DE3733617A1 - Mehrkoordinaten-messmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrkoordinaten-Meßmaschine, insbeson­ dere zur dreidimensionalen Fertigungskontrolle von Werkstücken mit einem Grundgestell bestehend aus einem Ständer zur Einstellung und Arretierung eines beweglichen Meßtisches für das Werkzeug sowie einem mit dem ersten Ständer verbundenen zweiten Ständer zur Einstellung und Arretierung eines wenigstens in Richtung von zwei Achsen beweglichen Meßinstrumentes.

Bekannt geworden ist ein Meßroboter für flexible Fertigungssysteme (FFS) der Fa. SENTINEL, bei welchem das zu kontrollierende Werkstück auf einem indexierbaren Drehtisch festgespannt ist. Der Drehtisch sitzt auf einem ersten Ständer, der mit einem zweiten Ständer verbunden ist, auf welchem eine Vorrichtung zum Einstellen des Meßinstrumentes beweglich und arre­ tierbar angeordnet ist. Im einzelnen sind auf der Oberfläche des Ständers Führungselemente angeordnet, auf denen in Richtung der X-Achse ein Schie­ ber beweglich und arretierbar ist. An diesem Schieber ist mittels zweier weiterer, in Richtung der Y-Achse verlaufenden Führungselemte ein weiterer Schieber beweglich und arretierbar, an welchem schließlich ein in Richtung der Z-Achse beweglicher und arretierbarer Schlitten sitzt, an welchem in Richtung der Y-Achse das Meßinstrument in Form eines waagerechten Meß­ tasters angeordnet ist.

Die Eigenart dieses Meßroboters der Fa. SENTINEL besteht darin, daß der rotierende Meßtisch in Längsrichtung unbeweglich ist, und daß die Beweg­ lichkeit des Meßinstrumentes entlang dreier Achsen durch Schieber bzw. Schlitten erfolgt, die auf dem zweiten Ständer gelagert sind. Eine weitere Eigenart des SENTINEL-Meßroboters besteht darin, daß die Antriebs- und Füh­ rungselemente sowie die Meßsysteme relativ offen angeordnet sind, so daß bezüglich des Einsatzes des Meßroboters in schmutz- und staubgefährdeten Räumen eine individuelle Schutzkabine nach Kundenwunsch gebaut werden muß. Eine solche Schutzkabine behindert jedoch die zügige Werkstückkontrolle, da die Werkstücke - meist am Ende eines kontinuierlichen Fertigungsganges - einzeln auf den Meßtisch unter der Schutzhaube verbracht werden müssen. Nach dem Meßvorgang müssen die Werkstücke erneut bewegt werden, wobei es unver­ meidlich ist, die Schutzkabine ebenfalls zu öffnen, abzuheben oder zu be­ wegen.

Hinzu kommt, daß die Grundkonzeption, d.h. der Aufbau des Grundgestelles der Mehrkoordinaten-Meßmaschine verbesserungsbedürftig erscheint.

Dem gegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfach, zu kontinuierlichen Qualitätskontrollen von Werkstücken geeignete Meßmaschine zu schaffen, die auch in schmutzgefährdeten Räumen mit preis­ wert herzustellenden Elementen eine exakte Maß- bzw. Qualitätskontrolle er­ möglicht.

Es wurde gefunden, daß sich diese Aufgabe in einfacher Weise mit den im An­ spruch 1 gekennzeichneten Maßnahmen erreichen läßt.

Die erfindungsgemäße Mehrkoordinaten-Meßmaschine weist einen Meßtisch auf, der in Richtung der X-Achse entlang des ersten Ständers beweglich, ein­ stellbar und arretierbar ist. Die Bewegung des Meßinstrumentes erfolgt gegen­ über dem zweiten Ständer, der rechtwinklig mit dem ersten Ständer verbunden ist. lm einzelnen wird zur Einstellung und Arretierung eines beweglichen Schlittens in Richtung der Y-Achse das auf dem zweiten Ständer befestigte System von Führungselementen eingesetzt. Der in Richtung der Y-Achse be­ wegliche Schlitten ist fest mit einer Säule verbunden, an welcher in Rich­ tung der Z-Achse ein Schieber eingestellt und arretierbar ist, an welchem das Meßinstrument sitzt.

