DE3604837A1 - Geraet zum dreidimensionalen messen und/oder anreissen und/oder antasten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum dreidimensionalen Messen und/oder Anreißen und/oder Antasten der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Bei bekannten Geräten dieser Art (DE-OS 32 21 074, 35 06 494), besonders bei numerisch gesteuerten Geräten dieser Art, ist für jede Verschieberichtung, also X-, Y- und Z-Achse, jeweils eine Antriebseinrichtung für eine motorische Verschiebung in dieser Richtung vorgesehen. Bei bekannten Geräten dieser Art besteht die Antriebseinrichtung einerseits aus einer Zahnstange und andererseits aus einem von einem Antriebsmotor über ein Getriebe angetriebenen Ritzel, das mit der Zahnstange in Getriebeeingriff steht. Für die Linearverschiebung in Rich­ tung der X-Achse befindet sich die Zahnstange am das Gerät führenden Gestell, an dem die Zahnstange in Linearrichtung und quer dazu fest angebracht ist. Der Antriebsmotor mit Getriebe und Ritzel ist im Gerätefuß angebracht. Bei den Antriebseinrichtungen für die motorische Verschiebung in Y- und Z-Richtung ist die jeweilige Zahnstange am Querarm bzw. an der Säule angeordnet, während das zugehörige Antriebs­ rad im Kreuzschieber vorgesehen ist. Die miteinander in Eingriff stehenden Getriebemittel können auch aus Reib­ rädern bestehen, die an einer zugeordneten Getriebestange angreifen, so daß ein kraftschlüssiger Angriff statt eines Verzahnungseingriffes gegeben ist. Für jede der drei Raum­ achsen weist das Gerät ein eigenes Wegmeßsystem auf, das unabhängig von der zuvor erläuterten Antriebseinrichtung je Achse ist.

Für die motorische Verschiebung in Richtung der X-Achse, bei der das gesamte Geräte relativ zum Gestell verfahren wird, sind aufgrund des Gerätes insbesondere bei großen und schweren Geräten relativ große Massen zu beschleu­ nigen und zu verzögern. Schon dies führt aufgrund unver­ meidbaren Spiels im Getriebezug der Antriebseinrichtung und auch sonstiger "weicher" Elemente des Gerätes und des Gestells dazu, daß insbesondere bei der Verzögerung Schwingungen entstehen, die zunächst abklingen müssen, bevor in dieser neuen Meßposition die Messung beginnen kann. Bei relativ kurzen Wegen zwischen zwei Meßpositionen, zwischen denen das Gerät in Richtung der X-Achse zu ver­ fahren ist, wirken sich bei der Verzögerung noch zusätz­ lich solche Schwingungen aus, die zuvor beim Anfahren und Beschleunigen entstanden sind und die noch nicht ab­ geklungen sind. Diese Schwingungen wirken sich mit zuneh­ mendem Höhenabstand längs der Säule in Richtung der Z- Achse vom Fuß zunehmend stärker aus, weil die hochragende Säule beim Beschleunigen und Verzögern des Gerätes im Bereich des Gerätefußes zu mehr oder weniger starken Schwingungen um den Fuß neigt. Derartige Schwingungen haben den Nachteil, daß je nach Ausmaß das Wegmeßsystem selbsttätig abschaltet, wenn die Schwingungen im Bereich von Kollisonskräften liegen, für die die selbsttätige Abschaltung des Wegmeßsystemes vorgesehen ist, um Schäden zu verhindern. Von erheblichem Nachteil ist ferner, daß die Leerzeiten beim motorischen Verschieben zwischen zwei Meßpunkten relativ groß sind, weil man vor Beginn der neuen Messung im neuen Meßpunkt zunächst warten muß, bis die durch Anfahrbeschleunigung und/oder Bremsverzögerung im neuen Meßpunkt entstandenen Geräteschwingungen zumin­ dest soweit abgeklungen sind, daß eine nur unbeachtliche Beeinflussung der Meßgenauigkeit vorliegt. Da man bestrebt ist, die Meßgenauigkeit derartiger Geräte immer weiter zu steigern, verlängern sich dadurch die Leerzeiten zwischen zwei Meßpunkten noch mehr. Bei kleinen Abständen zwischen zwei Meßpunkten stehen die erforderlichen Leerzeiten in absolut keinem Verhältnis mehr zur verfahrenen Wegstrecke, weil durch Überlagerung von Anfahrschwingungen und Brems­ schwingungen sich noch verstärkte Schwingungen ergeben, die umso längere Zeit bis zu ihrem Abklingen erfordern. Auf die Schwingungen und damit die Leerzeit und/oder die Genauigkeit der Maschine hat ferner die Tatsache Einfluß, daß je nach tatsächlicher Verschiebestellung des Kreuz­ schiebers und/oder des Querarmes der Schwerpunktabstand des Gerätes fortwährend ein anderer ist. Befindet sich der Kreuzschieber am oberen Ende der Säule, so kann eine Anfahrbeschleunigung und Bremsverzögerung zu noch größe­ ren Schwingungsamplituden und noch länger dauerndem Aus­ schwingen führen, bis das Gerät schließlich für die Vor­ nahme der Messung im neuen Meßpunkt bereit ist. Nachtei­ lig ist außerdem, daß man zum Ausgleich von Toleranzen und Spiel, auch von Umkehrspiel, bei bekannten Geräten zusätzliche konstruktive Maßnahmen treffen muß, z.B. das mit der Zahnstange in Eingriff befindliche Ritzel durch besondere Maßnahmen frei von Spiel, auch von Umkehrspiel, machen muß. Hierzu verwendet man in üblicher Weise zwei koaxiale Ritzel, die über Feder gegensinnig verspannt sind, so daß das eine Ritzel fortwährend in einer Rich­ tung an die Zahnflanken der Zahnstange angedrückt wird und das andere Ritzel in gleicher Weise gegensinnig an die anderen Zahnflanken angedrückt wird. Eine derartige Ausbildung hat Mängel, weil der Momentübertragung damit Grenzen gesetzt sind. Auch muß mit einem Federbruch ge­ rechnet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Art zu schaffen, bei dem die Meßgenauigkeit erhöht und die Leer­ zeiten beim Verfahren in zumindest einer der drei Ver­ schieberichtungen, insbesondere in Richtung der X-Achse, zwischen zwei Meßpunkten durch Dämpfung von Schwingungen der Anfahrbeschleunigung und/oder Bremsverzögerung ver­ ringert sind,wobei zugleich eine Spielfreiheit der An­ triebseinrichtung erreicht ist.

