DE10054113B4

DE10054113B4 - Antriebseinheit

Info

Publication number: DE10054113B4
Application number: DE10054113.5A
Authority: DE
Inventors: Nobuyoshi Fujii; Satoshi Ueda; Futoshi Doi
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 1999-11-01
Filing date: 2000-10-31
Publication date: 2015-01-08
Anticipated expiration: 2020-11-01
Also published as: JP3474504B2; JP2001133249A; DE10054113A1; US6425285B1

Abstract

Antriebseinheit zum Bewegen einer Messeinrichtung (1) entlang einer Oberfläche eines Werkstücks mit einem Rahmen (3), einer am Rahmen (3) befestigten Führungsschiene (4), wobei die Führungsschiene (4) wenigstens zwei Bezugsoberflächen (4A, 4B) parallel zu der Bewegungsrichtung der Messeinrichtung (1) aufweist, wobei sich die Bezugsoberflächen (4A, 4B) mit einem vorbestimmten Winkel kreuzen, einem Gleiter (5), der entlang der Bezugsoberflächen (4A, 4B) der Führungsschiene (4) gleiten kann, wobei der Gleiter (5) die Messeinrichtung (1) hält, einer ersten Vorspanneinrichtung (61) und einer zweiten Vorspanneinrichtung (62) zum Vorspannen des Gleiters (5) zu den Bezugsoberflächen (4A, 4B) der Führungsschiene (4), und einer Antriebseinrichtung (7) zum Bewegen des Gleiters (5) entlang der Führungsschiene (4), wobei die Führungsschiene (4) im Querschnitt in einer annähernd umgekehrten U-Form ausgebildet ist, der Gleiter (5) im Querschnitt in einer annähernd umgekehrten U-Form korrespondierend zu der Führungsschiene (4) ausgebildet ist und so auf der Führungsschiene (4) angeordnet ist, dass er die Führungsschiene (4) von einer Seite gegenüberliegend zu einer Öffnung der annähernd umgekehrten U-Form der Führungsschiene (4) bedeckt, die Messeinrichtung (1) durch einen Halteblock (52) gehalten ist, der die Öffnung der annähernd umgekehrten U-Form des Gleiters (5) solcherart überbrückt, dass er in der Öffnung der annähernd umgekehrten U-Form der Führungsschiene (4) positioniert ist, die erste Vorspanneinrichtung (61) an einem Bereich eines Paares plattenförmiger Bereiche des Gleiters (5), der in der annähernd umgekehrten U-Form ausgebildet ist, befestigt ist, wobei das Paar der plattenförmigen Bereiche einander gegenüberliegt und wobei die erste Vorspanneinrichtung (61) den anderen Bereich des Paares plattenförmiger Bereiche des Gleiters (5) zu einer der Bezugsoberflächen (4A, 4B) der Führungsschiene (4) durch Pressen einer Oberfläche gegenüberliegend zu der einen der Bezugsoberflächen (4A, 4B) hin vorspannt, und ...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. ERFINDUNGSFELD
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinheit. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Antriebseinheit, die eine Messeinrichtung zum Messen von Oberflächeneigenschaften eines Werkstücks wie der Oberflächenrauheit, -wellung oder -form entlang einer Oberfläche des Werkstücks bewegen kann.
2. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Ein Beispiel für eine Antriebseinheit, die eine Messeinrichtung zum Messen der Oberflächenrauheit-, -wellung oder -form eines Werkstücks entlang der Oberfläche des Werkstücks bewegen kann, ist aus dem US-Patent US 4 765 181 A bekannt (Stand der Technik 1).
Die Antriebseinheit umfasst einen kastenförmigen Rahmen, eine Schiebewelle, die in dem Rahmen parallel zu der Bewegungsrichtung der Messeinrichtung angeordnet ist und die Messeinrichtung hält, sowie eine Antriebseinrichtung zum Bewegen der Schiebewelle entlang der Axialrichtung derselben. Beide Enden der Schiebewelle werden gleitend durch Rollenlager in der Axialrichtung gehalten.
Weil die Schiebewelle der Antriebseinheit aus einer Stange mit einem kleinem Durchmesser ausgebildet ist, kann eine Biegung usw. der Schiebewelle verursacht werden, wodurch die Geradheit der Schiebwelle beeinträchtigt wird. Dementsprechend kann die Linearität der auf der Schiebewelle befestigten Messeinrichtung beeinträchtigt werden. Weil weiterhin die Messeinrichtung bewegt wird, indem die Schiebewelle in der Axialrichtung verschoben wird, muss die Größe des Rahmens um die Länge der Schiebewelle und die Bewegungsdistanz derselben verlängert werden, so dass die Bewegungsdistanz der Messeinrichtung relativ zu der Länge der Antriebseinheit selbst verringert werden kann.
