DE102007051984A1 - Höhenmess- und Anreißgerät - Google Patents

Höhenmess- und Anreißgerät Download PDF

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DE102007051984A1
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Reinhard Nietz
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ZETT-MESS-TECHNIK GmbH
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ZETT MESS TECHNIK GmbH
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    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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    • GPHYSICS
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Abstract

Höhenmess- und Anreißgerät zum insbesondere dreidimensionalen Messen und/oder Anreißen von Werkstücken, bestehend aus einem Basisteil, mindestens einem beweglichen, ein Mess- oder Anreißwerkzeug tragenden und mit dem Basisteil direkt oder indirekt verbundenen Arm, wobei jeder Arm mit mindestens einem Drehgelenk versehen ist, dabei wird die Position des Mess- und/oder Anreißwerkzeuges über Messmittel des jeweiligen Drehgelenkes direkt oder indirekt an einem ein entsprechendes Rechnerprogramm aufweisenden Rechner zur Bestimmung und/oder Erfassung und/oder Speicherung der Messwerte geleitet, wobei mindestens drei dreh- und schwenkbare Drehgelenke vorgesehen sind, deren Schwenkachsen durch die benachbarten Anbauteile in ihrer Drehfreiheit begrenzt sind, und dass mindestens eine der Drehachsen in ihrem Verdrehwinkel begrenzt ist, wobei die übrigen Drehachsen unbegrenzt drehbar angeordnet sind.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Höhenmess- und Anreißgerät zum insbesondere dreidimensionalen Messen und/oder Anreißen von Werkstücken, bestehend aus einem Basisteil, mindestens einem beweglichen, ein Mess- oder Anreißwerkzeug tragenden und mit dem Basisteil direkt oder indirekt verbundenen Arm, wobei jeder Arm mit mindestens einem Drehgelenk versehen ist, dabei wird die Position des Mess- und/oder Anreißwerkzeuges über Messmittel des jeweiligen Drehgelenkes direkt oder indirekt an einem, ein entsprechendes Rechnerprogramm aufweisenden Rechner zur Bestimmung und/oder Erfassung und/oder Speicherung der Messwerte geleitet.
  • Es sind bereits Höhenmess- und Anreißgeräte bekannt (z. B. DE 44 03 901 A1 ), bei dem das transportable Messgerät mit einem Basisteil und einer entsprechenden Anzahl von Gelenkarmen versehen ist. Die Gelenkarme sind mit dem Basisteil oder jeweils zwei Gelenkteile zueinander mit jeweils einem Drehgelenk versehen, wobei diese Drehgelenke jeweils einen Drehgeber aufweisen. Die Drehgeber erkennen die entsprechende Winkelstellung des Drehgelenkes und geben diese Daten zur Erfassung, Bestimmung oder Speicherung der Messwerte an einen Rechner werter. Die Bedienung des Messgerätes erfolgt in der Weise, dass der Bediener den das Messwerkzeug oder Anreißwerkzeug aufnehmenden Gelenkarm ständig hält und zu dem messenden bzw. zu dem anreißenden Objekt hinführt. Bei Beendigung dieses Vorganges ist der entsprechende Gelenkarm in einer vorgegebenen Ruheposition abzulegen.
  • Desweiteren sind Meßeinrichtungen bekannt ( DE 298 16 854 U1 ) die eine Scheibenbremse aufweisen. Dabei drücken zwei fix mit dem Messarm verbundene Bremsbeläge auf eine rotierende Bremsscheibe. Die Nachteile dieses bisherigen Systems sind zum einen die recht großen Abmessungen (Scheibendurchmesser teilweise bei 200 mm und mehr) und zum Anderen die schlechte Integrierbarkeit in die aktuelle Konstruktion des Messarmes. Dabei kann die Scheibe und damit die Bremse nicht funktionsgerecht in die Mitte der Gabelkonstruktion gesetzt werden, da andere Bauteile im Weg sind. Die Funktionsweise dieser Konstruktion, welche ursprünglich als Bremse entwickelt wurde, und als reine Klemmvorrichtung ausgebildet ist, benötigt relativ hohe Kräfte oder Durchmesser.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Höhenmess- und Anreißgerät zu schaffen, bei dem die Drehgelenke, die Bedienung einschließlich der Messtechnik optimiert ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass mindestens drei dreh- und schwenkbare Drehgelenke vorgesehen sind, deren Schwenkachsen durch die benachbarten Anbauteile in ihrer Drehfreiheit begrenzt sind und dass mindestens eine der Drehachsen in ihrem Verdrehwinkel begrenzt ist, wobei die übrigen Drehachsen unbegrenzt drehbar angeordnet sind.
