WO2008113453A1 - Machine for measuring or processing workpieces, in particular a coordinate measuring instrument - Google Patents

Machine for measuring or processing workpieces, in particular a coordinate measuring instrument Download PDF

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WO2008113453A1
WO2008113453A1 PCT/EP2008/001370 EP2008001370W WO2008113453A1 WO 2008113453 A1 WO2008113453 A1 WO 2008113453A1 EP 2008001370 W EP2008001370 W EP 2008001370W WO 2008113453 A1 WO2008113453 A1 WO 2008113453A1
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WO
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machine
hollow structure
guide rail
potting material
contact surface
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/001370
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German (de)
French (fr)
Inventor
Berthold Matzkovits
Joerg Walther
Heinz Broghammer
Wolfgang Wiedmann
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Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh
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Filing date
Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/005Guide rails or tracks for a linear bearing, i.e. adapted for movement of a carriage or bearing body there along
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/01Frames, beds, pillars or like members; Arrangement of ways
    • B23Q1/015Frames, beds, pillars
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00Bearings for parts moving only linearly
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/0002Arrangements for supporting, fixing or guiding the measuring instrument or the object to be measured
    • G01B5/0009Guiding surfaces; Arrangements compensating for non-linearity there-of
    • GPHYSICS
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    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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    • G01B5/004Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2322/00Apparatus used in shaping articles
    • F16C2322/39General build up of machine tools, e.g. spindles, slides, actuators

Definitions

  • Machine for measuring or machining workpieces in particular
  • the present invention relates to a machine for measuring or processing of workpieces, in particular a coordinate measuring machine, with a machine head which is movable relative to a workpiece holder, and with a machine frame, on which at least the machine head is arranged, wherein the machine frame at least one carrier body with a having metallic lightweight hollow structure, and wherein at least one guide rail for a relatively movable carriage is arranged on the carrier body.
  • the invention further relates to a method for producing a carrier body for a machine frame of such a machine, comprising the steps of: Producing a metallic lightweight hollow structure, and
  • Such a machine and such a method are known for example from DE 102 33 561 Al.
  • a coordinate measuring machine is a machine with a measuring head, which can be moved relative to a measuring object which is arranged in a measuring volume of the machine.
  • the measuring head is brought into a defined position relative to a measuring point on the measuring object.
  • the measuring point is touched, for example, with a stylus arranged on the measuring head.
  • the spatial coordinates of the measuring point can be determined based on the position of the measuring head in the measuring volume. If one determines the spatial coordinates of several defined measuring points on a measurement object, one can determine geometric dimensions or even the spatial form of the measurement object.
  • a typical field of application for such coordinate measuring machines is the measurement of workpieces for quality control.
  • the present invention particularly relates to coordinate measuring machines, because the measuring head must be moved in coordinate measuring machines with a very high accuracy in order to determine the spatial coordinates of the measuring points with the desired high accuracy can.
  • the present invention can be applied to machine tools and other machines in which a machine head is to be moved with high accuracy relative to a workpiece or other object.
  • the measuring head is arranged on a so-called quill, which can be moved in the vertical direction (Z direction).
  • the quill is in turn arranged on an arm, which in horizontal Direction (X direction) can be moved.
  • the arm can be moved in a further horizontal direction (Y-direction).
  • the measuring head of this coordinate measuring device can therefore be moved in three mutually perpendicular spatial directions in order to touch a measuring point on a measured object.
  • the arm of the known coordinate measuring device is mounted on guide rails which are fastened to a so-called box carrier.
  • the box carrier is realized in this case with a lightweight hollow structure, which consists of a variety of cross braces, bulkhead walls and side walls.
  • the struts and walls are made of steel or steel sheets, which have been suitably bent and joined together.
  • the guide rails on which the box carrier is mounted are arranged on special steel strips, which in turn are truncated on the cross struts and Rare walls of the box Trager.
  • the entire box carrier including the shots for the guide rails made of metal, which u.a. in view of a uniform thermal expansion coefficient is advantageous.
  • a disadvantage of the known coordinate measuring machine is the difficulty of forming the guide rails for the box carrier with the desired straightness and precision.
  • a particular problem is the precise design of the steel strips on which the guide rails are attached.
  • One possibility is then to bring these steel strips by machining (in particular milling and / or grinding) in the desired shape and orientation, after the steel strips were attached to the box carrier.
  • DD 133 201 proposes to cast those parts of a machine frame which have guide surfaces of terrazzo and then to grind to size.
  • the machine frame itself is to be made in this case of reinforced concrete, the Terrazzo mixture is first filled into the lowest parts of the mold and the casting mold is then filled with the concrete.
  • EP 0 201 821 A1 proposes to produce the guide rails on a work machine made of sinterable non-metals, in particular ceramic material.
  • the ceramic material should be glued to a machine bed made of concrete or poured into this.
  • DE 39 19 450 A1 and DE 102 51 228 C1 also propose casting the rail guides together with a machine bed of polymer concrete. From DE 44 41 252 Al it is known to fasten guide rails made of steel on a carrier body of mineral casting material. Again, the guide rails are to be subsequently edited and sanded.
  • a machine of the type mentioned in which the carrier body has a contact surface on which the guide rail is fixed, wherein the contact surface is made of a cured cast material.
  • a method of the type mentioned is proposed in which a contact surface for the positionally accurate attachment of the guide rail is formed on the support body by bringing the metallic lightweight hollow structure with an initially largely liquid potting material and with a shape gauge in contact is, wherein the potting material between the form and the lightweight hollow structure is cured.
  • the present invention thus proposes a "material mix" in which a lightweight hollow structure of sheet steel, thin-walled cast metal and / or other metallic materials is combined with a hardenable potting material, in particular a resin-based potting material
  • the guide rails are in preferred embodiments of steel or a ceramic material. Due to the hardenable potting material, the contact surface can be formed with a very high degree of precision without the need for thermally problematic, post-processing machining.
  • the potting material is cast onto the metallic lightweight hollow structure with the aid of a very precise shape gauge. As a result, the contact surface (more precisely: the cast body whose outer upper side forms the contact surface) can compensate for any manufacturing inaccuracies of the lightweight hollow structure.
  • the quality and in particular the flatness and straightness of the contact surface is determined primarily by the precision of the shape gauge, with the help of the sprue. Since the shape of the template can be produced as a "heavy" molded body regardless of the lightweight hollow structure, the contact surface of the potting material can be produced with such high quality that no post-processing with thermal problems can be eliminated Removing excess potting material at locations that are irrelevant to the accuracy of the guide rails and / or to the introduction of holes, mounting holes or the like.On the other hand, all the advantages of a metallic lightweight hollow structure can be maintained.The above object is therefore achieved.
  • the carrier body has a trough-like depression, in which the casting material is arranged.
  • the trough-like depression is permanently arranged on the lightweight hollow structure.
  • the trough-like depression can be completely closed in the bottom region and on its side walls, or it can have drainage channels for the targeted draining off of excess casting material.
  • the trough-like depression is formed on the lightweight hollow structure, i.
  • the trough-like depression is part of the lightweight hollow structure.
  • the trough-like depression is attached only for the production of the contact surface on the lightweight hollow structure, for example by means of molded parts made of foam, plastic or the like.
  • these molded parts can be removed from the lightweight hollow structure so that the cast body with the contact surface sits practically "on top” of the lightweight hollow structure
  • the molded parts made of foam, plastic or the like can also serve as a basis to complement the contour formed on the lightweight hollow structure to a trough-like depression.
  • the lightweight hollow structure and the shape gauge are attached to a separate holder, wherein the separate holder carries at least the shape of teaching.
  • This embodiment has the advantage that the separate holder accommodates the weight of the shape gauge at least to a substantial extent, so that the lightweight hollow structure is not deformed when casting the contact surface. For the same reason, it is preferred if the lightweight hollow structure is arranged stress-free on the separate holder. This embodiment allows a particularly accurate production of the guides for the movable carriage.
  • the lightweight hollow structure is placed on the form of teaching.
  • the lightweight hollow structure is arranged above the shape of the form, so that no weight due to this arrangement of the molding teaching on the lightweight hollow structure presses.
  • This refinement is particularly advantageous if the shape gauge is very heavy (and thus dimensionally stable).
  • This embodiment is that it is possible to dispense with the use of a separate holder. In principle, however, this embodiment can also be used in conjunction with a separate holder, wherein the risk of deformation of the lightweight hollow structure is further reduced by the form of teaching.
  • the potting material forms a cast body which is glued to the carrier body.
  • the cast body already adheres to the metallic lightweight hollow structure due to the potting material used.
  • an additional or separate adhesive may be used.
  • the embodiment has the advantage that the position and position of the precisely produced contact surface also during transport and handling of the lightweight hollow structure, in particular before attaching the guide rails, is maintained.
  • the handling of the intermediate product is simplified.
  • the cast body "loosely" rests on the lightweight hollow structure and, for example, is fixed by fixing the guide rail in its position.
  • the cast body has a thickness perpendicular to the contact surface, which lies in the range between about 1 mm and about 20 mm.
  • the thickness of the cast body is between about 1 mm and about 5 mm, which does not necessarily depend on the exact compliance with the specified limits. Rather, in this embodiment, the casting body is relatively thin in comparison to the carrier body and to the guide rails.
  • the cast body essentially acts as a thin intermediate layer or "underlay" which is arranged between the guide rail and the lightweight hollow structure, to provide a flat and accurately formed contact surface for attaching the guide rail. The thinner the cast body, the more advantageous it is with regard to the thermal expansion coefficients of the materials used.
  • the lower limit for the thickness of the cast body depends in an advantageous embodiment of the invention above all on how large the manufacturing tolerances of the lightweight hollow structure over the length of the guide rail.
  • the thickness of the cast body mainly depends on the order of magnitude of the ripples and / or other shape deviations of the lightweight hollow structure, which are to be compensated with the aid of the cast body.
  • the contact surface has openings through which the guide rail is screwed to the carrier body.