Um diese Nachteile zu beseitigen, wurde eine andere Antriebseinheit in der japanischen Offenlegungsschrift JP H11-190 607 A vorgeschlagen (Stand der Technik 2).
Diese Antriebseinheit umfasst einen kastenartigen Rahmen, eine Hauptwelle und eine Nebenwelle, die an dem Rahmen befestigt sind, sowie einen Gleiter, der gleitbar auf der Hauptwelle befestigt ist, die Messeinrichtung hält und in die Nebenwelle eingreift, sowie eine Antriebseinrichtung zum Bewegen des Gleiters entlang der Hauptwelle.
Die Antriebseinrichtung bewegt kein Stangenglied wie die Schiebewelle in dem oben beschriebenen Stand der Technik 1 in der Bewegungsrichtung der Messeinrichtung, sondern bewegt den Gleiter entlang der Hauptwelle und der Nebenwelle, die am Rahmen befestigt sind, so dass der Gleiter (und damit die Messeinrichtung) um die Länge der Welle bewegt werden können, wodurch die Bewegungsdistanz der Messeinrichtung im Vergleich zu der Antriebseinrichtung des Standes der Technik 1 erhöht wird. Wenn man also die Antriebseinheit des Standes der Technik 1 mit derjenigen des Standes der Technik 2 vergleicht, kann dementsprechend bei gleicher Bewegungsdistanz die Gesamtgröße im Stand der Technik 2 reduziert werden.
Weil jedoch die Antriebseinheit des Standes der Technik 2 angeordnet ist, um den Gleiter entlang der Hauptwelle zu bewegen, wobei der Gleiter die Messeinrichtung hält und mit der Nebenwelle verbunden ist, so dass sich der Gleiter nicht relativ zu der Hauptwelle drehen kann, wird der Aufbau verkompliziert, weil die Nebenwelle vorgesehen werden muss, um die Drehung des Gleiters relativ zu der Hauptwelle zu verhindern, und wird die Größe und das Gewicht des Aufbaus erhöht.
Weil weiterhin die Antriebseinrichtung der Antriebseinheiten des Standes der Technik 1 und 2 einen Motor und eine Gewindewelle umfasst, die seriell relativ zu der Motorwelle vorgesehen ist, kann die Bewegungsdistanz der Messeinrichtung (d. h. die Länge der Gewindewelle) im Vergleich zu der Größe der Antriebseinheit (der Gesamtlänge des Motors und der Gewindewelle) nicht verlängert werden. Um mit anderen Worten die Bewegungsdistanz der Messeinrichtung zu verlängern, muss die Größe der Antriebseinheit selbst vergrößert werden.
Aus der DE 44 37 033 A1 ist eine Antriebseinheit zum Bewegen einer Messeinrichtung entlang einer Oberfläche eines Werkstücks bekannt, die einen zylindrischen Grundkörper mit einer Ausnehmung umfasst, die von zwei parallelen Seitenwänden begrenzt ist. In der Ausnehmung des Grundkörpers ist ein Schlitten aufgenommen, der aus einem Lagerteil und einem mit diesem verbundenen Lineal besteht. Das Lineal hat einen im wesentlichen L-förmigen Querschnitt und weist zwei rechtwinklig zueinander verlaufende Bezugsflächenbereiche auf. Mittels Dauermagneten wird das Lineal in Richtung der Bezugsflächenbereiche vorgespannt. An dem Lineal ist ein Lagerteil montiert, das einen zylindrisch ausgebildeten Mikrotaster trägt. Ein Elektromotor bewegt über ein Getriebe und einen Spindeltrieb das Lineal in Längsrichtung entlang der Ausnehmung.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebseinheit anzugeben, die in der Lage ist, die Linearität der Bewegungsrichtung der Messeinrichtung mit einem einfachen Aufbau aufrechtzuerhalten, und die gleichzeitig in der Lage ist, die Größe und das Gewicht zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Eine Antriebseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung dient dazu, eine Messeinrichtung entlang einer Oberfläche eines Werkstücks zu bewegen. Die Antriebseinheit ist gekennzeichnet durch: einen Rahmen, eine am Rahmen befestigte Führungsschiene, wobei die Führungsschiene wenigstens zwei Bezugsoberflächen parallel zu der Bewegungsrichtung der Messeinrichtung aufweist, wobei sich die Bezugsoberflächen mit einem vorbestimmten Winkel kreuzen, einen Gleiter, der entlang der Bezugsoberfläche der Führungsmaschine gleiten kann, wobei der Gleiter die Messeinrichtung hält, eine Vorspanneinrichtung zum Vorspannen der Gleiters zu der Bezugsoberfläche der Führungsschiene und eine Antriebseinrichtung zum Bewegen des Gleiters entlang der Führungsschiene.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird der die Messeinrichtung haltende Gleiter ohne Drehung entlang einer einzigen Führungsschiene bewegt, die wenigstens zwei Bezugsoberflächen parallel zu der Bewegungsrichtung der Messeinrichtung aufweist, wobei die Bezugsoberflächen einen vorbestimmten Winkel zueinander beibehalten. Weil dementsprechend der Querschnitt der Führungsschiene vergrößert werden kann, ohne die Größe der gesamten Antriebseinheit zu vergrößern, kann im Vergleich zu einer herkömmlichen Anordnung mit zwei Wellen die Größe und das Gewicht der Antriebseinheit reduziert und gleichzeitig eine hohe Festigkeit sichergestellt werden. Deshalb kann die Linearität der Bewegungsrichtung des Gleiters und der Messeinrichtung, die entlang der Bezugsoberflächen der Führungsschiene bewegt werden, mit hoher Genauigkeit erreicht werden.
