DE102017205536A1

DE102017205536A1 - Luftlager mit variabler Luftzuführung

Info

Publication number: DE102017205536A1
Application number: DE102017205536.7A
Authority: DE
Inventors: Malte Langmack; Steffen Strauss; Wolfgang Strauss; Raphael Koch; Christof Poglitsch; Holger Hofmann; Nikolai Zeller
Original assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2018-10-04
Also published as: US10683894B2; CN108691895A; US20180283451A1

Abstract

Es wird ein Luftlager (120) zur beweglichen Lagerung von mindestens zwei Elementen vorgeschlagen. Das Luftlager (120) umfasst mindestens einen Lagergrundkörper (128) mit mindestens einem ersten Luftausströmungskanal (130) und mindestens einem zweiten Luftausströmungskanal (132). Der erste Luftausströmungskanal (130) ist über mindestens eine erste Luftzufuhrvorrichtung (134) mit Luft beaufschlagbar. Der zweite Luftausströmungskanal (132) ist über mindestens eine zweite Luftzufuhrvorrichtung (136) mit Luft beaufschlagbar.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Luftlager, insbesondere für ein Koordinatenmessgerät, und ein Koordinatenmessgerät.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Fluiddrucklager zur Führung von Werkzeugmaschinen oder Messgeräten, beispielsweise von Koordinatenmessgeräten zur Vermessung von Werkstücken, bekannt. Bei einer Führung mit einem Luftlager sind zueinander bewegliche Elemente, beispielsweise zwei Komponenten zur Bewegung eines Sensors des Koordinatenmessgeräts im dreidimensionalen Raum, durch einen Luftspalt getrennt voneinander gelagert. Bekannt sind aerostatische Lager, bei welchen der Luftspalt durch eine Luftzuführung in das Luftlager ausgebildet wird.
Derartige Lösungen erlauben exakte Messergebnisse bei der Vermessung des Werkstücks. Luftlager können eine hoch- und ultrapräzise Führung durch eine annähernde Reibungsfreiheit und eine hohe Steifigkeit ermöglichen. Luftlager können eingerichtet sein, kurzperiodische oder lokal auftretende Führungsfehler auszugleichen, so dass ein homogeneres Laufverhalten im Vergleich zu anderen Lagertypen, wie zum Beispiel Wälzlagern, erreicht werden kann.
Grundsätzlich sind verschiedene Luftlagertypen bekannt, welche sich durch Leistungskenngrößen wie Luftverbrauch, Lagerschwingung und Abhebeverhalten in Abhängigkeit einer aufgebrachten Kraft unterscheiden. Je nach Gewichtung der einzelnen Leistungskenngrößen in Abhängigkeit von der jeweiligen Anwendung, beispielsweise für verschiedene Lastfälle, können die Luftlagertypen vorteilhaft oder nachteilhaft sein. Bei unterschiedlichen Lastfällen bei Verwendung eines Luftlagertyps kann es so zu einer nicht ausreichenden Steifigkeit, bis hin zu einem Ausfall der Luftlagerung, kommen.
Aufgabe der Erfindung
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Luftlager und ein Koordinatenmessgerät bereitzustellen, welche die Nachteile bekannter Vorrichtungen zumindest weitgehend vermeiden. Insbesondere soll eine dem Lastfall angepasste Steifigkeit ermöglicht werden.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Linearführung und ein Koordinatenmessgerät mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination realisierbar sind, sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.
Im Folgenden werden die Begriffe „haben“, „aufweisen“, „umfassen“ oder „einschließen“ oder beliebige grammatikalische Abweichungen davon in nicht-ausschließlicher Weise verwendet. Dementsprechend können sich diese Begriffe sowohl auf Situationen beziehen, in welchen, neben dem durch diese Begriffe eingeführten Merkmal, keine weiteren Merkmale vorhanden sind, oder auf Situationen, in welchen ein oder mehrere weitere Merkmale vorhanden sind. Beispielsweise kann sich der Ausdruck „A hat B“, „A weist B auf“, „A umfasst B“ oder „A schließt B ein“ sowohl auf die Situation beziehen, in welcher, abgesehen von B, kein weiteres Element in A vorhanden ist (d.h. auf eine Situation, in welcher A ausschließlich aus B besteht), als auch auf die Situation, in welcher, zusätzlich zu B, ein oder mehrere weitere Elemente in A vorhanden sind, beispielsweise Element C, Elemente C und D oder sogar weitere Elemente.
Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „mindestens ein“ und „ein oder mehrere“ sowie grammatikalische Abwandlungen dieser Begriffe oder ähnliche Begriffe, wenn diese in Zusammenhang mit einem oder mehreren Elementen oder Merkmalen verwendet werden und ausdrücken sollen, dass das Element oder Merkmal einfach oder mehrfach vorgesehen sein kann, in der Regel lediglich einmalig verwendet werden, beispielsweise bei der erstmaligen Einführung des Merkmals oder Elementes. Bei einer nachfolgenden erneuten Erwähnung des Merkmals oder Elementes wird der entsprechende Begriff „mindestens ein“ oder „ein oder mehrere“ in der Regel nicht mehr verwendet, ohne Einschränkung der Möglichkeit, dass das Merkmal oder Element einfach oder mehrfach vorgesehen sein kann.
Weiterhin werden im Folgenden die Begriffe „vorzugsweise“, „insbesondere“, „beispielsweise“ oder ähnliche Begriffe in Verbindung mit optionalen Merkmalen verwendet, ohne dass alternative Ausführungsformen hierdurch beschränkt werden. So sind Merkmale, welche durch diese Begriffe eingeleitet werden, optionale Merkmale, und es ist nicht beabsichtigt, durch diese Merkmale den Schutzumfang der Ansprüche und insbesondere der unabhängigen Ansprüche einzuschränken. So kann die Erfindung, wie der Fachmann erkennen wird, auch unter Verwendung anderer Ausgestaltungen durchgeführt werden. In ähnlicher Weise werden Merkmale, welche durch „in einer Ausführungsform der Erfindung“ oder durch „in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung“ eingeleitet werden, als optionale Merkmale verstanden, ohne dass hierdurch alternative Ausgestaltungen ausgeschlossen oder der Schutzumfang der unabhängigen Ansprüche eingeschränkt werden soll. Weiterhin sollen durch diese einleitenden Ausdrücke sämtliche Möglichkeiten, die hierdurch eingeleiteten Merkmale mit anderen Merkmalen zu kombinieren, seien es optionale oder nichtoptionale Merkmale, unangetastet bleiben.
In einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Luftlager zur beweglichen Lagerung von mindestens zwei Elementen vorgeschlagen. Unter einem Luftlager kann ein grundsätzlich beliebig geformtes Führungselement verstanden werden, welches eingerichtet ist, das erste Element, beispielsweise ein Bauteil eines Koordinatenmessgeräts, insbesondere ein Portal und/oder eine Säule eines Portals des Koordinatenmessgeräts, gegen ein zweites Element, beispielsweise ein zweites Bauteil des Koordinatenmessgeräts, beispielsweise einen plattenförmigen Grundkörper, gegeneinander mittels Luft, insbesondere Druckluft, zu bewegen. Zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element kann ein Luftspalt angeordnet sein. Beispielsweise kann das erste Element auf dem Luftlager aufliegen und zwischen dem Luftlager und dem zweiten Element ein Luftspalt angeordnet sein.
Das Luftlager kann grundsätzlich bei verschiedenen Vorrichtungen des Maschinenbaus eingesetzt werden, wie beispielsweise bei Werkzeugmaschinen, Fräsmaschinen, Koordinatenmessgeräten. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird das Luftlager im Zusammenhang mit einem Koordinatenmessgerät beschrieben. Auch andere Einsatzgebiete sind jedoch denkbar.