  • This embodiment is advantageous because the contact surface or the cast body with the contact surface is held in a very simple and cost-effective manner permanently and stably in position.
  • the cast body in this embodiment no or only very small holding forces of the guide rail record. This makes it possible to form the contact surface or the cast body very thin.
  • the contact surface has a step profile, which forms a contact edge for the guide rail.
  • the contact edge is a perpendicular to the contact surface structure, which allows a very simple and precise mounting of the guide rail on the contact surface.
  • the contact surface is largely congruent to the guide rail.
  • the contact surface has a surface area which corresponds approximately to the surface area of the guide rail in a projection onto the contact surface.
  • the surface area of the contact surface is slightly larger than the corresponding surface extent of the guide rail in order to obtain a certain tolerance margin and a full-surface support of the guide rail.
  • the limitation of the contact surface on the corresponding surface extent of the guide rail has the advantage that the intermediate layer of potting material is used only where it is needed. This saves costs and weight. Another advantage is that several parallel guide rails are better decoupled from each other, which is advantageous in terms of thermal expansions of the potting material.
  • the contact surface is a closed surface on which the guide rail rests over its entire surface.
  • the contact surface could consist of several sections, which are arranged as a kind of support points below the guide rail.
  • the preferred embodiment allows a more stable and precise fastening of the guide rail.
  • the carrier body has a largely closed outer wall, on which the contact surface is arranged.
  • the outer wall distributes the weight of the carriage running on the guide rail over a larger area. This avoids or reduces local deformations in the operation of the machine.
  • this embodiment allows a very simple and inexpensive attachment of the guide rail through the cast body through by the guide rail is screwed to the outer wall.
  • the potting material is a resin composition with an embedded filler material.
  • the resin composition is an epoxy resin and the filler is a fine-grained and / or powdery filler which provides high pressure stability and low shrinkage upon cure.
  • the tensile stability of the potting material can be low since the cast body essentially serves as a high-precision underlay under the guide rail.
  • a resin-based potting material can be easily and inexpensively processed and has led to very good results in practical experiments of the Applicant.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of the new machine in the form of a coordinate measuring device with a horizontal measuring arm
  • Figure 2 shows a carrier body in lightweight hollow structure for producing the
  • Measuring arm of Figure 1 wherein the carrier body is clamped in a holder for producing the contact surface
  • FIG. 3 shows the carrier body from FIG. 2 with a top-mounted shape gauge
  • Figure 4 shows the carrier body of Figure 3 after removing the form of teaching and screwing of guide rails
  • Figure 5 is a simplified cross-sectional view of the carrier body of Figure 4 in the region of one of the guide rails.
  • a coordinate measuring machine in its entirety is designated by the reference numeral 10.
  • the coordinate measuring machine 10 is here a horizontal arm measuring device.
  • the invention is not limited thereto and can advantageously also be applied to coordinate measuring devices in gantry or bridge construction or in a different construction.
  • the invention could be used in the same way in machine tools or other machines in which machine parts must be moved with the highest possible precision on guide rails.
  • the coordinate measuring machine 10 has a base 12 ; on which a pillar 14 is arranged.
  • the column 14 is seated on guide rails 16 and can be moved in the direction of the arrow 17.
  • the movement axis 17 is usually referred to as X-axis.
  • the column 14 is mounted on the guide rails 16 by means of recirculating ball slides, and it is moved in the direction of the movement axis 17 by means of a motor drive (not shown separately here)
  • the reference numeral 18 denotes a cross slide, which is arranged on the column 14.
  • the cross slide 18 can be moved by means of a drive on guide rails 20 in the direction of arrow 21.
  • the movement axis 21 is usually referred to as Z-axis.
  • the cross slide 18 by means of recirculating ball slide (not shown in detail) is mounted on the guide rails 20.
  • the cross slide 18 has a support 22 on which a horizontal arm 24 is mounted.
  • the arm 24 can be moved by means of a drive 26 in the direction of the arrow 28.
  • the movement axis 28 is commonly referred to as Y-axis.
  • the Y-axis is demge Often the movement axis for the portal or the bridge, while the X-axis indicates the position of the carriage on the traverse of the portal or the bridge.
  • a measuring head 30 is arranged, which carries a stylus 32 here.
  • the stylus 32 is used to touch a defined measuring point on a measuring object (not shown), which is arranged in the measuring volume 33 of the coordinate measuring machine 10.
  • the measuring volume 33 is defined here by the maximum travel paths of the measuring head 30 along the three axes of movement 17, 21, 28.
  • a table or another workpiece holding receptacle can be arranged within the measuring volume. In the present case, the workpiece holding receptacle is the bottom area within the measuring volume 33.
  • the arm 24 moves relative to the support fixed in the Y direction.
  • the drive 26 is arranged on the support 22 and the arm 24 has guide rails, as explained below with reference to FIGS 2 to 5.
  • the guide rails each run in a recirculating ball slide (not shown here), which is fastened to the support 22.
  • the guide rails could be arranged on the support 22, while the recirculating ball slide are attached to the Ho ⁇ zontalarm 24.
  • the guide rails serve to provide a - preferably linear - guide for a relative to the guide rails movable body.
  • the horizontal arm 24 is here a Tragerkorper, which is formed with a lightweight hollow structure according to the present invention.
  • the machine base 12 and the stand 14 are "solid."
  • the teaching of the present invention can also be applied to these frame parts.
  • the horizontal arm is shown in an intermediate stage of the new manufacturing process and designated for differentiation by the reference numeral 24 '.
  • the arm 24 ' is here clamped between two holders 40a, 40b, which keep the arm 24' in a defined position stress-free.
  • the arm 24 ' here has a box-shaped profile with a total of four side walls, of which in Figure 2, the side walls 42 and 44 are designated.
  • the side wall 44 points up here.
  • two trough-like depressions 46a, 46b are arranged here.
  • the horizontal arm could also have a truss-like structure and / or the side walls 42, 44 in turn could have holes to achieve further weight reduction.
  • the trough-like recesses 46 are milled out of a respective metal strip, wherein the metal strips were welded after the milling operation on the side wall 44 of the arm 24 '.
  • the trough-like recesses 46 could be milled out of the sheet metal for the side wall 44, for example, or they could first be attached to the side wall 44 as solid metal strips and then milled out.
  • the trough-like depressions 46 could in principle also be produced from bent metal sheets or in some other way.
  • each trough-like recess 46 along its longitudinal direction has a plurality of evenly spaced bores 48, in each of which a thread is formed.
  • the drill holes 48 are later used to screw metallic guide rails for the recirculating ball slide on the horizontal arm 24.
  • the reference numeral 50 denotes a potting material, the surface 51 after curing forms a contact surface for the guide rails (see Figure 4 and 5).
  • the potting material 50 is here only in one Part of the trough-like depression 46b shown. It is understood that both trough-like depressions 46a, 46b are filled with the potting material 50.
  • a forming jig 54 is arranged on the height alarm 24 "(FIG. 3).
  • the shape gauge has two projections 56 which are placed on the holders 40a, 40b so that the holders 40a, 40b largely absorbs the weight of the forming jig 54.
  • the forming jig 54 has two forming surfaces 58, which form a negative impression of the contact surface 51. As can be seen in Figure 3, the negative impression transfers to the potting material 50.
  • the molding material 54 brings the potting material 50 into a precisely defined shape After the potting material 50 has hardened, the mold 54 is removed upwards with the aid of the ring sockets 60. Subsequently, the molding material 54 is removed can conventional metallic guide rails 64 on the abutment surfaces 51 plat decorated and screwed to the horizontal arm 24 '".
  • a screw in Figure 4 is designated by the reference numeral 66.
  • the arm 24 '" has an opening and a cavity located therefrom which is traversed by internal transverse struts (not shown here).
  • the arm 24' '' is made from steel sheets Wall thick approx. 2 mm.
  • thicker or thinner sheets may also be used. Only in the region of the guide rails, in a preferred embodiment, a thicker sheet material is used to form the threads for securing the guide rails 64. This can be seen in the simplified cross-sectional illustration in FIG.
  • Like reference numerals designate the same elements as before.
  • the material thickness di of the sheet for the side wall 44 is here about 6 mm.
  • the material thickness d 2 of the cast body of the potting material 50 is about 5 mm. In the illustrated embodiment, however, the cast body has no thorough Going constant material thickness ⁇ i, but instead it has a thicker material portion 72 which forms a lateral abutment edge for the guide rails 64 together with the contact surface 51.
  • the shape gauge 54 is arranged below the horizontal arm 24.
  • the potting material 50 is filled into a correspondingly formed depression on the forming jig 54.
  • the arm 24 is placed with the lightweight hollow structure from above on the Formlehre 54.
  • This alternative approach is particularly useful when the shape gauge 54 is much heavier and stiffer than the arm 24.
  • the carrier body could also be made of a thin-walled metal casting, in particular in a truss-like structure.
  • a preferred casting material for this implementation is cast iron with embedded nodular graphite (known as ductile iron).
  • the guide rail 64 is completely against the contact surface 51.
  • the contact surface 51 is advantageously a closed surface, which is arranged largely congruently under the guide rail 64.

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Abstract

The invention relates to a machine for measuring or processing workpieces and, in particular, a coordinate measuring instrument, which has a machine frame with a machine head which can be moved relative to a workpiece. The machine frame has at least one hull with a lightweight, metallic hollow structure (24'). At least one guide rail (64), for a carriage which can be moved relative to said guide rail (64), is disposed at the hull. According to one aspect of the invention, the hull has a mating surface (51) to which the guide rail (64) is fastened and which is produced from a hardened, cast material (50).

