahlweise in Form eines leicht vorgespannten Zahnriemens oder einer Zahnstange in Eingriff. Ferner ist noch der Zahnriemen durch zwei Spannrollen in Formschluß mit dem Antriebsritzel und dem Getriebeelement gehalten, wobei die Spannrollen jeweils zu beiden Seiten des Antriebsritzels mit leicht unterhalb des Antriebsritzels versetzten Drehachsen angeordnet sind.

In Ausbildung der Erfindung kann die gemeinsame Energiequelle ein etwa mittig der Brücke angeordneter Antriebsmotor sein, der eine parallel zur Brücke verlaufende Antriebswelle antreibt, die mit den Zahnriementrieben an den Säulen antriebsverbunden ist. Zwischen dem von der Antriebswelle angetriebenen Antriebsrad und dem Antriebsritzel für den Zahnriemen kann eine Getriebestufe aus zwei weiteren Zahnriemenrädern eingesetzt sein. Schließlich können der Zahnriemen und das Getriebeelement jeweils an den einander zugekehrten Innenseiten der feststehenden Bereiche der Säulen auf Haltevorrichtungen befestigt sein, während das Zahnriemengetriebe mit dem Antriebsritzel an den Innenseiten der längsbewegten Bereiche der Säulen in einer Gehäuseeinrichtung eingesetzt ist.

Bei dieser erfindungsgemäßen Koordinaten-Meßmaschine wird in sinnvoller Weise die Möglichkeit genutzt, durch den symmetrischen Aufbau links- und rechtsseitig von der Brücke einen Antrieb mit Zahnriemen zu realisieren. Bei diesem Doppelantrieb und zur Sicherung der Meßgenauigkeit sind zwei Längenmeßsysteme eingesetzt, die beim Kaltstart der Maschine über Referenzmarken die Winkellageerkennung der XY-Ebene automatisch ermöglicht und die Winkelabweichung beim Messen ständig überwachen und rechnerisch kompensieren.

Die Winkelabweichung, welche durch die Teilungsfehler des Zahnriementriebes bedingt ist, kann mit der Führungsfehlerkompensation rechnerisch ausgeglichen werden. Von Vorteil bei dieser Koordinaten-Meßmaschine ist ferner der leicht vorgespannte Zahnriemen für den Dreh- und Längsantrieb, welcher spielarm ist. Ferner wirkt sich die Lastverteilung auf mehrere Zahnriemenzähne durch die mäanderförmige Zahnriemenführung über die Antriebsritzel und die formschlüssige Vorschubübertragung auf einen leicht vorgespannten Zahnriemen mit Gegenprofil, bspw. eine Zahnstange, vorteilhaft aus. Die erfinderische Lösung eignet sich für beliebig lange Verfahrachsen, da die Zahnriemenlänge nicht auf die Antriebssteifigkeit einen Einfluß nimmt. Ferner findet keine Beeinflussung der Führungsgenauigkeit statt, weil die Freiheitsgrade der zwei um 90° versetzten Ebenen gewährleistet sind. Dies heißt, daß eine starre Übertragung in der Antriebsrichtung, z. B. der X-Achse, gegeben ist, während jeweils ein elastischer Ausgleich des Zahnriemens in den beiden anderen Koordinaten-Richtungen Fund 2Γvorhanden ist.

Die symmetrische Krafteinleitung führt zu einer Verbesserung der Beschleunigung bzw. Verzögerung und zu einer Verbesserung des dynamischen Verhaltens der Brücke. Insgesamt wird mit der erfinderischen Konstruktion eine hohe Steifigkeit mit gleichzeitig gutem Dämpfungsverhalten erreicht.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Koordinaten-Meßmaschine in Portalbauweise in Ansicht der Y- und Z-Richtung;

F i g. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Koordinaten-Meßmaschine nach F i g. 1 mit dem Antrieb der beiden Säulen;

F i g. 3 einen vergrößerten Ausschnitt der Koordinaten-Meßmaschine mit dem Antrieb in Ansicht der X-Richtung.

