DE2744687C2 - Präzisionsmeßgerät mit einem Portal - Google Patents
Präzisionsmeßgerät mit einem PortalInfo
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Description
tale Plattform 1 aus Diabas auf, die von sechs Stahlständern 101 getragen wird und einen Arbeitsstück-Drehtisch
2 aus Stahl sowie eine prismatische Präzisionsführung 3, ebenfalls aus Diabas, trägt Der Arbeitsstücktisch
2 ruht über eine Reihe von an sich bekannten Luftlagern 107 (F i g. 3) auf der Oberfläche 40 der Plattform
1. Unter dem Tisch 2 ist ein Drehzapfen 68 befestigt, der sich in einer mit der Plattform 1 fest verbundenen
Lagerbuchse 69 drehen kann. Der Drehzapfen kann gemäß den Erfordernissen des Luftlager-Trägersystems
sich weiterhin in der Lagerbuchse 69 leicht axial bewegen.
Das Meßgerät umfaßt era erstes Portal 8 (F i g. 1), das
von zwei Stützen 18,19 aus Stahlblech in Kastenform gebildet wird, die oben durch ein von einer parallelepipedischen
Führungsschiene aus Diabas gebildetes erstes Querstück 21 miteinander verbunden sind, an dem
entlang ein Schlitten 27 gleiten kann. Das Portal 8 ist auf der Plattform 1 in der Richtung ^parallel zur Führung 3
verschiebbar. Insbesondere gleitet die Stütze 18 auf der Oberfläche 40 der Plattform! mittels zweier L'fftlager 4
und an zwei voneinander abgewandten vertikalen Flächen 12' und 13' der Führung 3 mittels zwei Paaren von
Luftlagern 10 und 11. Die Stütze 19 gleitet auf der Oberfläche 40 der Plattform 1 mittels zweier Luftlager 5
(Fig.2).
Das Querstück 21 (F i g. 2) weist zwei horizontale Flächen 22 und zwei vertikale Flächen 23 auf, die den
Schlitten 27 mittels einer Reihe von Luftlagern 28, 31 und 33 führen. Der Schlitten 27 kann sich daher in der
Richtung Y fortschreitend bewegen, die mit der Richtung der Längsachse des Querstücks 21 zusammenfällt
Der Schlitten 27 besteht aus einer Hohlkonstruktion aus Stahlblech in Kastenform, durch die das Querstück
21 läuft In einem fest mit dem Schlitten 27 verbundenen Meßkopf 34 ist eine parallelepipedische Stange 38 aus
Diabas in der vertikalen Richtung Z gleitbar, an deren unterem Ende ein Sensor oder Fühler 39 für die Messungen
des Arbeitsstücks mittels eines (nicht dargestellten) Halters angebracht ist
Das Gerät weist ein zur Kompensation dienendes zweites Portal 12 (F i g. 1) auf, das im Inneren des Portals
8 untergebracht ist und von zwei Ständern 13,14 getragen wird, die oben mit einem ebenfalls aus Stahl
bestehendes/und eine parallelepipedkche Form aufweisenden
zweiten Querstück 15 mittels zweier schematisch angedeuteter Verbindungselemente 16 und 17 verbunden
sind, die ein gewisses Gleiten zwischen den Enden des Querstücks 15 \iad den Ständern 13 und 14
erlauben. Unten treten die Ständer 13,14 aus der Konstruktion
ds-s Portals 8 über zwei Fenster 41, 42 im Boden der Basen der Stützen 18 und 19 des Portals 8
hervor. Über diese Fenster 41 und 42 ruhen die Ständer 13 und 14 auf der Oberfläche der Führung 3 und auf der
Oberfläche 40 der Plattform 1 mittels zweier Luftlager 7 bzw. 6. Die Ständer des Portals 12 werden innerhalb der
Stützen 18 und 19 mittels einer Reihe von Paaren elastisch nachgebender doppelseitiger Verbindungen lagefest
gemacht, die einander paarweise in Querrichtung (Y-Achse) im Falle der Verbindungen 48, 50 und in
Längsrichtung (X-Achse) im Falle der Verbindungen 60 (F i g. 2) gegenüberliegen. Diese Verbindungen werden,
wie schematisch in F i g. 1 und 2 angedeutet, von Druckfedern gebildet, können jedoch auch aus Blöcken aus
elastischem oder nachgebendem Werkstoff, beispielsweise Gummi, bestehen.
