DE3690033C2 - Koordinaten-Messinstrument - Google Patents

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Koordinaten- Meßinstrument nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bisher ist ein Koordinaten-Meßinstrument bekannt ge­ wesen, in welchem ein Meßinstrument relativ zu einem zu vermessenden Werkstück, das auf einer Aufspannplatte auf­ gespannt ist, bewegt und eine Gestaltung und dergleichen des Werkstückes ausgehend von Relativverschiebungswerten dieses Meßelements gemessen wird. Die Koordinaten-Meßinstrumente der beschriebenen Art werden in großem Umfang in verschiedenen In­ dustriezweigen zur Verbreitung der Vorteile bei der Verbesse­ rung der Meßgenauigkeit, der Verbesserung der Funktionstüch­ tigkeit beim Messen und dergleichen eingesetzt.

Fig. 1 zeigt ein herkömmliches Koordinaten-Meßinstrument. Dieses Koordinaten-Meßinstrument ist ein dreidimensional messendes Instrument der Ausführung, bei der eine Aufspann­ platte unbeweglich und das Meßelement beweglich sind. Ein por­ talförmiger Meßelement-Stützteil 103, der eine bewegliche Einrichtung darstellt, ist auf einer auf einem Sockel 100 ruhenden Aufspannplatte 102 angebracht. Dieser Meßelement- Stützteil 103 umfaßt: eine rechte und eine linke Stütze 104 und 105; einen Querträger 106, der sich quer über obere Teile dieser Stützen 104 und 105 in Richtung der X-Achse erstreckt; ein Gleitstück 107, das zur Bewegung entlang dem Querträger 106 vorgesehen ist; und einen Schaft 108, der zur Bewegung in einer zum Gleitstück 107 senkrechten Richtung, d. h. in Richtung der Z-Achse, vor­ gesehen ist. Ein Meßelement 109 ist am Fußende dieses Schaftes 108 befestigt.

Die Bewegung des Meßelementes 109 in Richtung der Y-Achse erfolgt durch die Bewegung des Meßelement-Stützteils 103 entlang einem Führungsschienenteil 110, der an der oberen Fläche der Aufspannplatte 102 befestigt ist. Die Bewegung des Meßelementes 109 in Richtung der X-Achse erfolgt durch die Bewegung des Gleitstückes 107 entlang dem Querträger 106. Ferner erfolgt die Bewegung des Meßelementes 108 in Richtung der Z-Achse durch die Bewegung des Schaftes 108 in der vertikalen Richtung. Am Führungsschienenteil 110 ist eine Anzeigeeinrichtung 111 für die Y-Achsrichtung befestigt. Ein auf der Bewegung des Meßelement-Stützteils 103 entlang dem Führungsschienenteil 110 beruhender Ver­ schiebungswert des Meßelements 109 in Richtung der Y-Achse wird durch diese Anzeigeeinrichtung 111 erfaßt. Ein auf der Bewegung des Gleitstücks 107 beruhender Verschiebungs­ wert des Meßelements 109 in Richtung der X-Achse wird durch eine am Querträger 106 befestigte Anzeigeeinrichtung 112 erfaßt. Weiterhin wird ein auf der vertikalen Bewe­ gung des Schaftes 108 beruhender Verschiebungswert des Meßelements 109 in Richtung der Z-Achse mittels einer am Gleitstück 107 befestigten Anzeigeeinrichtung 113 erfaßt. Das zu vermessende Werkstück ruht auf der oberen Fläche der Aufspannplatte 102 und ist an dieser befestigt, wobei das Meßelement 109 nit der Oberfläche des Werkstückes in Berührung gebracht und dreidimensional bewegt wird, so daß die Gestaltung und dergleichen des Werkstückes gemessen werden kann.

Da in der in Fig. 1 gezeigten herkömmlichen Ausführung der Führungsschienenteil 110 als Bezug für die Führung in Richtung der Y-Achse an der oberen Fläche der Aufspann­ platte 102 befestigt ist, sind mühevolle Einbau- und Einstellarbeiten zur Sicherstellung der Montagegenauig­ keit des Führungsschienenteils 110 erforderlich, und der nutzbare Bereich der oberen Fläche der Aufspannplatte 102 ist durch den Führungsschienenteil 110 eingeschränkt, wodurch die Größe des auf der Aufspannplatte 102 abzu­ stützenden Werkstückes begrenzt wird. Da der Führungs­ schienenteil 110 zu einem Hindernis für das Werkstück wird, wenn dieses auf der Aufspannplatte angeordnet ist, ergibt sich der Nachteil, daß das Werkstück erst dann auf der oberen Fläche der Aufspannplatte 102 aufgespannt wer­ den kann, wenn die Richtung des Werkstückes geändert wur­ de, und daß die Höhe des Meßelement-Stützteils 103 auf­ grund der Höhe des Führungsschienenteils 110 vergrößert wird, so daß die Höhe des dreidimensional messenden Instru­ mentes allgemein vergrößert wird.

Ferner ist es schwierig, das dreidimensional messende Instru­ ment von der Seite her, an der der Führungsschienenteil 110 vorgesehen ist, zu bedienen, wodurch die Bedienungs­ position eingeschränkt ist. Wenn die Anzeigeeinrichtung 111 am Führungsschienenteil 110, wie in Fig. 1 gezeigt, befestigt ist, besteht die Möglichkeit, daß diese Anzeige­ einrichtung 111 während des Aufspannens des Werkstückes auf die Aufspannplatte 102 verschmutzt oder beschädigt wird, wodurch sich Nachteile hinsichtlich der Zuverlässig­ keit der Anzeigeeinrichtung 111 ergeben. Der portalförmige Meßelement-Stützteil 103 ruht lediglich auf der Aufspann­ platte 102, wodurch die Möglichkeit besteht, daß der Meß­ element-Stützteil 103 umkippt, wenn eine äußere Kraft seitlich auf ihn einwirkt.

