DE4027321A1 - Dreikoordinatenmessgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Dreikoordinatenmeßgerät nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Ein derartiges Dreikoordinatenmeßgerät ist beispielsweise aus der DE-PS 26 13 451 bekannt. Wegen der Verschiebbarkeit und des großen Gewichts des Querarmes und dessen relativ großer Auskragelänge besteht bei derartigen Geräten das Problem, daß der Querarm je nach aus Auskraglänge ein Moment auf den Stän­ der ausübt, welches versucht, den Ständer zu verkippen. Da derartige Geräte Präzisionsmeßgeräte sind, wirkt sich schon eine geringfügige Auslenkung des Ständers aus der Z-Richtung nachteilig auf die Messungen aus.

Gemäß der DE-PS 29 42 822 wird versucht, dieses Problem durch ein Ausgleichsgewicht zu lösen, welches das von dem Querarm je nach Auskraglänge auf den Ständer wirkende Moment aus­ gleicht. Das Ausgleichsgewicht selbst muß dazu ein beachtli­ ches Gewicht haben, und dieses Gewicht muß gegensinnig zum Querarm bewegt werden. Außerdem muß das Ausgleichsgewicht bei dem Gewichtsausgleich des Schlittens mit dem Querarm berück­ sichtigt werden, so daß das Gerät um das Doppelte des Aus­ gleichsgewichts für den Querarm erhöht wird. Schließlich wer­ den durch das Ausgleichsgewicht für den Querarm mehrere zu­ sätzliche bewegliche Teile am Schlitten erforderlich, was ebenfalls unerwünscht ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Dreikoordinatenmeßgerät der eingangs genannten Art den Meß­ fehler auszuschalten, der durch die je nach Auskraglänge des Querarms wirkenden Momente bedingt ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Dreikoor­ dinatenmeßgerät dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Lager, mit denen der Ständer an der Basisplatte gelagert ist, derart verstellbar ist, daß der Ständer in der Y-Z-Ebene parallel zur Z-Achse justierbar ist.

Die erfindungsgemäße Lösung kommt ohne Ausgleichsgewicht, ohne das dadurch bedingte zusätzliche Gewicht des Gerätes und ohne die durch das bewegliche Ausgleichsgewicht bedingten zu­ sätzlichen beweglichen Teile aus. Es hat sich auch gezeigt, daß die Lager, ob es sich dabei um Luftlager oder Rollenlager handelt, stabil genug sind, um die Momente des Ständers bei unterschiedlichen Auskraglängen des Querarmes aufzunehmen und die Justagearbeit zu leisten.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dreikoordinatenmeßgeräts, bei dem die Lager des Ständers Luftlager sind, wobei eines der Lager ein Führungslager mit Verstellschraube aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Führungslager durch Lageänderung der Verstellschraube verstellbar ist. Dadurch ergibt sich eine besonders einfache Justagemöglichkeit.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dreikoordinatenmeßgerät, bei dem die Lager des Ständers Rol­ lenlager sind, ist dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ei­ nes der Rollenlager axial verstellbar ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Dreiko­ ordinatenmeßgeräte ist gekennzeichnet durch einen Motor, der mit der Verstellschraube verbunden ist, um das betreffende Lager zu verstellen. Damit entfällt die Handjustage, und es ergibt sich die Möglichkeit, die Justage zu automatisieren.

Da es auf sehr kleine Verstellungen des Lagers im µm-Bereich ankommt, ist es vorteilhaft, wenn die Verstellschraube mit Hilfe einer Wippe verstellt wird, die von Hand oder über einen Motor betätigt wird. Wenn die Verstellschraube am kur­ zen Hebelarm der Wippe angeordnet ist und die Verstellung der Wippe an dem langen Hebelarm erfolgt, ergibt sich eine ent­ sprechende Untersetzung der Verstellbewegung der Stell­ schraube gegenüber der Verstellbewegung der Wippe.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfin­ dungsgemäßen Dreikoordinatenmeßgeräts ist vorgesehen, daß eine Sensoreinrichtung vorgesehen ist, die die Ausrichtung des Ständers zur Z-Achse erfaßt und mit ihrem Ausgangssignal den Motor steuert. Damit ist die Justage automatisiert.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dreikoordinatenmeßgeräts ist dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung eine Skala und einen Sensor aufweist, die am Querarm bzw. am Schlitten oder einem den Querarm umgeben­ den Gehäuse angeordnet sind. Damit läßt sich die Auskragung des Querarms messen und in Abhängigkeit davon das betreffende Lager nachjustieren.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dreikoordinatenmeßgeräts ist dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung eine elektronische Libelle aufweist, deren Ausgangssignal den Motor steuert. Derartige Libellen sind außerordentlich genau und in sich abgeschlossen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Dreikoordinatenmeßgeräts; und

Fig. 2 eine Detailansicht von Fig. 1.

