(57)【要約】  本発明は、相互に可動な少なくとも２つの部品（０９，１０）を有する装置（０１）であって、少なくとも１つのエアクッション軸受け部材（１４）が、第１の部品（１０）上に設けられ、第２の部品（０９）上に設けられたガイドウエイ（１５）と協働し、その結果、第１の部品（１０）が、エアクッション軸受け部材（１４）とガイドウエイ（１５）との間のエアギャップによって非接触で第２の部品上で案内され、そして／または支持される装置（０１）に関する。ガイドウエイ（１５）は、第２の部品（０９）に並んで取り付けられるタイル（２０）から構成される。
2007524043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に可動な少なくとも２つの部品（０９，１０）を有する装置（０１）であって、
第２の部品（０９）上に設けられたガイドウエイ（１５）と協働するように、少なくとも１つのエアクッション軸受け部材（１４）が第１の部品（１０）上に設けられ、その結果、第１の部品（１０）が、エアクッション軸受け部材（１４）とガイドウエイ（１５）との間のエアギャップによって非接触状態で第２の部品上で案内され、そして／または支持されるところの装置（０１）において、
前記ガイドウエイ（１５）は、第２の部品（０９）に並んで取り付けられる複数のタイル（２０）から構成されることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記タイル（２０）は、セラミック材料、特に、ＶＤＥ規格、０３３５  ｐａｒｔ３によるセラミックナンバーＣ２２１を有するステタリット（Ｓｔｅｔｔａｌｉｔ）から形成されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記タイル（２０）は、接着剤（２２）を使用して、第２の部品（０９）の接着面（２１）に取り付けられることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記接着剤（２２）は、低い流動性（ｆｌｏｗ  ｃａｐａｃｉｔｙ）を有することを特徴とする、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記接着剤（２２）として、２液型の構造用接着剤が使用されることを特徴とする、請求項３または４に記載の装置。
【請求項６】
接着剤（２２）の塗布前において、第２の部品（０９）の接着面（２１）が、約５０μｍから１００μｍの山部−谷部間高さを有することを特徴とする、請求項３から５のいずれか１つに記載の装置。
【請求項７】
硬化可能な充填材が、隣接するタイル（２０）の間の境界領域（２３）内に供給されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１つに記載の装置。
【請求項８】
前記ガイドウエイ（１５）を形成する、前記タイル（２０）及び／または充填材の領域は、接着剤及び／または充填材の硬化の後、特に研磨及び／またはラップ仕上によって表面が機械加工されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１つに記載の装置。
【請求項９】
前記ガイドウエイ（１５）は、１μｍ以下の山部−谷部間高さを有することを特徴とする、請求項１から８のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１０】
前記ガイドウエイ（１５）は、２μｍ／２００ｍｍ以下の平面度を有することを特徴とする、１から９のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１１】
前記第２の部品（０９）は、複数のスチール部品（１７）の溶接された構造体として製造されることを特徴とする、１から１０のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１２】
前記スチール部品（１７）は、レーザー切断によって製造されることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記スチール部品（１７）は、レーザー溶接によって接合されることを特徴とする、請求項１１または１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記スチール部品（１７）を溶接した後、前記第２の部品（０９）に低応力アニーリングが施されることを特徴とする、請求項１１から１３のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１５】
