DE3910045C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßschlitteneinheit mit mindestens einem auf einem Führungskörper verfahrbaren Meßschlitten, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zur Ausmessung von Linearbewegungen eines Meßobjektes werden in herkömmlicher Weise lineare Meßwegaufnehmer eingesetzt.

Solche Meßwegaufnehmer weisen meist einen unter Federspannung stehenden Tastkopf zur Abtastung des Meßobjektes auf, wie dies etwa bei einer aus der DE 35 12 935 A1 bekannten Mehrkoordinaten-Meßmaschine der Fall ist. Beim Heranfahren an das Meßobjekt wird der Tastkopf in den Meßwegaufnehmer eingefahren.

Bei dieser Anordnung von Tastkopf und Meßwegaufnehmer besteht die Gefahr einer Beschädigung des Meßsystems infolge einer Fehlfunktion der Steuerung des Meßsystems, falls der Tastkopf zu weit in den Meßwegaufnehmer hineingefahren wird und die Endabschaltung ausfällt.

Die gleichen Probleme treten bei einer aus der DE 23 10 577 B2 bekannten Meßmaschine auf, bei der eine Meßeinheit mit linear verschiebbaren Meßzapfen vorgesehen ist, die von Meßfühlern abgetastet werden.

Aus Patents Abstracts of Japan, P-86, October 28, 1981, Vol. 5/No. 169 ist eine Meßeinrichtung insbesondere für Präzisions-Längenmessungen an Tieftemperaturtanks bekannt. In der Ruhelage ist bei dieser Meßeinrichtung der Tastkopf vom Übertragungsmechanismus abgehoben, der eine Längenverschiebung des Tieftemperaturtanks überträgt. Erst bei Beginn der Messung wird der Tastkopf an den Übertragungsmechanismus herangeführt. Daran schließt sich die eigentliche Messung an. Da auch hierbei der Tastkopf während der Messung in den Meßwegaufnehmer eingefahren wird, ist eine Beschädigung bei Erreichen des Endhubes nicht ausgeschlossen.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine Meßschlitteneinheit der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß eine Beschädigung der Meßeinrichtung bei Überfahren des maximalen Meßhubes in jedem Falle ausgeschlossen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in überraschend einfacher Weise durch Anwendung eines abhebenden Meßprinzips gelöst.

Bei einem besonders einfachen Aufbau der Meßschlitteneinheit wird eine Beschädigung sicher vermieden, da der Tastkopf bei Erreichen des maximalen Meßhubes voll aus dem Meßwegaufnehmer ausgefahren ist und darüber hinaus noch von seinem Anschlag abgehoben ist.

In vorteilhafter Ausführung ist der Meßwegaufnehmer mittels einer Klemmeinrichtung in einem Hohlraum des Führungskörpers oder des Meßschlittens in Axialrichtung reproduzierbar festgelegt, wodurch Einbau und Wartung vereinfacht werden.

In bevorzugter Weiterbildung weist die Klemmeinrichtung eine zylindrische, mit dem Führungskörper starr verbundene Spannhülse auf, die den Meßwegaufnehmer aufnimmt. Nach einem weiteren Vorschlag ist in der Zylindermantelfläche der Spannhülse eine Lasche durch einen U-förmigen Durchbruch gebildet, durch die der Meßwegaufnehmer über eine im Führungskörper vorgesehene Klemmschraube radial festgeklemmt ist.

Zur Festlegung in Axialrichtung kann der Meßwegaufnehmer in einfacher Weise mit einem Bund an einem axialen Anschlag der Spannhülse anliegen.

Vorzugsweise ist zur Rückstellung des Meßschlittens in seine Ruhelage ein mit einer Feder beaufschlagter Druckbolzen vorgesehen, gegen dessen Federkraft der Meßschlitten aus seiner Ruhelage auslenkbar ist.

Jeder Meßschlitten kann in vorteilhafter Weise auf einer spielfrei einstellbaren Kreuzrollenführung zwischen zwei Führungsschienen gelagert sein. Dadurch können größere Meß­ kräfte von der Meßschlitteneinheit aufgenommen werden, ohne daß diese Kräfte auf die empfindliche Führung des Meßwegauf­ nehmers übertragen werden. Durch die spielfreie Einstellung des Führungssystems ist ein ruckfreies Verfahren jedes Meß­ schlittens auf seinem Führungskörper sichergestellt.