  • Der Messgelenkarm zeichnet sich durch seine Drehfreiheiten aus. Dabei weist der Messgelenkarm folgende gelenkige Anordnung auf.
  • Es gibt ein erstes Gelenk (bzw. gelenkartige Anordnung), welches eine Dreh- und eine Schwenkmöglichkeit beinhaltet. Weiter gibt es eine zweite gelenkige Anordnung, welche mindestens eine Dreh- und eine Schwenkmöglichkeit beinhaltet. Des Weiteren gibt es eine dritte gelenkige Anordnung, weiche mindestens eine Dreh- und Schwenkbewegung ermöglicht.
  • Die gelenkigen Anordnungen sind durch Elemente verbunden. Dieses können z. B. Rohre oder Profile sein, welche aus Kunststoffen, Faserverbundmaterial oder metallischen Materialien bestehen.
  • Dabei sind alle Schwenkachsen in Ihrer Drehfreiheit begrenzt durch die Anbauteile.
  • Die Drehachsen sind in mindestens einer Achse begrenzt, alle anderen Drehachsen sind unbegrenzt.
  • Ein weiteres Merkmal sieht vor, dass der Verdrehwinkel eines der Drehgelenke auf 600° beschränkt ist, mit Vorteil ist dabei vorgesehen, dass die Begrenzung des Drehwinkels durch eine umlaufende Kugel erfolgt.
  • Die Datenübertragung zum Rechner erfolgt derart, dass mindestens eines der Drehgelenke zur Signalübertragung mit einer entsprechenden Anzahl von Schleifringen versehen ist.
  • Darüber hinaus ist vorgesehen, dass mindestes eines der Drehgelenke als Gabelgelenk ausgebildet ist oder dass die beiden miteinander zusammenwirkenden Teile mindestens eines der Drehgelenke außermittig angeordnet sind.
  • Zusätzlich zu den angesprochenen Achsen können auch eine oder mehrere zusätzliche Achsen angebaut werden um den Messbereich zu erweitern. Im Speziellen kann eine Linearachse hinzugefügt werden, weiche den Sinn hat, den Messbereich des Armes zu erweitern. Diese Achse kann in verschiedenen Bauformen realisiert sein.
  • Außerdem kann auch aus gleichem Grund (Messbereichserweiterung) der Messgelenkarm mit einem zweiachsigen Verschiebetisch kombiniert werden. Dieser würde den Messbereich in zwei Richtungen erweitern. Der Verschiebetisch kann, ebenso wie die einachsige Version, manuell oder mittels einer anderen Aktorik bewegt werden (beispielsweise elektromechanischer Antrieb z. B. kombiniert mit einer Steuerung). Die Lagerung eines solchen Tisches kann auf üblichen Verfahren basieren, wie z. B. auf Luftlagerung oder Linearführungen, um die Bewegungsfreiheit zu realisieren. Hierbei ist in jeder Achse ein Messsystem von Nöten, um die Wegänderung festzuhalten und es zu ermöglichen die verschiedenen Messungen zusammenzufügen.
  • Weiterführend gibt es noch die Möglichkeit den Messgelenkarm mit einer herkömmlichen Messmaschine (z. B. einer Ständermessmaschine) zu kombinieren, wodurch der Messbereich auch in vertikaler Richtung erweitert werden könnte. Somit wäre die Gesamtanzahl der Achsen, entsprechend der Achsenanzahl des Messgelenkarmes in Kombination der Achsenzahl der Messmaschine, in der Regel 6 + 3 Achsen.