Wenn ein linker Schenkel 103A und ein rechter Schenkel 103B des Meßelement-Stützteils 103 gemäß der oben be­ schriebenen herkömmlichen Ausführung mit Luftlagern ver­ sehen sind, um den Meßelement-Stützteil 103 relativ zur Aufspannplatte 102 zu bewegen, und wenn das Gleitstück 107 entlang dem Querträger 106 bewegt wird und diese Bewegung an einer Stelle nahe der linken Stütze 104 oder der rechten Stütze 105 gestoppt wird, dann wird der Meß­ element-Stützteil 103 aufgrund der Schwankungen der Posi­ tion seines Schwerpunktes schräggestellt und um eine zur Richtung der Y-Achse parallelen Achse gedreht, wodurch die Lage des Meßelement-Stützteils 109 geändert wird und fehlerhafte Meßergebnisse am Werkstück auftreten. Wenn man versucht, die vorstehend beschriebenen Nachteile durch Erhöhen des Luftdruckes zu überwinden, wird das Maß des Schwimmens des Meßelement-Stützteils 103 auf der Aufspannplatte 102 vergrößert, wodurch der Meßelement- Stützteil 103 instabil wird, so daß die Nachteile nicht überwunden werden können.

Die US-PS 38 31 283 beschreibt ein gattungsgemäßes Koor­ dinaten-Meßinstrument, das ähnlich demjenigen ist, das in Fig. 1 vorliegender Anmeldung beschrieben worden ist. Somit zählt zu den Nachteilen des bekannten Koordinaten-Meßinstruments die mühevollen Einbau- und Einstellarbeiten zur Sicherstellung der Montagegenauigkeit, wobei der nutzbare Bereich der oberen Fläche der Aufspannplatte durch die Führungsschienen eingeschränkt ist, was die Größe des auf der Aufspannplatte abzustützenden Werkstückes begrenzt. Da der Führungsschienenteil ein Hindernis für das Werkstück ist, wenn dieses auf der Aufspannplatte angeordnet ist, ergibt sich ferner der Nachteil, daß das Werkstück erst dann auf der oberen Fläche der Aufspannplatte aufgespannt werden kann, wenn die Richtung des Werkstückes geändert wurde, und daß die Höhe des Meßelementstützteiles aufgrund der Höhe des Führungsschienenteils vergrößert wird, so daß die Höhe des Meßinstrumentes insgesamt vergrößert wird.

Ferner ist es schwierig das bekannte Meßinstrument von der Seite her zu bedienen, an der der Führungsschienenteil vorgesehen ist. Ferner besteht die Gefahr, daß die Anzeigeeinrichtung während des Aufspannens des Werkstückes auf der Aufspannplatte beschmutzt oder beschädigt wird, wodurch sich wiederum Nachteile hinsichtlich der Zuverlässigkeit der Anzeigerichtung ergeben.

Ferner weist das gattungsgemäße Koordinaten-Meßinstrument aufgrund seiner portalähnlichen Bauweise den Nachteil auf, daß die Meßgenauigkeit und Wiederholbarkeit der Messungen durch Vibrationen und Relativbewegungen zwischen den aufrechtstehenden Stützen des Portals beeinträchtigt wird. Darüber hinaus weisen derartige Meßinstrumente im allgemeinen eine relativ schlechte Steifheit bzw. Festigkeit zwischen den aufrechten Stützen auf, so daß es zu Resonanzschwingungen kommen kann, die wiederum das zu vermessende Werkstück zu Schwingungen anregen können.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Koordinaten-Meßinstrument der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, dessen bewegliche Einrichtung stabil ist und mithin unerwünschte Schwingungen und Bewegungen, wie Kippbewegungen vermeiden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs.

Dadurch wird eine im wesentlichen viereckige Rahmenkonstruktion geschaffen, die die Aufspannplatte umgibt. Dies führt zu einer sehr stabilen Anordnung, die unerwünschte Bewegungen, Schwingungen und ein Rattern des beweglichen Mechanismus vermeiden hilft. Darüber hinaus ergibt sich vorteilhafterweise ein sehr breiter Meßbereich, da die Aufspannplatte frei von Behinderungen ist.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung eines her­ kömmlichen Ausführungsbeispiels des Koordinaten- Meßinstruments,

Fig. 2 ist eine Vorderansicht eines ersten Ausführungs­ beispiels des erfindungsgemäßen Koordinaten-Meß­ instruments,

Fig. 3 ist eine Seitenansicht der Fig. 2,

Fig. 4 ist eine vergrößerte, teilgeschnittene Darstellung der Fig. 3,

Fig. 5 ist eine teilgeschnittene Vorderansicht der Fig. 4,

Fig. 6 ist eine teilvergrößerte Schnittdarstellung der Fig. 2,

Fig. 7 ist eine Seitenansicht der Fig. 6 in Schnittdar­ stellung,

Fig. 8 ist eine Vorderansicht des Koordinaten-Meßinstru­ ments gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 9 ist eine Seitenansicht derselben,

Fig. 10 ist eine teilvergrößerte Schnittdarstellung der Fig. 8,

Fig. 11 ist eine teilvergrößerte Schnittdarstellung der Fig. 9,

Fig. 12 ist eine teilvergrößerte Darstellung der Fig. 10, und

Fig. 13 ist eine Darstellung in der durch die Pfeile der Linie XII-XII in Fig. 12 angedeuteten Richtung.