Das Luftlager umfasst mindestens einen Lagergrundkörper mit mindestens einem ersten Luftausströmungskanal und mindestens einem zweiten Luftausströmungskanal. Der erste Luftausströmungskanal ist über mindestens eine erste Luftzufuhrvorrichtung mit Luft beaufschlagbar. Der zweite Luftausströmungskanal ist über mindestens eine zweite Luftzufuhrvorrichtung mit Luft beaufschlagbar.
Unter einem Lagergrundkörper kann allgemein ein beliebig geformter Grundkörper des Luftlagers verstanden werden, auf welchem und in welchem weitere Bauteile des Luftlagers angeordnet sind. Der Lagergrundkörper kann eine Geometrie aufweisen ausgewählt aus: einer rechteckigen Geometrie, einer quadratischen Geometrie, einer kreisförmigen Geometrie. Auch weitere Formen sind jedoch denkbar. Unter einem Luftausströmungskanal kann ein Strömungskanal verstanden werden, welcher eingerichtet ist, dass Luft in dem Lagergrundkörper strömen und aus dem Lagergrundköper heraus strömen kann. Der erste und/oder zweite Luftausströmungskanal können als mindestens eine Nut und/oder Bohrung in dem Lagergrundkörper ausgestaltet sein. Der erste und/oder zweite Luftausströmungskanal können als eine Fläche des Lagergrundkörpers, insbesondere eine dem zweiten Element zugewandte Fläche, umlaufende Nut ausgestaltet sein. Das Luftlager kann eine Vielzahl von Luftausströmungskanälen aufweisen, beispielsweise zwei, drei, vier oder mehr Luftausströmungskanäle. Die Ausdrücke „erster“ und „zweiter“ Luftausströmungskanal sind reine Bezeichnungen und geben keine Auskunft über eine Reihenfolge und darüber, ob der Lagergrundkörper weitere Luftausströmungskanäle aufweist.
Eine Geometrie und Anordnung des ersten und/oder zweiten Luftausströmungskanals kann an eine Geometrie des Lagergrundkörpers angepasst sein. Die Luftausströmungskanäle können eine Geometrie aufweisen ausgewählt aus: einer rechteckigen Geometrie, einer quadratischen Geometrie, einer kreisförmigen Geometrie. Auch weitere Formen sind jedoch denkbar. Der erste Luftausströmungskanal und der zweite Luftausströmungskanal können als eine Fläche des Luftlagerkörpers umlaufende Nut ausgestaltet sein. Der erste Luftausströmungskanal kann in mindestens einem ersten Bereich des Lagergrundkörpers und der zweite Luftausströmungskanal kann in mindestens einem zweiten Bereich des Lagergrundkörpers angeordnet sein. Der zweite Luftausströmungskanal kann radial um den ersten Luftausströmungskanal angeordnet sein. Der erste Luftausströmungskanal kann in einem Zentralbereich des Lagergrundkörpers angeordnet sein. Der zweite Luftausströmungskanal kann in einem äußeren Bereich des Lagergrundkörpers angeordnet sein. Ein Luftausströmungskanal ausgewählt aus dem ersten Luftausströmungskanal und dem zweiten Luftausströmungskanal kann einen in der Fläche des Lagergrundkörpers relativ zu dem anderen Luftströmungskanal innen liegenden Luftausströmungskanal aufweisen, und der andere Luftausströmungskanal kann einen in der Fläche des Lagergrundkörpers relativ zu dem anderen Luftströmungskanal außen liegenden Luftausströmungskanal aufweisen. Auch andere Ausgestaltungen sind jedoch denkbar.
Der erste Luftausströmungskanal und der zweite Luftausströmungskanal können fluidisch getrennt voneinander ausgestaltet sein. Unter dem Ausdruck „fluidisch getrennt“ kann verstanden werden, dass Luft aus dem ersten Luftausströmungskanal nicht in den zweiten Luftausströmungskanal einströmen kann und dass Luft aus dem zweiten Luftausströmungskanal nicht in den ersten Luftausströmungskanal einströmen kann. Der erste Luftausströmungskanal und der zweite Luftausströmungskanal können getrennt voneinander ausgestaltet sein und können nicht miteinander kommunizieren.
Unter einer „Luftzufuhrvorrichtung“ kann eine Vorrichtung verstanden werden, welche eingerichtet ist, um einen der Luftausströmungskanäle mit Luft zu beaufschlagen. Unter dem Ausdruck „mit Luft beaufschlagbar“ kann ein Zuführen und/oder Bereitstellen von Luft, insbesondere mittels Druck, verstanden werden. Das Luftlager kann mindestens eine Luftzufuhrbohrung aufweisen. Der erste Luftausströmungskanal und/oder der zweite Luftausströmungskanal können über die Luftzufuhrbohrung mit Luft beaufschlagbar sein. Beispielsweise kann das Luftlager eine Luftzufuhrbohrung für jeden der Luftausströmungskanäle aufweisen, und die Luftausströmungskanäle separat mit Luft beaufschlagt werden. Alternativ kann das Luftlager für mehrere der Luftausströmungskanäle eine gemeinsame Luftzufuhrbohrung aufweisen. Die gemeinsame Luftzufuhrbohrung kann derart ausgestaltet sein, dass der erste Luftausströmungskanal und der zweite Luftausströmungskanal im Wesentlichen gleichzeitig mit Luft beaufschlagt werden. Unter „im Wesentlichen gleichzeitig“ kann eine gleichzeitige Beaufschlagung verstanden werden, wobei Abweichungen von einer gleichzeitigen Beaufschlagung durch eine Anordnung der Luftausströmungskanäle möglich sind. Die Luftzufuhrvorrichtung kann mindestens einen Luftanschluss aufweisen, welcher eingerichtet ist, die Luftausströmungskanäle mit einer Luftversorgung, insbesondere einer separaten Luftversorgung, zu verbinden. Der Luftanschluss kann eine Schnittstelle aufweisen, in welche mindestens eine Zuleitung eingebracht werden kann.
Der erste Luftausströmungskanal und der zweite Luftausströmungskanal können getrennt voneinander mit Luft beaufschlagbar sein. Das Luftlager kann eingerichtet sein, um den ersten Luftausströmungskanal und den zweiten Luftausströmungskanal unabhängig voneinander mit Luft zu beaufschlagen. Das Luftlager kann eingerichtet sein, um den ersten Luftausströmungskanal und den zweiten Luftausströmungskanal mit verschiedenem Luftdruck zu beaufschlagen. Beispielsweise kann das Luftlager eingerichtet sein, um mindestens einen Luftausströmungskanal ausgewählt aus dem ersten Luftausströmungskanal und dem zweiten Luftausströmungskanal mit einem höheren oder niedrigeren Luftdruck zu beaufschlagen als den anderen Luftausströmungskanal. Das Luftlager kann als ein Luftlager mit variabler Luftzuführung ausgestaltet sein. Das Luftlager kann eingerichtet sein, eine Luftzufuhr zu dem ersten Luftausströmungskanal und/oder dem zweiten Luftausströmungskanal zu- und/oder abzuschalten. Das Luftlager kann mindestens ein Ventil zur Steuerung der Beaufschlagung des ersten Luftausströmungskanals und/oder des zweiten Luftausströmungskanals mit Luft aufweisen. Das Ventil kann eingerichtet sein, im Millisekunden-Bereich zu schalten. Das Ventil kann in einer Strömungsrichtung der Luft vor dem Luftanschluss angeordnet sein. Das Ventil kann vorzugsweise möglichst nah an dem Luftanschluss angeordnet sein, um Totzeiten gering zu halten.
