DE4345094A1

DE4345094A1 - Shape measuring machine of cross arm type detecting shape deviation with machine bed

Info

Publication number: DE4345094A1
Application number: DE19934345094
Authority: DE
Inventors: Rainer Ziegenbein
Original assignee: PERTHEN FEINPRUEF GmbH
Current assignee: MAHR GMBH, 37073 GOETTINGEN, DE
Priority date: 1993-12-31
Filing date: 1993-12-31
Publication date: 1995-07-06
Anticipated expiration: 2014-01-01
Also published as: DE4345094C2

Abstract

A cross arm (42) is located on the second moving carriage (40), which at the end side is aligned for the reception of a scanning head, also adjusting units for adjusting the two carriages along their respective coordinate axes (X,Y). The first guides (9,10) arranged at one side of the machine bed (1) are aligned parallel to each other and carry guide tracks. The guide tracks are displaced against each vertically and horizontally. The first carriage (19) is supported on these at discrete bearing points (I to V). The mass point of gravity of the system, including both carriages (19,40), the column (20) and the cross arm (42), lies essentially on a vertical plane running between or behind the displaced guide tracks (14,15;16,17).

Description

Die Erfindung betrifft eine Formmeßmaschine in Ausleger bauart, mit einem eine Werkstückaufnahme tragenden Maschi nenbett, mit einem an diesem in Richtung einer ersten Koordinatenachse (Y) auf ersten Führungsmitteln verfahrbar gelagerten ersten Verschiebeschlitten, mit einer dem ersten Verschiebeschlitten zugeordneten vertikalen Säule, mit einem an dieser in Richtung einer zweiten Koordinaten achse (Z) auf zweiten Führungsmitteln verfahrbar gelager ten zweiten Verschiebeschlitten, mit einem auf dem zweiten Verschiebeschlitten gelagerten Ausleger, der endseitig zur Aufnahme eines Tastkopfes eingerichtet ist sowie mit Stelleinrichtungen zur Verstellung der beiden Verschiebe schlitten längs ihrer jeweiligen Koordinatenachse.The invention relates to a shape measuring machine in boom type, with a machine carrying a workpiece holder nenbett, with one on this towards a first Coordinate axis (Y) can be moved on first guide means stored first sliding carriage, with a vertical column assigned to the first sliding carriage, with one at this in the direction of a second coordinate axis (Z) movably supported on second guide means th second sliding carriage, with one on the second Boom mounted sliding carriage, the end to Recording a probe is set up as well Actuators for adjusting the two displacements slide along their respective coordinate axis.

Formmeßmaschinen finden beispielsweise in der Fertigungs kontrolle eine weite Anwendung, um Oberflächen von Werk stücken kontinuierlich abzutasten (Scanning) und etwaige Formabweichungen vom Sollwertverlauf festzustellen. Die Meßergebnisse werden entweder auf Meßprotokollen aufgenom men oder unmittelbar in Signale umgewandelt, die zur Steuerung oder Beeinflussung von Fertigungsabläufen benutzt werden. Form measuring machines are used, for example, in manufacturing control a wide application to work surfaces pieces continuously scanning (scanning) and any Determine deviations in shape from the setpoint curve. The Measurement results are either recorded on measurement protocols men or immediately converted into signals that are used for Control or influencing of production processes used become.

Sie sind u. a. in Portal- und in Auslegerbauweise gebräuch lich, wobei sich die Portalbauweise insbesondere durch eine gute Zugänglichkeit des Meßortes an dem auf der Werkstückaufnahme aufgenommenen Werkstück auszeichnet. Um die erforderliche Stabilität des Maschinenaufbaus zu erreichen und damit den im Nanometerbereich liegenden Anforderungen an die Meßgenauigkeit zu genügen, sind die bekannten Formmeßmaschinen in Auslegerbauart typischerwei se mit einem durch konstruktive Maßnahmen extrem steifen Maschinenbett ausgebildet, das häufig aus Granit herge stellt ist und auf dem über den ersten Verschiebeschlitten die vertikale Säule abgestützt ist, die ihrerseits wiede rum entweder massiv oder in schwerer Guß- oder Stahl schweißkonstruktion aufgebaut ist. Die Führungsbahnen für den ersten Verschiebeschlitten liegen in der Regel - gegebenenfalls vertieft - in der waagrechten ebenen Tisch fläche des meist parallelepipedförmigen Maschinenbettes. Ihr Abstand in der Horizontalebene ist mit Rücksicht auf die erforderliche Standsicherheit der Säule gewählt, wobei die Führungsmittel so ausgebildet sind, daß ein Verdrehen der Säule um ihre Vertikalachse bei der Horizontalver schiebung ausgeschlossen ist.You are u. a. used in portal and cantilever construction Lich, the portal construction in particular by good accessibility of the measuring point at the on the The workpiece holder. Around the required stability of the machine structure reach and thus that in the nanometer range The requirements for measuring accuracy are the known shape measuring machines in cantilever type typically extremely stiff with constructive measures Machine bed trained, often made of granite is and on the above the first sliding carriage the vertical pillar is supported, which in turn repeats either solid or in heavy cast or steel welded structure is built. The guideways for the first sliding slides are usually - if necessary deepened - in the horizontal flat table area of the mostly parallelepiped-shaped machine bed. Their distance in the horizontal plane is due to the required stability of the column is chosen, whereby the guide means are designed so that twisting the column about its vertical axis in the horizontal ver shift is excluded.

Für den an der Säule auf und ab beweglich geführten zwei ten Verschiebeschlitten, der den Ausleger trägt, gelten grundsätzlich ähnliche Konstruktionsprinzipien, mit der Folge, daß sich insgesamt ein schwergewichtiger Maschinen aufbau mit entsprechend großer träger Masse aller bewegten Teile ergibt. Ein Beispiel einer solchen Formmeßmaschine in Auslegerbauart ist schematisch in der US-PS 4 621 434 veranschaulicht, bei der die vertikale Säule im Prinzip in Gestalt eines massiven Rahmens ausgebildet ist.For the two moving up and down on the column The sliding carriage that carries the boom applies fundamentally similar design principles with which Consequence of being a heavyweight machine overall construction with a correspondingly large inertial mass of all moving Parts results. An example of such a shape measuring machine cantilever type is shown schematically in U.S. Patent 4,621,434 illustrates, in which the vertical column in principle in Shape of a solid frame is formed.

Abgesehen von dem mit einer solchen schweren Konstruk tionsweise verbundenen hohen Kostenaufwand beeinträchtigt die notwendigerweise vorhandene große träge Masse der bewegten Teile das dynamische Verhalten der Formmeßmaschi ne. Verfahrbewegungen der Verschiebeschlitten, d. h. der Säule und des Auslegers können wegen der auftretenden Massenkräfte nur mit verhältnismäßig geringen Beschleuni gungen bzw. Verzögerungen erfolgen, mit dem Ergebnis, daß die jeweils erforderlichen Einstell- und Nebenzeiten be stimmte Mindestwerte nicht unterschreiten können, die für eine Reihe von Anwendungsfällen als zu groß empfunden werden.Apart from that with such a heavy construction tionally associated high cost impaired the necessarily large inertial mass of the moving parts the dynamic behavior of the form measuring machine no Movements of the sliding carriage, d. H. of the The column and the jib can occur because of the Mass forces only with a relatively low acceleration conditions or delays occur, with the result that the required setting and non-productive times agreed below the minimum values that are required for found a number of use cases too large become.

Davon abgesehen bedingt die nebeneinander liegende Anord nung der Führungsmittel für den die Säule tragenden ersten Verschiebeschlitten im Bereiche der Tischfläche des Ma schinenbettes eine entsprechende Tiefe des Maschinenbettes und damit einen beträchtlichen Platzbedarf für die ganze Formmeßmaschine.That being said, the arrangement next to each other is necessary guide means for the first one who supports the pillar Sliding carriage in the area of the table surface of the Ma a corresponding depth of the machine bed and thus a considerable space requirement for the whole Form measuring machine.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Formmeßmaschine in Auslegerbauart zu schaffen, die sich durch einen ein fachen platzsparenden Aufbau auszeichnet und die im Ver gleich zu dem erläuterten Stand der Technik ein wesentlich verbessertes dynamisches Verhalten hat und damit eine Verkürzung der Neben- und damit der Zeit pro Meßzyklus insgesamt erlaubt.The object of the invention is therefore a shape measuring machine to create in cantilever type, which is characterized by a distinguished space-saving construction and which in ver an essential to the explained prior art has improved dynamic behavior and thus a Shortening the secondary and thus the time per measuring cycle allowed overall.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die eingangs genannte Form meßmaschine erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die an einer Seite des Maschinenbettes angeordneten par allel zueinander ausgerichteten ersten Führungsmittel sowohl in Vertikalrichtung als auch in Horizontalrichtung gegeneinander versetzt angeordnete Führungsbahnen tragen, auf denen der erste Verschiebeschlitten an diskreten Lagerstellen abgestützt ist und daß der Massenschwerpunkt bereich des zumindest aus den beiden Verschiebeschlitten und der Säule sowie des Auslegers bestehenden Systems im wesentlichen in einer zwischen oder hinter den gegenein ander versetzten Führungsbahnen verlaufenden Vertikalebene liegt. To solve this problem is the form mentioned above Measuring machine according to the invention, characterized in that the par arranged on one side of the machine bed first guide means aligned with each other both in the vertical direction and in the horizontal direction carry guideways offset from each other, on which the first sliding carriage at discrete Bearing is supported and that the center of mass area of at least from the two sliding carriages and the pillar and the boom existing system in essentially in one between or behind each other on the offset vertical plane lies.

In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die ersten Führungsmittel zwei Führungsbalken oder -schienen auf, die die Führungsbahnen bildende Flächen tragen und die eine rechteckige oder quadratische Querschnittsgestalt haben, wobei aber grundsätzlich auch andere Querschnittsprofil formen, einschließlich kreiszylindrischer und dreieckför miger in Frage kommen, so daß die Führungsschienen auch in Form von Prismen oder Hohlprofilen ausgebildet sein kön nen. Durch die ersten Führungsmittel ist an der Rückseite des Maschinenbettes eine schräge Ebene definiert, die mit der Horizontalen einen Winkel von wenigstens 20° ein schließt, der in einer praktischen Ausführungsform vor zugsweise bei 60° liegt.In a preferred embodiment, the first Guide means two guide beams or rails on the bear the surfaces forming the guideways and the one have a rectangular or square cross-sectional shape, but in principle also other cross-sectional profile shapes, including circular cylindrical and triangular miger come into question, so that the guide rails also in Form of prisms or hollow profiles can be formed nen. The first guide means is on the back of the machine bed defines an inclined plane that with the horizontal an angle of at least 20 ° closes before in a practical embodiment preferably at 60 °.

Dadurch, daß der erste Verschiebeschlitten mit der Säule an der Rückseite des Bettes praktisch in einer "Schrägfüh rung" verschieblich geführt ist, ergibt sich eine sehr platzsparende Anordnung für die Formmeßmaschine, wobei gleichzeitig im Vergleich mit dem Stand der Technik auf der Säule bei gleicher Führungslänge ein größerer Hub für den zweiten Verstellschlitten vorhanden ist. Zudem ist die Säule mit dem ersten Verschiebeschlitten an dem Maschinen bett sehr standsicher mit weit auseinander liegenden Lagerstellen geführt, wobei die Betthöhe für die Führungs länge mit ausgenutzt wird. Dazu ist es zweckmäßig, daß die Führungsmittel wenigstens eine untere Führungsbahn an der Maschinenbettrückseite in der Nähe der Aufstellfläche des Maschinenbettes und wenigstens eine andere obere Führungs bahn im wesentlichen in der Nähe der Maschinenbettobersei te aufweisen. Bei der neuen Konstruktion liegen der Mas sen- und der Reibungsschwerpunkt nahe beieinander, so daß sich sehr günstige dynamische Verhältnisse ergeben. Die beiden Schwerpunkte liegen auf oder in der Nähe der oberen Führungsmittel, wobei auch die Angriffsstelle der Stell einrichtung für den ersten Verschiebeschlitten in der Nähe dieser oberen Führungsmittel angeordnet ist, so daß sich zusammen mit der leichtgewichtigen Konstruktion der beweg ten Teile hervorragende dynamische Eigenschaften der neuen Formmeßmaschine ergeben, die z. B. bei einer ausgeführ ten Maschine eine Umsteuerungsfrequenz von bis zu 50 Hz erlauben.Because the first sliding carriage with the column at the back of the bed practically in a "slant "is guided, there is a very space-saving arrangement for the form measuring machine, wherein at the same time in comparison with the prior art the column with the same guide length a larger stroke for the second adjustment slide is available. In addition, the Column with the first sliding carriage on the machine bed very stable with widely spaced Bearings led, the bed height for the guide length is also used. For this purpose, it is appropriate that the Guide means at least one lower guideway on the Back of the machine bed near the footprint of the Machine bed and at least one other upper guide essentially near the machine bed top te. In the new construction, the mas and the center of gravity close together, so that very favorable dynamic conditions arise. The Both focal points are on or near the upper one Management means, including the point of attack of the Stell facility for the first sliding carriage nearby this upper guide means is arranged so that together with the lightweight construction of the mov parts have excellent dynamic properties of the new Form measuring machine, the z. B. executed at one a reversing frequency of up to 50 Hz allow.