Bester Modus für die Verwirklichung der Erfindung Fig. 2 ist die Vorderansicht des Koordinaten-Meß­ instruments gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, und Fig. 3 ist deren Seitenansicht. Dieses Koordinaten-Meßin­ strument ist ein dreidimensional messendes Instrument. Ein Meßelement-Stützteil 1 stellt eine Einrichtung für die Bewegung eines Meßelementes 2 in Richtung der X-, Y- und Z-Achsen dar, und eine Aufspannplatte 3 ist darin ange­ ordnet. Wie in Fig. 2 dargestellt, ist die Aufspannplatte 3 an gegenüberliegenden Seiten in deren Längsrichtung mit Stützgliedern 4 versehen. Die Aufspannplatte 3 ist durch diese Stützglieder 4 auf einem Sockel 5 mit einem dazwischen ausgebildeten Zwischenraum angebracht.

Wie in Fig. 2 gezeigt, umfaßt der Meßelement-Stützteil 1: eine linke und eine rechte Stütze 6 und 7; Schenkel 8 und 9, die einstückig mit den unteren Enden der Stützen 6 und 7 verbunden sind; einen sich quer über die oberen Enden der Stützen 6 und 7 in Richtung der X-Achse er­ streckenden Querträger 10 und einen durch den Zwischen­ raum zwischen der Aufspannplatte 3 und dem Sockel 5 ein­ gesetzten Verbindungsträger 11 zum Verbinden der Schenkel 8 und 9 miteinander. Folglich weist der Meßelement-Stütz­ teil 1 in der Vorderansicht die Form eines allgemein viereckigen Rahmens auf, der die Aufspannplatte 3 umgibt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Querträger 10 aus einem Meßsteinmaterial geformt und mit einem verschiebbar daran befestigten Gleitstück 12 versehen. Ein Schaft 14 ist in einem einstückig an dem Gleitstück 12 angeformten Gehäuse 13 in einer Weise aufgenommen, daß er in Richtung der Z-Achse, d. h. in vertikaler Richtung, bewegbar ist. Das Meßelement 2 ist am Fußende dieses Schaftes 14 be­ festigt.

Die Schenkel 8 und 9 werden relativ zur Aufspannplatte 3 bewegt, wobei sich das Meßelement 2 in Richtung der Y- Achse bewegt. Das Gleitstück 12 wird entlang dem Querträ­ ger 10 bewegt, wobei sich das Meßelement 2 in Richtung der X-Achse bewegt. Der Schaft 14 wird in vertikaler Richtung bewegt, wobei das Meßelement 2 sich in Richtung der Z-Achse bewegt.

Ein erhabener Teil 15, der in Längsrichtung der Aufspann­ platte 3 verläuft, ist an einer rechten Seitenfläche 3A der Aufspannplatte 3 in Fig. 2 vorgesehen. Eine Hauptskala 16 ist, wie in Fig. 3 gezeigt, an diesem erhabenen Teil 15 befestigt. Die Hauptskala 16 und ein am Schenkel 9 be­ festigter Skalenkörper 17 stellen eine optische Anzeige­ einrichtung, wie in Fig. 4 gezeigt, dar. Im Skalenkörper 17 sind eine der Hauptskala 16 gegenüberliegende Indexskala, ein lichtabstrahlendes Element, ein lichtaufnehmendes Element und dergleichen angeordnet. Wenn der Schenkel 9 in Fig. 3 sich rechts und links bewegt, wird von dem lichtabstrahlenden Element abgestrahltes Licht durch die Hauptskala 16 und die Indexskala in eine optische Wellen­ form umgewandelt und vom lichtaufnehmenden Element aufge­ nommen. Die auf diese Weise aufgenommene optische Wellen­ form wird in ein elektrisches Signal umgewandelt, wodurch ein Bewegungswert des Schenkels 9 in Richtung der Y-Achse, d. h. ein Verschiebungswert des Meßelements 2 in Richtung der Y-Achse, gemessen werden kann.

Wie in Fig. 6 gezeigt, ist ein erhabener Teil 18 am Quer­ träger 10 befestigt. Eine an diesem erhabenen Teil 18 be­ festigte Hauptskala 19 und ein am Gleitstück 12 vorgese­ hener Skalenkörper 20 stellen eine Anzeigeeinrichtung in Richtung der X-Achse mit einer Konstruktion ähnlich der obigen dar, wobei ein Verschiebungswert des Meßelementes 2 in Richtung der X-Achse aufgrund der Bewegung des Gleit­ stückes 12 entlang dem Querträger 10 durch diese Anzeige­ einrichtung gemessen wird. Wie in Fig. 7 gezeigt, ist eine Hauptskala 21 an einer Seitenfläche des Schaftes 14 befestigt. Ein Block 22 ist in dem einstückig am Gleit­ stück 12 angeformten Gehäuse 13 aufgenommen und darin be­ festigt. Ein Skalenkörper 23 ist in dem Block 22 vorge­ sehen. Die Hauptskala 21 und der Skalenkörper 23 stellen eine Anzeigeeinrichtung in Richtung der Z-Achse dar, die eine Konstruktion ähnlich der vorhergehenden aufweist. Ein Verschiebungswert des Meßelementes 2 in Richtung der Z-Achse wird durch diese Anzeigeeinrichtung aufgrund der Vertikalbewegung des Schaftes 14 erfaßt.