Weil weiterhin der Gleiter immer durch die Vorspanneinrichtung zu den Bezugsoberflächen der Führungsschiene vorgespannt wird, kann die Position des Gleiters auch dann konstant gehalten werden, wenn ein Spiel zwischen dem Gleiter und der Führungsschiene gebildet wird. Dementsprechend wird die Position oder Ausrichtung des Gleiters (und damit der Messeinrichtung) nicht durch das Spiel des Gleitteils instabil gemacht, so dass die Bewegung der Messeinrichtung zuverlässig wiederholt werden kann.
In der vorliegenden Erfindung ist die Führungsschiene mit einer annähernd umgekehrten U-Form ausgebildet und ist der Gleiter in einer annähernd umgekehrten U-Form ausgebildet, welche der Form der Führungsschiene entspricht.
Weil gemäß der vorliegenden Erfindung die Führungsschiene und der Gleiter mit einer annähernden U-Form ausgebildet sind, kann das Gewicht der Führungsschiene und des Gleiters reduziert werden, während gleichzeitig eine hohe Festigkeit aufrechterhalten wird.
In der vorliegenden Erfindung umfasst die Vorspanneinrichtung eine erste Vorspanneinrichtung zum Vorspannen des Gleiters zu einer der Bezugsoberflächen der Führungsschiene und eine zweite Vorspanneinrichtung zum Vorspannen des Gleiters zu der anderen Bezugsoberfläche der Führungsschiene umfassen.
Weil gemäß der vorliegenden Erfindung die erste und die zweite Vorspanneinrichtung zum Vorspannen des Gleiters zu den Bezugsoberflächen der Führungsschiene an der U-förmigen Führungsschiene und dem Gleiter vorgesehen sind, kann der Gleiter mit einer entsprechenden Kraft zu den entsprechenden Bezugsoberflächen der Führungsschiene vorgespannt werden. Wenn sich weiterhin die zwei Bezugsoberflächen jeweils senkrecht und horizontal erstrecken, kann der Gleiter vorzugsweise zu der Führungsschiene mit einem relativ hohen Druck zu der senkrechten Bezugsoberfläche vorgespannt werden und kann der Gleiter vorzugsweise zu der Führungsschiene mit einem relativ niedrigen Druck zu der horizontalen Bezugsoberfläche vorgespannt werden, um die Schwerkraft (das Gewicht) des Gleiters zu berücksichtigen, so dass der Gleiter mit entsprechenden Kräften zu den entsprechenden Bezugsoberflächen der Führungsschiene vorgespannt ist. Dadurch können gleichzeitig eine Gleitfähigkeit und Linearität des Gleiters erreicht werden.
In der vorliegenden Erfindung kann die Vorspanneinrichtung vorzugsweise umfassen: eine Blattfeder, deren eines Ende am Gleiter befestigt ist, und ein Gleitstück, das am anderen Ende der Blattfeder gehalten wird, wobei das Gleitstück gegen die Führungsschiene stößt.
Weil in Übereinstimmung mit der oben beschriebenen Anordnung die am Gleiter befestigten Blattfedern die Gleitstücke zu der Führungsschiene drücken, um den Gleiter zu der Führungsschiene vorzuspannen, kann der Gleiter mittels einer einfach aufgebauten Vorspanneinrichtung fest gegen die Führungsschiene vorgespannt werden.
