DE3542766A1 - Messmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßmaschine, insbesondere eine Koordinaten­ meßmaschine in geschweißter Stahlkonstruktion.

Meßmaschinen der vorgenannten Art sind an sich bekannt. So wird bspw. in der DE-PS 31 25 681 eine Koordinatenmeßmaschine beschrie­ ben, bei der das tragende Grundgestell von einer Schweißkonstruktion gebildet ist auf dem an einer Stahlführung ein Querausleger verfahrbar ist, der eine Pinole trägt. Das Grundgestell dieser bekannten Koordinaten­ meßmaschine besteht aus einem Kunstharzbeton-Formteil, in welches Stahl­ führungen eingesetzt sind. Die Zusammensetzung des Kunstharzbetons ist dabei so gewählt, daß sein Wärmeausdehnungskoeffizient etwa dem der an­ grenzenden Stahlführungen entspricht.

Nun ist es bekannt, daß die Temperaturschwankungen aus der Umwelt, ins­ besondere im Werkstattbereich, die Meßunsicherheit von Meßgeräten ganz wesentlich beeinflussen. Dieses trifft im besonderen Maße nachteilig für Koordinatenmeßmaschinen zu, weil die Baugröße solcher Maschinen große Angriffsflächen bietet.

Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einer Meßmaschine der eingangs genannten Art den negativen Temperatureinfluß auf die tragenden Bauteile solcher Meßmaschinen zu vermeiden oder zumindest zu mindern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, deß die für die Be­ wegung in den Koordinatenrichtungen verantwortlichen tragenden Bauteile mit einer im Abstand angeordneten, zumindest in Bauteilelängsrichtung umlaufenden Außenhaut versehen sind.

Dabei kann die Außenhaut aus einem dünneren Stahlblech gebildet sein als die tragenden Bauteile. Natürlich können im Sinne dieser Erfindung für die Außenhaut auch andere Werkstoffe als Stahl gewählt werden.

Maßgeblich bei dieser Erfindung ist, daß keine Bimetalleffekte auf­ treten, welche die Geometrie und den festgelegten Maschinennullpunkt verändern. Dies wird eben durch die Erfindung erreicht, indem die Verkleidung mit einer geringen Distanz zu den tragenden Wänden der Bauteile angebracht ist, damit einerseits ein Temperaturschild die Temperaturdifferenz normalisiert und andererseits die Längen­ änderung das Schild relativ zu den Bauteilen kcmpensiert wird.

In Ausbildung der Erfindung kann die Außenhaut durch eingeschweißte Stege oder Bolzen in gleichmäßigem Abstand über der Stahlschweiß­ konstruktion der Meßmaschine gehalten sein. Der Abstand zwischen der Außenhaut und dem tragenden Bauteil ist gering.

Zur sinnvollen Maschinenausrüstung gehört es, daß alle Bauteile verkleidet sind, damit der Temperaturhaushalt innerhalb der Meß­ maschine weitgehend normalisiert ist und nicht einseitige Tempe­ raturübertragungen die Geometrie der Meßmaschine verändern können. In besonderer Ausbildung der Erfindung kann bei einer Meßmaschine, insbesondere einer Koordinatenmeßmaschine, mit einem Grundgestell mit L-förmig angeschlossenen Säulen, mit einem auf den Säulen lagern­ den Gegenlager sowie einem Querträger, der über den Meßtisch ragt und mit dem außenliegenden Abstützarm verbunden ist und die Pinole mit dem Meßkopf von diesem Querträger getragen ist, die Außenhaut­ verkleidung derart gewählt sein, daß der Abstützarm an seinen vier senkrechten Außenseiten mit einer im Abstand zu den Außenseiten angeordneten Außenhaut versehen ist, daß das Gegenlager an seiner unteren Längsseite eine im Abstand angeordnete Außenhaut aufweist und daß der Querträger an seiner Unterseite und den äußeren Längs­ seiten mit einer im Abstand angeordneten Außenhaut ausgerüstet ist.

