DE102006027898B3

DE102006027898B3 - Maschinenschlitten und Koordinatenmessgerät mit einem Maschinenschlitten

Info

Publication number: DE102006027898B3
Application number: DE200610027898
Authority: DE
Inventors: Ingo Lindner; Hartwig Dr. Weber
Original assignee: Hexagon Metrology GmbH
Current assignee: Hexagon Metrology GmbH
Priority date: 2006-06-17
Filing date: 2006-06-17
Publication date: 2007-07-12
Anticipated expiration: 2026-06-18

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Maschinenschlitten mit einem Grundkörper und einem Tragkörper zur Aufnahme einer Maschinenkomponente, wobei der Maschinenschlitten auf einem Linearführungselement beweglich angeordnet ist. Der Tragkörper weist wenigstens fünf Führungslager auf, die als Paar und als Tripel in zwei Raumebenen angeordnet sind. Der Tragkörper ist mit dem Grundkörper bezogen auf die fünf durch die Führungslager festgelegten Freiheitsgrade elastisch und bezogen auf die Verschieberichtung fest verbunden, und es ist wenigstens ein mit dem Grundkörper verbundenes zusätzliches, eine Vorspannung für die fünf Führungslager des Tragkörpers erzeugendes Lager vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Maschinenschlitten sowie ein Koordinatenmessgerät mit einem Maschinenschlitten.
Nach dem Stand der Technik sind Maschinenschlitten bekannt, die längs eines kinematischen Freiheitsgrades, repräsentiert durch eine lineare Führungsbahn verschiebbar angeordnet sind, wobei die anderen fünf kinematischen Freiheitsgrade durch geeignete Anordnung der Lager festgelegt sind. Bei luftgelagerten Schlitten weisen die bekannten Führungsbahnen üblicherweise rechteck- oder dreieckförmige Querschnitte auf. Es sind auch kreisförmige Querschnitte bekannt. Der Schlitten ist meist kastenförmig und die Füh rungsbahn umgreifend aufgebaut, wobei die Schlittenlager zwischen der Führungsbahn und der Innenseite des Schlittens angeordnet sind. Bei kinematisch (ohne Überbestimmtheiten) gelagerten Schlitten sind fünf jeweils an einem Anlenkpunkt fest mit dem Schlitten verbundene Lager vorgesehen, die durch eine nicht festgelegte Anzahl von federnd angeordneten Gegenlagern vorgespannt werden. In jedem Fall ist der Schlitten jedoch möglichst steif aufgebaut, um Verwindungen zu vermeiden.

Zum Stand der Technik ( DE 102 40 700 A1 ) gehört ein Koordinatenmessgerät mit einer an einem Schlitten gelagerten Pinole, wobei der Schlitten an einer Traverse gelagert ist.

Bei Koordinatenmessmaschinen, insbesondere bei Koordinatenmessmaschinen in Portalbauweise, wie in dem genannten Stand der Technik, ist häufig an dem Schlitten eine weitere Achse gelagert, deren Bewegungsrichtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schlittens ausgerichtet ist und mit diesem ein kartesisches Koordinatensystem aufspannt.

Koordinatenmessmaschinen, die in Fertigungsumgebungen eingesetzt werden, sind häufig unterschiedlichen Temperaturen und Temperaturgradienten ausgesetzt, so dass es durchaus vorkommen kann, dass der Schlitten auf der Rückseite eine andere Temperatur aufweist als auf der Vorderseite, an der die zweite Achse, nämlich die Pinole, geführt wird. Der nach dem Stand der Technik übliche steife Schlittenaufbau führt nun dazu, dass die vorhandenen Temperaturgradienten den Schlitten so verformen können, dass der Winkel zwischen den Verschieberichtungen des Schlittens und der zweiten Achse seinen Wert verändert, so dass das von den beiden Achsen aufgespannte Koordinatensystem nicht mehr rechtwink lig ist, was zu Messfehlern der Koordinatenmessmaschine führt.

Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht darin, diesen Nachteil zu vermeiden und den Schlitten so auszubilden, dass eine durch Temperaturunterschiede im Schlitten induzierte Verformung minimiert wird. Darüber hinaus soll ein Koordinatenmessgerät angegeben werden, das die genannten Nachteile nicht aufweist.

Dieses technische Problem wird durch einen Maschinenschlitten mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Koordinatenmessgerät mit den Merkmalen gemäß Anspruch 11 gelöst.

Der erfindungsgemäße Maschinenschlitten zeichnet sich dadurch aus, dass er einen Grundkörper und einen Tragkörper zur Aufnahme einer Maschinenkomponente, beispielsweise einer Pinole, aufweist, wobei der Maschinenschlitten mit dem Grundkörper auf einem Linearführungselement, beispielsweise einer Traverse, linear verschieblich angeordnet ist, und dass der Tragkörper wenigstens fünf Führungslager aufweist, die als Paar und als Tripel in zwei Raumebenen angeordnet sind, und dass der an dem Grundkörper angeordnete Tragkörper kinematisch und in einer Raumrichtung verschiebbar auf dem Linearführungselement gelagert ist, wobei jedes Führungslager des Tragkörpers einen kinematischen Freiheitsgrad festlegt, und dass der Tragkörper mit dem Grundkörper bezogen auf die fünf durch die Führungslager festgelegten Freiheitsgerade elastisch und bezogen auf die Verschieberichtung steif verbunden ist, und dass wenigstens ein mit dem Grundkörper verbundenes zusätzliches Lager vorgesehen ist, welches eine Vorspannung für die fünf Führungslager des Tragkörpers erzeugt.

Die einzelnen Führungslager des Tragkörpers können auch als Lagergruppen ausgebildet sein, wobei mehrere kleine Lager, dicht nebeneinander angeordnet, die gleiche Funktion erfüllen wie ein einziges großes Lager. Der Abstand der Lager einer Lagergruppe ist klein gegenüber dem Abstand der Lagergruppe zu einer weiteren Lagergruppe oder weiteren nicht als Lagergruppe ausgebildeten Lagern.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Grundkörper des Schlittens über elastische Elemente direkt mit den an dem Tragkörper angeordneten Führungslagern verbunden.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die an dem Tragkörper angeordneten Führungslager in Lagerträgern angeordnet. Die Führungslager selbst sind fest mit dem Tragkörper verbunden. Die Führungslager sitzen darüber hinaus in Lagerträgern, die als Federelemente ausgebildet sind. An den federnden Laschen dieser Lagerträger ist der Grundkörper befestigt.

Die elastischen Elemente der Lagerträger sind membranartig ausgebildet, das heißt sie sind in der Art eines flächigen, federnden Elementes ausgebildet.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die elastischen Elemente derart ausgebildet, dass sie im Wesentlichen Kräfte nur in der Richtung der Flächennormale der Führungsbahn auf die Führungslager ausüben können. Querkräfte sollen wenigstens annähernd vollständig ausgeschlossen sein.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die feste Verbindung bezogen auf die Verschieberichtung von mindestens einem der elastischen Elemente erzeugt.

Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die feste Verbindung bezogen auf die Verschieberichtung von einem separaten Bauteil erzeugt wird.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Grundkörper als ein die Linearführung umgreifender Grundkörper ausgebildet.