Die Formmeßmaschine zeichnet sich somit durch sehr gute Führungsverhältnisse sowohl für den ersten als auch für den zweiten Verschiebeschlitten aus, wobei die Anordnung mit Vorteil derart getroffen ist, daß wenigstens einer dieser Verschiebeschlitten auf den Führungsbahnen seiner zugehörigen Führungsmittel an fünf Lagerstellen abgestützt ist, die im wesentlichen auf den Schenkeln eines gedachten L liegen. Dabei können jeweils vier - gegebenenfalls paar weise einander gegenüberliegend angeordnete - Lagerstellen möglichst weit beabstandet auf Führungsbahnen eines ge meinsamen Führungsmittels liegen, während die fünfte Lagerstelle durch das erwähnte Prinzip der L-förmigen Anordnung in größtmöglichem seitlichem Abstand davon angeordnet ist, derart, daß eine große Stabilität der geführten Teile gewährleistet ist. Durch die fünf zweck entsprechend angeordneten Lagerstellen erfolgt, eine Fesse lung des jeweiligen Verschiebeschlittens in Bezug auf fünf Freiheitsgrade, während die Fesselung in Bezug auf den sechsten Freiheitsgrad vorzugsweise durch die Stellein richtung übernommen werden kann.The form measuring machine is therefore characterized by very good ones Leadership relationships for both the first and for the second sliding carriage, the arrangement is advantageously taken such that at least one this sliding carriage on its guideways associated guide means supported at five bearings is essentially imagined on the thighs of a L lie. There can be four - if necessary, a few wise arranged opposite - bearing points spaced as far apart on guideways of a ge common management tools lie during the fifth Bearing point through the aforementioned principle of the L-shaped Arrangement with the greatest possible lateral distance from it is arranged such that a great stability of the guided parts is guaranteed. Through the five purposes appropriately arranged bearings, a fess development of the respective sliding carriage with respect to five Degrees of freedom while the bondage with respect to the sixth degree of freedom, preferably by the position direction can be taken.

Die Säule ist in einer bevorzugten Ausführungsform im wesentlichen scheibenförmig mit quer zu den ersten Füh rungsmitteln verlaufend angeordneten Breitseiten sowie mit im wesentlichen keilförmigen Querschnitt ausgebildet. Ihre breitere Stirnfläche weist dabei zur Maschinenbettrücksei te, so daß sich ein Höchstmaß an Steifigkeit ergibt. Von den erwähnten fünf Lagerstellen sind zweckmäßigerweise drei unmittelbar an der scheibenförmigen Säule angeordnet, während die verbleibenden Lagerstellen (oder zumindest eine von diesen) im seitlichen Abstand von der Säule vorgesehen ist. Praktisch kann diese Anordnung derart verwirklicht werden, daß der erste Verschiebeschlitten in der Draufsicht im wesentlichen von einem gedachten Dreieck umgrenzt ist, von dem eine Seite durch die Säule und eine daran anschließende Seite durch eine vorkragende Armkon struktion gebildet ist, die endseitig die weitere Lager stelle oder -stellen enthält und gegen die gegebenenfalls die Säule einseitig über zumindest einen Teil ihrer Höhe abgestützt sind.In a preferred embodiment, the column is in essentially disc-shaped with transverse to the first feet means arranged broad sides and with formed essentially wedge-shaped cross section. Your wider end face faces the back of the machine bed te, so that there is a maximum of rigidity. Of the five bearing points mentioned are expedient three arranged directly on the disc-shaped column, while the remaining bearings (or at least one of these) at a lateral distance from the column is provided. In practice, this arrangement can be realized that the first sliding carriage in the top view essentially of an imaginary triangle is bounded by one side through the column and one adjoining side by a cantilever arm cone Structure is formed, the end of the other camp contains positions or positions and against which, if applicable the column unilaterally over at least part of its height are supported.

Nach grundsätzlich ähnlichen Prinzipien ist mit Vorteil auch der zweite Verschiebeschlitten aufgebaut. Er weist ein Lagerstellen tragendes Basisteil und einen daran nach unten ragend angeordneten Fortsatz auf, an dem wenigstens eine der übrigen Lagerstellen im vertikalen Abstand von den Lagerstellen des Basisteiles aufgenommen ist. Die vertikale Länge des Fortsatzes entspricht zweckmäßigerwei se etwa dem vertikalen Abstand zwischen den ersten Füh rungsmitteln an den Maschinenbett. Dadurch wird erreicht, daß für die Führungslänge des zweiten Verschiebeschlittens die Höhe des Maschinenbettes mit ausgenutzt wird.Having fundamentally similar principles is an advantage the second sliding carriage was also set up. He points a bearing part bearing base and one after it protruding at the bottom arranged on the at least one of the remaining bearings at a vertical distance from the bearings of the base part is included. The vertical length of the extension suitably corresponds about the vertical distance between the first few on the machine bed. This ensures that for the guide length of the second sliding carriage the height of the machine bed is also used.

Um die träge Masse der bewegten Teile auf ein Minimum zu reduzieren, ist die Säule in der Regel weitgehend als Hohlkörper ausgebildet, während die erwähnte vorkragende Armkonstruktion des ersten Verschiebeschlittens und der nach unten ragende Fortsatz des zweiten Verschiebeschlit tens ebenfalls aus leichtgewichtigen Konstruktionselemen ten nach Art eines hohlen Gehäuses aufgebaut sind.To keep the inertial mass of the moving parts to a minimum reduce, the pillar is usually largely considered Hollow body formed while the cantilever mentioned Arm construction of the first sliding carriage and the downward extension of the second slide also made of lightweight construction elements ten are constructed in the manner of a hollow housing.

Dafür können, abgesehen von Streben oder Gitterwerkskon struktionen, als Konstruktionselemente dünne Bleche oder faserverstärkte Kunststoffplatten Verwendung finden, wobei sich Kunststoffverbundplatten mit Kohlefaserverstärkung als besonders zweckmäßig erwiesen haben.Apart from struts or latticework con structures, as construction elements thin sheets or fiber-reinforced plastic plates are used, whereby plastic composite panels with carbon fiber reinforcement have proven to be particularly useful.

Die scheiben- oder leistenförmig ausgebildete Säule, die auf einer Seite gegen die vorkragende Armkonstruktion abgestützt ist, bietet auf der anderen Seite eine freie Breitseite, die auf der Rückseite des Maschinenbettes im Bereiche der ersten Führungsmittel praktisch bis in die unmittelbare Nähe der Aufstellfläche des Maschinenbettes herunterragt und die damit eine volle Ausnutzung der durch die Länge der Säule gegebenen maximalen Hublänge gewähr leistet, ohne daß dadurch Einbußen hinsichtlich der Füh rungslänge des zweiten Verschiebeschlittens in Kauf genom men werden müßten. Zur Führung des zweiten Verschiebe schlittens weisen die an der Säule vorgesehenen zweiten Führungsmittel vertikale Führungsbahnen auf, die im Berei che dieser freien Breitseite und auf einer daran anschlie ßenden Stirnseite der Säule angeordnet sind.The disc-shaped or strip-shaped column, the on one side against the projecting arm construction is supported, on the other hand offers a free Broadside on the back of the machine bed in the Areas of the first guide means practically into the immediate vicinity of the installation area of the machine bed protrudes and thus the full utilization of the the length of the column ensures the maximum stroke length performs without sacrificing Füh length of the second sliding carriage in purchase genome men would have to. To guide the second shift sledges show the second ones on the column Guide means on vertical guideways in the area surface of this free broadside and on one of it ß end face of the column are arranged.

Auf dem neben der Säule an deren freien Breitseite auf und ab verfahrbar gelagerten zweiten Verschiebeschlitten ist mit Vorteil ein in Richtung einer dritten Koordinatenachse (R) verfahrbarer dritter Verschiebeschlitten gelagert, der den Ausleger trägt und dem an dem zweiten Verschiebe schlitten angeordnete dritte Führungsmittel zugeordnet sind. Diese Führungsmittel können ein im Querschnitt im wesentlichen dreieckförmiges Führungsteil aufweisen, das vorzugsweise als Hohlkörper ausgebildet ist, der auf dem Basisteil des zweiten Verschiebeschlittens angeordnet ist und Führungsbahnen trägt, die in zueinander winklig ver laufenden Ebenen liegen. Auf dem Führungsteil sitzt der dritte Verschiebeschlitten, der das Führungsteil damit teilweise übergreift und gegen dessen Führungsbahnen wiederum an fünf diskreten Lagerstellen abgestützt ist, die mit Rücksicht auf die Erzielung einer möglichst großen Führungslänge zweckentsprechend angeordnet sind. Sie liegen wiederum auf den Schenkeln eines gedachten L und bewirken eine Fesselung des dritten Verschiebeschlittens in Bezug auf fünf Freiheitsgrade; in Bezug auf den sech sten Freiheitsgrad übernimmt die Stelleinrichtung die Fesselung.On the next to the column on its free broad side on and from movable second sliding carriage with advantage in the direction of a third coordinate axis (R) movable third sliding carriage, which carries the boom and the second move assigned third guide means arranged in a slide are. These guide means can have a cross-section in have essential triangular guide part, the is preferably formed as a hollow body on the Base part of the second sliding carriage is arranged and carries guideways that ver at an angle to each other current levels. The sits on the guide part third sliding carriage that the guide part with it partially overlaps and against its guideways is again supported at five discrete storage locations, with a view to achieving the largest possible Guide length are arranged appropriately. she lie again on the legs of an imaginary L and cause the third sliding carriage to be tied up with respect to five degrees of freedom; with respect to the sixth The actuating device takes on the greatest degree of freedom Bondage.

Der auf dem dritten Verschiebeschlitten angeordnete Aus leger kann zur Erzielung einer weitmöglichen Gewichts ersparung nach Art eines Hohlprofiles ausgebildet sein, das mit Vorteil über eine Kollisionsschutzeinrichtung an dem dritten Verschiebeschlitten gelagert ist. Schließlich erlaubt es die spezielle Ausbildung der Säule und der Verschiebeschlitten bei der neuen Formmeßmaschine das Maschinenbett in der Draufsicht im wesentlichen L-formig auszubilden, wobei die Werkstückaufnahme im Bereiche eines Schenkels des L angeordnet ist und die Führungsmittel an der Rückseite des Maschinenbettes im Bereiche des anderen Schenkels des L vorgesehen sind. Abgesehen von dem gerin gen Platzbedarf führt diese Form des Maschinenbettes zu der Möglichkeit einer ergonomisch günstigen Bedienung der Maschine mit kurzen Griffwegen für die Bedienungsperson, während andererseits eine für die Temperaturstabilität der ganzen Formmeßmaschine gegebenenfalls erforderliche Kapse lung mit einfachen geometrischen Verhältnissen für das Gehäuse so angeordnet werden kann, daß die Werkstückauf nahme und das zu vermessende Werkstück jederzeit frei zugänglich bleiben.The Aus arranged on the third sliding carriage Casual can help you achieve the greatest possible weight saving be designed in the manner of a hollow profile, with the advantage of a collision protection device the third sliding carriage is mounted. After all allows the special training of the column and the Sliding carriage on the new form measuring machine Machine bed essentially L-shaped in plan view form, the workpiece holder in the area of a Leg of the L is arranged and the guide means the back of the machine bed in the area of the other Legs of the L are provided. Aside from the gerin This form of machine bed leads to space requirements the possibility of ergonomically convenient operation of the Machine with short handle paths for the operator, while on the other hand one for the temperature stability of the whole form measuring machine capsules if necessary with simple geometric relationships for the Housing can be arranged so that the workpiece free and the workpiece to be measured at any time remain accessible.