Weiter sind Ausführungsformen denkbar, in welchen mindestens ein Luftausströmungskanal ausgewählt aus dem ersten Luftausströmungskanal und dem zweiten Luftausströmungskanal mit einem Vakuum beaufschlagt wird. Beispielsweise kann mindestens ein Luftausströmungskanal ausgewählt aus dem ersten Luftausströmungskanal und dem zweiten Luftausströmungskanal eingerichtet sein Luft, insbesondere Umgebungsluft, ab- und/oder anzusaugen. Das Luftlager kann beispielsweise als Sauglager verwendet werden.
Das Luftlager kann mindestens eine Steuerung aufweisen, welche eingerichtet ist, eine Beaufschlagung des ersten Luftausströmungskanals und/oder des zweiten Luftausströmungskanals mit Luft einzustellen. Unter „einer Steuerung“ kann dabei allgemein eine elektronische Vorrichtung verstanden sein, welche eingerichtet ist, um eine Beaufschlagung des ersten Luftausströmungskanals und/oder des zweiten Luftausströmungskanals einzustellen. Unter dem Ausdruck „eine Beaufschlagung einzustellen“ kann eine Anpassung eines Volumenstroms, insbesondere an einen Lastfall, und/oder ein Ab- und/oder Zuschalten der Luftzufuhr des ersten Luftausströmungskanals und/oder des zweiten Luftausströmungskanals, insbesondere eine Steuerung des Ventils, verstanden werden.
Das Luftlager kann mindestens einen Sensor aufweisen, welcher eingerichtet ist, einen Lagerhub und/oder einen Lagerdruck und/oder einem Lagerdurchfluss zu erfassen. Die Steuerung kann eingerichtet sein, die Beaufschlagung des ersten Luftausströmungskanals und/oder des zweiten Luftausströmungskanals in Abhängigkeit von dem erfassten Lagerhub und/oder Lagerdruck und/oder Lagerdurchfluss einzustellen. Die Steuerung kann gemäß der Steuerung der DE 10 2015 106 831 A1 ausgestaltet sein. Beispielsweise können eine oder mehrere elektronische Verbindungen zwischen dem Sensor und der Steuerung vorgesehen sein. Die Steuerung kann beispielsweise mindestens eine Datenverarbeitungsvorrichtung umfassen, beispielsweise mindestens einen Computer oder Mikrocontroller.
Die Datenverarbeitungsvorrichtung kann einen oder mehrere flüchtige und/oder nichtflüchtige Datenspeicher aufweisen, wobei die Datenverarbeitungsvorrichtung beispielsweise programmtechnisch eingerichtet sein kann, um den Sensor anzusteuern. Die Steuerung kann weiterhin mindestens eine Schnittstelle umfassen, beispielsweise eine elektronische Schnittstelle und/oder eine Mensch-Maschine-Schnittstelle wie beispielsweise eine Eingabe-/Ausgabe-Vorrichtung wie ein Display und/oder eine Tastatur. Die Steuerung kann beispielsweise zentral oder auch dezentral aufgebaut sein. Auch andere Ausgestaltungen sind denkbar.
Die variable Beaufschlagung des ersten und/oder des zweiten Luftausströmungskanals kann eine Anpassung der Steifigkeit des Lagers auf den Bedarfsfall ermöglichen. Beispielsweise kann bei einer geringen Last nur der Luftausströmungskanal in dem Zentralbereich mit Luft beaufschlagt werden. Bei einer größeren Last kann alternativ oder zusätzlich der Luftausströmungskanal in dem äußeren Bereich zugeschaltet werden. Bei gleichbleibendem Hub kann durch Zuschalten mindestens eines der Luftausströmkanäle, insbesondere durch Zuschalten eines in dem äußeren Bereich des Lagers angeordneten Luftausströmungskanals, die Tragkraft des Lagers erhöht werden.
Die Steuerung kann eingerichtet sein, eine Beaufschlagung des ersten Luftströmungskanals und/oder des zweiten Luftausströmungskanals zeitweise, insbesondere für eine vorgebbare oder vorgegebene Zeitdauer, zuzuschalten und/oder zeitweise abzuschalten. Während eines Verfahrbetriebs der Elemente, beispielsweise des Koordinatenmessgeräts, zueinander ist bei Konstantgeschwindigkeiten zumeist nicht eine maximale Steifigkeit der Lagerung erforderlich. Die Steuerung kann eingerichtet sein, bei Konstantgeschwindigkeit nur einen Luftausströmungskanal ausgewählt aus dem ersten und dem zweiten Luftausströmungskanal mit Luft zu beaufschlagen. Während des Verfahrbetriebs der Elemente zueinander kann es zu ruckartig auftretenden Zusatzlasten bei Beschleunigungs- und Bremsvorgängen kommen. Hier kann zu einer zu tragenden, statischen Last noch eine Last infolge einer positiven oder negativen Beschleunigung hinzukommen. Die Steuerung kann eingerichtet sein, bei Beschleunigungs- und Bremsvorgängen eine Beaufschlagung des Luftströmungskanals in dem äußeren Bereich zu zuschalten. So kann eine Lagerkraft für eine vorgebbare oder vorgegebene Zeitdauer erhöht werden und ein Aufsitzen des Luftlagers verhindert werden.
Das Luftlager kann weiter mindestens ein Druckspeicher aufweisen. Der Druckspeicher kann eingerichtet sein, einen kontinuierlichen Luftstrom mit geringen Druckschwankungen bereitzustellen.
Das Luftlager kann mindestens eine Drosselvorrichtung aufweisen. Unter einer Drosselvorrichtung kann ein Bauteil verstanden werden, welches eingerichtet ist, einen Volumenstrom aus dem ersten Luftausströmungskanal und/oder dem zweiten Luftausströmungskanal zu regulieren, insbesondere zu reduzieren. Die Drosselvorrichtung kann mindestens ein Element aufweisen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: mindestens einer Platte aus porösem Material, beispielsweise umfassend eine gesinterte Keramik, Messing, Graphit; mindestens einer Bohrungsplatte. Die Bohrungsplatte kann eine Vielzahl von Drosselbohrungen aufweisen. Die Drosselbohrungen können derart angeordnet sein, dass Luft aus den Luftaustrittskanälen austreten kann. Die Drosselvorrichtung kann an dem Lagergrundkörper befestigt sein, beispielsweise mit mindestens einer formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen und/oder stoffschlüssigen Verbindung. Beispielsweise kann die Drosselvorrichtung an dem Lagergrundkörper über eine Klebeverbindung und/oder eine Lötverbindung und/oder eine Schnappverbindung und/oder eine Schraubverbindung fixiert sein. Die Drosselvorrichtung kann eine Vielzahl von Platten und/oder Bohrungsplatten aufweisen. Beispielsweise kann die Drosselvorrichtung eine erste Platte und/oder erste Bohrungsplatte aufweisen, welche eingerichtet ist einen Volumenstrom aus dem ersten Luftausströmungskanal zu regulieren. Die Drosselvorrichtung kann eine zweite Platte und/oder zweite Bohrungsplatte aufweisen, welche eingerichtet ist einen Volumenstrom aus dem zweiten Luftausströmungskanal zu regulieren. Auch andere Ausgestaltungen mit weiteren Platten und/oder Bohrungsplatten sind denkbar, beispielsweise mit drei, vier, fünf oder mehr Platten und/oder Bohrungsplatten.