溶接後またはアニーリング後に、前記第２の部品（０９）に、特にサンドブラスト及び／または耐食コーティングによる表面処理が施されることを特徴とする、請求項１１から１４のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１６】
事前組み立てのためのさねはぎ継手部が、接合されるべきスチール部品（１７）に設けられていることを特徴とする、請求項１１から１５のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１７】
前記装置（０１）は、測定機械、特に、工作物を測定するために可動に設けられる測定ヘッドを有する座標測定機械として設計されることを特徴とする、請求項１から１６のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１８】
前記測定機械（０１）は、少なくとも２つの垂直接続部（０７，０８）と、前記垂直接続部（０７、０８）上に支持された１つの水平クロスビーム（０９）とを有し、前記垂直接続部（０７，０８）は、被測定工作物が配置されるスタンディング面（０２）上でポータル部材（０５）を、水平クロスビーム（０９）と協働して形成することを特徴とする、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記垂直接続部（０７，０８）は、約０．５メートルから５メートルの範囲内の、特に１．２メートルの垂直方向の長さを有することを特徴とする、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記水平クロスビーム（０９）は、約０．５メートルから５メートルの範囲内の、特に１．５メートルの、垂直クロスビーム間の水平方向の間隔を有することを特徴とする、請求項１８または１９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特許請求の範囲第１項のプレアンブルによる、相互に可動な２つの部品の間にエアクッション軸受けを有する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エアクッション軸受けを有する一般的な装置は、これに限定される訳ではないが、例えば、測定機械として使用される。エアクッション軸受けは、相互に可動な部品の高精度の案内を可能にする。非接触軸受けであるため、軸受け要素には表面摩擦がない。エアクッション軸受け要素自体とそれに対向するように配置されたガイドウエイとの間のエアギャップは、３μｍから１０μｍの範囲内である。
【０００３】
エアクッション軸受け要素とガイドウエイとの間のこの小さいギャップの幅は、非常に小さい製造公差を維持しながら、非常に高い製造品質を必要とする。また、それらの平面度と山部−谷部間高さに関するこれらのガイドウエイの要求は、非常に高い。従って、このような高精度ガイドウエイの製造を可能にするためには、天然の硬い岩石、特に花崗岩などの材料を使用すべきであることは当技術分野では周知である。
【０００４】
独国特許第ＤＥ１０１４０１７４Ａ１号は、例えば、ガイドウエイを有するすべての部品が花崗岩から形成されている座標測定機械を記載している。このガイドウエイは、適切な機械工作、例えば研削及びラップ仕上によって天然の岩石のブロックに切断される。
【０００５】
このタイプの製造工程の１つの不利な点は、出発材料として天然の硬い岩石を使用することが、いくつかの重大な欠点であることである。たとえば、適切な寸法及び品質の花崗岩を、第３世界の国々から輸入しなければならない。なぜならば、このような材料は、中央ヨーロッパでは入手できないからである。天然の硬い岩石の機械加工は、非常に複雑で時間がかかる。さらに、天然の硬い岩石は、ブロックの中実の材料としてのみ処理されることができ、これは、設計の選択肢、特に製造されるべき部品の寸法を著しく制限する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、このような技術水準を背景として、本発明の目的は、過去の公知技術の欠点を回避するエアクッション軸受けを有する新規な装置を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、請求項１の教示による装置によって達成される。
