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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Linearführung zum Verfahren eines Schlittens eines Koordinatenmessgerätes entlang einer Richtung. Derartige Verfahren sind aus dem Stand der Technik bereits seit langem bekannt.
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Bei diesen Verfahren wird üblicherweise eine oder mehrere fertig bearbeitete Führungsschienen an einer Tragstruktur oder am Schlitten selbst befestigt. Hierzu muss die Tragstruktur oder der Schlitten bereits hochgenau für die Aufnahme der Führungsschiene vorbereitet worden sein, damit im montierten Zustand der Schlitten weitgehend fehlerfrei entlang der Führung bewegt werden kann. Wird die Führungsschiene nicht weitgehend fehlerfrei montiert, treten bei einer Bewegung des Schlittens entlang der Führungsschiene Translationsfehler und Rotationsfehler des Schlittens auf. Oftmals sind noch Justageeinrichtungen vorgesehen, über die die Position der Führungsschiene nachträglich korrigiert werden kann.
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Beispielsweise zeigt die deutsche Offenlegungsschrift
DE 41 15 014 A1 ein Koordinatenmessgerät, bei dem ein solches Verfahren zum Einsatz kommt. Hierin werden zur Führung der vertikal ausgerichteten Säule eines Ständermessgerätes entlang einer Richtplatte seitlich an der Richtplatte zwei fertig bearbeitete Führungsschienen übereinander liegend mit Schrauben an der Richtplatte montiert. Die Schrauben sind zusätzlich mit Justierelementen versehen, über die nachträglich noch der Abstand der Führungsschienen von der Richtplatte verändert werden kann, so dass nachträglich noch Fehler behoben werden können.
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Solche Verfahren haben in der Vergangenheit gut funktioniert. Trotzdem ist festzustellen, dass hierzu ein relativ hoher Aufwand notwendig ist, um die Führungen auszurichten. Zum einen mussten sowohl die Führungsschienen hochgenau bearbeitet werden, wie auch die Tragstruktur oder der Schlitten, an dem die Führungsschiene befestigt wurde. Zum anderen war trotzdem insbesondere bei längeren Verfahrwegen entlang der Führungsschiene zusätzlich eine aufwändige nachträgliche Justage der Führungsschiene notwendig.
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Die Druckschrift
JP 09150335 A zeigt einen Tisch mit einer Führung, bei der Kugelumlaufschuhe verwendet werden. Zur Herstellung des Tisches ist in einer Ausführungsform gezeigt, dass zwei profilierte Führungsschienen zunächst durch Schrauben am Tisch befestigt werden und durch einen nachträglichen Schleifvorgang hinterher das Profil angepasst wird.
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Die Druckschrift
DE 44 28 558 A1 zeigt eine Führungsschiene für rollende Lastenträger mit einem als Strangpressprofil ausgebildeten Tragkörper und wenigstens einer Laufschiene mit einem kreisförmigen Profil. Die Laufschiene ist durch ein Klebe-, Löt- oder Schweißverfahren am Tragkörper befestigt.
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Die Druckschrift
DE 100 61 294 A1 zeigt unterschiedliche profilierte lineare Stahlführungsschienen bei denen zur Anpassung des Profils Laufbahnvertiefungen eingewalzt werden.
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Die Druckschrift
DE 103 33 561 A1 zeigt ein Koordinatenmessgerät mit einem biege und torsionssteifen Kastenträger, der an der Basis des Koordinatenmessgerätes befestigt ist. An diesem Kastenträger sind zwei Führungsschienen befestigt, die zur Führung eines Messschlittens vorgesehen sind. Die Führungsschienen sind hierbei an zwei Stahlleisten des Kastenträgers befestigt. Die Stahlleisten wiederum stützen sich unter anderem durch Formschluss am Kastenträger ab. Der Kastenträger ist im Übrigen als Schweißkonstruktion ausgeführt.
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Hiervon ausgehend liegt unserer Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Linearführung zum Verfahren eines Schlittens eines Koordinatenmessgerätes entlang einer Richtung anzugeben, mit dem der Herstellungsaufwand verringert wird.
