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WO2011131479A1 - Koordinatenmessgerät mit einem bandantrieb für langgestreckte schlitten, mit vorrichtung zur erzeugung eines gegendrehmoments - Google Patents

Koordinatenmessgerät mit einem bandantrieb für langgestreckte schlitten, mit vorrichtung zur erzeugung eines gegendrehmoments Download PDF

Info

Publication number
WO2011131479A1
WO2011131479A1 PCT/EP2011/055281 EP2011055281W WO2011131479A1 WO 2011131479 A1 WO2011131479 A1 WO 2011131479A1 EP 2011055281 W EP2011055281 W EP 2011055281W WO 2011131479 A1 WO2011131479 A1 WO 2011131479A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coordinate measuring
measuring machine
elongated
belt
elongated carriage
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/055281
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Berthold Matzkovits
Roland Brenner
Martin Gaus
Christoph Mezger
Original Assignee
Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh filed Critical Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh
Priority to CN201180030250.4A priority Critical patent/CN102947668B/zh
Publication of WO2011131479A1 publication Critical patent/WO2011131479A1/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/03—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring coordinates of points
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/0002—Arrangements for supporting, fixing or guiding the measuring instrument or the object to be measured
    • G01B5/0009—Guiding surfaces; Arrangements compensating for non-linearity there-of
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/004—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points
    • G01B5/008—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines

Definitions

  • the invention relates to a coordinate measuring machine with an elongate carriage which is movably guided relative to a bearing component and can be moved with a drive in its direction of movement, wherein the drive comprises a tensioned belt which is fastened with its one end in a first end region of the elongate carriage is attached and with its other end in the second, opposite end portion of the elongated carriage, wherein the bearing member, a drive motor is fixed, which moves the belt.
  • a coordinate measuring machine is already known from the German patent DE 4340477 Cl.
  • the drive comprises for this purpose a tensioned band, which is attached at its one end to the upper end of the quill and is secured at its other end to the lower end of the sleeve, wherein somewhere on the bearing member, a drive motor is fixed with a drive roller which moves the belt.
  • Two pulleys guide the belt so that it is directed from the direction parallel to the axis of the sleeve in the direction of the drive roller of the drive motor and to the
  • the band is tensioned by displacement of the drive motor or by tensioning devices in the area of the fastenings of the band to the quill.
  • the publication proposes to guide the band so that it is as close as possible to the surface of the quill.
  • Coordinate measuring machines are increasingly made of lighter materials to increase the dynamics of the machine To increase coordinate measuring machine and reduce manufacturing costs. But this usually also brings a reduced rigidity with it. On the other hand there is also
  • Coordinate measuring machines which typically have longer carriages, than the vertically oriented quills of gantry or bridge coordinate measuring machines.
  • the horizontally movable arm of horizontal arm CMMs not infrequently has a much greater length than the sleeves of portal or bridge gauges. This is because horizontal arm CMMs typically measure much larger workpieces (eg, vehicle bodies) than gantry or bridge CMMs (eg, engine blocks).
  • Task is therefore to propose a coordinate measuring machine with a drive of the type mentioned, can be avoided by the bending of the elongated slide by the tension of the belt.
  • the object is solved by the features of independent claim 1.
  • end portion of the elongated carriage is intended to mean that it may either actually be the end of the elongated carriage or else a location which may be before the actual end of the elongated carriage.
  • the rotatably mounted on the measuring arm, rocker-like crosspiece can either on the
  • the position of the axis of rotation of the rotatably mounted crosspiece can be varied in principle. However, if displacements of the elongate carriage are to be prevented as best as possible, the position of the axis of rotation should be approximately midway between the side of the gauge facing the band and the side of the measuring arm facing the counter-tensioning device.
  • Counter-clamping device at least not much shorter than the rocker arm on the side of the band, so that the forces in the counter-clamping device are not too high.
  • the counter-clamping device should be located substantially inside the elongate carriage. This has, in addition to the better visual appearance, the additional advantages that the relevant side of the
  • elongated carriage can remain free of components and thus, for example, as
  • the counter-clamping device does not necessarily have to be arranged in the interior of the carriage.
  • the rotatable mounting of the rocker-like crossbar can be realized completely different.
  • the transverse web in the region of the bearing can have a pointed edge which rests on a notch of the relevant surface of the elongate carriage.
  • a spring joint which, for example, is monolithically incorporated in the transverse web. Particularly easy, however, a rotary joint is provided. This can be a ball-bearing swivel joint. However, the swivel joint is formed in a particularly simple manner by at least one bearing block and a bolt.
  • the other end of the band and the other end of the counter-clamping device can in principle be attached directly to the elongate carriage, for example on the outer wall.
  • a particularly robust construction results when these are fastened to a further crosspiece, which is firmly connected to the elongated slide.
  • the counter-clamping device can look different.
  • a belt or rope may be provided which is tensioned by a threaded clamp.
  • a particularly simple solution results when a threaded rod, which is provided with a thread at least in one end region, is used on the thread of which a nut is screwed to produce the clamping force. In this way, the necessary counter tension can be generated in a very simple manner by the mother is tightened until the necessary tension is present. By countering with another nut, the position can then be fixed.
  • the drive motor preferably comprises a drive wheel, via which the rotation of the motor is converted into a displacement of the belt.
  • two deflection rollers may additionally be provided, which guide the belt so that it is directed out of the direction parallel to the axis of the elongate carriage in the direction of the drive roller of the drive motor and guided around the drive wheel.
  • the band is a rope or a belt, in particular a flat belt or a V-belt.
  • a friction wheel is used as the drive wheel, which shifts the belt.
  • the belt may be a toothed belt.
  • the drive wheel is designed as a gear.
  • the fiction, contemporary drive can generally be applied to coordinate measuring machines with elongated slide, so for example, for the vertically oriented quills in portal coordinate measuring machines or Briicken coordinate measuring machines.
