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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Koordinatenmessgerät mit einem Messkopf zum Bestimmen von Raumkoordinaten an einem zu vermessenden Werkstück, mit einer Werkstückaufnahme zur Aufnahme des zu vermessenden Werkstücks und einer Positioniereinrichtung zur Positionierung der Werkstückaufnahme, wobei die Positioniereinrichtung einen X-Tisch und einen Y-Tisch aufweist, welche in Kreuztischbauweise relativ zueinander verfahrbar sind, wobei der X-Tisch entlang einer ersten Koordinatenachse verfahrbar ist, und der Y-Tisch entlang einer zweiten Koordinatenachse verfahrbar ist, welche orthogonal zu der ersten Koordinatenachse ausgerichtet ist, und wobei der Messkopf entlang einer dritten Koordinatenachse verfahrbar ist, welche orthogonal zu der ersten und der zweiten Koordinatenachse verläuft.
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Ein derartiges Koordinatenmessgerät ist beispielsweise aus der Druckschrift
DE 101 40 174 A1 bekannt.
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Koordinatenmessgeräte sind im Stand der Technik allgemein bekannt. Sie dienen dazu, beispielsweise im Rahmen einer Qualitätssicherung Werkstücke zu überprüfen oder die Geometrie eines Werkstücks vollständig im Rahmen eines sog. ”Reverse Engineering” zu ermitteln. Darüber hinaus sind vielfältige weitere Anwendungsmöglichkeiten denkbar.
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In derartigen Koordinatenmessgeräten können verschiedene Arten von Sensoren zur Anwendung kommen, um die Koordinaten eines zu vermessenden Werkstücks zu erfassen. Beispielsweise sind hierzu taktil messende Sensoren bekannt, wie sie beispielsweise von der Anmelderin unter der Produktbezeichnung ”VAST XT” oder ”VAST XXT” vertrieben werden. Hierbei wird die Oberfläche des zu vermessenden Werkstücks mit einem Taststift abgetastet, dessen Koordinaten im Messraum ständig bekannt sind. Ein derartiger Taststift kann auch entlang der Oberfläche eines Werkstücks bewegt werden, so dass in einem solchen Messvorgang im Rahmen eines sog. ”Scanning-Verfahrens” eine Vielzahl von Messpunkten in festgelegten zeitlichen Abständen erfasst werden kann.
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Darüber hinaus ist es bekannt, optische Sensoren einzusetzen, die ein berührungsloses Erfassen der Koordinaten eines Werkstücks ermöglichen. Ein Beispiel für einen derartigen optischen Sensor ist der unter der Produktbezeichnung ”ViScan” von der Anmelderin vertriebene optische Sensor.
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Die Sensoren können dann in verschiedenen Arten von Messaufbauten verwendet werden. Ein Beispiel für einen solchen Messaufbau ist das Produkt ”O-INSPECT” der Anmelderin. Bei einem derartigen Gerät finden sowohl ein optischer Sensor als auch ein taktiler Sensor Anwendung, um verschiedene Prüfaufgaben an einer Maschine und idealerweise mit einer einzigen Aufspannung eines zu vermessenden Werkstücks durchzuführen. Auf diese Weise lassen sich sämtliche Prüfaufgaben beispielsweise in der Medizintechnik, der Kunststofftechnik, der Elektronik und der Feinmechanik einfach durchführen. Selbstverständlich sind darüber hinaus auch verschiedene andere Aufbauten denkbar.
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In einem Gerät, wie beispielsweise dem ”O-INSPECT”, wird das zu vermessende Werkstück auf einem Tisch aufgespannt. Der Tisch bildet dabei eine X-Y-Ebene. Senkrecht von dieser Ebene, d. h. in Z-Richtung eines kartesischen Koordinatensystems, ist der optische und/oder der taktile Sensor von dem zu vermessenden Werkstück beabstandet. Abhängig von dem zu vermessenden Werkstück und der relativen Position des optischen Sensors und des Tischs zueinander ist der optische Sensor auf das zu vermessende Werkstück zu fokussieren. In der Regel gilt dabei für alle X-Y-Positionen des Tischs eine Fokussierung in Z-Richtung.
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Das hier vorgeschlagene neue Koordinatenmessgerät ist in einer sogenannten Kreuztischbauweise konstruiert. Ein in Kreuztischbauweise ausgeführter Messtisch ist beispielsweise bereits as der
DE 10 2008 037 876 A1 bekannt. Bei einer derartigen Kreuztischbauweise liegt das zu vermessende Werkstück auf dem in der X- und Y-Achse verfahrbaren Kreuztisch auf, während die Sensoren (taktile und/oder optische Sensoren) auf einer separaten, senkrecht dazu beweglichen Z-Achse montiert sind und mit Hilfe eines sogenannten Z-Schlittens entlang dieser Z-Achse relativ zu dem Kreuztisch verfahrbar sind.
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Die Z-Achse bzw. der Z-Schlitten ist über ein Maschinengestell mit dem Kreuztisch verbunden. Ein solcher Kreuztisch weist zumeist zwei relativ zueinander verfahrbare plattenförmige Tische auf, ein X-Tisch, welcher entlang der X-Richtung linear verfahrbar ist und einen Y-Tisch, welcher häufig auch als Y-Wagen bezeichnet wird, der unterhalb des X-Tisches angeordnet ist und in Y-Richtung verfahrbar ist. Der Y-Tisch verfährt dabei meist auf einer sogenannten Grund- oder Basisplatte, welche den Kreuztisch trägt. Die Verfahrbarkeit des X-Tisches auf dem Y-Tisch bzw. des Y-Tisches auf der Basisplatte wird meist durch Linearführungen gewährleistet.
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Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Kreuztischen sind der X-Tisch und der Y-Tisch meist als Frästeile ausgestaltet, welche häufig sehr flach ausgeführt sind. Dies ist auch bei dem aus der
DE 10 2008 037 876 A1 bekannten Kreuztisch der Fall. Die Ausführung der beiden Tische als Frästeile hat jedoch mehrere Nachteile. Zum einen ist die Herstellung relativ aufwändig und damit kostenintensiv. Auch aus mechanischer Sicht haben sich derartige als Frästeile ausgestaltete Tische als nachteilig erwiesen. Aufgrund der meist sehr flachen Ausführung weisen diese Tische nämlich nur eine geringe Biegesteifigkeit auf. Dadurch kommt es häufig zu Unebenheiten bzw. Verwindungen innerhalb des X- bzw. Y-Tisches, was in vielerlei Hinsicht aufgrund der hohen Präzisionsanforderungen nachteilig bzw. ungeeignet für die Verwendung in den hier beschriebenen Koordinatenmessgeräten ist.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Koordinatenmessgerät bereitzustellen, welches insbesondere kostengünstiger in der Herstellung ist und dabei eine ausreichende Positioniergenauigkeit des zu vermessenden Werkstücks gewährleistet. Insbesondere soll das neue Koordinatenmessgerät für eine Fertigung in großen Stückzahlen geeignet sein.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Koordinatenmessgerät der eingangs genannten Art gelöst, wobei der X-Tisch und/oder der Y-Tisch als Gussteil ausgeführt ist.