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Die Aufgabe wird durch ein Herstellungsverfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst durch folgende Verfahrensschritte:
- – befestigen von wenigstens zwei profilierten Stahlführungsschienen, die für zugeordnete Kugelumlaufschuhe vorgesehen sind, auf einer Tragstruktur, gegenüber der der Schlitten verfahren werden soll oder auf dem zu verfahrenden Schlitten selbst, wobei zum Befestigen der Stahlführungsschienen die Stahlführungsschienen an der Tragstruktur oder am Schlitten angeschweißt oder angelötet werden;
- – bearbeiten wenigstens einer Laufbahn der auf der Tragstruktur oder dem Schlitten befestigten profilierten Stahlführungsschienen derart, dass eine Bewegung des Schlittens entlang der Messrichtung mit für die Funktion des Gerätes hinreichend geringen Abweichungen möglich ist.
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Der Grundgedanke der Erfindung ist hierbei darin zu sehen, dass wenigstens eine Laufbahn der Führungsschienen erst dann fertig bearbeitet wird, wenn die Führungsschienen an der Tragstruktur oder am Schlitten befestigt sind. Hierdurch ergibt sich der besondere Vorteil, dass hierdurch bei der ohnehin erforderlichen Feinbearbeitung der Führungsschienen gleichzeitig die Fehler beseitigt werden, die durch eine fehlerbehaftete Montage der Führungsschienen an der Tragstruktur oder am Schlitten entstehen. Es kann also einerseits auf den Verfahrensschritt verzichtet werden, dass die Tragstruktur oder der Schlitten durch eine aufwändige Feinbearbeitung für die Aufnahme der Führungsschienen vorbereitet wird. Andererseits kann auch, soweit erforderlich, auf eine nachträgliche Justage der montierten Führungsschienen verzichtet werden.
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Eine Bewegung des Schlittens entlang der Führung ist dann möglich, wenn der den Führungsschienen zugeordnete Führungswagen mit für die Funktion des Gerätes hinreichend geringen Abweichungen entlang der Führung bewegt werden kann.
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Zur Bearbeitung der Führungsschienen im montierten Zustand wird man die Führungsschienen vorzugsweise schleifen. Bei größeren Abweichungen der Führungsschienen kann zusätzlich vor dem Schleifvorgang, mit dem die Feinbearbeitung der Führungsschienen vorgenommen wird, auch ein Fräsvorgang vorgesehen sein, mit dem auch ein größerer Materialabtrag in relativ kurzer Zeit möglich ist. Zusätzlich können bei der Fertigbearbeitung auch Flächen angebracht werden, die für ein Wegmesssystem oder einen Antrieb benötigt werden.
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Damit die Fertigbearbeitung der Führungsschienen im montierten Zustand möglichst einfach und zügig erfolgen kann, sollten die Führungsschienen bereits vor der Befestigung an der Tragstruktur oder an dem Schlitten so weit wie möglich fertig gestellt sein. Die Führungsschienen sollten also beispielsweise bereits gezogen, gerichtet, gehärtet, gebohrt etc. sein.
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Die Führungsschienen werden zur Befestigung auf der Tragstruktur oder auf dem Schlitten festgelötet oder verschweißt.
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Bei den Führungsschienen handelt es sich hierbei um profilierte Stahlführungsschienen, die für zugeordnete Kugelumlaufschuhe vorgesehen sind.
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Für die betreffende Bewegungsrichtung sind zwei Führungsschienen vorgesehen. Bei schweren Schlitten können für die betreffende Bewegungsrichtung aber auch mehr als zwei parallele Führungsschienen vorgesehen sein.
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Die Erfindung kann bei praktisch allen Linearachsen bekannter Koordinatenmessgeräte Einsatz finden. Dementspechend kann die Tragstruktur und der Schlitten vielfältig variieren. Beispielsweise können alle Linearachsen von Ständermessgeräten entsprechend hergestellt werden, also die Führungen zum Verfahren des vertikal ausgerichteten Ständers entlang der Richtplatte, die Führungen zum Verfahren des Kreuzschiebers entlang dem Ständer in vertikaler Richtung oder die Führung zum Verfahren des horizontal auskragenden Messarms am Kreuzschieber. Im Falle des Ständers ist mithin die Richtplatte die Tragstruktur und der Ständer der Schlitten. Im Falle der beweglichen Lagerung des Kreuzschiebers ist der Ständer die Tragstruktur und der Kreuzschieber der Schlitten. Im Falle des Messarms ist der Kreuzschieber die Tragstruktur und der Messarm der Schlitten.