In einem weiteren Aspekt wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Koordinatenmessgerät umfassend mindestens ein Luftlager vorgeschlagen. Das Luftlager umfasst mindestens einen Lagergrundkörper mit mindestens einem ersten Luftausströmungskanal und mindestens einem zweiten Luftausströmungskanal. Der erste Luftausströmungskanal ist über mindestens eine erste Luftzufuhrvorrichtung mit Luft beaufschlagbar. Der zweite Luftausströmungskanal ist über mindestens eine zweite Luftzufuhrvorrichtung mit Luft beaufschlagbar.
Das Luftlager kann nach einem der oben beschriebenen Ausführungsformen ausgestaltet sein. Für Einzelheiten und Definitionen in Bezug auf das Koordinatenmessgerät wird auf die Beschreibung des Luftlagers verwiesen.
Das Koordinatenmessgerät kann ein Portalmessgerät oder ein Brückenmessgerät sein. Das Koordinatenmessgerät kann einen Messtisch zur Auflage mindestens eines Werkstückes aufweisen. Das Koordinatenmessgerät kann mindestens ein Portal aufweisen, welches mindestens eine erste vertikale Säule, mindestens eine zweite vertikale Säule und eine die erste vertikale Säule und die zweite vertikale Säule verbindende Traverse aufweist. Mindestens eine vertikale Säule ausgewählt aus der ersten und zweiten vertikalen Säule kann auf dem Messtisch mittels des Luftlagers in einer horizontalen Richtung beweglich gelagert sein. Die horizontale Richtung kann eine Richtung entlang einer y-Achse sein. Das Koordinatenmessgerät kann ein Koordinatensystem, beispielsweise ein kartesisches Koordinatensystem oder ein Kugelkoordinatensystem, aufweisen. Auch andere Koordinatensysteme sind denkbar. Ein Ursprung oder Nullpunkt des Koordinatensystems kann beispielsweise durch einen Sensor des Koordinatenmessgeräts gegeben sein. Beispielsweise können horizontal entlang der y-Achse eine Vielzahl von Luftlagern angeordnet sein und eingerichtet sein, das Portal und/oder die mindestens eine Säule des Portals linear, entlang der y-Achse zu bewegen. Eine x-Achse kann senkrecht zur y-Achse, in einer Ebene der Auflagefläche des Messtischs verlaufen. Senkrecht zu der Ebene der Auflagefläche, in eine vertikale Richtung, kann sich eine z-Achse erstrecken. Die vertikalen Säulen können sich entlang der z-Achse erstrecken. Die Traverse kann sich entlang der x-Achse erstrecken.
Das Koordinatenmessgerät kann mindestens einen Messschlitten aufweisen, welcher entlang der Traverse beweglich gelagert ist. Unter einem Messschlitten kann allgemein ein Schlitten verstanden werden, welcher eingerichtet ist, direkt oder mittels weiterer Bauteile mindestens eine Sensorvorrichtung aufzunehmen. In dem Messschlitten kann eine in eine vertikale Richtung, beispielsweise entlang der z-Achse, bewegliche Pinole gelagert ist. An einem unteren Ende, insbesondere einem in Richtung Auflagefläche zeigenden Ende, der Pinole kann ein Sensor, beispielsweise ein taktiler Sensor, mit welchem eine Oberfläche des Werkstückes abgetastet werden kann, angeordnet sein. Unter einem Werkstück kann dabei allgemein im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein beliebig geformtes zu vermessendes Objekt verstanden werden.
Die Bewegung der Elemente des Koordinatenmessgeräts kann manuell und/oder automatisch betrieben und/oder eingestellt und/oder verstellt werden. Das Koordinatenmessgerät kann mindestens einen Antrieb aufweisen, beispielsweise mindestens einen Motor. Das Koordinatenmessgerät kann eine Steuerungseinheit aufweisen, welche eingerichtet ist, das Luftlager anzusteuern und die Elemente entlang der horizontalen Richtung zu bewegen. Die Steuerungseinheit kann weiterhin mindestens eine Schnittstelle umfassen, beispielsweise eine elektronische Schnittstelle und/oder eine Mensch-Maschine-Schnittstelle wie beispielsweise eine Eingabe-/Ausgabe-Vorrichtung wie ein Display und/oder eine Tastatur und/oder ein Bedienpult.
Das Koordinatenmessgerät kann eingerichtet sein, das Werkstück, insbesondere eine Oberfläche des Werkstücks, durch Bewegen des Portals und/oder des Messschlittens und/oder der Pinole in allen drei Raumrichtungen mit der Sensorvorrichtung abzutasten. Die Sensorvorrichtung kann beispielsweise mindestens einen Tastkopf umfassen, beispielsweise mindestens eine Tastkugel. Die Sensorvorrichtung kann eingerichtet sein, mindestens ein Signal zu erzeugen, beispielsweise ein elektronisches Signal. Das Koordinatenmessgerät kann weiterhin mindestens eine Auswerteeinheit aufweisen, welche eingerichtet ist, das von der Sensorvorrichtung erzeugte Signal auszuwerten und um aus dem Signal mindestens eine Information über einen Messpunkt an der Oberfläche des Werkstücks zu erzeugen.
In einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Betrieb eines Luftlagers vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

- Beaufschlagen mindestens eines ersten Luftausströmungskanals des Luftlagers über mindestens eine erste Luftzufuhrvorrichtung mit Luft;
- Beaufschlagen mindestens eines zweiten Luftausströmungskanal des Luftlagers über mindestens eine zweite Luftzufuhrvorrichtung mit Luft.

Die Verfahrensschritte können in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Auch eine andere Reihenfolge ist grundsätzlich möglich. Weiterhin können einer oder mehrere oder alle Verfahrensschritte auch wiederholt durchgeführt werden. Weiterhin können zwei oder mehrere der Verfahrensschritte auch ganz oder teilweise zeitlich überlappend oder gleichzeitig durchgeführt werden. Das Verfahren kann, zusätzlich zu den genannten Verfahrensschritten, auch weitere Verfahrensschritte umfassen.
Das Verfahren kann einen Messschritt aufweisen, wobei in dem Messschritt ein Lagerhub und/oder ein Lagerdruck und/oder ein Lagerdurchfluss erfasst werden. Der erste Luftausströmungskanal und/oder der zweite Luftausströmungskanal können in Abhängigkeit von dem erfassten Lagerhub und/oder Lagerdruck und/oder Lagerdurchfluss mit Luft beaufschlagt werden.
In dem Verfahren kann ein Luftlager nach einer der oben beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden. Für Einzelheiten und Definitionen in Bezug auf das Koordinatenmessgerät wird auf die Beschreibung des Luftlagers verwiesen.
Zusammenfassend sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung folgende Ausführungsformen besonders bevorzugt:

Ausführungsform 1: Luftlager zur beweglichen Lagerung von mindestens zwei Elementen, wobei das Luftlager mindestens einen Lagergrundkörper mit mindestens einem ersten Luftausströmungskanal und mindestens einem zweiten Luftausströmungskanal umfasst, wobei der erste Luftausströmungskanal über mindestens eine erste Luftzufuhrvorrichtung mit Luft beaufschlagbar ist, wobei der zweite Luftausströmungskanal über mindestens eine zweite Luftzufuhrvorrichtung mit Luft beaufschlagbar ist.
Ausführungsform 2: Luftlager nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei der erste Luftausströmungskanal und der zweite Luftausströmungskanal fluidisch getrennt voneinander ausgestaltet sind.
Ausführungsform 3: Luftlager nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei der erste Luftausströmungskanal und der zweite Luftausströmungskanal getrennt voneinander mit Luft beaufschlagbar sind.