Die Aufgabe ist bei einem Gerät der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 gelöst.

Da die Schwingungen aufgrund Anfahrbeschleunigung und/ oder Bremsverzögerung der Säule in aller Regel am größten sind, mithin bei der motorischen Verschiebung des Gerätes in Richtung der X-Achse, ist es vorzuziehen, zumindest eines der beiden Getriebeglieder federnd am jeweiligen Geräteteil abzufangen, das Bestandteil der Antriebsein­ richtung für die motorische Verschiebung in X-Richtung ist. Hier wird die stärkste Schwingungsdämpfung erreicht. Mit Vorzug erfolgt dabei eine Dämpfung quer zur Linear­ verschieberichtung, also quer zur X-Achse, da eine federnde Halterung in Richtung der Linearverschieberich­ tung nicht zur Dämpfung sondern eher zur Anregung von Schwingungen in dieser Richtung führen könnte. Es hat sich gezeigt, daß bei einer federnden Halterung des einen oder anderen Getriebeteiles oder auch beider Ge­ triebeteile quer zur Linearverschieberichtung, insbeson­ dere quer zur X-Achse, eine erhebliche Dämpfung von Schwingungen bei Anfahrbeschleunigungen und/oder bei Verzögerungen erzielbar ist, und zwar quer zur Verschie­ berichtung, wobei zugleich in Verschieberichtung durch beibehaltene Starrheit des Systems keine zusätzlichen Schwingungen angeregt werden. Auf diese Weise lassen sich die Leerzeiten beim Verfahren des Gerätes zwischen zwei Meßpunkten, insbesondere in Richtung der X-Achse, wesentlich verkürzen. Dies ist auch für kleine Wegstrec­ ken zwischen zwei Meßpunkten möglich. Mithin lassen sich dadurch alle Vorgänge, also Messen und/oder Anreißen und/oder Antasten, mittels des Gerätes wesentlich ver­ kürzen. Die Effektivität des Gerätes ist dadurch ge­ steigert. Zugleich ist eine erhebliche Steigerung der erzielten Meßgenauigkeit zu verzeichnen. Die federnde Halterung kann an demjenigen Getriebeteil vorgesehen sein, das relativ zum anderen Teil verschoben wird, z.B. im Gerätefuß angeordnet ist. Als zweckmäßiger hat sich eine federnde Halterung des anderen Getriebegliedes er­ wiesen, das bei der motorischen Verschiebung in Richtung der X-Achse feststeht, d.h. am Gestell angebracht ist.

Vorteilhafte weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Ansprüchen 2-13. Die Blattfedern in dieser Anord­ nung sind einfach und kostengünstig. Sie gewährleisten eine nach wie vor starre und steife Halterung des Linear­ teiles in Längsrichtung, d.h. in Richtung der X-Achse bzw. parallel dazu, so daß in dieser Richtung die er­ wünschte Starrheit beibehalten ist und nicht die Gefahr etwaiger Anregung und Verstärkung von Schwingungen be­ steht. Zugleich bilden die Blattfedern als derartige Halteelemente quer zur Linearrichtung die federnde Halte­ rung. Sie sind in der Lage, radial, also quer, gerich­ tete Kräfte federnd aufzunehmen und damit eine erhebliche Komponente derjenigen Schwingungen federelastisch zu dämpfen, die bei der Anfahrbeschleunigung bzw. Brems­ verzögerung des Fußes und insbesondere der aufragenden und relativ stark schwingenden Säule entstehen. Durch die federnde Halterung ist zugleich eine Spielfreiheit der in Eingriff befindlichen Teile der Antriebseinrich­ tung gewährleistet, ohne daß dazu zusätzliche konstruk­ tive Maßnahmen getroffen werden müssen. Auch sind die Federelemente in der Lage, Toleranzen auszugleichen und auch im Laufe des Betriebes entstehenden Verschleiß selbsttätig auszugleichen, und dies ebenfalls ohne daß hierfür zusätzliche Maßnahmen nötig sind. Die miteinander in Eingriff stehenden Getriebeglieder für die Translations­ bewegung können kraftschlüssig in Eingriff stehen. Dabei können die angetriebenen Getriebeglieder aus Reibrädern bestehen, die kraftschlüssig allein durch Reibung an dem linearen Stützteil getrieblich angreifen. Auch ein oder mehrere Reibradpaare, deren Räder beidseitig des linearen Stützteiles kraftschlüssig angreifen, können von Vorteil sein.