Description

Maschine zum Vermessen oder Bearbeiten von Werkstücken, insbesondere Machine for measuring or machining workpieces, in particular
Koordinatenmessgerätcoordinate measuring machine
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine zum Vermessen oder Bearbeiten von Werkstücken, insbesondere ein Koordinatenmessgerät, mit einem Maschinenkopf, der relativ zu einer Werkstückaufnahme verfahrbar ist, und mit einem Maschinengestell, an dem zumindest der Maschinenkopf angeordnet ist, wobei das Maschinengestell zumindest einen Trägerkörper mit einer metallischen Leichtbau- Hohlstruktur aufweist, und wobei an den Trägerkörper zumindest eine Führungsschiene für einen relativ dazu beweglichen Schlitten angeordnet ist.The present invention relates to a machine for measuring or processing of workpieces, in particular a coordinate measuring machine, with a machine head which is movable relative to a workpiece holder, and with a machine frame, on which at least the machine head is arranged, wherein the machine frame at least one carrier body with a having metallic lightweight hollow structure, and wherein at least one guide rail for a relatively movable carriage is arranged on the carrier body.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Trägerkörpers für ein Maschinengestell einer solchen Maschine, mit den Schritten: Herstellen einer metallischen Leichtbau-Hohlstruktur, undThe invention further relates to a method for producing a carrier body for a machine frame of such a machine, comprising the steps of: Producing a metallic lightweight hollow structure, and
Befestigen von zumindest einer Führungsschiene für einen relativ dazu beweglichen Schlitten an der Leichtbau-Hohlstruktur.Attaching at least one guide rail for a relatively movable carriage on the lightweight hollow structure.
Eine solche Maschine und ein solches Verfahren sind beispielsweise aus DE 102 33 561 Al bekannt.Such a machine and such a method are known for example from DE 102 33 561 Al.
Ein Koordinatenmessgerät ist eine Maschine mit einem Messkopf, der relativ zu einem Messobjekt verfahren werden kann, das in einem Messvolumen der Maschine angeordnet ist. Der Messkopf wird in eine definierte Position relativ zu einem Messpunkt an dem Messobjekt gebracht. Bei taktilen Koordinatenmessgeräten wird der Messpunkt beispielsweise mit einem am Messkopf angeordneten Taststift angetastet. Anschließend lassen sich die Raumkoordinaten des Messpunktes anhand der Position des Messkopfes im Messvolumen bestimmen. Bestimmt man an einem Messobjekt die Raumkoordinaten von mehreren definierten Messpunkten, kann man geometrische Abmessungen oder sogar die Raumform des Messobjekts bestimmen. Ein typisches Einsatzgebiet für solche Koordinatenmessgeräte ist die Vermessung von Werkstücken zur Qualitätskontrolle.A coordinate measuring machine is a machine with a measuring head, which can be moved relative to a measuring object which is arranged in a measuring volume of the machine. The measuring head is brought into a defined position relative to a measuring point on the measuring object. In the case of tactile coordinate measuring machines, the measuring point is touched, for example, with a stylus arranged on the measuring head. Subsequently, the spatial coordinates of the measuring point can be determined based on the position of the measuring head in the measuring volume. If one determines the spatial coordinates of several defined measuring points on a measurement object, one can determine geometric dimensions or even the spatial form of the measurement object. A typical field of application for such coordinate measuring machines is the measurement of workpieces for quality control.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf Koordinatenmessgeräte, weil der Messkopf bei Koordinatenmessgeräten mit einer sehr hohen Genauigkeit verfahren werden muss, um die Raumkoordinaten der Messpunkte mit der gewünschten hohen Genauigkeit bestimmen zu können. Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung jedoch auch bei Werkzeugmaschinen und anderen Maschinen eingesetzt werden, bei denen ein Maschinenkopf mit hoher Genauigkeit relativ zu einem Werkstück oder einem anderen Objekt bewegt werden soll.The present invention particularly relates to coordinate measuring machines, because the measuring head must be moved in coordinate measuring machines with a very high accuracy in order to determine the spatial coordinates of the measuring points with the desired high accuracy can. In addition, however, the present invention can be applied to machine tools and other machines in which a machine head is to be moved with high accuracy relative to a workpiece or other object.
Bei dem aus DE 103 33 561 Al bekannten Koordinatenmessgerät ist der Messkopf an einer sogenannten Pinole angeordnet, die in Vertikalrichtung (Z-Richtung) bewegt werden kann. Die Pinole ist ihrerseits an einem Arm angeordnet, der in horizontaler Richtung (X-Richtung) verfahren werden kann. Darüber hinaus kann der Arm in einer weiteren Horizontalrichtung (Y-Richtung) verfahren werden. Insgesamt kann der Messkopf dieses Koordinatenmessgerates daher in drei zueinander senkrechten Raumrichtungen verfahren werden, um einen Messpunkt an einem Messobjekt anzutasten.In the case of the coordinate measuring machine known from DE 103 33 561 A1, the measuring head is arranged on a so-called quill, which can be moved in the vertical direction (Z direction). The quill is in turn arranged on an arm, which in horizontal Direction (X direction) can be moved. In addition, the arm can be moved in a further horizontal direction (Y-direction). Overall, the measuring head of this coordinate measuring device can therefore be moved in three mutually perpendicular spatial directions in order to touch a measuring point on a measured object.
Der Arm des bekannten Koordinatenmessgerates ist auf Führungsschienen gelagert, die an einem sogenannten Kastentrager befestigt sind. Der Kastentrager ist in diesem Fall mit einer Leichtbau-Hohlstruktur realisiert, die aus einer Vielzahl von Querstreben, Schottwanden und Seitenwanden besteht. Die Streben und Wände sind aus Stahl bzw. Stahlblechen hergestellt, die in geeigneter Weise gebogen und zusammengefugt wurden. Die Führungsschienen, auf denen der Kastentrager gelagert ist, sind auf speziellen Stahlleisten angeordnet, die ihrerseits auf den Querstreben und Seltenwanden des Kastentragers abgestutzt sind. Somit besteht der gesamte Kastentrager einschließlich der Aufnahmen für die Führungsschienen aus Metall, was u.a. im Hinblick auf einen möglichst gleichmäßigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Vorteil ist.The arm of the known coordinate measuring device is mounted on guide rails which are fastened to a so-called box carrier. The box carrier is realized in this case with a lightweight hollow structure, which consists of a variety of cross braces, bulkhead walls and side walls. The struts and walls are made of steel or steel sheets, which have been suitably bent and joined together. The guide rails on which the box carrier is mounted, are arranged on special steel strips, which in turn are truncated on the cross struts and Rare walls of the box Trager. Thus, the entire box carrier including the shots for the guide rails made of metal, which u.a. in view of a uniform thermal expansion coefficient is advantageous.
Ein Nachteil des bekannten Koordinatenmessgerates besteht in der Schwierigkeit, die Führungsschienen für den Kastentrager mit der gewünschten Geradlinigkeit und Präzision auszubilden. Problematisch ist insbesondere die präzise Ausbildung der Stahlleisten, auf denen die Führungsschienen befestigt werden. Eine Möglichkeit besteht dann, diese Stahlleisten durch eine spanende Bearbeitung (insbesondere Fräsen und/oder Schleifen) in die gewünschte Form und Ausrichtung zu bringen, nachdem die Stahlleisten an dem Kastentrager befestigt wurden.A disadvantage of the known coordinate measuring machine is the difficulty of forming the guide rails for the box carrier with the desired straightness and precision. A particular problem is the precise design of the steel strips on which the guide rails are attached. One possibility is then to bring these steel strips by machining (in particular milling and / or grinding) in the desired shape and orientation, after the steel strips were attached to the box carrier.
Wie sich gezeigt hat, ist die Präzision, mit der die Stahlleisten bearbeitet werden können, in diesem Fall jedoch begrenzt. Es kann zu Welligkeiten kommen, was nach Untersuchung der Anmelderin vermutlich auf die unterschiedliche Steifigkeit des Kastentragers im Bereich der Querstreben und abseits davon zurückzuführen sein konnte. Des Weiteren können sich aufgrund der Leichtbauweise und infolge der daraus resultierenden geringen Wandstarken der Bleche thermische Probleme beim Bearbeiten des Kastenträgers und der Stahlleisten ergeben. Durch die spanende Bearbeitung können insbesondere Temperaturdifferenzen entstehen, die dazu führen, dass sich der Kastenträger mit den Stahlleisten während der Bearbeitung verformt.As it turns out, however, the precision with which the steel strips can be machined is limited in this case. It can come to ripples, which could probably be due to the different stiffness of the box stretcher in the area of the cross struts and off of it after examination of the Applicant. Furthermore, due to the lightweight construction and as a result of the resulting low wall thickness of the sheets, thermal problems in the Edit the box girder and the steel strips result. In particular, temperature differences can result from the machining, which lead to the fact that the box girder deforms with the steel strips during machining.
Prinzipiell könnte man diese Probleme lösen, indem man Bleche mit höheren Wandstärken verwendet, da in diesem Fall sowohl die lokale Steifigkeit als auch die Temperaturleitfähigkeit verbessert würde. Bleche mit größeren Wandstärken führen jedoch zu einem höheren Gesamtgewicht des Kastenträgers, was aufgrund der höheren Masse von Nachteil ist, weil stärkere und damit teurere Antriebe und Lager benötigt werden.In principle, one could solve these problems by using sheets with higher wall thicknesses, since in this case both the local stiffness and the thermal diffusivity would be improved. However, sheets with larger wall thicknesses lead to a higher total weight of the box girder, which is disadvantageous because of the higher mass, because stronger and therefore more expensive drives and bearings are needed.
Es sind im Stand der Technik eine Vielzahl von Lösungen bekannt, um Führungsflächen oder Führungsschienen für einen bewegtes Maschinenteil an einem Maschinengestell zu realisieren.A variety of solutions are known in the art to realize guide surfaces or guide rails for a moving machine part on a machine frame.