Ausführungsform 4: Luftlager nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das Luftlager mindestens eine Luftzufuhrbohrung aufweist, wobei der erste Luftausströmungskanal und/oder der zweite Luftausströmungskanal über die Luftzufuhrbohrung mit Luft beaufschlagbar sind.
Ausführungsform 5: Luftlager nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das Luftlager eine Vielzahl von Luftausströmungskanälen aufweist.
Ausführungsform 6: Luftlager nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der erste Luftausströmungskanal in mindestens einem ersten Bereich des Lagergrundkörpers und der zweite Luftausströmungskanal in mindestens einem zweiten Bereich des Lagergrundkörpers angeordnet sind.
Ausführungsform 7: Luftlager nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei der erste Luftausströmungskanal in einem Zentralbereich des Lagergrundkörpers angeordnet ist und wobei der zweite Luftausströmungskanal in einem äußeren Bereich des Lagergrundkörpers angeordnet ist.
Ausführungsform 8: Luftlager nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das Luftlager mindestens eine Drosselvorrichtung aufweist, wobei die Drosselvorrichtung mindestens ein Element aufweist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: mindestens einer Platte aus porösem Material, beispielsweise umfassend eine gesinterte Keramik, Messing, Graphit; mindestens einer Bohrungsplatte.
Ausführungsform 9: Luftlager nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei die Bohrungsplatte eine Vielzahl von Drosselbohrungen aufweist, wobei die Drosselbohrungen derart angeordnet sind, dass Luft aus den Luftaustrittskanälen austreten kann.
Ausführungsform 10: Luftlager nach einer der zwei vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Drosselvorrichtung an dem Lagergrundkörper befestigt ist.
Ausführungsform 11: Luftlager nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der Lagergrundkörper eine Geometrie aufweist ausgewählt aus: einer rechteckigen Geometrie, einer quadratischen Geometrie, einer kreisförmigen Geometrie, wobei die Luftausströmungskanäle eine Geometrie aufweisen ausgewählt aus: einer rechteckigen Geometrie, einer quadratischen Geometrie, einer kreisförmigen Geometrie.
Ausführungsform 12: Luftlager nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das Luftlager mindestens ein Ventil zur Steuerung der Beaufschlagung des ersten Luftausströmungskanals und/oder des zweiten Luftausströmungskanals mit Luft aufweist.
Ausführungsform 13: Luftlager nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das Luftlager mindestens einen Druckspeicher aufweist.
Ausführungsform 14: Luftlager nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das Luftlager mindestens eine Steuerung aufweist, welche eingerichtet ist, eine Beaufschlagung des ersten Luftausströmungskanals und/oder des zweiten Luftausströmungskanals mit Luft einzustellen.
Ausführungsform 15: Luftlager nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei das Luftlager mindestens einen Sensor aufweist, welcher eingerichtet ist, einen Lagerhub und/oder einen Lagerdruck und/oder einen Lagerdurchfluss zu erfassen, wobei die Steuerung eingerichtet ist, die Beaufschlagung des ersten Luftausströmungskanals und/oder des zweiten Luftausströmungskanals in Abhängigkeit von dem erfassten Lagerhub und/oder Lagerdruck und/oder Lagerdurchfluss einzustellen.
Ausführungsform 16: Koordinatenmessgerät umfassend mindestens ein Luftlager, wobei das Luftlager mindestens einen Lagergrundkörper mit mindestens einem ersten Luftausströmungskanal und mindestens einem zweiten Luftausströmungskanal umfasst, wobei der erste Luftausströmungskanal über mindestens eine erste Luftzufuhrvorrichtung mit Luft beaufschlagbar ist, wobei der zweite Luftausströmungskanal über mindestens eine zweite Luftzufuhrvorrichtung mit Luft beaufschlagbar ist.
Ausführungsform 17: Koordinatenmessgerät nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei das Luftlager nach einer der vorhergehenden, ein Luftlager betreffenden Ausführungsformen ausgestaltet ist.
Ausführungsform 18: Koordinatenmessgerät nach einer der vorhergehenden, ein Koordinatenmessgerät betreffenden Ausführungsformen, wobei das Koordinatenmessgerät ein Portalmessgerät oder ein Brückenmessgerät ist.
Ausführungsform 19: Koordinatenmessgerät nach einer der vorhergehenden, ein Koordinatenmessgerät betreffenden Ausführungsformen, wobei das Koordinatenmessgerät mindestens eine Trägervorrichtung und mindestens ein Messsystem aufweist, wobei das Messsystem und/oder die Trägervorrichtung mittels der Luftlagerung beweglich gelagert sind.
Ausführungsform 20: Verfahren zum Betrieb eines Luftlagers, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- - Beaufschlagen mindestens eines ersten Luftausströmungskanals des Luftlagers über mindestens eine erste Luftzufuhrvorrichtung mit Luft;
- - Beaufschlagen mindestens eines zweiten Luftausströmungskanal des Luftlagers über mindestens eine zweite Luftzuführvorrichtung mit Luft.
Ausführungsform 21: Verfahren nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei das Verfahren einen Messschritt aufweist, wobei in dem Messschritt ein Lagerhub und/oder ein Lagerdruck und/oder ein Lagerdurchfluss erfasst werden, wobei der erste Luftausströmungskanal und/oder der zweite Luftausströmungskanal in Abhängigkeit von dem erfassten Lagerhub und/oder Lagerdruck und/oder Lagerdurchfluss mit Luft beaufschlagt wird.
Ausführungsform 22: Verfahren nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei ein Luftlager nach einer der vorhergehenden, ein Luftlager betreffenden Ausführungsformen verwendet wird.

Figurenliste
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen, insbesondere in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Ausführungsbeispiele sind in den Figuren schematisch dargestellt. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche bzw. hinsichtlich ihrer Funktionen einander entsprechende Elemente.
Im Einzelnen zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Koordinatenmessgeräts;
2A und 2B eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Luftlagers;
3A und 3B schematische Darstellung zweier Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Luftlagers; und
4A und 4B Darstellung des Lagerhubs in Abhängigkeit der Tragkraft und des Volumenstroms.

Ausführungsbeispiele
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Koordinatenmessgeräts 110. Das Koordinatenmessgerät 110 kann als Portalmessgerät ausgestaltet sein. Das Koordinatenmessgerät kann eine Trägervorrichtung aufweisen, insbesondere einen Portalträger 112. Das Koordinatenmessgerät kann einen Messtisch 114 zur Auflage eines Werkstücks 116 aufweisen. Der Portalträger 112 kann auf vertikale Säulen 118 angeordnet sein. Das Koordinatenmessgerät 110 weist mindestens ein Luftlager 120 auf. Die Trägervorrichtung kann mittels des Luftlagers 120 in einer horizontalen Richtung beweglich gelagert sein. Die Säulen 118 können mittels des Luftlagers 120 lagerbar und in horizontaler Richtung verfahrbar auf dem Messtisch 114 angeordnet sein. Die horizontale Richtung kann eine Richtung entlang einer y-Achse sein. Das Koordinatenmessgerät 110 kann ein Koordinatensystem, beispielsweise ein kartesisches Koordinatensystem oder ein Kugelkoordinatensystem, aufweisen. Auch andere Koordinatensysteme sind denkbar. Ein Ursprung oder Nullpunkt des Koordinatensystems kann beispielsweise durch eine Sensorvorrichtung 126 des Koordinatenmessgeräts 110 gegeben sein. Beispielsweise können horizontal entlang der y-Achse eine Vielzahl von Luftlagern 120 angeordnet sein und eingerichtet sein, das Portal und/oder die mindestens eine Säule 118 des Portals linear, entlang der y-Achse zu bewegen. Eine x-Achse kann senkrecht zur y-Achse, in einer Ebene des Messtischs 114 verlaufen. Senkrecht zu der Ebene der Auflagefläche, in eine vertikale Richtung, kann sich eine z-Achse erstrecken. Die vertikalen Säulen 118 können sich entlang der z-Achse erstrecken. Eine Traverse kann sich entlang der x-Achse erstrecken.