  • Vorgesehen ist desweiteren, dass das Basisteil auf einem Verschiebetisch fixiert ist, der in mindestens einer Linearachse bewegbar angeordnet ist, günstig ist hierbei, dass der Verschiebetisch manuell oder aktuatorisch bewegbar ist und dass die aktuatorische Bewegung mittels eines elektromechanischen Antriebes erfolgt, der ggf. mit einer entsprechenden Steuerung versehen ist.
  • Eine weitere Ausführumngsform sieht vor, dass der Verschiebetisch eine Lagerung aufweist, die als Luftlagerung oder Linearführung ausgeführt ist.
  • Dabei ist besonders günstig, dass der Verschiebetisch für die jeweilige bewegbare Linearachse ein Messsystem zur Erfassung der Wegänderung aufweist.
  • Ein weitere Ausgestaltung sieht vor, dass das Höhenmess- und Anreißgerät mit einer EDV-Maus versehen ist.
  • In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die EDV-Maus im Bereich des Mess- und Anreißwerkzeuges angeordnet ist.
  • Der Messgelenkarm beinhaltet eine im Sinne von PC-Mäusen eine vollständig funktionsfähige Maus im Miniaturformat (eine Maus ist ein sogenanntes Human Interface). Dies versetzt den Bediener in die Lage auch von größerer Entfernung zum angeschlossenen PC den Rechner bedienen zu können. Um dennoch eine gute Bedienbarkeit des manuell oder motorisch angetriebenen Messgelenkarmes zu gewährleisten ist diese Maus am äußeren Ende des Messgelenkarmes, also im letzten Gelenk, montiert. Es wäre aber auch eine Montage in einem der anderen Gelenke oder in einem Verbindungselement denkbar.
  • Desweiteren ist vorgesehen, dass mindestens eines der Drehgelenke in einer gewünschten Position klemmbar gehalten ist.
  • Günstig ist hierbei, dass die Klemmung mittels einer Bremstrommel erfolgt.
  • Vorteilhaft ist dabei, dass die Klemmung mechanisch, elektrisch oder elektromechanisch erfolgt.
  • Die pneumatische Klemmung stellt in größeren Betrieben eine sinnvolle Lösung dar, da diese den Bediener in die Lage versetzt den Messgelenkarm an jeder beliebigen Position zu klemmen. Das hat den Vorteil, dass bei pausieren während des Messvorgangs der Arm nicht wieder abgelegt werden muss. Vor allem bei großen Messbereichen kann letzteres Vorgehen zu erheblichen Zeitverlusten beitragen. Dabei ist es auch sinnvoll einzelne Achsen für sich gesteuert klemmen zu können, da der Bediener sich somit den Messbereich verkleinern kann um leichter und schneller Punkte anfahren kann. Außerdem würde eine solche Option das Arbeiten mit dem Messgelenkarm noch ergonomischer gestalten. Die pneumatische Klemmung basiert auf Druck und damit erzeugter Reibung.
  • Dabei wird ein Bremsbelag mit Druck beaufschlagt, welcher eine sich relativ zu diesem drehende Bremsscheibe durch Reibung so abbremst, dass es zu einer Klemmung kommt.
  • Die angesprochene Klemmung kann als Alternative auch rein mechanisch ausgeführt werden. Dies hätte den Vorteil, dass man ohne Pneumatikversorgung arbeiten kann. Auch hier kann man die Achsen einzeln klemmen, was ebenso einen Komfortgewinn als auch einen zeitlichen Gewinn bei bestimmten Messungen verursachen kann. Dabei kann diese mechanische Klemmung mittels einer Verschraubung betätigt werden.
  • Auch eine elektrische beziehungsweise elektro-mechanische Klemmung ist denkbar. Diese könnte auf einer Trommelbremse basieren. Dabei würde das Stellelement elektrisch angetrieben die Bremsbeläge auf die Bremstrommel drücken und somit die Bremswirkung und damit die Klemmung herstellen. Auch diese Klemmung wäre für eine Klemmung jeder einzelnen Achse, sowie für mehrere Achsen simultan als auch für eine Klemmung aller Achsen gleichzeitig geeignet, unter Verwendung einer geeigneten Steuerung.
