DE102017212087A1

DE102017212087A1 - Spring element, carriage, coordinate measuring machine and method for producing a carriage

Info

Publication number: DE102017212087A1
Application number: DE102017212087.8A
Authority: DE
Inventors: Christof Poglitsch
Original assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date: 2017-07-14
Filing date: 2017-07-14
Publication date: 2019-01-17
Anticipated expiration: 2037-07-15
Also published as: DE102017212087B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Federelement zur Vorspannung einer Luftlagereinrichtung (2a), wobei das Federelement (1) mindestens einen Befestigungsabschnitt zur Befestigung an einer Halteeinrichtung aufweist oder ausbildet, wobei das Federelement (1) einen Verbindungsabschnitt zur mechanischen Verbindung mit der Luftlagereinrichtung (2a) aufweist oder ausbildet, wobei das Federelement (1) als geschlitzte Platte ausgebildet ist, sowie einen Laufwagen (8), ein Koordinatenmessgerät (15) und ein Verfahren zur Herstellung eines Laufwagens (8).The invention relates to a spring element for biasing an air bearing device (2a), wherein the spring element (1) comprises or forms at least one attachment portion for attachment to a holding device, wherein the spring element (1) has a connecting portion for mechanical connection with the air bearing device (2a) or formed, wherein the spring element (1) is formed as a slotted plate, and a carriage (8), a coordinate measuring machine (15) and a method for producing a carriage (8).

Description

Die Erfindung betrifft ein Federelement zur Vorspannung einer Luftlagereinrichtung, insbesondere eines Laufwagens, einen Laufwagen einer Lagereinrichtung zur Bewegungsführung, ein Koordinatenmessgerät sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Laufwagens.The invention relates to a spring element for biasing an air bearing device, in particular a carriage, a carriage of a bearing device for guiding movement, a coordinate measuring machine and a method for producing a carriage.

Aus der DE 102 40 700 A1 ist ein Koordinatenmessgerät bekannt, welches eine an einem Schlitten gelagerte Pinole aufweist, wobei der Schlitten an/auf einer Traverse mit Luftlagern gelagert ist. Weiter ist eine Vorspannung von Führungslagern durch Luftlager offenbart.From the DE 102 40 700 A1 a coordinate measuring machine is known, which has a quill mounted on a carriage, wherein the carriage is mounted on / on a traverse with air bearings. Next, a bias of guide bearings is disclosed by air bearings.

Die EP 2 924 721 A1 offenbart eine Positioniereinrichtung in Portalbauweise mit einem Laufwagen, der auf Luftlagern auf einem Granit ruht.The EP 2 924 721 A1 discloses a gantry type positioning device with a carriage resting on air bearings on a granite.

Es stellt sich das technische Problem, ein Federelement zur Vorspannung einer Luftlagereinrichtung, ein Laufwagen zur Bewegungsführung, ein Koordinatenmessgerät und ein Verfahren zur Herstellung eines Laufwagens zu schaffen, welche eine zuverlässige Bereitstellung einer Vorspannkraft unter verschiedenen Betriebsbedingungen bereitstellt, wobei unerwünscht hohe Änderungen der Vorspannkraft reduziert oder vermieden werden.There is the technical problem of providing a spring element for biasing an air bearing device, a motion control carriage, a coordinate measuring machine and a method of manufacturing a carriage which provides reliable provision of a biasing force under various operating conditions, wherein undesirably high changes in biasing force are reduced be avoided.

Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 8, 9 und 12. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The solution of the technical problem results from the objects with the features of claims 1, 8, 9 and 12. Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Vorgeschlagen wird ein Federelement zur Vorspannung einer Luftlagereinrichtung. Luftlagereinrichtungen sind hierbei dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt. Über eine Luftlagereinrichtung kann eine Luftschicht, der auch als Luftfilm bezeichnet werden kann, zwischen zwei Lagerungspartnerelementen bzw. -körpern, beispielsweise zwischen der Luftlagereinrichtung und einem Trägerkörper bzw. zwischen einer Luftauslassfläche der Luftlagereinrichtung und einer Lagerfläche des Trägerkörpers, hergestellt werden. Die zwischen die Lagerungspartnerelemente eingebrachte Druckluft bildet hierbei ein Schmiermedium und gleichzeitig ein Druckpolster zur berührungsfreien Aufnahme einer Last.Proposed is a spring element for biasing an air bearing device. Air bearing devices are known to those skilled in the art. An air layer, which can also be referred to as an air film, can be produced by means of an air bearing device between two bearing partner elements or bodies, for example between the air bearing device and a carrier body or between an air outlet surface of the air bearing device and a bearing surface of the carrier body. The compressed air introduced between the bearing partner elements forms a lubricating medium and at the same time a pressure pad for non-contact absorption of a load.

Das vorgeschlagene Federelement dient hierbei dazu, ein unerwünschtes Abheben der Luftlagereinrichtung von dem entsprechenden Lagerungspartnerelement, beispielsweise dem Trägerkörper, und somit eine unerwünschte Vergrößerung des Luftspalts zu verhindern. Insbesondere kann das Federelement eine Kraft auf die Luftlagereinrichtung ausüben, die hin zu dem Lagerungspartnerelement, beispielsweise dem Trägerkörper, gerichtet ist.The proposed spring element serves to prevent unwanted lifting of the air bearing device from the corresponding storage partner element, for example, the carrier body, and thus an undesirable increase in the air gap. In particular, the spring element can exert a force on the air bearing device, which is directed towards the storage partner element, for example the carrier body.

Die Luftlagereinrichtung kann insbesondere eine Lagereinrichtung oder ein Teil einer Lagereinrichtung sein, die eine Relativbewegung zwischen den Lagerungspartnerelementen ermöglicht. Die Relativbewegung kann insbesondere eine Linearbewegung sein. Beispielsweise kann die Luftlagereinrichtung Bestandteil einer Linearlagereinrichtung sein. Insbesondere kann die Luftlagereinrichtung Teil eines Laufwagens sein, wobei der Laufwagen kann einen Wagenkörper umfassen kann. Dies wird später näher erläutert.The air bearing device may in particular be a bearing device or a part of a bearing device which allows a relative movement between the bearing partner elements. The relative movement may in particular be a linear movement. For example, the air bearing device may be part of a linear bearing device. In particular, the air bearing device may be part of a carriage, wherein the carriage may comprise a car body. This will be explained later.

Das Federelement kann eine Druck- und/oder Zugfeder sein, wobei eine Verformung, insbesondere eine Dehnung und/oder Stauchung, des Federelements unter einer Normalkraft, also einer Zugkraft und/oder Druckkraft, zu einer Zugspannung und/oder Druckspannung des Federelements und zur Erzeugung einer Federkraft führen, die entlang, also in oder entgegen, einer Federrichtung orientiert ist führt. Die Federrichtung kann parallel zu einer zentralen Mittelachse des Federelements orientiert sein.The spring element may be a compression and / or tension spring, wherein a deformation, in particular an expansion and / or compression of the spring element under a normal force, ie a tensile force and / or compressive force, to a tensile stress and / or compressive stress of the spring element and for generating lead a spring force, which is oriented along, ie in or against, a spring direction leads. The spring direction can be oriented parallel to a central center axis of the spring element.

Die Federrichtung kann parallel zu einer zentralen Mittelachse des Federelements orientiert sein.The spring direction can be oriented parallel to a central center axis of the spring element.

Das Federelement weist mindestens einen Befestigungsabschnitt zur Befestigung an einer Halteeinrichtung auf oder bildet diesen Befestigungsabschnitt aus. Auch kann das Federelement mehrere, vorzugsweise genau zwei, Befestigungsabschnitte zur Befestigung an der Halteeinrichtung aufweisen oder ausbilden. Ein Befestigungsabschnitt kann hierbei z.B. eine oder mehrere Durchgangsöffnung(en) zur Aufnahme einer Schraube umfassen, die zur Herstellung einer Schraubverbindung mit der Halteeinrichtung dienen. In diesem Fall kann die Halteeinrichtung Gewindebohrungen zur Aufnahme der Schraube aufweisen.The spring element has at least one attachment section for attachment to a holding device or forms this attachment section. Also, the spring element may comprise or form a plurality, preferably exactly two, mounting portions for attachment to the holding device. An attachment portion may in this case be e.g. comprise one or more passage opening (s) for receiving a screw, which serve for producing a screw connection with the holding device. In this case, the holding device may have threaded bores for receiving the screw.

Die Halteeinrichtung kann insbesondere durch den vorhergehend erläuterten Laufwagen, insbesondere den Wagenkörper des Laufwagens, bereitgestellt werden. Der Befestigungsabschnitt kann hierbei eine vorzugsweise lösbare, alternativ aber auch unlösbare, mechanische Verbindung des Federelements mit der Halteeinrichtung ermöglichen. Die Befestigung kann hierbei eine kraftschlüssige, formschlüssige und/oder stoffschlüssige Befestigung sein. Insbesondere kann der Befestigungsabschnitt des Federelements mechanisch starr, also nicht relativ bewegbar zu der Halteeinrichtung, an der Halteeinrichtung befestigt werden.The holding device can be provided in particular by the previously explained carriage, in particular the car body of the carriage. The attachment portion may in this case allow a preferably releasable, but alternatively also insoluble, mechanical connection of the spring element with the holding device. The attachment may in this case be a non-positive, positive and / or cohesive attachment. In particular, the attachment portion of the spring element can be mechanically rigid, so not relatively movable to the holding device to be attached to the holding device.

Weiter weist das Federelement einen Verbindungsabschnitt zur mechanischen Verbindung mit der Luftlagereinrichtung auf oder bildet diesen Verbindungsabschnitt aus.Next, the spring element has a connecting portion for mechanical connection the air bearing device or forms this connection section.

Mit anderen Worten kann die Luftlagereinrichtung über das Federelement mechanisch mit der Halteeinrichtung verbunden bzw. an der Halteeinrichtung befestigt werden.In other words, the air bearing device can be mechanically connected via the spring element to the holding device or attached to the holding device.

Hierbei kann/können die mechanische Verbindung der Luftlagereinrichtung mit dem Federelement über den Verbindungsabschnitt und/oder die mechanische Verbindung des Federelements mit der Halteeinrichtung, insbesondere also der mindestens eine Befestigungsabschnitt des Federelements, und/oder das Federelement derart ausgebildet sein, dass eine Relativbewegung zwischen der Luftlagereinrichtung und der Halteeinrichtung zugelassen ist. Insbesondere kann eine Linearbewegung in und entgegen einer Federrichtung zugelassen werden.Here, the mechanical connection of the air bearing device with the spring element via the connecting portion and / or the mechanical connection of the spring element with the holding device, in particular thus the at least one attachment portion of the spring element, and / or the spring element may be formed such that a relative movement between the Air bearing device and the holding device is allowed. In particular, a linear movement in and against a spring direction can be allowed.

Vorzugsweise kann/können die mechanische Verbindung der Luftlagereinrichtung mit dem Federelement über den Verbindungsabschnitt und/oder die mechanische Verbindung des Federelements mit der Halteeinrichtung und/oder das Federelement derart ausgebildet sein, dass auch eine Rotationsbewegung zwischen Luftlagereinrichtung und Halteeinrichtung um die Federrichtung zugelassen wird. Es ist weiter möglich, dass alternativ oder kumulativ eine Rotationsbewegung um eine Raumrichtung oder Rotationsbewegungen um mehrere Raumrichtungen, die von der Federrichtung verschieden ist/sind, zugelassen werden. Allerdings ist es auch möglich, dass keine Rotationsbewegung zwischen der Halteeinrichtung und der Luftlagereinrichtung zugelassen werden.Preferably, the mechanical connection of the air bearing device with the spring element via the connecting portion and / or the mechanical connection of the spring element with the holding device and / or the spring element may be designed such that a rotational movement between the air bearing device and holding device is allowed to the spring direction. It is also possible that, alternatively or cumulatively, a rotational movement about one spatial direction or rotational movements about a plurality of spatial directions which are / are different from the spring direction are permitted. However, it is also possible that no rotational movement between the holding device and the air bearing device are allowed.