Jedes Paar der Verbindungen, beispielsweise die Verbindungen 48 (Fig. 1), erlaubt eine in zwei Richtungen
gehende elastische Nachgebewirkung entlang der entsprechenden Achse. Auf diese Weise bildet jedes Paar
von elastisch nachgebenden Verbindungen, beispielsweise 48, eine unstarre doppelseitige Verbindung zwisehen
dem Portal 8 und dem Portal IZ Die Gruppe der unstarren doppelseitigen Verbindungen bewirkt ein
Mitnehmen des Portals 12 durch das Portal 8 in Translationsbewegung, wenn letzteres sich entlang der Führung
3 bewegt
Der Schlitten 27 ruht auf dem Querstück 15 des Portals 12 über ein Lagerelement, das von einer Druckfeder
63 und einem Luftlager 64 gebildet wird. Insbesondere ist in ein Loch in einem Abschnitt 207 (F i g. 6) des Schlittens
27 eine Muffe 203 mit einer Gewindebohrung eingeschweißt, in die eine mit einem Außengewinde versehene
Hülse 201 eingeschraubt ist Ein zylindrischer Kern 204 ist in einer Buchse 206 gleitbar, die fest in einem
entsprechenden zylindrischen Sitz in der Hülse 201 sitzt Die Feder G3 ist zwischen einem Flansch 209 des Kerns
204 und einer Schulter 211 der Hük?,201 angeordnet Eine auf einen Gewindestutzen des Kerns 204 geschraubte
Widerlagermutter 212 begrenzt den Hub des Kerns 204 in der Richtung des Drucks der Feder 63.
Der Kern 204 weist am Boden ein Loch 216 auf, das zum Biltien eines konischen Sitzes 214 sich nach außen erweitert An dem Gleitblock des Luftlagers 64, der auf dem Querstück 15 des Portals 12 ruht, ist eine kugelförmige Kappe 221 starr befestigt, die mit dem konischen Sitz 214 zusammenwirkt Die Kappe 221 endet oben in einem Schaft 222, der mit einem in das Loch 216 eingesetzten Haltekopf versehen ist
Der Kern 204 weist am Boden ein Loch 216 auf, das zum Biltien eines konischen Sitzes 214 sich nach außen erweitert An dem Gleitblock des Luftlagers 64, der auf dem Querstück 15 des Portals 12 ruht, ist eine kugelförmige Kappe 221 starr befestigt, die mit dem konischen Sitz 214 zusammenwirkt Die Kappe 221 endet oben in einem Schaft 222, der mit einem in das Loch 216 eingesetzten Haltekopf versehen ist
Während der Betätigung des Präzisionsmeßgerätes neigt der Schlitten 27 (Fig. 1) dazu, aufgrund seines
Eigengewichtes und desjenigen des Meßkopfes 34 durchzuhängen. Der Abscnnitt 207 (F i g. 6) und die fest
mit ihm verbundene Hülse 201 bewegen sich somit auch nach unten, und die Schulter 211 neigt dazu, die Feder 63
gegen den Flansch 209 des Kerns 204 zusammenzudrükken. Dieser wird ebenfalls nach unten gedrängt, so daß
der ironische Sitz 214 sich gegen die kugelförmige Kappe 221 anlegt und sie ihrerseits herunterdrückt
Der Gleitblock des Lagers 64 wird auch nach unten gedrückt und überträgt eine nach unten gerichtete Belastung
auf die Oberfläche des Querstücks Λ5. Diese, BeIastung
ist gleich dem größten Teil (bis zu 98%) des zu kompensierenden Gewichts, d.h. des Gewichts des
Schlittens 27 (Fi g. 1) und des Meßkopfes 34, das ungefähr 70 kg beträgt Der verbleibende Teil des zu kompensierenden
Gewichts wird direkt vom Querstück 21 des Portals 8 getragen. Im Hinblick auf die Kleinheit
dieses verbleibenden Teils werden das Querstück 2i>
und das Portal 8 nicht merklich belastet
Die Doppelportalkonstruktion 8 und 12 erlaubt es daher dem Gewicht der beweglichen Ausrüstung 27,34
fast vollständig auf das Querstück 15 des Kompensationsportals 12 über die Feder 63 und das pneumostatische
Lager 64 abgeladen zu werden. Der Bruchteil dieses immer noch da; Querstück 21 belastenden Gewichts
ist sehr klein, liegt in der Praxis in der Größenordnung
eo von 2 bis 5% und bewirkt keine merkliche Ablenkung
weder des Querstücks 21 selbst noch der Setzen 18,19.