Indem weiterhin ein Material mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten wie beispielsweise Teflon (Markenname) für die Gleitstücke verwendet wird, wird auch dann keine große Reibungskraft zwischen der Führungsschiene und den Stoßoberflächen der Gleitstücke verursacht, wenn der Gleiter durch die erste und die zweite Vorspanneinrichtung gegen die Führungsschiene vorgespannt wird, so dass der Gleiter glatt entlang der Führungsschiene bewegt werden kann.
In der vorliegenden Erfindung kann die Antriebseinrichtung vorzugsweise umfassen: einen Motor, eine Gewindewelle, die parallel zu der Motorwelle ausgerichtet und über einen Verbindungsmechanismus mit dem Motor verbunden ist, und ein Schubstück, das an der Gewindewelle festgeschraubt und am Gleiter befestigt ist.
In Übereinstimmung mit der oben beschriebenen Anordnung wird der Motor gedreht und wird die Drehkraft des Motors über den Gewindemechanismus auf die Gewindewelle übertragen, so dass das an der Gewindewelle festgeschraubte Schubstück nach vorne und nach hinten bewegt wird, um den Gleiter und die Messeinrichtung zu bewegen. Weil in der Antriebseinrichtung die Motorwelle und die Gewindewelle parallel zueinander ausgerichtet sind, kann die Gewindewelle über die maximal verfügbare Länge in der Längsrichtung der Antriebseinheit verlängert werden, so dass eine längere Bewegungsdistanz der Messeinrichtung als in der herkömmlichen Anordnung sichergestellt wird. Mit anderen Worten kann bei gleicher Bewegungsdistanz der Messeinrichtung die Größe der Antriebseinheit im Vergleich zu der herkömmlichen Antriebseinheit reduziert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform können beide Enden der Führungsschiene vorzugsweise integral mit beiden Enden des Rahmens verbunden sein.
Weil in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung beide Enden der Führungsschiene integral am Rahmen befestigt sind, kann die Größe der Führungsschiene relativ zu der Größe der Antriebseinheit erhöht werden, wodurch die Festigkeit des Rahmens weiter erhöht wird. Wenn also die Antriebseinheit selbst durch eine auskragende Konstruktion gehalten wird, kann die Linearität der Bewegungsrichtung der Messeinrichtung aufrechterhalten werden, weil sich der Rahmen und die Führungsschiene nicht verziehen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Gesamtansicht, die eine Ausführungsform einer Antriebseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Führungsschiene zeigt, die in der zuvor genannten Ausführungsform verwendet wird.
3 ist eine vertikale Querschnittansicht der zuvor genannten Ausführungsform.
4 ist eine perspektivische Ansicht, die einen wesentlichen Teil (die erste Vorspanneinrichtung) der zuvor genannten Ausführungsform zeigt, und
5 ist eine Draufsicht, die einen anderen wesentlichen Teil (die zweite Vorspanneinrichtung) der zuvor genannten Ausführungsform zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM(EN)
Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt eine Antriebseinheit 2, die eine Messeinrichtung 1 zum Messen der Oberflächenrauheit, -wellung und -form eines Werkstücks hält. Die Messeinrichtung 1 weist einen Fühler 11 auf, der in Kontakt mit der Oberfläche eines Werkstücks gebracht wird, wobei der Fühler 11 die Oberflächenrauheit-, -wellung und -form auf der Basis einer vertikalen Verschiebung feststellt.
Die Antriebseinheit 2 umfasst einen kastenförmigen Rahmen 3, eine Führungsschiene, die an dem Rahmen 3 vorgesehen ist und sich parallel zu der Bewegungsrichtung der Messeinrichtung 1 erstreckt, einen Gleiter 5, der gleitbar entlang der Führungsschiene 4 bewegt werden kann und die Messeinrichtung 1 hält, eine Vorspanneinrichtung 6 zum Vorspannen des Gleiters 5 zu der Führungsschiene 4 und eine Antriebseinrichtung 7 zum Bewegen des Gleiters 5 entlang der Führungsschiene 4.
Der Rahmen 3 umfasst eine vordere Führung 31, die auf einer Vorderseite (links in der Zeichnung) angeordnet ist, eine hintere Führung 32, die gegenüber der vorderen Führung 31 angeordnet ist, einen vorderen Rahmen 33 und einen hinteren Rahmen 34, die jeweils an gegenüberliebenden Seiten der vorderen Führung 31 und der hinteren Führung 32 angeordnet sind, und eine zylindrische Rahmenabdeckung, die sich zwischen der vorderen Führung 31 und der hinteren Führung 32 erstreckt.