Alternativ oder kumulativ kann/können die mechanische Verbindung der Luftlagereinrichtung mit dem Federelement über den Verbindungsabschnitt und/oder die mechanische Verbindung des Federelements mit der Halteeinrichtung und/oder das Federelement derart ausgebildet sein, dass eine Translationsbewegung entlang einer Raumrichtung oder Linearbewegungen entlang mehrerer Raumrichtungen, die von der Federrichtung verschieden ist/sind, zugelassen werden. Allerdings ist es auch möglich, dass keine Linearbewegung entlang einer Raumrichtung, die von der Federrichtung verschieden ist, zugelassen wird.Alternatively or cumulatively, the mechanical connection of the air bearing device with the spring element can be formed via the connecting section and / or the mechanical connection of the spring element with the holding device and / or the spring element such that a translational movement along a spatial direction or linear movements along a plurality of spatial directions is different from the spring direction is / are allowed. However, it is also possible that no linear movement along a spatial direction other than the spring direction is permitted.

Das Federelement kann insbesondere aus Metall oder einer Metalllegierung bestehen. Weiter kann das Federelement, wie nachfolgend noch näher erläutert, eine vorbestimmte Federrate aufweisen. Die Federrate kann hierbei einen Zusammenhang zwischen einer Verformung des Federelements durch eine in oder entgegen der Federrichtung wirkenden Normalkraft und einer von dem Federelement aufgrund dieser Verformung erzeugten Federkraft beschreiben. Die Federrate kann hierbei in einem vorbestimmen Verformungsbereich konstant sein. Mit anderen Worten kann eine Federkennlinie in einem vorbestimmten Verformungsbereich linear sein.The spring element may in particular consist of metal or a metal alloy. Further, the spring element, as explained in more detail below, have a predetermined spring rate. The spring rate may describe a relationship between a deformation of the spring element by a normal force acting in or against the spring direction and a spring force generated by the spring element due to this deformation. The spring rate may be constant in a predetermined deformation range. In other words, a spring characteristic may be linear in a predetermined deformation range.

Vorzugsweise weist das Federelement eine geringe Hysterese auf. Dies kann insbesondere bedeuten, dass eine Differenz zwischen einer Federkraft, die bei einem vorbestimmten Verformungszustand erzeugt wird, der sich bei einer Verringerung der Verformung einstellt, und einer Federkraft, die bei dem vorbestimmten Verformungszustand erzeugt wird, der sich bei einer Vergrößerung der Verformung einstellt, kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert ist, insbesondere kleiner als oder gleich 1 % einer Nominal-Federkraft. Die Nominal-Federkraft kann die Kraft bezeichnen, die von dem Federelement bei einer Nominal-Verformung oder bei einer maximal zulässigen Verformung erzeugt wird. Die Nominal-Federkraft, Nominal-Verformung und maximal zulässige Verformung können hierbei Eigenschaften des Federelements sein, die insbesondere vorab festgelegt sein können.Preferably, the spring element has a low hysteresis. Specifically, this may mean that a difference is generated between a spring force generated at a predetermined deformation state that sets at a reduction in deformation and a spring force that is generated at the predetermined deformation state that sets at an increase in deformation. is less than a predetermined threshold, in particular less than or equal to 1% of a nominal spring force. The nominal spring force may refer to the force generated by the spring element at nominal deformation or maximum allowable deformation. The nominal spring force, nominal deformation and maximum permissible deformation may be properties of the spring element, which may in particular be predetermined in advance.

Weiter ist das Federelement als geschlitzte Platte ausgebildet. Insbesondere kann das Federelement einen Grundkörper aufweisen, insbesondere einen plattenförmigen Grundkörper, wobei der plattenförmige Grundkörper mindestens einen Schlitz oder Nut aufweist oder ausbildet. Dieser Schlitz oder diese Nut kann hierbei einen spiralförmigen Verlauf aufweisen, insbesondere um eine zentrale Mittelachse des Federelements.Next, the spring element is designed as a slotted plate. In particular, the spring element may comprise a base body, in particular a plate-shaped base body, wherein the plate-shaped base body has or forms at least one slot or groove. This slot or groove may in this case have a spiral course, in particular about a central center axis of the spring element.

Insbesondere kann das Federelement als konisches Federelement ausgebildet sein bzw. ein solches Federelement ausbilden. Hierbei können jedoch insbesondere Windungen, weiter insbesondere alle Windungen, des konischen Federelements in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, wobei die Ebene senkrecht zur zentralen Mittelachse des Federelements orientiert sein kann.In particular, the spring element may be formed as a conical spring element or form such a spring element. In this case, however, in particular turns, more particularly all turns of the conical spring element can be arranged in a common plane, wherein the plane can be oriented perpendicular to the central center axis of the spring element.

Das Federelement kann insbesondere einen zylinderförmigen Abschnitt aufweisen, wobei der zylinderförmige Abschnitt den mindestens einen Schlitz oder die mindestens eine Nut aufweist oder ausbildet. Auch kann der zylinderförmige Abschnitt den Verbindungsabschnitt aufweisen oder ausbilden. Weiter kann das Federelement mindestens einen quaderförmigen Befestigungsabschnitt aufweisen. Vorzugsweise kann das Federelement zwei quaderförmige Befestigungsabschnitte aufweisen, die an gegenüberliegenden Seiten des zylinderförmigen Abschnitts angeordnet sind.The spring element may in particular have a cylindrical section, wherein the cylindrical section has or forms the at least one slot or the at least one groove. Also, the cylindrical portion may include or form the connection portion. Furthermore, the spring element can have at least one cuboid fastening section. Preferably, the spring element may comprise two parallelepiped-shaped fastening sections, which are arranged on opposite sides of the cylindrical section.

Eine Dicke der geschlitzten Platte kann in einem Bereich von 0,5 mm bis 10,0 mm liegen. Eine Dicke der geschlitzten Platte kann hierbei an technische Anforderungen angepasst werden, insbesondere an eine gewünschte Federrate und an eine gewünschte Nominal-Federkraft, eine maximal zulässige Federkraft bzw. maximal zulässige Verformung. Durch die Dicke aus dem erläuterten Bereich ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass eine platzsparende Anordnung des Federelements an der Halteeinrichtung ermöglicht wird, da nur ein geringer Bauraum bei gewünschten Federeigenschaften benötigt wird.A thickness of the slotted plate may be in a range of 0.5 mm to 10.0 mm. A thickness of the slotted plate can hereby technical Requirements are adapted, in particular to a desired spring rate and to a desired nominal spring force, a maximum permissible spring force or maximum allowable deformation. Due to the thickness of the illustrated area results in an advantageous manner that a space-saving arrangement of the spring element is made possible on the holding device, since only a small space is required for desired spring properties.

Der Schlitz kann insbesondere als Durchgangsöffnung ausgebildet sein. Eine Länge des Schlitzes oder der Nut kann hierbei größer als eine Breite des Schlitzes sein, vorzugsweise um mehr als das Zehnfache größer als die Breite. Eine Schlitz- oder Nutbreite kann in einem Bereich von beispielsweise 2 mm bis 10 mm, bevorzugt in einem Bereich von 5 mm bis 6 mm, liegen. Besonders bevorzugt kann die Schlitzbreite 4 mm betragen. Die Schlitzbreite kann jedoch auslegungsabhängig gewählt werden.The slot may be formed in particular as a passage opening. A length of the slot or the groove may in this case be greater than a width of the slot, preferably by more than ten times greater than the width. A slot or groove width may be in a range of, for example, 2 mm to 10 mm, preferably in a range of 5 mm to 6 mm. Particularly preferably, the slot width can be 4 mm. However, the slot width can be selected depending on the design.

Durch die Ausbildung des Federelements als geschlitzte Platte ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass im Vergleich zu anderen Ausführungsformen eines Zug- und/oder Druckfederelements eine vergleichsweise geringe Federrate bereitgestellt werden kann, die bei Verformungen des Federelements entlang der Federrichtung keine unerwünscht hohe Federkraft und somit auch keine unerwünscht hohe Änderung der Vorspannkraft erzeugt. Verformungen des Federelements entlang der Federrichtung können beispielsweise auftreten, falls sich eine Breite des Luftspalts zwischen den Lagerungspartnerelementen ändert, z.B. aufgrund von Fertigungstoleranzen der Lagerungspartnerelemente, und hierdurch eine Veränderung der Relativposition zwischen der Luftlagereinrichtung und der Halteeinrichtung bewirkt wird.Due to the design of the spring element as a slotted plate results in an advantageous manner that in comparison to other embodiments of a tension and / or compression spring element, a comparatively low spring rate can be provided, the deformations of the spring element along the spring direction no undesirable high spring force and thus no undesirable high change in the preload force generated. Deformations of the spring element along the spring direction may occur, for example, if a width of the air gap between the bearing partner elements changes, e.g. due to manufacturing tolerances of the storage partner elements, and thereby a change in the relative position between the air bearing device and the holding device is effected.

Wird eine hohe Kraftänderung durch das in diesem Fall z.B. rückstellende Federelement erzeugt, so können unerwünschte Schwingungen zwischen den Lagerungspartnerelementen auftreten und zumindest zeitweise eine unerwünschte Veränderung, insbesondere Verringerung, der Luftspaltbreite auftreten.If a high change in force is caused by the in this case e.g. produces restoring spring element, so unwanted vibrations between the storage partner elements can occur and at least temporarily an undesirable change, in particular reduction, the air gap width occur.

Allerdings ergibt sich auch im Falle einer solchen (niedrigen) Federrate, dass auch bei einer Veränderung der Relativlage zwischen Luftlager- und Halteeinrichtung eine Vorspannkraft derart erzeugt werden kann, dass sich die Breite des Luftspalts nicht mehr als ein vorbestimmtes Maß ändert bzw. möglichst konstant bleibt und/oder dass sich nach einer vorbestimmten Zeitdauer nach der Änderung der Relativposition wieder eine gewünschte Breite des Luftspalts einstellt.However, even in the case of such a (low) spring rate, even with a change in the relative position between air bearing and holding device, a biasing force can be generated such that the width of the air gap does not change more than a predetermined amount or remains as constant as possible and / or that after a predetermined period of time after the change of the relative position again sets a desired width of the air gap.

In einer weiteren Ausführungsform ist die mechanische Verbindung der Luftlagereinrichtung mit dem Federelement über den Verbindungsabschnitt und/oder die mechanische Verbindung des Federelements mit der Halteeinrichtung und/oder das Federelement derart ausgebildet, dass eine Rotationsbewegung zwischen Luftlagereinrichtung und Halteeinrichtung zugelassen wird. Die Rotationsbewegung kann eine Rotationsbewegung um die Federrichtung sein. Alternativ oder kumulativ kann die Rotationsbewegung eine von der Federrichtung verschiedene Raumrichtung sein.
Dies und entsprechende Vorteile wurden vorhergehend erläutert.In a further embodiment, the mechanical connection of the air bearing device with the spring element via the connecting portion and / or the mechanical connection of the spring element with the holding device and / or the spring element is designed such that a rotational movement between the air bearing device and holding device is allowed. The rotational movement may be a rotational movement about the spring direction. Alternatively or cumulatively, the rotational movement may be a spatial direction different from the spring direction.
This and corresponding advantages have been explained above.

Vorzugsweise die mechanische Verbindung der Luftlagereinrichtung mit dem Federelement über den Verbindungsabschnitt, insbesondere also auch der Verbindungsabschnitt, derart ausgebildet, dass eine Rotationsbewegung um mindestens eine Raumrichtung zwischen Luftlagereinrichtung und Federelement zugelassen wird. Die Raumrichtung kann die Federrichtung sein. Weiter kann auch eine Rotation um mindestens eine Drehachse zugelassen werden, deren Orientierung von der Orientierung der Federachse verschieden ist. Insbesondere kann eine Rotation um drei zueinander senkrecht orientierte Raumachsen zugelassen sein, wobei eine der Raumachsen konzentrisch zur Federachse orientiert sein kann.Preferably, the mechanical connection of the air bearing device with the spring element via the connecting portion, in particular also the connecting portion, formed such that a rotational movement is allowed by at least one spatial direction between air bearing device and spring element. The spatial direction can be the spring direction. Further, a rotation about at least one axis of rotation may be allowed, whose orientation is different from the orientation of the spring axis. In particular, a rotation about three mutually perpendicular spatial axes may be permitted, wherein one of the spatial axes may be oriented concentrically to the spring axis.

