DE2209845B2

DE2209845B2 - Meßgerät

Info

Publication number: DE2209845B2
Application number: DE2209845A
Authority: DE
Inventors: James M. Springfield Ohio Stemple
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Warner and Swasey Co
Priority date: 1971-03-01
Filing date: 1972-03-01
Publication date: 1981-05-27
Also published as: JPS5651561B1; DE2209845C3; DE2209845A1; FR2127895A5; GB1379489A; CA972147A; US3774311A; IT949772B

Description

Die Erfindung betrifft ein Meßgerät mit einer Basis, die im wesentlichen aus zwei in Abstand befindlichen senkrecht angeordneten, dicken Metallplatten aufgebaut ist, von denen jede an ihrer Oberseite ein Auflager für eine trägerartige, horizontale X-Achsenschiene bildet, auf welcher ein -Y-Achsenschlitten läuft, der mit einer senkrechten Säule verbunden ist, deren oberes Ende mit einer horizontalen Schiene für einen V-Achsenschlitten verbunden ist, der seinerseits einen in senkrechter Richtung bewegbaren Fühler trägt, wobei die senkrechte Säule bzw. eine nach unten geführte Verlängerung eine Stabilisierungseinrichtung trägt, welche das Drehmoment auffängt, welches die Säule aus der senkrechten Position wegzubewegen sucht, wobei eine Stange berührt wird, die sich parallel zum X-Achsenschlitten, jedoch unter diesem zwischen den Metallplatten erstreckt.

Derartige Meßgeräte in »Skelett-Bauweise« sind z. B. aus der DE-AS 15 48 313 bekannt. Bei diesem Meßgerät stützt sich die Stabilisierungseinrichtung, die an der vertikal nach unten geführten Verlängerung der senkrechten Säule angebracht ist, an einer vertikalen Abstützfläche ab. Die von der vertikalen Abstützfläche auf die Verlängerung der vertikalen Säule ausgeübte variierende horizontale Kraft, die zum Auffangen des Drehmomentes dient, muß durch eine entsprechende horizontale Kraft ausgeglichen werden. Dies erfolgt z. B. mittels einer zusätzlichen Stabilisierungsvorrichtung, die ebenfalls an einer vertikalen, jedoch entgegengesetzt gerichteten Abstützfläche abgestützt wird.

Abgesehen von dem durch die zusätzliche Stabilisierungsvorrichtung bedingten Aufwand führt dies, wie sich in der Praxis gezeigt hat, zu einem V-Achsenfehler erster Ordnung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Meßgerät der eingangs angegebenen Gattung so weiterzubilden, daß keine variierenden, horizontalen

ι ο Reaktionskräfte aufzufangen sind.

Diese Aufgabe wird bei einem Meßgerät mit den eingangs angegebenen Merkmalen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stabilisierungseinrichtung einen Holm enthält, der sich horizontal in der V-Richtung über eine Wegstrecke hinweg.erstreckt, die etwa gleich der Länge der y-Achsenschiene ist, und daß sich am freien Ende des Holms eine Rolle befindet, die auf einer an der Stange angeformten horizontalen Bahn ablaufen kann.

Hierdurch werden die horizontalen Reaktionskräfte ausgeräumt, da der horizontal verlaufende Holm der Stabilisierungsvorrichtung im wesentlichen nur vertikale Kräfte aufzunehmen braucht. Eine zusätzliche Stabilisienjngsvorrichtung von horizontalen Reaktionskräften ist daher nicht erforderlich und die durch horizontale Reaktionskräfte hervorgerufenen V-Achsenfehler der ersten Ordnung treten praktisch nicht mehr auf. Das Meßgerät erhält einen Vergleichsweise kompakten Aufbau, das Gewicht ist gering, und der Zusam.nenbau ist rasch möglich.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines Meßgerätes ohne Abdeckung;

F i g. 2, 3 zum Teil geschnittene Seitenansichten der unteren bzw. oberen Bestandteile des Meßgerätes nach Fig. 1;

F i g. 4 eine Vorderansicht des unteren Teils;

F i g. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 in Fig. 3;

Fig.6 eine Schnittansicht entlang der Linie 6-6 in Fig. 5;

■»5 F i g. 7 eine Schnittansicht entlang der Linie 7-7 in Fig. 4;

F i g. 8 eine Schnittansicht entlang der Linie 8-8 in Fig. 5;
F i g. 9 eine schematische Darstellung der Kraftverteilung als Folge des Schlittengewichtes in Richtung der K-Achse.