Die Führungsschiene 4 ist in einer annähernd umgekehrten U-Form ausgebildet, die sich nach unten öffnet und eine senkrechte erste Bezugsoberfläche 4A und eine horizontale zweite Bezugsoberfläche 4B aufweist, die sich mit einem vorbestimmten Winkel (90°) kreuzen. Übrigens sind die Ecken innerhalb der Führungsschiene 4 gerundet, um die Festigkeit der Führungsschiene 4 zu erhöhen. Weiterhin sind beide Enden der Führungsschiene 4 integral mit dem vorderen Rahmen 33 und dem hinteren Rahmen 34 des Rahmens 3 verbunden.
Der Gleiter 5 ist mit einer annähernden U-Form ausgebildet, die wie in 1 und 3 gezeigt der Form der Führungsschiene 4 entspricht, und ist in der Längsrichtung gleitbar an der Führungsschiene 4 angebracht ist, wobei er sich nach unten öffnet.
Die Vorspanneinrichtung 61 umfasst eine erste Vorspanneinrichtung 61 und eine zweite Vorspanneinrichtung 62, um wie in 3 gezeigt jeweils den Gleiter 5 zu den ersten und zweiten Bezugsoberfläche 4A und 4B der Führungsschiene 4 vorzuspannen. Die erste Vorspanneinrichtung 61 ist an zwei in der Längsrichtung separaten Positionen (jeweils auf den Seiten des vorderen Rahmens 33 und des hinteren Rahmens 34 des Rahmens 3) auf einer Seite des Gleiters 5 (die nicht zu der ersten Bezugsoberfläche 4A der Führungsschiene 4 benachbart ist) angeordnet. Die zweite Vorspanneinrichtung 62 ist an zwei in der Längsrichtung separaten Positionen an den beiden unteren Seiten des Gleiters 5 angeordnet.
Insbesondere ist wie in 4 umfasst die erste Vorspanneinrichtung 61 eine Blattfeder 612, deren eines Ende an einer Peripherie eines Loches 5A in einer Seite des Gleiters 5 befestigt ist, und ein Gleitstück 613, das am anderen Ende der Blattfeder 612 gehalten wird und gegen die Außenseite der Führungsschiene 4 stößt. Weil das Gleitstück 613, das aus dem Loch 5A des Gleiters 5 zu der Führungsschiene 4 vorsteht, durch die Blattfeder 612 zu der Führungsschiene 4 gedrückt wird, wird der Gleiter 5 gegen die erste Bezugsoberfläche 4A der Führungsschiene 4 vorgespannt.
Die zweite Vorspanneinrichtung 62 umfasst einen ersten Halteblock 51, der auf der unteren Seite des Gleiters 5 vorgesehen ist, eine Blattfeder 622, deren eines Ende mittels einer Schraube 621 an dem ersten Halteblock 51 befestigt ist, und ein Gleitstück 623, das am anderen Ende der Blattfeder 622 gehalten wird und gegen die untere Seite der Führungsschiene 4 stößt. Weil das Gleitstück 623 durch die Blattfeder 622 gegen die Führungsschiene 4 gedrückt wird, wird der Gleiter 5 zu der zweiten Bezugsoberfläche 4B der Führungsschiene 4 vorgespannt.
Ein zweiter Halteblock 52 mit einem rechteckigen Querschnitt, der sich zwischen den ersten Halteblöcken 51 der zweiten Vorspanneinrichtung 62 erstreckt, ist auf der Rückseite (rechts in der Figur) des Gleiters 5 vorgesehen. Das hintere Ende (gegenüberliegende Seite des Fühlers 11) der Messeinrichtung 1 ist am zweiten Halteblock 52 befestigt. Mit anderen Worten ist die Messeinrichtung 1 innerhalb der Öffnung der Führungsschiene 4 angeordnet.
Die Antriebseinrichtung 7 umfasst einen Motor 71, der am Rahmen 3 befestigt ist, eine Gewindewelle 73, die sich parallel zu der Welle des Motors 71 erstreckt und über einen Verbindungsmechanismus 72 mit dem Motor 71 verbunden ist, und ein Schubstück 74, das an der Gewindewelle 73 festgeschraubt und am Gleiter befestigt ist. Übrigens kann ein Zahnrad, ein Band oder eine Kette als Verbindungsmechanismus 72 verwendet werden.
Im folgenden wird eine Funktion der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Beim Messen der Oberflächenbeschaffenheit des Werkstücks ist die Antriebseinheit, welche die Messeinrichtung hält, an einem Ständer (nicht gezeigt) befestigt oder auf einem Werkstück angebracht, um den Fühler 11 der Messeinrichtung 1 in Kontakt mit der Oberfläche des Werkstücks zu bringen. Dann wird die Messeinrichtung 1 (und damit der Fühler 11) entlang der Oberfläche des Werkstücks bewegt.
