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EP1633989A1 - Vorrichtung mit tragluftlagerung und führungsbahn aus fliesen - Google Patents

Vorrichtung mit tragluftlagerung und führungsbahn aus fliesen

Info

Publication number
EP1633989A1
EP1633989A1 EP04738646A EP04738646A EP1633989A1 EP 1633989 A1 EP1633989 A1 EP 1633989A1 EP 04738646 A EP04738646 A EP 04738646A EP 04738646 A EP04738646 A EP 04738646A EP 1633989 A1 EP1633989 A1 EP 1633989A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
component
tiles
adhesive
guide track
steel parts
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04738646A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Karl Weis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Publication of EP1633989A1 publication Critical patent/EP1633989A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/02—Sliding-contact bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/26—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/26—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
    • B23Q1/38—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members using fluid bearings or fluid cushion supports
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/02—Sliding-contact bearings
    • F16C29/025—Hydrostatic or aerostatic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2322/00—Apparatus used in shaping articles
    • F16C2322/39—General buildup of machine tools, e.g. spindles, slides, actuators

Definitions

  • the invention relates to a device with an air bearing between two mutually movable components according to the preamble of claim 1.
  • This small gap width between the air bearing element and the guideway requires a very high manufacturing quality while maintaining very small manufacturing tolerances.
  • the demands on the guideways with regard to flatness and surface roughness are extremely high.
  • materials such as natural hard stone, in particular granite.
  • a coordinate measuring machine is known from DE 101 40 174 A1, for example, in which all components with guideways are made of granite.
  • the guideways are incorporated into the natural stone block using appropriate processing methods, such as grinding and lapping.
  • the device according to the invention is based on the basic idea that the guide rails of the air support are no longer incorporated into a solid material, for example granite, but instead tiles made of a suitable material are fastened next to one another on a component serving as a carrier in order to form the guide track.
  • the component carrying the guideway can be constructed independently of the material of the guideway and can therefore also be implemented, for example, as a steel structure.
  • the dimensions of the guideway, in particular its maximum length are no longer limited by the maximum length of the load-bearing component, as is the case in particular with components made of natural hard stone. Rather, the guideway can ultimately be made as long as desired by adding further tiles. As a result, the designer receives a very wide range of design options when designing generic devices.
  • the ceramic material selected for the production of the tiles forming the guideway is ultimately arbitrary and only depends on the fact that the corresponding material offers a sufficient surface quality. For example, it is entirely conceivable to manufacture the tiles from appropriately surface-treated metals or from granite. Ceramic materials have proven to be particularly suitable for producing the tiles forming the guideway. In particular, the ceramic material referred to as the stylet (ceramic number: C221 in accordance with VDE 0335 part 3) is excellently suitable for forming the guideways. Stetalite is used as a raw material for mass products, e.g. B. heat-resistant switches in electric stoves and housing fuses, known and thus extremely inexpensively available.
  • the manner in which the tiles are fastened to the corresponding component of the device is basically arbitrary.
  • suitable mechanical fastening technology Think, especially clamp rails. Since the tiles, which are made of ceramic, for example, and the load-bearing component, which is designed, for example, as a steel structure, have completely different physical properties, an adhesive connection is particularly suitable for fastening the tiles to the component.
  • the adhesive should have the lowest possible fluidity in order to be able to permanently and precisely connect the tiles and the load-bearing component despite the different expansion coefficients.
  • Two component construction adhesives have proven to be particularly suitable for use as an adhesive in the production of the required adhesive connection. These adhesives are characterized by a very low fluidity and high shear, impact and peel strength over a very wide temperature range.
  • the 3M company offers such a particularly suitable two-component construction adhesive under the name Scotch-Weld 9323B / A.
  • the adhesive surface of the load-bearing component is suitably surface-treated before the adhesive is applied, for example by milling off the corresponding adhesive surface so that the adhesive surface has a surface roughness of approximately 50 to 100 ⁇ m.
  • a transition area is created between adjacent tiles. If the tiles are manufactured and fastened accordingly, this transition area can ultimately be manufactured in such a way that the size of the resulting joints does not impair the function of the air-bearing system.
  • a hardenable filling material is therefore provided in the transition area between adjacent tiles.
  • the filler material can then be surface-processed together with the tile material in order to produce a guideway with sufficient surface quality, in particular sufficient flatness. Grinding and lapping have proven to be particularly suitable as processing methods for the surface treatment of the tiles or the filler material.