Das Koordinatenmessgerät 110 kann mindestens ein Messsystem aufweisen, welches mittels des Luftlagers 120 beweglich gelagert ist. Das Koordinatenmessgerät 110 kann mindestens einen Messschlitten 122 aufweisen, welcher entlang der Traverse beweglich gelagert ist. In dem Messschlitten 122 kann eine in vertikaler Richtung, beispielsweise entlang der z-Achse, bewegliche Aufnahme 124 gelagert sein. An einem unteren Ende, insbesondere einem in Richtung Messtisch 114 zeigenden Ende, der Aufnahme 124 kann eine Sensorvorrichtung 126, beispielsweise ein taktiler Sensor, mit welchem eine Oberfläche des Werkstückes 116 abgetastet werden kann, angeordnet sein. Die Aufnahme 124 kann mittels des Luftlagers 120 lagerbar und verfahrbar angeordnet sein.
Die Bewegung der beweglichen Elemente des Koordinatenmessgeräts 110, insbesondere der Aufnahme 124 und der vertikalen Säulen 118, kann manuell und/oder automatisch betrieben und/oder eingestellt und/oder verstellt werden. Das Koordinatenmessgerät 110 kann mindestens einen Antrieb aufweisen, beispielsweise mindestens einen Motor. Das Koordinatenmessgerät 110 kann eine Steuerungseinheit aufweisen, welche eingerichtet ist, das Luftlager 120 anzusteuern und die Elemente entlang der horizontalen Richtung zu bewegen. Die Steuerungseinheit kann weiterhin mindestens eine Schnittstelle umfassen, beispielsweise eine elektronische Schnittstelle und/oder eine Mensch-Maschine-Schnittstelle wie beispielsweise eine Eingabe-/Ausgabe-Vorrichtung wie ein Display und/oder eine Tastatur und/oder ein Bedienpult.
Das Koordinatenmessgerät 110 kann eingerichtet sein, das Werkstück 116, insbesondere eine Oberfläche des Werkstücks 116, durch Bewegen des Portals und/oder des Messschlittens 122 und/oder der Aufnahme 124 in allen drei Raumrichtungen mit der Sensorvorrichtung 126 abzutasten. Die Sensorvorrichtung 126 kann beispielsweise mindestens einen Tastkopf umfassen, beispielsweise mindestens eine Tastkugel. Die Sensorvorrichtung 126 kann eingerichtet sein, mindestens ein Signal zu erzeugen, beispielsweise ein elektronisches Signal. Das Koordinatenmessgerät 110 kann weiterhin mindestens eine Auswerteeinheit aufweisen, welche eingerichtet ist, das von der Sensorvorrichtung 126 erzeugte Signal auszuwerten und um aus dem Signal mindestens eine Information über einen Messpunkt an der Oberfläche des Werkstücks 116 zu erzeugen.
2A zeigt eine Schnittdarstellung des Luftlagers 120. Das Luftlager 120 kann durch einen Luftspalt von einer Führungseinheit, beispielsweise dem Messtisch 114, getrennt sein. Das Luftlager 120 umfasst mindestens einen Lagergrundkörper 128 mit mindestens einem ersten Luftausströmungskanal 130 und mindestens einem zweiten Luftausströmungskanal 132. Der erste Luftausströmungskanal 130 ist über mindestens eine erste Luftzufuhrvorrichtung 134 mit Luft beaufschlagbar. Der zweite Luftausströmungskanal 132 ist über mindestens eine zweite Luftzufuhrvorrichtung 136 mit Luft beaufschlagbar.
Der erste Luftausströmungskanal 130 kann in mindestens einem ersten Bereich des Lagergrundkörpers 128 und der zweite Luftausströmungskanal 132 kann in mindestens einem zweiten Bereich des Lagergrundkörpers 128 angeordnet sein. Der zweite Luftausströmungskanal 132 kann radial um den ersten Luftausströmungskanal 130 angeordnet sein. Der erste Luftausströmungskanal 130 kann in einem Zentralbereich des Lagergrundkörpers 128 angeordnet sein. Der zweite Luftausströmungskanal 132 kann in einem äußeren Bereich des Lagergrundkörpers angeordnet sein. Ein Luftausströmungskanal ausgewählt aus dem ersten Luftausströmungskanal 130 und dem zweiten Luftausströmungskanal 132 kann einen in der Fläche des Lagergrundkörpers 128 relativ zu dem anderen Luftströmungskanal innen liegenden Luftausströmungskanal aufweisen, und der andere Luftausströmungskanal kann einen in der Fläche des Lagergrundkörpers relativ zu dem anderen Luftströmungskanal außen liegenden Luftausströmungskanal aufweisen.
Der erste Luftausströmungskanal 130 und der zweite Luftausströmungskanal 132 können fluidisch getrennt voneinander ausgestaltet sein. Der erste Luftausströmungskanal 130 und der zweite Luftausströmungskanal 132 können getrennt voneinander ausgestaltet sein und können nicht miteinander kommunizieren. Das Luftlager 120 kann mindestens eine Luftzufuhrbohrung 138 aufweisen. Der erste Luftausströmungskanal 130 und/oder der zweite Luftausströmungskanal 132 können über die Luftzufuhrbohrung 138 mit Luft beaufschlagbar sein. Beispielsweise kann das Luftlager 120 eine Luftzufuhrbohrung 138 für jeden der Luftausströmungskanäle aufweisen und die Luftausströmungskanäle separat mit Luft beaufschlagt werden. Alternativ kann das Luftlager 120 für mehrere der Luftausströmungskanäle eine gemeinsame Luftzufuhrbohrung 138 aufweisen. Die gemeinsame Luftzufuhrbohrung 138 kann derart ausgestaltet sein, dass der erste Luftausströmungskanal 130 und der zweite Luftausströmungskanal 132 im Wesentlichen gleichzeitig mit Luft beaufschlagt werden. Die erste Luftzufuhrvorrichtung 134 kann mindestens einen ersten Luftanschluss 140 aufweisen, welcher eingerichtet ist, den ersten Luftausströmungskanal 130 mit einer Luftversorgung, insbesondere einer separaten Luftversorgung, zu verbinden. Die zweite Luftzufuhrvorrichtung 136 kann mindestens einen zweiten Luftanschluss 142 aufweisen, welcher eingerichtet ist, den zweiten Luftausströmungskanal 132 mit einer Luftversorgung, insbesondere einer separaten Luftversorgung, zu verbinden. Der Luftanschluss 140, 142 kann eine Schnittstelle aufweisen, in welche mindestens eine Zuleitung eingebracht werden kann.
Das Luftlager 120 kann mindestens eine Drosselvorrichtung 144 aufweisen. Die Drosselvorrichtung 144 kann mindestens ein Element aufweisen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: mindestens einer Platte aus porösem Material, beispielsweise umfassend eine gesinterte Keramik, Messing, Graphit; mindestens einer Bohrungsplatte. Die Bohrungsplatte kann eine Vielzahl von Drosselbohrungen aufweisen. Die Drosselbohrungen können derart angeordnet sein, dass Luft aus den Luftaustrittskanälen austreten kann. Die Drosselvorrichtung 144 kann an dem Lagergrundkörper 128 befestigt sein, beispielsweise mit mindestens einer formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen und/oder stoffschlüssigen Verbindung. Beispielsweise kann die Drosselvorrichtung 144 an dem Lagergrundkörper 128 über eine Klebeverbindung und/oder eine Lötverbindung und/oder eine Schnappverbindung und/oder eine Schraubverbindung fixiert sein.