  • Auch Kombinationen solcher Klemmungen sind denkbar.
  • Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass ein integrierter Gewichtsausgleich vorgesehen ist. Im besonderen Maße ist auch der integrierte Gewichtsausgleich wichtig. Dieser ist mit seinen kompakten Abmessungen in mindestens ein oder mehrere Gelenke integriert wodurch der Benutzer den Messgelenkarm ermüdungsfrei nutzen kann. Dabei werden auftretende Momente, hervorgerufen durch die einzelnen Gewichte mechanisch oder elektromechan kompensiert.
  • Wesentlich ist außerdem, dass das Höhenmess- und Anreißgerät eine Vorrichtung aufweist, die eine Deckenmontage zuläßt.
  • Eine weitere sinnvolle Option zu den Verschiebetischen kann eine 7. Achse zur Deckenmontage sein. Damit kann man den Bediener in die Lage versetzen beispielsweise Lötpunkte in -line zu vermessen. Hier ist eine Klemmung einer oder mehrerer Achsen im besonderen Maße sinnvoll, da der Bediener so von dem Messgelenkarm in seiner normalen Arbeit nicht behindert wird und er sich nur bei Bedarf den Messarm in seinen Arbeitsbereich bewegen kann. Hier wäre auch eine Reduzierung der Achsen und damit der Freiheitsgrade interessant, da auf Grund der Bedienung nicht alle Achsen vollständig genutzt werden können oder müssen. Dies wiederum könnte einen Kostenvorteil darstellen.
  • In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass als Rechner ein PC oder ein Notebook oder ein PDA (Personal Digital Assistant) in Verbindung mit einem PC oder Notebook verwendet wird.
  • Außerdem wäre eine preiswerte „Stand-alone" Lösung interessant. Dabei würde der Messgelenkarm, welcher bisher meist mittels eines PCs oder eines Notebooks betrieben bzw. bedient wird kostenmäßig reduziert.
  • Dabei würde ein handelsüblicher PDA (oder vergleichbares), ausgestattet mit einer handelsüblichen Software (Betriebssystem), zum Einsatz kommen.
  • Der genannte PDA würde eine einfache, speziell für diese Anforderungen entwickelte Anwendungssoftware beinhalten. Diese Software kann den Bediener in die Lage versetzen einfache Messungen auszuführen (beispielsweise Bohrungen oder Kanten vermessen) und kann die Raumkoordinaten (X, Y, Z), sowie weitere Werte, welche bestimmt werden sollen, anzeigen und verarbeiten (beispielsweise Längen oder Durchmesser).
  • Der Datenaustausch mit einem festinstallierten PC kann dann via WLAN, Bluetooth oder diversen Speichermedien wie SD-Karten erfolgen. Somit ist auch eine Nachhaltigkeit der Daten gewährleistet.
  • Der Hauptvorteil an einer solchen Lösung ist das geringere Gesamtgewicht und niedrigere Preis, da ein Notebook vergleichsweise groß und teuer ist. Die Anwendersoftware auf dem PDA kann gegenüber der kompletten Software auf das notwendige reduziert werden.
  • Ein weiterer Vorteil der "Stand-alone" Lösung mit dem PDA ist die Möglichkeit den Messgelenkarm als Ersatz für die bisher verwendeten mechanischen Messgeräte einzusetzen. Dieser wird damit ein hochgenaues Standardmessgerät für die Längen- und Abstandsmessung, das den großen Vorteil hat, das eine Protokollierung der Ergebnisse per Netzwerk (WLAN) durchgeführt werden kann. Auch lassen sich Stichprobenmessungen beispielsweise bei der Qualitätssicherung durchführen, die direkt per Netzwerk in die Auswertungsstatistik einfließen kann.
  • Toleranzwerte, die der Anwender automatisch mit den Vorgaben der Stichprobenmessung aus dem Netzwerk erhält, können ausgewertet werden. Eine optische und/oder akustische Wammeldung kann ausgegeben werden, wenn die gemessenen Werte aus dem Toleranzbereich fallen oder nahe der Toleranzgrenze liegen.