Der Schaft 14 ist mit einem Ende eines über Führungsrollen 24 und 25 laufenden Drahtes 26 verbunden. Ein Ausgleichs­ gewicht 27 ist mit dem anderen Ende des Drahtes 26 ver­ bunden. Das Gewicht des Schaftes 14 ist durch das Aus­ gleichsgewicht 27 gehalten. Zwei Gruppen von Rollen 28 und 29 sind oberhalb und unterhalb des Blockes 22 vor­ gesehen, wodurch der Schaft 14 durch die Rotations- Führungswirkung der Gruppen von Rollen 28 und 29 in der vertikalen Richtung bewegt wird.

Um Meßfehler zu vermeiden, ist der in Fig. 4 gezeigte Skalenkörper 17 in seiner Schrägstellung gegenüber der Hauptskala 16 verstellbar. Diese Verstellung wird nun im Detail beschrieben. Am Schenkel 9 ist ein Halter 30 be­ festigt, an welchem der Skalenkörper 17 durch einen nicht dargestellten Spannbolzen befestigt ist. Zwei Schrauben 31 und 32 sind in den Halter 30 eingeschraubt. Diese Schrauben 31 und 32 sind zur Anlage an gestufte Teile von zwei Seitenabschnitten 17A und 17B des Skalenkörpers 17 gebracht. Wenn der Spannbolzen gelockert ist und die Schrauben 31 und 32 durch Drehung linear bewegt werden, wird der Skalenkörper 17 um eine axiale Linie gedreht, die durch eine die Papierebene der Fig. 4 senkrecht kreuzende Richtung hindurchläuft, so daß ein Lagewinkel des Skalenkörpers 17 relativ zur Hauptskala 16 eingestellt werden kann. Jede der in den Fig. 6 und 7 gezeigten Ver­ stelleinrichtungen, die ähnlich der obigen sind, sind mit den Skalenkörpern 20 bzw. 23 zum Erfassen in den Richtungen der X-Achse und Y-Achse ausgestattet.

Bewegungen des Meßelementes 2 in den jeweiligen X-, Y- und Z-Achsrichtungen erfolgen durch Verschieben des Meßelement- Stützteils 1 und dergleichen. Wie in Fig. 4 gezeigt, ist der Schenkel 9 mit einer Einrichtung 33 zur Feinbewegung des Schenkels 9 in Richtung der Y-Achse ausgerüstet. Wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt, umfaßt diese Feinbewegungs- Einrichtung 33: einen Feinbewegungsknopf 34, der drehbar an einer vorbestimmten Stelle des Schenkels 9 befestigt ist; einen allgemein U-förmigen Klemmteil 35, der zu Hin- und Herbewegung um eine Schraubenspindel 34A des Fein­ bewegungsknopfes 34 geeignet ist; und einen Klemmknopf 36, dessen Schraubenspindel 36A in ein Ende dieses Klemmteils 35 eingeschraubt ist. Der Klemmknopf 36 wird gedreht, um den erhabenen Teil 15 zwischen dem unteren Ende der Schraubenspindel 36A und dem anderen Ende des Klemmteils 35 einzuklemmen, wodurch der Klemmteil 35 mit der Auf­ spannplatte 3 verbunden ist. Wenn in diesem Zustand der Feinbewegungsknopf 34 gedreht wird, erfolgt eine Vorschub­ bewegung zwischen der Schraubenspindel 34A und dem Klemm­ teil 35, in welchen diese Schraubenspindel 34A einge­ schraubt ist, mit dem Ergebnis, daß der Schenkel 9 und damit der Meßelement-Stützteil 1 eine Feinbewegung relativ zur Aufspannplatte 3 in Richtung der Y-Achse durchführt.

Wie in den Fig. 6 und 7 gezeigt, sind Feinbewegungs-Ein­ richtungen 39 und 42, die Feinbewegungsknöpfe 37 und 40, Klemmknöpfe 38 und 41 und dergleichen, ähnlich wie die vorstehenden Elemente, aufweisen, in Richtung der X-Achse und der Z-Achse an dem Gleitstück 12 bzw. dem Gehäuse 13 vorgesehen.

Die Seitenflächen 3A und 3B links und rechts der als Meß­ steinflächenplatte, wie in Fig. 5 gezeigt, ausgebildeten Aufspannplatte 3 sowie deren obere Fläche 3C sind mit hoher Genauigkeit bearbeitet, und deren jeweilige Flächen­ genauigkeiten sind geschützt. Die obere Fläche 3C ist horizontal und die Seitenflächen 3A, 3B sind als verti­ kale Flächen, die Führungsbezugflächen in Richtung der Y-Achse darstellen, ausgebildet. Die Rechtwinkligkeit der Seitenflächen 3A, 3B gegenüber der oberen Fläche 3C ist in hohem Maße geschützt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die obere Fläche 3C der Aufspannplatte 3 mit einer Gewindebohrung 43 ausgebildet, die zum Befestigen des auf der oberen Fläche 3C aufgespannten und zu vermessenden Werkstückes dient. Weiterhin erstreckt sich, wie in Fig. 2 gezeigt, eine Verbindungsschiene 44 quer über die linke und rechte Stütze 6 und 7, um dieselben miteinander zu verbinden, wodurch die Festigkeit des Meßelement-Stütz­ teils 1 verbessert ist, so daß das Auftreten von Meß­ fehlern aufgrund von Verformungen des Meßelement-Stütz­ teils 1 verhindert werden kann.

Wie in Fig. 5 gezeigt, sind der linke und der rechte Schenkel 8 und 9 bei Betrachtung von vorn umgekehrt L-för­ mig ausgebildet und weisen obere Abschnitte 8A und 9A und Seitenabschnitte 8B und 9B auf, die der oberen Fläche 3C bzw. den Seitenabschnitten 3A und 3B der Aufspannplatte 3 gegenüberliegen.