DD 133 201 schlägt vor, diejenigen Teile eines Maschinengestells, die Führungsflächen aufweisen, aus Terrazzo zu gießen und anschließend auf Maß zu schleifen. Das Maschinengestell selbst soll in diesem Fall aus Stahlbeton hergestellt werden, wobei die Terrazzo-Mischung zunächst in die am weitesten unten liegenden Teile der Gießform eingefüllt wird und wobei die Gießform anschließend mit dem Beton aufgefüllt wird.DD 133 201 proposes to cast those parts of a machine frame which have guide surfaces of terrazzo and then to grind to size. The machine frame itself is to be made in this case of reinforced concrete, the Terrazzo mixture is first filled into the lowest parts of the mold and the casting mold is then filled with the concrete.
EP 0 201 821 Al schlägt vor, die Führungsschienen an einer Arbeitsmaschine aus sinterfähigen Nichtmetallen, insbesondere Keramikmaterial, herzustellen. Das Keramikmaterial soll mit einem Maschinenbett aus Beton verklebt werden oder in dieses eingegossen werden.EP 0 201 821 A1 proposes to produce the guide rails on a work machine made of sinterable non-metals, in particular ceramic material. The ceramic material should be glued to a machine bed made of concrete or poured into this.
Auch DE 39 19 450 Al und DE 102 51 228 Cl schlagen vor, die Schienenführungen zusammen mit einem Maschinenbett aus Polymerbeton zu gießen. Aus DE 44 41 252 Al ist es demgegenüber bekannt, Führungsschienen aus Stahl auf einem Trägerkörper aus Mineralgussmaterial zu befestigen. Auch hier sollen die Führungsschienen nachträglich bearbeitet und geschliffen werden.DE 39 19 450 A1 and DE 102 51 228 C1 also propose casting the rail guides together with a machine bed of polymer concrete. From DE 44 41 252 Al it is known to fasten guide rails made of steel on a carrier body of mineral casting material. Again, the guide rails are to be subsequently edited and sanded.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Maschine der eingangs genannten Art anzugeben, die trotz Leichtbauweise sehr präzise und geradlinige Schlittenführungen, insbesondere für Kugelumlaufschlitten oder dergleichen, besitzt. Es ist ferner eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Trägerkörpers für eine solche Maschine anzugeben.Against this background, it is an object of the invention to provide a machine of the type mentioned, which has very precise and linear slide guides, in particular for recirculating ball slide or the like, despite lightweight construction. It is a further object of the invention to provide a method for producing a carrier body for such a machine.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Maschine der eingangs genannten Art vorgeschlagen, bei der der Trägerkörper eine Anlagefläche aufweist, an der die Führungsschiene befestigt ist, wobei die Anlagefläche aus einem ausgehärteten Gussmaterial hergestellt ist.According to one aspect of the invention, a machine of the type mentioned is proposed in which the carrier body has a contact surface on which the guide rail is fixed, wherein the contact surface is made of a cured cast material.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, bei dem eine Anlagefläche für die positionsgenaue Befestigung der Führungsschiene an dem Trägerkörper ausgebildet wird, indem die metallische Leichtbau-Hohlstruktur mit einem zunächst weitgehend flüssigen Vergussmaterial und mit einer Formlehre in Kontakt gebracht wird, wobei das Vergussmaterial zwischen der Formlehre und der Leichtbau-Hohlstruktur ausgehärtet wird.According to a further aspect of the invention, a method of the type mentioned is proposed in which a contact surface for the positionally accurate attachment of the guide rail is formed on the support body by bringing the metallic lightweight hollow structure with an initially largely liquid potting material and with a shape gauge in contact is, wherein the potting material between the form and the lightweight hollow structure is cured.
Die vorliegende Erfindung schlägt somit einen „Materialmix" vor, in dem eine Leichtbau-Hohlstruktur aus Stahlblechen, dünnwandigem Metallguss und/oder anderen metallischen Werkstoffen mit einem aushärtbaren Vergussmaterial, insbesondere einem harzbasierten Vergussmaterial, kombiniert wird. Das Vergussmaterial wird dazu verwendet, eine sehr präzise Anlagefläche zum Befestigen von separat gefertigten Führungsschienen herzustellen. Die Führungsschienen sind in bevorzugten Ausführungsbeispielen aus Stahl oder einem Keramikmaterial. Die Anlagefläche lässt sich aufgrund des aushärtbaren Vergussmaterials mit einer sehr hohen Präzision ausbilden, ohne dass eine thermisch problematische, spanende Nachbehandlung erforderlich ist. Das Vergussmaterial wird mit Hilfe einer sehr exakten Formlehre an die metallische Leichtbau-Hohlstruktur angegossen. Dadurch kann die Anlagefläche (genauer: der Gusskörper, dessen außenliegende Oberseite die Anlagefläche bildet) etwaige Fertigungsungenauigkeiten der Leichtbau-Hohlstruktur ausgleichen. Die Qualität und insbesondere die Ebenheit und Geradlinigkeit der Anlagefläche wird in erster Linie von der Präzision der Formlehre bestimmt, mit deren Hilfe der Anguss erfolgt. Da die Formlehre ungeachtet der Leichtbau- Hohlstruktur für den Trägerkörper als ein „schwerer" Formkörper hergestellt werden kann, lässt sich die Anlagefläche aus dem Vergussmaterial mit so hoher Qualität herstellen, dass eine thermisch problematische Nachbearbeitung entfallen kann. Die Nachbearbeitung beschränkt sich ggf. auf das Entfernen von überschüssigem Vergussmaterial an Stellen, die für die Genauigkeit der Führungsschienen unbeachtlich sind und/oder auf das Einbringen von Bohrungen, Befestigungslöchern oder dergleichen. Andererseits können sämtliche Vorteile einer metallischen Leichtbau- Hohlstruktur beibehalten werden. Die o.g. Aufgabe ist daher gelöst.The present invention thus proposes a "material mix" in which a lightweight hollow structure of sheet steel, thin-walled cast metal and / or other metallic materials is combined with a hardenable potting material, in particular a resin-based potting material The guide rails are in preferred embodiments of steel or a ceramic material. Due to the hardenable potting material, the contact surface can be formed with a very high degree of precision without the need for thermally problematic, post-processing machining. The potting material is cast onto the metallic lightweight hollow structure with the aid of a very precise shape gauge. As a result, the contact surface (more precisely: the cast body whose outer upper side forms the contact surface) can compensate for any manufacturing inaccuracies of the lightweight hollow structure. The quality and in particular the flatness and straightness of the contact surface is determined primarily by the precision of the shape gauge, with the help of the sprue. Since the shape of the template can be produced as a "heavy" molded body regardless of the lightweight hollow structure, the contact surface of the potting material can be produced with such high quality that no post-processing with thermal problems can be eliminated Removing excess potting material at locations that are irrelevant to the accuracy of the guide rails and / or to the introduction of holes, mounting holes or the like.On the other hand, all the advantages of a metallic lightweight hollow structure can be maintained.The above object is therefore achieved.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Trägerkörper eine wannenartige Vertiefung auf, in der das Vergussmaterial angeordnet ist. Vorteilhafterweise wird die wannenartige Vertiefung an der Leichtbau-Hohlstruktur dauerhaft angeordnet. Die wannenartige Vertiefung kann im Bodenbereich und an ihren Seitenwänden vollständig geschlossen sein, oder sie kann Ablaufkanäle zum gezielten Ablauf von überschüssigem Vergussmaterial aufweisen.In a preferred embodiment of the invention, the carrier body has a trough-like depression, in which the casting material is arranged. Advantageously, the trough-like depression is permanently arranged on the lightweight hollow structure. The trough-like depression can be completely closed in the bottom region and on its side walls, or it can have drainage channels for the targeted draining off of excess casting material.
In einer bevorzugten Variante ist die wannenartige Vertiefung an der Leichtbau- Hohlstruktur ausgebildet, d.h. die wannenartige Vertiefung ist Teil der Leichtbau- Hohlstruktur.In a preferred variant, the trough-like depression is formed on the lightweight hollow structure, i. The trough-like depression is part of the lightweight hollow structure.
In einer anderen Variante des Verfahrens wird die wannenartige Vertiefung nur für die Herstellung der Anlagefläche an der Leichtbau-Hohlstruktur befestigt, beispielsweise mit Hilfe von Formteilen aus Schaumstoff, Kunststoff oder dergleichen. In der zuletzt genannten Variante können diese Formteile nach dem Ausharten des Vergussmaterials von der Leichtbau-Hohlstruktur abgenommen werden, so dass der Gusskorper mit der Anlageflache praktisch „auf" der Leichtbau-Hohlstruktur sitzt. Die Formteil aus Schaumstoff, Kunststoff oder dergleichen können auch dazu dienen, eine an der Leichtbau-Hohlstruktur ausgebildete Kontur zu einer wannenartigen Vertiefung zu erganzen.In another variant of the method, the trough-like depression is attached only for the production of the contact surface on the lightweight hollow structure, for example by means of molded parts made of foam, plastic or the like. In the After the casting material has hardened, these molded parts can be removed from the lightweight hollow structure so that the cast body with the contact surface sits practically "on top" of the lightweight hollow structure The molded parts made of foam, plastic or the like can also serve as a basis to complement the contour formed on the lightweight hollow structure to a trough-like depression.
Diese Ausgestaltungen der Erfindung ermöglichen eine sehr exakte Ausbildung der Anlageflache an der Leichtbau-Hohlstruktur. In dem Fall, dass die wannenartige Vertiefung dauerhaft an der Leichtbau-Hohlstruktur angeordnet ist, wird auch die dauerhafte Fixierung der Anlageflache an der Hohlstruktur erleichtert. Demgegenüber besitzt eine nur für den Gießvorgang hergestellte, wannenartige Vertiefung den Vorteil, dass die Leichtbau-Hohlstruktur einfacher konstruiert und hergestellt werden kann.These embodiments of the invention allow a very accurate training of the contact surface of the lightweight hollow structure. In the event that the trough-like depression is permanently arranged on the lightweight hollow structure, the permanent fixation of the contact surface is facilitated on the hollow structure. In contrast, a trough-like depression produced only for the casting process has the advantage that the lightweight hollow structure can be constructed and manufactured more simply.