Von besonderem Vorteil ist, daß die Antriebs- und Führungselemente sowie die Längenmeßsysteme der X-, Y- und Z-Achsen in einem gemeinsamen unter Über­ druck stehenden Raum untergebracht sind, welcher im wesentlichen von der Verkleidung des Grundgestells begrenzt ist. Diese Maßnahme schützt nicht nur die empfindlichen Teile der Mehrkoordinaten-Meßmaschine vor Verschmutzung und Staub, sondern gestattet es auch, vor allem die Antriebs- und Führungs­ elemente in einfacher, relativ offener Bauweise auszubilden.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 14.

Die im Anspruch 3 gekennzeichnete Maßnahme gestattet die einfache Anbringung eines Sitzplatzes für die Bedienungsperson, da der zweite Ständer so mit dem ersten Ständer verbunden ist, daß, ohne den Meßvorgang zu stören, ge­ nügend Platz für die Bedienungsperson verbleibt.

Innerhalb der Verkleidung des Grundgestells ist gemäß Anspruch 5 eine An­ ordnung zur Erzeugung eines Überdruckes vorgesehen. Dieser Überdruck braucht nur so hoch bemessen zu sein, daß er verhindert, daß Staub- bzw. Schmutz­ partikel an die Antriebs- bzw. Führungselemente bzw. die Längenmeßsysteme herankommt.

Nach Anspruch 7 sitzt das Meßinstrument an einem Meßarm, der am in der Z- Achse beweglichen Schieber in Richtung der Y- und/oder der Z-Achse einstell­ bar und in verschiedenen Positionen festlegbar ist. Hierdurch erreicht man, daß während des Meßvorganges der Meßarm seinen Hebelarm nicht verändert. Dieses vereinfacht wesentlich den Meßvorgang. In Verbindung mit den in den Ansprüchen 8 und 9 gekennzeichneten Maßnahmen läßt sich eine weit­ gehende Ausnutzung der Meßvolumina erreichen, woraus sich die im Anspruch 13 gekennzeichneten Merkmale ergeben.

In vorteilhafter Weise ist die Erfindung weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Ständer Stahlprofile sind. Diese Stahlprofile können als vier­ eckige Rohre, Kastenträger, aber auch als Doppel-T-Träger ausgebildet sein. In allen Fällen ist es möglich, die beiden Ständer auf einfache Weise sicher und fest im rechten Winkel miteinander zu verbinden. Werden für die Ständer Kastenträger verwendet, können sie mittels einer einfachen Anschlußplatte gemäß Anspruch 11 miteinander verbunden werden.

Falls erwünscht kann die Mehrkoordinaten-Meßmaschine nach der Erfindung auch gemäß Anspruch 14 mit einem verschwenkbaren Meßtisch ausgerüstet werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Gesamtansicht der Mehrkoordinaten-Meßmaschine nach der Erfindung mit teilweise weggebrochener Verkleidung,

Fig. 2 Einzelheiten der Mehrkoordinaten-Meßmaschine ohne Verkleidung,

Fig. 3 eine Seitenansicht der Meßmaschine nach der Erfindung,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Meßmaschine ohne Verkleidung,

Fig. 5 ein Konstruktionsdetail und

Fig. 6 Einzelheiten der Mehrkoordinaten-Meßmaschine und

Fig. 7 ein weiteres Konstruktionsdetail.

In der perspektivischen Gesamtansicht der Mehrkoordinaten-Meßmaschine 1 ist hinter der teilweise weggebrochenen Verkleidung 23 ein erster Ständer 4 erkennbar, der im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem in Richtung der X-Achse sich erstreckenden Kastenträger besteht, dessen erkennbares Ende auf einem Fuß befestigt ist. Auf dem Ständer 4 sind Füh­ rungselemente 20 erkennbar, auf welchem ein Meßtisch 6 mit einer Meßtisch­ ebene 7 von einem nur schematisch angedeuteten Antriebselement 19 in Rich­ tung der X-Achse hin- und herbeweglich ist.