So die mechanische Verbindung der Luftlagereinrichtung mit dem Federelement über den Verbindungsabschnitt mindestens ein Kugellager umfassen. Z.B. kann der Verbindungsabschnitt insbesondere als Teil eines Kugellagers ausgebildet sein.Thus, the mechanical connection of the air bearing device with the spring element via the connecting portion comprise at least one ball bearing. For example, For example, the connecting portion may be formed in particular as part of a ball bearing.

Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass Veränderungen des von der Luftlagereinrichtung erzeugten Luftspalts auch eine Veränderung der Position und/oder Orientierung der Luftlagereinrichtung relativ zur Halteeinrichtung bedingen können, wodurch eine Luftspaltbreite sich nicht oder nicht mehr als ein vorgegebenes Maß verändert. Veränderungen des Luftspalts können beispielsweise durch Dimensionsänderungen der Lagerungspartnerelemente, beispielsweise Dimensionsänderungen eines Trägerkörpers, bedingt sein.This results in an advantageous manner that changes in the air gap generated by the air bearing device can also cause a change in the position and / or orientation of the air bearing device relative to the holding device, whereby an air gap width does not change or not more than a predetermined amount. Changes in the air gap may, for example, be caused by dimensional changes of the storage partner elements, for example dimensional changes of a carrier body.

Ein konstanter oder relativ konstanter Luftspalt ermöglicht in vorteilhafter Weise wiederum möglichst konstante Lagereigenschaften, beispielsweise Steifigkeiten, was wiederum einen verbesserten Betrieb einer Maschine mit einer solchen Luftlagereinrichtung ermöglicht.A constant or relatively constant air gap in turn advantageously allows as constant as possible storage properties, such as stiffness, which in turn allows improved operation of a machine with such an air bearing device.

In einer weiteren Ausführungsform weist das Federelement einen Aufnahmeabschnitt für ein Verbindungselement zur Verbindung des Federelements mit der Luftlagereinrichtung auf. Das Federelement kann von dem Verbindungselement verschieden sein. Der Aufnahmeabschnitt kann hierbei ein von dem Schlitz oder der Nut verschiedener Abschnitt des Federelements sein. Der Aufnahmeabschnitt kann hierbei Teil des Verbindungsabschnitts sein oder diesen ausbilden.In a further embodiment, the spring element has a receiving portion for a connecting element for connecting the spring element to the air bearing device. The spring element may be different from the connecting element. The receiving portion may in this case one of the slot or the groove of different portion of the Be a spring element. The receiving portion may be part of the connecting portion or form this.

Über den Aufnahmeabschnitt kann das Verbindungselement entlang zumindest einer Raumrichtung form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssig mit dem Federelement verbunden werden. Weiterhin kann/können über den Aufnahmeabschnitt die vorhergehend erläuterte Relativbewegung(en) zwischen Luftlagereinrichtung und Halteeinrichtung zugelassen werden.About the receiving portion, the connecting element along at least one spatial direction positively and / or non-positively and / or materially connected to the spring element. Furthermore, the above-described relative movement (s) between the air bearing device and the holding device can be admitted via the receiving section.

Ein Aufnahmeabschnitt kann durch eine Ausnehmung, Aussparung oder Vertiefung im Bereich einer luftlagerseitigen Oberfläche des Federelements sein. Diese Ausnehmung oder Aussparung oder Vertiefung kann insbesondere sacklochartig ausgebildet sein. Auch kann der Aufnahmeabschnitt durch eine Durchgangsöffnung von der luftlagerseitigen Oberfläche zur der luftlagerabgewandten Oberfläche sein.A receiving portion may be through a recess, recess or recess in the region of an air bearing surface of the spring element. This recess or recess or recess may be formed in particular blind hole-like. Also, the receiving portion may be through a passage opening from the air bearing side surface to the surface facing away from the air bearing.

Die luftlagerseitige Oberfläche des Federelements kann hierbei eine Fläche bezeichnen, die der Luftlagereinrichtung zugewandt ist, wenn die Luftlagereinrichtung und das Federelement über das Verbindungselement mechanisch verbunden sind. Entsprechend kann die luftlagerabgewandte Oberfläche des Federelements eine Fläche bezeichnen, die von der Luftlagereinrichtung abgewandt ist, wenn die Luftlagereinrichtung und das Federelement über das Verbindungselement mechanisch verbunden sind. Die luftlagerseitige und die luftlagerabgewandte Fläche können hierbei senkrecht zur zentralen Mittelachse des Federelements orientiert sein. Eine Mittelachse des Aufnahmeabschnitts kann hierbei parallel oder sogar konzentrisch zur zentralen Mittelachse des Federelements orientiert sein.The air bearing side surface of the spring element may in this case designate a surface which faces the air bearing device when the air bearing device and the spring element are mechanically connected via the connecting element. Accordingly, the air bearing surface facing away from the spring element may designate a surface which faces away from the air bearing device when the air bearing device and the spring element are mechanically connected via the connecting element. The air bearing side and the air bearing facing away from the surface can hereby be oriented perpendicular to the central center axis of the spring element. A central axis of the receiving portion may in this case be oriented parallel or even concentric to the central center axis of the spring element.

Der Aufnahmeabschnitt z.B. zylinderförmig, quaderförmig ausgebildet sein oder eine polygonale Grundfläche aufweisen.The receiving section e.g. cylindrical, cuboid or have a polygonal base.

Auch kann sich ein Querschnitt des Aufnahmeabschnitts von der luftlagerseitigen Oberfläche hin zu der luftlagerabgewandten Oberfläche verjüngen. Insbesondere kann der Aufnahmeabschnitt eine kugelsegmentförmig, pyramiden- oder pyramidensegmentförmig oder kegel- oder kegelstumpfförmig sein.Also, a cross section of the receiving portion may taper from the air bearing side surface toward the surface facing away from the air bearing. In particular, the receiving portion may be a spherical segment, pyramidal or pyramidal segment-shaped or conical or frusto-conical.

Alternativ kann ein Aufnahmeabschnitt auch eine Gewindebohrung im Federelement sein. Ein solcher Aufnahmeabschnitt ermöglicht die Aufnahme eines Gewindeelements, welches das Verbindungselement ausbilden oder Teil des Verbindungselements sein kann.Alternatively, a receiving portion may also be a threaded bore in the spring element. Such a receiving portion allows the inclusion of a threaded element, which may form the connecting element or may be part of the connecting element.

Eine zentrale Mittelachse des Aufnahmeabschnitts kann hierbei konzentrisch zur zentralen Mittelachse des Federelements angeordnet sein.A central center axis of the receiving portion may in this case be arranged concentrically to the central center axis of the spring element.

Entsprechend den Ausführungen zum Aufnahmeabschnitt des Federelements kann auch die Luftlagereinrichtung, insbesondere ein Gehäuse der Luftlagereinrichtung, einen Aufnahmeabschnitt für das Verbindungselement ausbilden oder aufweisen. Auch dieser Aufnahmeabschnitt kann durch eine Ausnehmung, Aussparung oder Vertiefung im Bereich einer federelementseitigen Oberfläche der Luftlagereinrichtung ausgebildet sein. Diese Ausnehmung oder Aussparung oder Vertiefung kann insbesondere sacklochartig ausgebildet sein. Insbesondere kann der Aufnahmeabschnitt kugelsegmentförmig, pyramiden- oder pyramidensegmentförmig oder kegel- oder kegelstumpfförmig sein.According to the comments on the receiving portion of the spring element and the air bearing device, in particular a housing of the air bearing device, form or have a receiving portion for the connecting element. Also, this receiving portion may be formed by a recess, recess or recess in the region of a spring element-side surface of the air bearing device. This recess or recess or recess may be formed in particular blind hole-like. In particular, the receiving portion may be spherical segment-shaped, pyramidal or pyramidal segment-shaped or conical or frusto-conical.

Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache Verbindung der Luftlagereinrichtung mit dem Federelement.This results in an advantageous manner a simple connection of the air bearing device with the spring element.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Aufnahmeabschnitt ein Aufnahmeabschnitt für zumindest einen Teil einer Kugel. In diesem Fall kann das Verbindungselement kugelförmig bzw. als Kugel ausgebildet sein.In a preferred embodiment, the receiving portion is a receiving portion for at least a portion of a ball. In this case, the connecting element may be spherical or formed as a ball.

Der Aufnahmeabschnitt kann hierbei wie vorhergehend erläutert ausgebildet sein. Weiter kann ein maximaler Durchmesser, insbesondere eine maximale Breite oder eine maximale Länge eines Querschnitts des Aufnahmeabschnitts, hierbei kleiner als oder gleich dem maximalen Radius der Kugel sein. Die Querschnittsebene kann hierbei senkrecht zur zentralen Mittelachse des Aufnahmeabschnitts sein.The receiving portion may be formed as previously explained. Furthermore, a maximum diameter, in particular a maximum width or a maximum length of a cross section of the receiving portion, may be less than or equal to the maximum radius of the ball. The cross-sectional plane may in this case be perpendicular to the central center axis of the receiving section.

Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine zuverlässige Kraftübertragung von der Luftlagereinrichtung auf das Federelement, wobei gleichzeitig jedoch die vorhergehend erläuterten Relativbewegungen zugelassen werden.This results in an advantageous manner a reliable power transmission from the air bearing device to the spring element, at the same time, however, the previously described relative movements are allowed.

Alternativ ist der Aufnahmeabschnitt ein Aufnahmeabschnitt für einen Gewindestift. In diesem Fall kann das Verbindungselement den Gewindestift umfassen oder ausbilden. Weiter kann ein luftlagerseitiges Ende des Gewindestifts teilkugelförmig ausgebildet sein.Alternatively, the receiving portion is a receiving portion for a threaded pin. In this case, the connecting element may comprise or form the threaded pin. Further, an air bearing side end of the threaded pin may be formed partially spherical.

Die Kugel oder das teilkugelförmige, luftlagerseitige Ende kann hierbei in einem Aufnahmeabschnitt der Luftlagereinrichtung angeordnet werden.The ball or the part-spherical, air-bearing-side end can in this case be arranged in a receiving portion of the air bearing device.

In einer weiteren Ausführungsform ist das Federelement aus dem Material X46Cr13, also einem härtbaren, korrosionsbeständigen Chromstahl, ausgebildet. Alternativ ist das Federelement aus dem Material X10CrNi18-8, also einem nicht-rostenden, austenitischen Stahl, ausgebildet. In dem Fall, dass das Federelement aus X46Cr13 ausgebildet ist, kann das Federelement auf eine Härte von 550 HV gehärtet sein. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache Herstellung des Federelements mit gewünschten Eigenschaften.In a further embodiment, the spring element is made of the material X46Cr13, that is to say a hardenable, corrosion-resistant chromium steel. Alternatively, the spring element is made of the material X10CrNi18-8, that is, a non-rusting, austenitic steel. In the case that the spring element is formed of X46Cr13, the spring element may be hardened to a hardness of 550 HV. This results in an advantageous manner a simple production of the spring element with desired properties.

In einer weiteren Ausführungsform ist eine Nominal-Federkraft nicht größer als 1.000 N. Bevorzugt ist eine Nominal-Federkraft nicht größer als 900 N.In another embodiment, a nominal spring force is not greater than 1,000 N. Preferably, a nominal spring force is not greater than 900 N.

Durch die Begrenzung der Nominal-Federkraft auf 1.000 N, vorzugsweise auf einen Wert kleiner als oder gleich 900 N, ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass ausreichend Kraft zur Einstellung eines (möglichst) konstanten Luftspalts zwischen den Lagerungspartnerelementen bereitstellbar ist, wobei jedoch gleichzeitig eine einfache, kostengünstige und materialsparende Fertigung des Federelements ermöglicht wird.By limiting the nominal spring force to 1000 N, preferably to a value less than or equal to 900 N, results in an advantageous manner that sufficient force for setting a (possible) constant air gap between the storage partner elements is available, but at the same time a simple , cost-effective and material-saving production of the spring element is made possible.