Die erfindungsgemäßen Meßeinrichtungen lassen sich in einfa­ cher Weise zu größeren Meßschlitteneinheiten mit mehreren Freiheitsgraden, z. B. in X- und Y-Richtung, kombinieren. An jedem Meßschlitten kann zur Abtastung ein Meßarm vorgesehen sein, an dem ein Taststift für statische Messungen oder auch eine Meßrolle für dynamische Messungen vorgesehen ist. Auf­ grund der kompakten Bauart können die Meßarme nebeneinander an das Meßobjekt herangeführt sein, so daß das Meßobjekt in mehreren Meßrichtungen auch in einem eng begrenzten Bereich abgetastet werden kann. Dies ist insbesondere für dynamische Messungen vorteilhaft. So lassen sich beispielsweise rota­ tionssymmetrische Meßobjekte dynamisch in besonders einfacher Weise ausmessen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungsbei­ spiels, das in den Zeichnungen dargestellt ist, näher erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Meßschlitteneinheit mit vier Meßschlitten,

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Aufsicht der Meß­ schlitteneinheit gemäß Fig. 1 in verkleinerter Darstellung,

Fig. 3 eine gegenüber Fig. 1 um 90° gedrehte, teilweise geschnittene Ansicht der Meßschlitteneinheit gemäß Fig. 1 und

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Meßschlitteneinheit gemäß Fig. 1 in verkleiner­ ter Darstellung.

Bei der Meßschlitteneinheit gemäß den Fig. 1 bis 4 sind auf der Unterseite eines Grundkörpers 10 mit rechteckiger Grund­ fläche ein erster Meßschlitten 60 und ein zweiter Meßschlitten 20 mit rechteckiger Grundfläche entlang der Längsseite der Grundfläche in X-Richtung verfahrbar angeordnet. Gegenüber den beiden Meßschlitten 60, 20 an der Unterseite des Grundkörpers 10 ist an dessen Oberseite ein dritter in X-Richtung verfahr­ barer Meßschlitten 30 mit rechteckiger Grundfläche vorgesehen, der sich über die ganze Breite des Grundkörpers 10 erstreckt. Auf der Oberseite des dritten Meßschlittens 30 ist ein vierter in Y-Richtung verfahrbarer Meßschlitten 40 mit rechteckiger Grundfläche angeordnet.

Der erste Meßschlitten 60 und der zweite Meßschlitten 20 weisen an der Stirnseite je einen Meßarm 67 bzw. 28 auf. Ein weiterer Meßarm 50 ist an dem vierten Meßschlitten 40 vorgese­ hen. Während der letztere Meßarm 50 in X- und Y-Richtung verschieblich ist, sind die beiden ersten Meßarme 67, 28 nur in X-Richtung verschiebbar. An den drei Meßarmen 67, 28, 50 können Meßstifte oder zur Abtastung von Drehbewegungen rotati­ onssymmetrischer Teile vorzugsweise auch (nicht dargestellte) Meßrollen vorgesehen sein.

Jeder Meßschlitten 60, 20, 30, 40 ist mittels Kreuzrollen 47 zwischen zwei Führungsschienen 51 auf einem Führungskörper längs verschiebbar geführt. Während die Führungsschienen der ersten drei Meßschlitten 60, 20, 30 an dem feststehenden Grundkörper 10 vorgesehen sind, sind die Führungsschienen 51 des vierten Meßschlittens 40 an dem Meßschlitten 30 ange­ bracht. Der Meßschlitten 30 bildet also den Führungskörper für den Meßschlitten 40. Jedem Meßschlitten ist ein linearer, induktiver Wegaufnehmer 61, 21, 41, 31 zugeordnet. Die Meßweg­ aufnehmer 61, 21, 41, 31 weisen je einen unter Federspannung stehenden Tastkopf 62, 22, 42, 32 auf.

Während die drei Meßwegaufnehmer 61, 21, 31 der ersten drei Meßschlitten 60, 20, 30 im Grundkörper 10 befestigt sind, ist der Meßwegaufnehmer 41 für den vierten Meßschlitten 40 im dritten Meßschlitten 30 befestigt. Der erste Meßschlitten 60 und der zweite Meßschlitten 20 sind meßarmseitig mit den Meß­ armen 67 und 28 verbunden. Der dritte Meßschlitten 30 ist meßarmseitig mit der Endplatte 34 verbunden. Die ersten drei Meßschlitten 60, 20, 30 sind an der gegenüberliegenden Seite durch je eine Meßplatte 65, 25, 35 stirnseitig abgeschlossen, die mit dem jeweiligen Schlitten verschraubt ist. Der in Y-Richtung bewegliche Schlitten 40 ist gemäß Fig. 3 gleich­ falls auf einer Stirnseite durch eine angeschraubte Meßplatte 45 und auf der gegenüberliegenden Seite durch eine ange­ schraubte Endplatte 44 abgeschlossen.

Die Bewegung der Meßschlitten 60, 20, 30, 40 wird durch die Tastköpfe 62, 22, 32, 42 an den Meßplatten 65, 25, 35, 45 abgetastet.