Weitere vorteilhafte Merkmale ergeben sich aus den An­ sprüchen 14 und 15. Als mit der Zahnstange in Eingriff befindliches Antriebsrad kann hier ein einziges Ritzel zum Einsatz kommen, da die Spielfreiheit des Antriebes in beiden Translationsrichtungen durch die Federelemente gewährleistet ist. Dadurch wird dieser Teil des Antriebes vereinfacht. Das Ritzel kann größere Momente übertragen, wobei außerdem die Gefahr etwaiger Beschädigungen, die sonst bei mittels Feder gegeneinander gespannten Ritzeln bestand, vermieden ist. In besonders einfacher Weise sind die Federelemente zugleich in der Lage, auch recht erheb­ liche Toleranzen längs der Zahnstange und/oder deren Längsausrichtung und Anordnung auszugleichen. Auch dies geschieht ohne zusätzliche konstruktive Maßnahmen.

Weitere vorteilhafte Merkmale ergeben sich aus den An­ sprüchen 16-20. Durch die federelastisch rückseitig des linearen Stützteiles angedrückte Stützrolle ist ge­ währleistet, daß trotz der federnden Ausgleichsbewegung quer zur Translationsrichtung, insbesondere X-Richtung, das Ritzel immer in Eingriff mit der Zahnstange verbleibt. Der Aufwand hierfür ist gering.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform enthält An­ spruch 21. Hier befindet sich die quer zur X-Richtung abgefederte Zahnstange am Gestell und das Ritzel am Ge­ rätefuß. Zusätzlich dazu oder statt dessen kann die An­ ordnung auch gemäß Anspruch 22 getroffen sein. Hierbei kann das jeweilige lineare Stützteil, z.B. eines Reibrad­ getriebes oder eines Verzahnungsgetriebes, am Querarm und/oder an der Säule quer zur Y-Achse bzw. quer zur Z-Achse in gleicher Weise abgefedert sein.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.

Der vollständige Wortlaut der Ansprüche ist vorstehend allein zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen nicht wiedergegeben, sondern statt dessen durch Nennung der Anspruchsnummer darauf Bezug genommen, wodurch jedoch alle Anspruchsmerkmale als an dieser Stelle ausdrücklich und als erfindungswesentlich offenbart zu gelten haben.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeich­ nungen gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische, teilweise ge­ schnittene Seitenansicht eines Gerätes zum dreidimensionalen Messen und/oder Anreißen und/oder Antasten von Werkstücken,

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht mit teilweisem Schnitt von Teilen einer Antriebseinrichtung des Gerätes zur motorischen Verschiebung in Richtung der X-Achse, in gegenüber Fig. 1 größerem Maßstab,

Fig. 3 einen schematischen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2 mit Draufsicht,

Fig. 4 eine schematische Draufsicht, etwa entsprechend derjenigen in Fig. 3, lediglich des federnd gehaltenen linearen Stützteiles.

In Fig. 1-4 ist ein z.B. stationäres Gestell 11 gezeigt, das z.B. neben einer Richtplatte 10 angeordnet ist oder bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel Teil der Richtplatte selbst ist. Das Gestell 11 kann statt dessen auch mobil, z.B. fahrbar, gestaltet sein. Am Gestell 11 ist ein Gerät 15 zum dreidimensionalen Messen, Anreißen und/oder Antasten von z.B. auf der Richt­ platte 10 liegenden Werkstücken in horizontaler Richtung (X-Achse) verschiebbar gehalten. Das Gerät 15 weist einen z.B. als Laufwagen ausgebildeten Fuß 16 auf, der mittels Gleitlagern und/oder Lagerrollen an zugeordneten Führungs­ schienen des Gestells 11 nach allen Seiten abgestützt ist und darauf leichtgängig in der Horizontalrichtung ver­ fahrbar gelagert ist. Einzelheiten dieser Führung und Lagerung interessieren hier nicht und sind daher nicht weiter erläutert. Lediglich angedeutet ist davon eine Führungsschiene 13 am Gestell 11 und eine Rolle 14 am Fuß 16, die in Horizontalrichtung (X-Achse) entlang der Führungsschiene 13 zur Horizontalführung des Gerätes 15 abrollt.

Auch wenn die Führungsschiene 13 und Rolle 14 hier ober­ halb des Gestells 11 angeordnet sind und der Fuß 16 oben auf dem Gestell 11 plaziert ist, versteht es sich, daß der Fuß 16 ebenso seitlich an einer Richtplatte 10 oder einem Gestell 11 plaziert sein kann, wie z.B. in DE-OS 35 06 494 gezeigt ist.

Lediglich in Fig. 1 ist schematisch ein Wegmeßsystem 12 gezeigt, das herkömmlicher Art ist und eine am Gestell 11 angebrachte Maßverkörperung aufweist, die bei der Ver­ schiebebewegung in Richtung der X-Achse von einem am Fuß 16 an zugeordneter Stelle sitzenden Meßkopf abgetastet wird. Das Wegmeßsystem 12 ist unabhängig von der sonstigen Längsführung des Gerätes 15 in Richtung der X-Achse.

Der Fuß 16 trägt eine daran feste, zur X-Achse und zum Gestell 11 rechtwinklig verlaufende, vom Fuß 16 aufragen­ de Säule 17, auf der ein Kreuzschieber 18 in vertikaler Richtung (Z-Achse) verschiebbar geführt ist. Im Kreuz­ schieber 18 ist ein Querarm 19 in horizontaler Richtung (Y-Achse) und dabei in Richtung rechtwinklig zur X-Achse und zur Z-Achse verschiebbar gehalten. Der Querarm 19 ist innen hohl und an beiden Stirnenden verschlossen. Am in Fig. 1 rechten Stirnende trägt der Querarm 19 einen z.B. als Würfel gestalteten Aufnahmekopf 20 für die darin aufzunehmenden Meß-, Anreiß- und/oder Antastwerkzeuge.