Obere Luftlager 45 sind in den oberen Abschnitten 8A und 9A der Schenkel 8 bzw. 9 vorgesehen. Diese oberen Luftlager 45 sind der oberen Fläche 3C der Aufspannplatte 3 gegenüberliegend angeordnet, wobei sie durch halbkugelige vordere Endabschnitte von Kopfschrauben 46 angedrückt sind. Seitliche Luftlager 47, die Einrichtungen zum Regulieren der Positionen des Meßelement-Stützteils 1 in Richtung der X-Achse darstellen, sind in den Seitenabschnitten 8B und 9B der Schenkel 8 bzw. 9 vorgesehen. Diese seitlichen Luftlager 47 sind ebenfalls gegenüberliegend den Seiten­ flächen 3A und 3B der Aufspannplatte 3 angeordnet, wobei sie durch halbkugelige vordere Endabschnitte von Kopf­ schrauben 48 angedrückt sind. Jeweils zwei Paare der oberen Luftlager 45 und der seitlichen Luftlager 47 sind an beiden Seiten der Schenkel 8 und 9 in Längsrichtung der Aufspannplatte 3 angeordnet.

Luft wird aus den oberen Luftlagern 45 und den seitlichen Luftlagern 47 abgeblasen, wodurch der Meßelement-Stütz­ teil 1 gleitbar auf der Aufspannplatte 3 gemacht ist so daß er in Richtung der Y-Achse bewegt werden kann. Zu dieser Zeit erfolgt in dem dreidimensional messenden Instrument die Bewegung des Meßelement-Stützteils 1 in Richtung der Y-Achse unter Verwendung der Seitenflächen 3A und 3B der Aufspannplatte 3 als Führungsflächen. Genauer gesagt, der Meßelement-Stützteil 1 wird unter Verwendung der Aufspannplatte 3 selbst als Führungsteil bewegt. Da die obere Fläche 3C der Aufspannplatte 3 für das Aufspannen des Werkstückes feinmechanisch bearbeitet ist, ist es relativ einfach, die Seitenflächen 3A und 3B zu glätten und die lotrechte Richtung dieser Seitenflächen 3A und 3B mit hoher Genauigkeit aufrechtzuerhalten. Folg­ lich können mühevolle Arbeiten dergestalt, daß die Füh­ rungsschienenteile auf der oberen Fläche der Aufspann­ platte unter Sicherstellung der Parallelität und der­ gleichen befestigt werden, usw., wie in der in Fig. 1 ge­ zeigten herkömmlichen Ausführung, entfallen.

Wenn die oberen Luftlager 45 und die seitlichen Luftlager 47 Luft abblasen, besteht die Tendenz, daß die Schenkel 8 und 9 sich aufgrund der Reaktionskraft der aus den seit­ lichen Luftlagern 47 abblasenden Luft nach links und rechts in den Fig. 2 und 5 nach außen spreizen. Jedoch sind die Schenkel 8 und 9, wie bereits erwähnt, mitein­ ander durch den Verbindungsträger 11 verbunden, so daß diese Spreizung vermieden werden kann.

Da, wie oben beschrieben, in dem dreidimensional messen­ den Instrument keine Führungsschiene auf der oberen Fläche 3C der Aufspannplatte 3 vorgesehen ist, kann der gesamte Bereich der oberen Fläche 3C als Aufspannfläche für das Werkstück verwendet werden. Genauer gesagt, der nutzbare Bereich der oberen Fläche 3C der Aufspannplatte 3 ist vergrößert, so daß ein zu vermessendes Werkstück großer Abmessungen darauf aufgespannt werden kann. Ferner befindet sich, wenn das Werkstück auf der oberen Fläche 3C der Aufspannplatte 3 aufgespannt ist, kein Hindernis, wie beispielsweise der Führungsschienenteil und derglei­ chen, auf der oberen Fläche 3C, wodurch die Notwendigkeit entfällt, die Richtung des Werkstückes zu ändern, so daß dasselbe so, wie es ist, auf der oberen Fläche 3C der Auf­ spannplatte 3 angeordnet werden kann. Dadurch werden die Arbeiten beim Einspannen und beim Ausspannen des Werk­ stückes erleichtert. Ferner ist kein von der oberen Fläche 3C der Aufspannplatte 3 nach oben vorspringender Führungs­ schienenteil vorhanden, wodurch die Höhe des Meßelement- Stützteils 1 und damit die Höhe des dreidimensional messenden Instrumentes entsprechend verringert werden kann.

Da der Führungsschienenteil nicht verwendet wird, ist ent­ weder die linke oder die rechte Seite der in Fig. 2 und 5 gezeigten Aufspannplatte 3 offen, so daß das dreidimen­ sional messende Instrument nicht nur von der Vorderseite, sondern ebenfalls sowohl von der rechten als auch von der linken Seite der Aufspannplatte 3 her bedient werden kann. Auf diese Weise wird die Bedienbarkeit verbessert. In diesem Ausführungsbeispiel ist die die Anzeigeeinrichtung in Richtung der Y-Achse darstellende Hauptskala 16 an der Seitenfläche 3A der Aufspannplatte 3 vorgesehen, wodurch beim Aufbringen des Werkstückes auf die oder Wegnehmen von der oberen Fläche 3C der Aufspannplatte 3 die Mög­ lichkeit der Verschmutzung oder Beschädigung der Haupt­ skala 16 verringert und somit die Anzeigeeinrichtung sicher angeordnet ist.