Das Konstruktionsprinzip der neuen Meßmaschine kommt, wie erläutert, ohne schwere Konstruktionsteile für die Ver schiebeschlitten, die Säule und dergleichen aus. Diese Elemente sind in Leichtbauweise auf optimale Steifigkeit ausgelegt, so daß sich schon von der Konstruktion her eine hohe Meßgenauigkeit ergibt. Um unvermeidbare Formabwei chungen der Führungsbahnen oder Formveränderungen der Säule und der Verschiebeschlitten insoweit auszugleichen, daß sie keinen Einfluß auf das Meßergebnis haben, ist in einer bevorzugten Ausführungsform die Anordnung derart getroffen, daß zumindest mit dem Maschinenbett und der Säule gerade Normale verbunden sind, die parallel zu der jeweils entsprechenden Koordinatenachse ausgerichtet und von Lager- und Führungskräften im wesentlichen frei gehal ten sind. Diese Normale sind über ihnen starr zugeordnete, auf eine Relativbewegung aneinander anschließender Normale zu einander ansprechende Sensoren miteinander gekoppelt, durch die eine solche Relativbewegung nach Größe, Art und Richtung feststellbar ist und die entsprechende Signale an einen Rechner abgeben, der das Meßergebnis oder die jewei lige Lage des Tasters im Raum korrigierende Korrektur größen errechnet. Wesentlich ist, daß durch diese Normale ein von dem eigentlichen Transportsystem für die Verschie beschlitten und den Taster abgekoppeltes eigenes Führungs- oder Bezugssystem gebildet ist, das von an den Verschiebe schlitten angeordneten Abtasteinrichtungen oder Sensoren unter Erzeugung von Korrektursignalen für den Rechner laufend abtastbar ist. Ist die Formmeßmaschine mit einem dritten Verschiebeschlitten ausgerüstet, so ist an dem zweiten Verschiebeschlitten ebenfalls ein parallel zu der entsprechenden Koordinatenachse ausgerichtetes Normal befestigt, das mit dem an der Säule angeordneten Normal über entsprechende Sensoren gekoppelt ist, die ausgangs seitig mit dem Rechner verbunden ist. Mit anderen Worten heißt dies, daß auch dieses Normal Teil des erwähnten Bezugssystemes ist. Die Sensoren sind an den Kopplungs stellen zweier Normale jeweils derart voneinander beab standet und ausgerichtet angeordnet, daß sie jeweils wenigstens zwei winklig zueinanderstehende Seiten eines der Normale abtasten, derart, daß die für die mögliche Relativbewegung der beiden jeweils einander zugeordneten Normale kennzeichnenden, translatorischen Bewegungskom ponenten sowie Kipp- und Drehbewegungskomponenten durch entsprechende Signale erfaßt werden.The design principle of the new measuring machine comes as explained, without heavy structural parts for the Ver sliding carriage, the column and the like. These Elements are lightweight for optimal rigidity designed so that a design high measuring accuracy results. Inevitable form deviation guideways or changes in shape of the To compensate for the column and the sliding carriage, that they have no influence on the measurement result is in a preferred embodiment, the arrangement hit that at least with the machine bed and the Column just connected to normal, parallel to the each aligned with the corresponding coordinate axis and essentially free from warehouse and management staff are. These normals are rigidly assigned above them, on a relative movement of adjacent normals mutually responsive sensors coupled, through which such a relative movement according to size, type and Direction can be determined and the corresponding signals on submit a calculator that the measurement result or the jewei correct position of the button in the room corrective correction sizes calculated. It is essential that through this normal one of the actual transport system for the various trimmed and the button uncoupled own guide or Reference system is formed, that of moving to the carriage arranged sensors or sensors generating correction signals for the computer is continuously palpable. Is the form measuring machine with one equipped third sliding carriage, so is on the second sliding carriage also parallel to the normal aligned with the corresponding coordinate axis attached, with the normal arranged on the column is coupled via appropriate sensors, the output is connected to the computer. In other words this means that this normal is also part of the mentioned Reference system is. The sensors are on the coupling place two normals so apart from each other stands and arranged arranged that they each at least two sides of one angled to each other the normal, so that the for the possible Relative movement of the two assigned to each other Normal characteristic, translational movement comm components as well as tilting and rotating motion components appropriate signals are detected.

Die neue Formmeßmaschine kann im übrigen für jede Art von Oberflächenabtastung eingesetzt werden, wozu in ihren Ausleger jeweils ein entsprechender Taster eingesetzt wird. Bei Verwendung eines 3-D-Tasters kann sie auch als Koordinatenmeßmaschine Verwendung finden.The new form measuring machine can also be used for any type of Surface scanning are used, what in their A corresponding push button is used for the boom becomes. When using a 3-D button, it can also be used as Find coordinate measuring machine use.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegen standes der Erfindung dargestellt. Es zeigenIn the drawing is an embodiment of the counter state of the invention. Show it

Fig. 1 eine Formmeßmaschine gemäß der Erfindung in perspektivischer, teilweise schematischer Dar stellung, Fig. 1 is a Formmeßmaschine according to the invention in perspective, partially schematic Dar position,

Fig. 2 die Formmeßmaschine nach Fig. 1 in der Drauf sicht,View Fig. 2, the Formmeßmaschine of FIG. 1 in plan,

Fig. 3 die Formmeßmaschine nach Fig. 1 in einer Seiten ansicht, Fig. 3 view the Formmeßmaschine of FIG. 1 in a side,

Fig. 4 die Formmeßmaschine nach Fig. 1 mit abgenommenem zweitem Verschiebeschlitten in der Z-Richtung, in einer perspektivischen Darstellung entspre chend Fig. 1, Fig. 4, the Formmeßmaschine of FIG. 1 with removed the second slide carriage in the Z-direction, in a perspective view accordingly Fig. 1,

Fig. 5 die Formmeßmaschine nach Fig. 1 mit abgenommenem erstem Verschiebeschlitten in der Y-Richtung, in einer perspektivischen Darstellung entsprechend Fig. 1, Fig. 5, the Formmeßmaschine of FIG. 1 with removed first displacement slide in the Y direction, in a perspective view corresponding to FIG. 1,

Fig. 6 in einer Seitenansicht entsprechend der Blick richtung VI der Fig. 2 im Ausschnitt mit schema tisch lediglich mit ihrem Umriß angedeuteter Säule zur Veranschaulichung der Führungsmittel für den ersten Verschiebeschlitten in einem anderen Maßstab, Fig. 6 is a side view corresponding to the viewing direction 2 VI of FIG. In the neck with schematically indicated only with their outline column to illustrate the guide means for the first displacement slide on a different scale,

Fig. 7 den ersten Verschiebeschlitten der Formmeßma schine nach Fig. 1 in einer perspektivischen Darstellung, in einer schräg von links unten nach rechts oben gehenden Blickrichtung unter Veranschaulichung der Unterseite der von der Säule seitlich vorkragenden Armkonstruktion, in einem anderen Maßstab, Fig. 7 shows the first displacement slide Formmeßma the machine of FIG. 1 in a perspective view, in an angle from bottom left to top right walking direction of view illustrating the underside of the laterally projecting from the column arm construction, in a different scale,

Fig. 8 den ersten und zweiten Verschiebeschlitten der Formmeßmaschine nach Fig. 1, in perspektivischer Darstellung bei abgenommenem Ausleger in einem anderen Maßstab, Fig. 8 the first and second sliding carriages of the Formmeßmaschine of FIG. 1, in a perspective view with removed boom in a different scale,

Fig. 9 die Anordnung nach Fig. 8 in der Draufsicht, Fig. 9 shows the arrangement of FIG. 8 in plan view,

Fig. 10, 11 die Anordnung nach Fig. 8 in zwei verschiedenen Seitenansichten, Fig. 10, 11, the arrangement of FIG. 8 in two different side views,

Fig. 12 die Anordnung nach Fig. 9 in einem anderen Maß stab sowie im Ausschnitt zur Veranschaulichung von Einzelheiten der Führungsmittel für den zweiten Verschiebeschlitten in der Draufsicht entsprechend Fig. 9, Figure 12 bar. The arrangement of FIG. 9 in another dimension and in the detail to illustrate details of the guide means for the second slide carriage in the plan view corresponding to Fig. 9,

Fig. 13 den zweiten Verschiebeschlitten der Formmeßma schine nach Fig. 1 in vereinfachter perspektivi scher Darstellung und in einem anderen Maßstab, Fig. 13 shows the second slide carriage of the machine Formmeßma of FIG. 1 is a simplified representation perspektivi shear and in a different scale,

Fig. 14 den zweiten Verschiebeschlitten nach Fig. 13 mit aufgebautem Normal unter Weglassung des nach unten gerichteten Fortsatzes in perspektivischer Darstellung, Fig. 14 shows the second sliding carriage of FIG. 13 with mounted Normal omitting the downward extension in a perspective view;

Fig. 15 das aus drei Normalen gebildete Führungssystem der Formmeßmaschine nach Fig. 1 in einer per spektivischen Darstellung und in einem anderen Maßstab und Fig. 15, the guide system formed from three standards of the form measuring machine according to Fig. 1 in a per perspective view and on a different scale and

Fig. 16 eine Einzelheit der Halterung eines Normals nach Fig. 15 im axialen Schnitt, in einer Seitenan sicht und in einem anderen Maßstab. Fig. 16 shows a detail of the holder of a standard according to Fig. 15 in axial section, in a Seitenan view and on a different scale.

Die in der Zeichnung dargestellte Formmeßmaschine in Auslegerbauart weist, wie insbesondere aus den Fig. 2 und 5 zu ersehen, ein in der Draufsicht im wesentlichen L-förmiges Maschinenbett 1 auf, das in Guß- oder Stahl schweißkonstruktion ausgeführt ist. Das Maschinenbett 1 ist gegen den Fußboden über eine elastische Dreipunkt lagerung abgestützt- von der eine Auflagerstelle bei 2 in Fig. 1 dargestellt ist. Sie verfügt über einen als Gummi metallteil ausgebildeten Aufstellfuß 3, der über eine Stellspindel 4 höhenverstellbar in einer entsprechenden seitlichen Ausnehmung 5 des Maschinenbettes 1 aufgenommen ist. Auf der horizontalen ebenen Tischfläche 6 des einen Schenkels des L-förmigen Maschinenbettes 1 ist eine in Gestalt eines Runddrehtisches 7 ausgebildete Werkstückauf nahme angeordnet, in die ein zylindrisches Werkstück 8 eingesetzt ist, das von der Formmeßmaschine gerade ver messen werden soll.The shape measuring machine in cantilever design shown in the drawing has, as can be seen in particular from FIGS . 2 and 5, a substantially L-shaped machine bed 1 in plan view, which is made of cast or steel welded construction. The machine bed 1 is supported against the floor by an elastic three-point bearing - one of which is shown at 2 in Fig. 1. It has an upright foot 3 formed as a rubber metal part, which is accommodated in a corresponding lateral recess 5 in the machine bed 1 by means of an adjusting spindle 4 . On the horizontal flat table surface 6 of one leg of the L-shaped machine bed 1 is a trained in the form of a rotary table 7 workpiece receiving arranged, in which a cylindrical workpiece 8 is inserted, which is to be measured by the form measuring machine ver.

An der Rückseite des anderen Schenkels des L-förmigen Maschinenbettes 1 sind zwei parallele horizontal ausge richtete Führungsschienen 9, 10 quadratischer Quer schnittsgestalt vorgesehen, die in den entsprechenden Aufnahmen 11, 12 (Fig. 6) des Maschinenbettes 1 gelagert sind. Die beiden Führungsschienen 9, 10 bilden erste Lagermittel, die sowohl in Horizontalrichtung als auch in Vertikalrichtung gegeneinander versetzt angeordnet sind, so daß durch sie an der Rückseite des Maschinenbettes 1 eine in Fig. 6 bei 13 strichpunktiert angedeutete schräge Ebene definiert ist, die mit der Horizontalen einen Winkel von wenigstens 20° - hier 60° - einschließt.On the back of the other leg of the L-shaped machine bed 1 , two parallel horizontally aligned guide rails 9 , 10 square cross-sectional shape are provided, which are mounted in the corresponding receptacles 11 , 12 ( Fig. 6) of the machine bed 1 . The two guide rails 9 , 10 form first bearing means, which are arranged offset from one another both in the horizontal direction and in the vertical direction, so that through them on the rear of the machine bed 1 a dash-dotted plane indicated in Fig. 6 at 13 is defined, which with the Horizontal an angle of at least 20 ° - here 60 ° - includes.