  • the vertically movable quill is then the elongated carriage and the bearing member of the horizontally movable along the traverse carriage on which the quill is mounted vertically movable.
  • the drive is used in coordinate measuring machines which have particularly elongated carriages, for example in horizontal-arm coordinate measuring machines in which the elongate carriage is in the form of a horizontally oriented measuring arm, that of the cross slide (the bearing component)
  • Horizontal arm coordinate measuring machine is guided.
  • bearing component is to be understood as meaning any component of the coordinate measuring machine which movably supports the elongate carriage in its direction of movement. This will usually also be a carriage which in turn is movably mounted in another coordinate direction.
  • any linear guide can be used, as they are already known from the prior art for coordinate measuring machines for a long time.
  • roller guide a ball rail guide or an air bearing guide, to name just a few.
  • FIG. 1 shows by way of example a coordinate measuring machine in which the object according to the invention is realized
  • FIG. 2 shows a section through the measuring arm 4 of the coordinate measuring machine
  • FIG. 1 A first figure.
  • FIG. 3 shows a perspective view of the measuring arm 4 from FIG. 1.
  • FIG. 1 shows purely by way of example the structure of a coordinate measuring machine.
  • a slide for measuring a workpiece 16, which rests on a measuring table 17, a slide (stand 2) is slidably mounted on guides 1 along the measuring table 17 in the horizontal direction, wherein the position of the stand 2 in this measuring direction (here referred to as x-direction) be determined by a not closer to scale and an associated reading head (not visible here).
  • This stand 2 is driven by a likewise not visible drive in this measuring direction.
  • another measuring slide namely the cross slide 3 is mounted displaceably in the vertical direction (here with z-direction), the position of this cross slide also on a scale (not visible here) and an associated reading head (not visible here) is readable.
  • the cross slide 3 is driven via a drive not shown in detail in the vertical direction.
  • this cross slide 3 in turn is in the horizontal direction (here referred to as y-direction), an elongated carriage, the so-called measuring arm 4, slidably mounted.
  • the horizontal position of this slide is determined by a further scale with associated read head (also not visible here).
  • the measuring arm 4 is driven by a not visible drive.
  • the movement direction x of the first carriage (stand 2), the movement direction z of the second carriage (cross slide 3) and the movement direction y of the third carriage (measuring arm 4) are perpendicular to the two other directions of movement, so that in each of the coordinate directions x, y and z is a direction of movement.
  • a rotary pivoting device 26 is attached to the turn, a sensor 18 is attached, via which the position of the workpiece surface of the workpiece 16 can be determined.
  • the sensor 18 to a first axis to be rotated and pivoted about a second axis perpendicular thereto.
  • the sensor 18 which can not be seen in detail here, is embodied as an optical laser triangulation probe in which a laser beam is projected onto the workpiece surface and the position of the workpiece surface relative to the laser triangulation probe is determined from the reflected laser beam via triangulation.
  • this sensor 18 is purely exemplary.
  • another optical button such as
  • a digital camera can be used as a sensor 18 or a tactile sensor, such as a switching probe, which triggers a signal when touching the workpiece with its probe or a measuring probe, in which deflected when touching the workpiece with his button, the button from its rest position and the deflection of the probe is measured.
  • a tactile sensor such as a switching probe, which triggers a signal when touching the workpiece with its probe or a measuring probe, in which deflected when touching the workpiece with his button, the button from its rest position and the deflection of the probe is measured.
  • the rotary pivot unit 26 does not have to be provided.
  • the coordinate measuring machine is also associated with a control and evaluation unit, not shown in more detail, via which the drives of the coordinate measuring device and the drives of the rotary pivot unit 26 are actuated and which reads out the measured values of the scales and the measured values of the rotary encoders of the rotary and pivot unit 26 and the signals the sensor 18 reads.
  • the control and evaluation unit includes a measuring computer, with the measurement sequences can be created and the measurement results can be evaluated. Of course, this is just an exemplary description of a control and evaluation unit. So far
  • no rotary swivel device 26 is provided, of course, no drives a rotary swivel unit 26 can be controlled and no rotary encoder of the rotary swivel unit 26 are read.
  • FIG. 2 shows a section through the measuring arm 4 of the coordinate measuring machine according to FIG. 1 and FIG. 3 shows the same measuring arm 4 in a perspective view.
  • the coordinate measuring machine in this case comprises a drive 15, with which the measuring arm 4 can be moved in its direction of movement.
  • a tensioned band 5 is provided along the measuring arm 4, which is fastened with its one end in a first end portion of the elongated carriage to a crosspiece 10 and is secured at its other end in the opposite end region of the elongated carriage to a transverse web 9.
  • the band 5 is clamped for attachment to the crosspiece 9 between a plate 19 and the transverse web 9 itself, wherein the clamping force required by two laterally arranged from the belt screws (in Figure 2, only the rear screw 20 can be seen) is generated.
  • the plate 19 and the two screws 20 and 27 can also be seen in FIG. Analog is the tape 5 for attachment to the
  • Cross bar 10 clamped between a plate 21 and the crosspiece 10 itself, the force required for clamping by two laterally arranged from the band 5 screws (in Figure 2, only the rear screw 25 can be seen) is generated.
  • the plate 19 is released, so that the band 5 can then be tightened in the region of this attachment.
  • the plate 21 is released by opening the two screws in the region of the transverse web 10, so that the band 5 can then be tightened in the region of this attachment.
  • Tensioning here means that the band 5 is pulled taut.
  • the tension necessary for the operation is, as explained in detail below, generated by the counter-clamping device 13.
  • a drive motor 6 is fixed, which moves the belt 5.
  • This drive motor 6 can be seen only in Figure 3 and is located in Figure 1 under the cover of the cross slide 3.
  • the drive motor 6 drives a drive wheel 7, around which the band 5 is guided.