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Die Erfinder haben erkannt, dass der X-Tisch und/oder der Y-Tisch anstelle von Frästeilen auch als Gussteile ausführbar sind. Eine Ausführung als Gussteil ermöglicht es zum einen, den X-Tisch bzw. Y-Tisch mit einer größeren Materialdicke auszugestalten und zusätzliche Verrippungen bzw. Verstrebungen in den X- bzw. Y-Tisch zu integrieren, so dass sich eine im Vergleich zu Frästeilen höhere Biegesteifigkeit der Tische realisieren lässt. Dies wirkt sich insbesondere auf die Positioniergenauigkeit der Tische sowie auf die mechanische Stabilität der Tische bzw. des Kreuztisches insgesamt vorteilhaft aus. Zum anderen lassen sich solche Gussteile im Vergleich zu Frästeilen einfacher, schneller und damit auch kostengünstiger herstellen.
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Solche als Gussteile ausgestaltete X- bzw. Y-Tische sind aus dem Stand der Technik bisher nicht bekannt. Der Stand der Technik führt im Gegenteil eher davon weg, da zumeist eine Leichtbauweise der Kreuztische vorgeschlagen wird, um Gewicht zu reduzieren und kleinere Antriebseinheiten einsetzen zu können. Die Erfinder haben sich jedoch anders entschieden und herausgefunden, dass eine Ausführung des X- und/oder Y-Tisches als Gussteile aus vielerlei Hinsicht von Vorteil ist.
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Die oben genannte Aufgabe ist daher vollständig gelöst.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der X-Tisch auf dem Y-Tisch angeordnet und über mindestens eine erste Kugelumlaufführung auf diesem entlang der ersten Koordinatenachse geführt verfahrbar.
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Bisher bekannte Kreuztische werden meist mit Kreuzrollenführungen ausgeführt, wie diese beispielsweise von der Svenska Kullager Fabriken (SKF) vertrieben werden. Derartige Kreuzrollenführungen gehören zu der Gattung der Käfigschienenführungen. Die Wälzkörper sind dabei als zylinderförmige Rollen ausgestaltet, welche in dem Wälzkörperkäfig in der sogenannten Kreuzrollenanordnung gehalten werden. Kreuzrollenführungen erfordern sehr genaue und teure Bauteiltoleranzen. Im Übrigen müssen die Einzelteile sehr genau aufeinander abgestimmt werden. Hierdurch entsteht ein großer Montage- bzw. Justageaufwand.
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Durch die Verwendung einer Kugelumlaufführung, welche die Verfahrbarkeit des X-Tisches auf dem Y-Tisch gewährleistet, ergeben sich größere Bauteiltoleranzen. Auch die Abstimmung der Einzelteile aufeinander hat sich als wesentlich einfacher herausgestellt. Der Montage- bzw. Justageaufwand lässt sich dadurch im Vergleich zu den im Stand der Technik häufig verwendeten Kreuzrollenführungen weitestgehend minimieren. Im Übrigen haben sich derartige Kugelumlaufführungen als hoch tragfähig, sehr laufruhig, nahezu verschleißfrei und äußerst wartungsarm herausgestellt. Im Vergleich zu Kreuzrollenführungen sind Kugelumlaufführungen auch leichter nachschmierbar.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist die mindestens eine erste Kugelumlaufführung eine X-Führungsschiene und mindestens einen mit der X-Führungsschiene zusammenwirkenden Kugelumlaufschuh auf, wobei die X-Führungsschiene an dem Y-Tisch angeordnet ist, und der mindestens eine Kugelumlaufschuh dem X-Tisch angeordnet ist, insbesondere in den X-Tisch eingebettet ist.
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In dieser Ausgestaltung wirken der an dem X-Tisch angeordnete Kugelumlaufschuh mit der an dem Y-Tisch angeordneten X-Führungsschiene also in der Art einer Kugelumlaufführung zusammen. Diese Kugelumlaufführung bildet eine Linearführung, welche die Verfahrbarkeit des X-Tisches auf dem Y-Tisch entlang der ersten Koordinatenachse gewährleistet. Je nach Anzahl der verwendeten Kugelumlaufschuhe verlaufen die vollkugeligen Schuhe auf einer oder auf beiden Seiten der X-Führungsschiene, so dass die kugeligen Wälzkörper während der Arbeitsbewegung an der X-Führungsschiene abrollen. Bevorzugt ist der Kugelumlaufschuh in das Gussteil des X-Tisches eingebettet, d. h. in diesen integriert.
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Anstelle von nur einer X-Führungsschiene lassen sich auch zwei oder mehr parallel zueinander angeordnete X-Führungsschienen einsetzen, auf denen der X-Tisch gegenüber dem Y-Tisch mit Hilfe von daran abrollenden Kugelumlaufschuhen nahezu reibungsfrei verfahrbar ist. Es ist insbesondere bevorzugt, zwei X-Führungsschienen zu verwenden, wobei auf jeder der beiden X-Führungsschienen jeweils zwei Kugelumlaufschuhe geführt werden, d. h. jeweils ein Kugelumlaufschuh auf jeder Seite einer X-Führungsschiene. Alternativ ist auch eine Anordnung mit zwei X-Führungsschienen möglich, bei der auf einer X-Führungsschiene zwei (auf jeder Seite der Schiene eine) und auf der anderen X-Führungsschiene nur ein Kugelumlaufschuh geführt wird. Dies vermeidet insbesondere ein Verschränken des X-Tisches. Allerdings nimmt dadurch auch die Steifigkeit ab. Zudem hat sich gezeigt, dass in einem solchen Fall die kurzperiodischen Fehler größer werden können.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist die Positioniereinrichtung eine Basisplatte auf, auf der der Y-Tisch angeordnet ist und über mindestens eine zweite Kugelumlaufführung auf dieser entlang der zweiten Koordinatenachse geführt verfahrbar ist. Dabei ist es insbesondere bevorzugt, dass die mindestens eine zweite Kugelumlaufführung eine Y-Führungsschiene und mindestens einen mit der Y-Führungsschiene zusammenwirkenden Kugelumlaufschuh aufweist, wobei die Y-Führungsschiene an der Basisplatte angeordnet ist, und der mindestens eine Kugelumlaufschuh an dem Y-Tisch angeordnet ist, insbesondere in den Y-Tisch eingebettet ist.
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Ähnlich wie der X-Tisch ist auch der Y-Tisch gemäß dieser Ausgestaltung mittels einer als Kugelumlaufführung ausgestalteten Linearführung geführt verfahrbar. Der Y-Tisch verfährt dabei auf einer Basis- bzw. Grundplatte, welche die Positioniereinrichtung bzw. den Kreuztisch, also den Y-Tisch und den darauf angeordneten X-Tisch trägt. Diese Basis- bzw. Grundplatte ist dazu vorzugsweise massiv ausgestaltet, um dem Kreuztisch die notwendige mechanische Stabilität zu verleihen.