  • the roughness depth of the guideway should preferably have a roughness depth of less than or equal to 1 ⁇ m.
  • the flatness of the guideway should preferably have a deviation of less than or equal to 2 ⁇ m over a distance of 200 mm.
  • all materials which have sufficient rigidity and stability and can be permanently connected in a suitable manner to the tiles forming the guide track are suitable for producing the supporting structure of the second component carrying the guide track.
  • welded structures made of steel parts have proven to be particularly suitable for producing the second component carrying the guideway.
  • Such steel structures are extremely inexpensive and can be produced in a relatively short time without large tool costs, in particular without model costs.
  • steel structures allow the designer to use a variety of construction solutions.
  • the steel structure must be optimized in accordance with the desired use of the device, for example as a measuring machine, with regard to sufficient rigidity, structural stability when the temperature changes and sufficient dynamic strength.
  • the steel parts for the manufacture of the welded construction are therefore preferably produced by laser cutting (tailored planks).
  • the steel material is only subjected to a relatively low thermal load due to laser cutting and therefore has only relatively low distortion stresses.
  • Laser welding should preferably be used as the welding technique for connecting the various steel parts. Laser welding can be used to produce highly precise welded connections, whereby the steel parts are in turn only subjected to a relatively low thermal load.
  • the second component can, according to a preferred embodiment, be stress-relieved after the welding.
  • a surface treatment of the steel structure can preferably also be carried out. Sandblasting or another similar method can remove scale and other undesirable buildup from the steel structure. A corrosion-resistant surface can also be applied, for example by chromating.
  • the type of device according to the invention with air suspension is basically arbitrary.
  • the construction according to the invention of the guideways of the air-suspension system offers particularly great advantages in the case of measuring machines, in particular coordinate measuring machines.
  • Such measuring machines have at least one measuring head which can be movably mounted on the machine and can be adjusted remotely by suitable drive elements.
  • the measuring head is suitable for measuring workpieces and has suitable measuring equipment.
  • the measuring machine is designed in the manner of a portal machine with at least two vertical supports and a horizontal traverse.
  • Portal gauging machines of this type have hitherto been able to be produced with relatively small dimensions, since the required components were not available in sufficient size due to the natural materials used.
  • measuring machines and in particular portal measuring machines can ultimately be produced in any size.
  • FIG. 1 shows a device designed in the manner of a measuring machine in a perspective view
  • FIG. 2 shows the horizontal crossbar of the measuring machine according to FIG. 1 in a perspective view
  • Fig. 3 shows the structure of the guideways of the air bearing on the
  • FIG. 1 shows a perspective view of a device 01 in the form of a coordinate measuring machine according to the invention.
  • the measuring machine 01 has a footprint 02 on which the workpiece to be measured is arranged and which, for example, consists of a granite block can be made.
  • the stand area 02 can also be formed by a steel construction part covered with ceramic tiles.
  • Two bearing and drive devices 03 and 04 are arranged to the side of the stand area 02, the actual functional elements of the bearing and drive devices 03 and 04 being covered by a housing.
  • a portal 05 is mounted in the bearing and drive devices 03 and 04 and can be moved horizontally by means of suitable drive means in accordance with the movement arrow 06 over the standing surface 02.
  • the portal 05 is formed from two vertical supports 07 and 08 and a horizontal traverse 09.
  • a slide 10 is mounted, on which a vertical quill 11 is attached.
  • a concealed measuring head of the measuring machine 01 is attached to the underside of the vertical sleeve 11 and can be used to measure a workpiece arranged on the standing surface 02.
  • the carriage 10 can be moved horizontally over the standing surface 02 on the horizontal traverse 09 by means of drive means (not shown in detail) in accordance with the movement arrow 12.
  • the measuring head can be moved vertically in accordance with the movement arrow 13 by extending and retracting the vertical quill 11.
  • the measuring head can thus be freely positioned in a horizontal plane by moving the portal 05 and the slide 10 and can be positioned in height by extending and retracting the vertical quill 11.
  • the measuring head can ultimately approach all points in a room that is defined by the size of the footprint 02 and the cross-section of the portal 05.
  • air-bearing elements 14 are provided which cooperate with corresponding guide tracks 15 for the contactless mounting and guidance of the components which are movable relative to one another. Flows on the annular underside of the air bearing elements 14 (see FIG. 3)
  • Compressed air with a suitable air pressure ensures that the air hover elements 14 with an air gap of a few micrometers above the guideways 15. In this way, the movable components of the measuring machine 01 are guided and stored without contact.