Insbesondere wenn sich der Motor 71 dreht, wird die Drehkraft des Motors über einen Verbindungsmechanismus 72 auf die Gewindewelle 73 übertragen. Wenn die Gewindewelle 73 gedreht wird, bewegt sich das Schubstück 74, das an der Gewindewelle 73 festgeschraubt ist, nach vorne und nach hinten, so dass der Gleiter 5 und die mit dem Schubstück 74 verbundene Messeinrichtung 1 in der Längsrichtung entlang der Führungsschiene 4 bewegt werden. Weil der Gleiter 5 bewegt wird, während er durch die entsprechenden Vorspanneinrichtungen 61 und 62 in einem gleitbaren Kontakt mit der ersten und der zweiten Bezugsoberfläche 4A und 4B der Führungsschiene gehalten wird, bewegt sich die Messeinrichtung 1 linear, ohne gedreht zu werden. Die Messeinrichtung 1 wird also entlang der Oberfläche des Werkstücks bewegt, so dass die Oberflächenrauheit usw. durch die vertikale Verschiebung des Fühlers festgestellt wird.
In Übereinstimmung der oben beschriebenen Ausführungsform können die folgenden Wirkungen erhalten werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der Gleiter 5, der die Messeinrichtung 1 hält, ohne Drehung entlang einer einzigen Führungsschiene 4 bewegt, deren erste und zweite Bezugsoberflächen 4A und 4B parallel zu der Bewegungsrichtung der Messeinrichtung 1 ausgerichtet sind, wobei die erste und die zweite Bezugsoberfläche 4A und 4B einen vorbestimmten Winkel zueinander aufweisen. Weil dementsprechend der Querschnitt der Führungsschiene 4 vergrößert werden kann, ohne die Größe der gesamten Antriebseinheit 2 zu vergrößern, kann im Vergleich zu einer herkömmlichen Anordnung mit zwei Wellen die Größe und das Gewicht der Antriebseinheit reduziert und gleichzeitig eine hohe Festigkeit sichergestellt werden. Deshalb kenn die Linearität der Bewegungsrichtung des Gleiters 5 und der Messeinrichtung 1, die entlang der ersten und zweiten Bezugsoberflächen 4A und 4B der Führungsschiene 4 bewegt werden, mit hoher Genauigkeit erhalten werden.
Weil weiterhin der Gleiter 5 immer durch die Vorspanneinrichtung 6 zu den ersten und zweiten Bezugsoberfläche 4A und 4B der Führungsschiene vorgespannt wird, kann die Position des Gleiters 5 auch dann konstant gehalten werden, wenn ein Spiel zwischen dem Gleiter 5 und der Führungsschiene 4 gebildet wird. Dementsprechend werden die Position oder Ausrichtung des Gleiters 5 (und damit der Messeinrichtung 1) nicht aufgrund eines Spiels des Gleitteils instabil, so dass die Bewegung der Messeinrichtung 1 zuverlässig wiederholt werden kann.
Weil die Führungsschiene 4 und der Gleiter 5 mit einer annähernden U-Form ausgebildet sind, kann das Gewicht der Führungsschiene 4 und des Gleiters 5 reduziert und gleichzeitig eine hohe Festigkeit aufrechterhalten werden. Insbesondere weil die Ecke der Öffnung der Führungsschiene 4 gerundet ist, kann die Festigkeit der Führungsschiene 4 weiter verbessert werden.
Weil die erste und zweite Vorspanneinrichtung 61 und 62 zum Vorspannen des Gleiters 5 zu der ersten und zweiten Bezugsoberfläche 4A und 4B der Führungsschiene 4 an der U-förmigen Führungsschiene 4 und dem Gleiter 5 vorgesehen sind, kann der Gleiter 5 mit einer entsprechenden Kraft zu den entsprechenden Bezugsoberflächen 4A und 4B der Führungsschiene 4 vorgespannt werden. Weiterhin wird in der vorliegenden Ausführungsform der Gleiter 5 zu der Führungsschiene 4 mit einem relativ hohen Druck zu der senkrechten ersten Bezugsoberfläche 4A vorgespannt und wird der Gleiter 5 zu der Führungsschiene 4 mit einem relativ niedrigen Druck zu der horizontalen zweiten Bezugsoberfläche 4B vorgespannt, um die Schwerkraft (das Gewicht 5 des Gleiters 5 zu berücksichtigen, so dass der Gleiter 5 mit einer entsprechenden Kraft zu den entsprechenden Bezugsoberflächen 4A und 4B der Führungsschiene 4 vorgespannt wird. Dadurch können gleichzeitig eine Gleitfähigkeit und Linearität des Gleiters erreicht werden.