Parallel zu jedem Meßschlitten 60, 20, 30, 40 ist ein Druck­ bolzen vorgesehen, der durch eine schraubenförmige Feder gegen den jeweiligen Meßarm 67, 28 oder gegen die jeweiligen End­ platten 34, 44 gedrückt wird. Somit ist jeder Meßschlitten durch einen federbeaufschlagten Druckbolzen in seiner Ruhelage gehalten. Bei Auslenkung des Meßschlittens aus der Ruhelage fährt der Tastkopf aus dem Meßwegaufnehmer aus und hebt beim Überfahren der maximalen Meßstrecke von der Meßplatte ab, bis der Meßschlitten schließlich seine Endposition an einem An­ schlag (Meßarm, Endplatte) erreicht hat. Durch diese Anordnung der Meßtaster und Druckbolzen ist eine Beschädigung der emp­ findlichen Meßtaster bei einem Überfahren des maximalen Meßwe­ ges ausgeschlossen. Während der Druckbolzen 43 parallel zu dem Meßwegaufnehmer 41 im Meßschlitten 30 angeordnet ist, ist der Druckbolzen 63 mit seiner Feder 66 für den ersten Meßschlitten 60 innerhalb der Grundplatte 10 unterhalb des zugehörigen Meßwertaufnehmers 61 eingebaut. In der gleichen Weise ist auch der nicht dargestellte Druckbolzen für den zweiten Meßschlit­ ten 20 angeordnet.

Zur Befestigung der Meßwegaufnehmer ist je eine Spannhülse vorgesehen, die eine Lasche aufweist, mittels derer der Meß­ wegaufnehmer über eine Klemmschraube radial festgeklemmt ist. In Fig. 1 sind die Spannhülse 38, deren Lasche 38′ und die Klemmschraube 39 angedeutet. Weitere Einzelheiten der Befesti­ gung sind aus Fig. 3 ersichtlich. Die zylindrische Spannhülse 48 ist mit dem Meßschlitten 30 starr verbunden. Die Spannhülse 48 weist einen Anschlag 48′′ auf, an dem der Meßwegaufnehmer 41 mit einem Bund 41′ in Axialrichtung festgelegt ist. Zur klemmbaren Befestigung des Meßwegaufnehmers 41 ist in der Zylindermantelfläche der Spannhülse die Lasche 48′ vorgesehen, die durch eine U-förmige Schlitzfräsung in der Wandung der Spannhülse gebildet ist. Der Meßwegaufnehmer 41 ist in der Lasche 48′ durch eine radial auf die Lasche wirkende Klemm­ schraube 49 fixiert. Die breite Auflagefläche der Lasche 48′ stellt eine gleichmäßige Verteilung der Anpreßkraft auf den Meßwegaufnehmer 41 sicher, so daß eine Beschädigung durch die Klemmwirkung vermieden wird. Im Meßschlitten 40 ist eine Gewindebohrung 49′ vorgesehen, über die die Klemmschraube 49 erreichbar ist und die mittels eines Gewindestopfens ver­ schließbar ist.

Die Grundplatte 10 weist gemäß Fig. 4 eine Längsbohrung 15 auf, der von außen über einen Gewindeanschluß 16 Druckluft zugeführt werden kann. Die Längsbohrung 15 ist am stirnseiti­ gen Ende des Grundkörpers 10 durch eine Endplatte 14 ver­ schlossen. Der dritte Meßschlitten 30 und der vierte Meß­ schlitten 40 weisen je eine Bohrung 18 in Z-Richtung auf, die in die Längsbohrung 15 mündet. Im Grundkörper 10 ist ferner eine Querbohrung 17 in Y-Richtung vorgesehen, die die Längs­ bohrung 15 im rechten Winkel kreuzt. Im Grundkörper 10 ist eine Bohrung 18 in Z-Richtung vorgesehen, die in die Querboh­ rung 17 mündet. Durch dieses Bohrungssystem ist jedem Meß­ schlitten Druckluft zuführbar, die über die undichten Stellen, wie etwa Führungen, Meßwegaufnehmer usw., nach außen entwei­ chen kann. Dadurch wird eine Verschmutzung der Führungen und der Meßwegaufnehmer auch bei der Verwendung der Meßschlitten­ einheit in stark verschmutzter Umgebung verhindert.

Claims (15)

1. Meßschlitteneinheit mit mindestens einem auf einem Führungskörper verfahrbaren Meßschlitten, mit je einem linearen Meßwegaufnehmer, der einen unter Federspannung stehenden Tastkopf zur Abtastung eines Meßobjektes aufweist, wobei an jedem Meßschlitten eine Meßplatte vorgesehen ist, an der der Tastkopf zur Abtastung der Bewegung des Meßschlittens unter Federspannung anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Meßwegaufnehmer (61, 21, 31, 41) am Führungskörper (10, 30) des jeweils zugeordneten Meßschlittens (60, 20, 30, 40) befestigt ist, daß der Tastkopf (62, 22, 32, 42) in der Ruhelage des Meßschlittens (60, 20, 30, 40) in den Meßwegaufnehmer (61, 21, 31, 41) eingefahren ist, und daß der Tastkopf (62, 22, 32, 42) bei voll ausgefahrenem Meßschlitten (60, 20, 30, 40) voll aus dem Meßwegaufnehmer (61, 21, 31, 41) ausgefahren und von der Meßplatte (65, 25, 35, 45) abgehoben ist.

2. Meßschlitteneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Führungskörper (10, 30) oder im Meßschlitten (60, 20, 30, 40) ein Hohlraum vorgesehen ist, innerhalb dessen der Meßwegaufnehmer (61, 21, 31, 41) mittels einer mit dem Führungskörper (10, 30) verbundenen Klemmeinrichtung (38, 38′, 39; 48, 48′, 49) in Axialrichtung reproduzierbar festgelegt ist.

3. Meßschlitteneinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtung (38, 38′, 39; 48, 48′, 49) eine zylindrische mit dem Führungskörper (10, 30) starr verbundene Spannhülse (38, 48) zur Aufnahme des Meßwegaufnehmers (61, 21, 31, 41) aufweist, und daß an der Spannhülse (38, 48) eine Lasche (38′, 48′) vorgesehen ist, durch die der Meßwegaufnehmer (61, 21, 31, 41) über eine im Führungskörper (10, 30) vorgesehene Klemmschraube (39, 49) radial festgeklemmt ist.

4. Meßschlitteneinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lasche (38′, 48′) durch einen U-förmigen Durchbruch in der Zylindermantelfläche der Spannhülse (38, 48) gebildet ist.

5. Meßschlitteneinheit nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwegaufnehmer (61, 21, 31, 41) einen Bund (41′) aufweist, der an einem axialen Anschlag (48′′) der Spannhülse (48) festgelegt ist.

6. Meßschlitteneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu jedem Meßwegaufnehmer (61, 21, 31, 41) im Führungskörper (10, 30) ein durch eine Feder (66, 46) beaufschlagter Druckbolzen (63, 43) zur Fixierung des Meßschlittens (60, 20, 30, 40) in seiner Ruhelage vorgesehen ist.

7. Meßschlitteneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Meßschlitten (60, 20, 30, 40) am Führungskörper (10, 30) auf Führungsschienen (51) mit einer Kreuzrollenführung (47) gelagert ist.

8. Meßschlitteneinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreuzrollenführung (47) spielfrei einstellbar ist.

9. Meßschlitteneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an einem als Führungskörper dienenden Grundkörper (10) mehrere in X- und in Y-Richtung verfahrbare Meßschlitten (60, 20, 30, 40) vorgesehen sind.

10. Meßschlitteneinheit nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an einer Seite des Grundkörpers (10) nebeneinander ein erster (60) und ein zweiter (20) in X-Richtung verfahrbarer Meßschlitten vorgesehen sind, daß an der gegenüberliegenden Seite des Grundkörpers (10) ein dritter in X-Richtung verfahrbarer Meßschlitten (30) vorgesehen ist, und daß auf dem als Führungskörper dienenden Meßschlitten (30) ein vierter in Y-Richtung verfahrbarer Meßschlitten (40) angeordnet ist.

11. Meßschlitteneinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwegaufnehmer (61, 21, 31) für den ersten (60), den zweiten (20) und den dritten (30) Meßschlitten im Grundkörper (10) klemmbar befestigt sind, und daß der Meßwegaufnehmer (41) für den vierten Meßschlitten (40) im dritten Meßschlitten (30) klemmbar befestigt ist.

12. Meßschlitteneinheit nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste (60), der zweite (20) und der dritte (30) Meßschlitten auf Kreuzrollenführungen mit Führungsschienen am Grundkörper (10) geführt sind, und daß der vierte Meßschlitten (40) auf einer Kreuzrollen­ führung (47) mit Führungsschienen (51) am dritten Meß­ schlitten (30) geführt ist.

13. Meßschlitteneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Meßschlitten (60, 20, 30, 40) über ein zusammenhängendes Bohrungssystem von innen Druckluft zuführbar ist.

14. Meßschlitteneinheit nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Grundkörper (10) eine Längsbohrung (15) in X-Richtung aufweist, der über einen Gewindeanschluß (16) Druckluft zuführbar ist, und daß jeder Meßschlitten (60, 20, 30, 40) über eine Bohrung (18) in Z-Richtung mit der Längsbohrung (15) verbunden ist.

15. Meßschlitteneinheit nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Längsbohrung (15) im Grundkörper (10) von einer Querbohrung (17) in Y-Richtung gekreuzt ist, in die die beiden Bohrungen (18) in Z-Richtung für den ersten (60) und den zweiten (20) Meßschlitten münden.