  • Die Auswahl der zu messenden Objekte oder Geometrien kann auch akustisch geschehen. Per Sprachbefehl könnte der Anwender beispielsweise einen Kreis oder einen Abstand oder eine vorgegebene Stichprobe auswählen.
  • Eine günstige Ausführungsform sieht vor, dass die Erfassung der Messwerte durch eine optische und/oder fotografische Vorrichtung erfolgt. Hierbei lassen sich die Messwerte durch eine entsprechende Vorrichtung erfassen und entsprechend an den Rechner weiterleiten, so dass dann eine Auswertung erfolgen kann.
  • Eine witere Ausführung sieht vor, dass in mindestens einem Drehgelenk und/oder in einem mindestens einem Arm ein Beschleunigungssensor angeordnet ist. Auf Grund von Massenträgheitskräften und Beschleunigungen, welche mittels einer Aktorik erzeugt werden und nicht durch eine zweite Hand des Bedieners am Messgelenkarm aufgefangen werden können, kann es zu Vibrationen kommen. Hier ist das Regelverhalten der Steuerung/Regelung ebenso wichtig, wie das Ruhemoment bzw. Losbrechmoment des Antriebs (Motor und Getriebe) und die Antriebs- und Bremsleistungen. Damit hängt auch direkt die Messgeschwindigkeit zusammen, da erst bei Erreichen annähernd völliger mechanischer Ruhe gemessenen werden sollte.
  • Die Protokollierung wäre also für eine qualitative Bewertung der Messergebnisse entscheidend, die Kontrolle ist wichtig um ein qualitativ gutes Ergebnis zu erzielen.
  • Machbarkeit:
  • Ein bzw. mehrere Beschleunigungssensoren werden mit Vorteil eingesetzt, idealerweise ist in jedem Gelenk oder zumindest in jedem Verbindungselement jeweils ein Beschleunigungssensor vorgesehen. Dessen Messwerte werden in die Steuerung/Regelung integriert, sodass ein permanenter Vergleich zu einer maximal zulässigen Sollschwingung stattfinden kann. Erst ab Unterschreiten einer bestimmten Amplitude darf bzw. sollte gemessen werden. Dadurch könnten Zeiten, bei denen der Proband mit verringerter Anfahrgeschwindigkeit angefahren werden würde, reduziert werden und die Effizienz einer solchen Messeinrichtung könnte so optimiert werden.
  • In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass Dehnungs-Mess-Streifen vorgesehen sind, welche eine Durchbiegung mindestens eines Armes sensieren und ggf. eine Kompensationsvorrichtung aktivieren. Durch die verwendung von Dehnungs-Mess-Streifen könnten Durchbiegungen am Gerät kontrolliert und anschließend kompensiert werden. Hierdurch läßt sich eine erhöhte Genauigkeit der Messwerte erzielen.
  • In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass mindestens eines der Drehgelenke antreibbar ist. Hier wären elektrische Antriebe bestehend aus Elektromotoren oder spezielle Getriebekonzepte anwendbar. Außerdem sind Riemenantriebe und Linearantriebe mit einer entsprechenden Übersetzung einsetzbar.
  • Mit Vorteil können als Antriebe pneumatische und/oder hydraulische Vorrichtungen vorgesehen werden. Vorteilhaft ist heirbei, dass durch Ausnutzung einer Dämpfung in der Hydraulik oder der Pneumatik hohe Antastgeschwindigkeiten ausgeführt werden können.
  • Auf Grund von Antriebskräften kann es zu einer Unruhe, also Schwingungen des Messgelenkarmes kommen. Neben der Regelung, welche über die Dämpfung der jeweiligen Materialien die Unruhe ausschwingen lässt, kann ein Gegentrieb vorgesehen werden. Dieser sollte ebenfalls mit Beschleunigungssensoren ausgestattet sein und somit in die Lage versetzt werden, den auftretenden Kräften entgegenzuwirken. Beispielsweise durch Beschleunigung in der entgegengesetzten Richtung des Hauptantriebes in Antastnähe. Dieses Prinzip basiert auf dem Konzept der Interferenz.