  • the structure of the horizontal traverse 09 is shown enlarged in FIG. 2.
  • the horizontal traverse 09 receives its mechanical strength from a welded construction component 16, which is manufactured by laser welding a plurality of steel parts 17 produced by laser cutting.
  • the steel parts 17 each have tongue and groove connections so that the steel parts 17 can be pre-assembled by plugging together before laser welding.
  • the welded construction component 16 has a large number of recesses in the steel parts 17.
  • the component 16 has two prismatic guide supports 18 and 19 on the upper side, which are glued on the respective outer side and on the respective upper side with ceramic tiles 20 (see FIG. 3) to form the guide tracks 15.
  • the guideways 15 on the guide supports 18 and 19 are each oriented at right angles to one another, so that the slide 10 can be guided precisely both horizontally and vertically as a result.
  • the construction of the guideways 15 is shown again enlarged in FIG. 3.
  • an adhesive 22 is applied to the adhesive surfaces 21 of the welded construction component 16 and the tiles 20 are then bonded to the layer formed by the adhesive 22.
  • the transition regions 23 between adjacent tiles 20 are filled with a hardenable filling material.
  • the tiles and the filler material are surface-processed along the guide tracks 15 by means of suitable manufacturing processes, for example grinding and lapping, in order to produce the required roughness depth and flatness.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (01) mit zumindest zwei relativ zueinander beweglichen Bauteilen (09, 10), wobei am ersten Bauteil (10) zumindest ein Tragluftlagerelement (14) vorgesehen ist, das mit einer am zweiten Bauteil (09) vorgesehenen Führungsbahn (15) derart zusammenwirkt, dass das erste Bauteil (10) mit einem Luftspalt zwischen Tragluftlagerelement (14) und Führungsbahn (15) am zweiten Bauteil berührungslos geführt und/oder gelagert wird. Die Führungsbahn (15) besteht aus Fliesen (20), die nebeneinander auf dem zweiten Bauteil (09) fixiert sind.

Description

VORRICHTUNG MIT TRAGLUFTLAGERtING UND FÜHRUNGSBAHN AUS FLIESEN
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer Tragluftlagerung zwischen zwei zueinander beweglichen Bauteilen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Gattungsgemäße Vorrichtungen mit Tragluftlagerung finden beispielsweise, jedoch keineswegs ausschließlich, als Messmaschinen Verwen- düng. Die Tragluftlagerung erlaubt eine hochgenaue Führung der zueinander beweglichen Bauteile. Aufgrund der berührungslosen Lagerung tritt zudem keinerlei Oberflächenreibung in den Lagerelementen auf. Der Luftspalt zwischen dem Tragluftlagerelement selbst und der gegenüberliegend angeordneten Führungsbahn liegt üblicherweise im Bereich von 3 bis 10 μm.
Diese geringe Spaltbreite zwischen Tragluftlagerelement und Führungsbahn erfordert eine sehr hohe Fertigungsqualität unter Einhaltung sehr geringer Fertigungstoleranzen. Insbesondere die Anforderungen an die Führungsbahnen im Hinblick auf Ebenheit und Rautiefe sind außeror- dentlich hoch. Um derart hochpräzise Führungsbahnen herstellen zu können, ist es deshalb aus dem Stand der Technik bekannt, Materialien wie Naturhartgestein, insbesondere Granit, zu verwenden.
Aus der DE 101 40 174 Al ist beispielsweise eine Koordinatenmessma- schine bekannt, bei der alle Bauteile mit Führungsbahnen aus Granit gefertigt sind. Die Führungsb ahnen werden dabei durch entsprechend geeignete Bearbeitungsverfahren, beispielsweise Schleifen und Läppen, in den Natursteinblock eingearbeitet.