In einer weiteren Ausgestaltung des neuen Verfahrens werden die Leichtbau- Hohlstruktur und die Formlehre an einem separaten Halter befestigt, wobei der separate Halter zumindest die Formlehre tragt.In a further embodiment of the new method, the lightweight hollow structure and the shape gauge are attached to a separate holder, wherein the separate holder carries at least the shape of teaching.
Diese Ausgestaltung besitzt den Vorteil, dass der separate Halter das Gewicht der Formlehre zumindest zu einem wesentlichen Teil aufnimmt, so dass die Leichtbau- Hohlstruktur beim Angießen der Anlagefläche nicht deformiert wird. Aus demselben Grund ist es bevorzugt, wenn die Leichtbau-Hohlstruktur spannungsfrei an dem separaten Halter angeordnet wird. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine besonders exakte Herstellung der Führungen für den beweglichen Schlitten.This embodiment has the advantage that the separate holder accommodates the weight of the shape gauge at least to a substantial extent, so that the lightweight hollow structure is not deformed when casting the contact surface. For the same reason, it is preferred if the lightweight hollow structure is arranged stress-free on the separate holder. This embodiment allows a particularly accurate production of the guides for the movable carriage.
In einer weiteren Ausgestaltung wird die Leichtbau-Hohlstruktur auf die Formlehre aufgesetzt.In a further embodiment, the lightweight hollow structure is placed on the form of teaching.
In dieser Ausgestaltung wird die Leichtbau-Hohlstruktur oberhalb von der Formlehre angeordnet, so dass bereits aufgrund dieser Anordnung kein Gewicht von der Form- lehre auf die Leichtbau-Hohlstruktur drückt. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, wenn die Formlehre sehr schwer (und damit formstabil) ausgebildet ist.In this embodiment, the lightweight hollow structure is arranged above the shape of the form, so that no weight due to this arrangement of the molding teaching on the lightweight hollow structure presses. This refinement is particularly advantageous if the shape gauge is very heavy (and thus dimensionally stable).
Ein Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass auf die Verwendung eines separaten Halters verzichtet werden kann. Prinzipiell kann diese Ausgestaltung jedoch auch in Verbindung mit einem separaten Halter verwendet werden, wobei das Risiko einer Verformung der Leichtbau-Hohlstruktur durch die Formlehre noch weiter reduziert ist.An advantage of this embodiment is that it is possible to dispense with the use of a separate holder. In principle, however, this embodiment can also be used in conjunction with a separate holder, wherein the risk of deformation of the lightweight hollow structure is further reduced by the form of teaching.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung bildet das Vergussmaterial einen Gusskörper, der mit dem Trägerkörper verklebt ist. In einer bevorzugten Variante dieser Ausgestaltung haftet der Gusskörper bereits aufgrund des verwendeten Vergussmaterials an der metallischen Leichtbau-Hohlstruktur. Alternativ oder ergänzend hierzu kann ein zusätzlicher oder separater Klebstoff verwendet werden.In a further embodiment of the invention, the potting material forms a cast body which is glued to the carrier body. In a preferred variant of this embodiment, the cast body already adheres to the metallic lightweight hollow structure due to the potting material used. Alternatively or additionally, an additional or separate adhesive may be used.
Die Ausgestaltung besitzt den Vorteil, dass die Position und Lage der präzise hergestellten Anlagefläche auch beim Transport und der Handhabung der Leichtbau- Hohlstruktur, insbesondere vor dem Anbringen der Führungsschienen, erhalten bleibt. Die Handhabung des Zwischenerzeugnisses vereinfacht sich.The embodiment has the advantage that the position and position of the precisely produced contact surface also during transport and handling of the lightweight hollow structure, in particular before attaching the guide rails, is maintained. The handling of the intermediate product is simplified.
Prinzipiell ist es jedoch möglich, dass der Gusskörper „lose" auf der Leichtbau- Hohlstruktur aufliegt und beispielsweise erst durch das Befestigen der Führungsschiene an seiner Position fixiert wird.In principle, however, it is possible that the cast body "loosely" rests on the lightweight hollow structure and, for example, is fixed by fixing the guide rail in its position.
In einer weiteren Ausgestaltung weist der Gusskörper eine Dicke senkrecht zu der Anlagefläche auf, die im Bereich zwischen etwa 1 mm und etwa 20 mm liegt. Vorzugsweise liegt die Dicke des Gusskörpers zwischen etwa 1 mm und etwa 5 mm, wobei es auf die exakte Einhaltung der angegebenen Grenzwerte nicht zwingend ankommt. Es geht in dieser Ausgestaltung vielmehr darum, dass der Gusskörper relativ dünn ist im Vergleich zu dem Trägerkörper und zu den Führungsschienen. Der Gusskörper fungiert im Wesentlichen als dünne Zwischenschicht oder „Unterlage", die zwischen der Führungsschiene und der Leichtbau-Hohlstruktur angeordnet ist, um eine plane und exakt ausgebildete Anlagefläche zum Befestigen der Führungsschiene bereitzustellen. Je dünner der Gusskörper ist, desto vorteilhafter ist dies im Hinblick auf die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien.In a further embodiment, the cast body has a thickness perpendicular to the contact surface, which lies in the range between about 1 mm and about 20 mm. Preferably, the thickness of the cast body is between about 1 mm and about 5 mm, which does not necessarily depend on the exact compliance with the specified limits. Rather, in this embodiment, the casting body is relatively thin in comparison to the carrier body and to the guide rails. The cast body essentially acts as a thin intermediate layer or "underlay" which is arranged between the guide rail and the lightweight hollow structure, to provide a flat and accurately formed contact surface for attaching the guide rail. The thinner the cast body, the more advantageous it is with regard to the thermal expansion coefficients of the materials used.
Die untere Grenze für die Dicke des Gusskörpers hängt in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vor allem davon ab, wie groß die Fertigungstoleranzen der Leichtbau- Hohlstruktur über die Länge der Führungsschiene sind. Mit anderen Worten hängt die Dicke des Gusskörpers vor allem davon ab, in welcher Größenordnung die Welligkeiten und/oder anderen Formabweichungen der Leichtbau-Hohlstruktur liegen, die mit Hilfe des Gusskörpers ausgeglichen werden sollen.The lower limit for the thickness of the cast body depends in an advantageous embodiment of the invention above all on how large the manufacturing tolerances of the lightweight hollow structure over the length of the guide rail. In other words, the thickness of the cast body mainly depends on the order of magnitude of the ripples and / or other shape deviations of the lightweight hollow structure, which are to be compensated with the aid of the cast body.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die Anlagefläche Öffnungen auf, durch die hindurch die Führungsschiene mit dem Trägerkörper verschraubt ist.In a further embodiment, the contact surface has openings through which the guide rail is screwed to the carrier body.
Diese Ausgestaltung ist vorteilhaft, weil die Anlagefläche bzw. der Gusskörper mit der Anlagefläche auf sehr einfache und kostengünstige Weise dauerhaft und stabil in Position gehalten wird. Andererseits muss der Gusskörper in dieser Ausgestaltung keine oder nur sehr geringe Haltekräfte der Führungsschiene aufnehmen. Dies macht es möglich, die Anlagefläche bzw. den Gusskörper sehr dünn auszubilden.This embodiment is advantageous because the contact surface or the cast body with the contact surface is held in a very simple and cost-effective manner permanently and stably in position. On the other hand, the cast body in this embodiment, no or only very small holding forces of the guide rail record. This makes it possible to form the contact surface or the cast body very thin.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die Anlagefläche ein Stufenprofil auf, das eine Anlagekante für die Führungsschiene bildet.In a further embodiment, the contact surface has a step profile, which forms a contact edge for the guide rail.
Die Anlagekante ist eine senkrecht zur Anlagefläche stehende Struktur, die eine sehr einfache und präzise Montage der Führungsschiene auf der Anlagefläche ermöglicht.The contact edge is a perpendicular to the contact surface structure, which allows a very simple and precise mounting of the guide rail on the contact surface.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Anlagefläche weitgehend kongruent zu der Führungsschiene. In dieser Ausgestaltung besitzt die Anlageflache eine Flächenausdehnung, die in etwa der Flächenausdehnung der Führungsschiene in einer Projektion auf die Anlagefläche entspricht. Vorzugsweise ist die Flächenausdehnung der Anlagefläche geringfügig größer als die entsprechende Flächenausdehnung der Führungsschiene, um einen gewissen Toleranzspielraum und eine vollflächige Abstützung der Führungsschiene zu erhalten. Ungeachtet dessen besitzt die Begrenzung der Anlagefläche auf die entsprechende Flächenausdehnung der Führungsschiene den Vorteil, dass die Zwischenlage aus Vergussmaterial nur dort eingesetzt wird, wo sie auch benötigt wird. Dies spart Kosten und Gewicht. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass mehrere parallele Führungsschienen besser voneinander entkoppelt sind, was im Hinblick auf thermische Ausdehnungen des Vergussmaterials von Vorteil ist.In a further embodiment, the contact surface is largely congruent to the guide rail. In this embodiment, the contact surface has a surface area which corresponds approximately to the surface area of the guide rail in a projection onto the contact surface. Preferably, the surface area of the contact surface is slightly larger than the corresponding surface extent of the guide rail in order to obtain a certain tolerance margin and a full-surface support of the guide rail. Regardless, the limitation of the contact surface on the corresponding surface extent of the guide rail has the advantage that the intermediate layer of potting material is used only where it is needed. This saves costs and weight. Another advantage is that several parallel guide rails are better decoupled from each other, which is advantageous in terms of thermal expansions of the potting material.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Anlagefläche eine geschlossene Fläche, an der die Führungsschiene vollflächig anliegt.In a further embodiment, the contact surface is a closed surface on which the guide rail rests over its entire surface.