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Genauso kann das Verfahren jedoch auch für alle anderen Arten von Koordinatenmessgeräten verwendet werden. Beispielsweise können bei einem Portalmessgerät die Führungen für das den Messtisch überspannende Portal, die Führungen zur Bewegung des X-Schlittens entlang dem Portal oder die Führungen zur Bewegung der vertikalen Pinole entlang dem X-Schlitten entsprechend hergestellt werden. Sofern ein beweglicher Messtisch vorgesehen ist, können auch die Führungen zur Bewegung dieses Messtisches entsprechend hergestellt werden.
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In Abhängigkeit von der jeweiligen Tragstruktur und dem zugehörigen Schlitten werden die Führungsschienen entweder an der Tragstruktur oder am Schlitten befestigt. Im Falle eines Ständermessgerätes beispielsweise werden für die Führungen zur Bewegung des Ständers die Führungsschienen an der Richtplatte, also der Tragstruktur befestigt. Im Falle des horizontal auskragenden Messarms hingegen werden die Führungsschienen am Messarm, also am Schlitten, befestigt.
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Besonders vorteilhaft werden die Führungsschienen an einer Tragstruktur oder einem Schlitten befestigt, das als ein Kastenprofil hergestellt wurde, welches aus mehreren Blechteilen zusammengeschweißt wurde oder welches durch ziehen oder pressen eines Profil hergestellt wurde. Hierdurch kann die Tragstruktur oder der Schlitten besonders günstig hergestellt werden.
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Weitere Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Figuren, in denen das erfindungsgemäße Verfahren rein beispielhaft für ein Koordinatenmessgerät erläutert wird. Hierin zeigen:
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1: Ein Koordinatenmessgerät mit einer erfindungsgemäß hergestellten Linearführung
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2: Teile des Messarms 20 des Koordinatenmessgerätes aus 1
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3: Schematische Ansicht des Messarms 20 gemäß 2 von unten
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4: Diagramm der wesentlichen Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens
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1 zeigt ein Koordinatenmessgerät 30 in Ständerbauweise bei dem das erfindungsgemäße Verfahren angewandt wurde. Das Koordinatenmessgerät weist eine Richtplatte 11 auf, die über drei Auflagen 9a, 9b und 9c (Auflage 9c ist nicht sichtbar) in einer dafür vorgesehenen Versenkung eines Hallenbodens 4 angeordnet ist, so dass die Oberseite der Richtplatte 11 bündig mit dem Hallenfußboden abschließt. Seitlich der Richtplatte 11 sind hierbei zwei Führungsschienen 14 und 15 befestigt, an denen ein Ständer 18 über entsprechende Rollen, die den Führungswagen bilden, beweglich in der mit x bezeichneten Richtung gelagert ist. Die Richtplatte 11 übernimmt in diesem Fall die Funktion der Tragstruktur, an der die Führungsschienen 14 und 15 befestigt sind, während der Ständer 18 im vorliegenden Fall der Schlitten ist, der in x-Richtung beweglich ist. Die Position des Ständers 18 in der betreffenden Richtung kann hierbei über einen nicht näher dargestellten Inkrementalmaßstab gemessen werden.
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Am Ständer 18 wiederum ist ein Kreuzschieber 19 ebenfalls über Führungsschienen in der mit z bezeichneten Richtung beweglich gelagert, die auf der in 1 nicht sichtbaren Vorderseite des Ständers 18 in erfindungsgemäßer Weise angeordnet sind. Die Tragstruktur ist in diesem Falle der Ständer 18, an dem ebenfalls die Führungsschienen befestigt sind, während der bewegliche Schlitten der Kreuzschieber 19 ist. Die Position wird ebenfalls über einen nicht sichtbaren Inkrementalmaßstab festgestellt.