  • Nach einem weiteren Merkmal ist vorgesehen, dass der Antrieb ein- bzw. auskuppelbar ist.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.
  • Es zeigt:
  • 1 ein Höhenmess- und Anreißgerät in Ansicht, wobei die Vorrichtung mit seche angetriebenen Gelenken versehen ist,
  • 2 ein Höhenmess- und Anreißgerät in Ansicht, bei dem die einzelnen Gelenke feststellbar sind,
  • 3 ein Höhenmess- und Anreißgerät in Ansicht in Standartbauweise,
  • 4 ein Höhenmess- und Anreißgerät in Ansicht bei dem gabelförmige Gelenke vorgesehen sind,
  • 5 ein Höhenmess- und Anreißgerät in Ansicht bei dem durch eine vorteilhafte Anordnung der Gelenke eine Verbesserung im Handling auf engem Raum erzielt werden kann,
  • 6 als Einzelheit ein Gelenk mit einer Drehbegrenzung durch eine Kugel in einer Kugelumlaufbahn,
  • 7 eine PC-Maus im Arm integriert, als Einzelheit,
  • 8 ein Drehgelenk bei dem ein Schleifring vorgesehen ist,
  • 9 ein Höhenmess- und Anreißgerät in Ansicht mit der Möglichkeit einer optischen Erfassung der Messwerte,
  • 10 einen Verschiebetisch zur Aufnahme eines Höhenmess- und Anreißgerätes.
  • 11 ein Höhenmess- und Anreißgerät mit einem ausschließlich optisch arbeitenden Taster.
  • Das in 1 dargestellte Höhenmess- und Anreißgerät ist zum dreidimensionalen Messen und/oder Anreißen von Werkstücken ausgebildet. Es besteht im wesentlichen aus dem Basisteil 6, mehreren beweglichen Armen 7, wobei einer der Arme 7 ein Messwerkzeug 8 trägt. Die Drehgelenke 1 sind mit Messmitteln versehen und geben ihre Position an einen Rechner 4 weiter. Der Rechner dient zur Bestimmung und/oder der Erfassung und/oder der Speicherung der Messwerte, welche vom Messwerkzeug 8 angefahren werden.
  • Jedes Drehgelenk 1 ist mit einem Antrieb 2 versehen, so dass dieses Höhenmess- und Anreißgerät eine angetriebene Variante der einzelnen Messgelenkarme 7 darstellen. Der Einsatz ist in jeglicher Bauform denkbar. Hier werden ein oder mehrere Gelenke 1 mittels einer Aktorik angetrieben. Diese Aktorik kann manuell oder motorisch sein.
  • Die 2 zeigt einen Messgelenkarm mit Klemmung. Dabei ist eine pneumatische Klemmung in den Gelenken 1a bis 1d vorgesehen, sowie eine einfache mechanische Klemmung in den Gelenken 1e und 1f. Es wäre auch denkbar alle Gelenke 1 mit einem einheitlichen Klemmungstypen zu versehen oder auch nur bestimmte Gelenke 1 zu klemmen. Außerdem Ware noch eine motorisch/manuell angetriebene mechanische Klemmung oder eine elektro /magnetische Klemmung möglich. Die Klemmung der Gelenke 1a bis 1d erfolgt durch eine Scheibe 9, die entsprechend über eine hydraulische oder pneumatische Druckvorrichtung 11 beaufschlagt wird. Die Klemmung der Gelenke 1e bis 1f wird durch eine Reibvorrichtung 10 vorgenommen. Auch bei diesem Höhenmess- und Anreißgerät erfolgt die Übertragung der Messwerte ausgehend vom Basisteil 6 zu einem Rechner 4.
  • 3 zeigt eine Standartbauform eines Höhenmess- und Anreißgerätes bestehend aus dem Basisteil 6, dem Rechner 4, den Armen 7a und 7b, sowie den Gelenken 1a bis 1f.