Jede der beiden aus Stahl hergestellten Führungsschienen 9, 10 trägt zwei ebene nach oben bzw. außen weisende Führungsbahnen 14, 15 bzw. 16, 17, die jeweils einen Winkel von 90° miteinander einschließen und von denen sich, wie beispielsweise Fig. 1 zeigt, die Führungsbahnen 14, 15 der oberen etwas oberhalb der Tischfläche 6 liegen den oberen Führungsschiene 9 fast über die gesamte Länge des zugeordneten Schenkel des Maschinenbettes 1 erstrecken. Die Führungsbahnen 16, 17 der unteren in unmittel barer Nähe der Aufstellfläche des Maschinenbettes 1 an geordneten Führungsschiene 10 sind kürzer (vergleiche Fig. 1), erstrecken sich aber auch im wesentlichen über die Länge der kürzeren Führungsschiene 10. Im Bereiche der nach außen weisenden Führungsbahn 17 der unteren Führungs schiene 10 ist an dieser eine vorstehende Randleiste 18 befestigt, deren Bedeutung im einzelnen noch erläutert werden wird.Each of the two guide rails 9 , 10 made of steel carries two flat upward or outward-facing guide tracks 14 , 15 or 16 , 17 , each of which enclose an angle of 90 ° with one another and of which, as shown for example in FIG. 1, the guideways 14 , 15 of the upper slightly above the table surface 6 are the upper guide rail 9 extend almost over the entire length of the associated leg of the machine bed 1 . The guideways 16 , 17 of the lower in immediate proximity to the footprint of the machine bed 1 on ordered guide rail 10 are shorter (see FIG. 1), but also extend substantially over the length of the shorter guide rail 10 . In the area of the outwardly facing guide track 17 of the lower guide rail 10 , a protruding edge strip 18 is fastened to this, the meaning of which will be explained in more detail below.

Auf den von den beiden Führungsleisten 9, 10 gebildeten ersten Führungsmitteln ist ein erster Verschiebeschlitten 19 längs einer ersten Koordinatenrichtung (Y) längsver fahrbar gelagert. Der insbesondere aus den Fig. 4, 7 ersichtliche erste Verschiebeschlitten 19 weist eine im wesentlichen scheibenförmige vertikale Säule 20 auf, die mit ihren Breitseiten quer zu der Koordinatenachse Y orientiert angeordnet ist. Die Säule 20 ist als Hohlkörper dünnwandig aus entsprechenden Leichtmetallteilen zusammen geschweißt; sie hat eine im wesentlichen keilförmige Querschnittsgestalt, wobei ihre breitere Stirnseite 21 zur Maschinenbettrückseite weisend angeordnet ist. Sie ragt bis in die unmittelbare Nähe der Aufstellfläche des Ma schinenbettes 1 nach unten und übergreift, wie aus den Fig. 4, 6 hervorgeht, die Führungsbahn 17 der unteren Führungsleiste 10. Anschließend an die hintere Stirnseite 21 ist die Säule 20 unten entsprechend der rückseitigen Kontur des Maschinenbettes gestaltet, derart, daß die obere Führungsschiene in einer etwa rechteckigen Ausspa rung 22 aufgenommen ist und die vordere Stirnwand 23 der Säule 20 mit der Rückwand 24 einer in der Oberseite des rückwärtigen Schenkels des Maschinenbettes 1 parallel zu der oberen Führungsschiene 9 verlaufend angeordneten rinnenartigen Vertiefung 25 fluchtet.On the first guide means formed by the two guide strips 9 , 10 , a first sliding carriage 19 is mounted longitudinally movable along a first coordinate direction (Y). The first sliding carriage 19 , which can be seen in particular from FIGS. 4, 7, has an essentially disk-shaped vertical column 20 which is arranged with its broad sides oriented transversely to the coordinate axis Y. The column 20 is welded together as a thin-walled hollow body from corresponding light metal parts; it has an essentially wedge-shaped cross-sectional shape, with its wider end face 21 facing the rear of the machine bed. It protrudes down to the immediate vicinity of the installation area of the machine bed 1 and, as can be seen in FIGS . 4, 6, overlaps the guideway 17 of the lower guide bar 10 . Subsequent to the rear end face 21 , the column 20 is designed at the bottom according to the rear contour of the machine bed, such that the upper guide rail is added in an approximately rectangular recess 22 and the front end wall 23 of the column 20 with the rear wall 24 one in the top of the rear leg of the machine bed 1 aligned parallel to the upper guide rail 9 arranged groove-like recess 25 .

Auf der der Werkstückaufnahme 7 abgewandten Seite ist an die Säule 20 eine horizontal vorkragende Armkonstruktion 26 angeschlossen (Fig. 7), die eine in der Draufsicht im wesentlichen dreieckförmige Gestalt aufweist und sich mit einem horizontalen platten- oder rahmenförmigen Konstruk tionselement 27 über die gesamte Breite der Säule 20 erstreckt. An das dreieckförmige Konstruktionselement 27 schließen sich auf der Ober- und Unterseite im wesentli chen dreieckförmige Abstützelemente 28, 29 für die Säule 20 an, die schräg zu dem oberen und unteren Säulenende verlaufen und damit die insbesondere aus Fig. 7 zu entneh mende gehäuseartige Konstruktion für den ersten Verschie beschlitten 19 ergeben. In der Draufsicht ist dieser Verschiebeschlitten 19 ersichtlich im wesentlichen von einem gedachten Dreieck umgrenzt, von dem eine Seite durch die Säule 20 und eine daran anschließende Seite durch entsprechende Teile der Armkonstruktion 26 gebildet ist.On the workpiece holder 7 side facing away from a horizontally projecting arm construction is attached to the column 20 is connected 26 (Fig. 7) which has an, in plan view essentially triangular shape and tion element with a horizontal plate-like or frame-like constructive 27 all over the width the column 20 extends. At the triangular construction element 27 close on the top and bottom in wesentli Chen triangular support elements 28 , 29 for the column 20 , which run obliquely to the upper and lower end of the column and thus the particular from Fig. 7 to be taken housing-like construction for the first shifted 19 result. In plan view, this sliding carriage 19 is evidently essentially delimited by an imaginary triangle, one side of which is formed by the column 20 and an adjoining side by corresponding parts of the arm construction 26 .

Die Konstruktionselemente 27, 28, 29 der Armkonstruktion 26 bestehen aus leichtgewichtigem Material, insbesondere aus kohlenstoffaserverstärkten Kunststoffplatten, die in geeigneter Weise gegebenenfalls unter Verwendung von Versteifungsstreben miteinander verklebt oder sonst wie verbunden sind. Grundsätzlich wäre auch eine entsprechende Gitterkonstruktion für die sich an die Säule 20 anschlie ßenden Teile des ersten Verschiebeschlittens 19 denkbar.The construction elements 27 , 28 , 29 of the arm construction 26 consist of light-weight material, in particular of carbon fiber reinforced plastic plates, which are glued to one another in a suitable manner, if necessary, using stiffening struts or are otherwise connected. In principle, a corresponding lattice structure would also be conceivable for the parts of the first sliding carriage 19 which adjoin the column 20 .

Der erste Verschiebeschlitten 19 ist auf den durch die beiden Führungsleisten 9, 10 gebildeten ersten Führungs mitteln an fünf diskreten Lagerstellen gelagert, die so verteilt angeordnet sind, daß sich einerseits eine große Führungslänge und andererseits eine Fesselung des Ver schiebeschlittens 19 in Bezug auf fünf Freiheitsgrade ergibt.The first sliding carriage 19 is supported on the first guide means formed by the two guide strips 9 , 10 at five discrete bearing points, which are arranged such that on the one hand there is a large guide length and on the other hand a bondage of the sliding carriage 19 in relation to five degrees of freedom .

Jede dieser Lagerstellen ist aus einem aus Gleitlagermate rial bestehenden Lagerelement 30 und einem diesem benach barten Haltemagnet 31 zusammengesetzt, wie dies exempla risch für alle Lagerstellen in Fig. 12 veranschaulicht ist. Das Lagerelement 30 sitzt auf einem zylindrischen Bolzen 320, der in eine entsprechende Bohrung des jeweili gen Verschiebeschlittens eingesetzt ist. Zwischen dem Bolzen 320 und dem Lagerelement 30 ist eine Kipplagerung vorgesehen, die eine einwandfreie Ausrichtung des Lager elementes 30 auf die jeweilige zugehörige Führungsbahn gewährleistet, so daß an der Lagerstelle keinerlei Ver windungkräfte entstehen können. Der zugeordnete Haltema gnet 31 ist ein Permanentmagnet, der ebenfalls in eine entsprechende Bohrung des jeweiligen Verschiebeschlittens eingesetzt ist und die für die jeweilige Lagerstelle erforderliche Vorspannung erzeugt, unter deren Wirkung das Lagerelement 30 satt gegen die zugehörige Führungsbahn angepreßt gehalten wird.Each of these bearings is composed of a bearing element 30 made of plain bearing material and a holding magnet 31 which is adjacent to it, as is exemplarily illustrated for all bearings in FIG. 12. The bearing element 30 is seated on a cylindrical bolt 320 which is inserted into a corresponding bore of the respective sliding carriage. Between the pin 320 and the bearing member 30, a tilting bearing is provided, which ensures proper alignment of the bearing element 30 to the respective associated guide rail, so that may arise windungkräfte at the bearing point no Ver. The associated Haltema gnet 31 is a permanent magnet, which is also inserted into a corresponding bore of the respective sliding carriage and generates the pretension required for the respective bearing point, under the effect of which the bearing element 30 is kept firmly pressed against the associated guideway.

In den Fig. 7 bis 11 (und 13, 14) sind die Lagerelemente 30 und die Haltemagnete 31 der besseren Übersichtlichkeit wegen nicht im Einzelnen eingezeichnet. Die Lagerstellen sind lediglich durch die zur Aufnahme je eines zylindri schen Bolzens 320 und eines Haltemagneten 31 dienenden Bohrungen 32, 33 angedeutet, wobei diese Lagerstellen ihrerseits für den ersten Verschiebeschlitten 19 in den zugehörigen Figuren mit I bis V bezeichnet sind.In Figs. 7 to 11 (and 13, 14), the bearing elements 30 and the holding magnets are not shown for clarity 31 in detail. The bearings are only indicated by the bores 32 , 33 , each for receiving a cylindrical bolt 320 and a holding magnet 31 , these bearings being in turn denoted by I to V for the first sliding carriage 19 in the associated figures.

Insbesonders die Fig. 6, 7 zeigen, daß die Lagerstellen I, II und III, IV an zwei prismatischen Lagerböcken 34, 35 vorgesehen sind, die beide auf der Ebene der Unterseite des horizontalen Konstruktionselementes 27 der Armkon struktion 26 angeordnet sind, und von denen der Lagerbock 34 im Bereiche der Säule 20 liegt, derart, daß die Lager stellen I, II unmittelbar an der Säule 20 sich befinden. Auch die Lagerstelle V liegt im Bereiche der Säule 20 und zwar an dem unteren Ende.In particular, the Fig. 6, 7 show that the bearing points I, II and III, IV are provided at two prismatic bearing blocks 34, 35, at the level of the underside of the horizontal structural element 27 of the Armkon constructive tion are both arranged 26, and of which the bearing block 34 is in the area of the column 20 , such that the bearings I, II are located directly on the column 20 . The bearing point V is also in the area of the column 20 and at the lower end.