  • the band 5 is basically parallel to the longitudinal axis of the measuring arm 4 (elongated slide), but on the other hand, the band is guided around the drive wheel 7, two guide rollers 8 are provided, which guide the band 5 so that it out to the axis of the elongated Slider parallel direction is directed in the direction of the drive wheel 7 of the drive motor 6 and is guided around the drive wheel 7.
  • the band 5 is under tension, which is necessary so that on the one hand between the drive wheel 7 and band 5, the necessary adhesive force is generated and on the other hand, in order to position the elongated carriage 4 with the necessary precision can. If the band 5 were simply attached to the elongated carriage (measuring arm 4), this would lead to bending.
  • a rotatably mounted, rocker-like transverse web 10 is now provided on one of the end regions of the elongate carriage
  • Counter-clamping device 13 is attached. This counter-clamping device 13 is in turn with its other end at the opposite end of the elongated carriage
  • end region of the elongated carriage is intended here to mean that it can either actually be the end of the elongate carriage or else a point which lies in front of the actual end of the elongate carriage, as can be seen from FIG. While the end of the band 5 is fixed on the side of the cross bar 10 at the very end of the measuring slide, the attachment point of the band 5 is on the opposite side, namely on the cross bar 9, a good distance before the actual end.
  • the rotatable mounting of the rocker-like transverse web 10 is realized here by a rotary joint, which is realized by a bearing block 11 fixed to the measuring arm 4 and a bearing pin 12 rotatably mounted in a bore of the bearing block 11.
  • the bearing block 11 has a leg with said bore, through which the bearing pin 12 secured to the cross bar 10 is passed. So that the bearing pin 12 can not fall out of the hole, in each case a retaining ring is attached to the bolt 12 in front of and behind the leg of the bearing block.
  • the bearing block 11 has in addition to the said leg with the bore in addition to a perpendicular thereto extending base plate which is fastened by screws on the measuring arm 4, wherein the attachment is such that the axis of rotation is positioned exactly in the median plane of the measuring arm 4, so that so the axis of rotation and the central axis 24th of the measuring arm 4 lie in one plane.
  • the tensile forces of the belt 5 and the counter-clamping device 13 are exactly coupled in the direction of the central axis 24 of the measuring arm 4 in the measuring arm 4, so that in this case no torque in the measuring arm 4 is generated.
  • the band 5 and the counter-clamping device 13 are attached to a further transverse web 9, said transverse web 9 is fixedly connected to the measuring arm 4 here.
  • the tension of the belt 5 could cause a torque that could bend the measuring arm 4.
  • this torque is compensated by an approximately equal counter-torque, which is generated by the counter-clamping device 13.
  • the counter-clamping device 13 is designed in the present example so that it comprises a threaded rod provided at least in one end region on the thread of which a nut 14 is screwed to produce the clamping force. This is called as
  • Both the nut 16, and the nut 14 may be designed as a self-locking nut or each be countered by an additional nut in position.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)

Abstract

Es wird ein Koordinatenmessgerät vorgestellt, das einen langgestreckten Schlitten (4) umfasst, der relativ zu einem Lagerbauteil (3) beweglich geführt ist und mit einem Antrieb in seiner Bewegungsrichtung verfahren werden kann, wobei der Antrieb ein gespanntes Band (5) umfasst, das mit seinem einen Ende in einem ersten Endbereich des langgestreckten Schlittens befestigt ist und mit seinem anderen Ende im zweiten, gegenüberliegenden Endbereich des langgestreckten Schlittens befestigt ist, wobei am Lagerbauteil (3) ein Antriebsmotor (6) befestigt ist, der das Band (5) bewegt. Um zu Vermeiden, dass durch die Zugkraft des gespannten Bandes ein Drehmoment in den langgestreckten Schlitten eingeleitet wird, das zu Verbiegungen des langgestreckten Schlittens (4) führt, wird vorgeschlagen im ersten oder im zweiten Endbereich des langgestreckten Schlittens einen drehbeweglich am langgestreckten Schlitten gelagerten, wippenartigen Quersteg (10) vorzusehen, an dessen einen Wippenarm (22) das Band (5) befestigt ist und an dessen anderen Wippenarm (23) eine Gegenspannvorrichtung (13) befestigt ist, die wiederum mit ihrem anderen Ende am jeweils gegenüberliegenden Endbereich des langgestreckten Schlittens (4) befestigt ist und die ein zum durch das Band verursachten Drehmoment auf den langgestreckten Schlitten auf der dem Band abgewandten Seite des langgestreckten Schlittens ein Gegendrehmoment verursacht.

Description

Beschreibung:
KOORDINATENMESSGERÄT MIT EINEM BANDANTRIEB FÜR LANGGESTRECKTE SCHLITTEN, MIT VORRICHTUNG ZUR ERZEUGUNG EINES GEGENDREHMOMENTS
Die Erfindung betrifft ein Koordinatenmessgerät mit einem langgestreckten Schlitten, der relativ zu einem Lagerbauteil beweglich geführt ist und mit einem Antrieb in seiner Bewegungsrichtung verfahren werden kann, wobei der Antrieb ein gespanntes Band umfasst, das mit seinem einen Ende in einem ersten Endbereich des langgestreckten Schlittens befestigt ist und mit seinem anderen Ende im zweiten, gegenüberliegenden Endbereich des langgestreckten Schlittens befestigt ist, wobei am Lagerbauteil ein Antriebsmotor befestigt ist, der das Band bewegt.