In einer weiter bevorzugten Ausführungsform liegt eine Federrate in einem Bereich von 0 N/mm (ausschließlich) bis 2.000 N/mm (ausschließlich). Bevorzugt ist die Federrate kleiner als oder gleich 500 N/mm, weiter bevorzugt kleiner als oder gleich 160 N/mm.In a further preferred embodiment, a spring rate is in a range of 0 N / mm (exclusive) to 2,000 N / mm (exclusive). Preferably, the spring rate is less than or equal to 500 N / mm, more preferably less than or equal to 160 N / mm.

Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass bei Verformungen des Federelements keine unerwünscht hohe Kraftänderung der Federkraft und somit der von dem Federelement auf die Luftlagereinrichtung ausgeübten Federkraft auftritt.This results in an advantageous manner that occurs in deformations of the spring element no undesirably high change in force of the spring force and thus the force exerted by the spring element on the air bearing device spring force.

Hohe Kraftänderungen können, wie vorhergehend erläutert, insbesondere zu Schwingungen zwischen den Lagerpaarungselementen, die über den Luftspalt voneinander getrennt sind, führen. Auch können unerwünscht hohe Kraftänderungen dazu führen, dass der Luftspalt zumindest zeitweise kleiner als ein gewünschter Minimalwert wird. Dies wiederum kann zu einer Verminderung der Lagerqualität der Luftlagereinrichtung führen.High force changes, as previously explained, in particular to oscillations between the bearing pairing elements, which are separated by the air gap, lead. Also, undesirably high force changes may cause the air gap to become smaller, at least temporarily, than a desired minimum value. This in turn can lead to a reduction in the bearing quality of the air bearing device.

Weiter vorgeschlagen wird ein Laufwagen einer Lagereinrichtung. Die Lagereinrichtung kann eine Lagereinrichtung für eine Relativbewegung zwischen dem Laufwagen und einem Trägerkörper für den Laufwagen dienen. Insbesondere kann also der Laufwagen entlang des Trägerkörpers über die Lagereinrichtung beweglich gelagert sein.Further proposed is a carriage of a storage facility. The bearing device can serve a bearing device for a relative movement between the carriage and a carrier body for the carriage. In particular, therefore, the carriage can be mounted movably along the carrier body via the bearing device.

Der Trägerkörper kann hierbei z.B. ortsfest angeordnet sein. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass der Trägerkörper selbst beweglich gelagert ist. Der Trägerkörper kann insbesondere eine Traverse eines Koordinatenmessgeräts sein.The carrier body may in this case be e.g. be arranged stationary. However, it is also conceivable that the carrier body itself is movably mounted. The carrier body may in particular be a traverse of a coordinate measuring machine.

Der Laufwagen umfasst mindestens einen Wagenkörper, mindestens eine Luftlagereinrichtung und mindestens ein Federelement gemäß einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen. Weiter sind Wagenkörper und die mindestens eine Luftlagereinrichtung über das Federelement mechanisch verbunden.The carriage comprises at least one car body, at least one air bearing device and at least one spring element according to one of the embodiments described in this disclosure. Next car body and the at least one air bearing device via the spring element are mechanically connected.

Insbesondere kann der mindestens eine Befestigungsabschnitt des Federelements an dem Wagenkörper befestigt sein, insbesondere mechanisch starr. Weiter kann die mindestens eine Luftlagereinrichtung über ein Verbindungselement, beispielsweise das vorhergehend erläuterte kugelförmige Verbindungselement, und über einen Verbindungsabschnitt des Federelements mit dem Federelement mechanisch verbunden sein.In particular, the at least one fastening section of the spring element can be fastened to the carriage body, in particular mechanically rigid. Furthermore, the at least one air bearing device can be mechanically connected to the spring element via a connecting element, for example the previously described spherical connecting element, and via a connecting section of the spring element.

Auch die Luftlagereinrichtung kann einen Verbindungs- bzw. Aufnahmeabschnitt zur Aufnahme des Verbindungselements aufweisen. Über den Aufnahmeabschnitt kann das Verbindungselement entlang zumindest einer Raumrichtung form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssig mit der Luftlagereinrichtung verbunden werden. Weiterhin kann/können über den Aufnahmeabschnitt die erläuterten Translationsbewegungen und/oder Rotationsbewegungen zwischen Luftlagereinrichtung und Halteeinrichtung zugelassen werden.The air bearing device may also have a connecting or receiving section for receiving the connecting element. About the receiving portion, the connecting element along at least one spatial direction positively and / or non-positively and / or materially connected to the air bearing device. Furthermore, the illustrated translational movements and / or rotational movements between the air bearing device and the holding device can be admitted via the receiving section.

Entsprechend der Ausbildung des Aufnahmeabschnitts des Federelements kann ein Aufnahmeabschnitt durch eine Ausnehmung, Aussparung oder Vertiefung im Bereich einer federelementseitigen Oberfläche der Luftlagereinrichtung sein. Diese Ausnehmung oder Aussparung oder Vertiefung kann insbesondere sacklochartig ausgebildet sein. Auch kann der Aufnahmeabschnitt durch eine Durchgangsöffnung oder eine Gewindebohrung von der federelementseitigen Oberfläche zur der federelementabgewandten Oberfläche sein. Die federelementseitige Oberfläche der Luftlagereinrichtung kann hierbei eine Fläche bezeichnen, die dem Federelement zugewandt ist, wenn die Luftlagereinrichtung und das Federelement über das Verbindungselement mechanisch verbunden sind. Entsprechend kann die federelementabgewandte Oberfläche der Luftlagereinrichtung eine Fläche bezeichnen, die von dem Federelement abgewandt ist, wenn die Luftlagereinrichtung und das Federelement über das Verbindungselement mechanisch verbunden sind. Der Aufnahmeabschnitt z.B. zylinderförmig, quaderförmig ausgebildet sein oder eine polygonale Grundfläche aufweisen. Auch kann sich ein Querschnitt des Aufnahmeabschnitts von der federelementseitigen Oberfläche hin zu der federelementabgewandten Oberfläche verjüngen. Insbesondere kann der Aufnahmeabschnitt eine kugelsegmentförmig, pyramiden- oder pyramidensegmentförmig oder kegel- oder kegelstumpfförmig sein.According to the design of the receiving portion of the spring element may be a receiving portion through a recess, recess or depression in the region of a spring element-side surface of the air bearing device. This recess or recess or recess may be formed in particular blind hole-like. Also, the receiving portion may be through a through hole or a threaded hole from the spring element side surface to the spring element facing away from the surface. The spring element-side surface of the air bearing device may in this case designate a surface which faces the spring element when the air bearing device and the spring element are mechanically connected via the connecting element. Accordingly, the spring element facing away from the surface of the air bearing means may denote a surface which faces away from the spring element when the air bearing device and the spring element are mechanically connected via the connecting element. The receiving section e.g. cylindrical, cuboid or have a polygonal base. Also, a cross section of the receiving portion may taper from the spring element side surface toward the spring element facing away from surface. In particular, the receiving portion may be a spherical segment, pyramidal or pyramidal segment-shaped or conical or frusto-conical.

Auch wird eine Luftlagereinrichtung beschrieben, wobei die Luftlagereinrichtung, insbesondere ein Grundkörper der Luftlagereinrichtung, einen derartigen Verbindungs- bzw. Aufnahmeabschnitt zur Aufnahme des Verbindungselements aufweist, insbesondere an einer federelementseitigen Oberfläche der Luftlagereinrichtung.Also, an air bearing device is described, wherein the air bearing device, in particular a main body of the air bearing device, such a connecting or receiving portion for Receiving the connecting element, in particular on a spring element-side surface of the air bearing device.

Somit ist die mindestens eine Luftlagereinrichtung über das Federelement beweglich an dem Wagenkörper gelagert. Zusätzlich zu dem Federelement kann der Laufwagen noch weitere Lagereinrichtungen für eine bewegliche gelagerte Luftlagereinrichtung aufweisen.Thus, the at least one air bearing device is movably mounted on the carriage body via the spring element. In addition to the spring element, the carriage may have further storage facilities for a movably mounted air bearing device.

Der Laufwagen kann weiter einen Aufnahmeabschnitt bzw. ein Aufnahmevolumen zur Aufnahme des Trägerkörpers umfassen oder ausbilden. Auch kann der Laufwagen mindestens einen Gleitflächenabschnitt aufweisen, der entlang eines Gleitflächenabschnitts des Trägerkörpers gleiten kann, falls durch die mindestens eine Luftlagereinrichtung ein Luftspalt zwischen den Gleitflächen erzeugt wird.The carriage may further comprise or form a receiving portion or a receiving volume for receiving the carrier body. Also, the carriage can have at least one sliding surface portion which can slide along a sliding surface portion of the carrier body, if an air gap between the sliding surfaces is generated by the at least one air bearing device.

Weiter kann der Laufwagen das vorhergehend erläuterte mindestens eine Verbindungselement umfassen.Furthermore, the carriage may comprise the previously explained at least one connecting element.

Vorzugsweise umfasst der Laufwagen mehr als eine Luftlagereinrichtung. Insbesondere kann der Laufwagen mindestens eine relativ zum Wagenkörper ortsfest an dem Wagenkörper befestigte Luftlagereinrichtung aufweisen oder eine Luftlagereinrichtung die von dem Wagenkörper oder einem Abschnitt des Wagenkörpers ausgebildet wird. Eine solche Luftlagereinrichtung kann auch als starr gelagerte Luftlagereinrichtung bezeichnet werden.Preferably, the carriage comprises more than one air bearing device. In particular, the carriage may comprise at least one air bearing device fixedly attached to the carriage body relative to the carriage body, or an air bearing device formed by the carriage body or a portion of the carriage body. Such an air bearing device may also be referred to as a rigidly mounted air bearing device.

Es ist insbesondere vorstellbar, dass der Wagenkörper einen Luftlagerabschnitt umfasst oder ausbildet, wobei der Luftlagerabschnitt eine Luftlagereinrichtung ausbildet. Insbesondere kann der Luftlagerabschnitt Einlassöffnungen, Luftkanäle und Auslassöffnungen einer Luftlagereinrichtung aufweisen oder ausbilden.In particular, it is conceivable that the carriage body comprises or forms an air bearing section, wherein the air bearing section forms an air bearing device. In particular, the air bearing section may comprise or form inlet openings, air channels and outlet openings of an air bearing device.

Diese starr gelagerte Luftlagereinrichtung kann an einem Abschnitt des Wagenkörpers angeordnet sein, der einem weiteren Abschnitt des Wagenkörpers gegenüberliegt, wobei an dem weiteren Abschnitt die vorhergehend erläuterte beweglich gelagerte Luftlagereinrichtung angeordnet ist.This rigidly mounted air bearing device may be arranged on a portion of the car body, which is opposite to a further portion of the car body, wherein on the further portion of the above-mentioned movably mounted air bearing device is arranged.

Nachfolgend kann auf folgendes Referenzkoordinatensystem Bezug genommen werden.The following reference coordinate system can be referred to below.

Eine Längsrichtung kann parallel zu einer Bewegungsrichtung einer Linearbewegung des Laufwagens orientiert sein. Eine Vertikalrichtung kann parallel und entgegengesetzt zu einer Gewichtskraft orientiert sein. Eine Querrichtung kann hierbei senkrecht zur Längs- und Vertikalrichtung orientiert sein. Diese Raumrichtungen können ein kartesisches Koordinatensystem bilden.A longitudinal direction may be oriented parallel to a direction of movement of a linear movement of the carriage. A vertical direction may be oriented parallel and opposite to a weight force. A transverse direction can here be oriented perpendicular to the longitudinal and vertical directions. These spatial directions can form a Cartesian coordinate system.