Zusätzlich sind in dem dreidimensional messenden Instru­ ment die der oberen Fläche 3C bzw. den Seitenflächen 3A und 3B der Aufspannplatte 3 gegenüberliegenden oberen Luftlager 45 und seitlichen Luftlager 47 in den Schenkeln 8 und 9 des Meßelement-Stützteils 1 vorgesehen. Die Schenkel 8 und 9 sind von einer die Aufspannplatte 3 von deren Oberseite und von deren Seiten her umfassenden Kon­ struktion, so daß, auch wenn eine äußere Kraft in seit­ licher Richtung auf den Meßelement-Stützteil 1 wirkt, diese äußere Kraft wirksam durch die Seitenabschnitte 8B und 9B der Schenkel 8 und 9 abgestützt werden kann, wo­ durch das Umkippen des Meßelement-Stützteils 1 verhindert ist.

Nachstehend wird ein zweites Ausführungsbeispiel beschrie­ ben. In diesem Ausführungsbeispiel werden zur Vereinfachung der Beschreibung die gleichen Bezugszeichen für gleiche und ähnliche Teile benutzt, die den im ersten Ausführungs­ beispiel gezeigten Teilen entsprechen.

Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel, in welchem die die jeweilige Führungsbezugsfläche in Richtung der Y-Achse bildenden vertikalen Flächen an den Seitenflächen der Auf­ spannplatte 3 vorgesehen sind, ist das zweite Ausführungs­ beispiel dadurch gekennzeichnet, daß vertikale Flächen 50A und 50B an einer an der unteren Fläche der Aufspann­ platte 3 vorgesehenen Bodenschiene 50 ausgebildet sind, und daß Luftlager 52 und 53, die der vergrößerten Fläche 50A und 50B dieser vertikalen Flächen gegenüberliegen, an dem Verbindungsträger 54 und ferner Positionsregulier­ einrichtungen in Richtung der Z-Achse vorgesehen sind.

Gemäß den das zweite Ausführungsbeispiel zeigenden Fig. 8 bis 13 ist die Bodenschiene 50 am mittleren Teil in Richtung der X-Achse an der unteren Fläche der Aufspann­ platte 3 befestigt. Diese Bodenschiene 50 verläuft in Längsrichtung der Aufspannplatte 3, d. h. in Richtung der Y-Achse, und weist die gleiche Länge wie die Aufspann­ platte 3 auf. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Boden­ schiene 50 aus einem Meßsteinmaterial ähnlich der Aufspann­ platte 3, hergestellt. Infolgedessen kann sie, wie darge­ stellt, getrennt von der Aufspannplatte 3 oder mit der­ selben einteilig ausgebildet werden. Wie in Fig. 10 ge­ zeigt, ist ein erhabener Teil 56 mit einer daran angeord­ neten Hauptskala 55 an der unteren Fläche der Bodenschiene 50 befestigt. Sowohl die Hauptskala 55 als auch der erha­ bene Teil 56 erstrecken sich in Richtung der Y-Achse.

Die Hauptskala 55 und ein am Verbindungsträger 54 befestig­ ter Skalenkörper 58 bilden die optische Anzeigeeinrichtung in Richtung der Y-Achse. Eine der Hauptskala 55 gegenüber­ liegende Indexskala, das lichtabstrahlende Element, das lichtaufnehmende Element und dergleichen sind in dem Skalenkörper 58 enthalten, wobei ein Verschiebungswert des Meßelementes 2 in Richtung der Y-Achse in ähnlicher Weise, wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel, erfaßt wird. Nicht gezeigte Anschlageinrichtungen zum Einstellen des Endpunktes der Bewegung des Meßelement-Stützteils 1 in Richtung der Y-Achse sind vorgesehen.

Beispielsweise sind diese Anschlageinrichtungen durch Be­ festigung von erhöhten Teilen aus elastischem Material, wie z. B. Gummi, an der rechten und linken Seitenfläche des in Fig. 11 gezeigten Verbindungsträgers 54 gebildet. Der Meßelement-Stützteil 1 wird in Richtung der Y-Achse bewegt, wobei dieser erhöhte Teil gegen eines der Stützglieder 4 anschlägt, so daß der Meßelement-Stützteil 1 in seiner Bewegung in Richtung der Y-Achse begrenzt werden kann.

Auch im zweiten Ausführungsbeispiel kann die Stellung des Skalenkörpers 58 relativ zur Hauptskala 55 mittels einer Verstelleinrichtung verstellt werden. Diese Lage-Verstell­ einrichtung ist in den Fig. 12 und 13 gezeigt. Ein Halter 60 ist mittels zwei Bolzen 61 mit dem Verbindungsträger 54 verbunden und an seinem unteren Abschnitt mit zwei Armabschnitten 60A und 60B versehen, die, wie in Fig. 13 gezeigt, mit gegenseitigem Abstand in Richtung der Y-Achse angeordnet sind. Spannteile 62 sind mit gegenüberliegenden Seitenflächen des Skalenkörpers 58 in Richtung der Y-Achse verbunden und durch Schrauben 63 an den Armabschnitten 60A und 60B befestigt. Verstellschrauben 64 sind an Stellen, die den Spannteilen 62 gegenüberliegen, in den Halter 60 eingeschraubt. Wenn die Schrauben 63 gelöst sind und die Verstellschrauben 64 zur linearen Bewegung gedreht werden, wird der Skalenkörper 58 um die vertikale Axiallinie in Fig. 12 lediglich um ein Maß gedreht, das einem zwischen den Armabschnitten 60A, 60B und den Schrauben 63 ausgebildeten Spiel entspricht, so daß der Skalenkörper 58 in seiner Stellung relativ zur Hauptskala 55 verstellt wird.