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Ähnlich wie oben bezüglich der X-Führung beschrieben, weist auch die Y-Führung vorzugsweise zwei oder mehr Y-Führungsschienen auf, wobei auf jeder der Y-Führungsschienen jeweils zwei Kugelumlaufschuhe geführt werden. Ähnlich wie bei der X-Führung ist es auch bei der Y-Führung alternativ möglich, zwei Y-Führungsschienen einzusetzen, wobei auf einer Y-Führungsschiene zwei Kugelumlaufschuhe (ein Kugelumlaufschuh auf jeder Seite der Schiene) und auf der anderen Y-Führungsschiene nur ein Kugelumlaufschuh geführt wird. Dadurch wird wiederum ein Verschränken des Y-Tischs vermieden, während dieser Verfahren wird.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist der X-Tisch eine Aufnahme auf, in welcher eine Glasplatte angeordnet ist, die als Werkstückaufnahme dient, wobei im Bereich der Positioniereinrichtung eine Beleuchtungseinrichtung derart angeordnet ist, dass die Glasplatte durch mindestens eine Aussparung in dem X-Tisch und dem Y-Tisch von unten beleuchtbar ist.
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Die gemäß dieser Ausgestaltung vorgesehene Beleuchtungseinrichtung gewährleistet somit eine Beleuchtung des zu vermessenden Werkstücks von der Unterseite der Werkstückauflage aus. Dies erleichtert die Bearbeitung bzw. Vermessung des Werkstücks. Die Beleuchtungseinrichtung ist dazu vorzugsweise im Bereich der Basisplatte bzw. in der Basisplatte unterhalb der Positioniereinrichtung angeordnet. Aussparungen im X-Tisch bzw. Y-Tisch, welche als schmale Öffnungen ausgestaltet sind, stellen sicher, dass das Licht der Beleuchtungseinrichtung bis zu dem auf der Glasplatte bzw. Werkstückaufnahme positionierten Werkstück gelangt bzw. an diesem vorbeistrahlt. Dadurch können optische Messungen im sogenannten Durchlichtverfahren gemacht werden.
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Die Anordnung der Beleuchtungseinrichtung im Bereich der Basisplatte gewährleistet zum einen einen kompakten Aufbau. Zum anderen ist die Beleuchtungseinrichtung dadurch genügend weit von den Messsensoren beabstandet, so dass eine unerwünschte Wärmebeeinflussung vermieden wird, welche zu Fehlmessungen führen könnte.
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In einer weiteren Ausgestaltung liegt die Glasplatte auf drei an dem X-Tisch vorgesehenen Auflagepunkten auf.
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Durch diese Ausgestaltung wird eine statisch bestimmte Lagerung der Glasplatte auf dem X-Tisch erreicht. Im Übrigen wird dadurch eine Verwindung des X-Tisches von der Glasplatte entkoppelt. Um eine mechanisch sichere Halterung der Glasplatte innerhalb des X-Tisches zu gewährleisten, kann die Glasplatte zusätzlich über seitliche Druckschrauben oder andere Haltemittel gegen ein Verrutschen gesichert werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist mindestens ein Spannelement an dem X-Tisch vorgesehen, welches zur Fixierung des zu vermessenden Werkstücks an dem X-Tisch dient, wobei das Spannelement magnetisch an dem X-Tisch gehalten ist.
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Das mindestens eine Spannelement ist dazu vorzugsweise an einem Trägerrahmen des X-Tisches randseitig angeordnet. Je nach Art und Form des Werkstücks werden vorzugsweise mehrere bzw. eine Vielzahl derartiger Spannelemente eingesetzt, um das Werkstück auf dem X-Tisch bzw. an der Werkstückaufnahme zu fixieren und während der Vermessung sicher zu halten. Eine Ausgestaltung des mindestens einen Spannelements als magnetisches Spannelement ist möglich, da der X-Tisch, wie bereits erwähnt, als Gussteil ausgestaltet ist und somit zumindest teilweise aus einem magnetisierbaren Werkstoff ist. Derartige magnetische Spannelemente lassen sich also einfach und schnell an dem X-Tisch bzw. an der Werkstückaufnahme anbringen. Im Vergleich zu kompliziert ausgestalteten Spannelementen, wie diese in aus dem Stand der Technik bekannten Koordinatenmessgeräten eingesetzt werden, ist deren Handhabung wesentlich einfacher. Es sei jedoch erwähnt, dass auch andere Befestigungsmittel als Spannelemente verwendet werden können, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Zum Beispiel lassen sich auch Spannelemente verwenden, die in am X-Tisch vorhandene Gewinde einschraubbar sind.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist eine Messeinrichtung zur Bestimmung der Position des X-Tisches relativ zu dem Y-Tisch vorgesehen, wobei die Messeinrichtung einen Maßstab und einen Sensor aufweist, und wobei der Maßstab an dem X-Tisch angeordnet ist und der Sensor an dem Y-Tisch angeordnet ist.
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Solche Messeinrichtungen selbst sind bereits bekannt. Mit Hilfe dieser Messeinrichtungen lässt sich die Position des X-Tisches relativ zu dem Y-Tisch exakt bestimmen. Eine ähnliche Messeinrichtung ist vorzugsweise auch zwischen dem Y-Tisch und der Basis- bzw. Grundplatte vorgesehen, um die relative Position des Y-Tisches gegenüber der Basisplatte exakt bestimmen zu können. Insgesamt ermöglicht dies eine exakte Positionsbestimmung der Werkstückaufnahme. Die Messeinrichtung selbst ist meist als optische Messeinrichtung ausgestaltet. Eine solche Messeinrichtung wird häufig auch als Wegmesssystem bezeichnet.
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Üblicherweise ist der Maßstab der Messeinrichtung bei den aus dem Stand der Technik bekannten Koordinatenmessgeräten nicht an dem X-Tisch, sondern an dem Y-Tisch angeordnet, wobei der dazugehörige Sensor an dem X-Tisch (nicht wie hier an dem Y-Tisch) angeordnet ist. Die vorliegende Ausgestaltung weicht also von der aus dem Stand der Technik bekannten, üblichen Anordnung ab bzw. kehrt diese um. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass der X-Maßstab an dem entlang der ersten Koordinatenachse (X-Richtung) verfahrbaren X-Tisch angeordnet ist, während der Sensor bzw. der sogenannte Wegmessgeber am Y-Tisch angeordnet ist, so dass der X-Maßstab während einer Bewegung des X-Tisches sich bewegt und der Sensor still steht. Da nur der Sensor mit Energie und/oder Daten versorgt werden muss, müssen somit keine Energie- und/oder Datenversorgungskabel an dem X-Tisch geführt werden. Dies erleichtert nicht nur den Aufbau, sondern mindert auch die Gefahr eines Verhedderns der Energieversorgungskabel.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist der Y-Tisch auf einer positionsfesten Basisplatte angeordnet, wobei nur eine Energieführungskette vorgesehen ist, welche Datenleitungen und/oder Leitungen zur Versorgung der Positioniereinrichtung mit Energie enthält, und wobei die Energieführungskette von der Basisplatte zu dem Y-Tisch verläuft.