Der Wagenkörper kann in diesem Fall einen ersten und einen weiteren Seitenwandabschnitt aufweisen, wobei Seitenwandabschnitte entlang der Querrichtung beabstandet voneinander angeordnet sein können. Insbesondere kann zwischen den Seitenwandabschnitten ein Aufnahmevolumen für den Trägerkörper ausgebildet sein. Auch können Oberflächen der Seitenwandabschnitte orthogonal zur Querrichtung orientiert sein. Hierbei kann an einem der Seitenwandabschnitte mindestens eine starr gelagerte Luftlagereinrichtung angeordnet sein oder von dem Seitenwandabschnitt ausgebildet werden, während an dem verbleibenden Seitenwandabschnitt eine beweglich gelagerte Luftlagereinrichtung angeordnet ist, also mindestens eine Luftlagereinrichtung, die über das erläuterte Federelement mit dem Wagenkörper verbunden ist.The carriage body may in this case have a first and a further side wall section, wherein side wall sections may be arranged spaced apart from one another along the transverse direction. In particular, a receiving volume for the carrier body can be formed between the side wall sections. Also, surfaces of the sidewall portions may be oriented orthogonal to the transverse direction. In this case, at least one rigidly mounted air bearing device can be arranged on one of the side wall sections or formed by the side wall section, while a movably mounted air bearing device is arranged on the remaining side wall section, ie at least one air bearing device which is connected to the car body via the described spring element.

Weiter kann der Wagenkörper einen Deckenwand- und einen Bodenwandabschnitt aufweisen. Der Decken- und Bodenwandabschnitt können entlang der Vertikalrichtung beabstandet voneinander angeordnet sein. Das Aufnahmevolumen kann hierbei beispielsweise zwischen dem Boden- und Deckenwandabschnitt, bevorzugt also zwischen dem Boden- und Deckenwand- sowie den Seitenwandabschnitten ausgebildet sein. Weiter kann eine starr gelagerte Luftlagereinrichtung an dem Decken- oder Bodenwandabschnitt angeordnet sein oder von diesen Abschnitten ausgebildet werden, während eine bewegliche gelagerte Luftlagereinrichtung an dem gegenüberliegenden Boden- oder Deckenwandabschnitt angeordnet ist.Further, the car body may have a Deckenwand- and a bottom wall portion. The ceiling and bottom wall portions may be spaced along the vertical direction. The receiving volume can in this case be formed, for example, between the bottom and top wall section, ie preferably between the bottom and top wall sections and the side wall sections. Furthermore, a rigidly mounted air bearing device can be arranged on the ceiling or bottom wall section or can be formed by these sections, while a movably mounted air bearing device is arranged on the opposite bottom or top wall section.

Insbesondere kann der Wagenkörper im Querschnitt käfigförmig bzw. rechteck- oder quadratförmig ausgebildet sein, wobei eine Querschnittsebene senkrecht zur Längsrichtung orientiert sein kann.In particular, the car body may be formed in a cage-shaped or rectangular or square shape in cross section, wherein a cross-sectional plane may be oriented perpendicular to the longitudinal direction.

Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise ein Laufwagen einer Lagereinrichtung, insbesondere einer Linearlagereinrichtung, der eine Luftlagerung des Laufwagens an einem Trägerkörper ermöglicht, wobei unerwünschte Änderungen einer Luftspaltbreite und unerwünschte Schwingungen zwischen Laufwagen und Trägerkörper vermieden werden und gleichzeitig ein kleiner Bauraum des Laufwagens realisiert wird.This advantageously results in a carriage of a bearing device, in particular a linear bearing device, which allows an air bearing of the carriage on a carrier body, whereby undesirable changes in air gap width and unwanted vibrations between the carriage and carrier body are avoided and at the same time a small space of the carriage is realized.

Weiter vorgeschlagen wird ein Koordinatenmessgerät, wobei das Koordinatenmessgerät mindestens einen Laufwagen gemäß einer in dieser Offenbarung offenbarten Ausführungsform und mindestens einen Trägerkörper umfasst. Weiter ist der Trägerkörper in einem Aufnahmeabschnitt des Laufwagens angeordnet. Der Trägerkörper kann insbesondere eine Traverse des Koordinatenmessgeräts sein.Further proposed is a coordinate measuring machine, wherein the coordinate measuring machine comprises at least one carriage according to an embodiment disclosed in this disclosure and at least one carrier body. Further, the carrier body is arranged in a receiving portion of the carriage. The carrier body may in particular be a traverse of the coordinate measuring machine.

In einer weiteren Ausführungsform sind der Trägerkörper und/oder der Laufwagen derart ausgebildet und/oder relativ zueinander angeordnet, dass das mindestens eine Federelement vorgespannt ist, wenn eine Luftspaltbreite des Luftspalts, der von der mit dem Federelement verbundenen Luftlagereinrichtung erzeugt wird, größer als 0 mm ist. Mit anderen Worten ist das Federelement vorgespannt, wenn die Luftlagereinrichtung eine Luftlagerung bewirkt.In a further embodiment, the carrier body and / or the carriage are such formed and / or arranged relative to each other, that the at least one spring element is biased when an air gap width of the air gap, which is generated by the connected to the spring element air bearing device is greater than 0 mm. In other words, the spring element is biased when the air bearing device causes an air bearing.

Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine zuverlässige Einstellung des Luftspalts auf eine gewünschte Breite, da die Federkraft bereits bei einer Luftspaltbreite größer als 0 mm einer weiteren Verbreiterung entgegenwirkt.This results in an advantageous manner a reliable adjustment of the air gap to a desired width, since the spring force counteracts even with an air gap width greater than 0 mm further widening.

In einer weiteren Ausführungsform ist das Federelement derart ausgebildet, dass eine Änderung der Federkraft des Federelements, die bauteilbedingt ist, kleiner als oder gleich 10 %, vorzugsweise kleiner als oder gleich 5%, weiter vorzugsweise kleiner als oder gleich 1% beträgt. Insbesondere kann eine Federrate des Federelements derart gewählt werden, dass eine Änderung der Federkraft des Federelements, die bauteilbedingt ist, kleiner als oder gleich 10 % ist. Eine bauteilbedingte Veränderung der Federkraft des Federelements kann beispielsweise eine Änderung der Federkraft aufgrund einer Verformung des Federelements sein, die sich aufgrund von Dimensionsänderungen des Trägerkörpers und/oder Laufwagens ergeben, insbesondere bei einer Bewegung entlang der Bewegungsrichtung, wenn Lagereigenschaften des Luftlagers, insbesondere eine Luftspaltbreite, konstant bleiben. Auch kann ein Trägerkörper und/oder ein Laufwagen sich aufgrund thermischer Einflüsse verformen, z.B. unter Wärmeeintrag ausdehnen.In a further embodiment, the spring element is designed such that a change in the spring force of the spring element, which is due to the component is less than or equal to 10%, preferably less than or equal to 5%, more preferably less than or equal to 1%. In particular, a spring rate of the spring element can be chosen such that a change in the spring force of the spring element, which is due to the component, is less than or equal to 10%. A component-related change in the spring force of the spring element may, for example, be a change in the spring force due to a deformation of the spring element resulting from dimensional changes of the carrier body and / or carriage, in particular during a movement along the direction of movement, if bearing properties of the air bearing, in particular an air gap width, stay constant. Also, a carrier body and / or a carriage may deform due to thermal influences, e.g. expand under heat input.

Weitere Lagereigenschaften, die konstant bleiben können, sind beispielsweise eine Lagersteifigkeit, eine Lagerfläche, eine Lagerdämpfung und/oder ein Luftverbrauch und/oder ein Luftdruck der Druckluftversorgungseinrichtung der Luftlagereinrichtung.Further bearing properties that can remain constant are, for example, a bearing rigidity, a bearing surface, a bearing damping and / or an air consumption and / or an air pressure of the compressed air supply device of the air bearing device.

Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine möglichst geringe Änderung der Federkraft, die wie vorhergehend bereits erläutert vorteilhaft für einen Betrieb der Lagereinrichtung ist.This advantageously results in the smallest possible change in the spring force, which, as already explained above, is advantageous for operation of the bearing device.

Selbstverständlich kann das Koordinatenmessgerät auch eine Druckluftversorgungseinrichtung zur Versorgung der mindestens einen Luftlagereinrichtung umfassen.Of course, the coordinate measuring machine may also include a compressed air supply device for supplying the at least one air bearing device.

Weiter vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Herstellung eines Laufwagens, wobei mindestens ein Wagenkörper, mindestens eine Luftlagereinrichtung und mindestens ein Federelement gemäß einer der in dieser Offenbarung offenbarten Ausführungsform bereitgestellt werden, wobei das Federelement an dem Wagenkörper befestigt wird, insbesondere über mindestens einen vorhergehend erläuterten Befestigungsabschnitt, wobei die Luftlagereinrichtung mechanisch mit dem Federelement verbunden wird, insbesondere über den vorhergehend erläuterten Verbindungsabschnitt. Mit anderen Worten wird die Luftlagereinrichtung über das mindestens eine Federelement beweglich an dem Wagenkörper gelagert.Further proposed is a method for producing a carriage, wherein at least one carriage body, at least one air bearing device and at least one spring element are provided according to one of the disclosed in this disclosure embodiment, wherein the spring element is attached to the car body, in particular via at least one previously explained mounting portion, wherein the air bearing device is mechanically connected to the spring element, in particular via the previously explained connecting portion. In other words, the air bearing device is movably mounted on the carriage body via the at least one spring element.

Das Verfahren dient zur Herstellung eines Laufwagens gemäß einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen. Somit kann das Verfahren alle Schritte, die notwendig zu einer solchen Herstellung sind, umfassen. Die entsprechenden Vorteile eines derart hergestellten Laufwagens wurden vorhergehend bereits erläutert.The method is used to produce a carriage according to one of the embodiments described in this disclosure. Thus, the method may include all the steps necessary for such manufacture. The corresponding advantages of a carriage manufactured in this way have already been explained above.

Weiter beschrieben wird auch ein Verfahren zur Herstellung eines Federelements gemäß einer der in dieser Offenbarung offenbarten Ausführungsformen. Das Federelement kann hierbei insbesondere aus einem plattenförmigen Grundkörper hergestellt werden. Hierbei kann mindestens ein Schlitz oder eine Nut in den Grundkörper eingebracht werden. Weiter kann mindestens ein Befestigungsabschnitt in oder an dem Grundkörper angeordnet oder ausgebildet werden. Weiter kann mindestens ein Verbindungsabschnitt zur mechanischen Verbindung mit der Luftlagereinrichtung in oder an dem Grundkörper angeordnet oder ausgebildet werden. Dies und entsprechende Vorteile wurden vorhergehend erläutert.Also described is a method of making a spring element according to any of the embodiments disclosed in this disclosure. The spring element can in this case be produced in particular from a plate-shaped main body. In this case, at least one slot or a groove can be introduced into the base body. Furthermore, at least one fastening section can be arranged or formed in or on the base body. Furthermore, at least one connecting section for mechanical connection to the air bearing device can be arranged or formed in or on the main body. This and corresponding advantages have been explained above.

Das Einbringen des Schlitzes bzw. der Nut sowie das Ausbilden und/oder Anordnen des Befestigungs- und/oder Verbindungsabschnitts kann hierbei beispielsweise durch Laserschneiden oder Wasserstrahlschneiden erfolgen. Auch kann, wie vorhergehend erläutert, ein Härten des Federelements vorgenommen werden.The introduction of the slot or the groove as well as the forming and / or arranging of the fastening and / or connecting portion can be effected in this case for example by laser cutting or water jet cutting. Also, as previously explained, hardening of the spring element can be performed.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figuren zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Federelements,
2 einen perspektivischen Querschnitt durch einen Laufwagen und Trägerkörper,
3 einen schematischen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Laufwagen und einen Tragkörper,
4 eine schematische perspektivische Darstellung eines Koordinatenmessgeräts,
5 eine Darstellung einer Federkennlinie und
6 einen detaillierten Querschnitt durch eine Luftlagereinrichtung und ein Federelement.

The invention will be explained in more detail with reference to exemplary embodiments. The figures show:

1 a perspective view of a spring element according to the invention,
2 a perspective cross-section through a carriage and carrier body,
3 a schematic cross section through a carriage according to the invention and a supporting body,
4 a schematic perspective view of a coordinate measuring machine,
5 a representation of a spring characteristic and
6 a detailed cross section through an air bearing device and a spring element.

Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Merkmalen.Hereinafter, like reference numerals designate elements having the same or similar technical features.