Obere ebene Abschnitte 3D sind an beiden Abschnitten der oberen Fläche 3C der Aufspannplatte 3 in Richtung der X-Achse ausgebildet. Untere ebene Abschnitte 3E sind an beiden Abschnitten der unteren Fläche in Richtung der X-Achse ausgebildet. Diese oberen und unteren ebenen Abschnitte 3D und 3E sind ausgebildet, um äußerst genaue Flächen zu bilden, die einander parallel sind.

Die der oberen ebenen Fläche 3D gegenüberliegenden oberen Luftlager 45 in dem linken und dem rechten Schenkel 8 und 9 sind durch halbkugelige vordere Endabschnitte von oberen Bolzen 65 angedrückt. Im Verbindungsträger 54, der zusammen mit dem Meßelement-Stützteil 1 und den Schenkeln 8 und 9 eine bewegliche Einrichtung bildet, sind die den unteren ebenen Abschnitten 3E gegenüberlie­ genden unteren Luftlager 66 durch obere Bolzen 67 angedrückt. Diese oberen Luftlager 45 und die unteren Luftlager 66 bilden Einrichtungen zum Regulieren der Stellung des Meßelement-Stützteils 1 in Richtung der Z- Achse.

Wie in Fig. 11 gezeigt, sind die oberen Luftlager 45 paar­ weise an den Seiten der Schenkel 8 und 9 in Richtung der X-Achse vorgesehen. Jedes untere Luftlager 66 ist im mittleren Abschnitt in Richtung der Y-Achse vorgesehen.

Die vertikalen Flächen 50A und 50B, die die Führungs­ bezugsflächen der Bodenschiene 50 in Richtung der Y-Achse darstellen, sind genau senkrecht zur oberen Fläche 3C der Aufspannplatte 3 ausgebildet. Die Bodenschiene 50 kann einteilig an der Aufspannplatte 3 angeformt sein.

Die den vertikalen Flächen 50A und 50B gegenüberliegenden seitlichen Luftlager 52 und 53 sind durch Gewindebolzen 70 und 71 im mittleren Abschnitt des Verbindungsträgers 54 angedrückt. Diese seitlichen Luftlager 52 und 53 stellen Einrichtungen zum Regulieren der Position des Meßelement-Stützteils 1 in Richtung der X-Achse dar. Zwei Paar der seitlichen Luftlager 52 und 53 sind an beiden Seiten in Richtung der Y-Achse vorgesehen.

Um die seitlichen Luftlager 52 und 53 bereitzustellen, ist es notwendig, einen vorstehenden Abschnitt zwischen den Schenkeln 8 und 9 an der Seite der unteren Fläche der Aufspannplatte 3 (in diesem Ausführungsbeispiel des Ver­ bindungsträgers 54) vorzusehen. Jedoch sind in Fig. 11 die Stützglieder 4 zum Abstützen der Aufspannplatte 3 am Sockel 5 an den gegenüberliegenden Seiten der Aufspann­ platte 3 in Richtung der Y-Achse befestigt, wodurch sogar dann, wenn der Meßelement-Stützteil 1 in Richtung der Y-Achse relativ zur Aufspannplatte 3 bewegt wird, die Abschnitte an denen die seitlichen Luftlager 52 und 53 vorgesehen sind, nicht gegen eines der Stützglieder 4 anliegen.

In diesem dreidimensional messenden Instrument wird die Bewegung des Meßelement-Stützteils in Richtung der Y- Achse durchgeführt, während dessen Position in Richtung der Z-Achse mittels der den oberen ebenen Abschnitten 3D und den unteren ebenen Abschnitten 3E gegenüberliegend und mit großer Genauigkeit parallel zueinander angeord­ neten oberen Luftlager 45 und unteren Luftlager 66 sowie dessen Position in Richtung der X-Achse mittels der den Vertikalflächen 50A und 50B gegenüberliegenden seitlichen Luftlager 52 und 53 reguliert wird.

Gemäß dem vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungs­ beispiel ist der Meßelement-Stützteil 1 hinsichtlich seiner Position relativ zur Aufspannplatte 3 unveränder­ lich nicht nur in Richtung der X-Achse, sondern auch in Richtung der Z-Achse vorgesehen. Dadurch können sogar dann, wenn das Gleitstück 12 bei Bewegung in Richtung der X-Achse an ein Ende des Querträgers 10 gelangt und die Schwerpunktslage des Meßelement-Stützteils 1 in großem Maße geändert wird, Schrägstellungen und Drehungen des Meßelement-Stützteils 1 verhindert werden, wodurch sich der Vorteil ergibt, daß das Auftreten eines Meßfehlers aufgrund einer Lageveränderung des Meßelementes 2 ver­ hindert werden kann.

Die im Meßinstrument gemäß diesem vorbeschriebenen Aus­ führungsbeispiel verwendeten Anzeigeeinrichtungen sind optische Meßgeber. Jedoch können diese Anzeigeeinrichtun­ gen von anderen Ausführungen, wie z. B. magnetischen, sein. Ferner ist das Koordinaten-Meßinstrument in diesem Aus­ führungsbeispiel ein dreidimensional messendes Instru­ ment. Jedoch ist die vorliegende Erfindung auch auf ein zweidimensional messendes Instrument anwendbar, in welchem das Meßelement zweidimensional auf einer Oberfläche paral­ lel zur oberen Fläche der Aufspannplatte bewegt wird. Das Meßinstrument gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist von der Ausführung, in welcher die Aufspannplatte befes­ tigt ist und das Meßelement relativ zur Aufspannplatte be­ wegt wird. Jedoch ist die vorliegende Erfindung auch auf ein Meßinstrument der Ausführung anwendbar, in welcher die Aufspannplatte relativ zum Meßelement bewegt wird.