【０００８】
本発明の有利な実施形態は、従属請求項に記載した通りである。
【０００９】
本発明の装置は、エアクッション軸受けのガイドウエイが、花崗岩などの中実の材料からもはや形成されず、そのかわりに、適切な材料のタイルがガイドウエイを形成するためにキャリアとして機能する部品に並べて取り付けられるという基本概念に基づくものである。このタイプの設計の１つの利点は、特に、ガイドウエイ自体を支持する部品を、ガイドウエイの材料とは独立して製造することができ、従って、例えばスチール構造体として設計することができることである。さらに、ガイドウエイの寸法、特に最大の長さは、例えば、天然の硬い岩石から形成されている場合のように、支持要素の最大長さによって制限されることはもはやない。そのかわりに、ガイドウエイを、最終的に、追加のタイルを加えることによって、任意の所望の長さになるように設計することができる。その結果、一般の装置の設計において設計技師に非常に広い設計の選択が可能になる。
【００１０】
最終的に、ガイドウエイを形成するタイルを製造するためにどの材料が選択されるかどうかは重要ではなく、適切な表面品質を有する対応する材料にのみ依存する。例えば、タイルが、適切に表面が硬化された金属または花崗岩から形成されることは、大いにあり得ることである。セラミック材料は、ガイドウエイを形成するタイルを製造するために特に適していることが証明されている。特に、ステタリット（Ｓｔｅｔｔａｌｉｔ）（セラミック番号：ＶＤＥ規格、０３３５  Ｐａｒｔ３によるＣ２２１）として知られているセラミック材料がガイドウエイを形成するための優れた材料である。ステタリットは、台所用電子レンジ及び建物用ヒューズの耐熱スイッチなどの大量生産の製品からの出発材料として知られており、従って、非常に手ごろな価格で入手できる。その材料の特性（気孔率：０体積％、密度：２．７８ｋｇ／ｄｍ３、曲げ強度：約１４０ＭＰａ、モーススケールによる硬度：５）によって、高精度のガイドウエイを、この材料から製造することができる。また、ステタリットは、使い勝手のよい標準的な工具を使用して適切に機械加工することが可能であり、従って、製造するのに廉価である。
【００１１】
基本的に、装置の対応する部品にタイルがどのように取り付けられるかは重要ではない。例えば、特にレールを固定する適切な機械的固定技術を使用することができる。例えばセラミックから形成されるタイル、及び例えばスチール構造体として製造される支持要素は完全に異なる物理特性を有するので、タイルを部品に固定するために接着接合が特に適している。
【００１２】
接着剤は、膨張係数が異なるにもかかわらず、タイルと支持要素を永久に正確に接合することができるようにするために、可能な最も低い流動性（ｆｌｏｗ  ｃａｐａｃｉｔｙ）を有していなければならない。
【００１３】
２液型の構造用接着剤が、必要な接着剤接合を形成する際の接着剤として使用するために特に適している。これらの接着剤は、広範な温度範囲にわたる非常に低い流動性及び非常に高いせん断強度、衝撃強度及び剥離強度を特徴としている。例えば、３Ｍ社は、スコッチ溶接９３２３Ｂ／Ａの名称で、特に適しているこの主のタイプの２液型の構造用接着剤を提供している。
【００１４】
可能な最も高い強度を有する接着接合を生成することを可能にするために、接着剤を塗布する前に、適切な方法、例えば対応する接着剤の表面を切削することによって、支持要素の接着表面がその表面で機械加工されて、それによりその接着表面が約５０μｍから１００μｍの山部−谷部間高さを有するようにする場合に、それは特に有利である。
【００１５】
エアクッション軸受けのガイドウエイの製造において、本発明によるタイルを使用することは、隣接するタイルの間に境界領域があるという事実に帰するものであった。タイルの適切な高精度の製造と設置によって、この境界領域を、結果としての接合部の寸法がエアクッション軸受けの機能と干渉することのないように、最終的に形成することができる。しかしながら、このような高精度の方法で支持要素上にタイルを製造及び設置することは非常に困難である。従って、好ましい実施形態によれば、硬化可能な充填材が、隣接するタイルの間の境界領域に提供される。ガイドウエイを製造する際に、例えば、糊付けによって最初にタイルが支持要素に永久的に固定され、次いで隣接するタイルの間の接合部が、硬化されていない充填材で充填される。充填材が硬化された後、タイル材料と共にその表面が機械加工され、それによって、特に適切な平面度において、適切な表面品質を有するガイドウエイを製造することができる。研削及びラップ仕上げは、タイル及び／または充填材の表面機械加工のための機械加工方法として特に適していることが証明されている。
