DE4027816C2 - Vorrichtung zur Gewichtsentlastung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Vorrichtungen der angegebenen Art werden z. B. bei Form- und Dimensionsmeßgeräten benötigt. Hier muß näm­ lich ein aus Schlitten, Meßspindel und Meßeinrichtung bestehende Einheit vertikal genau bewegt werden. Dies geschieht meist über eine Gewindespindel, die von ei­ nem Stellmotor angetrieben wird. Da die Meßeinheit oft sehr schwer ist, erfolgte bisher ein Gewichtsausgleich dadurch, daß ein Gegengewicht über ein Seil und Um­ lenkrollen an dieser Einheit befestigt wurde. Eine an­ dere Möglichkeit besteht darin, das Gegengewicht durch eine Druck- und/oder Zugfeder aufzubringen. Möglich ist auch noch eine hydraulische Ausgleichseinrichtung. Alle diese Einrichtungen haben große Nachteile. Im er­ sten Falle sind nämlich eine Reihe von zusätzlichen Teilen nötig. Außerdem ist eine genaue Anpassung des Gegengewichts an die oft sich verändernde Masse der Meßeinheit nicht ohne weiteres möglich. Bei der Feder­ ausführung änderten sich je nach der vertikalen Posi­ tion der abzustützenden Masse die Ausgleichskräfte, was ebenfalls sehr ungünstig ist. Ein wichtiger Nach­ teil beider Einrichtungen besteht darin, daß beim An­ fahren und Bremsen der abzustützenden Masse keine do­ sierte Beeinflussung möglich ist. Die hydraulische Einrichtung ist sehr aufwendig und erzeugt bei Meßge­ räten störende Einflüsse z. B. Erschütterungen.

Die vorgenannten Vorrichtungen sind z. B. aus der DE-Firmenschrift "Produkte für die Mikrostelltechnik", Gesamtkatalog, Physik Instrumente (PI) GmbH & Co., Waldbrunn, bekannt.

Aus dem Aufsatz in Technische Rundschau 22/88, S. 104- 109 "Piezoelektrizität und Magnetostriktion in Trans­ lationsmotoren" von KIESEWETTER, Lothar, ist weiter­ hin eine Vorrichtung zur Fixierung einer von einem Mo­ tor angetriebenen vertikalen Verstelleinrichtung ent­ nehmbar, die von einer Masse beaufschlagt wird. Dabei ist ein Klemmechanismus des Motors vorgesehen, wel­ cher nach dem Verschieben den Motor und die Welle ver­ klemmt. Ein Gewichtsausgleich ist nicht vorgesehen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung aufzuzeigen, die die oben genannten Nachteile nicht besitzt und mit einfachsten Mitteln einen genauen und störungsfreien Gewichtsausgleich bewirkt. Dabei soll eine ständige Gewichtsentlastung der vertikal wirkenden Verstelleinrichtung parallel zur Verstellrichtung er­ folgen und der erste Antriebsmotor nur Verstellmomente übertragen.

Die Lösung ist im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegeben. Der Anspruch 2 enthält eine bevorzugte Aus­ führung.

Gemäß der Erfindung wird z. B. anstelle eines Gegenge­ wichts ein zweiter Antriebsmotor vorgesehen. Dieser wird elektrisch so beaufschlagt, daß er den vertikal angreifenden Massenkräften entgegenwirkt. Hierfür brauchbare Motore sind am Markt vorhanden. Durch all­ gemein bekannte einfache Steuereinrichtungen läßt sich ein solcher Motor in einfacher Weise verschiedenen Be­ lastungen anpassen. Durch ihn können auch beim An­ fahren und Bremsen der Massen optimale Bewegungsab­ läufe erreicht werden. Dies ist insbesondere bei An­ wendung an Form- und Dimensionsmeßgeräte sehr wichtig, denn damit werden störende Einflüsse verschiedener Art vermieden. Dadurch kann die immer höher gewünschte Meßgenauigkeit erreicht werden, wobei gleichzeitig ein schnelles Verstellen erreicht wird.

Konstruktiv besonders einfach ist die Vorrichtung dann, wenn der zweite Antriebsmotor direkt in der be­ reits vorhandenen Verstelleinrichtung eingegliedert ist, d. h. er wird z. B. auf der dem Antriebsmotor der Verstelleinrichtung entgegengesetzten Seite ange­ bracht. Damit wird der Bedarf zusätzlicher Teile und der Platzbedarf reduziert.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sie ohne technische Probleme bei verschiedenen Ver­ stelleinrichtungen benutzt werden kann. Möglich ist die Verwendung also bei Gewindespindeln, deren Ver­ stellmutter z. B. schwere Meßeinrichtungen trägt. An Stelle der Gewindespindel kann auch eine Zahnstange Verwendung finden, in deren Zähne die Zahnräder der Antriebsmotoren eingreifen. Bei einer Verstelleinrich­ tung mit Hilfe von Seilen oder Riemen ist es zweckmä­ ßig die Antriebsscheibe des zweiten Antriebsmotors gleichzeitig als Umlenkrolle zu benutzen.

