DE4340477C1 - Koordinatenmeßmaschine mit einer in axialer Richtung in Lagerebenen verschiebbaren Pinole - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Koordinatenmeßmaschine mit einer in axialer Richtung in Lagerebenen verschiebbaren Pinole. Bei derartigen Antriebssystemen soll die Pinole leichtgängig, das heißt ohne zu verkanten, in ihren Lagern verschiebbar sein.

Für die Verschiebung derartiger Pinolen ist eine Reihe von Antriebssystemen bekannt. Zum Beispiel ist an der Pinole parallel zu dieser eine Stange befestigt, welche mit Hilfe eines Reibradantriebes bewegt wird und hierbei die Pinole mitnimmt. Bei dieser Ausbildung sind aufgrund der metallischen Oberflächen der Antriebsmittel und wegen der Linienberührung zwischen dem Reibstab und der Antriebswelle nur geringe Antriebskräfte durch den Reibungsschluß übertragbar. Daher ist dieser Antrieb als schnellaufender Antrieb, bei dem hohe Beschleunigungskräfte erforderlich sind, nicht geeignet. Darüber hinaus ist der Reibstab sehr empfindlich gegenüber selbst erregten Schwingungen. Er erfordert darüber hinaus hohe Anforderungen an die Präzision, insbesondere hinsichtlich seiner Oberflächen und darüber hinaus eine hohe Montagegenauigkeit.

Es ist weiterhin bekannt, die Pinole mit Hilfe einer Spindel anzutreiben, deren Mutter mit der Pinole verbunden ist. Eine Spindel neigt zu Querschwingungen. Deshalb ist der Antrieb der Pinole mit Hilfe einer Spindel nur unterhalb der kritischen Drehzahl der Spindel möglich. Auch ein solcher Antrieb eignet sich deshalb nicht für eine schnelle Axialverschiebung der Pinole. Darüber hinaus ist bei diesem Antrieb ein maschinenfestes steifes Stützlager erforderlich. Schließlich erfordert diese Ausbildung aber auch einen relativ großen Abstand der Spindel von der Pinole, da zwischen der Spindel und der Pinole die Elemente für die Übertragung des Drehmomentes auf die Spindel angeordnet werden müssen und der Antriebsmotor oder das an der Spindel befestigte Zahn- oder Riemenrad einen relativ großen Durchmesser aufweisen muß. Demzufolge treten bei Beschleunigungs- und Bremsvorgängen Drehmomente an der Pinole auf, welche die Bewegung der Pinole in ihren Lagern nachteilig beeinflussen.

Es ist ferner bekannt, einen Spindelantrieb für den Antrieb der Pinole vorzusehen, bei dem die Mutter rotiert. Diese Ausbildung erfordert ebenfalls einen großen Wirkabstand zwischen der Pinole und der Spindel, da zwischen diesen Teilen Platz für die Mutter zwischen der Pinole und dem Antriebsmotor vorhanden sein muß. Diese Ausbildung verschlechtert den exakten Vorschub der Pinole gegenüber der vorgenannten Ausbildung, bei der die Spindel drehbar ist, da diese in den Lagern durch den Antrieb bedingt leicht verkantet.

Ein weiterer Antrieb für die Pinole ist nach dem Stand der Technik dadurch gekennzeichnet, daß die Pinole mit einem endlos umlaufenden Riemen verbunden ist. Diese Ausbildung hat den Nachteil, daß für die Verschiebung der Pinole eine große Riemenlänge erforderlich ist, nämlich eine im wesentlichen doppelt so große Länge wie der gewünschte Verschiebeweg beträgt. Ein derartiger Riemenantrieb neigt zum Schwingen, insbesondere wenn die am Riemen über ein Zwischenstück befestigte Pinole sich in der Nähe einer ihrer Endstellungen bewegt. Darüber hinaus erfordert dieser Antrieb eine fest vorgesehene Umlenkrolle sowie eine fest vorgesehene Antriebsrolle. Auch mit diesem Antrieb läßt sich kein schneller Vorschub der Pinole mit der gewünschten Genauigkeit erreichen.