In 1 ist eine perspektivische Darstellung eines Federelements 1 zur Vorspannung einer Luftlagereinrichtung 2 (siehe z.B. 3) dargestellt. Das Federelement 1 ist plattenförmig ausgebildet. Eine Dicke der Platte entlang einer zentralen Mittelachse 3 des Federelements 1 kann in einem Bereich von 2 mm bis 10 mm liegen. Die zentrale Mittelachse kann eine Symmetrieachse des Federelements 2 sein. In 1 is a perspective view of a spring element 1 for biasing an air bearing device 2 (see eg 3 ). The spring element 1 is plate-shaped. A thickness of the plate along a central central axis 3 of the spring element 1 can range from 2 mm to 10 mm. The central center axis may have an axis of symmetry of the spring element 2 be.

Das plattenförmige Federelement 1 weist einen zylinderförmigen Abschnitt 4 und zwei quaderförmige Befestigungsabschnitte 5 auf. Die Befestigungsabschnitte 5 weisen jeweils drei Durchgangsöffnungen 6 auf, wobei die Durchgangsöffnungen 6 z.B. zur Aufnahme von Schrauben dienen, um das Federelement 1 an einer Halteeinrichtung, die insbesondere als Wagenkörper 7 (siehe z.B. 3) eines Laufwagens 8 ausgebildet sein kann, dient.The plate-shaped spring element 1 has a cylindrical section 4 and two cuboid mounting portions 5 on. The attachment sections 5 each have three through holes 6 on, with the passage openings 6 For example, to accommodate screws to the spring element 1 on a holding device, in particular as a car body 7 (see eg 3 ) of a carriage 8th can be trained serves.

Weiter weist das Federelement 1 einen als Durchgangsöffnung 9 ausgebildeten Verbindungsabschnitt zur mechanischen Verbindung des Federelements 1 mit der Luftlagereinrichtung 2 auf. Eine Mittelachse der im Querschnitt kreisförmigen Durchgangsöffnung 9 ist hierbei konzentrisch zur zentralen Symmetrieachse 3 des Federelements 1 angeordnet.Next, the spring element 1 one as a passage opening 9 formed connecting portion for mechanical connection of the spring element 1 with the air bearing device 2 on. A central axis of the circular cross-section through opening 9 is concentric with the central axis of symmetry 3 of the spring element 1 arranged.

Die Durchgangsöffnung 9 dient als Aufnahmeabschnitt für ein kugelförmiges Verbindungselement 10 (siehe 3). Hierbei kann eine Luftlagereinrichtung 2 einen entsprechend ausgebildeten Aufnahmeabschnitt (nicht dargestellt) für das Verbindungselement aufweisen. Ein Radius der Durchgangsöffnung 9 kann hierbei kleiner als ein Radius des kugelförmigen Verbindungselements 10 sein.The passage opening 9 serves as a receiving portion for a spherical connecting element 10 (please refer 3 ). Here, an air bearing device 2 having a correspondingly shaped receiving portion (not shown) for the connecting element. A radius of the passage opening 9 may be smaller than a radius of the spherical connecting element 10 be.

Das Federelement 1 weist weiter einen Schlitz 11 auf, wobei der Schlitz 11 einen spiralförmigen Verlauf aufweist. Der spiralförmige Verlauf kann insbesondere ein spiralförmiger Verlauf um die zentrale Mittelachse 3 sein. Der spiralförmige Verlauf kann insbesondere ein Verlauf einer Mittellinie des Schlitzes 11 in einer Querschnittsebene sein, welche senkrecht zur zentralen Mittelachse 3 orientiert ist. Der Schlitz 11 kann hierbei von der Durchgangsöffnung 9 verschieden sein. Der Schlitz kann sich hierbei, wie die Durchgangsöffnung 9, von einer luftlagerseitigen Oberfläche zu einer luftlagerabgewandten Seite des Federelements 1 hin erstrecken, also durch den plattenförmigen Grundkörper hindurch.The spring element 1 further points a slot 11 on, with the slot 11 has a spiral shape. The spiral course can in particular be a spiral course around the central center axis 3 be. The spiral course can in particular a course of a center line of the slot 11 in a cross-sectional plane which is perpendicular to the central center axis 3 is oriented. The slot 11 can in this case of the passage opening 9 to be different. The slot can here, as the passage opening 9 , From an air bearing side surface to a side facing away from air bearing of the spring element 1 extend, so through the plate-shaped body through.

Das in 1 dargestellte und als geschlitzte Platte ausgebildete Federelement 1 kann hierbei eine Federrate in einem Bereich von 150 N/mm bis 170 N/mm, vorzugsweise von 160 N/mm, aufweisen. Hierbei kann das Federelement 1 eine Federkraft in oder entgegen einer Federrichtung erzeugen, wobei die Federrichtung parallel zur zentralen Mittelachse 3 orientiert ist. Wird z.B. ein Mittelpunkt des Federelements 1, der dem Mittelpunkt der Durchgangsöffnung 3 entsprechen kann, entlang der zentralen Mittelachse 3 verschoben, so kann sich eine von dem Federelement 1 erzeugte Federkraft um einen von der vorhergehend erläuterten Federrate abhängigen Betrag ändern.This in 1 illustrated and designed as a slotted plate spring element 1 may have a spring rate in a range of 150 N / mm to 170 N / mm, preferably 160 N / mm. Here, the spring element 1 generate a spring force in or against a spring direction, wherein the spring direction parallel to the central center axis 3 is oriented. For example, a center of the spring element 1 , the center of the passage opening 3 can correspond along the central central axis 3 shifted, so can one of the spring element 1 generated spring force to change dependent on the previously explained spring rate amount.

Das Federelement kann hierbei aus den Materialien X46Cr13 oder X10CrNi18-8 ausgebildet sein.The spring element may in this case be formed of the materials X46Cr13 or X10CrNi18-8.

Eine Nenn-Federkraft kann hierbei nicht größer als 1.000 N, vorzugsweise nicht größer als 900 N, sein.A rated spring force can not be greater than 1000 N, preferably not greater than 900 N.

2 zeigt eine schematische, perspektivische Ansicht eines Querschnitts durch einen Laufwagens 8 einer Linearlagereinrichtung und einen Trägerkörper 11, der insbesondere als Traverse 18 eines Koordinatenmessgeräts 15 ausgebildet sein kann. 2 shows a schematic, perspective view of a cross section through a carriage 8th a linear bearing device and a carrier body 11 in particular as a traverse 18 a coordinate measuring machine 15 can be trained.

Der Laufwagen 8 umfasst einen Wagenkörper 7. Der Wagenkörper 7 umfasst einen ersten Seitenwandabschnitt 12a, einen zweiten Seitenwandabschnitt 12b, einen Deckenwandabschnitt 13a und einen Bodenwandabschnitt 13b.The carriage 8th includes a car body 7 , The car body 7 includes a first sidewall portion 12a , a second side wall portion 12b , a ceiling wall section 13a and a bottom wall portion 13b ,

Dargestellt ist weiter eine Längsrichtung x, die auch als x-Richtung bezeichnet werden kann, sowie eine Querrichtung y, die auch als y-Richtung bezeichnet werden kann, und eine Vertikalrichtung z, die auch als z-Richtung bezeichnet werden kann. Die Richtungen x, y, z sind hierbei jeweils senkrecht zueinander orientiert. Die Vertikalrichtung z kann hierbei parallel zur Richtung einer Gewichtskraft und entgegengesetzt zu dieser Gewichtskraft orientiert sein. Die Längsrichtung x kann hierbei in oder entgegen einer Bewegungsrichtung des Laufwangens 8 entlang des Trägerkörpers 11 orientiert sein. Shown further is a longitudinal direction x, which can also be referred to as x-direction, as well as a transverse direction y, which can also be referred to as y-direction, and a vertical direction z, which can also be referred to as z-direction. The directions x, y, z are each oriented perpendicular to each other. The vertical direction z can here be oriented parallel to the direction of a weight force and opposite to this weight force. The longitudinal direction x can in this case in or against a direction of movement of the rotor cheeks 8th along the carrier body 11 be oriented.

Die Seitenwandabschnitte 12a, 12b bezeichnen hierbei entlang der Querrichtung y voneinander beabstandete Wandabschnitte des Wagenkörpers 7. Der Deckenwandabschnitt 13a ist hierbei entlang der Vertikalrichtung z von dem Bodenwandabschnitt 13b beabstandet. Zwischen den Seitenwandabschnitten 12a, 12b, dem Deckenwandabschnitt 13a und dem Bodenwandabschnitt 13b ist ein Aufnahmevolumen 14 des Laufwagens 8 für den Trägerkörper 11 ausgebildet.The sidewall sections 12a . 12b denote here along the transverse direction y spaced-apart wall sections of the car body 7 , The ceiling wall section 13a is here along the vertical direction z of the bottom wall portion 13b spaced. Between the sidewall sections 12a . 12b , the ceiling wall section 13a and the bottom wall portion 13b is a recording volume 14 of the carriage 8th for the carrier body 11 educated.

Schematisch dargestellt sind unbeweglich am Wagenkörper 7 befestigte Luftlagereinrichtungen 2b, die auch als starr gelagerte Luftlagereinrichtungen 2b bezeichnet werden können. Derart starr gelagerte Luftlagereinrichtungen 2b können beispielsweise in dem ersten Seitenwandabschnitt 12a und in dem Deckenwandabschnitt 13a angeordnet oder ausgebildet sein. Es ist insbesondere vorstellbar, dass der erste Seitenwandabschnitt 12a und der erste Deckenwandabschnitt 13a jeweils einen Luftlagerabschnitt bzw. Luftlagerkörper umfassen oder durch einen Luftlagerabschnitt bzw. Luftlagerkörper ausgebildet werden, wobei der Luftlagerabschnitt/-körper eine Luftlagereinrichtung 2b ausbildet. Insbesondere kann der Luftlagerabschnitt/-körper Einlassöffnungen, Luftkanäle und Auslassöffnungen einer Luftlagereinrichtung 2b aufweisen oder ausbilden.Schematically represented are immovable on the car body 7 fixed air storage facilities 2 B , also called rigidly mounted air bearing facilities 2 B can be designated. Such rigidly mounted air bearing facilities 2 B For example, in the first sidewall portion 12a and in the ceiling wall section 13a be arranged or formed. It is particularly conceivable that the first side wall section 12a and the first ceiling wall section 13a one each Air bearing portion or air bearing body include or formed by an air bearing portion or air bearing body, wherein the air bearing portion / body an air bearing device 2 B formed. In particular, the air bearing portion / body inlet openings, air channels and outlet openings of an air bearing device 2 B exhibit or train.

Weiter dargestellt sind beweglich an dem Wagenkörper 7 gelagerte Luftlagereinrichtungen 2a. Diese beweglich gelagerten Luftlagereinrichtungen 2a können beispielsweise an dem zweiten Seitenwandabschnitt 12b und dem Bodenwandabschnitt 13b angeordnet sein. Durch die Luftlagereinrichtungen 2, 2a, 2b ist ein Luftspalt zwischen den entsprechenden Wandabschnitten 12a, 12b, 13a, 13b und dem Trägerkörper 11 erzeugbar.Further illustrated are movable on the carriage body 7 stored air bearing facilities 2a , These movably mounted air bearing devices 2a For example, on the second side wall portion 12b and the bottom wall portion 13b be arranged. Through the air storage facilities 2 . 2a . 2 B is an air gap between the corresponding wall sections 12a . 12b . 13a . 13b and the carrier body 11 produced.

Hierbei ist dargestellt, dass die beweglich gelagerten Luftlagereinrichtungen 2a mechanisch über jeweils ein Federelement 1 mit dem Wagenkörper 7 verbunden sind. Hierzu ist ein Federelement 1 über die in 1 dargestellten Verbindungsabschnitte 5 mit dem Wagenkörper 7 verbunden, insbesondere mechanisch starr an diesem befestigt, weiter insbesondere verschraubt. Dargestellt sind Schrauben 21 zum Verschrauben des Federelements 1 mit dem Wagenkörper 7, wobei der Übersichtlichkeit halber nicht alle Schrauben 21 mit einem Bezugszeichen versehen sind.Here it is shown that the movably mounted air bearing devices 2a mechanically via a respective spring element 1 with the car body 7 are connected. For this purpose, a spring element 1 about the in 1 illustrated connecting sections 5 with the car body 7 connected, in particular mechanically rigidly attached to this, in particular screwed. Shown are screws 21 for screwing the spring element 1 with the car body 7 , for the sake of clarity, not all screws 21 are provided with a reference numeral.