2A zeigt eine Beaufschlagung des ersten Luftausströmkanals 130, wobei die Luftströmungsrichtung mit Pfeilen gekennzeichnet ist. 2B zeigt eine Beaufschlagung des zweiten Luftausströmkanals 132. Die Luftströmungsrichtung ist ebenfalls mit Pfeilen gekennzeichnet.
3A und 3B zeigen schematische Darstellungen zweier Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Luftlagers 120. Wie in den 3A und 3B gezeigt, können der erste Luftausströmungskanal 130 und der zweite Luftausströmungskanal 132 getrennt voneinander mit Luft beaufschlagbar sein. Das Luftlager 120 kann eingerichtet sein, um den ersten Luftausströmungskanal 130 und den zweiten Luftausströmungskanal 132 unabhängig voneinander mit Luft zu beaufschlagen. Das Luftlager 120 kann als ein Luftlager mit variabler Luftzuführung ausgestaltet sein. Das Luftlager 120 kann eingerichtet sein, eine Luftzufuhr zu dem ersten Luftausströmungskanal 130 und/oder dem zweiten Luftausströmungskanal 132 zu- und/oder abzuschalten. Das Luftlager 120 kann, wie beispielhaft für den zweiten Luftausströmungskanal 132 in 3B gezeigt, mindestens ein Ventil 146 zur Steuerung der Beaufschlagung des ersten Luftausströmungskanals 130 und/oder des zweiten Luftausströmungskanals 132 mit Luft aufweisen. Das Ventil 146 kann eingerichtet sein, im Millisekunden-Bereich zu schalten. Das Ventil 146 kann in einer Strömungsrichtung der Luft vor dem Luftanschluss 140, 142 angeordnet sein. Das Ventil 146 kann vorzugsweise möglichst nah an dem Luftanschluss 140, 142 angeordnet sein, um Totzeiten gering zu halten.
Das Luftlager 120 kann mindestens eine Steuerung 148 aufweisen, welche eingerichtet ist, eine Beaufschlagung des ersten Luftausströmungskanals 130 und/oder des zweiten Luftausströmungskanals 132 mit Luft einzustellen. Das Luftlager 120 kann mindestens einen Sensor 150 aufweisen, welcher eingerichtet ist, einen Lagerhub und/oder einen Lagerdruck und/oder einen Lagerdurchfluss zu erfassen. Wie in 3B gezeigt, kann der Sensor 150 als Durchflussmesser ausgestaltet sein. Die Steuerung 148 kann eingerichtet sein, die Beaufschlagung des ersten Luftausströmungskanals 130 und/oder des zweiten Luftausströmungskanals 132 in Abhängigkeit von dem erfassten Lagerhub und/oder Lagerdruck und/oder Lagerdurchfluss einzustellen. Die Steuerung 148 kann gemäß der Steuerung der DE 10 2015 106 831 A1 ausgestaltet sein. Die Steuerung 148 kann eingerichtet sein, um das Ventil 146 zu schalten. Beispielsweise können eine oder mehrere elektronische Verbindungen zwischen dem Sensor 150 und der Steuerung 148 und dem Ventil 146 und der Steuerung 148 vorgesehen sein. Die Steuerung 148 kann beispielsweise mindestens eine Datenverarbeitungsvorrichtung umfassen, beispielsweise mindestens einen Computer oder Mikrocontroller. Die Datenverarbeitungsvorrichtung kann einen oder mehrere flüchtige und/oder nicht flüchtige Datenspeicher aufweisen, wobei die Datenverarbeitungsvorrichtung beispielsweise programmtechnisch eingerichtet sein kann, um den Sensor anzusteuern. Die Steuerung 148 kann weiterhin mindestens eine Schnittstelle umfassen, beispielsweise eine elektronische Schnittstelle und/oder eine Mensch-Maschine-Schnittstelle wie beispielsweise eine Eingabe-/Ausgabe-Vorrichtung wie ein Display und/oder eine Tastatur. Die Steuerung 148 kann beispielsweise zentral oder auch dezentral aufgebaut sein. Auch andere Ausgestaltungen sind denkbar.
Die variable Beaufschlagung des ersten Luftausströmungskanals 130 und/oder des zweiten Luftausströmungskanals 132 kann eine Anpassung der Steifigkeit des Luftlagers 120 auf den Bedarfsfall ermöglichen. Beispielsweise kann bei einer geringen Last nur der erste Luftausströmungskanal 132 in dem Zentralbereich mit Luft beaufschlagt werden. Bei einer größeren Last kann alternativ oder zusätzlich der zweite Luftausströmungskanal 132 in dem äußeren Bereich zugeschaltet werden. Bei gleichbleibendem Hub kann durch Zuschalten mindestens eines der Luftausströmkanäle, insbesondere durch Zuschalten eines in dem äußeren Bereich des Luftlagers 120 angeordneten Luftausströmungskanals, die Tragkraft des Luftlagers 120 erhöht werden.
Die Steuerung 148 kann eingerichtet sein, eine Beaufschlagung des ersten Luftströmungskanals 130 und/oder des zweiten Luftausströmungskanals 132 zeitweise, insbesondere für eine vorgebbare oder vorgegebene Zeitdauer, zuzuschalten und/oder zeitweise abzuschalten. Während eines Verfahrbetriebs der Elemente, beispielsweise des Koordinatenmessgeräts, zueinander ist bei Konstantgeschwindigkeiten zumeist nicht eine maximale Steifigkeit der Lagerung erforderlich. Die Steuerung 148 kann eingerichtet sein, bei Konstantgeschwindigkeit nur einen Luftausströmungskanal ausgewählt aus dem ersten Luftausströmungskanal 130 und dem zweiten Luftausströmungskanal 132 mit Luft zu beaufschlagen. Während des Verfahrbetriebs der Elemente zueinander kann es zu ruckartig auftretenden Zusatzlasten bei Beschleunigungs- und Bremsvorgängen kommen. Hier kann zu einer zu tragenden, statischen Last noch eine Last infolge einer positiven oder negativen Beschleunigung hinzukommen. Die Steuerung 148 kann eingerichtet sein, bei Beschleunigungs- und Bremsvorgängen eine Beaufschlagung des zweiten Luftströmungskanals 132 in dem äußeren Bereich zuzuschalten. So kann eine Lagerkraft für eine vorgebbare oder vorgegebene Zeitdauer erhöht werden und ein Aufsitzen des Luftlagers 120 verhindert werden.
Der Lagergrundkörper 128 kann eine Geometrie aufweisen ausgewählt aus: einer rechteckigen Geometrie, einer quadratischen Geometrie, einer kreisförmigen Geometrie. In 3A ist eine Ausführungsform mit einem quadratischen Lagergrundkörper 128 gezeigt. In 3B ist eine Ausführungsform mit einem kreisförmigen Lagergrundkörper 128 gezeigt. Der erste Luftausströmungskanal 130 und/oder zweite Luftausströmungskanal 132 können als mindestens eine Nut und/oder Bohrung in dem Lagergrundkörper 128 ausgestaltet sein. Der erste Luftausströmungskanal 130 und/oder zweite Luftausströmungskanal 132 können als eine eine Fläche des Lagergrundkörpers 128, insbesondere eine dem zweiten Element zugewandte Fläche, umlaufende Nut ausgestaltet sein. Das Luftlager 120 kann eine Vielzahl von Luftausströmungskanälen aufweisen, beispielsweise zwei, drei, vier oder mehr Luftausströmungskanäle. 2A bis 3B zeigen Ausführungsformen mit zwei Luftausströmungskanälen. Eine Geometrie und Anordnung des ersten Luftausströmungskanals 130 und/oder zweiten Luftausströmungskanals 132 kann an eine Geometrie des Lagergrundkörpers 128 angepasst sein. In 3A ist eine Ausführungsform mit quadratischen Luftausströmungskanälen und in 3B ist eine Ausführungsform mit kreisförmigen Luftausströmungskanälen gezeigt.