Die oberen Lagerstellen I, II und III, IV sind jeweils paarweise einander gegenüberliegend angeordnet und liegen auf den ihnen zugeordneten Führungsbahnen 14, 15 der oberen Führungsschiene 9, während die untere Lagerstelle V auf der nach außen weisenden Führungsbahn 17 der unteren Lagerschiene 10 sich abstützt. Wie aus Fig. 7 zu entneh men, liegen damit die Lagerstellen I, II und III, IV in verhältnismäßig großem gegenseitigem Abstand auf einem (horizontalen) Schenkel eines gedachten L, dessen anderer Schenkel nach unten weist; auf ihm liegt die untere Lager stelle V.The upper bearing points I, II and III, IV are each arranged in pairs opposite one another and lie on the guide tracks 14 , 15 of the upper guide rail 9 assigned to them, while the lower bearing point V is supported on the outwardly pointing guide track 17 of the lower bearing rail 10 . As can be seen from FIG. 7, the bearing points I, II and III, IV lie at a relatively large mutual distance on one (horizontal) leg of an imaginary L, the other leg of which points downward; on it lies the lower camp position V.

Unter der Wirkung ihres Gewichtes ruht somit die Säule 20 mit dem ersten Verschiebeschlitten 19 über die Lagerstel len I, II und III, IV auf den Führungsbahnen 14, 15 der oberen Führungsschiene 10, während sie über die Lager stelle 5 an ihrer Unterseite in unmittelbarer Nähe der Aufstellfläche des Maschinenbettes 1 lediglich seitlich gegen die Führungsbahn 17 der Führungsschiene 10 abge stützt ist.Under the effect of their weight, the column 20 rests with the first sliding carriage 19 over the bearing positions I, II and III, IV on the guideways 14 , 15 of the upper guide rail 10 , while they place over the bearing 5 on their underside in the immediate vicinity the footprint of the machine bed 1 is supported only laterally against the guide track 17 of the guide rail 10 .

Jeder der Lagerstellen I bis V sind hintergriffige Halte laschen 36, 37 (vergleiche beispielsweise Fig. 6) zugeord net, von denen die Halteleiste 36 mit der Randleiste 18 zusammenwirkt und deren Aufgabe darin besteht, bei Über schreiten der Haltekraft der Haltemagnete 31 zu verhin dern, daß sich einer der Verschiebeschlitten an der jewei ligen Lagerstelle von der zugehörigen Führungsbahn abhebt.Each of the bearings I to V are gripping tabs 36 , 37 (see for example Fig. 6) zugeord net, of which the retaining bar 36 cooperates with the skirt 18 and whose task is to prevent the holding magnets 31 from exceeding when the holding force is exceeded that one of the sliding carriages stands out from the associated guideway at the respective storage location.

Beispielsweise aus Fig. 1, 4 ist zu entnehmen, daß auf zweiten vertikalen Führungsmitteln 39 der Säule 20 ein zweiter Verschiebeschlitten in Richtung der Z-Koordinaten achse verfahrbar gelagert ist. Der zweite Verschiebe schlitten 40 trägt seinerseits einen in Richtung der R-Koordinatenachse verschieblich gelagerten dritten Ver schiebeschlitten 41, auf welchem ein Ausleger 42 angeord net ist, der endseitig einen mit 43 bezeichneten Taster hält, welcher mit einem Tastarm 44 die Form der Innenwan dung einer Bohrung 45 des Werkstückes 8 abtastet. Die Anordnung und Ausbildung der drei Verschiebeschlitten 19, 40 und 41 sowie der Säule 20 ist derart getroffen, daß der Massenschwerpunkt des aus diesen Teilen einschließlich des Auslegers 42 bestehenden Systems in einer quer zu den Führungsleisten 9, 10 verlaufenden Vertikalebene in einem in Fig. 6 durch einen Pfeil A angedeuteten Bereich zwi schen den beiden Führungsleisten 9, 10 - oder gegebenen falls bezogen auf Fig. 6, rechts hinter der unteren Füh rungsleiste 10 liegt. Die Lage des Massenschwerpunktes hängt etwas von der jeweiligen Stellung, insbesondere des dritten Verschiebeschlittens 41 ab, doch gelangt der Massenschwerpunkt nie in den Bereich vor der oberen Füh rungsschiene (in Fig. 6 links von derselben), so daß die Säule 20 nach vorne kippen könnte.For example, from Fig. 1, 4 it can be seen that on second vertical guide means 39 of the column 20, a second sliding carriage is axially movable in the direction of the Z coordinates. The second sliding carriage 40 in turn carries a displaceably mounted in the direction of the R coordinate axis third Ver sliding carriage 41 , on which a boom 42 is net angeord, which holds at the end a designated 43 button, which with a probe arm 44, the shape of the Innenwan extension one Bore 45 of the workpiece 8 scanned. The arrangement and design of the three sliding carriages 19 , 40 and 41 as well as the column 20 is such that the center of gravity of the system consisting of these parts including the arm 42 in a vertical plane transverse to the guide strips 9 , 10 in a vertical plane in FIG. 6 area indicated by an arrow A between the two guide strips 9 , 10 - or, if appropriate with reference to FIG. 6, right behind the lower guide strip 10 . The location of the center of gravity depends somewhat on the respective position, in particular the third sliding carriage 41 , but the center of mass never reaches the area in front of the upper guide rail (to the left in FIG. 6), so that the column 20 could tip forward .

Zu Folge dieser Lage des Massenschwerpunktes hinter der oberen Führungsleiste 9 ist sichergestellt, daß das Ge wicht des ganzen Systems über die vier Lagerstellen I bis IV vollständig von der oberen Führungsleiste aufgenommen wird, während die untere Lagerstelle V unter Schwerkraft wirkung gegen die zugeordnete Führungsbahn 17 angepreßt gehalten wird. Wegen des großen vertikalen Abstandes zwischen den Lagerstellen I bis IV und der Lagerstelle V auf der einen Seite sowie wegen des großen horizontalen Abstandes zwischen den Lagerstellen I, II und III, IV auf der anderen Seite ergibt sich eine extrem große Führungs länge für den ersten Verschiebeschlitten 19, die ein hohes Maß an Standfestigkeit und Stabilität gewährleistet. Da die Armkonstruktion 26 (Fig. 7) an der Säule 20 lediglich auf der der Werkstückaufnahme 7 abgewandten Seite vorkragt und die untere Lagerstelle V unmittelbar an der Stirnseite 21 der Säule 20 angeordnet ist, bietet die Säule 20 auf einer Breitseite ungehinderten Platz für die Aufnahme der beiden Verschiebeschlitten 40, 41 sowie des Auslegers 42, während andererseits die untere Führungsleiste 10 sich lediglich über einen Teil der Länge des Maschinenbettes 1 zu erstrecken braucht.As a result of this position of the center of gravity behind the upper guide bar 9, it is ensured that the weight of the entire system is completely absorbed by the upper guide bar via the four bearing points I to IV, while the lower bearing point V is pressed against the associated guide track 17 by gravity is held. Because of the large vertical distance between the bearing points I to IV and the bearing point V on one side and because of the large horizontal distance between the bearing points I, II and III, IV on the other side, there is an extremely large guide length for the first sliding carriage 19 , which ensures a high degree of stability and stability. Since the arm structure 26 ( FIG. 7) only projects on the column 20 on the side facing away from the workpiece holder 7 and the lower bearing point V is arranged directly on the end face 21 of the column 20 , the column 20 offers unobstructed space for the holder on a broad side of the two sliding carriages 40 , 41 and the boom 42 , while on the other hand the lower guide bar 10 only has to extend over part of the length of the machine bed 1 .

Die erwähnte Auflagerung des Systems auf der oberen Füh rungsleiste 9 hat zur Folge, daß auch der Reibungsschwer punkt für die Bewegung des Systems längs der Y-Achse in der Nähe der oberen Führungsschiene 9 in dem in Fig. 6 durch einen Pfeil B angedeuteten Bereich zwischen den beiden Führungsschienen 9, 10 liegt.The aforementioned support of the system on the upper guide bar 9 has the result that the point of friction for the movement of the system along the Y axis in the vicinity of the upper guide rail 9 in the area indicated by an arrow B in FIG. 6 between the two guide rails 9 , 10 .

Wie die praktische Erfahrung an ausgeführten Formmeßma schinen gezeigt hat, liegen der Massenschwerpunkt und der Reibungsschwerpunkt innerhalb eines verhältnismäßig engen Bereiches nebeneinander. Um nun bei dem Verfahren des Systems in der Y-Achse möglichst geringe Kipp- und Drehmo mente zu erzeugen, ist die Angriffstelle für die Stell einrichtung in dieser Koordinatenachse in den erwähnten Bereich oder zumindest in dessen Nähe gelegt. Diese An griffsstelle ist durch eine Spindelmutter 46 (Fig. 6) gebildet, welche mit der Säule 20 verbunden ist und auf einer horizontalen Gewindespindel 47 (Fig. 1) eines Kugel schraubtriebes angeordnet ist, die ihrerseits im Bereiche ihrer beiden Enden über entsprechende Wälzlager in Lager bügeln 48, 49 drehbar gelagert ist, welche auf an dem Maschinenbett 1 vorgesehenen Lagerkonsolen 50 festge schraubt sind. Ein Elektromotor 51 dient zum Antrieb der Gewindespindel 47 und damit zum Verfahren des die Säule 20 enthaltenden Systems in der Y-Richtung.As practical experience has shown on executed Formmeßma machines, the center of gravity and the center of friction are within a relatively narrow range side by side. In order to generate the lowest possible tilt and torque in the process of the system in the Y-axis, the point of attack for the actuating device in this coordinate axis is placed in the area mentioned or at least in the vicinity thereof. At this point of grip is formed by a spindle nut 46 ( Fig. 6) which is connected to the column 20 and is arranged on a horizontal threaded spindle 47 ( Fig. 1) of a ball screw drive, which in turn in the region of its two ends via corresponding roller bearings in Bearing iron 48 , 49 is rotatably mounted, which are screwed to the machine bed 1 provided bearing brackets 50 festge. An electric motor 51 serves to drive the threaded spindle 47 and thus to move the system containing the column 20 in the Y direction.

Über die Spindelmutter 46 bewirkt die Kugelrollspindel 47 die Fesselung des ersten Verschiebeschlittens 19 in Bezug auf den sechsten Freiheitsgrad.The ball screw 47 causes the first sliding carriage 19 to be restrained with respect to the sixth degree of freedom via the spindle nut 46 .

Die an der Säule 20 vorgesehenen zweiten Führungsmittel 39 für den zweiten Verschiebeschlitten 40 weisen, wie ins besondere im Detail aus Fig. 8, 12 zu ersehen, vier ver tikale Führungsbahnen 52, 53, 54, 55 auf, von denen die Führungsbahn 42 im Eckbereich an der breiten Stirnfläche 21 der Säule, die Führungsbahn 53 anschließend an die Führungsbahn 52 auf der der Werkstückaufnahme 7 zugeord neten freien Breitseite 56 der Säule 20 und die beiden Führungsbahnen 54, 55 an einem auf die freie Breitseite 56 aufgesetzten leistenartigen Führungsteil 57 im Bereiche der schmalen Stirnseite 58 der Säule 20 angeordnet sind. The provided on the column 20 second guide means 39 for the second sliding carriage 40 have, as can be seen in particular in detail from FIGS. 8, 12, four vertical guide tracks 52 , 53 , 54 , 55 , of which the guide track 42 in the corner area on the wide end face 21 of the column, the guideway 53 then adjoining the guideway 52 on the free broad side 56 of the column 20 assigned to the workpiece holder 7 and the two guideways 54 , 55 on a strip-like guide part 57 placed on the free broad side 56 in the region of the narrow end face 58 of the column 20 are arranged.

Da die Führungsbahnen 52 bis 55 aus nichtmagnetischem Material bestehen, sind in ihrer Nähe jeweils zugeordnete, an der Säule 20 verankerte vertikale Stahlleisten 59 vor gesehen, die mit den entsprechenden Haltemagneten 31 in bereits grundsätzlich erläuterter Weise zur Erzeugung der für die jeweiligen Lagerstellen erforderlichen Haltekraft zusammenwirken.Since the guideways 52 to 55 are made of non-magnetic material, in their vicinity there are assigned vertical steel bars 59 anchored to the column 20 , which cooperate with the corresponding holding magnets 31 in a manner already explained in principle to generate the holding force required for the respective bearing points .