【００１６】
ガイドウエイの山部−谷部間高さは、好ましくは１μｍ以下の状態にされるべきである。ガイドウエイの平面度は、好ましくは２００ｍｍの距離当たり２μｍ以下のずれを有するべきである。
【００１７】
ガイドウエイを支持する第２の部品の支持構造を製造するために、最終的にこれらすべての材料を、十分な硬度及び安定性を有し、適切な方法でガイドウエイを形成するタイルに永久に取り付けることが可能な任意の材料から選択することができる。特に、スチール部品の溶接された構造は、ガイドウエイを支持する第２の部品を作るために特に適していることが証明されている。このようなスチール構造は、製造する上で非常に廉価であり、特に、比較的短い時間で、多額の工具費用、特に工具やダイのコストを必要とすることなく製造することができる。さらに、スチール構造は、設計技師が多数の異なる設計手法を使用することを可能にする。スチール構造は、装置、例えば測定機械の所望の使用に応じて、適切な硬さ、温度変化における設計の安定性、及び適切な動的強度に関して最適化しなければならない。
【００１８】
従って、溶接された構造を製造するためのスチール部品は、（調整厚板を）レーザー切断することによって製造されることが好ましい。レーザー切断によって、スチール材料は、比較的小さい熱応力にのみさらされ、従って比較的小さい変形応力のみを有する。
【００１９】
レーザー溶接は、好ましくは種々のスチール部品を接合するための溶接技術として使用されるべきである。高精度溶接は、レーザー溶接によって生成されることができ、スチール部品は再び、比較的小さい熱応力のみにさらされる。
【００２０】
ガイドウエイを支持する第２の部品の、溶接の後の変形応力による変形をさらに低減するために、ガイドウエイには、好ましい実施形態によれば、溶接後第２の部品上で低応力アニーリングが施される。
【００２１】
第２の部品を溶接及び／またはアニーリング加工した後、好ましくは、スチール構造上で表面処理も施される。サンドブラストまたは何らかの同様な方法によって、スチール構造は、それに付着しているスケール及び他の望ましくない物質をなくすことができる。さらに、例えば、クロームめっきによって耐食面を形成することができる。
【００２２】
溶接前に最も少ない可能な労力でスチール部品を事前組み立てして正確に嵌合することができるようにするために、スチール部品上にさねはぎ（ｔｏｎｇｕｅ‐ａｎｄ‐ｇｒｏｏｖｅ）継手部を設けることが特に有利である。このようにすれば、これらのさねはぎ継手部により、スチール部品を、溶接前に正確な嵌合によって組み立てることができる。
【００２３】
基本的には、どの設計がエアクッション軸受けを有する本発明の装置に使用されるかは重要ではない。しかしながら、測定装置、特に座標測定機械において、エアクッション軸受けのガイドウエイの本発明の構造により特に大きな利点が得られる。このような測定装置は、少なくとも１つの測定ヘッドを有し、このヘッドは、機械上に可動に取り付けられ、適切な駆動要素による遠隔制御によって調整される。この測定ヘッドは、工作物を測定するために適しており、それを行うために適した測定手段を有する。
【００２４】
好ましい実施形態によれば、この測定機械は、少なくとも２つの垂直接続部及び１つの水平クロスビームを有するポータル機械として設計されている。このようなポータル測定機械は、これまで比較的に小さい寸法で製造することができた。なぜならば、必要な部品は、天然の材料が使用されているために十分な寸法では入手できなかったからである。本発明による設計概念の使用を通じて、測定機械、特にポータル測定機械を、最終的に任意の所望の寸法で今では製造することができる。
【００２５】
本発明の一実施形態を図面に概略的に示し、一例として以下にさらに詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１は、座標測定機械として設計された本発明の装置０１の斜視図である。測定機械０１は、被測定工作物が配置され、例えば、花崗岩から形成することが可能なスタンディング面０２を有する。これの代替案として、スタンディング面０２を、セラミック製タイルを備えたスチール製造部品によって形成してもよい。２つの軸受け、並びに、駆動装置０３及び０４は、スタンディング面０２の側面に配置され、軸受け及び駆動装置０３及び０４の実際の機能部品は、ハウジングによってカバーされる。ポータル部材０５は、軸受け駆動装置０３及び０４内で支持され、移動矢印０６によって適切な駆動装置によってスタンディング面０２上を水平方向に移動可能である。