Die einzelnen Komponenten des Gerätes 15 sind in Rich­ tung aller drei Achsen X, Y und Z eines räumlichen Koordi­ natensystems verfahrbar, und zwar entweder von Hand oder mittels jeweils einer der betreffenden Achse zugeordneten Antriebseinrichtung, die eine motorische Verschiebung z.B. aufgrund einer numerischen Steuerung ermöglicht.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Antriebsein­ richtung 21 gezeigt, die für eine motorische Verschiebung des Fußes 16, und damit des gesamten Gerätes 15, relativ zum Gestell 11 in der Linearverschieberichtung gemäß X- Achse ausgebildet ist. Weitere Einzelheiten sind nachfol­ gend am Beispiel dieser Antriebseinrichtung 21 erläutert. Es versteht sich gleichwohl, daß in gleicher Weise auch die Antriebseinrichtung für die Verschiebebewegung in Richtung der Y-Achse und/oder Z-Achse ausgebildet sein kann.

Die Antriebseinrichtung 21 für die Verschiebung in Rich­ tung der X-Achse weist zwei getrieblich zusammenwirkende Getriebeglieder 22 und 23 auf, die eine lineare Verschie­ bebewegung des Fußes 16, und damit des gesamten Gerätes 15, relativ zum Gestell 11 als anderen Geräteteil erzeu­ gen. Das eine Getriebeglied 22 besteht aus einem Antriebs­ rad 24, das über ein Reibradgetriebe 25 von einem zuge­ ordneten, z.B. elektrischen, Antriebsmotor 26 angetrieben ist. Der Antriebsmotor 26 einschließlich des Reibradge­ triebes 25 und das Antriebsrad 24 sitzen auf einem gemein­ samen Antriebsblock 27, der Teil des Fußes 16 ist. Der Antriebsblock 27 ist hier fest mit dem Fuß 16 verbunden. Das Antriebsrad 24 kann aus einem Reibrad bestehen. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Antriebsrad 24 als verzahntes Ritzel 28 ausgebildet.

Das andere Getriebeglied 23, das am Gestell 11 fest an­ gebracht ist, ist daran in Linearverschieberichtung ge­ mäß X-Achse steif und starr gehalten, dagegen quer zu dieser Linearverschieberichtung gemäß X-Achse federnd am Gestell 11 angebracht. Hierzu greifen an diesem Ge­ triebeglied 23 Federelemente 29 an, die einerseits am Getriebeglied 23 und andererseits an dem jenes haltenden Gestell 11 befestigt sind. Die Federelemente 29 bestehen jeweils aus Blattfedern 30, die bei der Betrachtung in Fig. 1 und 2 hochkant angeordnet sind, wobei also die Blattfläche rechtwinklig zur Zeichenebene gemäß Fig. 3 und 4 verläuft. Das mittels der Blattfedern 30 gehaltene Getriebeglied 23 ist als lineares Stützteil 31 ausgebil­ det, das eine Getriebestange 32 aufweist, die auf ihrer Vorderseite eine Zahnstangenverzahnung 33 trägt und auf ihrer Rückseite 34 ebenflächig und glatt ist. Die Ge­ triebestange 32, insbesondere deren Zahnstangenverzahnung 33, wirkt getrieblich zusammen mit dem Ritzel 28, das damit in Getriebeeingriff steht.

Die einzelnen Blattfedern 30 sind auf beiden Seiten des linearen Stützteiles 31 längs dieses angeordnet, und dies vorzugsweise in spiegelbildlicher Anordnung. Dabei ver­ läuft der lineare Stützteil 31 zwischen beidseitigen Blattfedern 30, wobei er mittels der Blattfedern 30 freischwebend und in Abstand vom Gestell 11 gehalten ist. Dieser Höhenabstand ist insbesondere aus Fig. 2 er­ sichtlich.

Die einzelnen Blattfedern 30 sind jeweils gleich geformt. Mit einem ersten Federschenkel 35 liegen die Blattfedern 30 jeweils an einer Seite des linearen Stützteiles 31 an, an der sie mittels angedeuteter Schrauben 36 befestigt sind. Etwa parallel zum ersten Federschenkel 35 und in Längsabstand von diesem verläuft ein zweiter Federschen­ kel 37, mit dem die Blattfedern 30 jeweils am Gestell 11 mittels Schrauben 38 befestigt sind. Zwischen dem ersten Federschenkel 35 und dem zweiten Federschenkel 37 ver­ läuft ein demgegenüber abgekröpfter Mittelteil 39, der an beide Federschenkel 35, 37 anschließt und frei ver­ läuft, wobei dieser Mittelteil 39 schräg verläuft und z.B. zumindest schwach bogenförmig in beide Federschen­ kel 35, 37 ausläuft.

Mit ihrem zweiten Federschenkel 37 sind die einzelnen Blattfedern 30 an einem hochragenden Halteschenkel 40 eines Tragwinkels 41 befestigt, der mit seinem anderen Schenkel 42 am Gestell 11 fixiert ist.