Wie beispielsweise insbesondere die Fig. 8 bis 13 erkennen lassen, weist der zweite Verschiebeschlitten 40 ein im wesentliches tischartiges horizontales Basisteil 60 auf, an das sich unten ein kastenartiger, in der Seiten ansicht im wesentlichen dreieckförmiger Fortsatz 61 an schließt, dessen Länge etwa der Höhe des Maschinenbettes 1 oder etwa dem vertikalen Abstand zwischen den beiden Füh rungsleisten 9, 10 oder der Höhe des Maschinenbettes 1 entspricht.As can be seen, for example, in particular FIGS. 8 to 13, the second sliding carriage 40 has a substantially table-like horizontal base part 60 , to which a box-like, in the side view essentially triangular extension 61 closes, the length of which is approximately the height the machine bed 1 or approximately the vertical distance between the two guide bars 9 , 10 or the height of the machine bed 1 corresponds.

An dem Basisteil 60 und am unteren Ende des Fortsatzes 61 sind zwei Lagerböcke 62, 63 angeordnet (Fig. 13), die zwei in einer gemeinsamen Vertikalebene liegende rechtwinklig zu der Längserstreckung des Basisteils 60 verlaufende Führungsseiten 64, 65 aufweisen, in deren Bereich Lager elemente 30 und Haltemagneten 31 angeordnet sind, wie dies durch die Aufnahmebohrungen 32, 33 für diese Teile ange deutet ist. Ersichtlich liegen die im Bereiche der Breit seite 56 der Säule 20 liegenden Lagerstellen im Bereiche des Basisteils 60 näherungsweise auf dem Schenkel eines gedachten L, auf dessen anderen nach unten weisenden Schenkel eine Lagerstelle IX liegt, die ebenfalls auf der Führungsbahn 53 auf der Breitseite 56 der Säule 20 abge stützt ist, während die beiden rechtwinklig dazu liegenden Lagerstellen XII, XIII an den Lagerböcken 62, 63 auf der Führungsbahn 52 an der Stirnseite 21 der Säule 20 liegen. Wegen des großen horizontalen Abstandes der Lagerstellen VI und VIII bzw. XII und VII sowie des ebenfalls großen vertikalen Abstandes zwischen den Lagerstellen VI und IX bzw. XII und XIII ergibt sich für den zweiten Verschiebe schlitten 40 ebenfalls eine sehr große Führungslänge. Der Verschiebeschlitten ist über die erwähnten Lagerstellen in Bezug auf fünf Freiheitsgrade gefesselt; bezüglich des sechsten Freiheitsgrades erfolgt die Fesselung wiederum durch die Verstelleinrichtung, die eine an dem Basisteil 60 angeordnete Spindelmutter 66 und eine diese durchque rende vertikale Gewindespindel 67 aufweist. Die Gewinde spindel 67 ist vor der Breitseite 56 liegend einenends an einem am oberen Ende der Säule 20 befestigten Lagerbock 68 und anderenends in einem den elektrischen Antriebsmotor enthaltenden Gehäuse 69 (Fig. 8) drehbar gelagert, das ebenfalls an der Säule 20 befestigt ist und aus Gewichts gründen in der Nähe des unteren Endes der Säule 20 in dem Bereich zwischen den beiden Führungsleisten 9, 10 angeord net ist.At the base part 60 and at the lower end of the extension 61 two bearing blocks 62 , 63 are arranged ( Fig. 13), which have two lying in a common vertical plane perpendicular to the longitudinal extension of the base part 60 guide sides 64 , 65 , in the area of which bearing elements 30 and holding magnets 31 are arranged, as indicated by the receiving holes 32 , 33 for these parts. It can be seen that the bearing points in the region of the broad side 56 of the column 20 lie approximately in the region of the base part 60 on the leg of an imaginary L, on the other downward-pointing leg of a bearing point IX, which is also on the guideway 53 on the broad side 56 of the Pillar 20 is supported abge, while the two bearing points XII, XIII lying at right angles to the bearing blocks 62 , 63 on the guideway 52 on the end face 21 of the column 20 . Because of the large horizontal distance between the bearing points VI and VIII or XII and VII and the likewise large vertical distance between the bearing points VI and IX or XII and XIII, slide 40 also results in a very large guide length for the second sliding carriage. The sliding carriage is tied to the above-mentioned bearing points with respect to five degrees of freedom; with respect to the sixth degree of freedom, the restraint is again carried out by the adjusting device, which has a spindle nut 66 arranged on the base part 60 and a vertical threaded spindle 67 running through it. The threaded spindle 67 is lying in front of the wide side 56 at one end to a fixed at the upper end of the column 20 bearing block 68 and at the other in an electrical drive motor containing housing 69 (Fig. 8) rotatably mounted, which is also secured to the column 20 and from Establish weight near the lower end of the column 20 in the area between the two guide rails 9 , 10 is net angeord.

Wie beispielsweise aus Fig. 1 zu entnehmen, ragt das Basisteil 60 mit seinem Fortsatz 61 nach hinten über die Stirnfläche 21 der Säule 20 und die Rückseite des Maschi nenbettes 1 vor, wobei, wie bereits erwähnt, über die Länge des Fortsatzes 61 die durch die Maschinenbetthöhe gegebene Führungslänge ausgenutzt wird. Durch diese Ge wichtsverteilung wird erreicht, daß die Gewindespindel 67 an dem zweiten Verschiebeschlitten 40 ebenfalls in der Nähe dessen Reibungs- und Massenschwerpunkts angreift und somit minimale Kipp- und Drehmomente erzeugt.As can be seen, for example, from FIG. 1, the base part 60 protrudes with its extension 61 towards the rear over the end face 21 of the column 20 and the rear of the machine bed 1 , whereby, as already mentioned, over the length of the extension 61 by the Machine bed height given guide length is used. This Ge weight distribution ensures that the threaded spindle 67 on the second sliding carriage 40 also acts near its center of gravity and center of gravity and thus generates minimal tilting and torque.

Auf dem horizontalen Basisteil 60 des zweiten Verschiebe schlittens 40 ist ein nach Art eines im Querschnitt drei eckförmigen Hohlkörper ausgebildetes Führungsteil 70 befestigt, das ebenso wie die Teile des Fortsatzes 61 und gegebenenfalls das Basisteil 60 aus Platten eines kohlen stoffaserverstärkten Kunststoffes hergestellt ist. Der zweite Verschiebeschlitten ist deshalb insgesamt ebenfalls sehr leichtgewichtig konstruiert, um seine träge Masse auf ein Minimum zu reduzieren. On the horizontal base part 60 of the second sliding carriage 40 , a guide part 70 designed in the manner of a three-cornered hollow body with a cross section is fastened, which, like the parts of the extension 61 and optionally the base part 60, is made from plates of a carbon-fiber-reinforced plastic. The second sliding carriage is therefore also designed to be very light overall in order to reduce its inertial mass to a minimum.

Das Führungsteil 70 trägt im Bereiche seiner oberen Kante zwei benachbarte horizontale leistenförmige Führungsbahnen 71 (Fig. 13), die beispielsweise aufgeklebt sind und die in Ebenen liegen, welche einen Winkel von 90° miteinander einschließen. Außerdem ist auf der der Säule 20 abgewand ten Seite auf dem Führungsteil 70 in unmittelbarer Nähe des Basisteils 60 eine dritte horizontale Führungsbahn 72 vorgesehen.In the region of its upper edge, the guide part 70 carries two adjacent horizontal strip-shaped guide tracks 71 ( FIG. 13), which are glued on, for example, and which lie in planes which form an angle of 90 ° with one another. In addition, a third horizontal guide track 72 is provided on the side facing away from the column 20 on the guide part 70 in the immediate vicinity of the base part 60 .

Auf diesen Führungsbahnen 71, 72 ist der dritte Verschie beschlitten 41 in der R-Richtung verschieblich gelagert. Dieser dritte Verschiebeschlitten 41 weist ein ebenfalls aus leichtgewichtigem Material vorzugsweise dünnen kunst stoffaserverstärkten Kunststoffplatten bestehendes etwa quaderförmiges Gehäuse 73 (Fig. 1) auf, auf dessen Ober seite der Ausleger 42 montiert ist. Wie insbesondere den Fig. 10, 11 zu entnehmen, sind in dem Gehäuse 73 fünf Lagerstellen XIV bis XVIII angeordnet, von denen die Lagerstellen XIV, XV und XVI, XVII jeweils paarweise einander gegenüberliegend im horizontalen Abstand auf den oberen beiden Führungsleisten 71 liegen, während die fünfte Lagerstelle XVIII im vertikalen Abstand unterhalb der vorderen Lagerstelle XIV sich gegen die untere Füh rungsbahn 72 abstützt. Der dritte Verschiebeschlitten 41 ist damit wiederum ähnlich wie der erste Verschiebeschlit ten 19 in Bezug auf fünf Freiheitsgrade auf dem Führungs teil 70 gefesselt. Seine Fesselung bezüglich des sechsten Freiheitsgrades erfolgt durch die Stelleinrichtung, die wiederum eine Gewindespindel 74 aufweist (Fig. 1), die an ihren beiden Enden auf dem Führungsteil 70 drehbar gela gert und die einenends durch einen Antriebsmotor 75 ange trieben ist. Auf der Gewindespindel sitzt eine Spindelmut ter 76 (Fig. 11), die mit dem Gehäuse 73 verbunden ist.On these guideways 71 , 72 , the third slide 41 is slidably mounted in the R direction. This third sliding carriage 41 has an approximately cuboid housing 73 ( FIG. 1), which is also made of lightweight material, preferably thin plastic-fiber-reinforced plastic plates, on the upper side of which the arm 42 is mounted. As particularly can be seen 11 to Fig. 10, are arranged in the housing 73 five bearings XIV to XVIII, of which the bearing points XIV, XV and XVI, XVII in pairs opposite each other at a horizontal distance on the top two guide rails 71, while the fifth bearing XVIII is supported vertically below the front bearing XIV against the lower guide rail 72 . The third sliding carriage 41 is in turn similar to the first sliding carriage 19 tied with respect to five degrees of freedom on the guide part 70 . His bondage with respect to the sixth degree of freedom is carried out by the actuating device, which in turn has a threaded spindle 74 ( Fig. 1), which is rotatably supported at both ends on the guide part 70 and which is driven at one end by a drive motor 75 . On the threaded spindle sits a Spindelmut ter 76 ( Fig. 11) which is connected to the housing 73 .

Die Ausbildung der Lagerstellen XV bis XVIII ist grund sätzlich ähnlich jener der Lagerstellen I bis V, so daß sich ein nochmaliges Eingehen darauf erübrigt. Auch bei diesem Verstellschlitten greift die Gewindespindel 74 in der Nähe des Reibungs- und Massenschwerpunktes des Ver schiebeschlittens an, um ein Minimum an Kipp- und Drehmo menten zu erzeugen.The formation of the bearing points XV to XVIII is fundamentally similar to that of the bearing points I to V, so that there is no need to go into them again. Also with this adjustment slide, the threaded spindle 74 engages in the vicinity of the center of gravity and center of gravity of the sliding carriage in order to generate a minimum of tilting and turning moments.

Der auf dem Gehäuse 73 angeordnete Ausleger 42 ist in Gestalt eines zylindrischen Rohres aus formstabilen faser verstärktem Kunststoffmaterial ausgebildet. Das Rohr ist auf dem Gehäuse über Lagerteile 77, 78 (Fig. 1) befestigt, die Kollisionsschutzeinrichtungen enthalten, derart, daß bei einer Kollision des Tasters 43 oder des Auslegers 42 mit einem Hindernis der Ausleger von dem Gehäuse 73 frei kommt und gleichzeitig eine Notabschaltung für die Stell antriebe der Maschine wirksam wird.The arm 42 arranged on the housing 73 is in the form of a cylindrical tube made of dimensionally stable, fiber-reinforced plastic material. The tube is fastened to the housing via bearing parts 77 , 78 ( FIG. 1), which contain collision protection devices, in such a way that, in the event of a collision of the pushbutton 43 or the arm 42 with an obstacle of the arm, the housing 73 is released and at the same time an emergency shutdown for the actuators of the machine.

Im Inneren des Auslegers 42 ist ein Antriebsmechanismus für den Taster 43 untergebracht, der es erlaubt, diesen um eine raumfeste Achse 79, die windschief zu dem Tastarm 44 liegt, zu verdrehen, um damit verschiedene Lagen des Tastarmes für die jeweilige Abtastung erzeugen zu können. Der Antriebsmechanismus für die Verstellung des Tasters 43 ist bei 80 angedeutet (Fig. 1).In the interior of the cantilever 42 a drive mechanism for the button 43 is accommodated, which allows it to be rotated about a fixed axis 79 , which is skewed to the scanning arm 44 , in order to be able to generate different positions of the scanning arm for the respective scanning. The drive mechanism for the adjustment of the button 43 is indicated at 80 ( Fig. 1).