4A zeigt eine Darstellung des Lagerhubs H in µm in Abhängigkeit der Tragkraft F_T in N für eine Beaufschlagung des ersten Luftausströmungskanals 130 in dem Zentralbereich des Lagergrundkörpers 128 (Bezugszeichen 152), für eine Beaufschlagung des zweiten Luftausströmungskanals 132 in dem äußeren Bereich des Lagergrundkörpers 128 (Bezugszeichen 154) und für eine Beaufschlagung beider Luftausströmungskanäle (Bezugszeichen 156). 4B zeigt eine Darstellung des Lagerhubs H in µm in Abhängigkeit des Volumenstroms Q in l/min für eine Beaufschlagung des ersten Luftausströmungskanals 130 in dem Zentralbereich des Lagergrundkörpers 128 (Bezugszeichen 158), für eine Beaufschlagung des zweiten Luftausströmungskanals 132 in dem äußeren Bereich des Lagergrundkörpers 128 (Bezugszeichen 160) und für eine Beaufschlagung beider Luftausströmungskanäle (Bezugszeichen 162). 4A und 4B zeigen, dass bei gleichbleibendem Hub durch Beaufschlagung des zweiten, äußeren Luftausströmungskanals 132 die Tragkraft des Luftlagers 120 deutlich erhöht werden kann. Die Tragkraft kann bei großen Hüben durch gleichzeitige Nutzung beider Luftausströmungskanäle weiter erhöht werden. Gleichzeitig steigt der Luftverbrauch infolge einer zunehmenden Austrittsfläche an.
Bezugszeichenliste

110: Koordinatenmessgerät
112: Portalträger
114: Messtisch
116: Werkstück
118: vertikale Säule
120: Luftlager
122: Messschlitten
124: Aufnahme
126: Sensorvorrichtung
128: Lagergrundkörper
130: erster Luftausströmungskanal
132: zweiter Luftausströmungskanal
134: erste Luftzufuhrvorrichtung
136: zweite Luftzufuhrvorrichtung
138: Luftzufuhrbohrung
140: erster Luftanschluss
142: zweiter Luftanschluss
144: Drosselvorrichtung
146: Ventil
148: Steuerung
150: Sensor
152: Kurve
154: Kurve
156: Kurve
158: Kurve
160: Kurve
162: Kurve

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015106831 A1 [0020, 0049]

Claims

Luftlager (120) zur beweglichen Lagerung von mindestens zwei Elementen, wobei das Luftlager (120) mindestens einen Lagergrundkörper (128) mit mindestens einem ersten Luftausströmungskanal (130) und mindestens einem zweiten Luftausströmungskanal (132) umfasst, wobei der erste Luftausströmungskanal (130) über mindestens eine erste Luftzufuhrvorrichtung (134) mit Luft beaufschlagbar ist, wobei der zweite Luftausströmungskanal (132) über mindestens eine zweite Luftzufuhrvorrichtung (136) mit Luft beaufschlagbar ist.
Luftlager (120) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der erste Luftausströmungskanal (130) und der zweite Luftausströmungskanal (132) fluidisch getrennt voneinander ausgestaltet sind.
Luftlager (120) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der erste Luftausströmungskanal (130) und der zweite Luftausströmungskanal (132) getrennt voneinander mit Luft beaufschlagbar sind.
Luftlager (120) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Luftlager (120) mindestens eine Luftzufuhrbohrung (138) aufweist, wobei der erste Luftausströmungskanal (130) und/oder der zweite Luftausströmungskanal (132) über die Luftzufuhrbohrung (138) mit Luft beaufschlagbar sind.
Luftlager (120) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Luftlager (120) eine Vielzahl von Luftausströmungskanälen aufweist.
Luftlager (120) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Luftausströmungskanal (130) in mindestens einem ersten Bereich des Lagergrundkörpers (128) und der zweite Luftausströmungskanal (132) in mindestens einem zweiten Bereich des Lagergrundkörpers (128) angeordnet sind.
Luftlager (120) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Luftlager (120) mindestens ein Ventil (1146) zur Steuerung der Beaufschlagung des ersten Luftausströmungskanals (130) und/oder des zweiten Luftausströmungskanals (132) mit Luft aufweist.
Luftlager (120) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Luftlager (120) mindestens eine Steuerung (148) aufweist, welche eingerichtet ist, eine Beaufschlagung des ersten Luftausströmungskanals (130) und/oder des zweiten Luftausströmungskanals (132) mit Luft einzustellen.
Luftlager (120) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Luftlager (120) mindestens einen Sensor (150) aufweist, welcher eingerichtet ist, einen Lagerhub und/oder einen Lagerdruck und/oder einen Lagerdurchfluss zu erfassen, wobei die Steuerung (148) eingerichtet ist, die Beaufschlagung des ersten Luftausströmungskanals (130) und/oder des zweiten Luftausströmungskanals (132) in Abhängigkeit von dem erfassten Lagerhub und/oder Lagerdruck und/oder Lagerdurchfluss einzustellen.
Koordinatenmessgerät (110) umfassend mindestens ein Luftlager (120), wobei das Luftlager (120) mindestens einen Lagergrundkörper (128) mit mindestens einem ersten Luftausströmungskanal (130) und mindestens einem zweiten Luftausströmungskanal (132) umfasst, wobei der erste Luftausströmungskanal (130) über mindestens eine erste Luftzufuhrvorrichtung (134) mit Luft beaufschlagbar ist, wobei der zweite Luftausströmungskanal (132) über mindestens eine zweite Luftzufuhrvorrichtung (136) mit Luft beaufschlagbar ist.
Koordinatenmessgerät (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Luftlager (120) nach einem der vorhergehenden, ein Luftlager betreffenden Ansprüche ausgestaltet ist.
Koordinatenmessgerät (110) nach einem der vorhergehenden, ein Koordinatenmessgerät betreffenden Ansprüche, wobei das Koordinatenmessgerät (110) mindestens eine Trägervorrichtung und mindestens ein Messsystem aufweist, wobei das Messsystem und/oder die Trägervorrichtung mittels des Luftlagers beweglich gelagert sind.
Verfahren zum Betrieb eines Luftlagers (120), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Beaufschlagen mindestens eines ersten Luftausströmungskanals (130) des Luftlagers (120) über mindestens eine erste Luftzufuhrvorrichtung (134) mit Luft; - Beaufschlagen mindestens eines zweiten Luftausströmungskanal (132) des Luftlagers (120) über mindestens eine zweite Luftzufuhrvorrichtung (136) mit Luft.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Verfahren einen Messschritt aufweist, wobei in dem Messschritt ein Lagerhub und/oder ein Lagerdruck und/oder ein Lagerdurchfluss erfasst werden, wobei der erste Luftausströmungskanal (130) und/oder der zweite Luftausströmungskanal (132) in Abhängigkeit von dem erfassten Lagerhub und/oder Lagerdruck und/oder Lagerdurchfluss mit Luft beaufschlagt wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei ein Luftlager (120) nach einem der vorhergehenden, ein Luftlager betreffenden Ansprüche verwendet wird.