Die Koordinaten-Meßmaschine in Portalbauweise setzt sich im wesentlichen zusammen aus den Säulen 1, der Brücke 2, dem Träger 3 für den Meßkopf 4 und dem Meßraum 5. Die Brücke 2 ist fest mit den beiden Säulen 1 verbunden, welche zu den beiden Seiten des Meßraumes 5 auf Führungsbahnen 6 längsbeweglich sind. Jeder Säule 1 ist eine Meßeinrichtung 7 als Längenmaßstab zugeordnet, mit welcher eine Positionsanzeige der Säulen erzielt wird. Etwa in der Mitte der Brücke zwischen den beiden Säulen ist ein Antriebsmotor 8 in einer Haltevorrichtung 9 eingesetzt, welcher eine Antriebswelle 10 antreibt, die sich zu beiden Seiten des Antriebsmotors parallel zur Brücke bis zu den Einzelantrieben der Säulen erstreckt. Zur Aufnahme der Antriebe für die Säulen 1 sind jeweils an deren einander zugekehrten Innenseiten Gehäuseeinrichtungen 11 vorgesehen. Die Antriebswelle 10 ist dabei jeweils mit einem Antriebsrad 12 antriebsverbunden, welches über einen Zahnriemen 13 ein Zwischenrad 14 antreibt, welches auf gleicher Drehwelle ein weiteres Zwischenrad 15 in Drehung versetzt. Dieses Zwischenrad 15 schließlich treibt über einen Zahnriemen 16 ein Zahnriemenrad 17 an, welches das auf gleicher Welle drehfest angeordnete Antriebsritzel 18 in Drehung versetzt. Ein parallel zur Führungsbahn 6 der Säulen 1 angeordneter Zahnriemen 19, der mit seinen beiden Enden 20 fest in einer Haltevorrichtung der Koordinaten-Meßmaschine eingespannt ist, ist mit seinem mittleren Bereich mäanderförmig über das Antriebsritzel 18 geführt. Zwei seitlich des Antriebsritzels 18 unterhalb der Drehachse dieses Antriebsritzels angeordnete Spannrollen 21 gewährleisten einen Formschluß des Zahnriemens 19 auf dem Antriebsritzel 18 und auf dem unter dem Zahnriemen 19 laufenden Gegenprofil eines Getriebeelementes 22. Dieses Getriebeelement kann ebenfalls ein Zahnriemen sein, entsprechend der F i g. 3 ist dieses Getriebeelement mit einem Zahnprofil als Zahnstange ausgebildet.

Die Bedeutung des Getriebeelementes 22 liegt darin, daß mit Hilfe dieses zweiten, leicht vorgespannten Zahnriemens das Flankenspiel des Antriebszahnriemens für die Längsbewegung der Säulen klein gehalten werden kann, was vor allem bei Meßmaschinen wichtig ist, um eine Verfälschung des Meßergebnisses nicht schon durch die Antriebselemente zu verursachen. Hinzu kommt noch, daß der Anstelldruck der Spannrollen konstant bleiben muß, um ein ruckfreies und schlupffreies Verfahren der Meßmaschine über die gewählten Getriebeelemente zu gewährleisten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Koordinaten-Meßmaschine in Portalbauweise, bei welcher die Säulen zu beiden Seiten des Meßtisches auf Führungsbahnen längsbeweglich angeordnet und durch eine Brücke zur Aufnahme des Trägers des Meßkopfes miteinander fest verbunden sind, und welche ferner entlang der Führungsbahn beider Säulen jeweils eine Meßeinrichtung für eine Positionsanzeige der Säulen aufweist, dadurch gekennzeichnet,

— daß die beiden Säulen (1) mit einer gemeinsamen Energiequelle (8) antriebsverbunden sind und für ihre Längsbewegung jeweils einen einzeln zugeordneten Zahnriementrieb aufweisen, dessen Zahnriemen (19) parallel zur Führungsbahn (6) der Säulen (1) angeordnet, mit seinen beiden Enden (20) fest eingespannt und in seinem wirksamen mittleren Bereich mäanderförmig um ein Antriebsritzel (18) geführt ist,

— daß der Zahnriemen (19) mit einem zugekehrten Zahnprofil eines parallel unter dem Zahnriemen (19) angeordneten Getriebeelementes (22) wahlweise in Form eines leicht vorgespannten Zahnriemens oder einer Zahnstange in Ein" griff steht,

— daß der Zahnriemen (19) durch zwei Spannrollen (21) in Formschluß mit dem Antriebsritzel (18) und dem Getriebeelement (22) gehalten ist, wobei die Spannrollen (21) jeweils zu beiden Seiten des Antriebsritzels (18) mit leicht unterhalb des Antriebsritzels versetzten Drehachsen angeordnet sind.