Die beschriebene Formmeßmaschine zeichnet sich durch einen verhältnismäßig einfachen Aufbau mit geringer träger Masse der bewegten Teile aus. Der Aufbau ist insgesamt stabil und steif. Um die Anforderungen bei der Herstellungsgenau igkeit der Führungsbahnen und der auf diesen geführten Teile der Verschiebeschlitten auf einem kostengünstigen Niveau zu halten, sind besondere Maßnahmen zur Bahnkorrek tur an den einzelnen Führungen vorgesehen. Auf diese Weise werden fertigungsbedingte Abweichungen (translatorischer und rotatorischer Art) der Führungselemente, die zu Ab weichungen von der exakt gewünschten Bahn führen, ebenso kompensiert wie Störgrößen, die durch Schwerpunktverände rung zufolge von Beschleunigungskräften bei raschen Stell bewegungen etc. auftreten. Weitere Störgrößen entstehen durch Umwelteinflüsse. So bewirken Temperaturänderungen oder Temperaturgradienten ebenfalls eine Deformation der Führungselemente; sie führen damit auch zu Abweichungen von der Sollbahn der bewegten Elemente, die die Meßgenau igkeit beeinflussen.The shape measuring machine described is characterized by a relatively simple structure with low inertia of the moving parts. The structure is stable overall and stiff. To meet the requirements in manufacturing precision the guideways and those guided on them Parts of the sliding carriage on an inexpensive Maintaining levels are special measures to correct the course provided on the individual tours. In this way are manufacturing-related deviations (more translational and rotary type) of the guide elements leading to Ab lead deviations from the exactly desired path, likewise compensated for like disturbances caused by changes in the focus tion due to acceleration forces at rapid set movements etc. occur. Further disturbances arise due to environmental influences. This is how temperature changes or temperature gradients also a deformation of the Guide elements; they also lead to deviations from the target path of the moving elements that make the measurement accurate influence.

Um die Anforderungen an die Führungsqualitäten des Füh rungssystems in den verschiedenen Achsen (Y, Z und R) der Formmeßmaschine nicht zu hoch werden zu lassen, ist die Formmeßmaschine mit einem eigenen Bezugssystem ausgerü stet, das im wesentlichen unabhängig von dem "Transportsy stem des Führungssystems ist. Mit anderen Worten, das Führungssystem ist in ein "Bezugssystem" und ein lediglich die Transportkräfte aufnehmendes "Transportsystem" aufge teilt.In order to meet the leadership requirements of Füh system in the various axes (Y, Z and R) of the Not to let the form measuring machine get too high Shape measuring machine equipped with its own reference system stet, which is essentially independent of the "Transportsy stem of the management system. In other words, that Management system is in a "frame of reference" and only one the "transport system" absorbing the transport forces Splits.

Das Bezugssystem stellt die Präzision der Führung und deren Lage in Bezug auf andere Achsen sicher. Es ist selbst keinen größeren Kräften ausgesetzt und so beschaf fen, daß seine Geometrie langzeitstabil und wenig tempera turabhängig ist. Das eigentliche Transportsystem, das im Vorstehenden anhand der konstruktiven Gestaltung der Formmeßmaschine ausführlich beschrieben wurde, braucht nur noch geringere Anforderungen bezüglich seiner Führungs eigenschaften zu erfüllen, d. h. es kann beispielsweise ohne Justageelemente steif aufgebaut werden, während die eigentlichen Lagerelemente 30, 320; 31 kostengünstig ausgeführt werden können.The reference system ensures the precision of the guide and its position in relation to other axes. It is itself not exposed to any major forces and procured so that its geometry is stable over the long term and is not temperature-dependent. The actual transport system, which was described in detail above with reference to the structural design of the form measuring machine, only needs to meet lower requirements with regard to its guiding properties, ie it can be constructed rigidly, for example, without adjustment elements, while the actual bearing elements 30 , 320 ; 31 can be carried out inexpensively.

Das Bezugssystem, dessen grundsätzlicher Aufbau insbeson dere in den Fig. 14 bis 16 veranschaulicht ist, besteht aus drei Normalen 81, 82, 83, die jeweils von im Quer schnitt rechteckigen Profilschienen gebildet sind, die wenigstens auf zwei einander benachbarten Seitenfläche genaue gerade Abtastbahnen 84, 85 tragen. Diese prismati schen Körper können auch in Form von Linealen massiv oder wie dargestellt als Hohlkörper ausgebildet sein. Ihr Material ist so gewählt, daß sie langzeitstabil und wenig temperaturabhängig sind. The reference system, the basic structure of which is illustrated in particular in FIGS . 14 to 16, consists of three normals 81 , 82 , 83 , each of which is formed by cross-sectionally rectangular profiled rails which have precise straight scanning paths 84 on at least two adjacent side faces , Wear 85 . This prismatic body can also be solid in the form of rulers or as shown as a hollow body. Their material is selected so that they are stable over the long term and are not temperature-dependent.

Das parallel zur Y-Achse ausgerichtete erste Normal 81 ist in der rinnenartigen Vertiefung 25 (Fig. 1, 6) parallel zu und im Abstand vor der oberen Führungsschiene 9 auf dem Maschinenbett 1 gelagert. Dabei ist das Normal 81 auf zwei beabstandeten im wesentlichen punktförmigen Lagerstellen 86, 87 (Fig. 3, 6) aufgelagert, die eine Lagerpfanne oder ein Lagerprisma und eine Lagerkugel aufweisen, um das Normal 81 von dem Maschinenbett 1 abgekoppelt zu halten. Seitlich ist das hochkant stehende Normal 81 an einer Lagerstelle 88 über einen Lagerbügel 89 (Fig. 6) gehal tert. Durch diese Dreipunktlagerung ist gewährleistet, daß sich Formänderungen des Maschinenbettes 1 nicht auf das Normal 81 übertragen können.The first standard 81, which is aligned parallel to the Y axis, is mounted in the groove-like recess 25 ( FIGS. 1, 6) parallel to and at a distance from the upper guide rail 9 on the machine bed 1 . The standard 81 is supported on two spaced, essentially punctiform bearing points 86 , 87 ( FIGS. 3, 6) which have a bearing socket or a bearing prism and a bearing ball in order to keep the standard 81 decoupled from the machine bed 1 . Laterally the upright standing 81 is tert at a bearing 88 via a bearing bracket 89 ( FIG. 6). This three-point bearing ensures that changes in shape of the machine bed 1 cannot be transferred to the standard 81 .

Das auf die Z-Achse ausgerichtete vertikale Normal 82 ist in grundsätzlich ähnlicher Weise an der vorderen Stirnsei te der Säule 20 so befestigt, daß Formänderungen der Säule 20 nicht auf das Normal 82 übertragen werden können. Wie die Fig. 6 und 15 zeigen, trägt das Normal 82 an seinem unteren stirnseitigen Ende formstabile angeschraubte Winkelteile 90, die beidseitig des Normals 82 seitlich vorragend genau rechtwinklig zu diesem ausgerichtet sind. Sie werden ergänzt durch einen Winkelansatz 91, der eben falls stabil und genau maßhaltig in Fortsetzung des Nor mals 82 an diesen befestigt ist.The aligned on the Z-axis vertical normal 82 is in a similar manner to the front end face of the column 20 so that changes in shape of the column 20 can not be transferred to the normal 82 . As shown in FIGS. 6 and 15 show the normal 82 carries at its lower front end rigid screwed angular portions 90, which are of the standard 82 projecting laterally aligned exactly at right angles thereto on both sides. They are supplemented by an angular approach 91 , which is also if stable and accurately dimensionally in continuation of Nor mals 82 attached to this.

Die Winkelteile 90 und der Winkelansatz 91 übergreifen drei Abtastbahnen 84, 85 des ersten Normals 81 in der aus Fig. 15 zu entnehmenden Weise. An ihnen sind fünf Weglan gen-Sensoren angeordnet, deren Lage und Wirkrichtung jeweils durch einen Pfeil 92a bis 92e angedeutet ist. Die von den fünf Sensoren bei 92a bis 92e abgegebenen Wegsi gnale, die jeweils den Abstand zu der zugeordneten Ab tastbahn 84 bzw. 85 an der jeweiligen Meßstelle angeben, erlauben es jede Relativbewegung zwischen den beiden Normalen 81, 82 an der Kopplungsstelle nach Lage und Richtung exakt zu erfassen. Sie werden einem Rechner zugeleitet, der daraus entsprechende Korrekturwerte für das Meßergebnis oder für die räumliche Lage des Tasters 43 berechnet.The angular parts 90 and the angular extension 91 overlap three scanning paths 84 , 85 of the first standard 81 in the manner shown in FIG. 15. Five Weglan gene sensors are arranged on them, the position and direction of action of which are indicated by an arrow 92 a to 92 e. The Wegsi signals given by the five sensors at 92 a to 92 e, each indicating the distance to the associated scanning path 84 and 85 at the respective measuring point, allow any relative movement between the two standards 81 , 82 at the coupling point according to location and to grasp direction exactly. They are fed to a computer which calculates corresponding correction values for the measurement result or for the spatial position of the button 43 .

Mit dem vertikalen Normal 82 ist das auf die R-Achse ausgerichtete horizontale Normal 83 des dritten Verschie beschlittens 41 in entsprechender Weise gekoppelt, wozu insbesondere auf die Fig. 14 und 15 Bezug genommen wird.The vertical normal 82 , aligned with the R axis, the horizontal normal 83 of the third slide 41 , is coupled in a corresponding manner, for which reference is made in particular to FIGS . 14 and 15.

Das horizontale Normal 83 trägt an seiner dem Normal 82 zugewandten Stirnseite ein starr befestigtes formstabiles Winkelstück 93, das das Normal 82 auf seiner Vorderseite umfaßt und dessen Abtastbahnen 84, 85 übergreift. Die zugehörigen Sensoren sind in Fig. 14 mit 94a bis 94e bezeichnet, wobei der Sensor 94e auf einer dem Winkel ansatz 91 der Fig. 15 entsprechenden starren Arm 95 sitzt, der formstabil an der Stirnseite des Normals 83 befestigt ist. Auch hier erlauben die von den fünf Sensoren 94a bis 94e abgegebenen Lagesignale, die den Abstand an der jewei ligen Meßstelle zu der zugeordneten Abtastbahn 84 bzw. 85 des Normals 82 angeben, eine nach Größe und Richtung exakte Berechnung einer Relativbewegung zwischen dem Normal 83 und dem vertikalen Normal 82 festzustellen und für die Korrektur zu verwenden.The horizontal standard 83 carries on its front side facing the standard 82 a rigidly attached, dimensionally stable angle piece 93 , which comprises the standard 82 on its front side and overlaps its scanning paths 84 , 85 . The associated sensors are designated in FIG. 14 by 94 a to 94 e, the sensor 94 e being seated on a rigid arm 95 corresponding to the angle projection 91 of FIG. 15, which is fixed in a dimensionally stable manner on the face of the standard 83 . Here, too, the position signals emitted by the five sensors 94 a to 94 e, which indicate the distance at the respective measuring point to the assigned scanning path 84 or 85 of the standard 82 , allow a relative movement between the standard 83 to be calculated exactly in terms of size and direction and the vertical standard 82 and used for the correction.

Das Normal 83 ist auf dem dritten Verschiebeschlitten in der aus Fig. 14 ersichtlichen Weise an zwei beabstandeten punktförmigen Lagerstellen 96, 97 auf dem Basisteil 60 abgestützt, wobei die Lagerstelle 97 eine Lagerpfanne und eine darin eingreifende Lagerkugel und die Lagerstelle 96 ein Lagerprisma und eine ebenfalls darin eingreifende Lagerkugel aufweist. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß sich Formänderungen des Basisteils 60 und damit des dritten Verschiebeschlittens 41 nicht auf das Normal 83 übertragen können.The standard 83 is supported on the third sliding carriage in the manner shown in FIG. 14 at two spaced point-shaped bearing points 96 , 97 on the base part 60 , the bearing point 97 a bearing socket and a bearing ball engaging therein, and the bearing point 96 a bearing prism and also a bearing prism bearing ball engaging therein. In this way it is ensured that changes in shape of the base part 60 and thus of the third sliding carriage 41 cannot be transferred to the standard 83 .