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Wie oben bereits beschrieben, lässt sich dies durch die, wie sonst üblich, umgekehrte Anordnung des X-Wegmesssystems gewährleisten. Da nur der Y-Tisch bzw. der auf diesem angeordnete Sensor mit Energie und/oder Daten versorgt werden muss, genügt eine Energieführungskette, welche von der Basisplatte zu dem Y-Tisch verläuft. Da der X-Tisch auf dem Y-Tisch angeordnet ist und der Y-Tisch wiederum auf der Basisplatte angeordnet ist, hat der Y-Tisch einen geringeren Abstand von der Basisplatte als der X-Tisch, so dass eine relativ kurze und kompakte Energieführungskette ausreichend ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist der X-Tisch mit Hilfe eines ersten Spindelantriebs entlang der ersten Koordinatenachse (X-Achse) verfahrbar. Ebenso ist es gemäß dieser Ausgestaltung bevorzugt, dass der Y-Tisch mit Hilfe eines zweiten Spindelantriebs entlang der zweiten Koordinatenachse (Y-Achse) verfahrbar ist.
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Spindelantriebe zeichnen sich insbesondere durch deren relativ kompakte Bauweise aus. Dies wirkt sich wiederum vorteilhaft auf die Gesamtgröße der Positioniereinrichtung und damit auch auf die Gesamtgröße des gesamten Koordinatenmessgeräts aus. Zudem ermöglichen Spindelantriebe eine relativ große Kraftumsetzung bei relativ geringer Energieaufnahme. Bei Spindelantrieben lässt sich eine, beispielsweise durch einen Elektromotor verursachte rotatorische Bewegung auf einfache Art und Weise in eine kontinuierliche lineare Bewegung einer Spindelmutter umsetzen. Es sei jedoch erwähnt, dass auch andersartige lineare Antriebe zum Verfahren des X-Tisches und/oder des Y-Tisches grundsätzlich denkbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist der erste Spindelantrieb ein als Wälzmutter ausgestaltetes erstes Vorschubelement auf, welches kraftschlüssig auf einer ersten Spindel linear verfahrbar ist und durch einen ersten Aktor antreibbar ist, wobei das erste Vorschubelement mit dem X-Tisch gekoppelt ist. Vorzugsweise weist der zweite Spindelantrieb ebenso ein als Wälzmutter ausgestaltetes zweites Vorschubelement auf, welches kraftschlüssig auf einer zweiten Spindel linear verfahrbar ist und durch einen zweiten Aktor antreibbar ist, wobei das zweite Vorschubelement mit dem Y-Tisch gekoppelt ist.
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Solche Spindelantriebe werden auch als reibschlüssige Spindelantriebe bezeichnet. Die darin eingesetzten Wälzmuttern werden beispielsweise von der Firma Uhing vertrieben. Solche Wälzmuttern weisen drei oder vier Rollringe auf, die wechselseitig mit Federkräften gegen die Oberfläche der Spindel gedrückt werden, wobei die Spindel in einem derartigen reibschlüssigen Spindelantrieb als glatte Welle ausgestaltet ist. Die Spindel bzw. Welle steht mit der Wälzmutter in einer kraft- bzw. reibschlüssigen Verbindung. Durch Schrägstellung wälzen sich die Rollringe und ihrem Steigungswinkel bei der Drehung der Welle bzw. Spindel auf deren Oberfläche ab, so dass eine Linearbewegung entsteht. Wälzmutter und Welle wirken dabei ähnlich wie eine Mutter und Gewindespindel in einem Schraubentrieb zusammen. Nähere Informationen über derartige Reib- bzw. kraftschlüssige Spindelantriebe lassen sich finden unter http://www.konstruktionspraxis.vogel.de/themen/Antriebstechnik/Lineareinheiten/Articles/181261.
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Der entscheidende Vorteil eines oben erwähnten kraft- bzw. reibschlüssigen Spindelantriebs besteht darin, dass der Antrieb bei einer bestimmten eingestellten Kraft durchrutscht, welcher nur wenig über der zum Betrieb erforderlichen Antriebskraft liegt. Dadurch wird das Verletzungsrisiko deutlich verringert, wenn ein Benutzer bei laufendem Betrieb aus Versehen in die Antriebswelle bzw. in die Antriebseinheit hineingreift. Im Übrigen sind derartige Antriebe sehr laufruhig, nahezu verschleißfrei und sehr wartungsarm.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist der X-Tisch drei Auflageelemente auf, welche randseitig an dem X-Tisch angeordnet sind und zur Auflage einer Wechselpalette dienen.
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Paletten mit darauf angeordneten Werkstücken lassen sich somit einfach auf dem X-Tisch ablegen. Durch die Dreipunktauflage ist eine statisch bestimmte Auflage der Palette gewährleistet. Die Auflageelemente sind vorzugsweise derart ausgestaltet, dass eine darauf angeordnete Wechselpalette spielfrei auf dem X-Tisch gehalten wird.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist jedes der drei Auflageelemente ein Walzenpaar auf, wobei jedes Walzenpaar zwei Walzen aufweist, deren Längsrichtungen im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen, wobei die drei Walzenpaare derart ausgerichtet sind, dass sich die Längsrichtungen der Walzenpaare im Bereich der geometrischen Mitte des X-Tisches kreuzen.
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Die Auflageelemente bilden gemäß dieser Ausgestaltung mit anderen Worten ein imaginäres gleichschenkliges Dreieck. Um eine Wechselpalette auf diesen Auflageelementen auflegen zu können, weist diese an ihrer Unterseite vorzugsweise drei Kugelelemente auf, welche als Gegenstück zu den Walzenpaaren wirken. Beim Einsetzen einer Wechselpalette wird je eine Kugel mittig in eines der Walzenpaare positioniert. Durch die dreieckförmige Anordnung und die sternförmig zur Mitte des X-Tisches ausgerichteten einzelnen Längsrichtungen der Walzenpaare ergibt sich eine spielfreie Lagerung, die einen nachhaltig festen und stabilen Sitz der Wechselpalette auf dem X-Tisch gewährleistet.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist das Koordinatenmessgerät ein Maschinengestell auf, welches die Positioniereinrichtung und einen Z-Schlitten, an welchem der Messkopf angeordnet ist und entlang der dritten Koordinatenachse verfahrbar ist, miteinander verbindet, wobei an dem Maschinengestell auf Höhe des Z-Schlittens eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Koordinatenmessgeräts derart angeordnet ist, dass diese einen definierten Abstand zu der Positioniereinrichtung hat.
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Die Steuereinrichtung ist gemäß dieser Ausgestaltung also vorzugsweise im oberen Bereich des Maschinengestells angebracht. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass die Steuereinheit zum Transport nicht von dem Maschinengestell abgetrennt werden muss. Außerdem wird durch die hohe Position ein definierter Abstand zu der Positioniereinrichtung erreicht, wodurch ein störender Wärmeeintrag in das Gerät vermieden werden kann, da warme Luft bekanntlich nach oben steigt und der obere Bereich des Maschinengestells meistens unkritischer gegen Wärmeeinflüsse ist als der untere, an welchem sich der Messkopf und die Positioniereinrichtung befindet.