Weil in der Vorspanneinrichtung 6 die am Gleiter 5 befestigten Blattfedern 612 und 622 die Gleitstücke 613 und 623 zu der Führungsschiene 4 drücken, um den Gleiter 5 zu der Führungsschiene 4 vorzuspannen, kann der Gleiter 5 mittels einer einfach aufgebauten Vorspanneinrichtung 6 fest gegen die Führungsschiene 4 vorgespannt werden.
Indem weiterhin in der vorliegenden Ausführungsform ein Material mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten wie beispielsweise Teflon (Markenname) für die Gleitstücke 613 und 623 verwendet wird, wird auch dann keine große Reibungskraft zwischen der Führungsschiene 4 und den Stoßoberflächen der Gleitstücke 613 und 623 verursacht, wenn der Gleiter 5 durch die erste und die zweite Vorspanneinrichtung 61 und 62 gegen die Führungsschiene 4 vorgespannt wird, so dass der Gleiter 5 glatt entlang der Führungsschiene 4 bewegt werden kann.
Weil in der Antriebseinrichtung 7 die Welle des Motors 71 und die Gewindewelle 73 parallel zueinander vorgesehen sind, kann sich die Gewindewelle 73 über die maximal verfügbare Länge der Antriebseinheit 2 erstrecken, so dass eine längere Bewegungsdistanz der Messeinrichtung 1 als in der herkömmlichen Anordnung sichergestellt wird. Mit anderen Worten kann bei gleicher Bewegungsdistanz der Messeinrichtung 1 die Größe der Antriebseinheit 2 im Vergleich zu der herkömmlichen Antriebseinheit reduziert werden.
Der Rahmen 3 umfasst eine vordere Führung 31, die auf der Vorderseite (links in der Zeichnung) angeordnet ist, eine hintere Führung 32, die gegenüber der vorderen Führung 31 angeordnet ist, einen vorderen Rahmen 33 und einen hinteren Rahmen 34, die jeweils an gegenüberliebenden Seiten der vorderen Führung 31 und der hinteren Führung 32 befestigt sind, und eine zylindrische Rahmenabdeckung 35, die sich zwischen der vorderen Führung 31 und der hinteren Führung 32 erstreckt, wobei beide Enden der Führungsschiene 4 integral am vorderen Rahmen 33 und am hinteren Rahmen 34 des Rahmens 3 befestigt sind. Dementsprechend kann die Größe der Führungsschiene 4 relativ zu der Größe der Antriebseinheit 2 vergrößert werden, wodurch die Festigkeit der gesamten Steuereinheit 2 erhöht wird. Wenn also die Antriebseinheit 2 selbst durch eine auskragende Konstruktion gehalten wird, kann die Linearität der Bewegungsrichtung der Messeinrichtung 1 aufrechterhalten werden, weil sich der Rahmen 3 und die Führungsschiene 4 nicht verziehen.
Übrigens ist der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann Modifikationen und Variationen umfassen, solange die Aufgabe der vorliegenden Erfindung gelöst werden kann.
Während zum Beispiel die Gewindewelle 73 der oben beschriebenen Ausführungsform parallel zu der Welle des Motors 71 ausgerichtet ist, ist die Antriebseinrichtung der vorliegenden Erfindung nicht auf eine derartige Anordnung beschränkt. Die Gewindewelle und die Welle des Motors können auch seriell angeordnet sein. Weiterhin kann eine Bremse für die Antriebseinrichtung vorgesehen sein, um die Bewegungsgeschwindigkeit der Messeinrichtung einstellen zu können.
Während die Vorspanneinrichtung 6 der oben beschriebenen Ausführungsform die Blattfedern 612 und 622 und die Gleitstücke 613 und 623 umfasst, kann die Vorspanneinrichtung 6 auch durch andere Komponenten gebildet werden, solange der Gleiter zu der Bezugsoberfläche der Führungsschiene vorgespannt werden kann. Weiterhin ist die Richtung zum Vorspannen des Gleiters nicht auf die senkrechte oder horizontale Richtung beschränkt, sondern kann auch in einer schrägen Richtung erfolgen.