Rechtwinklig zum ersten Ständer 4 ist, wie dieses die Fig. 2 im einzelnen erkennen läßt, ein zweiter Ständer 8 befestigt, der mittels einer Anschluß­ platte 10 am ersten Ständer 4 befestigt ist. Auch der zweite Ständer 8 ist als Kastenträger ausgebildet.

Ohne am Kern der Erfindung etwas zu ändern, können die Ständer auch als Doppel-T-Träger oder als entsprechend anders geformte Stahlprofile aus­ gebildet sein. Die Oberflächen des ersten Ständers 4 und des zweiten Stän­ ders 8 sind mit 5 bzw. 9 bezeichnet. Beide rechtwinklig miteinander verbun­ denen Ständer 4 und 8 bilden das Grundgestell der Mehrkoordinaten-Meßma­ schine 1.

Auf der Oberfläche 9 des zweiten Ständers 8 sind Führungselemente 20 vorge­ sehen, auf welchem in Richtung der Y-Achse ein Schlitten 11 einstellbar ist, welcher eine Säule 12 trägt, auf welcher in Richtung der Z-Achse ein Schie­ ber 13 einstellbar und arretierbar ist.

Auf den Oberflächen 5 und 9 der Ständer sind an sich bekannte Längenmeß­ systeme 21 angeordnet.

Fig. 3 läßt erkennen, daß innerhalb der Verkleidung 23 eine Anordnung 28 zur Erzeugung eines Überdruckes vorgesehen ist. Erfindungsgemäß begrenzt die Verkleidung 23 einen unter Überdruck stehenden Raum 22, in welchem die Luft in Richtung der im einzelnen nicht bezeichneten Pfeile so abgeführt wird, daß dadurch verhindert wird, daß die Antriebselemente 19, die Füh­ rungselemente 20 bzw. die Längenmeßsysteme 21 unter Staub- bzw. Schmutz­ einfluß geraten.

Fig. 5 zeigt, daß der zweite Ständer 8 mittels der Anschlußplatte 10 am ersten Ständer 4 so angeordnet ist, daß die Y-Achse 16 nicht mit der Mittel­ senkrechten 10 auf der X-Achse 14 zusammenfällt. Hierdurch entsteht - wie bereits ausgeführt - genügend Platz für einen Sitzplatz der Bedienungs­ person.

Die Verkleidung 23 ist mittels nur angedeuteter Befestigungselemente 25 mit den Ständern 4 bzw. 8 verbunden. Eine Bodenverkleidung 24 sorgt für einen Abschluß des unter Überdruck stehenden Raumes 22 nach unten.

Insbesondere Fig. 1 läßt erkennen, daß der Meßtisch 6, die Säule 12, aber auch der Schieber 13 über Jalousien 26 bzw. Faltenbälge 27 mit der Ver­ kleidung 23 der Mehrkoordinaten-Meßmaschine 1 in Wirkverbindung steht.

Ein Meßarm 29 sitzt in einer Aufnahme 32 und ist in dieser Aufnahme in Richtung der Y-Achse einstellbar und mittels einer Festklemmschraube 30 in jeder gewünschten Lage arretierbar. Hierdurch wird erreicht, daß beim Verfahren des Schlittens 11 in Richtung der Y-Achse der Meßarm 29 stets den gleichen Hebelarm behält.

Die Aufnahme 32 ihrerseits ist, wie dieses die Fig. 1 erkennen läßt, be­ weglich an einer Anschlußplatte 33 angeordnet und kann gegenüber dieser in Richtung der Z-Richtung verschoben und beispielsweise mittels einer Fest­ klemmschraube 31 in einer gewünschten Position arretiert werden. Die An­ schlußplatte 33 ihrerseits wird mittels eines Antriebselementes 19 ent­ lang der Führungselemente 20 in Richtung der Z-Achse bewegt.