Nachteilig an dieser Art der Herstellung ist es, dass Naturhartgestein als Ausgangswerkstoff erhebliche Nachteile mit sich bringt. So müssen Granitblöcke in geeigneter Größe und Menge aus Dritte-Welt-Staaten importiert werden, da derartiges Material in Mitteleuropa nicht verfügbar ist. Die Bearbeitung der Naturhartgesteine ist außerordentlich aufwendig und zeitintensiv. Darüber hinaus können die Naturhartgesteine nur in Blöcken als Vollmaterial verarbeitet werden, was die konstruktiven Möglichkeiten und insbesondere die Größe der herzustellenden Bauteile stark begrenzt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue Vorrichtung mit Tragluftlagerung vorzuschlagen, die die Nachteile des bisher bekannten Stands der Tech- nik vermeidet.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach der Lehre des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung beruht auf dem Grundgedanken, dass die Führungsb ahnen der Tragluftlagerung nicht mehr in ein Vollmaterial, beispielsweise Granit, eingearbeitet werden, sondern stattdessen Fliesen aus einem geeigneten Werkstoff nebeneinander auf einem als Träger dienenden Bauteil befestigt werden, um die Führungsbahn zu bilden. Ein Vorteil dieser Konstruktionsweise liegt insbesondere darin, dass das die Führungsbahn tragende Bauteil selbst unabhängig vom Werkstoff der Führungsbahn konstruiert werden kann und somit beispielsweise auch als Stahlkonstruktion ausführbar ist. Außerdem sind die Dimensionen der Führungsbahn, insbesondere deren maximale Länge, nicht mehr durch die maximale Länge des tragenden Bauteils begrenzt, wie es insbesondere bei Bauteilen aus Naturhartgestein der Fall ist. Vielmehr kann die Führungsbahn durch Hinzufügen weiterer Fliesen letztendlich beliebig lang gestaltet werden. Im Ergebnis erhält der Konstrukteur bei der Konstruk- tion gattungsgemäßer Vorrichtungen eine sehr breite Palette von Konstruktionsmöglichkeiten.
Welcher Werkstoff zur Herstellung der die Führungsbahn bildenden Fliesen ausgewählt wird, ist letztendlich beliebig und nur davon abhängig, dass das entsprechende Material eine ausreichende Oberflächengüte bie- tet. Beispielsweise ist es durchaus denkbar, die Fliesen aus entsprechend oberflächenvergüteten Metallen oder aus Granit herzustellen. Als besonders geeignet zur Herstellung der die Führungsbahn bildenden Fliesen haben sich keramische Werkstoffe erwiesen. Insbesondere das als Stetta- lit bezeichnete Keramikmaterial (Keramik Nr. : C221 gem. VDE 0335 Teil 3) ist hervorragend zur Bildung der Führungsbahnen geeignet. Stet- talit ist als Ausgangsmaterial für Massenprodukte, z. B. hitzebeständige Schalter in Elektroherden und Gehäusesicherungen, bekannt und damit außerordentlich preisgünstig verfügbar. Aufgrund seiner Werkstoffeigenschaften (offene Porosität: 0 Vol%, Dichte: 2,78 kg/dm3, Biegefestigkeit: ca. 140 MPa, Härte: 5 nach der Moh'schen Skala) lassen sich hochgenaue Führungsbahnen herstellen. Dabei lässt sich Stettalit mit Standardwerkzeugen gut bearbeiten, ist werkzeugschonend und somit kostengünstig in der Fertigung.
In welcher Weise die Fliesen auf dem entsprechenden Bauteil der Vor- richtung befestigt werden, ist grundsätzlich beliebig. Es lassen sich beispielsweise entsprechend geeignete mechanische Befestigungstechni- ken, insbesondere Klemmschienen, denken. Da die Fliesen, die beispielsweise aus Keramik gefertigt sind, und das tragende Bauteil, das beispielsweise als Stahlkonstruktion ausgebildet ist, völlig unterschiedliche physikalische Eigenschaften aufweisen, eignet sich insbesondere eine Klebeverbindung zur Befestigung der Fliesen auf dem Bauteil.
Der Kleber sollte dabei ein möglichst geringes Fliesvermögen aufweisen, um die Fliesen und das tragende Bauteil trotz der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten dauerhaft und präzise miteinander verbinden zu können.
Als besonders geeignet zur Verwendung als Kleber bei der Herstellung der erforderlichen Klebeverbindung haben sich zwei Komponenten-Konstruktionsklebstoffe erwiesen. Diese Kleber zeichnen sich durch ein sehr geringes Fließvermögen und hohe Scher-, Schlag- und Schälfestigkeit bei einem sehr weiten Temperatureinsatzbereich aus. Beispielsweise die Fir- ma 3M bietet unter der Bezeichnung Scotch-Weld 9323B/A einen solchen besonders geeigneten Zweikomponenten-Konstruktionsklebstoff an.