Ferner kann der Raum zwischen der Außenhaut und den tragenden Bau­ teilen mit temperatur-isolierendem Material gefüllt sein.

Es ist konstruktiv erforderlich, mit der entsprechenden Blechdicke sehr stabile Säulen und einen leichten Abstützarm auszubilden. Damit die Säulen und der Abstützarm die gleiche Ausdehnung in der entsprechenden Zeitachse machen, ist in erfindungsgemäßer Ausbildung der Abstützarm an der Außenseite mit der dünnen Außenhaut in einem vorbestimmten, geringen Abstand und aus gleichem Material wie das tragende Bauteil versehen. Dadurch wird die direkte Berührung der tragenden Abstützarmkonstruktion mit der Umgebungstemperatur ver­ hindert und das Ausdehnungsverhalten den Säulen weitgehend ange­ paßt. Durch diese vorgenannten Maßnahmen werden vorteilhafterweise vor allem der Höhenfehler in der Z-Achse und die Winkelfehler in der XZ- und in der YZ-Achse durch Temperaturänderung vermieden. Entsprechend den vorgenannten Merkmalen der Erfindung wird das Gegenlager nur von unten mit einem dünnen Blech im vorbestimmten Abstand verkleidet. Dadurch treffen auch hier die gleichen Voraus­ setzungen zu wie sie für das Grundgestell gelten. Am Querträger sind ähnliche Voraussetzungen wie beim Gegenlager vorhanden. Hier wird erfindungsgemäß zu der Unterseite noch die Innenseite und die Außenseite des Trägers mit dünnen Blechen im vorbestimmten Abstand verkleidet. Dadurch wird der Höhenfehler in der Z-Richtung und wiede­ rum eine Winkelabweichung in der XY- und in der XZ-Richtung vermieden.

Da alle Konstruktionsbauteile und die Pinole aus Stahl gebaut sind, läßt sich diese Art des Temperaturausgleiches besonders gut durchführen. Die in bestimmten Abständen zu den Konstruktionsbauteilen angebrachten Außenhäute schaffen einen Hohlraum, welcher im Regelfall leer bleibt. Entsprechend der Erfindung kenn jedoch im Bedarfsfall ein isolierendes Füllmaterial eingebracht werden.

In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Beispiel dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 die Frontansicht einer Koordinatenmeßmaschine mit der erfindungsgemäßen Außenhaut an den tragenden Bauteilen;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Koordinatenmeßmaschine gemäß dem Pfeil II in Fig. 1;

Fig. 3 die Koordinatenmeßmaschine nach Fig. 1 in der Seitenansicht gemäß dem Pfeil III;

Fig. 4 den Querträger der Koordinatenmeßmaschine gemäß Fig. 1 in der Draufsicht;

Fig. 5 den Querträger der Koordinatenmeßmaschine gemäß Fig. 1 in der Seitenansicht.

Die Koordinatenmeßmaschine nach den Fig. 1 bis 3 weist ein Grundge­ stell 1 auf, an welches L-förmig zwei Säulen 2 angeschlossen sind. Über den beiden Säulen 2 befindet sich in Form eines Portals das Gegenlager 3. Auf dem Gegenlager 3 und in dessen Längsrichtung recht­ winklig zum ihm ist der Querträger 4 angeordnet, der sich mit seinem vorderen Ende auf dem Abstützarm 5 abstützt und in Längsrichtung des Gegenlagers 3 bewegbar ist. Der Querträger 4 nimmt den Pinolen­ träger 6 auf, in welchem die Pinole 7 in der Z-Richtung versetzbar ist. In das Grundgestell 1 und in des Gegenlager 3 sind Führungen 8 und 9 aus gehärtetem Stahl vorgesehen.