Während die Führungsschiene 4 und der Gleiter 5 in der oben beschriebenen Ausführungsform mit einer annähernden U-Form ausgebildet sind, können die Führungsschiene 4 und der Gleiter 5 mit einer umgekehrten V-Form mit abgeschrägten oberen Oberflächen als Bezugsoberflächen ausgebildet werden. Mit anderen Worten kann die Führungsschiene in einer beliebigen Form ausgebildet werden, die wenigstens zwei Bezugsoberflächen aufweist, die parallel zu der Bewegungsrichtung der Messeinrichtung ausgerichtet und mit einem vorbestimmten Winkel zueinander angeordnet sind, wobei der Gleiter in einer beliebigen Form ausgebildet sein kann, welche den zwei Bezugsoberflächen der Führungsschiene entspricht.

Claims

Antriebseinheit zum Bewegen einer Messeinrichtung (1) entlang einer Oberfläche eines Werkstücks mit einem Rahmen (3), einer am Rahmen (3) befestigten Führungsschiene (4), wobei die Führungsschiene (4) wenigstens zwei Bezugsoberflächen (4A, 4B) parallel zu der Bewegungsrichtung der Messeinrichtung (1) aufweist, wobei sich die Bezugsoberflächen (4A, 4B) mit einem vorbestimmten Winkel kreuzen, einem Gleiter (5), der entlang der Bezugsoberflächen (4A, 4B) der Führungsschiene (4) gleiten kann, wobei der Gleiter (5) die Messeinrichtung (1) hält, einer ersten Vorspanneinrichtung (61) und einer zweiten Vorspanneinrichtung (62) zum Vorspannen des Gleiters (5) zu den Bezugsoberflächen (4A, 4B) der Führungsschiene (4), und einer Antriebseinrichtung (7) zum Bewegen des Gleiters (5) entlang der Führungsschiene (4), wobei die Führungsschiene (4) im Querschnitt in einer annähernd umgekehrten U-Form ausgebildet ist, der Gleiter (5) im Querschnitt in einer annähernd umgekehrten U-Form korrespondierend zu der Führungsschiene (4) ausgebildet ist und so auf der Führungsschiene (4) angeordnet ist, dass er die Führungsschiene (4) von einer Seite gegenüberliegend zu einer Öffnung der annähernd umgekehrten U-Form der Führungsschiene (4) bedeckt, die Messeinrichtung (1) durch einen Halteblock (52) gehalten ist, der die Öffnung der annähernd umgekehrten U-Form des Gleiters (5) solcherart überbrückt, dass er in der Öffnung der annähernd umgekehrten U-Form der Führungsschiene (4) positioniert ist, die erste Vorspanneinrichtung (61) an einem Bereich eines Paares plattenförmiger Bereiche des Gleiters (5), der in der annähernd umgekehrten U-Form ausgebildet ist, befestigt ist, wobei das Paar der plattenförmigen Bereiche einander gegenüberliegt und wobei die erste Vorspanneinrichtung (61) den anderen Bereich des Paares plattenförmiger Bereiche des Gleiters (5) zu einer der Bezugsoberflächen (4A, 4B) der Führungsschiene (4) durch Pressen einer Oberfläche gegenüberliegend zu der einen der Bezugsoberflächen (4A, 4B) hin vorspannt, und die zweite Vorspanneinrichtung (62) an beiden Oberflächen der unteren Seite des Gleiters (5), der in einer annähernd umgekehrten U-Form ausgebildet ist, befestigt ist und einen plattenförmigen Bereich gegenüberliegend zu der Öffnung der annähernd umgekehrten U-Form des Gleiters (5) zu der anderen der Bezugsoberflächen (4A, 4B) der Führungsschiene (4) hin vorspannt durch Pressen der beiden Oberflächen der unteren Seite des Gleiters (5), die der anderen der Bezugsoberflächen (4A, 4B) der Führungsschiene (4) gegenüberliegen.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, wobei die erste Vorspanneinrichtung (61) und die zweite Vorspanneinrichtung (62) jeweils aufweisen: eine Blattfeder (612; 622), deren eines Ende an dem Gleiter (5) befestigt ist, und ein Gleitstück (613; 623), das an dem anderen Ende der Blattfeder (612; 622) gehalten wird, wobei das Gleitstück (613; 623) gegen die Führungsschiene (4) stößt.
Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Antriebseinrichtung (7) umfaßt: einen Motor (71), eine Gewindewelle (73), die parallel zu der Welle des Motors (71) ausgerichtet ist und über einen Verbindungsmechanismus mit dem Motor (71) verbunden ist, und ein Schubstück (74), das an der Gewindewelle (73) festgeschraubt und an dem Gleiter (5) befestigt ist.
Antriebseinheit nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jeweils ein Ende der Führungsschiene (4) jeweils mit einem Ende des Rahmens (3) befestigt ist.