Ein solches Koordinatenmessgerät ist bereits aus dem deutschen Patent DE 4340477 Cl bekannt. Hierin wird ein Koordinatenmessgerät vorgestellt, dessen vertikal verschiebbar gelagerte Pinole durch einen entsprechenden Antrieb in vertikaler Richtung verschoben werden kann. Der Antrieb umfasst hierzu ein gespanntes Band, das mit seinem einen Ende am oberen Ende der Pinole befestigt ist und mit seinem anderen Ende am unteren Ende der Pinole befestigt ist, wobei irgendwo am Lagerbauteil ein Antriebsmotor mit einer Antriebsrolle befestigt ist, der das Band bewegt. Zwei Umlenkrollen leiten das Band so, dass es aus der zur Achse der Pinole parallelen Richtung in Richtung der Antriebsrolle des Antriebsmotors gelenkt wird und um die
Antriebsrolle des Antriebsmotors geführt wird. Gespannt wird das Band durch Verlagerung des Antriebsmotors oder durch Spannvorrichtungen im Bereich der Befestigungen des Bandes an der Pinole. Um zu Vermeiden, dass durch die Zugkraft des gespannten Bandes ein Drehmoment die Pinole verbiegt, wird in der Druckschrift vorgeschlagen das Band derart zu führen, dass es möglichst nahe an der Oberfläche der Pinole liegt.
Das in dem deutschen Patent DE 4340477 Cl beschriebene Koordinatenmessgerät hat einen gut funktionierenden Antrieb. Allerdings ist die hierin beschriebene Lösung, eine Verbiegung des langgestreckten Schlittens (hier die Pinole) zu vermeiden, dann unzureichend, wenn die
Steifigkeit dieses langgestreckten Schlittens nicht groß genug ist. Für eine verminderte
Steifigkeit gibt es unterschiedliche Gründe. Zum einen werden die Messschlitten von
Koordinatenmessgeräten zunehmend aus leichteren Materialien hergestellt, um die Dynamik des Koordinatenmessgerätes zu erhöhen und die Herstellungskosten zu senken. Dies bringt aber in der Regel auch eine verminderte Steifigkeit mit sich. Zum anderen gibt es auch
Koordinatenmessgeräte, die typischerweise längere Schlitten aufweisen, als die vertikal ausgerichteten Pinolen von Portal- oder Brücken-Koordinatenmessgeräten. Insbesondere der horizontal bewegliche Messarm von Horizontalarm-Koordinatenmessgeräten weist nicht selten eine wesentlich größere Länge auf, als die Pinolen von Portal- oder Brückenmessgeräten. Dies liegt daran, dass mit Horizontalarm-Koordinatenmessgeräten typischerweise wesentlich größere Werkstücke vermessen werden (beispielsweise Fahrzeugkarosserien) als mit Portal- oder Brücken-Koordinatenmessgeräten (beispielsweise Motorblöcke).
Für solche weniger steifen langgestreckten Schlitten führt der oben bezeichnete Antrieb aber zu erheblichen Verbiegungen dieses Schlittens durch das Drehmoment, das durch das gespannte Band auf den Schlitten ausgeübt wird.
Aufgabe ist es daher ein Koordinatenmessgerät mit einem Antrieb der eingangs genannten Art vorzuschlagen, mit dem Verbiegungen des langgestreckten Schlittens durch die Zugspannung des Bandes vermieden werden können. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruches 1 gelöst.
In erfindungsgemäßer Weise wird vorgeschlagen im ersten oder im zweiten Endbereich des langgestreckten Schlittens einen drehbeweglich am langgestreckten Schlitten gelagerten, wippenartigen Quersteg vorzusehen, an dessen einen Wippenarm das Band befestigt ist und an dessen anderen Wippenarm eine Gegenspannvorrichtung befestigt ist, die wiederum mit ihrem anderen Ende am jeweils gegenüberliegenden Endbereich des langgestreckten Schlittens befestigt ist und die ein zum durch das Band verursachten Drehmoment auf den langgestreckten Schlitten auf der dem Band abgewandten Seite des langgestreckten Schlittens ein
Gegendrehmoment verursacht. Der Begriff„Endbereich des langgestreckten Schlittens" soll hierbei bedeuten, dass es sich entweder tatsächlich um das Ende des langgestreckten Schlittens handeln kann oder aber auch um eine Stelle, die vor dem eigentlichen Ende des langgestreckten Schlittens liegen kann.
Der drehbeweglich am Messarm gelagerte, wippenartige Quersteg kann entweder an dem
Endbereich vorgesehen werden, der dem Sensor abgewandt ist oder aber auch in dem
Endbereich, in dem der Sensor vorgesehen ist. Die Lage der Drehachse des drehbeweglich gelagerten Querstegs kann zwar prinzipiell variiert werden. Wenn jedoch Verlegungen des langgestreckten Schlittens bestmöglich verhindert werden sollen, sollte die Lage der Drehachse sich etwa mittig zwischen der Seite des Messannes, die dem Band zugewandt ist und der Seite des Messarmes, der der Gegenspannvorrichtung zugewandt ist befinden. Vorzugsweise befindet sich die Mittelachse des langgestreckten
Schlittens und die Drehachse der drehbeweglichen Lagerung in einer Ebene.
Die Länge der Wippenarme des Quersteges hat hingegen primär keinen Einfluss auf die
Verbiegung des Messarms, weil ein kürzerer Wippenarm gleichzeitig zu einer höheren
Zugspannung führt, so dass der geringere Hebelarm, mit dem das betreffende Drehmoment oder Gegendrehmoment auf den Messarm wirkt durch die höhere Kraft auf diesen Hebelarm kompensiert wird. Trotzdem sollte der Wippenarm des Querstegs auf Seiten der
Gegenspannvorrichtung zumindest nicht wesentlich kürzer sein als der Wippenarm auf Seiten des Bandes, damit die Kräfte in der Gegenspannvorrichtung nicht zu hoch werden. Soweit der langgestreckte Schlitten innen hohl ist, sollte die Gegenspannvorrichtung sich im Wesentlichen im Inneren des langgestreckten Schlittens befinden. Dies hat neben dem besseren optischen Erscheinungsbild die zusätzlichen Vorteile, dass die betreffende Seite des
langgestreckten Schlittens frei von Bauteilen bleiben kann und damit beispielsweise als
Führungsfläche genutzt werden kann. Außerdem vermindert dies die Verletzungsgefahr für den Bediener. Selbstverständlich muss die Gegenspannvorrichtung aber nicht zwingend im inneren des Schlittens angeordnet werden. Die drehbewegliche Lagerung des wippenartigen Quersteges kann völlig unterschiedlich realisiert sein. Beispielsweise kann der Quersteg im Bereich der Lagerung eine spitze Kante aufweisen, die auf einer Kerbe der betreffenden Fläche des langgestreckten Schlittens aufsitzt. Wenngleich diese Lösung sehr einfach ist, hat diese den Nachteil, dass beim Lösen der
Spannung die Lage des Quersteges nicht sicher beibehalten wird. Alternativ kann auch ein Federgelenk verwendet werden, das beispielsweise monolithisch in den Quersteg eingearbeitet ist. Besonders einfach wird jedoch ein Drehgelenk vorgesehen. Es kann sich hierbei um ein kugelgelagertes Drehgelenk handeln. Besonders einfach wird das Drehgelenk jedoch durch wenigstens einen Lagerbock und einen Bolzen gebildet.