Im Hinblick auf die Montage ist es vorteilhaft, wenn der Grundkörper wenigstens zweiteilig ausgebildet ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das wenigstens eine die Vorspannung erzeugende Lager federnd am Grundkörper angeordnet. Die an dem Grundkörper angeordneten Lager dienen ausschließlich zur Erzeugung der Vorspannung, während die an dem Tragkörper fest angeordneten Lager als Führungslager ausgebildet sind.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der erfindungsgemäße Maschinenschlitten in einem Koordinatenmessgerät angeordnet. Der Maschinenschlitten ist auf einer Traverse des Koordinatenmessgerätes verschiebbar angeordnet, und an dem Tragkörper ist eine Pinole mit einer Bewegungsrichtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Maschinenschlittens angeordnet.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der zugehörigen Zeichnung, in der mehrere Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Maschinenschlit tens nur beispielhaft dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:
1 ein Koordinatenmessgerät in perspektivischer Ansicht;
2 einen Maschinenschlitten mit Pinole in perspektivischer Ansicht;
3 den Maschinenschlitten gemäß 2 in Explosionsdarstellung;
4 den Maschinenschlitten gemäß 2 in perspektivischer Ansicht.
1 zeigt ein Koordinatenmessgerät 1 mit einem in X-Richtung verschiebbaren Messtisch 2, der auf Führungen 3 verschiebbar angeordnet ist. Ein Portal 4, welches Stützen 5 aufweist und welches nicht verschiebbar ausgebildet ist, trägt an einer Traverse 6 einen in Y-Richtung verschiebbaren Schlitten 7, an dem wiederum eine in Z-Richtung verschiebbare Pinole 8 angeordnet ist.
Die Führungen 3 und die Stützen 5 sind an einem Grundbett 9 des Koordinatenmessgerätes 1 angeordnet. Der Schlitten 7 und die Pinole 8 sind in 1 lediglich schematisch dargestellt, um die Funktionsweise des Koordinatenmessgerätes 1 zu erläutern.
Wie in den 2 und 3 dargestellt, weist der Schlitten 7 einen Grundkörper 10 auf, an dem ein Tragkörper 11 angeordnet ist. Der Tragkörper 11 weist kinematische Lagerträger 12a, 12b auf, in denen die Pinole 8 gelagert ist. Der Schlitten 7 ist in Richtung des Pfeiles A verschiebbar auf der Traverse 6, wie in 1 dargestellt. Die Pinole 8 ist in Richtung des Pfeiles B in Z-Richtung verschiebbar.
Der Tragkörper 11 weist fünf Lager 13, 14, 15, 16, 17 auf, die als Führungslager ausgebildet sind. Die Lager 13 bis 17 sind mit Bolzen 18 fest an dem Tragkörper 11 angeordnet. Die Lager 13 bis 17 sind ebenfalls in Lagerträgern 19 angeordnet. Die Lagerträger 19 weisen Laschen 20 auf, die als federnde Laschen ausgebildet sind. Über die Laschen 20 ist der Grundkörper 10 mit dem Tragkörper 11 elastisch verbunden.
Der Grundkörper 10 besteht aus einem Rückschild 10a und einem Vorderschild 10b. An dem Rückschild 10a sind zusätzliche Lager 21 angeordnet, die zur Vorspannung für die fünf Führungslager 13 bis 17 dienen. In 3 sind nicht sämtliche Lager 21 dargestellt. So ist beispielsweise in dem Schenkel 22 des Rückschildes 10a wenigstens ein zusätzliches Lager vorgesehen, welches nicht dargestellt ist.
4 zeigt den Schlitten 7 mit der Pinole 8 ohne die Traverse 6. Gemäß 4 ist die Anordnung der Lager 13 bis 17 zu erkennen. Die Lager sind fest mit dem Tragkörper 11 verbunden. Wie man an den Lagern 15, 16 in 4 erkennen kann, ist der Grundkörper 10 an den federnden Laschen 20 der Lagerträger 19 angeordnet, so dass ausschließlich eine elastische Verbindung zwischen dem Tragkörper 11 und dem Grundkörper 10 gebildet ist.
Die in den 2 und 3 dargestellten Lager 21 sind federnd gelagert. Hierdurch übernehmen die Lager 21 keine Führung, sondern dienen lediglich zur Vorspannung.