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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.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des neuen Koordinatenmessgeräts;
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2 eine perspektivische Detailansicht der in 1 gezeigten Ausführungsform des neuen Koordinatenmessgeräts, wobei Teile des Gehäuses weggelassen sind, um die darunter verdeckten Bauteile zu veranschaulichen;
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3 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines X-Tisches, welcher in dem neuen Koordinatenmessgerät Anwendung findet;
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4 eine weitere perspektivische Detailansicht der in 1 gezeigten Ausführungsform des neuen Koordinatenmessgeräts zur Veranschaulichung weiterer verdeckter Bauteile;
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5 eine Prinzipskizze, die den Schnitt durch den Ständer des neuen Koordinatenmessgeräts veranschaulicht;
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6 eine Detailansicht, die eine Befestigung einer Führungsschiene an einer Seitenwand des Ständers des neuen Koordinatenmessgeräts zeigt;
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7 eine weitere Detailansicht, welche eine zu 6 alternative Befestigung der Führungsschiene an der Seitenwand des Ständers des neuen Koordinatenmessgeräts zeigt; und
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8 eine weitere Prinzipskizze, die die Führung eines Gegengewichts an der in den 6 und 7 dargestellten Führungsschiene veranschaulicht.
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1 zeigt eine Ausführungsform des neuen Koordinatenmessgeräts, welches in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist.
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Das neue Koordinatenmessgerät 10 ist in der sogenannten Kreuztischbauweise realisiert. Es weist eine Werkstückaufnahme 12 auf, auf der das zu vermessende Werkstück platziert bzw. eingespannt wird. Diese Werkstückaufnahme 12 ist auf einem verfahrbaren Messtisch 14 angeordnet, welcher mit Hilfe einer Positioniereinrichtung 16 entlang zweier orthogonal zueinander ausgerichteter Koordinatenachsen 18, 20 in der Messtischebene linear verfahrbar ist. Die Werkstückaufnahme 12 wird häufig auch als Werkstückauflage bezeichnet, da das zu vermessende Werkstück zumeist hierauf abgelegt wird.
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Die erste Koordinatenachse 18 wird normalerweise als X-Achse und die zweite Koordinatenachse 20 als Y-Achse bezeichnet. Aufgrund der charakteristischen Bauweise wird die Positioniereinrichtung 16 häufig auch als Kreuztisch bezeichnet. Sie weist einen entlang der ersten Koordinatenachse 18 (X-Achse) linear verfahrbaren X-Tisch 22 auf, an dem die Werkstückaufnahme 12 angeordnet ist. Dieser X-Tisch 22 liegt wiederum auf einem parallel dazu angeordneten Y-Tisch 24 auf, mit Hilfe dessen die Werkstückaufnahme 12 entlang der zweiten Koordinatenachse 20 (Y-Achse) linear verfahrbar ist. Der Y-Tisch 24 ist dazu auf einer massiven Basisplatte 26 angeordnet, welche häufig auch als Grundplatte 26 bezeichnet wird. Diese Basisplatte 26 dient als Trägerstruktur für den Messtisch 14 und ist meist integriert mit einem Maschinengestell 28 verbunden. Zur linearen Verfahrbarkeit des X-Tischs 22 bzw. des Y-Tischs 24 sind Linearführungen 30 bzw. 32 vorgesehen, auf die nachfolgend näher eingegangen wird.
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Die Werkstückaufnahme 12 ist also mit Hilfe der Positioniereinrichtung 16 in einer X-Y-Ebene durch lineare Verschiebung des Kreuztisches 14 frei und exakt positionierbar. Ein Messkopf 34 zum Bestimmen von Raumkoordinaten an dem zu vermessenden Werkstück ist entlang einer dritten Koordinatenachse 36, welche meist als Z-Achse bezeichnet wird, senkrecht zu dem Kreuztisch 14 verfahrbar. Der Messkopf 34 weist je nach Ausführungsform einen oder mehrere optische Sensoren 38 und/oder einen oder mehre taktile Sensoren 40 auf. Der Messkopf 34 selbst ist an einer entlang der Z-Achse 36 verfahrbaren Trägerstruktur 42 angeordnet bzw. lösbar befestigt, welche häufig auch als Z-Schlitten bezeichnet wird. Der Z-Schlitten 42 wird während der Vermessung innerhalb eines Schlittengehäuses 44 entlang der Z-Achse 36 verfahren, um die Sensoren 38, 40 relativ zu dem zu vermessenden Werkstück in Z-Richtung 36 zu positionieren. Der Z-Schlitten 42 ist dazu meist anhand von Linearführungen innerhalb des Schlittengehäuses 44 geführt, welches mit dem Maschinengestell 28 verbunden sind. Genauer gesagt, ist der Z-Schlitten an der sogenannten Z-Säule 28' geführt. Die Z-Säule 28' bezeichnet den oberen Teil des Maschinengestells 28 und ist häufig, aber nicht zwingend mit diesem integriert verbunden.
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Zur Steuerung bzw. Positionierung der Sensoren 38, 40 sowie der Werkstückaufnahme 12 weist das neue Koordinatenmessgerät 10 des Weiteren Bedien- und Schaltinstrumente 46 auf, welche in der üblichen Form als Schalt- bzw. Bedienpanel vorgesehen sind. Eine Steuereinrichtung 46 zur Steuerung des Koordinatenmessgeräts 10 ist gemäß dieser Ausführungsform an der Z-Säule 28' im Bereich des Z-Schlittens 42 bzw. auf Höhe des Z-Schlittens 42 angeordnet. Durch die Anordnung an der Z-Säule 28' muss die Steuereinrichtung 48 daher während des Transports nicht getrennt werden. Außerdem kann durch die Beabstandung der Steuereinrichtung 48 von der Positioniereinrichtung 16 bzw. von dem Kreuztisch 14 ein störender Wärmeeintrag in die Positioniereinrichtung 16 und/oder in die Sensoren 38, 40 wirksam vermieden werden, da die in der Steuereinrichtung 48 entstehende warme Abluft nach oben abfließen kann.
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2 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Messtisches 14 in der bereits beschriebenen Kreuztischbauweise, wobei Verkleidungsteile hier nicht dargestellt sind, um die ansonsten verdeckten Bauteile des Messtisches 14 bzw. der Positioniereinrichtung 16 zu veranschaulichen. Der X-Tisch 22 ist, wie bereits beschrieben, auf dem Y-Tisch 24 (häufig auch als Y-Wagen 24 bezeichnet) angeordnet und relativ zu diesem entlang der X-Achse 18 linear verfahrbar. Als X-Linearführung dient eine Kugelumlaufführung 50, welche nachfolgend als erste Kugelumlaufführung 50 bezeichnet wird. Die erste Kugelumlaufführung 50 weist gemäß der vorliegenden Ausführungsform zwei linear und parallel zueinander in X-Richtung 18 verlaufende X-Führungsschienen 52a, 52b auf, auf denen der X-Tisch 22 mit Hilfe von Kugelumlaufschuhen 54a–d (siehe 3) geführt verfahrbar ist. Die X-Führungsschienen 52a, 52b sind dazu auf dem Y-Tisch 24 befestigt und die Kugelumlaufschuhe 54a–d in die Unterseite des X-Tisches 22 integriert.