Um eine möglichst hochfeste Klebeverbindung herstellen zu können, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Klebefläche des tragenden Bauteils vor Aufbringung des Klebers geeignet oberflächenbearbeitet wird, bei- spielsweise durch Abfräsen der entsprechenden Klebefläche, damit die Klebefläche eine Oberflächenrautiefe von ungefähr 50 bis 100 μm aufweist.
Aus der erfindungsgemäßen Verwendung von Fliesen bei der Herstellung der Führungsbahn der Tragluftlagerung ergibt sich, dass zwischen zuein- ander benachbarten Fliesen ein Übergangsbereich entsteht. Bei entsprechend hochgenauer Herstellung und Befestigung der Fliesen kann dieser Übergangsbereich letztendlich so hergestellt werden, dass die Größe der entstehenden Trennfugen die Funktion der Tragluftlagerung nicht beeinträchtigt. Eine solch hochgenaue Herstellung der Fliesen und der Befes- tigung der Fliesen auf dem tragenden Bauteil ist j edoch außerordentlich aufwendig. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist deshalb im Übergangsbereich zwischen zueinander benachbarten Fliesen ein härtbares Füllmaterial vorgesehen. Bei der Herstellung der Führungsbahn werden somit zunächst die Fliesen auf dem tragenden Bauteil fixiert, beispielsweise festgeklebt, und anschließend die Trennfugen zwischen den benachbarten Fliesen mit dem ungehärteten Füllmaterial aufgefüllt. Nach Aushärtung des Füllmaterials kann dann das Füllmaterial zusammen mit dem Fliesenmaterial oberflächenbearbeitet werden, um auf diese Weise eine Führungsbahn mit ausreichender Oberflächenqualität, insbe- sondere ausreichender Ebenheit, herzustellen. Als Bearbeitungsverfahren zur Oberflächenbearbeitung der Fliesen bzw. des Füllmaterials haben sich besonders das Schleifen und Läppen als geeignet erwiesen.
Die Rautiefe der Führungsbahn sollte vorzugsweise eine Rautiefe von kleiner oder gleich 1 μm aufweisen. Die Ebenheit der Führungsbahn sollte vorzugsweise eine Abweichung von kleiner oder gleich 2 μm auf einer Strecke von 200 mm aufweisen.
Zur Herstellung der Tragkonstruktion des die Führungsbahn tragenden zweiten Bauteils eignen sich letztendlich alle Werkstoffe, welche eine genügende Steifigkeit und Stabilität aufweisen und sich in geeigneter Weise mit den die Führungsbahn bildenden Fliesen dauerhaft verbinden lassen. Insbesondere haben sich Schweißkonstruktionen aus Stahlteilen zur Herstellung des die Führungsbahn tragenden zweiten Bauteils als besonders geeignet erwiesen. Derartige Stahlkonstruktionen sind außerordentlich preiswert und ohne große Werkzeugkosten, insbesondere ohne Modellkosten, in relativ kurzer Zeit herstellbar. Außerdem erlauben es Stahlkonstruktionen dem Konstrukteur, eine Vielzahl von Konstruktionslösungen zu benutzen. Die Stahlkonstruktion muss dabei entsprechend der gewünschten Verwendung der Vorrichtung, beispielsweise als Messmaschine, im Hinblick auf ausreichende Steifigkeit, Gestaltstabilität bei Temperaturänderung und ausreichende dynamische Festigkeit optimiert sein. Die Stahlteile zur Herstellung der Schweißkonstruktion werden deshalb vorzugsweise durch Laserschneiden (Tailored Planks) hergestellt. Durch das Laserschneiden wird das Stahlmaterial nur relativ gering thermisch belastet und weist somit nur relativ geringe Verzugsspannungen auf.
Als Schweißtechnik zur Verbindung der verschiedenen Stahlteile sollte vorzugsweise das Laserschweißen eingesetzt werden. Durch Laserschweißen können hochgenaue Schweißverbindungen hergestellt werden, wobei die Stahlteile wiederum nur relativ gering thermisch belastet werden.
Um die Verformung des die Führungsbahn tragenden zweiten Bauteils nach dem Verschweißen aufgrund von Verzugsspannungen weiter zu reduzieren, kann das zweite Bauteil nach einer bevorzugten Ausführungsform nach dem Verschweißen spannungsarm geglüht werden.