Fig. 5 deutet an, daß die Führunselemente 20 mittels einer Ausgleichs- bzw. Klebeschicht 34 auf der relativ rauhen Oberfläche 5 bzw. 9 eines Ständers 4 bzw. 8 befestigt sein kann. Die Befestigung der Führungselemente 20 auf den Oberflächen 5 bzw. 9 der Ständer 4 bzw. 8 geschieht nach einem Ver­ fahren, welches nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist.

Fig. 5 zeigt, daß auf dem Meßtisch 7 auf an sich bekannte Weise auch ein zusätzlicher Meßtisch 37 angeordnet sein kann, welcher gegenüber dem Meß­ tisch 6 verschwenkbar ist.

Fig. 6 zeigt schematisch, daß das Meßinstrument 18 in die Richtung der Z- Achse bzw. in die Richtung der Y-Achse verschwenkt werden kann. Hierdurch ist es in Verbindung mit der Festlegbarkeit der Aufnahme 32 an der Anschluß­ platte 33, die am Schieber 13 befestigt ist, möglich, die Meßvolumina 35 und 36 in Richtung der X-, Y- und Z-Achsen 14, 16 und 17 zu erfassen, in denen das Werkstück 2 angeordnet ist. Bei senkrecht stehendem Meßinstrument 18 und richtiger Einstellung der Aufnahme 32 gegenüber der Anschlußplatte 33 kann ein Werkstück 2 innerhalb des Meßvolumens 36 kontrolliert werden. Bei in Y-Richtung eingestelltem Meßinstrument 18 ist ein Werkstück 2 innerhalb des Meßvolumens 35 erfaßbar, wenn der Meßarm 29 in der Aufnahme 32 und diese gegenüber der Anschlußplatte 33 richtig festgelegt sind.

Fig. 7 zeigt in einer schematischen Draufsicht den Meßarm 29, die Aufnahme 32 und eine Einstell- und Arretierungsmöglichkeit der entsprechend ausgebil­ deten Aufnahme 32 gegenüber der Anschlußplatte 33 gegenüber dem Schieber 13. Hierzu sind entgegen der in Fig. 2 dargestellten Festklemmschraube 31 Fest­ klemmschrauben 38 vorgesehen, von denen, der Einfachheit wegen, nur eine dar­ gestellt ist. Diese Feststellschrauben 38 weisen je ein Gleitstück 39 auf, welches in einem entsprechenden Gleitschlitz 40 der Anschlußplatte 33 bei ge­ lösten Klemmschrauben 38 eingestellt und durch Anziehen dieser Schrauben 38 arretiert werden kann.

Die elektronische Meßwerterfassung, -auswertung und Darstellung ist nicht Ge­ genstand dieser Erfindung.

Liste der verwendeten Bezeichnungen

 1 Mehrkoordinaten-Meßmaschine
 2 Werkstück
 3 Grundgestell
 4 erster Ständer
 5 Oberfläche
 6 Meßtisch
 7 Meßtischebene
 8 zweiter Ständer
 9 Oberfläche
10 Anschlußplatte
11 Schlitten
12 Säule
13 Schieber
14 X-Achse
15 Mittelsenkrechte
16 Y-Achse
17 Z-Achse
18 Meßinstrument
19 Antriebselement
20 Führungselement
21 Längenmeßsystem
22 unter Überdruck stehender Raum
23 Verkleidung
24 Bodenverkleidung
25 Befestigungselemente für die Verkleidung
26 Jalousie
27 Faltenbalg
28 Anordnung zur Erzeugung eines Überdruckes
29 Meßarm
30 Festklemmschraube
31 Festklemmschraube
32 Aufnahme
33 Anschlußplatte
34 Ausgleichsschicht
35 Meßvolumen
36 Meßvolumen
37 zusätzlicher Meßtisch
38 Feststellschraube
39 Gleitstück
40 Gleitschlitz

Claims (14)