Wie insbesondere Fig. 4 erkennen läßt, sind die einzel­ nen Blattfedern 30, die an beiden Enden des linearen Stützteiles 31 angeordnet sind, so plaziert, daß sie jeweils mit ihrem zweiten Federschenkel 37 voneinander weg gerichtet sind. Die in Fig. 4 oberen, beidseitig angeordneten Blattfedern 30 weisen mit ihrem zweiten Federschenkel 37 jeweils in Fig. 4 nach oben, während die am gegenüberliegenden, in Fig. 4 unteren Ende ange­ ordneten Blattfedern 30 mit ihrem zweiten Federschenkel 37 nach unten weisen. Die Blattfedern 30, die dazwischen auf dem Längenbereich des Stützteiles 31 angeordnet sind, sind auf jeder Seite paarweise plaziert, wobei die zwei­ ten Federschenkel 37 jedes Paares aufeinander zu gerich­ tet sind. Auf diese Weise wechseln sich - in Längsrichtung des linearen Stützteiles 31 gesehen - Blattfedern 30, die auf Zug belastet sind und Blattfedern 30, die bei die­ ser Zugkraft auf Druck oder Biegung belastet sind, einan­ der ab.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß - in Vertikalrichtung gemäß Z-Achse betrachtet - die einzelnen Blattfedern 30 in einem solchen Vertikalbereich angeordnet sind, der zwischen der Zahnstangenverzahnung 33 einerseits und dem Gestell 11 andererseits vorhanden ist. Die Blattfedern 30 befinden sich dabei also in Fig. 2 unterhalb der Zahn­ stangenverzahnung 33 sowie unterhalb der freien Rückseite 34. An dieser Rückseite 34 läuft eine Stützrolle 43 ab, die federelastisch an die Rückseite 34 des linearen Stütz­ teiles 31 angedrückt ist. Während auf der Vorderseite des linearen Stützteiles 31 das Ritzel 28 angreift, ist die Rückseite 34 des Stützteiles 31 also mittels der Stütz­ rolle 43 abgestützt. Die Stützrolle 43 ist mit ihrer Drehachse 44 etwa achsparallel zu derjenigen des Ritzels 28 angeordnet. Sie sitzt ebenfalls am Antriebsblock 27. Bei dieser Anordnung nehmen also das Ritzel 28 einer­ seits und die Stützrolle 43 andererseits die Getriebe­ stange 32 mit Zahnstangenverzahnung 33 zwischen sich auf. Die Stützrolle 43 ist an einem zylindrischen oder viereckigen Träger 45 um ihre Drehachse 44 frei drehbar gehalten. Der Träger 45 ist am Antriebsblock 27 um eine Schwenkachse 46 schwenkbar gelagert, die quer zur Dreh­ achse 44 und dabei etwa parallel zur Linearverschiebe­ richtung gemäß X-Achse verläuft. In Abstand von der Schwenkachse 46 greift am Träger 45 eine Feder 47 in Form einer Druckfeder, und zwar einer zylindrischen Schrauben­ feder, derart an, daß der Träger 45 darüber federelastisch im Uhrzeigersinn (Fig. 2) um die Schwenkachse 46 derart geschwenkt wird, daß die Stützrolle 43 unter Federkraft an der Rückseite 34 der Getriebestange 32 anliegt und abrollt. Die Feder 47 befindet sich in Fig. 2 oberhalb der Schwenkachse 46. Sie ist in einer Führungsbohrung im Antriebsblock 27 gehalten.

Im Betrieb des Gerätes 15 wird dieses motorisch mittels der Antriebseinrichtung 21 in Linearverschieberichtung gemäß X-Achse in beiden Richtungen verschoben. Da das Gerät 15 ein eigenes Wegmeßsystem 12 für die X-Achse auf­ weist, beeinflussen irgendwelche Relativbewegungen der Antriebseinrichtung 21 bei der Verschiebebewegung die Messung nicht. Sie haben daher keinerlei nachteiligen Einfluß auf die Meßgenauigkeit.

Soll das Gerät 15 z.B. entsprechend einem Meßprogramm relativ zum Gestell 11 in Richtung der X-Achse, z.B. in Fig. 3 und 4 nach unten, verfahren werden, so erfolgt über den Antriebsmotor 26 mit Reibradgetriebe 25 ein Antrieb des Ritzels 28, das bei Betrachtung in Fig. 3 und 4 dann im Gegenuhrzeigersinn angetrieben wird und entlang der Zahnstangenverzahnung 33 derart abläuft, daß der Fuß 16 und mit diesem das gesamte Gerät 15 in Rich­ tung der X-Achse in Fig. 3 und 4 nach unten entlang dem linearen Stützteil 31 verfahren wird. Sobald das Gerät 15 bei dieser Bewegung in Richtung der X-Achse die Sollposition erreicht hat, wird der Durchtrieb zum Ritzel 26 blockiert und das Gerät 15 stillgesetzt. Die entsprechenden Verzögerungsmomente müssen dabei einer­ seits vom linearen Stützteil 31 mit Getriebestange 32 und Zahnstangenverzahnung 33 am Gestell 11 und anderer­ seits vom Ritzel 28 mit Reibradgetriebe 25 bis hin zum Antriebsmotor 26 aufgenommen werden.