1: Koordinatenmessgerät
2: Tisch
3: Führungen
4: Portal
5: Stützen
6: Traverse
7: Schlitten
8: Pinole
9: Grundbett
10: Grundkörper
10a: Rückschild
10b: Vorderschild
11: Tragkörper
12a: kinematische Lagerträger
12b: kinematische Lagerträger
13: Führungslager
14: Führungslager
15: Führungslager
16: Führungslager
17: Führungslager
18: Bolzen
19: Lagerträger
20: Laschen
21: Lager
22: Schenkel
A: Bewegungsrichtung
B: Bewegungsrichtung

Claims

Maschinenschlitten mit einem Grundkörper und einem Tragkörper zur Aufnahme einer Maschinenkomponente, wobei der Maschinenschlitten mit dem Grundkörper auf einem Linearführungselement linear verschieblich angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (11) wenigstens fünf Führungslager (13 bis 17) aufweist, die als Paar (13, 14) und als Tripel (15, 16, 17) in zwei Raumebenen angeordnet sind, und dass der an dem Grundkörper (10) angeordnete Tragkörper (11) kinematisch und in einer Raumrichtung (A) linear verschieblich auf dem Linearführungselement (6) gelagert ist, wobei jedes Führungslager (13 bis 17) des Tragkörpers (11) einen kinematischen Freiheitsgrad festlegt, und dass der Tragkörper (11) mit dem Grundkörper (10) bezogen auf die fünf durch die Führungslager (13 bis 17) festgelegten Freiheitsgrade elastisch und bezogen auf die Verschieberichtung (A) steif verbunden ist, und dass wenigstens ein mit dem Grundkörper (10) verbundenes zusätzliches, eine Vorspannung für die fünf Führungslager des Tragkörpers (11) erzeugendes Lager (21) vorgesehen ist.
Maschinenschlitten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Führungslager (13 bis 17) des Tragkörpers (11) als Lagergruppe von mehreren, dicht nebeneinander angeordneten Lagern ausgebildet ist.
Maschinenschlitten nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (10) über elastische Elemente (19) unmittelbar mit den fest an dem Tragkörper (11) angeordneten Führungslagern (13 bis 17) verbunden ist.
Maschinenschlitten nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Elemente (19) membranartig ausgebildet sind.
Maschinenschlitten nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steifigkeit der elastischen Elemente (19) in Richtung einer Flächennormale einer Führungsbahn größer ist als in einer Richtung parallel zur Führungsbahn.
Maschinenschlitten nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein elastisches Element (19) als ein die feste Verbindung bezogen auf die Verschieberichtung (A) erzeugendes Element (19) ausgebildet ist.
Maschinenschlitten nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein zusätzliches Bauteil zur Erzeugung der festen Verbindung bezogen auf die Verschieberichtung vorgesehen ist.
Maschinenschlitten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (10) als ein die Linearführung (6) umgreifender Grundkörper (10) ausgebildet ist.
Maschinenschlitten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die fünf Führungslager (13 bis 17) in jeweils einem Lagerträger (19) angeordnet sind, und dass die Führungslager (13 bis 17) fest an dem Tragkörper (11) angeordnet sind, und dass wenigstens ein Lagerträger (19) eine federnde Lasche (20) aufweist, an der der Grundkörper (10) angeordnet ist.
Maschinenschlitten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine die Vorspannung erzeugende Lager (21) als federnd am Grundkörper (10) angeordnetes Lager (21) ausgebildet ist.
Maschinenschlitten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (10) wenigstens zweiteilig ausgebildet ist.
Koordinatenmessgerät mit einem Maschinenschlitten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Maschinenschlitten (7) auf einer Traverse (6) des Koordinatenmessgerätes (1) verschiebbar angeordnet ist, und dass an dem Tragkörper (11) eine Pinole (8) angeordnet ist.
Koordinatenmessgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Pinole (8) an dem Tragkörper (11) in einer zur Bewegungsrichtung (A) des Maschinenschlittens (7) senkrechten Richtung (B) beweglich angeordnet ist.