DE3733617C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrkoordinaten-Meßmaschine, insbe­ sondere zur dreidimensionalen Fertigungskontrolle von Werkstücken, mit einem Grundgestell, bestehend aus einem Ständer zur Einstellung und Arretierung eines beweglichen Meßtisches für das Werkstück in der Richtung der X-Achse, sowie einem mit dem ersten Ständer rechtwinklig verbundenen zweiten Ständer zur Einstellung und Arretierung eines in Richtung der Y-Achse beweglichen Schlittens, durch den ein wenigstens in Richtung von zwei Achsen bewegliches Meßinstrument einstellbar ist.

Bekannt geworden sind Mehrkoordinaten-Meßgeräte, die aus Baugruppen eines Meßgeräte-Baukastens zusammengestellt werden können. In einem Fall ist ein Meßtisch in Richtung der X-Achse entlang eines ersten Ständers beweglich, mit dem ein zweiter Ständer rechtwinklig verbunden ist. Zur Einstellung und Arretierung eines in Richtung der Z-Achse beweglichen Schiebers für das Meßinstrument dient ein in Richtung der Y-Achse beweglicher Schlitten mit einer Säule (DE-Z.: VDI-Z.: (1981) Nr. 10-Mai(II), Seiten 403-412).

In dieser Literaturstelle, vor allem in der Fig. 16, sind lediglich Prinzipdarstellungen der Einzelteile des Meßgeräte-Baukastens MGB darge­ stellt. Spezielle technische Einzelheiten sind nicht erkennbar. Insbesondere sind keine Hinweise auf konstruktive Ausbildungen gegeben.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfache, zu kontinuierlichen Qualitätskontrollen von Werkstücken geeignete Maschine zu schaffen, die auch in schmutzgefährdeten Räumen mit preiswert herzu­ stellenden Elementen eine exakte Maß- bzw. Qualitätskontrolle er­ möglicht.

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

Durch das synergistische Zusammenwirken der in diesem Anspruch gekenn­ zeichneten Merkmale läßt sich die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe in optimaler Weise lösen. Durch die besondere Anordnung der Ständer ist ein außerordentlich sicheres und preiswertes Grundgestell für die Mehrkoordinaten-Meßmaschine realisierbar. Diese Anordnung in Verbindung mit der Maßnahme, daß die Antriebs- und Führungselemente sowie die Längenmeß­ systeme der X- und Y-Achsen unterhalb der waagerechten Meßtischebene ange­ ordnet sind, ist eine preisgünstige Konstruktion möglich. Dadurch, daß der in Richtung der Y-Achse bewegliche Schliten eine Säule zur Einstellung und Arretierung eines Schiebers trägt, wird ein kompakter Anschluß der Einstellmöglichkeit entlang der Z-Achse an die aus den Trägern entlang der X- und der Y-Achse gegebenen Grundkonstruktion ermöglicht. Durch die besondere Anordnung und Einstellmöglichkeit des Meßarmes am entlang der Z-Achse beweglichen Schieber wird erreicht, daß während des Meßvorganges der Meßarm seinen Hebelarm nicht verändert. Dies vereinfacht den Meßvorgang und erhöht die Meßgenauigkeit wesentlich, da keine wechselnden Biegemomente auf die Säule wirken. Auch wird der Anwendungsbereich der Meßmaschine unter vielfältigen Einsatzbedingungen beträchtlich erweitert und die Zulänglich­ keit und Einsehbarkeit des Meßvolumens optimiert.

Von besonderem Vorteil ist, daß die Antriebs- und Führungselemente sowie die Längenmeßsysteme der X-, Y- und Z-Achsen in einem gemeinsamen, unter Überdruck 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 Führungselemente in einfacher, relativ offener Bauweise auszubilden. Die Faltenbälge und Jalousien haben nicht nur die Funktion, dem Zutritt von Staub und Schmutz zu den empfindlichen Teilen zu verhindern, sondern sie sind auch die Voraussetzung dafür, daß innerhalb des umkleideten Raumes trotz der beweglichen Teile (Meßtisch, Schlitten, Schieber) ein hinreichender Überdruck aufrechterhalten werden kann.

Zwar sind Jalousien und Faltenbälge an Dimensionsmeßgeräten bekannt geworden (DE 32 08 412 A1), jedoch sind diese nur dafür vorgesehen, Staub von empfindlichen Teilen abzuhalten. Sie sind keineswegs imstande, einen unter Überdruck stehenden Raum abzugrenzen, in welchem alle empfindlichen Teile der Mehrkoordinaten-Meßmaschine untergebracht sind, und der gegenüber den beweglichen Teilen durch Jalousien bzw. Faltenbälge abgegrenzt ist. Die erfindungsgemäß eingesetzten Jalousien und Faltenbälge erfüllen eine Doppel­ funktion: Einerseits sollen sie den Zutritt von Staub und Schmutz zu den empfindlichen Teilen der Mehrkoordinaten-Meßmaschine verhindern, zum anderen sollen sie es aber auch ermöglichen, daß zwischen der Begrenzung des unter Überdruck stehenden Raumes und den beweglichen Teilen eine Wirkver­ bindung hergestellt ist, die das Aufrechterhalten eines bestimmten Über­ druckes und das Ausblasen der komprimierten Luft aus den Begrenzungslinien zwischen den Jalousien bzw. Faltenbälgen und der Begrenzung des Raumes gestattet.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 10. Obzwar die rechtwinklige Anordnung des zweiten Ständers am ersten Ständer zur Lösung der Meßaufgabe ohne Bedeutung ist, gestattet die unsymmetrische Anordnung des Ständers für die Y-Achse am Ständer für die X-Achse die Anbringung eines Sitzplatzes für die Bedienungsperson, da der zweite Ständer so mit dem ersten verbunden ist, daß, ohne den Meßvorgang zu stören, genügend Platz für die Bedienungsperson verbleibt.