Das andere Ende des Bandes und das andere Ende der Gegenspannvorrichtung können prinzipiell unmittelbar am langgestreckten Schlitten, beispielsweise an der Außenwand befestigt werden. Eine besonders robuste Konstruktion ergibt sich jedoch, wenn diese an einem weiteren Quersteg befestigt sind, der fest mit dem langgestreckten Schlitten verbunden ist.
Auch die Gegenspannvorrichtung kann unterschiedlich aussehen. Es kann beispielsweise ein Riemen oder ein Seil vorgesehen sein, das durch einen Gewindespanner gespannt wird. Eine besonders einfache Lösung ergibt sich jedoch, wenn eine zumindest in einem Endbereich mit einem Gewinde versehene Zugstange verwendet wird auf deren Gewinde zur Erzeugung der Spannkraft eine Mutter aufgeschraubt ist. Hierdurch kann auf sehr einfache Weise die notwendige Gegenspannung erzeugt werden, indem die Mutter solange angezogen wird, bis die nötige Zugspannung vorliegt. Durch kontern mit einer weiteren Mutter kann die Stellung dann fixiert werden.
Der Antriebsmotor umfasst vorzugsweise ein Antriebsrad, über das die Rotation des Motors in eine Verschiebung des Bandes umgesetzt wird. Im Bereich des Antriebsrades können zusätzlich zwei Umlenkrollen vorgesehen sein, die das Band so leiten, dass es aus der zur Achse des langgestreckten Schlittens parallelen Richtung in Richtung der Antriebsrolle des Antriebsmotors gelenkt wird und um das Antriebsrad geführt wird. Vorteilhaft handelt es sich bei dem Band um ein Seil oder einen Riemen, insbesondere einen Flachriemen oder einen Keilriemen. Dann wird als Antriebsrad ein Reibrad verwendet, welches das Band verschiebt. Alternativ kann das Band ein Zahnriemen sein. In diesem Fall ist das Antriebsrad als Zahnrad ausgestaltet.
Der erfindungs gemäße Antrieb kann generell auf Koordinatenmessgeräten mit langgestreckten Schlitten angewendet werden, also beispielsweise für die vertikal ausgerichteten Pinolen in Portal-Koordinatenmessgeräten oder Briicken-Koordinatenmessgeräten. In diesem Fall ist die vertikal bewegliche Pinole dann der langgestreckte Schlitten und das Lagerbauteil der horizontal entlang der Traverse bewegliche Schlitten, an dem die Pinole vertikal beweglich gelagert ist. In besonderer Weise vorteilhaft findet der Antrieb jedoch in Koordinatenmessgeräten Anwendung, die besonders langgestreckte Schlitten aufweisen, beispielsweise in Horizontalarm- Koordinatenmessgeräten, bei denen der langgestreckte Schlitten in Form eines horizontal ausgerichteten Messarms vorliegt, der von dem Kreuzschieber (das Lagerbauteil) dieses
Horizontalarm-Koordinatenmessgerätes geführt ist.
Unter dem Begriff Lagerbauteil soll irgendein Bauteil des Koordinatenmessgerätes verstanden werden, das den langgestreckten Schlitten in seiner Bewegungsrichtung beweglich lagert. Es wird sich hierbei üblicherweise auch um einen Schlitten handeln der seinerseits in einer anderen Koordinatenrichtung beweglich gelagert ist.
Als Führung, über die der langgestreckte Schlitten relativ zum Lagerbauteil beweglich geführt ist, kann hierbei im wesentlichen eine beliebige Linearführung verwendet werden, wie sie aus dem Stand der Technik für Koordinatenmessgeräte bereits schon seit langem bekannt sind.