Die Erfindung wird anhand von drei Figuren näher er­ läutert.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Form-Meßma­ schine mit einer Gewindespindel im Längs­ schnitt,

Fig. 2 zeigt eine vereinfachte Variante zur Fig. 1, wobei die Verstelleinrichtung als Zahnstange ausgebildet ist,

Fig. 3 zeigt eine weitere vereinfachte Variante, wo­ bei die Verstelleinrichtung als Riementrieb ausgebildet ist.

Gemäß Fig. 1 umfaßt die Formmeßmaschine eine Ein­ stellsäule 1 mit der Gewindespindel 2, den Antriebsmo­ toren 3 und 4 und den von der Spindel 2 vertikal zu verstellenden und zu tragenden Tasterarm 5. Letzterer wird an der Führungssäule 6 in einer Nut 6′ geführt und besitzt am Ende eine Tasteinrichtung 7. Die von den Wälzlagern 8 getragene Verstellspindel 2 ist dabei mit dem ersten Antriebsmotor 3 verbunden, der dann in Funktion gesetzt wird, wenn eine vertikale Verschie­ bung des Tasterarmes 5 und der Tasteinrichtung 7 ge­ wünscht wird. Gleichzeitig wird der zweite Antriebsmo­ tor 4 so elektrisch versorgt, daß sich ein nach oben wirkendes Drehmoment ergibt, wodurch sich mit der nach unten wirkenden Masse der Teile 5 und 7 ein Gleichge­ wicht einstellt. Dies bewirkt, daß der Antriebsmotor 3 nur mit Stellmomenten belastet wird. Damit auch im Ruhezustand ein Wandern der Meßeinrichtung nach unten, dann vermieden wird, wenn keine Selbsthemmung im Ge­ windetrieb zwischen 2 und 5 herrscht, ist der zweite Antriebsmotor 4 auch in dieser Betriebsphase aktiv.

Die Fig. 2 zeigt eine vereinfachte Ausführung zu Fig. 1. An Stelle der Gewindespindel ist hier eine Zahnstange 9 vorgesehen, die durch den oberen als Zahnrad dargestellten ersten Antriebsmotor 10 ver­ stellt und durch den unteren ebenfalls als Zahnrad dargestellten zweiten Antriebsmotor 11 im Gleichge­ wicht gehalten wird. Da hier axiale Führungslager feh­ len, muß der Antriebsmotor 11 dem Gewicht der Zahn­ stange 9 und dem Gewicht der durch 12 angedeuteten sonstigen Funktionsteile entgegenwirken.

Zu Fig. 3 wird die Zahnstange durch einen Riemenantrieb 13 ersetzt, wobei der obere durch eine Antriebsrolle 14′ angedeutete Antriebsmotor 14 Verstellmomente er­ zeugt während der untere Antriebsmotor 15 für das Gleichgewicht gegenüber dem Gewicht 12 sorgt. Die An­ triebsrolle 15′ dient dabei gleichzeitig als Um­ lenkrolle.

Claims (2)

1. Vorrichtung zur Gewichtsentlastung einer von ei­ nem ersten Antriebsmotor angetriebenen, vertikal wirkenden, massebeaufschlagten Verstell­ einrichtung, insbesondere mit einer Gewindespin­ del oder Zahnstange, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ende der Verstelleinrichtung (2; 9; 13, 14′, 15′), das dem ersten Antriebsmotor (3; 10; 14) gegenüberliegt, ein zweiter Antriebsmotor (4; 11; 15) angeordnet ist, der permanent so ange­ trieben ist, daß eine ständige Gewichtsentlastung der vertikal wirkenden Verstelleinrichtung (2; 9; 13, 14′, 15′) parallel zur Verstellrichtung er­ folgt, so daß der erste Antriebsmotor (3; 10; 14) nur mehr Verstellmomente überträgt.

2. Vorrichtung zur Gewichtsentlastung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikal wir­ kende, massebeaufschlagte Verstelleinrichtung (13, 14′, 15′) ein Riemenantrieb (13) ist, wobei die Antriebsrolle (15′) des zweiten Antriebsmo­ tors (15) als Umlenkrolle dient.