Die seitliche Halterung des Normals 83 ist in Fig. 14 im einzelnen nicht dargestellt. Sie erfolgt ähnlich wie in Fig. 6 an der Lagerstelle 88 für das Normal 81 veranschau licht, in der aus Fig. 16 ersichtlichen Weise, die kurz anhand des Normals 81 erläutert werden soll:The lateral support of the standard 83 is not shown in detail in FIG. 14. It takes place in a manner similar to that shown in FIG. 6 at the bearing point 88 for the standard 81 , in the manner shown in FIG. 16, which is to be briefly explained using the standard 81 :

In die entsprechende Seitenwand des Normals 81 ist ein aus Stahl bestehender, beidseitig parallele geschliffene Lagerflächen 98 tragen der Stopfen 99 eingesetzt, der beidseitig zwischen Lagerkugeln 100 festgeklemmt ist, die mit ihren Mittelpunkten auf einer gemeinsamen Achse 101 liegend in Kugelpfannen 102 aufgenommen sind, von denen eine in einem Druckstück 103 und die andere in einem ortsfesten Halter 104 sitzt, der in eine entsprechende Gewindebohrung des Lagerbügels 89 eingeschraubt ist. Durch entsprechende Bohrungen 105 verlaufende Zuganker 106, die durch Bohrungen 107 in der gegenüberliegenden Wand des Normals 81 zugänglich sind, sind das Druckstück 103 und der Halter 104 gegeneinander verspannt. Dazwischenliegende Druckfedern 108 gewährleisten eine federnde Anpressung der beiden Lagerkugeln 100 an die Lagerflächen 98.In the corresponding side wall of the standard 81 , a steel bearing surface 98 , which is parallel on both sides, carries the stopper 99 , which is clamped on both sides between bearing balls 100 , which are received with their centers on a common axis 101 in ball sockets 102 , of which one sits in a pressure piece 103 and the other sits in a fixed holder 104 which is screwed into a corresponding threaded bore of the bearing bracket 89 . Tie rods 106 running through corresponding bores 105 , which are accessible through bores 107 in the opposite wall of the standard 81 , the pressure piece 103 and the holder 104 are braced against one another. Intermediate compression springs 108 ensure that the two bearing balls 100 are pressed resiliently against the bearing surfaces 98 .

Da sich die federbelasteten Lagerkugeln 100 auf den Lager flächen 98 frei abrollen können und im übrigen eine genau punktförmige Halterung des Normals 81 bewirken, können Formänderungen des Maschinenbettes 1 und des Lagerbügels 89 nicht auf das Normal 81 übertragen werden.Since the spring-loaded ball bearings 100 on the bearing surfaces 98 can roll freely and the rest of an exactly point-shaped bracket of the standard 81 cause changes in shape can not be transferred to the normal 81 of the machine bed 1 and the bearing bracket 89th

Das aus den Normalen 81 bis 83 in der beschriebenen Weise aufgebaute, von dem Transportsystem unabhangige Bezugs system wird von an den Verschiebeschlitten angebrachten Sensoren abgetastet, die laufend den Abstand zu dem Be zugssystem messen und entsprechende Bahnkorrektursignale an einen Rechner liefern, der daraus die notwendigen Korrekturwerte für das Meßergebnis erzeugt. Diese Sensoren sind für den dritten Verschiebeschlitten 41 in Fig. 15 bei 110 und 111 dargestellt. Sie umfassen wiederum fünf Meß punkte 110a bis 110d sowie 111a, die in Fig. 15 durch Pfeile angedeutet sind und deren Verteilungen und Meßrich tung so gewählt ist, daß sich damit die Bahnabweichung des Verschiebeschlittens nach Größe und Richtung im Raum eindeutig bestimmen läßt.The reference system, which is constructed from the standards 81 to 83 in the manner described and is independent of the transport system, is scanned by sensors attached to the sliding carriage, which continuously measure the distance to the reference system and deliver corresponding path correction signals to a computer, which uses them to provide the necessary correction values generated for the measurement result. These sensors are shown for the third sliding carriage 41 in FIG. 15 at 110 and 111 . They in turn comprise five measuring points 110 a to 110 d and 111 a, which are indicated in FIG. 15 by arrows and whose distributions and measuring direction is chosen so that the path deviation of the sliding carriage according to size and direction in space can be clearly determined .

Claims

1. Boom-type form measuring machine, with a machine bed carrying a workpiece holder, with a first sliding carriage mounted on the first guide means so that it can be moved in the direction of a first coordinate axis (Y), with a vertical column assigned to the first sliding carriage, with one on the latter in the direction of a second Coordinate axis (Z) on second guide means movable second sliding carriage, with a mounted on the second sliding carriage from which end is set up for receiving a probe and with adjusting devices for adjusting the two sliding carriages along their respective coordinate axis, characterized in that the on one side of the machine bed ( 1 ) arranged, parallel to each other aligned first guide means ( 9 , 10 ) both in the vertical direction and in the horizontal direction staggered guide tracks on which the first sliding carriage ( 19 ) is supported at discrete storage locations (I to V) and that the mass center of gravity of the system consisting at least of the two sliding carriages ( 19 , 40 ) and the column ( 20 ) and the boom ( 42 ) is essentially in a vertical plane running between or behind the mutually offset guideways.

2. Form measuring machine according to claim 1, characterized in that the first guide means have two guide beams or rails ( 9 , 10 ) which carry the guideways ( 14 , 15 ; 16 , 17 ) forming surfaces.

3. Form measuring machine according to claim 2, characterized in that the guide beams or rails ( 9 , 10 ) have a substantially rectangular, prismatic or square cross-sectional shape.

4. Form measuring machine according to claim 1, characterized in that an inclined plane ( 13 ) is defined by the first guide means on the rear side of the machine bed ( 1 ), which includes an angle of at least 20 ° with the horizontal.

5. Form measuring machine according to one of the preceding Anspru surface, characterized in that the guide means at least one lower guide track ( 17 ) on the Ma machine bed back near the footprint of the machine bed ( 1 ) and at least one other upper guide track ( 14 ; 15 ) substantially close to the top of the machine bed.

6. Form measuring machine according to claim 5, characterized in that the point of attack ( 46 ) of the actuating device ( 47 , 51 ) for the first sliding carriage ( 19 ) is arranged in the vicinity of the upper guide means ( 9 ).

7. form measuring machine according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that at least one of the sliding carriage ( 19 ; 40 ; 41 ) is supported on the guide tracks of its associated guide means at five bearing points, which lie essentially on the legs of an imaginary L.

8. form measuring machine according to claim 7, characterized in that four bearing points (I to IV) on guideways ( 14 , 15 ) of a common guide means ( 9 ; 20 ; 70 ) are arranged lying.

9. form measuring machine according to claim 8, characterized net that the four bearings in pairs are arranged opposite each other.

10. form measuring machine according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that the column ( 20 ) is substantially disc-shaped with transverse to the first guide means ( 9 , 10 ) arranged broad sides.

11. Form measuring machine according to claim 10, characterized in that the column ( 20 ) is substantially wedge-shaped in cross section.

12. Form measuring machine according to claim 10 or 11, characterized in that at least three bearing points (I, II, V) are arranged directly on the disc-shaped column ( 20 ) and that at least one further La gerstelle (III; IV) at a lateral distance from the Column ( 20 ) is arranged.

13. Form measuring machine according to claim 12, characterized in that the first sliding carriage ( 19 ) in the plan view is substantially delimited by an imaginary triangle, one side of which through the column ( 20 ) and an adjoining side by a projecting arm construction ( 26 ) is formed, which contains at least one further bearing point (III; IV) at the end.

14. Form measuring machine according to claim 13, characterized in that the column ( 20 ) is supported on one side over at least part of its height against the arm structure ( 27 , 28 , 29 ).

15. Form measuring machine according to one of the preceding claims, characterized in that the second slide ( 40 ) has a bearing (VI-VIII) supporting the base part ( 60 ) and an extension ( 61 ) projecting downwards thereon, on which little least one of the other bearings (IX; XIII) is added at a vertical distance from the bearings of the base part ( 60 ).

16. Form measuring machine according to claim 15, characterized in that the vertical length of the extension ( 61 ) corresponds approximately to the height of the machine bed ( 1 ) or approximately the vertical distance between the first guide means ( 9 , 10 ).

17. Form measuring machine according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that at least the column ( 20 ) is designed as a hollow body.

18. Form measuring machine according to one of the preceding claims, characterized in that the second guide means ( 39 ) provided on the column ( 20 ) have vertical guide tracks ( 52 , 53 , 54 , 55 ) which in the region of the free broad side ( 59 ) and are arranged on an adjoining end face ( 21 ) of the column.

19. Form measuring machine according to claim 18, characterized in that of the substantially parallel to each other aligned guideways at least one ( 52 ) on the back of the machine bed facing end face ( 21 ) of the column ( 20 ) is arranged.

20. Form measuring machine according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that at least one of the sliding carriage ( 19 ; 40 ; 41 ) is constructed in the manner of a hollow len housing using interconnected thin plate-shaped elements and / or struts.

21. Form measuring machine according to one of the preceding claims, characterized in that on the second sliding carriage ( 40 ) a displaceable in the direction of a third coordinate axis (R) third sliding carriage ( 41 ) is supported, which supports the boom ( 42 ) and the third guide means ( 70 ) arranged on the second sliding carriage ( 40 ) are assigned.

22. Form measuring machine according to claim 21, characterized in that the guide means for the third sliding carriage ( 41 ) have a cross-section substantially triangular guide member ( 70 ), the guideways lying in mutually extending planes Füh tracks ( 71 , 72 ) and is at least partially overlapped by the third sliding carriage ( 41 ), which is supported on the guideways ( 71 , 72 ) at discrete bearing points (XIV-XVIII).

23. Form measuring machine according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that the respective actuating device on the associated sliding carriage ( 19 ; 40 ; 41 ) in the vicinity of the mass and friction center of gravity of the system carried by the carriage is designed to be attacking.

24. Form measuring machine according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the sliding carriages ( 19 ; 40 ; 41 ) and / or the column ( 20 ) and / or the extension arm ( 42 ) is at least partially made of a material of small specific weight, For example, light metal or fiber-reinforced plastic material is or are made.

25. Form measuring machine according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that the boom ( 42 ) is designed in the manner of a rigid hollow profile.

26. Form measuring machine according to claim 21, characterized in that the boom ( 42 ) on the third sliding carriage Ver ( 41 ) is mounted via a collision protection device.

27. Form measuring machine according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that the machine bed ( 1 ) in plan view is substantially L-shaped and that the workpiece holder ( 7 ) is arranged in the area of one leg of the L and the first guide means ( 9 , 10 ) are provided on the back of the machine bed in the area of the other leg of the L.

28. Form measuring machine according to one of the preceding claims, characterized in that it has its own decoupled reference system for path correction on the guides, which includes dimensionally accurate elongated standards ( 81 , 82 , 83 ) which are parallel to the individual coordinate axes (Y, Z, R) of the sliding carriages ( 19 ; 40 ; 41 ) are arranged in an aligned manner and are continuously palpable from parts that can be moved on the guide means.

29. Form measuring machine according to claim 28, characterized in that at least with the machine bed ( 1 ) and the column ( 20 ) standards ( 81 , 82 ) of bearing and guiding forces are kept essentially free, that the standards ( 81 , 82 ) above them rigidly assigned sensors that respond to a relative movement of the normal ( 81 , 82 ) are coupled to one another, by means of which such a relative movement can be determined in terms of size, type and direction and which emit the corresponding position signals to a computer which transmits the measurement result or the respective position of the key top ( 43 ) in the room correcting correction variables are calculated.

30. form measuring machine according to claim 29, characterized in that on the second sliding carriage ( 40 ) also a parallel to the corresponding Koor dinatenachse (R) aligned normal of storage and management staff is kept essentially free BEFE, which with the at the Column ( 20 ) arranged normal ( 82 ) via corresponding sensors ( 94 a 94 e) is coupled, which are connected on the output side to the computer.

31. A form measuring machine according to claim 29 or 30, characterized in that the sensors on a standard ( 81 , 82 , 83 ) are each arranged at a distance from each other at least two sides of the standard which are at an angle to one another.

32. form measuring machine according to one of claims 28 to 31, characterized in that the standards ( 81 , 82 ) are designed as hollow profile rails or as rulers.