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Am Kreuzschieber 19 wiederum ist in der mit y bezeichneten Messrichtung ein horizontal auskragender Messarm 20 beweglich gelagert, wobei auch dessen Position in der betreffenden Richtung y über einen Inkrementalmaßstab ermittelt wird. Dies wird im folgenden näher anhand der 2 und 3 erläutert werden.
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2 zeigt hierbei Teile des Messarms 20 des Koordinatenmessgerätes aus 1 in einer perspektivischen Ansicht, bei der die Unterseite des Messarms 20 sichtbar ist. Wie hieraus ersichtlich, ist der Messarm 20 aus einem Kastenprofil hergestellt, das aus mehreren Blechteilen zusammengeschweißt ist. Auf der Unterseite des Kastenprofils sind, wie dies weiter unten noch ausführlich erläutert werden wird, die Führungsschienen 22 und 23 angeschweißt.
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3 zeigt hierbei eine rein schematische Darstellung der Unterseite des Messarms 20. Wie hieraus ersichtlich wirken die Führungsschienen 22, 23 zur beweglichen Lagerung des Messarms 20 in der y-Richtung mit Kugelumlaufschuhen 24 und 25 zusammen, die wiederum auf dem Kreuzschieber 19 (vgl. 1) befestigt sind. Die Kugelumlaufschuhe bilden hierbei den entlang der Führungsschienen beweglich Führungswagen.
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Für die y-Richtung übernimmt damit also der Kreuzschieber 17 die Funktion der Tragstruktur während der Messarm 20 die Funktion des Schlittens übernimmt. Abweichend zu den Messrichtungen x und z sind die Führungsschienen 22 und 23 für die Messrichtung x also nicht an der Tragstruktur befestigt, sondern am Schlitten.
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Am Ende des Messarms 20 (vgl. wieder 1) ist eine Sensorik 21 befestigt, mit der das nicht näher gezeigte Werkstück angetastet werden kann. Aus den Signalen der Sensorik 21 und den Maßstabswerten der Schlitten werden dann Messpunkte über einen hier ebenfalls nicht näher gezeigten Steuer- und Auswerterechner ermittelt.
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Im Zusammenhang mit 4 soll nunmehr das erfindungsgemäße Verfahren erläutert werden, wie die Führungsschienen 14 und 15 für die x-Richtung, die nicht sichtbaren Führungsschienen für die z-Richtung und die Führungsschienen 22, 23 für die y-Richtung hergestellt wurden. Gemäß einem ersten Schritt 27 wird die betreffende Führungsschiene 14 oder 15 in der betreffenden Messrichtung x auf einer Tragstruktur (hier die Richtplatte 11) befestigt. Dies geschieht im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch Anschweißen der aus Stahl hergestellten Führungsschienen 14 und 15 an der ebenfalls aus Stahl hergestellten Richtplatte 11. Im Falle der Führungsschienen 22, 23 werden die Führungsschienen über einen Schweißvorgang am Schlitten (Messarm 20) selbst und nicht an der Tragstruktur (Kreuzschieber 19) befestigt. In einem nächsten Bearbeitungsschritt, der mit dem Bezugszeichen 28 bezeichnet ist, werden die Laufbahnen der Führungsschienen 14, 15, 22 und 23 durch einen Schleifvorgang so bearbeitet, dass eine Bewegung des Schlittens entlang der Führung möglich ist, wenn der Schlitten bestimmungsgemäß an der Tragstruktur angeordnet wird. Dies ist im Falle der Führungsschienen 14 und 15 konkret dann der Fall, wenn die Rollen des Ständen 18 (also der Führungswagen) mit hinreichend geringen Fehlern entlang der Führungsschienen 14 und 15 bewegt werden kann. Im Falle der Führungsschienen 22 und 23 ist dies dann der Fall, wenn die Kugelumlaufschuhe 24 und 25, die hier den Führungswagen bilden, mit hinreichend geringen Fehlern entlang der Führungsschienen 22 und 23 bewegt werden können.