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Die Y-Führung 32 ist in ähnlicher Weise ausgebildet. Zwei parallel zueinander in Y-Richtung 20 verlaufende Y-Führungsschienen 56a, 56b, welche auf der Basisplatte 26 montiert sind, wirken mit entsprechenden, in die Unterseite des Y-Tischs 24 integrierten Kugelumlaufschuhen (nicht dargestellt) als Kugelumlaufführung 32 zusammen, welche nachfolgend als zweite Kugelumlaufführung 32 bezeichnet wird.
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Wenngleich im vorliegenden Fall zur Führung des X-Tisches 22 und des Y-Tisches 24 Kugelumlaufführungen 50, 32 mit jeweils zwei X- und zwei Y-Führungsschienen 52a, 52b und 56a, 56b verwendet werden, ist auch eine Anordnung mit nur einer X-Führungsschiene 52 bzw. nur einer Y-Führungsschiene 56 grundsätzlich denkbar. Ebenso gut ließen sich auch mehr als zwei X-Führungsschienen 52 bzw. Y-Führungsschienen 56 einsetzen.
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Der X-Tisch 22 hat die Form eines Rahmens mit einer rechteckigen Aussparung 58, welche als Aufnahme für eine darin eingelegte Glasplatte 60 dient. Die Glasplatte 60 dient als Werkstückaufnahme 12, auf welcher das zu vermessende Werkstück aufgelegt werden kann. Die in den X-Tisch 22 eingelegte Glasplatte 60 wird auf drei Auflagepunkten gelagert, um ein statisch bestimmte Lagerung zu erreichen, und um eine Verwindung des X-Tisches 22 von der Glasplatte 60 zu entkoppeln. Die Glasplatte 60 wird vorzugsweise zusätzlich über seitliche Druckschrauben gegen ein Verrutschen gesichert. Zur eventuell notwendigen Fixierung des zu vermessenden Werkstückes können Spannelemente 62 (nur prinzipiell dargestellt) am Rahmen des X-Tisches 22 angebracht werden. Diese Spannelement 62 werden entweder in am X-Tisch 22 vorhandenen Gewinden 64 verschraubt oder magnetisch am Rahmen des X-Tisches 22 angebracht bzw. gehalten. Eine magnetische Halterung ist möglich, da der X-Tisch 22 aus einem magnetisierbaren Werkstoff, insbesondere aus Gusseisen, gefertigt ist.
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Von der Basis- bzw. Grundplatte 26 zum Y-Tisch verläuft eine Energieführungskette 66, welche Leitungen zur Versorgung der Positioniereinrichtung 16 mit Energie enthält. Üblicherweise wäre eine zweite Energieführungskette vom Y-Tisch 24 zum X-Tisch 22 erforderlich, was hier aber durch eine geschickte Anordnung einer Messeinrichtung 68 vermieden werden kann. Diese Messeinrichtung 68, welche auch als Wegmesssystem bezeichnet wird und zur Bestimmung der Position des X-Tisches 22 relativ zu dem Y-Tisch 24 dient, umfasst einen Maßstab 70 (auch als X-Maßstab bezeichnet) und einen Sensor 72 (auch als Wegmessgeber bezeichnet). Der X-Maßstab 70 ist vorliegend an dem in X-Richtung 18 verfahrbaren X-Tisch 22 angeordnet, während der Sensor bzw. Wegmessgeber 72 am Y-Tisch 24 montiert ist. Während eines Verfahrens des X-Tisches 22 verfährt also lediglich der Maßstab 70, wobei der Sensor bzw. Wegmessgeber 72 still steht. Somit müssen keine Energieversorgungskabel an den X-Tisch 22 geführt werden, da lediglich der Sensor bzw. Wegmessgeber 72 mit Energie versorgt werden muss, der X-Maßstab 70 jedoch nicht. Bei aus dem Stand der Technik bekannten Koordinatenmessgeräten ist die Anordnung der Messeinrichtung 68 meist umgekehrt realisiert, so dass der Sensor 72 an dem X-Tisch 22 angeordnet ist, was dann auch eine Energieversorgung des X-Tisches 22 notwendig macht.
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Wie aus 2 weiterhin ersichtlich ist, weist der X-Tisch 22 drei Auflageelemente 74a–c auf, welche jeweils ein Walzenpaar 76 umfassen. Die Walzenpaare 76 der einzelnen Auflageelemente 74a–c sind dabei derart angeordnet, dass die Längsrichtung der Walzenpaare 76 sich imaginär in einem Punkt 78 im Bereich der geometrischen Mittel des X-Tisches 22 treffen, wie dies durch gestrichelten Linien in 2 angedeutet ist. Die Auflageelemente 74a–c dienen dazu, eine Wechselpalette (nicht dargestellt) reproduzierbar auf den X-Tisch 22 auflegen zu können. Eine solche Wechselpalette weist dazu an ihrer Unterseite drei Kugelelemente auf, so dass je eine Kugel jedes Kugelelements jeweils eines der drei Walzenpaare 76 mittig kontaktiert. Auf diese Weise ist die Wechselpalette statisch bestimmt und spielfrei auf dem X-Tisch 22 gelagert. Dies ermöglicht eine exakte Messung und verhindert ein unerwünschtes Rutschen der Wechselpalette auf dem X-Tisch 22.
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3 zeigt den X-Tisch 22 von seiner Unterseite 80. Der X-Tisch 22 ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform als Gussteil ausgeführt. Ebenso ist auch der Y-Tisch 24, welcher nicht nochmals extra dargestellt ist, vorzugsweise als Gussteil ausgeführt. Die Ausführung als Gussteil hat insbesondere den Vorteil, dass sich der X- bzw. Y-Tisch 22, 24 dadurch sehr kostengünstig produzieren lassen. Gemäß dem Stand der Technik werden diese X- bzw. Y-Tische meist als Frästeile ausgestaltet bzw. aus dem Vollen gefräst. Dies ist im Vergleich zur Ausführung als Gussteil sehr aufwändig und kostenintensiv. Im Übrigen hat die Ausführung als Gussteil den Vorteil, dass sich dadurch auf einfache Weise Verrippungen bzw. Verstrebungen 82 in den X-Tisch bzw. den Y-Tisch integrieren lassen, so dass dieser aufgrund der relativ groß ausgeprägten Materialsstärke eine hohe mechanische Biegesteifigkeit aufweist. Dies wirkt sich wiederum vorteilhaft auf die Stabilität der Werkstückaufnahme 12 und damit auch vorteilhaft auf die Positionsgenauigkeit des Koordinatenmessgeräts 10 aus.