Bei Geräten 15, bei denen das lineare Stützteil 31 direkt mittels Tragwinkeln 41 starr und fest am Gestell 11 fi­ xiert ist, führen derartige aufzunehmende Verzögerungs­ kräfte zu Schwingungen des Fußes 16 und der Säule 17 einschließlich der darauf sitzenden Geräteteile. Derar­ tige Schwingungen sind bedingt durch das zwangsläufig im Antriebssystem vorhandene Spiel und außerdem durch "weiche" Elemente des Gerätes 15 einerseits, der An­ triebseinrichtung und des Gestells 11 andererseits. Der­ artige Schwingungen hatten den Nachteil, daß je nach Größe das Wegmeßsystem 12 selbsttätig abschaltete, weil diese Schwingungen als für das Gerät 15 schädlicher Kollisionsfall aufgefaßt werden. Ein anderer Nachteil lag darin, daß zunächst vor Beginn des Meß-, Anreiß- und/oder Antastvorganges, der in der neuen Position des Gerätes 15 abzuwickeln war, so lange gewartet werden mußte, bis die Schwingungen abgeklungen waren und das Gerät 15 schwingungsfrei die tatsächliche Endposition eingenommen hatte. Dies war lästig und erforderte erheb­ liche Leerzeiten. Diese Leerzeiten verlängern die Zwischen­ zeiten zwischen den einzelnen Meß-, Anreiß- und/oder An­ tastvorgängen erheblich. Besonders dann, wenn nur kurze Wegstrecken zwischen den einzelnen Messungen z.B. in X-Richtung zurückzulegen sind, überlagern sich den Schwingungen, die durch das Abbremsen bedingt sind, noch solche Schwingungen, die durch das Anfahren und Beschleu­ nigen des Gerätes 15 erzeugt wurden, um dieses von der einen Position in die andere zu verfahren. Hinzu kommt, daß aufgrund der vom Fuß 16 hochragenden Säule 17 ein relativ hoher Schwerpunkt vorhanden ist, der sich noch durch die unterschiedliche Vertikalposition des Kreuz­ schiebers 18 ändert. Dadurch bedingt neigt die Säule 17 beim Anfahren und Beschleunigen sowie beim Verzögern und Abbremsen des Gerätes 15, jeweils in Linearverschiebe­ richtung gemäß X-Achse betrachtet, zu recht erheblichen Schwingungen, die sich in erläuterter Weise nachteilig bemerkbar machten.

Dadurch nun, daß das lineare Stützteil 31 mittels der Blattfedern 30 relativ zum Gestell 11 quer zur Längser­ streckung, also quer zur X-Achse, federnd gehalten ist, können diese Schwingungen federelastisch gedämpft werden, ohne dabei die steife und starre Halterung des Linear­ teiles 31 in X-Richtung zu beeinträchtigen und weich zu machen. Im Fall einer Beschleunigung und/oder Verzöge­ rung beim Verfahren des Gerätes 15 in X-Richtung relativ zum linearen Stützteil 31 werden Beschleunigungskräfte und/oder Verzögerungskräfte, die in X-Richtung oder parallel dazu wirken, über die schrägen Zahnflanken der Zahnstangenverzahnung 33 in zwei Kraftkomponenten zer­ legt, und zwar eine Komponente in Linearrichtung des Stützteiles 31 und eine weitere Komponente, die recht­ winklig zur erstgenannten Komponente verläuft. Diese quergerichtete Kraftkomponente bewirkt ein federelasti­ sches Wegdrängen des linearen Stützteiles 31 quer zur X-Richtung mit einhergehender Schwingungsdämpfung in dieser Querrichtung. Dagegen wird die in Längsrichtung wirkende Kraftkomponente unverändert starr und steif vom linearen Stützteil 31 aufgenommen und über die Blattfedern 30 ohne Effekt einer Abfederung auf das Gestell 11 weitergeleitet. Das lineare Stützteil 31 ist mithin in Richtung seiner Längserstreckung, mithin in Richtung der X-Achse oder parallel dazu, nach wie vor starr und steif am Gestell 11 gehalten, so daß in Linear­ richtung keine etwaige Abfederung erfolgt, die den Nach­ teil einer etwaigen zusätzlichen Aufschaukelung von Schwingungen beim Beschleunigen oder Verzögern des Ge­ rätes 15 bei der Verschiebung in Richtung der X-Achse hätte, dagegen quer zur Linearrichtung eine federelasti­ sche Abdämpfung des Linearteiles 31 und damit eine Dämpfung der Schwingung geschieht. Wirkt eine Kraft z.B. in Richtung der X-Achse in Fig. 3 nach unten, so werden die beidseitigen Blattfedern 30, die in Fig. 3 oben ange­ ordnet sind, im Bereich ihres Mittelteiles 39 auf Zug be­ ansprucht. Dagegen werden die in Fig. 3 unten befindli­ chen beidseitigen Blattfedern 30 hinsichtlich ihres Mittelteiles 39 auf Druck und/oder Biegung beansprucht. Das lineare Stützteil 31 wird in dieser Linearrichtung daher starr und steif in bezug auf das Gestell 11 ge­ halten. Quer zur X-Achse wirkende Kräfte tendieren dazu, das lineare Stützteil 31 in Fig. 3 z.B. nach rechts wegzu­ drücken. Dies ist dank der Blattfedern 30 möglich, die derartige Kräfte federelastisch aufnehmen und damit Schwingungen insoweit abdämpfen. Auch die in Fig. 3 links befindlichen Blattfedern 30 wirken bei dieser Abfederung mit. Durch die symmetrische Plazierung der Blattfedern beidseitig des linearen Stützteiles 31 wird dieses bei Abfall der wirkenden, federelastisch abzudämpfenden Kräfte selbsttätig wieder in die Ausgangsstellung zurück­ geführt. Im übrigen erfolgt eine symmetrische Kraftver­ teilung. Dadurch, daß die auf der Rückseite 34 ablaufende Stützrolle 43 mittels der Feder 47 ebenfalls abgefedert ist, ist sichergestellt, daß die Stützrolle 43 ebenfalls mit ausfedern kann und dabei immer an der Rückseite 34 anliegt. Die Feder 47 gleicht also Querbewegungen des Stützteiles 31 federelastisch aus. Durch die erreichte Schwingungsdämpfung in Richtung quer zum linearen Stütz­ teil 31 ist erreicht, daß beim Abbremsen des in Position gefahrenen Gerätes 15 dieses in recht kurzer Zeit meß­ bereit ist. Die Leerzeiten beim Verfahren in Richtung der X-Achse zwischen den einzelnen Positionen sind wesent­ lich kürzer. Auch dann, wenn von einer Meßposition zur anderen kurze Wegstrecken durchlaufen werden müssen, bei denen sich beim Abbremsen zusätzlich noch durch das An­ fahren bedingte Schwingungen nachteilig auswirken, führt die federelastische Abdämpfung des Stützteiles 31 zu erheblich verkürzten Zwischenzeiten. Das Gerät 15 ist schneller zur neuen Messung bereit. Im übrigen werden Fehlfunktionen etwa derart ausgeschaltet, daß das Weg­ meßsystem 12 abschaltet, etwa deswegen, weil es bedingt durch geräteseitige Schwingungen einen Kollisionsfall an­ nimmt. Vorteilhaft ist außerdem, daß die einzelnen Elemen­ te, insbesondere die in Eingriff stehenden Getriebeglieder 22, 23, der Antriebseinrichtung 21 spielfrei sind, ohne daß man sonstige zusätzliche Maßnahmen für diese Spiel­ freiheit treffen muß. Bei der Verschiebebewegung in beiden Richtungen der X-Achse herrscht zwischen dem Ritzel 26 einerseits und der Zahnstangenverzahnung 33 andererseits immer ein Kraftschluß ohne Spiel, bedingt durch die Halte­ rung des Stützteiles 31 mittels der Blattfedern 30 am Ge­ stell 11. Zugleich werden durch diese federelastische Auf­ nahme Toleranzen aufgenommen und ausgeglichen, z.B. Fehler im Profil der Zahnstangenverzahnung 33. Auch ein etwaiger Verschleiß im Laufe des Betriebes wird durch die federela­ stische Halterung des linearen Stützteiles 31 jeweils selbsttätig ausgeglichen. Durch die Federung erfolgt eine selbsttätige Nachstellung mit Beibehaltung der Spielfrei­ heit auch bei Verschleiß.

Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist das dem Getriebeglied 23 analoge eine Getriebeglied z.B. in Form des linearen Stützteiles 31 mit Zahnstangenverzah­ nung 33 parallel zur Z-Achse und dabei an der Säule 17 an­ geordnet. In entsprechender Zuordnung ist dann das andere, analog dem Getriebeglied 22 gestaltete Getriebeglied, das vom zugeordneten Antriebsmotor angetrieben wird, am Kreuz­ schieber angeordnet, wobei diese beiden getrieblich zusam­ menwirkenden Getriebeglieder dann für eine motorische Ver­ schiebung des Kreuzschiebers 18 relativ zur Säule 17 in Richtung der Z-Achse ausgebildet sind. Diese Gestaltung kann auch zusätzlich zu der beschriebenen vorgesehen sein. Analog oder zusätzlich dazu kann in gleicher Weise auch die Antriebseinrichtung gestaltet sein, die für den An­ trieb in Richtung der Y-Achse vorgesehen ist. In diesem Fall ist das lineare Stützteil, z.B. die Zahnstangenver­ zahnung, am Querarm 19 angebracht, während das andere, da­ mit in Eingriff stehende und vom Antriebsmotor angetrie­ bene Getriebeglied am Kreuzschieber 18 angeordnet ist. Auch in diesen beiden Fällen ist dann das jeweilige line­ are Stützteil an der Säule 17 bzw. am Querarm 19 in glei­ cher Weise mittels Blattfedern quer zur Achsrichtung ab­ gefedert, dagegen in Achsrichtung starr und steif gehal­ ten.

Es versteht sich, daß bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel das gleiche Prinzip auch bei ähnlich gestalteten sonstigen Meßgeräten, z.B. auch bei Portal­ maschinen verwandter Art, zum Einsatz kommen kann.

Claims (22)

1. Gerät zum dreidimensionalen Messen und/oder Anreißen und/oder Antasten mit zumindest einem an oder auf einem Gestell (11) horizontal (X-Achse) verschiebbaren Fuß (16) mit auf­ ragender, zum Gestell (11) rechtwinklig verlaufender Säule (17), auf der ein Kreuzschieber (18) vertikal (Z-Achse) verschiebbar ist, in dem ein Querarm (19) horizontal (Y-Achse) und dabei quer zur Säule (17) und zur Verschieberichtung (X-Achse) des Fußes (11) ver­ schiebbar gelagert ist, sowie mit mindestens einer An­ triebseinrichtung (21) für eine motorische Verschiebung in zumindest einer der drei Verschieberichtungen (X-, Y- und Z-Achse), die zwei getrieblich zusammenwirkende, eine lineare Verschiebebewegung des einen Geräteteiles relativ zum anderen Geräteteil erzeugende Getriebeglieder (22, 23) aufweist, dadurch gekennzeich­ net, daß zumindest eines der beiden Getriebeglieder (22, 23) in Linearverschieberichtung (z.B. X-Richtung) und/oder quer zu dieser Linearverschieberichtung (z.B. X-Richtung) federnd am jeweiligen Geräteteil (16 bzw. 11) gehalten ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das eine Getriebeglied (23) in Linearverschieberichtung (X-Achse) steif und starr und quer zur Linearverschieberichtung federnd gehalten ist.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeich­ net durch das eine Getriebeglied (23) in der Linearverschieberichtung (X-Achse) steif und starr haltende und quer zur Linearverschieberichtung federnd lagernde Federelemente (29), die einerseits am Getriebe­ glied (23) und andererseits an dem jenes haltenden Ge­ räteteil (11) befestigt sind.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Federelemente (29) aus einzelnen Blattfedern (30) bestehen.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das federnd gehaltene Getriebeglied (23) aus einem linearen Stützteil (31) gebildet ist.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Blattfedern (30) auf beiden Seiten des linearen Stützteiles (31) längs dieses ange­ ordnet sind, vorzugsweise in jeweils spiegelbildlicher Anordnung.

7. Gerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das lineare Stützteil (31) mittels der Federelemente (29), insbesondere der Blattfedern (30), frei schwebend und in Abstand vom Geräteteil (11) gehalten ist.

8. Gerät nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (30) hochkant angeordnet sind.

9. Gerät nach einem der Ansprüche 5-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (30) jeweils mit einem ersten Federschenkel (35) an einer Seite des linearen Stützteiles (31) anliegen und be­ festigt sind, ferner einen an diesen ersten Feder­ schenkel (35) anschließenden, abgekröpften und in Ab­ stand von dieser Seite des linearen Stützteiles (31) und frei verlaufenden Mittelteil (39) aufweisen und mit einem an den Mittelteil (39) anschließenden zweiten Federschenkel (37), der zumindest in etwa parallel zum ersten Federschenkel (35) und in Längsabstand davon verläuft, am Geräteteil (11) anliegen und befestigt sind.

10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Blattfedern (30) jeweils mit ihrem zweiten Federschenkel (37) an einem Halte­ schenkel (40) eines am Geräteteil (11) befestigten Tragwinkels (41) befestigt sind.

11. Gerät nach Anspruch 9 oder 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Blattfedern (30) an den beiden Enden des linearen Stützteiles (31) mit ihren zweiten Federschenkeln (37) voneinander weg gerichtet angeordnet sind.

12. Gerät nach einem der Ansprüche 9-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (30) auf dem Längenbereich zwischen den beiden Enden des linearen Stützteiles (31) auf jeder Seite des Stütz­ teiles (31) paarweise angeordnet sind, wobei die zweiten Federschenkel (37) jedes Paares aufeinander zu gerichtet sind.

13. Gerät nach einem der Ansprüche 5-12, dadurch gekennzeichnet, daß das federnd gehal­ tene lineare Stützteil (31) eine lineare Getriebe­ stange (32) aufweist, die mit zumindest einem Antriebs­ rad (24) getrieblich zusammenwirkt, das von einem Antriebsmotor (26) angetrieben ist.

14. Gerät nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Getriebestange (32) auf einer Seite eine Zahnstangenverzahnung (33) aufweist und daß das Antriebsrad (24) aus einem verzahnten Ritzel (28) gebildet ist, das in Getriebeeingriff mit der Zahnstangenverzahnung (33) steht.

15. Gerät nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die einzelnen Blattfedern (30) im Bereich zwischen der Zahnstangenverzahnung (33) und dem Geräteteil (11) angeordnet sind, an dem die Blatt­ federn (30) mit ihrem zweiten Federschenkel (37) be­ festigt sind.

16. Gerät nach einem der Ansprüche 5-15, gekenn­ zeichnet durch eine federelastisch an die­ jenige Rückseite (34) des linearen Stützteiles (31) angedrückte Stützrolle (43), die der Seite gegenüber­ liegt, auf der das lineare Stützteil (31) getrieblich mit einem Getriebeglied (22) zum Antrieb zusammen­ wirkt.

17. Gerät nach Anspruch 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stützrolle (43) an der der Zahnstangenverzahnung (33) abgewandten Rückseite (34) der Getriebestange (32) anliegt und abrollt.

18. Gerät nach Anspruch 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stützrolle (43) mit ihrer Drehachse (44) etwa achsparallel zu derjenigen des Antriebsrades (24), insbesondere des Ritzels (28), an­ geordnet ist und am gleichen Geräteteil (16, 27) wie das Ritzel (28) gehalten ist.

19. Gerät nach Anspruch 17 oder 18, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Antriebsrad (24), insbesondere Ritzel (28), und die Stützrolle (43) die Getriebestange (32) zwischen sich aufnehmen.

20. Gerät nach einem der Ansprüche 16-19, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützrolle (43) an einem Träger (45) um ihre Achse (44) frei drehbar gehalten ist, der um eine quer zur Drehachse (44) und etwa parallel zur Linearverschieberichtung (X-Achse) verlaufende Schwenkachse (46) schwenkbar am Geräteteil (16, 27) gelagert ist, und daß in Abstand von der Schwenkachse (46) eine Feder (47) angeordnet ist, die einerseits am Träger (45) und andererseits am Geräte­ teil (16, 27) abgestützt ist und die Stützrolle (43) an die Rückseite (34) der Getriebestange (32) andrückt.

21. Gerät nach einem der Ansprüche 1-20, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Getriebe­ glied (23), insbesondere lineare Stützteil (31), am Gestell (11) angeordnet ist und daß das zugeordnete andere Getriebeglied (22), insbesondere Antriebsrad (24) mit Antriebsmotor (26) und Stützrolle (43), am Fuß (16) angeordnet ist und beide für eine motorische Verschiebung des Gerätes (15) in Richtung der X-Achse ausgebildet sind.

22. Gerät nach einem der Ansprüche 1-20, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Getriebe­ glied (23), insbesondere lineare Stützteil (31), am Querarm (19) oder an der Säule (17) angeordnet ist und daß das zugeordnete andere Getriebeglied (22), insbe­ sondere Antriebsrad (24) mit Antriebsmotor (26) und Stützrolle (43), am Kreuzschieber (18) angeordnet ist und beide getrieblich zusammenwirkende Getriebeglieder für eine motorische Verschiebung in Richtung der Y-Achse bzw. der Z-Achse ausgebildet sind.