1. Mehrkoordinaten-Meßmaschine, insbesondere zur dreidimensionalen Ferti­ gungskontrolle von Werkstücken mit einem Grundgestell bestehend aus einem ersten Ständer zur Einstellung und Arretierung eines beweglichen Meßtisches für das Werkstück sowie einem mit dem ersten Ständer verbun­ denen zweiten Ständer zur Einstellung und Arretierung eines wenigstens in Richtung von zwei Achsen beweglichen Meßinstrumentes, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßtisch (6) in Richtung der X-Achse (14) entlang des ersten Ständers (4) beweglich ist, daß der zweite Ständer (8) rechtwinklig mit dem ersten Ständer (4) verbunden ist und zur Einstellung und Arretie­ rung eines in Richtung der Y-Achse (16) beweglichen Schlittens (11) mit einer Säule (12) zur Einstellung und Arretierung eines in Richtung der Z-Achse (17) beweglichen Schiebers (13) für das Meßinstrument (18) dient und daß die Antriebs- und Führungselemente (19, 20) sowie die Längenmeß­ systeme (21) der X-, Y- und Z-Achsen (14, 16, 17) in einem gemeinsamen unter Überdruck stehenden Raum (22) untergebracht sind, welcher im wesent­ lichen von der Verkleidung (23, 24) des Grundgestells (3) begrenzt ist.

2. Mehrkoordinaten-Meßmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente (20) der X- und Y-Achsen (14, 16) unterhalb der waagerechten Meßtischebene (7) angeordnet sind.

3. Mehrkoordinaten-Meßmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Y-Achse (16) außerhalb der Mittelsenkrechten (15) zur X-Achse (14) verläuft.

4. Mehrkoordinaten-Meßmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Meßtisch (6), die Säule (12) und der Schieber (13) über Jalousien (26) bzw. Faltenbälge (27) mit der Verkleidung (23) des Grundgestells (3) in Wirkverbindung stehen.

5. Mehrkoordinaten-Meßmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß innerhalb der Verkleidung (23, 24) des Grundgestells (3) eine Anordnung (28) zur Erzeugung eines Überdruckes vorgesehen ist.

6. Mehrkoordinaten-Meßmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Meßtisch (6) aus synthetischem Material, z.B. Polymer­ beton geformt bzw. gegossen ist.

7. Mehrkoordinaten-Meßmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Meßinstrument (18) an einem Meßarm (29) sitzt, der am in der Z-Achse (17) beweglichen Schieber (13) in Richtung der Y- und/oder der Z-Achse (16, 17) einstellbar und in verschiedenen Positionen fest­ legbar ist.

8. Mehrkoordinaten-Meßmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Halten des Meßarmes (29) eine Aufnahme (32) vorgesehen ist, die am Schieber (13) bzw. an einer gegenüber diesem verschiebbaren und festleg­ baren Anschlußplatte (33) verschiebbar und festlegbar ist.

9. Mehrkoordinaten-Meßmaschine nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Meßinstrument (18) am Meßarm (29) wahlweise in Rich­ tung der Y-Achse (16) oder der Z-Achse (17) festlegbar ist.

10. Mehrkoordinaten-Meßmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Führungselemente (20) mittels Ausgleichsschichten (34) mit den relativ rauhen Oberflächen (5, 9) der feststehenden Ständer (4, 8) verbunden, vorzugsweise verklebt sind.

11. Mehrkoordinaten-Meßmaschine nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ständer (4, 8) für die X- bzw. Y-Achsen (14, 16) mittels einer Anschlußplatte (10) miteinander verbun­ den sind.

12. Mehrkoordinaten-Meßmaschine nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ständer (4, 8) Stahlprofile sind.

13. Mehrkoordinaten-Meßmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich die Führungselemente (20) aller Achsen (14, 16, 17) während eines Meßvorganges außerhalb der Meßvolumina (35, 36) befinden.

14. Mehrkoordinaten-Meßmaschine nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Meß­ tisch (37) um eine in Richtung der Z-Achse (17) verlaufende Achse ver­ schwenkbar auf dem in Richtung der X-Achse (14) verschiebbaren Meßtisch (6) vorgesehen ist.