Die Bewegung der Pinole 7 in der Z-Richtung erfolgt innerhalb des Pinolenträgers 6. Die Bewegung der Pinole 7 in der X-Richtung ge­ schieht durch Bewegung des Querträgers 4 gemeinsam mit dem Abstütz­ arm 5 innerhalb der Führungen 8 und 9. Die Bewegung der Pinole 7 in der Y-Richtung schließlich erfolgt innerhalb der Führung des Querträgers 4, in dem die Pinole 7 gemeinsam mit dem Pinolenhalter 6 verfahrbar ist.

Die tragenden und für die Bewegung in den Koordinatenrichtungen verantwortlichen Bauteile der Koordinatenmeßmaschine, nämlich das Grundgestell 1, die Säulen 2, das Gegenlager 3, der Querträger 4 und der Abstützarm 5 sind in einer Stahl-Schweißkonstruktion zusammen­ gefügt, wobei das Grundgestell 1 gleichzeitig auch den Meßtisch bildet.

Da die Temperaturschwankungen aus der Umwelt, insbesondere im Werk­ stattbereich, die Meßunsicherheit von Meßmaschinen ganz wesentlich beeinflussen, sind bei der Koordinatenmeßmaschine einfache, aber sehr wirkungsvolle Maßnahmen zur Minderung des Temperatureinflusses auf die tragenden Bauteile vorgenommen. Bei allen im nachfolgenden geschilderten Maßnahmen ist maßgeblich, daß keine Bimetalleffekte auftreten, welche die Geometrie und den festgelegten Maschinennull­ punkt verändern können.

Wie aus den Fig. 1 bis 3 in der Übersicht erkenntlich ist, ist der Abstützarm 5 an seinen vier Außenseiten mit einer relativ dünnen Außenhaut 10 versehen, welche sich in einem geringen Abstand zu der Stahl-Schweißkonstruktion des Abstützarmes 5 befindet. Diese Außenhaut 10 ist aus dem gleichen Material gebildet wie die Stahl- Schweißkonstruktion des Abstützarmes 5. Durch diese Außenhaut 10 wird die direkte Berührung der tragenden Abstützarmkonstruktion mit der Umgebungstemperatur verhindert, wodurch das Ausdehnungsver­ halten des Abstützarmes 5 den Säulen 2 weitgehend angepaßt ist. Ferner werden durch diese Maßnahmen vor allem der Höhenfehler in der Z-Achsrichtung und die Winkelfehler in der YZ- und in der XZ- Richtung durch Temperaturänderung vermieden.

Das Gegenlager 3 mit der X-Hauptführung wird bei Temperaturänderung von unten durch Längendehnung beeinflußt. Von der Seite und auch von oben ist eine geschlossene Abdeckung angebracht. Die Koordi­ natenmeßmaschine wird in der Z-Höhe und in dem Winkel XY verändert.

Durch eine Verkleidung mit einer Außenhaut 11 mit dünnem Blech und in einem bestimmten Abstand zu der Stahl-Schweißkonstruktion des Gegenlagers 3 wird die Temperaturanpassungszeit gestreckt, so daß in etwa die gleichen Voraussetzungen wie bei dem Grundgestell zu­ treffen und keine Deformationen eintreten können.

An dem Querträger 4 sind die Voraussetzungen ähnlich wie bei dem Gegenlager 3. Hier wird zusätzlich zu der Unterseite auch die Innen­ seite und die Außenseite mit einer Außenhaut 12 aus einem dünnen Blech und im vorbestimmten Abstand zur Stahl-Schweißkonstruktion des Querträgers 4 versehen. Dadurch wird der Höhenfehler in der Z-Richtung und auch eine Winkelabweichung in der Richtung XY und XZ vermieden.

Da alle Konstruktionsbauteile und auch die Pinole 7 aus Stahl geformt sind, ist die vorgenannte Art des Temperaturausgleiches besonders gut durchführbar. Insgesamt tritt also ein hervorragender Tempe­ raturausgleich ein, die Deformationen der tragenden Bauteile werden wesentlich verringert und es ist nur noch ein ausgeglichenes und gleichmäßiges Ausdehnen der tragenden Bauteile zu beobachten.