Das Dreikoordinatenmeßgerät nach Fig. 1 weist eine horizontal angeordnete Basisplatte 2 auf, längs der an einer Seite ein senkrechter Ständer 4 horizontal entlang der X-Achse ver­ schiebbar gelagert ist. Der Ständer 4 trägt einen Schlitten 6, der auf dem Ständer 4 senkrecht entlang der Z-Achse ver­ schiebbar gelagert ist. An dem Ständer 4 ist ein Querarm 8 horizontal entlang der Y-Achse und dabei senkrecht zu Ständer 4 verschiebbar gehalten. An einem Ende des Querarmes 8 ist ein Meßkopf 10 angeordnet, derart, daß er über der Basis­ platte 2 liegt. Das andere Ende des Querarms 8 ist durch ein Gehäuse 12 geschützt. Der Ständer 4 steht auf einem Ständer­ fuß 14 mit einer X-Achsen-Führung, die seitlich an der Basis­ platte 2 geführt ist. Die Basisplatte 2 ist ihrerseits auf einer Grundplatte 16 angeordnet.

Der Ständerfuß 14 hat zwei L-förmige Schenkel 18, 20, die einen T-förmigen, seitlichen Ansatz 22 der Basisplatte 2 um­ greifen. Auf der Oberseite des Ansatzes 22 sind Luftlager an­ geordnet, durch die der Ständer 4 gelagert ist und von denen nur ein Luftlager 24 gezeigt ist. Zwischen der Stirnseite 26 des Ansatzes 22 und der gegenüberliegenden Fläche 28 des Ständerfußes sowie zwischen der Rückseiten 30, 32 des An­ satzes 22 und den gegenüberliegenden Innenseiten 34, 36 der Schenkel 18, 20 sind Luftlager 40, 42, 44 und 46 angeordnet, die zur Führung des Ständers 4 in der Y-Z-Ebene dienen. Die Luftlager 40, 42 sind sogenannte Führungslager, und die Luft­ lager 44, 46 sind sogenannte Kolbenlager.

Fig. 2 zeigt ein Detail des Dreikoordinatenmeßgeräts nach Fig. 1. In dem Luftlager 46 ist ein Ausgleichskolben 50 inte­ griert, auf den Lagerteil 52 sitzt. Das Luftlager 40 weist eine Verstellschraube 54 auf, auf der ein Lagerteil 56 über eine Kugel 58 gelagert ist. Die Verstellschraube 54 dient bei derartigen Luftlageranordnungen dazu, den Luftspalt der Luft­ lager einzustellen.

Wenn im Betrieb des Dreikoordinatenmeßgeräts der Querarm 8 nach rechts (Blickrichtung wie in Fig. 1) ausgefahren wird, neigt der Ständer 4 dazu, in der Y-Z-Ebene nach rechts zu kippen. Wenn der Querarm 8 nach links (Blickrichtung wie in Fig. 1) zurückgefahren wird, neigt der Ständer 4 aufgrund des Gewichts des Querarms 8 dazu, nach links in der Y-Z-Ebene zu kippen. Mit anderen Worten wird entsprechend der jeweiligen Auskraglänge des Querarms 8 auf den Ständer 4 ein Moment aus­ geübt, das zu einem Kippen des Ständers 4 und damit verbunden zu einer Rotation des Meßkoordinatensystems in der Y-Z-Ebene führt. Diese Kippen wird durch eine Verstellung von einem oder mehreren Lagern des Ständerfußes 14 in axialer Richtung kompensiert, so daß das rechtwinklige Maschinenkoordinatensy­ stem unabhängig von der Stellung des Querarms 8 erhalten bleibt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird zu die­ sem Zweck das Luftlager 40 durch axiale Verstellung der Ver­ stellschraube 54 verstellt und zwar in dem Sinn, daß der Ständer 4 in der Y-Z-Ebene wieder parallel zur Z-Achse ju­ stiert wird. Die Verstellung der Verstellschraube 54 kann durch Verdrehen der Verstellschraube in ihrem Gewinde erfol­ gen. Die Nachstellung der Verstellschraube 54 kann dann von Hand erfolgen, wobei die Justage des Ständers 4 parallel zur Z-Achse durch einen Sensor (nicht gezeigt) erfaßt wird, der anzeigt, wenn die Justage abgeschlossen ist.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 wird die Verstellschraube 54 über ein Getriebe 60 von einem Motor 62 verstellt. Zur Steuerung des Motors 62 ist eine Sensorein­ richtung vorgesehen, die die Auskraglänge des Querarms 8 oder die Ausrichtung des Querarms 8 zur Y-Achse erfaßt und mit ih­ rem Ausgangssignal den Motor 62 steuert. Die Sensoreinrich­ tung kann eine Skala 64 am Gehäuse 12 und einen Sensor 66 an dem Querarm 8 (Fig. 1) aufweisen, wobei der Sensor 66 die Skala 64 abliest und entsprechende Steuersignale an den Motor 62 gibt. Alternativ kann die Sensoreinrichtung eine elektro­ nische Libelle 68 an dem Ständer 4 aufweisen, die Steuersi­ gnale an den Motor 62 gibt, bis der Ständer 4 justiert ist.