【００２７】
ポータル部材０５は、２つの垂直接続部０７及び０８、並びに、１つの水平クロスビーム０９から形成される。キャリッジ１０は水平クロスビーム０９の上側に支持され、水平スピンドルスリーブ１１はキャリッジ１０に取り付けられている。測定機械０１の測定ヘッドは、垂直スピンドルスリーブ１１の下側に取り付けられ、スタンディング表面０２の上に配置された工作物を、この測定ヘッドによって測定することができる。キャリッジ１０は、（ここでは詳細には図示しない）駆動手段によって水平クロスビーム０９上を移動矢印１２に従って水平方向に移動可能である。垂直スピンドルスリーブ１１を挿入及び後退させることによって、測定ヘッドは、移動矢印１３に従って垂直方向に移動可能である。結果として、測定ヘッドを、水平方向の平面内でポータル０５及びキャリッジ１０を移動することによっても自由に配置することができ、垂直スピンドルスリーブ１１を上下することによって所定の高さに配置することができる。従って、測定ヘッドは、最終的にスタンディング面０２の寸法及びポータル０５の断面によって画定されるスペース内の全ての点に到達することができる。
【００２８】
相互に可動な測定機械０１の部品を支持するために、エアクッション軸受け要素１４が設けられる。これらの要素は、相互に可動な部品の非接触軸受け及びガイダンスのために、対応するガイドウエイ１５と協働する。圧縮空気は、エアクッション軸受け部材１４（図３参照）の円形のリング形状の下側に沿って適切な空気圧で流れ、エアクッション軸受け部材１４が、数マイクロメータのエアギャップでガイドウエイ１５の上に浮遊することを可能にする。測定機械０１の可動な部品は、このようにして非接触状態で案内され支持される。
【００２９】
水平クロスビーム０９の構成を、図２に拡大図で示す。水平クロスビーム０９は、溶接された構造部品１６から機械的強度を得、構造部品１６は、レーザー切断によって製造されたいくつかのスチ−ル部品１７を、レーザー溶接することによって製造される。スチール部品１７の各々は、レーザー溶接の前にそれらを接合することによってスチール部品１７を予め組み立てることができるように、さねはぎ継手部を有する。
【００３０】
最低限の温度による変形を得るために、溶接構造部品１６は、スチール部品１７内に複数の凹所を有する。
【００３１】
ガイドウエイ１５を形成するために、部品１６は、上方側に２つの角柱形のガイドビーム１８及び１９を有し、セラミックタイル２０は、各外側及び各上側（図３参照）に貼り付けられ、ガイドウエイ１５を形成する。ガイドビーム１８及び１９上のガイドウエイ１５は互いに直角に整列され、その結果、キャリッジ１０を、正確に水平方向及び垂直方向の双方に案内することができる。
【００３２】
また、ガイドウエイ１５の構成を、拡大図で図３に示す。セラミックタイル２０を取り付けるために、溶接された構造部品１６の接着面２１に接着剤２２が塗布され、次いで、タイル２０が、接着剤２２によって形成された層上に貼り付けられる。接着剤２２が硬化した後に、隣接するタイル２０の間の境界領域２３が硬化可能な充填材で充填される。充填材の硬化の後に、タイル及び充填材が適切な仕上げ方法、例えばガイドウエイ１５に沿った研削、ラップ仕上げによって表面が機械加工されて、必要となる山部−谷部間高さ及び平面度を決定する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】測定機械として設計された装置の斜視図である。
【図２】図１による測定機械の水平クロスビームの斜視図である。
【図３】斜視図の図２による水平クロスビーム上のエア軸受けのガイドウエイの設計を示す図である。
【図１】
2007524043.tif 000003
【図２】
2007524043.tif 000004
【図３】
2007524043.tif 000005
【国際調査報告】
2007524043.tif 000006
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