In den Fig. 4 und 5 ist die Konstruktion der temperaturausgleichen­ den Außenhaut an dem Querträger 4 beispielhaft dargestellt. Da sich die Konstruktionen für die Außenhaut bei den übrigen Bauteilen ähneln, bedarf es zur Ausführung dieser Erfindung des speziellen Eingehens auf die anderen Bauteile nicht. Aus der Draufsicht auf den Quer­ träger 4 in Fig. 4 ist zunächst die grundsätzliche Stahl-Schweiß­ konstruktion 13 im Umriß erkennbar. Innerhalb der Ausnehmung 14 ist die Pinole 7 über den Pinolenträger 6 auf der Achse 15 beweg­ bar, welche gleichzeitig die Y-Richtung für die Koordinatenmeßmaschine darstellt. Der Pinolenträger 6 gleitet zum Zwecke der Verschiebung der Pinole 7 in den Führungen 16 zu beiden Seiten der Ausnehmung 14 im Querträger 4. Die Außenhaut 12 ist nun in einem vorbestimmten, geringen Abstand zur Stahl-Schweißkonstruktion 13 des Querträgers 4 angebracht.

Der gleichmäßige Abstand der Außenhaut 12 zur Stahl-Schweißkonstruk­ tion 13 ist durch Distanzbolzen 17 vorgenommen, welche sowohl mit der Stahl-Schweißkonstruktion 13 als auch mit der Außenhaut 12 ver­ schweißt sind. Der so zwischen der Außenhaut 12 und Stahl-Schweiß­ konstruktion 13 gebildete Hohlraum 18 ist in dem gezeigten Beispiel der Fig. 4 und 5 leer. Im Bedarfsfall kann hier ein isolierendes Füllmaterial, bspw. aus Kunststoff, eingebracht werden.

Sämtliche in den Figuren gezeichneten und in der Beschreibung er­ läuterten Einzelheiten sind für die Erfindung wichtig.

Claims (6)

1. Meßmaschine, insbesondere Koordinatenmeßmaschine in Stahl-Schweiß­ konstruktion, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Bewegung in den Koordinatenrichtungen verantwortlichen, tragenden Bauteile (3, 4, 5) mit einer im Abstand angeordneten, zumin­ dest in Bauteilelängsrichtung umlaufenden Außenhaut (10, 11, 12) versehen sind.

2. Meßmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenhaut (10, 11, 12) aus einem dünneren Stahlblech gebildet ist als die tragenden Bauteile.

3. Meßmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenhaut (10, 11, 12) durch eingeschweißte Stege, Bolzen oder der gleichen (17) im gleichmäßigen Abstand über der Stahl-Schweiß­ konstruktion gehalten ist.

4. Meßmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen Außenhaut (10, 11, 12) und tragendem Bauteil (3, 4, 5) gering ist.

5. Meßmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (18) zwischen der Außenhaut (10, 11, 12) und den tagenden Bauteilen (3, 4, 5) mit temperatur-isolierendem Material gefüllt ist.

6. Meßmaschine, insbesondere Koordinatenmeßmaschine nach den An­ sprüchen 1 bis 5, mit einem Grundgestell mit L-förmig angeschlos­ senen Säulen, einem auf den Säulen lagernden Gegenlager sowie einem Querträger, der über den Meßtisch ragt und mit dem außen­ liegenden Abstützarm verbunden ist, wobei die Pinole mit dem Meßkopf von dem Querträger getragen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstützarm (5) an seinen vier senkrechten Außenseiten mit einer im Abstand zu den Außenseiten angeordneten Außenhaut (10) versehen ist,
daß das Gegenlager (3) an seiner unteren Längsseite eine im Abstand angeordnete Außenhaut (11) aufweist, und
daß der Querträger (4) an seiner Unterseite und den äußeren Längsseiten mit einer im Abstand angeordneten Außenhaut (12) ausgerüstet ist.