Da es auf sehr kleine Verstellungen des Lagers im µm-Bereich ankommt, ist es vorteilhaft, wenn die Verstellschraube mit Hilfe einer Wippe verstellt wird, die von Hand oder über einen Motor betätigt wird. Wenn die Verstellschraube am kur­ zen Hebelarm der Wippe angeordnet ist und die Verstellung der Wippe an dem langen Hebelarm erfolgt, ergibt sich eine ent­ sprechende Untersetzung der Verstellbewegung der Stell­ schraube gegenüber der Verstellbewegung der Wippe. Die Wippe kann dabei durch einen Motor über ein Getriebe, eine Exzenter oder eine Schraube mit Feingewinde verstellbar sein.

Das Dreikoordinatenmeßgerät nach Fig. 1 ist mit Luftlagern ausgestattet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Geräte mit Luftlagerung beschränkt, vielmehr kann auch bei Geräten mit Rollenlagern eines der Lager, mit denen der Ständer an der Basisplatte gelagert ist, verstellbar ausgeführt sein, so daß der Ständer in der Y-Z-Ebene parallel zu der Z-Achse justier­ bar ist. Dazu kann das betreffende Rollenlager axial ver­ stellbar sein, wobei analog zu dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 eine Stellschraube, eine Wippe oder dergleichen, vor­ gesehen sein, um das Rollenlager über eine zugeordnete Lager­ platte zu verstellen.

So kann beispielsweise die Verstellschraube auf einer Wippe angeordnet sein, wobei sehr kleine axiale Lageänderungen der Verstellschraube verwirklicht werden können. Die Abstimmung zwischen der Lage des Querarmes und der Axialbewegung der La­ ger kann sowohl mechanisch als auch über mechanisch-elektri­ sche Umsetzer sowie pneumatische oder hydraulische Verstell­ einrichtungen erfolgen.

Claims (13)

1. Dreikoordinatenmeßgerät mit einer horizontal angeordneten Basisplatte längs der an einer Seite ein senkrechter Ständer horizontal (X-Achse) verschiebbar gelagert ist, der einen darauf senkrecht (Z-Achse) verschiebbaren Schlitten trägt, an dem ein Querarm horizontal (Y-Achse) und dabei senkrecht zum Ständer verschiebbar gehalten ist, der an einem Ende einen über der Basisplatte liegen­ den Meßkopf aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß wenig­ stens eines (40, 82) der Lager, mit denen der Ständer (4) an der Basisplatte (2) gelagert ist, derart verstellbar ist, daß der Ständer (4) in der Y-Z-Ebene parallel zu der Z-Achse justierbar ist.

2. Dreikoordinatenmeßgerät nach Anspruch 1, bei dem die La­ ger der Ständers Luftlager sind, wobei eines der Lager ein Führungslager mit Verstellschraube aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Führungslager (40) durch Lageänderung der Verstellschraube (54) ver­ stellbar ist.

3. Dreikoordinatenmeßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verstellschraube (54) des Führungsla­ gers (40) in ihrem Gewinde verstellbar ist.

4. Dreikoordinatenmeßgerät, bei dem die Lager des Ständers Rollenlager sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Rollenlager axial verstellbar ist.

5. Dreikoordinatenmeßgerät nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Rollenlager auf einer Lagerplatte gela­ gert ist, die axial verstellbar geführt ist.

6. Dreikoordinatenmeßgerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur axialen Verstellung eine Ver­ stellschraube vorgesehen ist.

7. Dreikoordinatenmeßgerät nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellschraube auf einer Wippe angeordnet ist, mit der die Verstell­ schraube verstellbar ist.

8. Dreikoordinatenmeßgerät nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, gekennzeichnet durch einen Motor (62) mit Ge­ triebe, der mit der Verstellschraube (54) verbunden ist.

9. Dreikoordinatenmeßgerät nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an dem Motor (62, 88) ein Getriebe vorgese­ hen ist, mit dem die Verstellschraube verbunden ist.

10. Dreikoordinatenmeßgerät nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wippe durch einen Motor über ein Ge­ triebe, eine Exzenter oder eine Schraube mit Feingewinde verstellbar ist.

11. Dreikoordinatenmeßgerät nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sensoreinrich­ tung vorgesehen ist, die die Ausrichtung des Ständers zur Z-Achse erfaßt und mit ihrem Ausgangssignal den Motor (62) steuert.

12. Dreikoordinatenmeßgerät nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sensoreinrichtung eine Skala (64) und einen Sensor (66) aufweist, die an Querarm (8) bzw. am Schlitten (6) oder einem den Querarm (8) umgebenden Ge­ häuse (12) angeordnet sind.

13. Dreikoordinatenmeßgerät nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sensoreinrichtung eine elektronische Libelle (68) aufweist, deren Ausgangssignal den Motor (62) steuert.