Zur Vereinfachung der Gesamtkonstruktion trägt auch das im Anspruch 3 gekennzeichnete Merkmal bei. Dieser Überdruck braucht nur so hoch bemessen zu sein, daß er verhindert, daß Staub- bzw. Schmutzpartikel an die Antriebs- bzw. Führungselemente bzw. die Längenmeßsysteme herankommen.

In Verbindung mit den in den Ansprüchen 4 bis 6 gekennzeichneten Maßnahmen läßt sich eine weitgehende Ausnutzung der Meßvolumina erreichen, da die für die Meßgenauigkeit wichtigen Führungselemente nicht mit Gegenständen im Meß­ volumen kollidieren können.

Die Ansprüche 7 und 8 kennzeichnen vorteilhafte konstruktive Maßnahmen, die wesentlich zur preiswerten Gestaltung der Mehrkoordinaten-Meßmaschine beitragen. In vorteilhafter Weise ist die Erfindung gemäß Anspruch 9 da­ durch gekennzeichnet, daß die Ständer Stahlprofile sind. Diese Stahlprofile können als viereckige 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 vermittels einer einfachen Anschlußplatte gemäß Anspruch 8 miteinander verbunden werden. Von besonderem Vorteil ist die Anordnung eines zusätzlichen, um eine in Richtung der Z-Achse verlaufenden Achse verschwenkbaren Meßtisches. An sich ist die Verwendung eines Drehtisches in Maschinen der in Rede stehenden Art nichts besonderes. Der erfindungsgemäße Drehtisch hingegen ist vollständig in den ihn tragenden Meßtisch integriert und bildet mit diesem eine bauliche Einheit. Hierdurch wird das Meßvolumen nicht durch das Bau­ volumen des Drehtisches eingeschränkt.

Ausführungsbeispiele 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 Führungselemente 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. 4 zeigt, daß auf dem Meßtisch 6 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 (10)

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 in Richtung X-Achse sowie einem mit dem ersten Ständer rechtwinklig verbundenen zweiten Ständer zur Ein­ stellung und Arretierung eines in Richtung der Y-Achse beweglichen Schlittens, durch den ein wenigstens in Richtung von zwei Achsen bewegliches Meßinstrument einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der in Richtung der Y-Achse (16) bewegliche Schlitten (11) eine Säule (12) zur Einstellung und Arretierung eines in Richtung der Z-Achse (17) beweglichen Schiebers (13) mit einem Meßarm (29) für das Meßinstrument (18) trägt, daß der Meßarm (29) relativ zum Schieber (13) in verschiedenen Positionen entlang der Y- und/oder Z-Achse fest­ legbar ist, und daß die Antriebs- und Führungselemente (19, 20) sowie die Längenmeßsysteme (21) der X-, Y-Achsen (14, 16) unterhalb der waage­ rechten Meßtischebene (7) angeordnet und zusammen mit den Führungs­ elementen und den Längenmeßsystemen der Z-Achse (17) in einem gemeinsamen unter Überdruck stehenden Raum (22) untergebracht sind, welcher nach außen von der Verkleidung (23, 24) des Grundgestells (3) begrenzt ist, mit der der Meßtisch (6), die Säule (12) und der Schieber (13) über Jalousien (26) bzw. Faltenbälge (27) in Wirkverbindung stehen.

2. Mehrkoordinaten-Meßmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Y-Achse (16) außerhalb der Mittelsenkrechten (15) zur X-Achse (14) verläuft.

3. Mehrkoordinaten-Meßmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anordnung (28) zur Erzeugung eines Überdrucks inner­ halb der Verkleidung (23, 24) des Grundgestells (3) vorgesehen ist.

4. Mehrkoordinaten-Meßmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zum Halten des Meßarmes (29) eine Aufnahme (32) vorgesehen ist, die am Schieber (13) bzw. einer gegenüber diesem verschiebaren und festlegbaren Anschlußplatte (33) in Z-Richtung verschiebbar und festlegbar ist.

5. Mehrkoordinaten-Meßmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßarm (29) gegenüber der Aufnahme (32) in Richtung der Y-Achse verschiebbar und festlegbar ist.

6. Mehrkoordinaten-Meßmaschine nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Meßinstrument (18) am Meßarm (29) wahlweise in Richtung der Y-Achse (16) oder der Z-Achse (17) festlegbar ist.

7. Mehrkoordinaten-Meßmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 6, 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.

8. 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.

9. Mehrkoordinaten-Meßmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ständer (4, 8) Stahlprofile sind.

10. Mehrkoordinaten-Meßmaschine nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem in Richtung der X-Achse (14) verschiebbaren Meßtisch (6) ein zusätzlicher, um eine in Richtung der Z-Achse (17) verlaufende Achse verschwenkbarer Meßtisch (37) vorgesehen ist.