Alternativ zu dieser Ausgestaltung könnte die Anlagefläche aus mehreren Teilabschnitten bestehen, die gewissermaßen als Stützstellen unterhalb der Führungsschiene angeordnet sind. Die bevorzugte Ausgestaltung ermöglicht demgegenüber eine stabilere und präzisere Befestigung der Führungsschiene.As an alternative to this embodiment, the contact surface could consist of several sections, which are arranged as a kind of support points below the guide rail. In contrast, the preferred embodiment allows a more stable and precise fastening of the guide rail.
In einer weiteren Ausgestaltung weist der Trägerkörper eine weitgehend geschlossene Außenwand auf, an der die Anlagefläche angeordnet ist.In a further embodiment, the carrier body has a largely closed outer wall, on which the contact surface is arranged.
In dieser Ausgestaltung verteilt die Außenwand das Gewicht des auf der Führungsschiene laufenden Schlittens auf eine größere Fläche. Dies vermeidet oder reduziert lokale Verformungen im Betrieb der Maschine. Darüber hinaus ermöglicht diese Ausgestaltung eine sehr einfache und kostengünstige Befestigung der Führungsschiene durch den Gusskörper hindurch, indem die Führungsschiene an der Außenwand verschraubt wird. In einer weiteren Ausgestaltung ist das Vergussmaterial eine Harzmasse mit einem eingebetteten Füllmaterial. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Harzmasse ein Epoxidharz und das Füllmaterial ist ein feinkörniges und/oder pulvriges Füllmaterial, das eine hohe Druckstabilität und eine geringe Schrumpfung beim Aushärten ergibt. Die Zugstabilität des Vergussmaterials kann demgegenüber gering sein, da der Gusskörper im Wesentlichen als hochpräzise Unterlage unter der Führungsschiene dient. Ein Vergussmaterial auf Harzbasis lässt sich einfach und kostengünstig verarbeiten und hat in praktischen Versuchen der Anmelderin zu sehr guten Ergebnissen geführt.In this embodiment, the outer wall distributes the weight of the carriage running on the guide rail over a larger area. This avoids or reduces local deformations in the operation of the machine. In addition, this embodiment allows a very simple and inexpensive attachment of the guide rail through the cast body through by the guide rail is screwed to the outer wall. In a further embodiment, the potting material is a resin composition with an embedded filler material. In a preferred embodiment, the resin composition is an epoxy resin and the filler is a fine-grained and / or powdery filler which provides high pressure stability and low shrinkage upon cure. In contrast, the tensile stability of the potting material can be low since the cast body essentially serves as a high-precision underlay under the guide rail. A resin-based potting material can be easily and inexpensively processed and has led to very good results in practical experiments of the Applicant.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. Show it:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel der neuen Maschine in Form eines Koordina- tenmessgerätes mit einem horizontalen Messarm,1 shows an exemplary embodiment of the new machine in the form of a coordinate measuring device with a horizontal measuring arm,
Figur 2 einen Trägerkörper in Leichtbau-Hohlstruktur zum Herstellen desFigure 2 shows a carrier body in lightweight hollow structure for producing the
Messarms aus Figur 1, wobei der Trägerkörper in einen Halter zum Herstellen der Anlagefläche eingespannt ist,Measuring arm of Figure 1, wherein the carrier body is clamped in a holder for producing the contact surface,
Figur 3 den Trägerkörper aus Figur 2 mit einer oben aufgesetzten Formlehre,FIG. 3 shows the carrier body from FIG. 2 with a top-mounted shape gauge,
Figur 4 den Trägerkörper aus Figur 3 nach Entfernen der Formlehre und Anschrauben von Führungsschienen, und Figur 5 eine vereinfachte Querschnittsdarstellung des Trägerkörpers aus Figur 4 im Bereich einer der Führungsschienen.Figure 4 shows the carrier body of Figure 3 after removing the form of teaching and screwing of guide rails, and Figure 5 is a simplified cross-sectional view of the carrier body of Figure 4 in the region of one of the guide rails.
In Figur 1 ist ein Koordinatenmessgerät in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Das Koordinatenmessgerät 10 ist hier ein Horizontalarmmessgerät. Die Erfindung ist hierauf jedoch nicht beschränkt und kann vorteilhaft auch bei Koordi- natenmessgeräten in Portal- oder Brückenbauweise oder in anderer Bauweise angewendet werden. Des weiteren könnte die Erfindung in gleicher Weise auch bei Werkzeugmaschinen oder anderen Maschinen eingesetzt werden, bei denen Maschinenteile mit möglichst hoher Präzision auf Führungsschienen bewegt werden müssen.In Figure 1, a coordinate measuring machine in its entirety is designated by the reference numeral 10. The coordinate measuring machine 10 is here a horizontal arm measuring device. However, the invention is not limited thereto and can advantageously also be applied to coordinate measuring devices in gantry or bridge construction or in a different construction. Furthermore, the invention could be used in the same way in machine tools or other machines in which machine parts must be moved with the highest possible precision on guide rails.
Das Koordinatenmessgerät 10 besitzt eine Basis 12; auf der eine Säule 14 angeordnet ist. Die Säule 14 sitzt auf Führungsschienen 16 und kann in Richtung des Pfeils 17 verfahren werden. Die Bewegungsachse 17 wird üblicherweise als X-Achse bezeichnet. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Säule 14 mit Hilfe von Kugelumlaufschlitten auf den Führungsschienen 16 gelagert, und sie wird mit Hilfe eines motorischen Antriebs (hier nicht gesondert dargestellt) in Richtung der Bewegungsachse 17 verfahrenThe coordinate measuring machine 10 has a base 12 ; on which a pillar 14 is arranged. The column 14 is seated on guide rails 16 and can be moved in the direction of the arrow 17. The movement axis 17 is usually referred to as X-axis. In a preferred embodiment, the column 14 is mounted on the guide rails 16 by means of recirculating ball slides, and it is moved in the direction of the movement axis 17 by means of a motor drive (not shown separately here)
Mit der Bezugsziffer 18 ist ein Kreuzschlitten bezeichnet, der an der Säule 14 angeordnet ist. Der Kreuzschlitten 18 kann mit Hilfe eines Antriebs auf Führungsschienen 20 in Richtung des Pfeils 21 verfahren werden. Die Bewegungsachse 21 wird üblicherweise als Z-Achse bezeichnet. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist auch der Kreuzschlitten 18 mit Hilfe von Kugelumlaufschlitten (nicht im Detail dargestellt) auf den Führungsschienen 20 gelagert.The reference numeral 18 denotes a cross slide, which is arranged on the column 14. The cross slide 18 can be moved by means of a drive on guide rails 20 in the direction of arrow 21. The movement axis 21 is usually referred to as Z-axis. In a preferred embodiment, the cross slide 18 by means of recirculating ball slide (not shown in detail) is mounted on the guide rails 20.
Der Kreuzschlitten 18 besitzt ein Auflager 22, auf dem ein Horizontalarm 24 gelagert ist. Der Arm 24 kann mit Hilfe eines Antriebes 26 in Richtung des Pfeils 28 verfahren werden. Die Bewegungsachse 28 wird üblicherweise als Y-Achse bezeichnet. Bei einem Koordinatenmessgerät in Portal- oder Brückenbauweise ist die Y-Achse demge- genuber häufig die Bewegungsachse für das Portal oder die Brücke, wahrend die X- Achse die Position des Schlittens auf der Traverse des Portals bzw. der Brücke angibt.The cross slide 18 has a support 22 on which a horizontal arm 24 is mounted. The arm 24 can be moved by means of a drive 26 in the direction of the arrow 28. The movement axis 28 is commonly referred to as Y-axis. In a gantry or bridge coordinate measuring machine, the Y-axis is demge Often the movement axis for the portal or the bridge, while the X-axis indicates the position of the carriage on the traverse of the portal or the bridge.
Am rechten freien Ende des Horizontalarms 24 ist ein Messkopf 30 angeordnet, der hier einen Taststift 32 tragt. Der Taststift 32 dient dazu, einen definierten Messpunkt an einem Messobjekt (nicht dargestellt) anzutasten, das im Messvolumen 33 des Koordinatenmessgerates 10 angeordnet ist. Das Messvolumen 33 wird hier durch die maximalen Verfahrwege des Messkopfes 30 entlang der drei Bewegungsachsen 17, 21, 28 definiert. Innerhalb des Messvolumens kann ein Tisch oder eine andere Werkstuckaufnahme angeordnet sein. Im vorliegenden Fall ist die Werkstuckaufnahme der Bodenbereich innerhalb des Messvolumens 33.At the right free end of the horizontal arm 24, a measuring head 30 is arranged, which carries a stylus 32 here. The stylus 32 is used to touch a defined measuring point on a measuring object (not shown), which is arranged in the measuring volume 33 of the coordinate measuring machine 10. The measuring volume 33 is defined here by the maximum travel paths of the measuring head 30 along the three axes of movement 17, 21, 28. Within the measuring volume, a table or another workpiece holding receptacle can be arranged. In the present case, the workpiece holding receptacle is the bottom area within the measuring volume 33.
Bei dem Koordinatenmessgerat 10 bewegt sich der Arm 24 relativ zu dem in Y- Richtung feststehenden Auflager. Dabei ist der Antrieb 26 an dem Auflager 22 angeordnet und der Arm 24 besitzt Führungsschienen, wie nachfolgend anhand der Figuren 2 bis 5 erläutert ist. In einem bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel laufen die Führungsschienen in je einem Kugelumlaufschlitten (hier nicht dargestellt), der an dem Auflager 22 befestigt ist. Alternativ hierzu konnten die Führungsschienen an dem Auflager 22 angeordnet sein, wahrend die Kugelumlaufschlitten an dem Hoπ- zontalarm 24 befestigt sind. Letztlich kommt es für die vorliegende Erfindung nur darauf an, dass die Führungsschienen dazu dienen, eine - vorzugsweise geradlinige - Fuhrung für einen relativ zu den Führungsschienen beweglichen Korper bereitzustellen.In the coordinate measuring apparatus 10, the arm 24 moves relative to the support fixed in the Y direction. In this case, the drive 26 is arranged on the support 22 and the arm 24 has guide rails, as explained below with reference to FIGS 2 to 5. In a preferred exemplary embodiment, the guide rails each run in a recirculating ball slide (not shown here), which is fastened to the support 22. Alternatively, the guide rails could be arranged on the support 22, while the recirculating ball slide are attached to the Hoπzontalarm 24. Ultimately, it is only important for the present invention that the guide rails serve to provide a - preferably linear - guide for a relative to the guide rails movable body.