Die beweglich gelagerten Luftlagereinrichtungen 2a weisen ein quaderförmig ausgebildetes Gehäuse auf, welches beweglich in quaderförmigen Aussparungen oder Durchgangsöffnungen in dem zweiten Seitenwandabschnitt 12b und in dem Bodenwandabschnitt 13b angeordnet ist.The movably mounted air bearing devices 2a have a cuboid housing formed, which is movable in cuboid recesses or through holes in the second side wall portion 12b and in the bottom wall portion 13b is arranged.

Weiter sind die beweglich gelagerten Luftlagereinrichtungen 2a über ein kugelförmiges Verbindungselement 10 mechanisch mit dem Federelement 1 verbunden, wobei das kugelförmige Verbindungselement 10 in einer Durchgangsöffnung 9 des Federelements 1 und in einem Aufnahmeabschnitt der entsprechenden Luftlagereinrichtung 2a angeordnet ist. Ein Aufnahmeabschnitt einer Luftlagereinrichtung 2a kann insbesondere als teilkugelförmige oder kegelförmige oder kegelstumpfförmige Vertiefung im Gehäuse der Luftlagereinrichtung 2a ausgebildet sein. Nicht in 2 und 3 dargestellt sind weitere Lagereinrichtungen der beweglichen Luftlagereinrichtungen 2a, über die die beweglich gelagerten Luftlagereinrichtungen 2a zusätzlich an dem Wagenkörper 7 gehaltert sein können.Next are the movably mounted air bearing facilities 2a via a spherical connecting element 10 mechanically with the spring element 1 connected, wherein the spherical connecting element 10 in a passage opening 9 of the spring element 1 and in a receiving portion of the corresponding air bearing device 2a is arranged. A receiving portion of an air bearing device 2a may in particular as a part-spherical or conical or frusto-conical recess in the housing of the air bearing device 2a be educated. Not in 2 and 3 are shown further storage facilities of the movable air bearing facilities 2a over which the movably mounted air bearing facilities 2a in addition to the car body 7 can be held.

In 3 ist ein schematischer Querschnitt durch den in 2 dargestellten Laufwagen 8 sowie den Trägerkörper 11 dargestellt. Dargestellt ist, dass der Trägerkörper 11 in einem Aufnahmevolumen 14, welches von dem Laufwagen 8 ausgebildet wird, aufgenommen ist. Weiter zu erkennen sind Luftspalte, die zwischen den Luftlagereinrichtungen 2 und dem entsprechend gegenüberliegend angeordneten Abschnitt des Trägerkörpers 11 ausgebildet werden. Somit ist der Laufwagen 8 auf/an dem Trägerkörper 11 luftgelagert. Die Luftlagerung ermöglicht hierbei eine Bewegung des Laufwagens 8 in oder entgegen der x-Richtung über eine nicht dargestellte Antriebseinrichtung.In 3 is a schematic cross section through the in 2 illustrated carriage 8th and the carrier body 11 shown. It is shown that the carrier body 11 in a recording volume 14 which of the carriage 8th is formed, is included. Also visible are air gaps that exist between the air bearing devices 2 and the corresponding oppositely disposed portion of the carrier body 11 be formed. Thus, the carriage 8th on / on the carrier body 11 air bearings. The air bearing allows this movement of the carriage 8th in or against the x-direction via a drive device, not shown.

Zu erkennen ist, dass der Seitenwandabschnitt 12a und der Deckenwandabschnitt 13a jeweils eine Luftlagereinrichtung 2b ausbilden. Da der Seitenwandabschnitt 12a und der Deckenwandabschnitt 13a Teil des Wagenkörpers 7 sind, sind diese Luftlagereinrichtungen 2b mechanisch starr mit dem Wagenkörper 7 verbunden bzw. werden vom Wagenkörper 7 ausgebildet. Die beweglich an dem Wagenkörper 7 gelagerten Luftlagereinrichtungen 2a sind hierbei an dem weiteren Seitenwandabschnitt 12b und dem Bodenwandabschnitt 13b gelagert.It can be seen that the side wall section 12a and the ceiling wall section 13a each an air bearing device 2 B form. Since the side wall section 12a and the ceiling wall section 13a Part of the car body 7 are, these are air bearing facilities 2 B mechanically rigid with the car body 7 connected or be from the car body 7 educated. The movable on the car body 7 stored air bearing facilities 2a are here on the other side wall section 12b and the bottom wall portion 13b stored.

Alternativ zur Ausbildung der Luftlagereinrichtungen 2b durch den Wandabschnitt 12a, 13a können Luftlagereinrichtungen 2b auch mechanisch starr an dem Wagenkörper 7 befestigt werden, z.B. angeklebt werden, insbesondere mit einer vorbestimmten Position und/oder Orientierung relativ zum Wagenkörper 7.Alternatively to the formation of the air storage facilities 2 B through the wall section 12a . 13a can air storage facilities 2 B also mechanically rigid on the car body 7 be attached, for example, are glued, in particular with a predetermined position and / or orientation relative to the car body 7 ,

Vorzugsweise ist an dem ersten Seitenwandabschnitt 12a eine erste Anzahl von starr gelagerten Luftlagereinrichtungen 2b angeordnet, wobei an dem weiteren Seitenwandabschnitt 12b eine gleiche Anzahl von beweglich gelagerten Luftlagereinrichtungen 2a angeordnet ist. Diese Luftlagereinrichtungen 2a, 2b können spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sein, wobei ein Mittelpunkt einer parallel zur Querachse y orientierten Verbindungslinie zwischen zwei spiegelsymmetrisch angeordneten Luftlagereinrichtungen 2a, 2b in einer Spiegelsymmetrieebene angeordnet ist, wobei die Spiegelsymmetrieebene senkrecht zur Querachse y orientiert ist. Auch kann an dem Deckenwandabschnitt 13a eine erste Anzahl von starr gelagerten Luftlagereinrichtungen 2b angeordnet sein, wobei an dem Bodenwandabschnitt 13b eine gleiche Anzahl von beweglich gelagerten Luftlagereinrichtungen 2a angeordnet ist. Diese Luftlagereinrichtungen 2a, 2b können ebenfalls spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sein, wobei ein Mittelpunkt einer parallel zur Vertikalachse z orientierten Verbindungslinie zwischen zwei spiegelsymmetrisch angeordneten Luftlagereinrichtungen 2a, 2b in einer Spiegelsymmetrieebene angeordnet ist, wobei die Spiegelsymmetrieebene senkrecht zur Vertikalachse z orientiert ist. Dies ist jedoch nicht zwingend. Auch können an einem Wandabschnitt 12a, 12b, 13a, 13b weniger oder mehr Luftlagereinrichtungen 2a, 2b als an dem jeweils gegenüberliegenden Wandabschnitt 12b, 12a, 13b, 13a angeordnet sein.Preferably, on the first side wall portion 12a a first number of rigidly mounted air bearing devices 2 B arranged, wherein on the further side wall portion 12b an equal number of movably mounted air bearing devices 2a is arranged. These air storage facilities 2a . 2 B can be arranged mirror-symmetrically to each other, wherein a center of a parallel to the transverse axis y oriented connecting line between two mirror-symmetrically arranged air bearing devices 2a . 2 B is arranged in a mirror symmetry plane, wherein the mirror symmetry plane is oriented perpendicular to the transverse axis y. Also, on the ceiling wall section 13a a first number of rigidly mounted air bearing devices 2 B be arranged, wherein on the bottom wall portion 13b an equal number of movably mounted air bearing devices 2a is arranged. These air storage facilities 2a . 2 B can also be arranged mirror-symmetrically to each other, wherein a center of a parallel to the vertical axis z oriented connecting line between two mirror-symmetrically arranged air bearing devices 2a . 2 B is arranged in a mirror symmetry plane, wherein the mirror symmetry plane is oriented perpendicular to the vertical axis z. However, this is not mandatory. Also can on a wall section 12a . 12b . 13a . 13b less or more air storage facilities 2a . 2 B as at the respective opposite wall portion 12b . 12a . 13b . 13a be arranged.

Exemplarisch wird nunmehr das Verhalten einer an dem zweiten Seitenwandabschnitt 12b beweglich gelagerten Luftlagereinrichtung 2a beschrieben. Insbesondere kann der Trägerkörper 11 und/oder der Laufwagen 8 derart ausgebildet und/oder relativ zueinander angeordnet sein, dass das Federelement 1, über welches eine Luftlagereinrichtung 2a beweglich an dem weiteren Weitenwandabschnitt 12b gelagert ist, vorgespannt ist, wenn eine Luftspaltbreite des Luftspalts, der von der mit dem entsprechenden Federelement 1 verbundenen Luftlagereinrichtung 2a erzeugt wird, größer als 0 mm ist. By way of example, the behavior of one on the second side wall section will now be described 12b movably mounted air bearing device 2a described. In particular, the carrier body 11 and / or the carriage 8th be formed and / or arranged relative to each other, that the spring element 1 via which an air bearing device 2a movable on the further width wall section 12b is stored, is biased when an air gap width of the air gap, that of the with the corresponding spring element 1 connected air bearing device 2a is generated, greater than 0 mm.

Im Normalbetrieb kann durch die Luftlagereinrichtungen 2a, 2b eine Luftspaltbreite kleiner als oder gleich 10 µm, beispielsweise von 0.006 mm, eingestellt werden.In normal operation can by the air storage facilities 2a . 2 B an air gap width less than or equal to 10 microns, for example, of 0.006 mm, can be adjusted.

Verbreitert sich der Luftspalt, z.B. weil sich eine Breite des Trägerkörpers 11 in Querrichtung verringert, so kann die Luftlagereinrichtung 2a aufgrund dieser Vorspannung von dem Federelement 1 in Querrichtung y bewegt werden.Widen the air gap, for example, because a width of the carrier body 11 reduced in the transverse direction, so the air bearing device 2a due to this bias of the spring element 1 in the transverse direction y to be moved.

Alternativ kann die beweglich gelagerte Luftlagereinrichtung 2a entgegen der Querrichtung y verschoben werden, insbesondere wenn sich ein Druck im Luftspalt erhöht. Die Druckerhöhung kann beispielsweise erfolgen, wenn sich die Luftspaltbreite verringert, z.B. wenn sich eine Breite des Trägerkörpers 11 in Querrichtung vergrößert.Alternatively, the movably mounted air bearing device 2a against the transverse direction y be moved, especially when a pressure increases in the air gap. The increase in pressure can take place, for example, when the air gap width decreases, for example when a width of the carrier body 11 enlarged in the transverse direction.

Dann kann, aufgrund der mechanischen Verbindung der Luftlagereinrichtung 2a mit dem Federelement 1 über das kugelförmige Verbindungselement 10, auch das Federelement 1 verformt werden, insbesondere ein Mittelpunkt des Federelements 1 entgegen der Querrichtung y verschoben wird. Aufgrund dieser Verformung verändert sich die von dem Federelement 1 erzeugte Kraft, die in Querrichtung y über das Verbindungselement 10 auf die beweglich gelagerte Luftlagereinrichtung 2a wirkt. Aufgrund dieser Kraftänderung kann wieder eine gewünschte Luftspaltbreite, beispielsweise die des Normalbetriebs, eingestellt werden. Aufgrund der geringen Federrate ergibt sich jedoch nur eine vergleichsweise geringe Kraftänderung der Federkraft, wodurch zwar eine Einstellung der gewünschten Luftspaltbreite ermöglicht wird, zusätzlich jedoch unerwünschte Schwingungen beim Betrieb vermieden werden.Then, due to the mechanical connection of the air bearing device 2a with the spring element 1 over the spherical connecting element 10 , also the spring element 1 be deformed, in particular a center of the spring element 1 is moved against the transverse direction y. Due to this deformation, the changes of the spring element 1 generated force in the transverse direction y over the connecting element 10 on the movably mounted air bearing device 2a acts. Due to this force change, a desired air gap width, for example, that of normal operation, can again be set. Due to the low spring rate, however, only a comparatively small change in force of the spring force, whereby an adjustment of the desired air gap width is made possible, but in addition, undesirable vibrations are avoided during operation.