Außerdem ist das Gesamtgewicht, mit dem das Portal 8 auf der Plattform 1 aufliegt, praktisch von dem vorstehend
erwähnten Gewicht der beweglichen Ausrüstung unabhängig, so daß die vertikalen durch die tragenden
Luftlager 4 und 5 des Portals 8 selbst gelieferten Reaktionskräfte ebenfalls von diesem Gewicht unabhängig
sind. Daher bleiben bei Veränderung der Lage des
, ., f ■ ■ . ■ ■ - I
5 6
praktisch konstant, so daß es nicht notwendig ist, den . einem Querstift 170 angelenkt, der an einem Abschnitt
in dem Lager, d. h. die Höhe des Durchlasses, selbst gehalten. Der Tauchkolben kann in einem am Zylinder
nicht Dadurch wird die Konstanz der geometrischen 159 befestigten Zylinder 172 gleiten. Der Druck des
und somit an jedem Ort eine vollkommene Winkelaus- Kappe 173 auf das Ringlager 169 übertragen. Eine in }\
richtung des Schlittens 27 und daher des Meßkopfes 34 to den mit dem Zylinder 159 fest verbundenen Abschnitt '*"
und der Achse Z sichergestellt wodurch eine drastische 175 eingeschraubte Schraube 174 arretiert das von dem
schematisch die Verformung des Portals 12 in F i g. 1 bis Rohrleitung 176 das Innere des Zylinders 17Z
3 dar, bei dem das Querstück 15 mit den Ständern 13 und 15 Wenn die Druckluft versagt trägt der Tauchkolben
14 im wesentlichen starr verbunden ist Es ist offensicht- 171 nicht länger das Ringlager 169, das aufgrund der
lieh, wie das Biegen des Querstücks 15 eine Neigung der Wirkung seines Eigengewichts und der der Feder 179
nachgebenden Verbindungen 48 und 50 zwischen den sich im Ringlager verklemmt und die vertikale Fallbe-
gewirkt wird. Dies bringt die Übertragung von horizon- Es sei darauf hingewiesen, daß die Präzisionseinstel-
talen Belastungen mit sich, die an die Stützen 18 und 19 lung des Fühlers 39 über der zu ermittelnden Stelle eine
des Portals 8 angelegt werden und einer geringen Ver- manuell ausgeführte Grobeinstellung einschließt die
formung entsprechen. den Fühler in die Nähe der Endstellung verbringt, sowie
steht aus einem Teil einschließlich der Stange 38 mit den Fühler genau in die Endstellung verbringt Die Fein-
einem konstanten Gewicht und aus einem Teil ein- einstellung Wird mittels eines Mechanismus für die mi-
schließlich des Fühlers 39 mit einem variablen Gewicht krometrische Bewegung, beispielsweise der Schritt-
gestatten, trägt der Meßkopf 34 einen vertikalen Zylin- 30 beiden geradlinigen Achsen X und 1'der gleiche und in
der 159 (F i g. 6), in dem ein vertikaler pneumatischer F i g. 7 schematisch dargestellt Er besteht aus einem
einer Halbkugel 162 gegen eine Platte 163, die auf einem Haltern 82 und 83 lagert und mit einer Leitmutter 84
mit der Stange 38 fest verbundenen Schaft 164 befestigt 35 verbunden ist welche mit dem beweglichen Teil der
ist entsprechenden Achse fest verbunden ist Der Motor 85
in ein Druckregelventil 167 und eine Einströmungsöff- geeigneten in der Zeichnung nicht dargestellten elektri-
nung 168 für die Luft mit reguliertem Druck in den 40 sehen Stromkreis erzeugt werden. Bei jedem empfange-
Nach Befestigung des Fühlers 39 an der Stange 38, Winkel, »Schritt« genannt dem ein vorbestimmtes Vorderen Gewicht mit einer Hand getragen wird, wird das rücken der Leitmutter 84 entspricht Die Geschwindig-Drosselventil 166 so eingestellt daß das Gewicht aus- keil des Motors 85 ist daher proportional der Frequenz
balanciert wird, bis die Stange 38 sich im stabilen 45 der elektrischen Impulse.