Der Horizontalarm 24 ist hier ein Tragerkorper, der mit einer Leichtbau-Hohlstruktur nach der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist. Demgegenüber sind die Maschinenbasis 12 und der Stander 14 im vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel „massiv" ausgebildet. Prinzipiell kann die Lehre der vorliegenden Erfindung jedoch auch auf diese Gestellteile übertragen werden. In Figur 2 ist der Horizontalarm in einer Zwischenstufe des neuen Herstellungsverfahrens dargestellt und zur Unterscheidung mit der Bezugsziffer 24' bezeichnet. Der Arm 24' ist hier zwischen zwei Halter 40a, 40b eingespannt, die den Arm 24' in einer definierten Position spannungsfrei halten. Der Arm 24' besitzt hier ein kastenförmiges Profil mit insgesamt vier Seitenwänden, von denen in Figur 2 die Seitenwände 42 und 44 bezeichnet sind. Die Seitenwand 44 zeigt hier nach oben. Am rechten und linken Rand der Seitenwand 44 (in Längs- bzw. Erstreckungsrichtung des Arms 24 gesehen) sind hier zwei wannenartige Vertiefungen 46a, 46b angeordnet. Alternativ zu den weitgehend geschlossenen Seitenwänden 42, 44, die in Figur 2 gezeigt sind, könnte der Horizontalarm auch eine Fachwerk-artige Struktur haben und/oder die Seitenwände 42, 44 könnte ihrerseits Löcher haben, um eine weitere Gewichtsreduktion zu erreichen.The horizontal arm 24 is here a Tragerkorper, which is formed with a lightweight hollow structure according to the present invention. In contrast, in the present exemplary embodiment, the machine base 12 and the stand 14 are "solid." In principle, however, the teaching of the present invention can also be applied to these frame parts. In Figure 2, the horizontal arm is shown in an intermediate stage of the new manufacturing process and designated for differentiation by the reference numeral 24 '. The arm 24 'is here clamped between two holders 40a, 40b, which keep the arm 24' in a defined position stress-free. The arm 24 'here has a box-shaped profile with a total of four side walls, of which in Figure 2, the side walls 42 and 44 are designated. The side wall 44 points up here. At the right and left edges of the side wall 44 (seen in the longitudinal or extension direction of the arm 24), two trough-like depressions 46a, 46b are arranged here. As an alternative to the substantially closed side walls 42, 44 shown in Figure 2, the horizontal arm could also have a truss-like structure and / or the side walls 42, 44 in turn could have holes to achieve further weight reduction.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die wannenartigen Vertiefungen 46 aus jeweils einer Metallleiste ausgefräst, wobei die Metallleisten nach dem Fräsvorgang an der Seitenwand 44 des Arms 24' angeschweißt wurden. Alternativ hierzu könnten die wannenartigen Vertiefungen 46 beispielsweise aus dem Blech für die Seitenwand 44 ausgefräst sein, oder sie könnten zunächst als metallische Vollleisten an der Seitenwand 44 befestigt und anschließend ausgefräst werden. Darüber hinaus könnten die wannenartigen Vertiefungen 46 prinzipiell auch aus gebogenen Blechen oder auf andere Weise hergestellt sein.In the illustrated embodiment, the trough-like recesses 46 are milled out of a respective metal strip, wherein the metal strips were welded after the milling operation on the side wall 44 of the arm 24 '. Alternatively, the trough-like recesses 46 could be milled out of the sheet metal for the side wall 44, for example, or they could first be attached to the side wall 44 as solid metal strips and then milled out. In addition, the trough-like depressions 46 could in principle also be produced from bent metal sheets or in some other way.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt jede wannenartige Vertiefung 46 entlang ihrer Längsrichtung eine Vielzahl von gleichmäßig voneinander beabstandeten Bohrlöchern 48, in denen jeweils ein Gewinde ausgebildet ist. Die Bohrlöcher 48 dienen später dazu, metallische Führungsschienen für die Kugelumlaufschlitten an den Horizontalarm 24 anzuschrauben.In the illustrated embodiment, each trough-like recess 46 along its longitudinal direction has a plurality of evenly spaced bores 48, in each of which a thread is formed. The drill holes 48 are later used to screw metallic guide rails for the recirculating ball slide on the horizontal arm 24.
Mit der Bezugsziffer 50 ist ein Vergussmaterial bezeichnet, dessen Oberfläche 51 nach dem Aushärten eine Anlagefläche für die Führungsschienen bildet (siehe Figur 4 und 5). Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist das Vergussmaterial 50 hier nur in einem Teil der wannenartigen Vertiefung 46b dargestellt. Es versteht sich, dass beide wannenartigen Vertiefungen 46a, 46b mit dem Vergussmaterial 50 aufgefüllt werden.The reference numeral 50 denotes a potting material, the surface 51 after curing forms a contact surface for the guide rails (see Figure 4 and 5). For reasons of clarity, the potting material 50 is here only in one Part of the trough-like depression 46b shown. It is understood that both trough-like depressions 46a, 46b are filled with the potting material 50.
Nach dem Auffüllen der Vertiefungen 46a, 46b wird eine Formlehre 54 auf dem Hoπzontalarm 24" angeordnet (Figur 3). In einem bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel besitzt die Formlehre zwei Vorsprünge 56, die auf die Halter 40a, 40b aufgesetzt werden, so dass die Halter 40a, 40b das Gewicht der Formlehre 54 zum großen Teil aufnehmen. Die Formlehre 54 besitzt zwei Formflächen 58, die einen Negativabdruck der auszubildenden Anlageflache 51 darstellen. Wie in Figur 3 zu erkennen ist, übertragt sich der Negativabdruck auf das Vergussmaterial 50. In einem bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel ist das Vergussmaterial 50 ein Epoxidharz mit einem feinkornigen Füllstoff, der z.B. ein Keramikmaterial beinhalten kann. Die Formlehre 54 bringt das Vergussmaterial 50 in eine exakt definierte Form. Nach dem Ausharten des Vergussmaterials 50 wird die Formlehre 54 mit Hilfe der Ringosen 60 nach oben abgenommen. Anschließend können herkömmliche metallische Führungsschienen 64 auf den Anlageflachen 51 platziert und mit dem Horizontalarm 24'" verschraubt werden. Beispielhaft ist eine Schraube in Figur 4 mit der Bezugsziffer 66 bezeichnet.After filling the depressions 46a, 46b, a forming jig 54 is arranged on the height alarm 24 "(FIG. 3). In a preferred exemplary embodiment, the shape gauge has two projections 56 which are placed on the holders 40a, 40b so that the holders 40a, 40b largely absorbs the weight of the forming jig 54. The forming jig 54 has two forming surfaces 58, which form a negative impression of the contact surface 51. As can be seen in Figure 3, the negative impression transfers to the potting material 50. In a preferred embodiment The molding material 54 brings the potting material 50 into a precisely defined shape After the potting material 50 has hardened, the mold 54 is removed upwards with the aid of the ring sockets 60. Subsequently, the molding material 54 is removed can conventional metallic guide rails 64 on the abutment surfaces 51 plat decorated and screwed to the horizontal arm 24 '". By way of example, a screw in Figure 4 is designated by the reference numeral 66.
Wie bei der Bezugsziffer 68 angedeutet ist, besitzt der Arm 24'" eine Öffnung und einen dahinter liegenden Hohlraum, der von innen liegenden Querstreben (hier nicht dargestellt) durchzogen ist. In einem bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel ist der Arm 24'" aus Stahlblechen hergestellt, deren Wandstarken ca. 2 mm betragen. Abhangig von der gewünschten und erreichbaren Biege- und Torsionssteifigkeit können auch dickere oder dünnere Bleche verwendet werden. Lediglich im Bereich der Führungsschienen ist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein dickeres Blechmaterial verwendet, um die Gewinde zum Befestigen der Führungsschienen 64 auszubilden. Dies ist in der vereinfachten Querschnittsdarstellung in Figur 5 zu erkennen. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen hier dieselben Elemente wie zuvor.As indicated at reference numeral 68, the arm 24 '"has an opening and a cavity located therefrom which is traversed by internal transverse struts (not shown here). In a preferred embodiment, the arm 24' '' is made from steel sheets Wall thick approx. 2 mm. Depending on the desired and achievable bending and torsional rigidity, thicker or thinner sheets may also be used. Only in the region of the guide rails, in a preferred embodiment, a thicker sheet material is used to form the threads for securing the guide rails 64. This can be seen in the simplified cross-sectional illustration in FIG. Like reference numerals designate the same elements as before.
Die Materialdicke di des Bleches für die Seitenwand 44 beträgt hier etwa 6 mm. Die Materialdicke d2 des Gusskörpers aus dem Vergussmaterial 50 liegt bei etwa 5 mm. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt der Gusskörper allerdings keine durch- gehend konstante Materialdicke Λi, sondern er weist stattdessen einen materialstärkeren Abschnitt 72 auf, der zusammen mit der Anlagefläche 51 eine seitliche Anlagekante für die Führungsschienen 64 ausbildet.The material thickness di of the sheet for the side wall 44 is here about 6 mm. The material thickness d 2 of the cast body of the potting material 50 is about 5 mm. In the illustrated embodiment, however, the cast body has no thorough Going constant material thickness Λi, but instead it has a thicker material portion 72 which forms a lateral abutment edge for the guide rails 64 together with the contact surface 51.