Nach dem Verschweißen bzw. nach dem Glühen des zweiten Bauteils kann vorzugsweise auch noch eine Oberflächenbehandlung der Stahlkonstruktion vorgenommen werden. Durch Sandstrahlen oder eine andere ähnliche Methode kann die Stahlkonstruktion von Zunder und anderen unerwünschten Anhaftungen befreit werden. Weiterhin kann eine korrosionsbeständige Oberfläche, beispielsweise durch Chromatieren, ange- bracht werden.
Um die Stahlteile vor dem Verschweißen mit möglichst geringem Aufwand passgenau vormontieren zu können, ist es besonders vorteilhaft, Nut- und Federelemente an den Stahlteilen vorzusehen. Die Stahlteile können mittels der Nut- und Federelemente vor dem Verschweißen pass- genau zusammengesteckt werden.
Welche Bauart die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Tragluftlagerung aufweist, ist grundsätzlich beliebig. Besonders große Vorteile bietet die erfindungsgemäße Konstruktion der Führungsbahnen der Tragluftlagerung jedoch bei Messmaschinen, insbesondere Koordinaten-Messma- schinen. Derartige Messmaschinen weisen zumindest einen Messkopf auf, der an der Maschine beweglich gelagert und durch geeignete Antriebselemente ferngesteuert verstellt werden kann. Der Messkopf ist dabei zur Vermessung von Werkstücken geeignet und weist dazu geeig- nete Messmittel auf.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Messmaschine in der Art einer Portalmaschine mit zumindest zwei Vertikalstützen und einer Horizontaltraverse ausgebildet. Derartige Portal-Messmaschinen konnten bisher mit relativ kleinen Abmessungen hergestellt werden, da die erfor- derlichen Bauteile aufgrund der verwendeten Naturmaterialien nicht in ausreichender Größe verfügbar waren. Durch Verwendung des erfindungsgemäßen Konstruktionsprinzips lassen sich Messmaschinen und insbesondere Portalmessmaschinen in letztendlich j eder beliebigen Größe herstellen.
Eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend beispielhaft erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine in der Art einer Messmaschine ausgebildete Vorrichtung in perspektivischer Ansicht;
Fig. 2 die Horizontaltraverse der Messmaschine gemäß Fig. 1 in perspektivischer Ansicht;
Fig. 3 den Aufbau der Führungsbahnen der Luftlagerung an der
Horizontaltraverse gemäß Fig. 2 in perspektivischer Ansicht.
In Fig. 1 ist eine in der Art einer Koordinatenmessmaschine ausgebildete erfindungsgemäße Vorrichtung 01 in perspektivischer Ansicht dargestellt. Die Messmaschine 01 weist eine Standfläche 02 auf, auf der das zu vermessende Werkstück angeordnet wird, und die beispielsweise aus einem Granitblock hergestellt sein kann. Alternativ dazu kann die Standfläche 02 auch von einem mit Keramikfliesen belegten Stahlkonstruktionsteil gebildet werden. Seitlich von der Standfläche 02 sind zwei Lager- und Antriebseinrichtungen 03 und 04 angeordnet, wobei die eigentlichen Funktionselemente der Lager- und Antriebseinrichtungen 03 und 04 durch ein Gehäuse verdeckt sind. In den Lager- und Antriebseinrichtungen 03 und 04 ist ein Portal 05 gelagert und kann mittels geeigneter Antriebsmittel entsprechend dem Bewegungspfeil 06 über der Standfläche 02 horizontal verfahren werden.
Das Portal 05 ist aus zwei Vertikalstützen 07 und 08 und einer Horizontaltraverse 09 gebildet. Auf der Oberseite der Horizontaltraverse 09 ist ein Schlitten 10 gelagert, an dem eine Vertikalpinole 11 befestigt ist. An der Unterseite der Vertikalpinole 11 ist ein verdeckt dargestellter Messkopf der Messmaschine 01 befestigt, mit dem ein auf der Standfläche 02 angeordnetes Werkstück vermessen werden kann. Der Schlitten 10 kann mittels nicht im Einzelnen dargestellter Antriebsmittel entsprechend dem Bewegungspfeil 12 horizontal über der Standfläche 02 auf der Horizontaltraverse 09 verfahren werden. Durch Aus- und Einfahren der Vertikalpinole 11 kann der Messkopf entsprechend dem Bewegungspfeil 13 verti- kal verfahren werden. Im Ergebnis kann der Messkopf also durch Verfahren des Portals 05 und des Schlittens 10 in einer Horizontalebene frei positioniert und durch Aus- und Einfahren der Vertikalpinole 11 in der Höhe positioniert werden. Dadurch kann der Messkopf letztendlich alle Punkte in einem Raum anfahren, der durch die Größe der Standfläche 02 und den Querschnitt des Portals 05 definiert ist.