Gleichgewicht befindet Das Regelventil 167 stellt die Während der mikrometrischen Bewegungen der Ach-Konstanz des Druckwertes im Zylinder 159 und somit se muß die Leitmutter 84 natürlich mit der Steuerdie Konstanz der durch den Kolben 160 gegen die Platte schraube 81 verbunden sein. Da jedoch die unumkehr-163 angelegten Kraft sicher. Je nachdem, ob das Dros- bare Verbindung von Schraube und Leitmutter von
selventil 166 geschlossen oder geöffnet ist fällt der 50 Hand ausgeführte Grobeinstellungsbewegungen der
Druck auf den Kolben 160 ab, oder er steigt an. Dement- Achse verhindern würde, wird die Verbindung der
sprechend nimmt die durch die Halbkugel 162 auf die Schraube und der Leitmutter nur dann bewirkt wenn
Platte 163 übertragene Kraft ab oder zu. Wenn das die mikrometrischen Bewegungen gemacht werden sol-Gleichgewicht erreicht worden ist ist diese Kraft gleich len. Zu diesem Zweck wird die Leitmutter 84 aus zwei
dem Gewicht der durch den Fühler 39 und die Stange 38 55 Teilen 88 und 89 (F i g. 8) gebildet die mit zwei Metallgebildeten Montageeinheit blöcken 90 bzw. 91 fest verbunden sind.
den Kolben 160 sowohl unter statischen Bedingungen, ken selbst ausgebildete Verbindungsstange 92 und
wenn die Achse Z stationär ist als auch unter dynami- durch eine vorbeaufschlagte Feder 95 untereinander
sehen Bedingungen, wenn die Achse Z schnell yerscho- 60 verbunden, die koaxial auf der Verbindungsstange 92
ben wird, konstant und es gibt eine beträchtliche sitzt und zwischen dem Block 91 und einer auf das Ge-
volumen. Wenn jedoch die Druckluft wegen Beschädi- Mutter 98 zusammengedrückt wird. Bei Nichtvorhan-
gung oder Ausfall versagt würde das Gewicht der Stan- densein von anderen Kräften reicht die Wirkung der
ge 38 und des Fühlers 39 nicht länger getragen werden. 65 Feder 95 aus, um die beiden Teile 88 und 89 der Leit-
rungseinrichtung vorgesehen, die aus einem ausgebohr- In einem fest mit dem Block 90 verbundenen Zylinder
ten Ringlager 169 besteht in dem der Kolben 160 mit 150 ist ein Kolben 151 gleitbar, der sich über eine Kugel
153 gegen die Oberfläche des Metallblocks 91 anlegen kann. Die Achse des Zylinders 150 verläuft parallel zu
der der Verbindungsstange 92. Der Kolben 151 ist mit einer Stange 157 mit einem Kanal 155 versehen, die
über ein in der Zeichnung nicht dargestelltes elektrisches Ventil mit der Druckluftzufuhr verbunden ist.