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Wie bereits beschrieben, ist der X-Tisch 22 über mindestens eine erste Kugelumlaufführung 50 auf dem Y-Tisch 24 entlang der X-Achse 18 geführt verfahrbar. Die zu der Kugelumlaufführung 50 gehörenden Kugelumlaufschuhe 24a–d sind vorzugsweise in das Gussteil des X-Tisches 22 eingebettet. Schutzbleche 84a–e sorgen für eine Abdeckung, um eine Quetschgefahr zu vermeiden. Dies ist insbesondere aus sicherheitstechnischen Gründen erforderlich, um zu vermeiden, dass Körperteile des Anwenders hier eingeklemmt werden können.
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Wie bereits erwähnt, werden sowohl für die X-Linearführung 30 als auch für die Y-Linearführung 32 vorzugsweise jeweils zwei Führungsschienen 52a, b und 56a, b eingesetzt. Auf jeder der beiden Führungsschienen 52a, 52b werden jeweils zwei Kugelumlaufschuhe 54a, b und 54c, d geführt (vgl. 2 und 3). Alternativ ist auch eine Anordnung möglich, bei der auf einer Führungsschiene 52a bzw. 52b nur ein Kugelumlaufschuh 54 geführt wird. Dies ist in gleicher Weise auch an der Y-Führung des Y-Tisches 24 möglich. Dadurch kann ein Verschränken des X-Tisches 22 oder des Y-Tisches 24 vermieden werden. Allerdings nimmt dadurch auch die Steifigkeit etwas ab und die kurzperiodischen Fehler nehmen zu.
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Im Gegensatz zum Stand der Technik wird der Kreuztisch 14 des neuen Koordinatenmessgeräts 10 hier also mit Kugelumlaufführungen 50, 32 ausgeführt. Bisher bekannte Kreuztische werden meist mit Kreuzrollenführungen ausgeführt. Dies hat jedoch den Nachteil, dass dadurch sehr genaue und teure Bauteiltoleranzen erforderlich sind und die einzelnen Bauteile sehr exakt aufeinander abgestimmt werden müssen. Hierdurch entsteht ein großer Montage- bzw. Justageaufwand. Die hier im Gegensatz dazu eingesetzten Kugelumlaufführungen sind hingegen stabiler ausgestaltet, zudem verschleiß- und wartungsärmer.
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In 4 ist der Messtisch 14 nochmals in einer vergrößerten Detailansicht gezeigt, aus der insbesondere der Antrieb der Positioniereinrichtung 16 ersichtlich ist. X-Tisch 22 und Y-Tisch 24 werden vorzugsweise über Spindelantriebe 84, 86 angetrieben. Der Spindelantrieb 84 des X-Tisches 82 wird nachfolgend als erster Spindelantrieb 84 bezeichnet, wohingegen der Spindelantrieb 86 des Y-Tisches 24 als zweiter Spindelantrieb 86 bezeichnet wird. Sowohl der erste als auch der zweite Spindelantrieb 84, 86 sind als reib- bzw. kraftschlüssige Spindelantriebe ausgestaltet. Im Vergleich zu herkömmlichen Spindelantrieben verwenden derartige Spindelantriebe keine Gewindespindeln sondern Spindelstangen mit glatten Oberflächen, welche nachfolgend als erste bzw. zweite Spindel 88, 90 bezeichnet werden. Eine Wälzmutter 92, 94 wird dabei jeweils über einen Aktor 96 bzw. 98, welcher meist als Elektromotor ausgestaltet ist, entlang der Spindel 88 bzw. 90 linear angetrieben. Der entscheidende Vorteil eines derartigen reibschlüssigen Spindelantriebs 84 bzw. 86 besteht darin, dass der Antrieb bei einer bestimmten eingestellten Kraft durchrutscht, welcher nur wenig über der zum Betrieb erforderlichen Antriebskraft liegt. Dadurch wird das Verletzungsrisiko deutlich verringert. Im Übrigen haben sich derartige kraft- bzw. reibschlüssige Spindelantriebe mit Wälzmuttern als energiesparend, geräusch- und wartungsarm herausgestellt.
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In 4 sind des Weiteren Aussparungen 100, 102 in dem X-Tisch 22 und dem Y-Tisch 24 ersichtlich. Diese Aussparungen 100, 102 dienen im Wesentlichen dazu, Licht einer Beleuchtungseinrichtung (nicht dargestellt), welche unterhalb des Y-Tisches 24 im Bereich der Basis- bzw. Grundplatte 26 angeordnet ist, durchzulassen, so dass dieses die auf dem X-Tisch 22 angeordnete Glasplatte 60 von unten anstrahlen kann. Das Licht der Beleuchtungseinrichtung gelangt somit von unten an das zu vermessende Werkstück bzw. strahlt von unten an diesem vorbei. Dadurch können optische Messungen im sogenannten Durchlichtverfahren gemacht werden.
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5 zeigt eine Prinzipskizze zur Veranschaulichung der Führung bzw. Aufhängung des Z-Schlittens 42 mit dem daran angeordneten Messkopf 34. Der Z-Schlitten 42 ist über eine Verschiebeeinheit 104, z. B. mittels einer Kugelumlaufführung an einer Linearführungsschiene 106 angeordnet. Da auf den Messkopf 34, den Z-Schlitten 42 sowie die Verschiebeeinheit 104 die Schwerkraft wirkt, variieren die Bewegungs- bzw. Antriebskräfte während des Verfahrens des Messkopfs 34 in Minus- und Plus-Z-Richtung 36. Um dies auszugleichen ist ein geeignet angeordnetes Gegengewicht 108 vorgesehen, mit Hilfe dessen sich die Bewegungskräfte weitestgehend harmonisieren lassen.
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Das Gegengewicht 108 steht über ein flexibles Übertragungselement 110, welches vorzugsweise als Seil ausgeführt ist, mit der Verschiebeeinheit 104 in Verbindung. Zur Umlenkung wird das Seil 110 über eine Rolle 112 geführt. Durch diese Umlenkungen bewegen sich der Messkopf 34 samt Z-Schlitten 24 und der Verschiebeeinheit 104 gegensinnig zu dem Gegengewicht 108, d. h. der Messkopf 34 bewegt sich nach unten, während sich das Gegengewicht 108 nach oben bewegt, und umgekehrt. Da sich die Gewichtskräfte dadurch weitestgehend kompensieren lassen, muss der Antriebsmotor zum Verfahren des Z-Schlittens 42 entlang der Z-Achse 36 nur noch die Trägheitskräfte der Bauteile sowie eventuell auftretende Reibungskräfte überwinden.
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Aus Platzgründen ist das Gegengewicht 108 innerhalb des Maschinengestells in einem Hohlkanal 114 angeordnet. Damit das Gegengewicht 108 beim Auf- und Abfahren nicht an dem Hohlkanal 114 streifen oder anstoßen kann, bedarf es einer mechanischen Führung. Diese Führung weist eine Führungsschiene 116 auf, welche im Inneren des Hohlkanals 114 an einer Seitenwand 118 befestigt ist.