Zur Lagerung der relativ zueinander beweglichen Teile der Messmaschine 01 sind Tragluftlagerelemente 14 vorgesehen, die zur berührungslosen Lagerung und Führung der relativ zueinander beweglichen Bauteile mit entsprechenden Führungsbahnen 15 zusammenwirken. An der kreisring- förmigen Unterseite der Luftlagerelemente 14 (siehe Fig. 3) strömt
Druckluft mit geeignetem Luftdruck aus und sorgt dafür, dass die Luftla- gerelemente 14 mit einem Luftspalt von wenigen Mikrometern über den Führungsbahnen 15 schweben. Auf diese Weise werden die beweglichen Bauteile der Messmaschine 01 berührungslos geführt und gelagert.
Der Aufbau der Horizontaltraverse 09 ist in Fig. 2 vergrößert dargestellt. Die Horizontaltraverse 09 erhält ihre mechanische Festigkeit von einem Schweißkonstruktionsbauteil 16, das durch Laserverschweißen mehrerer durch Laserschneiden hergestellter Stahlteile 17 gefertigt ist. Die Stahlteile 17 weisen dabei jeweils Nut- und Federverbindungen auf, um die Stahlteile 17 vor dem Laserschweißen durch Zusammenstecken vormon- tieren zu können.
Um einen möglichst geringen Temperaturverzug zu erhalten, weist das Schweißkonstruktionsbauteil 16 eine Vielzahl von Ausnehmungen in den Stahlteilen 17 auf.
Zur Bildung der Führungsflächen 15 weist das Bauteil 16 an der Obersei- te zwei prismatische Führungsträger 18 und 19 auf, die an der jeweiligen Außenseite und an der j eweiligen Oberseite mit Keramikfliesen 20 (siehe Fig. 3) zur Bildung der Führungsbahnen 15 beklebt sind. Die Führungsbahnen 15 an den Führungsträgern 18 und 19 sind dabei jeweils rechtwinklig zueinander ausgerichtet, so dass der Schlitten 10 im Ergebnis sowohl horizontal als auch vertikal exakt geführt werden kann.
Der Aufbau der Führungsbahnen 15 ist in Fig. 3 noch einmal vergrößert dargestellt. Auf Klebeflächen 21 des Schweißkonstruktionsbauteils 16 wird zur Befestigung der Keramikfliesen 20 ein Kleber 22 aufgebracht und die Fliesen 20 anschließend auf der vom Kleber 22 gebildeten Schicht verklebt. Nach Aushärten des Klebers 22 werden die Übergangsbereiche 23 zwischen benachbarten Fliesen 20 mit einem härtbaren Füllmaterial aufgefüllt. Nach Aushärten des Füllmaterials werden die Fliesen und das Füllmaterial entlang der Führungsbahnen 15 durch geeignete Fertigungsverfahren, beispielsweise Schleifen und Läppen, oberflächen- bearbeitet, um die erforderliche Rautiefe und Ebenheit herzustellen.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (01) mit zumindest zwei relativ zueinander beweglichen Bauteilen (09, 10), wobei am ersten Bauteil (10) zumindest ein Trag- luftlagerelement (14) vorgesehen ist, das mit einer am zweiten Bauteil (09) vorgesehenen Führungsbahn (15) derart zusammenwirkt, dass das erste Bauteil (10) mit einem Luftspalt zwischen Tragluftla- gerelement (14) und Führungsbahn (15) am zweiten Bauteil berührungslos geführt und/oder gelagert wird, dadurch g ekennz e i chnet, dass die Führungsbahn (15) aus Fliesen (20) besteht, die nebeneinander auf dem zweiten Bauteil (09) fixiert sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fliesen (20) aus einem keramischen Werkstoff, insbesondere aus Stettalit mit der Keramik-Nummer C221 gemäß VDE 0335 Teil 3, bestehen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g ekennz ei chn et, dass die Fliesen (20) mit einem Kleber (22) auf einer Klebefläche
(21) des zweiten Bauteils (09) fixiert sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch g ekennz ei chnet, dass der Kleber (22) ein geringes Fließvermögen aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Kleber (22) ein Zweikomponenten-Konstruktionsklebstoff verwendet wird.