Das in den Zeichnungen dargestellte Meßgerät umfaßt eine Basis 12, einen Schlitten 14 der X-Achse, welcher auf einer Schiene 16 rollbar ist, einen auf einer Schiene 20 rollbaren Schlitten 18 der V-Achse und einen Meßfühler 22, welcher bezüglich des Schlittens 18 der K-Achse frei in vertikaler Bewegung geführt ist.

Das Meßgerät ist zum Erfassen der Bewegungen entlang der Y- und A"-Achse und wahlweise auch der nach oben und unten gerichteten Bewegung des Meßfühlers 22 mit einem elektro-optischen System versehen, welches unter Verwendung eines an der Seite der Schiene 16 befestigten Rasters 24 und eines zugehörigen, am bewegbaren Schlitten 14 der X-Achse befestigten Abtastkopfes 26 arbeitet. Bei Bewegung des Schlittens 14 der X-Achse werden der Position entsprechende Signale von einem Anzeigegerät 27 erzeugt. Ein auf dem Tisch 28 befestigtes Werkstück

kann also unter Verwendung des Meßfühlers 22 gemessen werden, wenn der Meßfühler in die dem zu messenden Werkstück entsprechenden Positionen gebracht wird.

In den F i g. 2 und 4 ist der untere Teil de;; Meßgerätes im einzelnen dargestellt

Die Basis 12 umfaßt ein Paar unterer Kastenträger 30 und 32, welche sich quer zur Basisunterseite erstrecken und welche das Gerät auf einem Tisch oder auf einer anderen Fläche mit Hilfe mit Nivellierelementen 34 abstützen. Die Basis 12 ist fernerhin mit einem oberen Kastenträger 36 ausgestattet, welcher mit an ihm und an den unteren Kastenträgern 30 und 32 angeschweißten Querkörpern 38, 39 und Metallplatten 40 und 42 einen Kastenrahmen bildet.

Der Tisch 28 ist mit Hilfe eines Paars verstellbarer Lagerblöcke 44 auf der Basis 12 abgestützt Die Lagerblöcke 44 stützen sich ihrerseits auf einer Bodenplatte 46 ab, welche an den Metallplatten 40 und 42 als auch an den Querkörpern 38 und 39 angeschweißt ist. Die Abstützung des Tisches umfaßt ferner ein kugelförmiges Auflager 48, das auf einem Querstück 50 abgestützt ist und den vertikalen und horizontalen Schwenkpunkt zur Verstellung des Tisches 28 in diesen Ebenen bildet

Um den Tisch zu nivellieren bzw. in seiner Höhe einzustellen, können die Lagerblöcke 44 durch die öffnungen 52 und 54 in ihrer Höhenlage eir gestellt werden.

Nach Befestigung des auf dem Tisch 28 zu messenden Werkstücks ist es erforderlich, den Tisch in horizontaler Ebene einzustellen, um die Achse des Werkstücks mit der Geräteachse auszurichten. Zu diesem Zweck ist eine Verstellstange 56 vorgesehen; diese ist an einem Zapfen 58 angebracht, welcher einstückig mit einem selbstfluchtenden Lager 60 ausgebildet ist. Das Lager 60 seinerseits wird durch ein Gehäuse 62 getragen, das mittels Bolzen an der Unterseite des Tisches 28 angebracht ist. Die Verstellstange 56 greift mittels Gewinde bei 64 in den Querkörper 38 tin, so daß der Tisch bei Drehung des Verstellknopfes 66 in horizontaler Ebene um das Kugellager 48 verschwenkt wird.