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Die Befestigung der Führungsschiene 116 an der Seitenwand 118 ist in 6 zu sehen, die einen vergrößerten Ausschnitt einer solchen Befestigungsstelle im Schnitt zeigt. Wie hieraus ersichtlich wird, liegt die Führungsschiene 116 auf Abstandhaltern in Form von Abstandsbolzen 120 auf, von denen hier nur der untere näher mit Bezugszeichen versehen ist. Die Abstandsbolzen 120 sind mit einem Außengewinde 122 und einem Bund 124 versehen und in ein entsprechendes Innengewinde 126 in die Seitenwand 118 eingeschraubt. Damit die Führungsschiene 116 auf diesen Abstandsbolzen 120 aufliegt, wird die Führungsschiene 116 über Schrauben 128 gegen die Abstandsbolzen 120 gespannt. Dazu sind Bohrungen in den Abstandsbolzen 120 vorgesehen, durch die Schrauben 128 hindurch gesteckt werden, wobei die Gewinde der Schrauben 128 in entsprechende Innengewinde 130 der Führungsschiene 116 eingreifen.
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Die Außenfläche 132 der Seitenwand 118 ist in 6 als durchgehende Fläche ausgestaltet. Die Außenfläche ist hierzu komplett bearbeitet. Anstelle dessen ist es auch möglich, die betreffende Außenfläche 132 der Seitenwand 118 weitgehend unbearbeitet zu lassen und die Außenfläche 132 gezielt nur im Bereich der Abstandsbolzen 120 so zu bearbeiten, dass die Führungsschiene 116 auf den befestigten Abstandsbolzen 120 eben aufliegt. Dies kann beispielsweise über Flachsenkungen 134 erreicht werden, die koaxial zu den Gewindebohrung der Innengewinde der Seitenwand 118 liegen, wie dies aus 7 ersichtlich ist. In 7 ist eine solche alternative Befestigung der Führungsschiene 116 an der Seitenwand 118 zu sehen, wobei der einzige Unterschied gegenüber 6 darin zu sehen ist, dass nicht die ganze Außenfläche 132 der Seitenwand 118 bearbeitet ist, sondern lediglich im Bereich der Gewindebohrungen der Innengewinde 126 der Seitenwand 118, in die die Abstandsbolzen 120 eingeschraubt sind, entsprechende Flachsenkungen 134 vorgesehen sind. Hierdurch lässt sich der Aufwand für die Herstellung nochmals reduzieren.
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Das Anbringen der Führungsschiene 116 in der beschriebenen Art und Weise hat insbesondere folgende Vorteile: Die Linearführung des Gegengewichts 108 muss an einer bearbeiteten Gegenfläche angeschraubt sein. Eine direkte Anbringung an der Seitenwand 118 des Hohlkanals 114 würde jedoch eine präzise, glatte Bearbeitung der Innenseite 136 (siehe 5) des Hohlkanals 114 erfordern. Da der Hohlkanal bzw. die Tragstruktur 114 jedoch gegossen ist, lässt sich dies gar nicht oder nur mit sehr großem Aufwand gewährleisten. Eine Bearbeitung lässt sich im Normalfall nur auf der Außenfläche 132 des Hohlkanals 114 einfach gewährleisten. Durch das entsprechend vorgesehene Verbindungselement kann nun erreicht werden, dass die außenliegende bearbeitete Fläche 132 nach innen projiziert wird und ein Anschrauben der Linearführung 116 gestattet. Die Oberflächenqualität der Tragstrukturinnenseite 136 hat somit auf die Lage der Linearführung 116 keinen Einfluss mehr. Dadurch muss der Tragkörper bzw. der Hohlkanal 114 nicht mehr von innen bearbeitet werden. Durch den bzw. die Abstandsbolzen 120 kann die Führungsschiene 116 der Linearführung einfach von außen auf der Innenseite 136 der Tragstruktur 114 angeschraubt werden. Der vorhandene Bauraum wird dadurch optimal für das Gegengewicht 108 genützt. Das Gegengewicht 108 lässt sich somit innerhalb der Tragstruktur 114 geschützt entlang der Z-Achse 36 verschieben bzw. verfahren, ohne dass es zu einem Streifen von anderen in der Tragstruktur 114 angeordneten Gegenständen, wie z. B. Kabeln, kommt.
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Das Gegengewicht 108 kann dazu selbstverständlich in vielfältiger Art und Weise ausgebildet sein. Es kann z. B. einteilig, aber auch mehrteilig ausgebildet sein, so dass sich einzelne Teile des Gegengewichts 108 austauschen bzw. an das Gewicht des Z-Schlittens 42 anpassen lassen.
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8 zeigt nochmals die Führung des Gegengewichts 108 an der Führungsschiene 116. Das Gegengewicht ist dazu vorzugsweise mit Hilfe von Kugelumlaufschuhen 138a, b an der Führungsschiene 116 angeordnet. Alternativ ist auch eine Gleitführung mit Hilfe von Gleitschuhen möglich. Auch andere Linearführungen sind grundsätzlich denkbar. Schmiermittelkanäle 140c und 142c sind im Inneren der Führungsschiene 116 vorgesehen, über die Schmiermittel an die Kugelumlaufschuhe 138a, b gebracht werden kann. Dazu wird das Gegengewicht 108 mit den Kugelumlaufschuhen 138a, b noch weiter nach unten bewegt, bis sich die Kugelumlaufschuhe 138a, b über den Auslässen der Schmiermittelkanäle 140c, 142c befinden. Die Schmiermittelkanäle 140c, 142c sind hierzu mit Zuführleitungen 140a, b bzw. 142a, b verbunden, über die von der Außenseite 132 der Seitenwand 118 Schmiermittel zugeführt werden kann. Die Zuführleitungen 140a, b und 142a, b sind jeweils durchgehende Leitungen, die durch die Seitenwand 118 hindurchgehen, jedoch hinter der Schnittebene liegen und daher im Bereich der Seitenwand nicht zu sehen sind. Natürlich können die Zuführleitungen 140a, b und 142a, b zu einer gemeinsamen Zuführleitung zusammengefasst werden, so dass durch Einpressen von Schmiermittel in eine Zuführleitung beide Kugelumlaufschuhe 138a, b gemeinsam geschmiert werden. Allerdings kann dann nicht mehr selektiv einer der Kugelumlaufschuhe geschmiert werden.
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Zusammengefasst lässt sich also sagen, dass es den Erfindern gelungen ist, ein neues Koordinatenmessgerät in Kreuztischbauweise zu konstruieren, welches einfach zu fertigen ist, somit auch für die Fertigung in größeren Stückzahlen geeignet ist, und dessen Stabilitätseigenschaften und Positionsgenauigkeit im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Koordinatenmessgeräten weiter verbessert wurde.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10140174 A1 [0002]
- DE 102008037876 A1 [0008, 0010]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- http://www.konstruktionspraxis.vogel.de/themen/Antriebstechnik/Lineareinheiten/Articles/181261 [0040]