Alternativ zu der Vorgehensweise, wie sie in den Figuren 2 bis 4 dargestellt ist, wird die Formlehre 54 in einem anderen Ausführungsbeispiel unterhalb des Horizontalarms 24 angeordnet. Das Vergussmaterial 50 wird in eine entsprechend ausgebildete Vertiefung an der Formlehre 54 eingefüllt. Anschließend wird der Arm 24 mit der Leichtbau-Hohlstruktur von oben auf die Formlehre 54 aufgesetzt. In diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, auf die Halter 40a, 40b zu verzichten, wenngleich entsprechende Halter trotzdem verwendet werden können. Diese alternative Vorgehensweise bietet sich insbesondere an, wenn die Formlehre 54 sehr viel schwerer und steifer ist als der Arm 24.As an alternative to the procedure illustrated in FIGS. 2 to 4, in another exemplary embodiment the shape gauge 54 is arranged below the horizontal arm 24. The potting material 50 is filled into a correspondingly formed depression on the forming jig 54. Subsequently, the arm 24 is placed with the lightweight hollow structure from above on the Formlehre 54. In this embodiment, it is possible to dispense with the holders 40a, 40b, although corresponding holders may nevertheless be used. This alternative approach is particularly useful when the shape gauge 54 is much heavier and stiffer than the arm 24.
In beiden Ausführungsbeispielen kann es erforderlich sein, einen überschießenden Anteil des Vergussmaterials nach dem Aushärten zu entfernen. Solche überschüssigen Materialanteile finden sich aufgrund des beschriebenen Verfahrens jedoch allenfalls seitlich von der Anlagefläche 51, so dass diese Bearbeitung des Gusskörpers relativ einfach und problemlos möglich ist, ohne die Genauigkeit der Schlittenführungen zu beeinflussen.In both embodiments, it may be necessary to remove an excessive portion of the potting material after curing. However, due to the described method, such excess material components are at most located laterally of the abutment surface 51, so that this machining of the cast body is relatively easy and problem-free, without influencing the accuracy of the carriage guides.
Statt einer Leichtbau-Hohlstruktur aus gebogenen und/oder geschweißten Blechen könnte der Trägerkörper auch aus einem dünnwandigen Metallguss, insbesondere in einer Fachwerk-artigen Struktur hergestellt sein. Ein bevorzugtes Gussmaterial für diese Realisierung ist Gusseisen mit eingelagertem Kugelgraphit (als Sphäroguss bekannt).Instead of a lightweight hollow structure of bent and / or welded sheets, the carrier body could also be made of a thin-walled metal casting, in particular in a truss-like structure. A preferred casting material for this implementation is cast iron with embedded nodular graphite (known as ductile iron).
Um eine definierte Anpresskraft der Formlehre 54 auf das Vergussmaterial 50 zu erhalten, kann es in Ausführungsbeispielen des neuen Verfahrens von Vorteil sein, wenn die Formlehre 54 und der Trägerkörper miteinander verspannt werden, was mit Hilfe der Halter 40a, 40b vorteilhaft möglich ist. In allen bevorzugten Ausführungsbeispielen liegt die Führungsschiene 64 vollständig an der Anlagefläche 51 an. Vorteilhafterweise ist die Anlagefläche 51 dabei eine geschlossene Fläche, die weitgehend kongruent unter der Führungsschiene 64 angeordnet ist. In order to obtain a defined contact pressure of the forming jig 54 on the potting material 50, it may be advantageous in embodiments of the new method if the forming jig 54 and the carrier body are clamped together, which is advantageously possible with the aid of the holders 40a, 40b. In all preferred embodiments, the guide rail 64 is completely against the contact surface 51. In this case, the contact surface 51 is advantageously a closed surface, which is arranged largely congruently under the guide rail 64.

Claims

Patentansprüche claims
1. Maschine zum Vermessen oder Bearbeiten von Werkstücken, insbesondere Koordinatenmessgerät (10), mit einem Maschinenkopf (30), der relativ zu einer Werkstückaufnahme (33) verfahrbar ist, und mit einem Maschinengestell (12, 14, 24), an dem zumindest der Maschinenkopf (30) angeordnet ist, wobei das Maschinengestell (12, 14, 24) zumindest einen Trägerkörper (24) mit einer metallischen Leichtbau-Hohlstruktur (24') aufweist, und wobei an dem Trägerkörper (24) zumindest eine Führungsschiene (64) für einen relativ dazu beweglichen Schlitten (22) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (24) eine Anlagefläche (51) aufweist, an der die Führungsschiene (64) befestigt ist, wobei die Anlagefläche (51) aus einem ausgehärteten Vergussmaterial (50) hergestellt ist.1. Machine for measuring or processing of workpieces, in particular coordinate measuring machine (10), with a machine head (30) which is movable relative to a workpiece holder (33), and with a machine frame (12, 14, 24) on which at least the Machine head (30) is arranged, wherein the machine frame (12, 14, 24) at least one support body (24) having a metallic lightweight hollow structure (24 '), and wherein on the support body (24) at least one guide rail (64) for a relatively movable carriage (22) is arranged, characterized in that the carrier body (24) has a bearing surface (51) on which the guide rail (64) is fixed, wherein the contact surface (51) made of a hardened potting material (50) is made.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (24) eine wannenartige Vertiefung (46) aufweist, in der das Vergussmaterial (50) angeordnet ist.2. Machine according to claim 1, characterized in that the carrier body (24) has a trough-like depression (46), in which the potting material (50) is arranged.
3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergussmaterial (50) einen Gusskörper bildet, der mit dem Trägerkörper (24) verklebt ist.3. Machine according to claim 1 or 2, characterized in that the potting material (50) forms a cast body, which is glued to the carrier body (24).
4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gusskörper eine Dicke (d2) senkrecht zu der Anlagefläche (51) aufweist, die im Bereich zwischen etwa 1 mm und etwa 20 mm liegt.4. Machine according to claim 3, characterized in that the cast body has a thickness (d 2 ) perpendicular to the contact surface (51) which is in the range between about 1 mm and about 20 mm.
5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagefläche (51) Öffnungen (48) aufweist, durch die hindurch die Führungsschiene (64) mit dem Trägerkörper (24) verschraubt ist. 5. Machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the abutment surface (51) has openings (48) through which the guide rail (64) with the carrier body (24) is screwed.
6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagefläche (51) ein Stufenprofil aufweist, das eine Anlagekante (72) für die Führungsschiene (64) bildet.6. Machine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the abutment surface (51) has a step profile which forms a contact edge (72) for the guide rail (64).
7. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagefläche (51) weitgehend kongruent zu der Führungsschiene (64) ist.7. Machine according to one of claims 1 to 6, characterized in that the contact surface (51) is largely congruent to the guide rail (64).
8. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagefläche (51) eine geschlossene Fläche ist, an der die Führungsschiene (64) vollständig anliegt.8. Machine according to one of claims 1 to 7, characterized in that the abutment surface (51) is a closed surface on which the guide rail (64) completely rests.
9. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (24) eine weitgehend geschlossene Außenwand (44) aufweist, an der die Anlagefläche (51) angeordnet ist.9. Machine according to one of claims 1 to 8, characterized in that the carrier body (24) has a substantially closed outer wall (44) on which the contact surface (51) is arranged.
10. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergussmaterial (50) eine Harzmasse mit einem eingebetteten Füllmaterial ist.10. Machine according to one of claims 1 to 9, characterized in that the potting material (50) is a resin composition with an embedded filler.
11. Verfahren zum Herstellen eines Trägerkörpers (24) für ein Maschinengestell (12, 14, 24) einer Maschine (10) zum Vermessen oder Bearbeiten von Werkstücken, mit den Schritten:11. A method for producing a carrier body (24) for a machine frame (12, 14, 24) of a machine (10) for measuring or machining workpieces, comprising the steps of:
Herstellen einer metallischen Leichtbau-Hohlstruktur (24'), undProducing a lightweight metallic hollow structure (24 '), and
Befestigen von zumindest einer Führungsschiene (64) für einen relativ dazu beweglichen Schlitten an der Leichtbau-Hohlstruktur (24'"),Securing at least one guide rail (64) for a relatively movable carriage to the lightweight hollow structure (24 '"),
dadurch gekennzeichnet, dass an dem Trägerkörper (24) eine Anlagefläche (51) für die positionsgenaue Befestigung der Führungsschiene (64) ausgebildet wird, indem die metallische Leichtbau-Hohlstruktur (24') mit einem zunächst weitgehend flüssigen Vergussmaterial (50) und mit einer Formlehre (54) in Kontakt gebracht wird, wobei das Vergussmaterial (50) zwischen der Formlehre (54) und der Leichtbau-Hohlstruktur (24') ausgehärtet wird.characterized in that on the carrier body (24) a contact surface (51) for the positionally accurate attachment of the guide rail (64) is formed by the metallic lightweight hollow structure (24 ') with a first substantially liquid potting material (50) and with a forming jig (54) is brought into contact, wherein the potting material (50) between the forming jig (54) and the lightweight hollow structure (24 ') is cured.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass an der Leichtbau- Hohlstruktur (24') eine wannenartige Vertiefung (46) zur Aufnahme des Vergussmaterials (50) ausgebildet wird.12. The method according to claim 11, characterized in that on the lightweight hollow structure (24 ') a trough-like recess (46) for receiving the potting material (50) is formed.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Leichtbau-Hohlstruktur (24') und die Formlehre (54) an einem separaten Halter (40) befestigt werden, wobei der separate Halter (40) zumindest die Formlehre (54) trägt.13. The method according to claim 11 or 12, characterized in that the lightweight hollow structure (24 ') and the form gauge (54) are fastened to a separate holder (40), wherein the separate holder (40) at least the shape gauge (54) wearing.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Leichtbau-Hohlstruktur (24') auf die Formlehre (54) aufgesetzt wird. 14. The method according to any one of claims 11 to 13, characterized in that the lightweight hollow structure (24 ') is placed on the form gauge (54).
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