WeiiiC das elektrische Ventil entaktiviert ist, drängt
die Druckluft, die über den Kanal 155 und dann über ein Loch 156 wirkt, den Kolben 151 auf den Block 91 zu. Die
auf den Block 91 ausgeübte Kraft ist aus: eichend, um diejenige zu überwinden, die durch das Zusammendrük-.ken der Feder 95 geschaffen wird, und kann daher die
beiden Blöcke 90 und 91 voneinander weg bewegen, und zwar zusammen mit den beiden Teilen 88 und 89 der
Leitmutter 84, so daß diese mit der Schraube 81 außer Eingriff kommt, um manuelle Bewegungen zu erlauben.
Andererseits wird, wenn das elektrische Ventil aktiviert ist, der Zusironi von DfücRiüu gesperrt und der
Druck auf den Kolben 151 aufgehoben, wodurch die an den Block 91 angelegte Kraft annulliert wird und die
Wirkung der Feder 95 die Leitmutter 84 auf der Schraube 81 geschlossen hält, um die sachbezogene mikrometrische Bewegung zu gestatten.
Für die Drehachse C besteht der mikrometrische Bewegungsmechanismus aus einem Schrittschaltmotor
(nicht dargestellt), der eine auf der Unterfläche 181 des Drehtisches 2 rutschfest rollende Walze 180 (Fig. 1)
dreht, die die Drehbewegung auf denselben durch Reibung überträgt.
30
35
40
eo
Claims (8)
1. Präzisionsmeßgerät mit einem Portal, das auf einem Ringlager (169) besteht, das an eine Achse
einer Plattform fortschreitend gleiten kann, und das 5 (170) quer mit Bezug auf die Achse des Ringlagers
ein Paar von ein erstes Querstück (21) tragenden angeienkt ist, wobei die bewegliche Ausrüstung (38,
Stützen (18,19) aufweist, und mit einem an einem auf 160) mit einem Spiel im Ringlager gleiten kann und
dem Querstück laufenden Schlitten (27) angebrach- die fiuodynamische Einrichtung eine Trageinrichten Meßkopf, wobei ein zweites Querstück (15), das tung (171) aufweist, um das Ringlager mit Bezug auf
parallel zum ersten Querstück verläuft und mit die- io die bewegliche Ausrüstung zentriert zu halten, wosem bewegbar ist, zum Abladen des Gewichts des durch ein Druckabfall in der fluodynamischen EinSchlittens über elastische Einrichtungen (48,50,60) richtung eine Kippbewegung des Ringlagers und das
vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, Verklemmen der beweglichen Ausrüstung hervordaß das zweite Querstück (15) unter dem ersten mft.
Querstück (21) liegt und von einem Paar von Stan- 15 10. Präzisionsmeßgerät nach einem der Ansprü-
dern (13,14), die in einem zweiten Portal (12) enthal- ehe 1 bis 9, bei dem die Bewegung des Meßkopfes
ten sind, getragen wird, wobei die Stützen (18, 19) mit Bezug auf das Werkstück über ein Schraub^nge-
hohl sind und jeweils den entsprechenden Ständer triebe bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
(13,14) aufnejtuien, wobei die Stützen und die Stan- die Leitmutter (84) aus zwei Teilen (88,89) besteht,
der unter der ZWischenwirkung von entsprechenden 20 die über einen fhiodynainischen Zylinder (150,151)
Luftlagern (4,5; 6,7,10,11) auf der Plattform gleich- durch eine manuelle Steuerung voneinander wegbe-
zeitig gleiten und wobei eine Vielzahl von elastisch wegbar sind,
nachgebenden, doppelseitigen Verbindungen (48,
50,60) das Mitnehmen der Ständer durch die Stüt-
zen sicherstellt 25
2. Präzisionsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die doppelseitigen Verbindun- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Präzisionsmeßgen (48, 50, 60) aus einander gegenüberliegenden gerät mit einem Portal entsprechend der im Gattungs-Paaren von Druckfedern bestehen, die zwischen je- begriff des Hauptanspnichs angegebenen Art
dem Ständer (1?414) und der entsprechenden Stütze 30 Ein solches Meßgerät ist aus der US-PS 36 39 993
(18,19) angeordnet sind. bekanntgeworden. Hier wird zwar das Gewicht des
3. Präzisionsmeßgerät nach Anspruch 1 oder 2, Schlittens auf ein zweites Querstück abgeladen, was jedadurch gekennzeichnet, da& die doppelseitigen doch zwei zusätzliche Führungen zum Bewegen dessel-Verbindungen einen elastischen Aufsatz aufweisen, ben erforderlich macht Daher ist dieses bekannte Meßdessen eines der beiden Enden (201) mit dem Schiit- 35 gerät wegen der Doppelführung sehr schwergewichtig
ten (27) starr verbunden ist, während das andere und kostenaufwendig.