Des weiteren ist ein Zahnstangenantrieb für die Pinole bekannt. Die Zahnstange selbst ist mit Hilfe zweier zwischenstücke mit der Pinole verbunden, und ein Ritzel greift in die Zahnstange. Das Ritzel wird von einem Motor angetrieben. Diese Ausbildung ist teuer und erfordert einen hohen Justieraufwand, da bei dieser Ausbildung durch den Zahneingriff bedingt stets Querkräfte auf die Zahnstange und damit auf die Pinole wirken, welche die exakte Führung der Pinole in ihren Lagern beeinträchtigen.

Gemäß der Erfindung soll das technische Problem gelöst werden, einen Antrieb für die Pinole einer Koordinatenmeßmaschine anzugeben, welche es gestattet, die Pinole schnell zu verschieben, ohne daß auf die Pinole Querkräfte ausgeübt werden, welche die Größe ihrer exakten Verschiebung behindern und verfälschen.

Dieses technische Problem wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Dadurch, daß das den Antrieb der Pinole bewirkende Band praktisch ohne Abstand mit der Pinole verbindbar ist, ergibt sich ein geringer Wirkabstand zwischen dem Band und der Pinolenschwerpunktachse, wodurch die Querbelastung der Pinole bei auftretenden Beschleunigungskräften gering bleibt.

Da das Antriebsband durch wenigstens eine der Lagerebenen für die Pinole hindurchgeführt ist, kann die Lagerbasis für die Pinole kleiner als der Verfahrweg der Pinole gewählt werden. Gemäß der Erfindung können also relativ große exakte Verschiebewege der Pinole mit dem erfindungsgemäßen Antrieb erzielt werden.

Die erfindungsgemäße Ausbildung läßt sich mit Vorteil auch dann anwenden, wenn die Pinole luftgelagert ist.

Die Lösung nach dem Anspruch 1 hat den weiteren Vorteil, daß die Kosten der Antriebselemente nur einen Bruchteil der Kosten betragen, welche die zum Stand der Technik gehörenden Antriebsvorrichtungen benötigen.

Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung sind, daß keine ortsfesten Spindelabstützungen oder Umlenkrollen erforderlich sind, die relativ weit entfernt von der Schwerpunktachse der Pinole angeordnet werden müssen und eine eigene und in sich steife Verbindung mit dem Schlitten erfordern.

Darüber hinaus eignet sich der erfindungsgemäße Antrieb insbesondere für große Verfahrwege der Pinole, da das Band, weil es nur unwesentlich länger sein muß als der Verfahrweg der Pinole, nicht zu Eigenschwingungen neigt.

Das Antriebsband kann ein einfaches Band sein, welches mit Reibungsschluß auf einem Teil des Umfanges der Antriebsrolle liegt und von dieser durch Reibungsschluß mitgenommen wird.

Wird anstelle eines einfachen Bandes ein Zahnriemen verwendet, dann sind ähnlich wie bei einem zahnstangenantrieb große Längskräfte übertragbar. Im Gegensatz zum zahnstangenantrieb können bei Verwendung eines Zahnriemens jedoch sehr geringe Anforderungen an die Justiergenauigkeit gestellt werden.

Als weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Antriebes wird angesehen, daß die Antriebselemente in einer kompakten Einheit integriert sein können, welche als Ganzes am Maschinenrahmen anbringbar ist.

Durch die Anbringung des Bandes mit Hilfe von Zwischenstücken an der Pinole und durch die mögliche Spannbarkeit des Bandes wird erreicht, daß der erfindungsgemäße Antrieb auch bei schnellen Laufgeschwindigkeiten nicht dazu neigt, das Band schwingen zu lassen, wodurch die Pinole in den Lagern einseitig belastet würde, sondern daß das Band eine überraschende Steifigkeit zeigt und keine merkbaren Querkräfte auf die Pinole ausübt.

Für verschiebbare Schlitten sind Bandantriebe bekannt, bei denen auch Spannmittel für das Band vorgesehen sind (DE 38 23 042 A1). Aus "Konstruktionselemente der Feinmechanik", Herausgeber Werner Krause, Carl Hanser Verlag München, Wien 1993, Seite 695, sind auch Spannmittel für Bandantriebe bekannt.