Verwendet werden kann beispielsweise eine Laufrollenführung, eine Kugelschienenführung oder eine Luftlagerfuhrung, um hier nur einige zu nennen.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von
Ausfuhrungsbeispielen anhand der Figuren 1 - 3 der beigefügten Zeichnungen. So ist den Figuren nachfolgendes zu entnehmen: Figur 1 zeigt beispielhaft ein Koordinatenmessgerät, in dem der erfindungsgemäße Gegenstand realisiert ist
Figur 2 zeigt einen Schnitt durch den Messarm 4 des Koordinatenmessgerätes nach
Figur 1
Figur 3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Messarms 4 aus Figur 1. Figur 1 zeigt rein beispielhaft den Aufbau eines Koordinatenmessgerätes. Zur Vermessung eines Werkstückes 16, das auf einem Messtisch 17 aufliegt, ist entlang des Messtisches 17 in horizontaler Richtung ein Schlitten (Ständer 2) verschiebbar auf Führungen 1 gelagert, wobei die Position des Ständers 2 in dieser Messrichtung (hier als x-Richtung bezeichnet) über einen nicht näher zu sehenden Maßstab und einen zugeordneten Ablesekopf (hier nicht sichtbar) ermittelt werden. Dieser Ständer 2 ist über einen ebenfalls nicht sichtbaren Antrieb in dieser Messrichtung angetrieben. Entlang dem Ständer 2 ist in vertikaler Richtung ein weiterer Messschlitten, nämlich der Kreuzschieber 3 verschiebbar gelagert (hier mit z-Richtung bezeichnet), wobei die Position dieses Kreuzschiebers ebenfalls über einen Maßstab (hier nicht sichtbar) und einen zugeordneten Ablesekopf (hier nicht sichtbar) auslesbar ist. Der Kreuzschieber 3 ist über einen nicht näher gezeigten Antrieb in vertikaler Richtung angetrieben. Entlang dieses Kreuzschiebers 3 wiederum ist in horizontaler Richtung (hier als y-Richtung bezeichnet) ein langgestreckter Schlitten, der sogenannte Messarm 4, verschiebbar gelagert. Die horizontale Position dieses Schlittens wird über einen weiteren Maßstab mit zugeordneten Ablesekopf (hier ebenfalls nicht sichtbar) bestimmt. Auch der Messarm 4 ist über einen nicht näher sichtbaren Antrieb angetrieben. Die Bewegungsrichtung x des ersten Schlittens (Ständer 2), die Bewegungsrichtung z des zweiten Schlittens (Kreuzschieber 3) und die Bewegungsrichtung y des dritten Schlittens (Messarm 4) stehen jeweils auf die beiden anderen Bewegungsrichtungen senkrecht, sodass hierdurch in jeder der Koordinatenrichtungen x, y und z eine Bewegungsrichtung vorliegt. Am Ende des Messarms 4 ist eine Dreh- Schwenkeinrichtung 26 befestigt, an der wiederum ein Sensor 18 befestigt ist, über den die Lage der Werkstückoberfläche des Werkstückes 16 festgestellt werden kann. Über die Dreh- Schwenkeinrichtung 26 kann der Sensor 18 um eine erste Achse gedreht werden und um eine hierzu senkrechte zweite Achse geschwenkt werden. Der hier nicht im Detail zu sehende Sensor 18 ist als optischer Lasertriangulationstaster ausgeführt, bei dem ein Laserstrahl auf die Werkstückoberfläche projiziert wird und die Lage der Werkstückoberfläche relativ zum Lasertriangulationstaster aus dem reflektierten Laserstrahl über Triangulation bestimmt wird. Natürlich ist dieser Sensor 18 rein beispielhaft. Anstelle eines Lasertriangulationstasters kann beispielsweise auch ein anderer optischer Taster, wie
beispielsweise eine Digitalkamera als Sensor 18 verwendet werden oder ein taktiler Sensor, wie beispielsweise ein schaltender Tastkopf, der bei Berührung des Werkstückes mit seinem Taster ein Signal auslöst oder ein messender Tastkopf, bei dem bei Berührung des Werkstückes mit seinem Taster der Taster aus seiner Ruhelage ausgelenkt wird und die Auslenkung des Tasters gemessen wird. Auch die Dreh-Schwenkeinheit 26 muss natürlich nicht vorgesehen sein.
Vielmehr kann der Sensor 18 auch direkt am Messarm 4 befestigt werden. Dem Koordinatenmessgerät ist außerdem eine nicht näher gezeigte Steuer- und Auswerteeinheit zugeordnet, über die die Antriebe des oordinatenmessgerätes und die Antriebe der Dreh- Schwenkeinheit 26 angesteuert werden und die die Messwerte der Maßstäbe und die Messwerte der Drehencoder der Dreh- Schwenkeinheit 26 ausliest und die Signale der Sensors 18 ausliest. Außerdem umfasst die Steuer- und Auswerteeinheit einen Messrechner, mit dem Messabläufe erstellt werden können und die Messergebnisse ausgewertet werden können. Natürlich ist dies auch nur eine beispielhafte Beschreibung einer Steuer- und Auswerteeinheit. Soweit
beispielsweise keine Dreh- Schwenkeinrichtung 26 vorgesehen ist, können natürlich keine Antriebe einer Dreh-Schwenkeinheit 26 angesteuert werden und auch keine Drehencoder der Dreh- Schwenkeinheit 26 ausgelesen werden.
Der erfindungsgemäße Bandantrieb eines langgestreckten Schlittens (hier der Messarm 4), der relativ zu einem Lagerbauteil (hier der Kreuzschieber 3, der den Messarm 4 in horizontaler Richtung beweglich lagert) beweglich geführt ist, wird nunmehr detailliert anhand der Figuren 2 und 3 erläutert.