über eine kinematische Kupplung (216,221) mit ei- Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu-
nem Gleitblock (64) verbunden ist, der ein Luftlager gründe, ein Präzisionsmeßgerät der im Gattungsbegriff
mit dem zweiten Querstück (15) bildet des Hauptanspruchs angegebenen Art zu schaffen, das
4. Präzisionsmeßgeräe nach Anspruch 3, dadurch 40 ohne die Notwendigkeit sperriger Führungskonstrukgekennzeichnet, daß der elastische Aufsatz eine Hül- tionen auskommt, wodurch eine wesentliche Vereinfase (201) umfaßt, die mit dem Schlitten (27) fest ver- chung bei Meßgeräten der Portalbauart ermöglicht
bunden ist, ein Teil (204), das koaxial mit der Hülse wird unter gleichzeitiger Einsparung an Material und
verläuft und mit der kinematischen Kupplung (216, Gewicht
221) verbunden ist, und eine zwischen dem Teil und 45 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im
der Hülse zusammengedrückte vorbeaufschlagte Kennzeichen des .Hauptanspruchs angegebenen Mittel
Feder (63) aufweist. gelöst
5. Präzisionsmeßgerät nach Anspruch 3 oder 4, Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unterandadurch gekennzeichnet, daß das Teil aus einem sprächen angegeben.
Kern (204) besteht und daß die kinematische Kupp- 50 Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der
lung eine Kugelverbindung (216, 221) ist, die eine Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des Ergewisse Bewegung parallel zum Kern erlauben findungsgegenstandes näher erläutert Es zeigt
kann. F i g. 1 eine Vorderansicht eines die Erfindung verkör-
6. Präzisionsmeßgerät nach einem der Ansprü- pernden Präzisionsmeßgerätes teilweise im Schnitt;
ehe 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite 55 F i g. 2 eine Seitenansicht des Meßgerätes auf der Li-Querstück (15) oben auf den Ständern (13, 14) an nie IMI in F ig. 1 teilweise im Schnitt;
seinen Enden unter Zwischenwirkung wenigstens ei- F i g. 3 eine Draufsicht auf das Meßgerät in F i g. 1;
ner Tragwalze (219, 220) ruht, die eine horizontale F i g. 4 ein die Verformung des Portals des Meßgeräts
Achse besitzt, welche im wesentlichen rechtwinklig in F i g. 1 bis 3 veranschaulichendes Schema;
zu den Längsachsen der Querstücke verläuft βο F i g. 5 einen Querschnitt einer Einzelheit des Meßge-
7. Präzisionsmeßgerät nach einem der Ansprü- räts in vergrößertem Maßstab;
ehe 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine fluodynami- F i g. 6 einen Vertikalschnitt durch eine weitere Einsehe Einrichtung, die zum Kompensieren des Ge- zelheit des Meßgeräts;
wichtes der beweglichen Ausrüstung (38) des Meß- F i g. 7 einen schematischen Schnitt durch einen Me-
kopfes auf dem Schlitten (27) einstellbar ist 65 chanismus des Meßgeräts und
8. Präzisionsmeßgerät nach Anspruch 7, gekenn- F i g. 8 einen Querschnitt einer Einzelheit des Mechazeichnet durch eine Sicherungseinrichtung (169), die nismus in F i g. 7 in vergrößertem Maßstab.
aktiviert werden kann, wenn die fiuodynamische Das Präzisionsmeßgerät in F i g. 1 weist eine horizon-
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