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebefläche (21) des zweiten Bauteils (09) vor Aufbringung des Klebers (22) eine Oberflächenrautiefe von ungefähr 50μm bis lOOμm aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Übergangsbereich (23) zwischen zueinander benachbarten Fliesen (20) ein härtbares Füllmaterial vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die die Führungsbahn (15) bildenden Bereiche der Fliesen (20) und/oder des Füllmaterials nach Aushärtung des Klebers und/oder Füllmaterials oberflächenbearbeitet, insbesondere geschliffen und/oder geläppt, sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbahn (15) eine Rautiefe von kleiner oder gleich lμm aufweist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbahn (15) eine Ebenheit von kleiner oder gleich 2μm/200mm aufweist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil (09) als Schweißkonstruktion aus mehreren Stahlteilen (17) hergestellt ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlteile (17) durch Laserschneiden hergestellt sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlteile (17) durch Laserschweißen miteinander verbunden sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil (09) nach dem Verschweißen der Stahlteile (17) spanspannungsarm geglüht ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil (09) nach dem Verschweißen oder nach dem Glühen oberflächenbehandelt, insbesondere sandgestrahlt und/oder korrosionsbeständig beschichtet, ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzei chnet, dass an den miteinander zu verbindenden Stahlteilen (17) Nut- und Federelemente zur Vormontage vorgesehen sind.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch g ekennz ei chnet, dass die Vorrichtung (01) in der Art einer Messmaschine, insbesondere einer Koordinaten-Messmaschine, mit einem beweglich gelagerten Messkopf zur Vermessung von Werkstücken ausgebildet ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch g ekennz e i chnet, dass die Messmaschine (01) zumindest zwei Vertikalstützen (07, 08) und eine auf den Vertikalstützen (07, 08) gelagerte Horizontaltraverse (09) aufweist, wobei die Vertikalstützen (07, 08) zusammen mit der Horizontaltraverse (09) ein Portal (05) über einer Standfläche
(02), auf der das zu vermessende Werkstück anordenbar ist, bilden.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertikalstützen (07, 08) eine vertikale Länge im Bereich von ungefähr 0,5m bis 5m, insbesondere 1,2m, aufweisen.
20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch g ekennz ei chnet, dass die Horizontaltraverse (09) eine horizontale Spannweite zwischen den Vertikaltraversen im Bereich von ungefähr 0,5m bis 5m, insbesondere 1,5m, aufweist.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006326789A (ja) * 2005-05-30 2006-12-07 Konica Minolta Opto Inc ガイド装置及び工作機械
WO2018067707A1 (en) * 2016-10-04 2018-04-12 New Way Machine Components, Inc. Long travel air bearing linear stage
CN112828485B (zh) * 2020-12-31 2023-03-24 南昌航空大学 一种用于止推顶箔微激光点焊的装置
CN116690225B (zh) * 2023-04-28 2026-01-06 巨冈精工(广东)股份有限公司 一种卧式加工中心动横梁
US12092157B1 (en) 2023-10-19 2024-09-17 Wuxi Xivi Science And Technology Co., Ltd. Magnetic preloading air bearing and linear platform having same

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3012487C2 (de) * 1980-03-31 1983-02-10 Jürgen 1000 Berlin Schulz Maschinenelement, Verfahren zur Herstellung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
JPS61171920A (ja) * 1984-12-19 1986-08-02 Inoue Japax Res Inc 転動摺動用基材
DE4022487A1 (de) * 1990-07-14 1992-01-16 Volker Dr Sc Techn Guyenot Grundkoerper einer linearen laengsfuehrung bzw. eines aerostatischen lagers sowie verfahren zu seiner herstellung
DE9318777U1 (de) * 1993-12-08 1994-03-10 Carl Zeiss Jena Gmbh, 07745 Jena Koordinatentischanordnung, insbesondere für Meßgeräte und Maschinen
JP3153111B2 (ja) * 1995-09-18 2001-04-03 株式会社ミツトヨ 手動操作型三次元測定機
JPH10103354A (ja) * 1996-09-27 1998-04-21 Nippon Steel Corp 静圧気体軸受け
US6296990B1 (en) * 1998-05-14 2001-10-02 Asm Lithography, B.V. Gas bearing and lithographic apparatus including such a bearing
DE10140174B4 (de) * 2001-08-22 2005-11-10 Leica Microsystems Semiconductor Gmbh Koordinaten-Messtisch und Koordinaten-Messgerät

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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