So zeigt Figur 2 einen Schnitt durch den Messarm 4 des Koordinatenmessgerätes nach Figur 1 und Figur 3 denselben Messarm 4 in einer perspektivischen Ansicht. Aufgrund der Schnittdarstellung ist in Figur 2 der Sensor 18 nicht zu sehen, sondern lediglich die Dreh- Schwenkeinheit 26, an der der Sensor 18 auswechselbar befestigt ist. Das Koordinatenmessgerät umfasst hierbei einen Antrieb 15, mit dem der Messarm 4 in seiner Bewegungsrichtung verfahren werden kann. Dazu ist entlang des Messarmes 4 ein gespanntes Band 5 vorgesehen, das mit seinem einen Ende in einem ersten Endbereich des langgestreckten Schlittens an einem Quersteg 10 befestigt ist und mit seinem anderen Ende im gegenüberliegenden Endbereich des langgestreckten Schlittens an einem Quersteg 9 befestigt ist. Das Band 5 ist zur Befestigung auf dem Quersteg 9 zwischen einer Platte 19 und dem Quersteg 9 selber festgeklemmt, wobei die zur Klemmung erforderliche Kraft durch zwei seitlich vom Band angeordnete Schrauben (in Figur 2 ist nur die hintere Schraube 20 zu sehen) erzeugt wird. Die Platte 19 und die beiden Schrauben 20 und 27 sind auch in Figur 3 zu sehen. Analog ist das Band 5 zur Befestigung auf dem
Quersteg 10 zwischen einer Platte 21 und dem Quersteg 10 selber festgeklemmt, wobei die zur Klemmung erforderliche Kraft durch zwei seitlich vom Band 5 angeordnete Schrauben (in Figur 2 ist nur die hintere Schraube 25 zu sehen) erzeugt wird. Durch Öffnen der beiden Schrauben im Bereich des Quersteges 9 wird die Platte 19 gelöst, so dass das Band 5 dann im Bereich dieser Befestigung nachgespannt werden kann. Analog wird durch Öffnen der beiden Schrauben im Bereich des Quersteges 10 die Platte 21 gelöst, so dass das Band 5 dann auch im Bereich dieser Befestigung nachgespannt werden kann. Nachspannen bedeutet hierbei, dass das Band 5 straff gezogen wird. Die für den Betrieb notwendige Zugspannung wird hingegen, wie weiter unten ausführlich erläutert, durch die Gegenspannvorrichtung 13 erzeugt. Auf dem Lagerbauteil, das den Messarm 4 lagert, hier also der Kreuzschieber 3, ist ein Antriebsmotor 6 befestigt, der das Band 5 bewegt. Dieser Antriebsmotor 6 ist nur in Figur 3 zu sehen und befindet sich in Figur 1 unter der Abdeckung des Kreuzschiebers 3. Dazu treibt der Antriebsmotor 6 ein Antriebsrad 7 an, um das herum das Band 5 geführt ist. Damit einerseits das Band 5 grundsätzlich parallel zur Längsachse des Messarmes 4 (langgestreckter Schlitten) liegt, aber andererseits das Band um das Antriebsrad 7 herumgeführt wird, sind zwei Umlenkrollen 8 vorgesehen, die das Band 5 so leiten, dass es aus der zur Achse des langgestreckten Schlittens parallelen Richtung in Richtung des Antriebsrades 7 des Antriebsmotors 6 gelenkt wird und um das Antriebsrad 7 geführt wird.
Wie oben bereits ausgeführt steht das Band 5 unter Zugspannung, was notwendig ist, damit einerseits zwischen Antriebsrad 7 und Band 5 die notwendige Haftkraft erzeugt wird und andererseits, um den langgestreckten Schlitten 4 mit der notwendigen Präzision positionieren zu können. Würde das Band 5 einfach am langgestreckten Schlitten (Messarm 4) befestigt, so würde dies zu Verbiegungen führen.
Erfindungsgemäß ist nun an einem der Endbereiche des langgestreckten Schlittens ein drehbeweglich gelagerter, wippenartiger Quersteg 10 vorgesehen ist, an dessen einen
Wippenarm 22 das Band 5 befestigt ist und an dessen anderen Wippenarm 23 eine
Gegenspannvorrichtung 13 befestigt ist. Diese Gegenspannvorrichtung 13 ist wiederum mit ihrem anderen Ende am gegenüberliegenden Endbereich des langgestreckten Schlittens
(Messarm 4) befestigt, nämlich im vorliegenden Ausführungsbeispiel am Quersteg 9. Hierdurch wird das Drehmoment, welches durch die Zugspannung des Bandes 5 erzeugt wird, durch ein Gegendrehmoment kompensiert, welches auf der dem Band 5 abgewandten Seite des Messarms durch die Gegenspannvorrichtung 13 erzeugt wird.
Der Begriff„Endbereich des langgestreckten Schlittens" soll hierbei bedeuten, dass es sich entweder tatsächlich um das Ende des langgestreckten Schlittens handeln kann oder aber auch um eine Stelle, die vor dem eigentlichen Ende des langgestreckten Schlittens liegt, wie dies aus Figur 2 ersichtlich ist. Während das Ende des Bandes 5 auf der Seite des Quersteges 10 ganz am Ende des Messschlittens befestigt ist, liegt der Befestigungspunkt des Bandes 5 auf der gegenüberliegenden Seite, nämlich am Quersteg 9, ein ganzes Stück vor dem eigentlichen Ende.
Die drehbewegliche Lagerung des wippenartigen Quersteges 10 wird hier durch ein Drehgelenk realisiert, das durch einen am Messarm 4 befestigten Lagerbock 11 und einen in einer Bohrung des Lagerbocks 11 drehbeweglich gelagerten Lagerbolzen 12 realisiert ist. Der Lagerbock 11 weist einen Schenkel mit der besagten Bohrung auf, durch die der am Quersteg 10 befestigte Lagerbolzen 12 hindurchgeführt ist. Damit der Lagerbolzen 12 nicht aus der Bohrung herausfallen kann, ist vor und hinter dem Schenkel des Lagerbocks jeweils ein Sicherungsring an dem Bolzen 12 angebracht. Der Lagerbock 11 weist neben dem besagten Schenkel mit der Bohrung zusätzlich eine rechtwinklig hierzu verlaufende Grundplatte auf, die über Schrauben am Messarm 4 befestigt ist, wobei die Befestigung so erfolgt, dass die Drehachse genau in der Mittelebene des Messarms 4 positioniert ist, so dass also die Drehachse und die Mittelachse 24 des Messarms 4 in einer Ebene liegen. Hierdurch werden die Zugkräfte des Bandes 5 und der Gegenspannvorrichtung 13 genau in Richtung der Mittelachse 24 der Messarms 4 in den Messarm 4 eingekoppelt, so dass hierbei kein Drehmoment im Messarm 4 erzeugt wird.
Im anderen Endbereich des Messarras 4 sind das Band 5 und die Gegenspannvorrichtung 13 an einem weiteren Quersteg 9 befestigt, wobei dieser Quersteg 9 hier mit dem Messarm 4 fest verbunden ist. Hier könnte die Zugspannung des Bandes 5 ein Drehmoment verursachen, das den Messarm 4 verbiegen könnte. Wie aber oben ausgeführt, wird dieses Drehmoment durch ein etwa gleich großes Gegendrehmoment, das durch die Gegenspannvorrichtung 13 erzeugt wird, kompensiert.