Entsprechende Ausführungen gelten für die am Bodenwandabschnitt 13b beweglich gelagerte Luftlagereinrichtung 2a.Corresponding embodiments apply to the bottom wall section 13b movably mounted air bearing device 2a ,

Durch die Lagerung über das kugelförmige Verbindungselement 10 können Kräfte in und entgegen der Querrichtung y übertragen werden, wobei jedoch Rotationen um die drei dargestellten Richtungen x, y, z zugelassen sind. Hierdurch ergibt sich eine verbesserte räumliche Positionierung der Luftlagereinrichtung 2a relativ zu einer der Luftlagereinrichtung 2 gegenüberliegenden Gleitfläche des Trägerkörpers 11, insbesondere wenn diese Gleitfläche z.B. einen gekrümmten oder schräg gestellten Abschnitt aufweist.By the storage over the spherical connecting element 10 can force in and against the transverse direction y but with rotations about the three directions shown x . y . z allowed are. This results in an improved spatial positioning of the air bearing device 2a relative to one of the air bearing means 2 opposite sliding surface of the carrier body 11 , Especially if this sliding surface has, for example, a curved or inclined portion.

4 zeigt eine schematische, perspektivische Darstellung eines Koordinatenmessgeräts 15. Das Koordinatenmessgerät 15 umfasst einen Messtisch 16, wobei auf dem Messtisch 16 Messobjekte (nicht dargestellt) in einem dreidimensionalen Messbereich des Koordinatenmessgeräts angeordnet werden können. Das Koordinatenmessgerät 15 umfasst zwei Stützen 17, die über einen Querträger 18, der auch als Traverse bezeichnet werden kann, verbunden sein können. Insbesondere kann der Querträger 18 an seinen gegenüberliegenden Enden an den Stützen 17 angeordnet sein. Die Stützen 17 sind hierbei in und entgegen einer Querrichtung y entlang des Messtischs 16 des Koordinatenmessgeräts 15 verfahrbar, beispielsweise über geeignete Linearlager. Insbesondere kann eine Stütze 17 luftgelagert an dem Messtisch 16 linear beweglich gelagert sein, beispielsweise ebenfalls mit einem erfindungsgemäß ausgestalteten Laufwagen. 4 shows a schematic perspective view of a coordinate measuring machine 15 , The coordinate measuring machine 15 includes a measuring table 16 , being on the measuring table 16 Measuring objects (not shown) can be arranged in a three-dimensional measuring range of the coordinate measuring machine. The coordinate measuring machine 15 includes two supports 17 that has a cross member 18 , which can also be referred to as Traverse can be connected. In particular, the cross member 18 at its opposite ends on the supports 17 be arranged. The pillars 17 are here in and against a transverse direction y along the measuring table 16 of the coordinate measuring machine 15 movable, for example via suitable linear bearings. In particular, a support 17 air-stored on the measuring table 16 be mounted linearly movable, for example, also with an inventively designed carriage.

Weiter dargestellt ist ein Laufwagen 8, der entgegen einer x-Richtung entlang des Querträgers 18 verfahrbar ist. Der Querträger 18 kann hierbei den in 3 dargestellten Trägerkörper 11 ausbilden. Weiter dargestellt ist eine Pinole 19, die an dem Laufwagen 8 befestigt ist. An der Pinole 19 kann in bekannter Weise ein Messkopfsystem (nicht dargestellt) befestigt werden, um z.B. ein Messobjekt zu vermessen.Also shown is a carriage 8th which is opposite to an x-direction along the cross member 18 is movable. The crossbeam 18 this can be the in 3 shown carrier body 11 form. Also shown is a quill 19 on the carriage 8th is attached. At the quill 19 For example, a measuring head system (not shown) can be fastened in a known manner in order, for example, to measure a measured object.

Das Messkopfsystem kann hierbei in und entgegen einer Vertikalrichtung z beweglich an der Pinole 19 befestigt sein. Insbesondere kann auch das Messkopfsystem luftgelagert an der Pinole 19 linear beweglich gelagert sein, beispielsweise ebenfalls mit einem erfindungsgemäß ausgestalteten Laufwagen, wobei die Pinole 19 einen Trägerkörper zur Aufnahme durch den Laufwagen aufweist oder ausbilden kann.The measuring head system can in this case in and against a vertical direction z movable at the quill 19 be attached. In particular, the measuring head system can also be mounted on the quill 19 be mounted linearly movable, for example, also with an inventively designed carriage, wherein the quill 19 a carrier body for receiving by the carriage has or can form.

In 5 ist eine schematische Federkennlinie eines Federelements 1 (siehe 1) dargestellt. Dargestellt ist eine Verformung s in Millimetern, wobei die Verformung entlang der zentralen Symmetrieachse 3 (siehe 1) definiert ist. Weiter dargestellt ist eine Federkraft F. In einem unverformten Zustand erzeugt das Federelement 1 keine Federkraft. Wird der Mittelpunkt des Federelements 1 um 6 mm verschoben, so erzeugt das Federelement 1 eine Federkraft von 900 N. Hierbei ist der Betrag von 900 N eine Nominal-Federkraft, die bei einer Nominalverformung von 6 mm erzeugt wird.In 5 is a schematic spring characteristic of a spring element 1 (please refer 1 ). Shown is a deformation s in millimeters, with the deformation along the central axis of symmetry 3 (please refer 1 ) is defined. Also shown is a spring force F , In an undeformed state, the spring element generates 1 no spring force. Will be the center of the spring element 1 shifted by 6 mm, so generates the spring element 1 a spring force of 900 N. Here, the amount of 900 N is a nominal spring force, which is generated at a nominal deformation of 6 mm.

Dargestellt ist, dass die Federkennlinie linear ist. Gestrichelt dargestellt ist der Verlauf der Kennlinie, falls eine Verformung größer als 6 mm erfolgt. Zu erkennen ist, dass die Federkennlinie weiterhin linear ist, also auch über der Nominal-Federkraft 900 N. Beispielsweise kann die Federkennlinie bis zu einer Verformung von 12 mm, also bis zu einer Federkraft von 1.800 N, d.h. dem doppelten der Nominal-Federkraft, konstant oder annähernd konstant sein. It is shown that the spring characteristic is linear. Shown dashed is the curve of the characteristic, if a deformation is greater than 6 mm. It can be seen that the spring characteristic is still linear, ie also above the nominal spring force 900 N. For example, the spring characteristic up to a deformation of 12 mm, ie up to a spring force of 1,800 N, ie twice the nominal spring force, be constant or approximately constant.

6 zeigt einen detaillierten Querschnitt durch eine Luftlagereinrichtung 2a und ein Federelement 1. Die Luftlagereinrichtung 2a ist eine beweglich an einem Wagenkörper 7 eines Laufwagens 8 gelagerte Luftlagereinrichtung 2a. Das Federelement 1 ist über Schrauben 21 mit dem Wagenkörper 7 verschraubt. Weiter weist das Federelement 1 eine zentrale Gewindebohrung 22 auf, in die ein als Gewindestift 23 ausgebildetes Verbindungselement eingeschraubt ist. Ein luftlagerseitiges Ende des Gewindestifts 23 ist teilkugelförmig ausgebildet und ist ein einem Aufnahmeabschnitt der Luftlagereinrichtung 2a angeordnet, die insbesondere als teilkugelförmige oder kegelförmige oder kegelstumpfförmige Vertiefung im Gehäuse der Luftlagereinrichtung 2a ausgebildet sein kann. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine verbesserte Einstellbarkeit einer Vorspannkraft des Federelements 1 auf die Luftlagereinrichtung 2a, die insbesondere durch Verdrehen des Gewindestifts 23 eingestellt werden kann. 6 shows a detailed cross section through an air bearing device 2a and a spring element 1 , The air bearing device 2a is a movable on a car body 7 a trolley 8th mounted air bearing device 2a , The spring element 1 is about screws 21 with the car body 7 screwed. Next, the spring element 1 a central threaded hole 22 on, in the one as a grub screw 23 trained connecting element is screwed. An air bearing side end of the grub screw 23 is formed part spherical and is a receiving portion of the air bearing device 2a arranged, in particular, as a part-spherical or conical or frusto-conical recess in the housing of the air bearing device 2a can be trained. This results in an advantageous manner an improved adjustability of a biasing force of the spring element 1 on the air bearing device 2a , in particular by twisting the grub screw 23 can be adjusted.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Federelementspring element
22: LuftlagereinrichtungAir storage facility
2a2a: beweglich gelagerte Luftlagereinrichtungmovably mounted air bearing device
2b2 B: ortsfest angeordnete Luftlagereinrichtungfixedly arranged air bearing device
33: zentrale Symmetrieachsecentral axis of symmetry
44: zylinderförmiger Abschnittcylindrical section
55: quaderförmiger Abschnittcuboid section
66: DurchgangsöffnungThrough opening
77: Wagenkörpercar body
88th: Laufwagencarriage
99: DurchgangsöffnungThrough opening
1010: kugelförmiges Verbindungselementspherical connection element
1111: Trägerkörpersupport body
12a12a: erster Seitenwandabschnittfirst side wall section
12b12b: zweiter Seitenwandabschnittsecond side wall section
13a13a: DeckenwandabschnittCeiling wall section
13b13b: BodenwandabschnittBottom wall portion
1414: Aufnahmevolumenreceiving volume
1515: Koordinatenmessgerätcoordinate measuring machine
1616: Messtischmeasuring table
1717: StützenSupport
1818: Querträger, TraverseCross member, cross member
1919: PinolePinole
2020: luftlagerseitige Oberflächeair bearing surface
2121: Schraubescrew
2222: Gewindebohrungthreaded hole
2323: GewindestiftSet screw
ss: Verformungdeformation
FF: Federkraftspring force

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10240700 A1 [0002]
EP 2924721 A1 [0003]

Claims

Spring element for biasing an air bearing device (2a), characterized in that the spring element (1) comprises or forms at least one attachment portion for attachment to a holding device, wherein the spring element (1) has or forms a connecting portion for mechanical connection with the air bearing device (2) , wherein the spring element (1) is designed as a slotted plate.

Spring element after Claim 1 , characterized in that the mechanical connection of the air bearing device (2a) with the spring element (1) via the connecting portion and / or the mechanical connection of the spring element (1) with the holding device and / or the spring element (1) is designed such that a Rotation movement between air bearing device (2a) and holding device is allowed.

Spring element according to one of the preceding claims, characterized in that the spring element (1) has a receiving portion for a connecting element (10) for connecting the spring element (1) with the air bearing device (2a).

Spring element after Claim 3 , characterized in that the receiving portion is a receiving portion for at least a portion of a ball or a threaded pin.

Spring element according to one of the preceding claims, characterized in that the spring element (1) made of X46Cr13 or X10CrNi18-8 is formed.

Spring element according to one of the preceding claims, characterized in that a nominal spring force of the spring element (1) is not greater than 1000 N.

Spring element according to one of the preceding claims, characterized in that a spring rate of the spring element (1) is smaller than 2000 N / mm.

Carriage of a bearing device, wherein the carriage (8) at least one carriage body (7), at least one air bearing device (2a) and at least one spring element (1) according to one of Claims 1 to 7 wherein the carriage body (7) and the at least one air bearing device (2a) are mechanically connected via the spring element (1).

Coordinate measuring machine, wherein the coordinate measuring machine (15) at least one carriage (8) according to Claim 8 and at least one carrier body (11), wherein the carrier body (11) in a receiving portion (14) of the carriage (8) is arranged.

Coordinate measuring device according to Claim 9 , characterized in that the carrier body (11) and / or the carriage (8) are formed and / or arranged relative to each other, that the at least one spring element (1) is biased when an air gap width of the air gap, the of the with the Spring element (1) connected air bearing device (2a) is generated, greater than 0 mm.

Coordinate measuring machine according to one of Claims 9 or 10 , characterized in that the spring element (1) is designed such that a change in the spring force (F) of the spring element (1), which is due to the component, is less than or equal to 10%.

Method for producing a carriage (8), wherein at least one carriage body (7), at least one air bearing device (2a) and at least one spring element (1) according to one of the Claims 1 to 7 are provided, wherein the at least one spring element (1) on the carriage body (7) is fixed, wherein the at least one air bearing device (2a) is mechanically connected to the spring element (1).