Am oberen Kastenträger 36 ist ein Schienenträger 68 angeschweißt. Am Schienenträger sind Laufflächen 70 angeschliffen.

Die Basis 12 ist fernerhin mit einer Stange in Form eines Rohres 72 versehen, welches mit Hilfe der Metallplatten 40 und 42 unter Verwendung von Flanschen 74 und 76 und von Einstellbolzen 78 angebracht ist. Das Rohr kann infolge seiner Lagerung bezüglich der Laufflächen 72 ausgerichtet werden.

Der Schlitten der X-Achse ist mit Hilfe eines Paars von Laufrollen 80 und 82 auf den Laufflächen 70 rollbar. Die Laufrollen werden durch ein Paar von am Kastenträger 88 angebrachten Gehäusekörpern 84 und 86 getragen.

Am Kastenträger 88 ist ein zur Stabilisierung dienender Holm 90 angeschweißt, welcher sich in den Raum unterhalb der Bodenplatte 46 erstreckt und welcher am bezüglich des Trägers 88 entgegengesetzten Ende von einer Rolle 92 geführt ist. Die Rolle 92 läuft auf dem präzisionsgeschliffenen Rohr 72, um die Kippbewegung des Schlittens 14 der X-Achse zu steuern, wie nachfolgend ausführlich dargelegt ist.

Um den Schlitten 14 gegenüber einer Bewegung entlang der Schiene 70 zu verriegeln bzw. abzusichern und um eine Fein-Einstellung dieser Bewegung herbeizuführen, wird ein Feinschub- und Klemmechanismus 94 verwendet

Der Mechanismus umfaßt eine Bremsstange 96 und eine mit Gewinde versebene Verstellstange 98. Beide Stangen sind drehbar in den Metallplatten 40 und 42 gelagert und können mit Hilfe von als Verlängerung dienenden Stangen 100 und 102 und mit Hilfe rechtwinkliger Triebe 104 und 106 in Umdrehung versetzt werden. Ein Greifgelenk 108 ist verschwenkbar an einer am Holm 90 befestigten Strebe 110 angeordnet Bei Drehung der Stange 102 kann man den Schlitten entlang der X-Achse unter Feinschub gegen den Reibungseingriff der Bremsstange 96 und des Greifgelenkes 108 bewegen.

In den F i g. 3 und 5 ist der obere Teil des Meßgerätes 10 im einzelnen dargestellt

Das Meßgerät umfaßt einen vertikal sich erstreckenden Ständer 112, welcher am Kastenträger 88 (F i g. 7) angeschweißt ist Ein horizontal sich erstreckender Träger 114 ist zwischen Blöcken 116 und 118 am Ständer festgeklemmt Die Blöcke 116 und 118 sind ihrerseits mittels Kappenschrauben 120 am Aufsatz 122 des Ständers angeschraubt Um den Träger 114 rechtwinklig zu den Laufflächen der X-Achse auszurichten, sind die Blöcke 124 und 126 mit verstellbaren Klemmbolzen 128 ausgestattet.

An der Oberseite des Trägers 114 ist eine obere Schiene 130 aufgeschweißt. Die Schiene 130 weist angeschliffene Laufflächen 132 auf.

An der unteren Kante des Trägers 114 befindet sich eine untere Schiene 132, an welcher eine vertikal befindliche Lauffläche 136 angeschliffen ist. Die untere Schiene 134 ist mit Hilfe von Kappenschrauben 138 verstellbar am Träger angebracht, so daß der Schlitten der V-Achse entlang seiner Bahn rechtwinklig dazu verläuft

Am Träger 114 ist außerdem das Raster 140 der y-Achse angebracht, wobei ein Abtastkopf 141 vom Schlitten 18 getragen wird.

Der Schlitten 18 der V-Achse stützt sich mit Hilfe eines Paars von Laufrollen 142 und 144 auf dem Träger 114 ab. Die Laufrollen sind am Schlitten 18 gelagert und liegen an den oberen Laufflächen 132 an. Die Abstützung umfaßt ferner ein horizontal befindliches, kugelförmig ausgebildetes Lager bzw. eine Laufrolle 146, welche gleichfalls am Schlitten 18 drehbar gelagert ist.