Die Gegenspannvorrichtung 13 ist im vorliegenden Beispiel so ausgeführt, dass diese eine zumindest in einem Endbereich mit einem Gewinde versehene Zugstange umfasst auf deren Gewinde zur Erzeugung der Spannkraft eine Mutter 14 aufgeschraubt ist. Dazu wird als
Zugstange im konkreten Beispiel eine Gewindestange verwendet, die sowohl auf Seiten des Quersteges 9, als auch auf Seiten des Quersteges 10 durch eine Bohrung im jeweiligen Quersteg hindurchgeführt ist, wobei auf diese Gewindestange am Ende auf der Seite des Quersteges 9 eine Mutter 16 aufgeschraubt ist, als auch am Ende auf der Seite des Quersteges 10 eine Mutter 14 aufgeschraubt ist. Durch Anziehen der Mutter 14 wird so der Abstand zwischen den Muttern 14 und 16 verringert, so dass hierdurch der Wippenarm 23 des Quersteges 10 in Richtung des Quersteges 9 gezogen wird und damit über den Wippenarm 22 das Band 5 solange gespannt werden kann bis dieses die erforderliche Zugspannung aufweist. Sowohl die Mutter 16, als auch die Mutter 14 können als selbstsichernde Mutter ausgeführt sein oder jeweils durch eine zusätzliche Mutter in ihrer Stellung gekontert werden. Dass die Wippenarme 22, 23 des drehbeweglich gelagerten Quersteges 10 nicht genau gleich groß sind, hat auf die Funktion keinen Einfluss, da der kürzere Wippenarm 23 auf Seiten der Gegenspannvorrichtung 13 eine höhere Zugspannung in der Gegenspannvorrichtung 13 erzeugt, was wiederum dazu führt, dass im Quersteg 9 betragsmäßig dasselbe Gegendrehmoment erzeugt wird.

Claims

Koordinatenmessgerät mit einem langgestreckten Schlitten (4), der relativ zu einem Lagerbauteil (3) beweglich geführt ist und mit einem Antrieb (15) in seiner
Bewegungsrichtung verfahren werden kann, wobei der Antrieb (15) ein gespanntes Band (5) umfasst, das mit seinem einen Ende in einem ersten Endbereich des langgestreckten Schlittens befestigt ist und mit seinem anderen Ende im gegenüberliegenden, zweiten Endbereich des langgestreckten Schlittens befestigt ist, wobei am Lagerbauteil
(3) ein Antriebsmotor (6) befestigt ist, der das Band (5) bewegt, wobei im ersten oder im zweiten Endbereich des langgestreckten Schlittens ein drehbeweglich am langgestreckten Schlitten gelagerter, wippenartiger Quersteg (10) vorgesehen ist, an dessen einen Wippenarm (22) das Band (5) befestigt ist und an dessen anderen Wippenarm (23) eine Gegenspannvorrichtung (13) befestigt ist, die wiederum mit ihrem anderen Ende am jeweils gegenüberliegenden Endbereich des langgestreckten Schlittens (4) befestigt ist und die ein zum durch das Band verursachten Drehmoment auf den langgestreckten Schlitten auf der dem Band abgewandten Seite des langgestreckten Schlittens ein Gegendrehmoment verursacht.
Koordinatenmessgerät nach Anspruch 1, wobei der langgestreckte Schlitten
(4) innen hohl ist und die Gegenspannvorrichtung (13) sich im Wesentlichen im Inneren des langgestreckten Schlittens befindet.
Koordinatenmessgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei die drehbewegliche Lagerung des wippenartigen Quersteges (10) ein Drehgelenk ist.
Koordinatenmessgerät nach Anspruch 3, wobei das Drehgelenk durch wenigstens einen Lagerbock (1 1) und einen Bolzen (12) gebildet wird.
Koordinatenmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auch das andere Ende des Bandes
(5) und das andere Ende der Gegenspannvorrichtung (13) an einem Quersteg (9) befestigt sind, der jedoch fest mit dem langgestreckten Schlitten (4) verbunden ist.
6. Koordinatenmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Gegenspannvorrichtung (13) eine zumindest in einem Endbereich mit einem Gewinde versehene Zugstange umfasst auf deren Gewinde zur Erzeugung der Spannkraft eine Mutter (14) aufgeschraubt ist.
7. Koordinatenmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der
Antriebsmotor (6) ein Antriebsrad (7) umfasst, über das die Rotation des Motors in eine Verschiebung des Bandes umgesetzt wird.
8. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 7, wobei der Antrieb (15) zusätzlich im Bereich des Rades (7) zwei Umlenkrollen (8) umfasst, die das Band über das Antriebsrad (7) des Motors (6) führen.
9. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Band ein Seil oder ein Riemen ist und das Antriebsrad (7) ein Reibrad ist, welches das Band verschiebt.
10. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Band ein Zahnriemen ist und das Antriebsrad (7) ein Zahnrad ist.
11. Koordinatenmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Drehachse des drehbeweglich gelagerten, wippenartigen Quersteges (10) sich etwa mittig zwischen der dem Band zugewandten Seite und der der Gegenspannvorrichtung (13) zugewandten Seite des Messarms 4 befindet.
12. Koordinatenmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 11, wobei die Mittelachse (24) des langgestreckten Schlittens (4) und die Drehachse des drehbeweglich gelagerten, wippenartigen Quersteges (10) in einer Ebene liegen. Koordinatenmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der langgestreckte Schlitten (4) der horizontal ausgerichtete Messarm eines Horizontalarm- Koordinatenmessgerätes ist und das Lagerbauteil (3) der Kreuzschieber dieses
Horizontalarm-Koordinatenmessgerätes ist.
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