Die Positions-Reguliereinrichtungen in Richtung der Z- Achse und in Richtung der X-Achse sind durch Luftlager gebildet. Jedoch können diese Einrichtungen beispielsweise durch Rollen gebildet sein. Genauer gesagt, kann jede wahlfreie Positions-Reguliereinrichtung verwendet werden, vorausgesetzt, sie ist von der Ausführung, in welcher das Meßelement relativ zur Aufspannplatte bewegt und gleichzeitig seine Position in Richtung der Z-Achse und der X-Achse reguliert wird.

Die vorstehend beschriebene Erfindung kann ein Koordina­ ten-Meßinstrument bereitstellen, in welchem ein nutzbarer Bereich auf der oberen Fläche der Aufspannplatte vergrös­ sert, die Brauchbarkeit, wie beispielsweise das Aufspan­ nen des Werkstücks, und die Regulierbarkeit des Meßinstru­ mentes verbessert sowie dessen Höhe verringert und ferner das Meßelement ausgebildet ist, Widerstand gegenüber äußeren Kräften in seitlicher Richtung aufzuweisen, und die Möglichkeit des Umkippens des Meßelement-Stützteils ausgeschlossen werden kann.

Industrielle Verfügbarkeit

Die vorliegende Erfindung kann allgemein in der Meßindus­ trie zum Messen der dreidimensionalen Gestaltung und der­ gleichen des Werkstückes eingesetzt werden.

Claims (9)

1. Koordinaten-Meßinstrument
mit einer Aufspannplatte (3), die eine obere Fläche (3C) zum Lagern eines zu vermessenden Werkstücks aufweist;
mit einer beweglichen Einrichtung (1), die ein Meßelement (2), ein Paar Stützen (6, 7), deren untere Endbereiche mit Schenkeln (8, 9) versehen sind, einen Querträger (10), der sich zwischen den Stützen (6, 7) oberhalb der oberen Fläche (3C) der Aufspannplatte (3) in Richtung der X-Achse erstreckt, und ein Gleitstück (12) aufweist, das gleitbeweglich auf dem Querträger (10) gelagert ist und das das Meßelement (2) in seiner Axialrichtung, die in der Z-Achse liegt, beweglich lagert; und
mit einer Führungseinrichtung (45, 47) zum Führen der Bewegung der beweglichen Einrichtung (1) relativ zur Aufspannplatte (3) in der Richtung der Y-Achse, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Einrichtung (1) einen einen geschlossenen Rahmen bildenden Aufbau aufweist, der die obere Fläche (3C) der Aufspannplatte (3) umgibt, und der mit einem Verbindungsteil (11; 54) versehen ist, das die Schenkel (8, 9) der Stützen (6, 7) unterhalb der oberen Fläche (3C) der Aufspannplatte (3) verbindet.

2. Koordinaten-Meßinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufspannplatte (3) oberhalb eines Sockels bzw. einer Basis (5) angeordnet ist, wobei ein dazwischen angeordneter Zwischenraum durch Stützglieder (4) gebildet ist.

3. Koordinaten-Meßinstrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Verbindungsteil (11; 54) durch den Zwischenraum zwischen der Aufspannplatte (3) und dem Sockel (5) erstreckt.

4. Koordinaten-Meßinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung (45, 47) Luftlager (47) aufweist, die an den Stützen (6, 7) und an Vertikalflächen (3a, 3B) auf gegenüberliegenden Seiten der Aufspannplatte (3) angeordnet sind, wobei die jeweiligen Luftlager den entsprechenden Vertikalflächen gegenüberstehen und eine Einrichtung zum Regulieren und Führen der Stellung in Richtung der X-Achse der beweglichen Einrichtung (1) bilden.

5. Koordinaten-Meßinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenfläche der Aufspannplatte (3) eine zur oberen Fläche (3C) parallele Fläche bildet, und daß die Führungseinrichtung (45, 47) ferner eine Einrichtung (45) zum Einstellen der beweglichen Einrichtung (1) in Richtung der Z-Achse aufweist, welche in den Schenkeln (8, 9) vorgesehen ist.

6. Koordinaten-Meßinstrument nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einstellen in der Richtung der Z-Achse Luftlager (45, 66) aufweist.

7. Koordinaten-Meßinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung Luftlager (52, 53) aufweist, die im Verbindungsteil (54) gegenüberliegend angeordnet sind, und daß vertikale Flächen (50A, 50B) auf gegenüberliegenden Seitenflächen in Richtung der X-Achse einer Schiene (50) vorgesehen sind, die an einer unteren Fläche der Aufspannplatte (3) angeordnet ist und sich in der Richtung der Y-Achse erstreckt, wobei die jeweiligen Luftlager (52, 53) den entsprechenden Vertikalflächen (50A, 50B) gegenüberstehen.

8. Koordinaten-Meßinstrument nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Erfassungseinrichtung (55, 58) zum Erfassen einer Stellung des Meßelementes (2) in Richtung der Y-Achse an der unteren Fläche der Schiene (50) vorgesehen ist.

9. Koordinaten-Meßinstrument nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung (55; 58) eine Hauptskala (55) und einen Skalenkörper (58) einschließlich einer der Hauptskala (55) gegenüberliegenden Indexskala und ein lichtabstrahlendes Element aufweist, und daß der Skalenkörper (48) in seiner Stellung verstellbar ist.