Die in diesen Druckschriften offenbarten Maßnahmen reichen jedoch nicht aus, die Pinole einer Koordinatenmeßmaschine mit hoher Präzision in axialer Richtung über einen längeren Verschiebeweg zu verschieben. Insbesondere zeigen derartige Schlitten keine wohldefinierte Schwerpunktachse.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Die Pinole 4 ist in Lagern 6, 7 in Richtung des Pfeiles 8 verschiebbar. An der Pinole 4 sind über Zwischenstücke 5a, 5b die Enden 3a, 3b eines Bandes 3 befestigt. Das Band 3 ist parallel zur Schwerpunktachse 9 der Pinole 4 ausgerichtet und kann in unmittelbarer Nähe der Pinole 4 angeordnet werden, so daß keine merkbaren Querkräfte bei Bewegung des Bandes 3 in Richtung des Pfeiles 8 auftreten. Das Band 3 wird durch eine Umlenkrolle 2 aus der Parallelrichtung zur Achse 9 der Pinole 4 ausgelenkt und ist um eine Antriebsrolle 1 gelegt. Die Antriebsrolle 1 wird durch einen Motor 10 angetrieben. Das Band 3 läuft von der Antriebsrolle 1 zu einer Umlenkrolle 12, welche das Band wieder in seine ursprüngliche Richtung parallel zur Achse 9 der Pinole lenkt. Das Band kann durch Verlagerung des Antriebsmotors 10 in Richtung des Pfeiles 13 gespannt werden. Es ist aber auch möglich, die Enden 3a und 3b des Bandes 3 an den Zwischenstücken 5a und 5b entsprechend gespannt zu befestigen oder die Zwischenstücke 5a und 5b justierbar zu gestalten und nur geringe Momente auf die Pinole bei Beschleunigungs- und Bremsvorgängen auszuüben.

Die Lager 6, 7 für die Pinole 4 weisen Durchbrüche 14, 15 auf, durch die das Band 3 derart geführt ist, daß es möglichst nahe an der Oberfläche der Pinole 4 liegt. Hierdurch werden vom Band 3 eventuell auftretende Querkräfte nicht auf die Pinole 4 übertragen und nur geringe Momente auf die Pinole bei Beschleunigungs- und Bremsvorgängen ausgeübt.

Claims (7)

1. Koordinatenmeßmaschine mit einer in axialer Richtung in Lagerebenen verschiebbaren Pinole, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

• a) in der Nähe der Pinole (4) ist parallel zur Schwerpunktachse (9) der Pinole (4) ein mit seinen Enden (3a, 3b) an der Pinole (4) befestigtes Band (3) vorgesehen,
• b) das Band steht in seinem mittleren Bereich mit Antriebsmitteln (1, 10) in Verbindung,
• c) in wenigstens einem der Lager (6, 7) der Pinole (4) ist ein Durchbruch (14, 15) vorgesehen, durch den das Band (3) geführt ist.

2. Koordinatenmeßmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Rollen (2, 12) die Ein- und Auslaufrichtung des Bandes (3) zu einer zwischen diesen Rollen (2, 12) angeordneten Antriebsrolle (1) der Antriebsmittel (1, 10) umlenken.

3. Koordinatenmeßmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (3) auf der Antriebsrolle (1) mit Reibungsschluß angeordnet ist oder mit Hilfe einer Perforation oder Zahnung in Zähne der Antriebsrolle (1) greift.

4. Koordinatenmeßmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (3a, 3b) des Bandes (3) mit Hilfe von zwischenstücken (5a, 5b) an der Pinole (4) befestigt sind.

5. Koordinatenmeßmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Spannmittel für das Band (3).

6. Koordinatenmeßmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsrolle (1) zur Spannung des Bandes (3) quer zur Bewegungsrichtung des Bandes (3) verschiebbar gelagert ist.

7. Koordinatenmeßmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Band mit Hilfe der Zwischenstücke (5a, 5b) spannbar ist.