Um zu gewährleisten, daß die drei Laufrollen 142,144 und 146 bündig an den oberen und unteren Schienen 130 und 134 anliegen, wird ein Paar federgespannter Rollen 148 und 150 benutzt. Diese liegen an den Laufflächen 152 und 154 der unteren Schiene 134 an.

Wie im einzelnen aus F i g. 6 zu entnehmen ist, ist jede dieser Rollen drehbar auf einer Blattfeder 156 gelagert, die in einer Strebe 158 angebracht ist. Die Strebe ihrerseits wird von einer am Laufwerk 18 angebrachten Strebe 160 gehalten.

Eine Stellschraube 162 wird verwendet, um die Rollen unter ausreichendem Druck an die Laufflächen 152 und 154 anzudrücken und um einen bündigen Kontakt der Laufrollen 142—146 zu gewährleisten, wenn Messungen durchzuführen sind.

Anhand der F i g. 9 wird die Wirkungsweise der von dem Holm 90, der Rolle 92 und dem Rohr 72 gebildeten Stabilisierungsvorrichtung erläutert. Der Holm 90 erstieckt sich rechtwinklig zum Schlitten" 14. Die Rolle 92 läuft wie beschrieben auf dem horizontalen Rohr 72. So wirkt eine Reaktionskraft Fi zwischen der Rolle 92 und dem Rohr 72 entlane einer vertikalen Wirklinie. Das

5 6

eingangs erwähnte Problem des Ungleichgewichts der werden.

Kräfte in horizontaler Richtung ist infolgedessen nicht Darüberhinaus haben alle seitlichen, auf die Rollen 80 vorhanden, da nur vertikale Kräfte wirken. Das um das und 82 ausgeübten Führungskette lediglich Druckspan-Rohr 72 durch das Gewicht Wdes Schlittens ausgeübte nungsbelastungen an den Wellen 187 zur Folge, also Drehmoment kann durch die vertikal gerichtete 5 keine Biegung in zwei Ebenen, wodurch Verformungen Reaktionskraft F2 an der oberen Laufrolle ausgeglichen erheblich verringert werden.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Meßgerät mit einer Basis, die im wesentlichen aus zwei in Abstand befindlichen senkrecht angeordneten, dicken Metallplatten aufgebaut ist, von denen jede an ihrer Oberseite ein Auflager für eine trägerartige, horizontale X-Achsenschiene bildet, auf welcher ein X-Achsenschlitten läuft, der mit einer senkrechten Säule verbunden ist, deren oberes Ende mit einer horizontalen Schiene für einen V-Achsenschlitten verbunden ist, der seinerseits einen in senkrechter Richtung bewegbaren Fühler trägt, wobei die senkrechte Säule bzw. eine nach unten geführte Verlängerung eine Stabilisierungseinrichtung trägt welche das Drehmoment auffängt, welches die Säule aus der senkrechten Position wegzubewegen sucht, wobei eine Stange berührt wird, die sich parallel zum X-Achsenschlitten, jedoch untsr diesem zwischen den Meiallplatten erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierungseinrichtung einen Holm (90) enthält, der sich horizontal in der y-Richtung über eine Wegstrecke hinweg erstreckt, die etwa gleich der Länge der V-Achsenschiene (20) ist, und daß sich am freien Ende des Holms (90) eine Rolle (92) befindet, die auf einer an der Stange (72) angeformten horizontalen Bahn ablaufen kann.

2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange ein präzisionsgeschliffenes Rohr (72) ist, das am oberen Teil seiner Oberfläche von der Rolle (92) berührt wird.

3. Meßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (72) durch Flansche (74, 76) und Einstellbolzen (78) derart an den Metallplatten (40,42) befestigt ist, daß es auf die X-Achsenschiene (70) ausgerichtet werden kann.