  • In der 4 ist eine Ausführung mit Gelenken 1a bis 1f dargestellt, bei der die Gelenke gabelförmig ausgebildet sind. Auch diese Bauform läßt sich ohne weiteres mit einer Klemmungvorrichtung kombinieren. Der Vorteil dieser Konstruktion liegt in der gleichmäßigen Verteilung der Auflagekräfte, wodurch es zu weniger Genauigkeitsverlusten bei den Messvorgängen durch eine Durchbiegung kommt. Es folgt auf ein Drehgelenk 1c und 1e jeweils ein Schwenkgelenk 1d und 1f. Dies hat Vorteile, was die Beweglichkeit und damit Flexibilität des Messgelenkarmes angeht.
  • Aus der 5 ist eine andere Angeordnung der gelenke 1a bis 1f dargestellt. Es folgt wie in 4 ebenfalls auf ein Drehgelenk 1c und 18 jeweils ein Schwenkgelenk 1d und 1f. Die Vorteile, bezüglich der Beweglichkeit und der Flexibilität des Messgelenkarmes entsprechen der Ausführung gemäß 4.
  • Gemäß 6 wird die Begrenzung des Verdrehwinkels eines Gelenkes 1 des drehbaren Teiles 3 gegenüber dem weiteren drehbaren Teiles 5 durch eine umlaufende Kugel 12 auf 600° dargestellt. Dabei ist die Kugel 12 beidseitig (Welle und Lagerrohr) durch eine Kugelbahn 13 geführt, wobei jede Kugelbahn 13 für sich eine Begrenzung 14 aufweist. Somit ist ein Endanschlag vorhanden, welcher die Begrenzung der Drehtfreiheit auf mehr als eine Umdrehung aber weniger als zwei Umdrehungen begrenzt. Es wären auch Begrenzungen mit mehr als zwei Umdrehungen (> 720°) denkbar. Hier müsste ein Zwischenstück verbaut werden, welches wiederum beidseitig eine Kugelbahn 13, mit jeweils einer in diesen Kugelbahnen rollenden Kugel 12, aufweist.
  • 7 beschreibt die in den Messgelenkarm 7 integrierte Maus 14 (PC-Maus). Diese ist voll kompatibel zu handelsüblichen PC – Mäusen und hat die gleichen Schnittstellen. Somit lässt sich diese auch direkt an einen Rechner 4 anschließen. Die Bewegungssteuerung erfolgt dabei nicht über eine Bewegung einer Kugel oder über eine optische Abtastung sondern über eine Art Pin 15. Dieser lässt sich ähnlich einem Joystick bedienen. Später wären aber auch optische, resistive oder kugelbasierende Mäuse 14 denkbar. Die tasten 16a und 16b entsprechen in ihrer Funktion ebenfalls denen einer handelsüblichen PC Maus.
  • Die 8 zeigt schematisch den üblichen Aufbau eines Schleifringes 17 (bzw. eines Schleifkontaktübertragers) ohne Gehäuse bei Anwendung in einem Gelenk 1. Dabei werden Signale uber eine verschiedene Anzahl von Ringen und damit auch Kontakten über eine Welle 18 (Rotor) zu einem Stator 19 übertragen. Somit sind auch Datenübertragungen bei einer hohen Anzahl von Umdrehungen eines Gelenkes 1 möglich, ohne dass ein Kabelbruch befürchtet werden muss.
  • Aus der 9 ist die Möglichkeit gezeigt, den Messgelenkarm 7 mit einer optischen Erfassung auszustatten, die mit einem Taster kombiniert ist, so dass mechanisch und/oder optisch angetastet werden kann. Um das Tast- oder messergebnis nicht zu verfälschenist der Objektivsensor vom Messarm aus gesehen hinter der Tastspitze angeordnet. Hierzu können Kameras wie eine CCD-Kameras verwendet werden. Dabei wäre sowohl eine fotografische als auch eine (dokumentierende) filmende Erfassung möglich. Speziell bei der fotografischen Erfassung könnte mittels Bildverarbeitung eine Auswertung der Oberflächen und/ oder Messpunkte erfolgen. Auslöser könnte der messende Taster im Arm 7 oder ein manueller Auslöser sein. Eine andere Möglichkeit optischer Erfassungen wäre ein Laser. Hier wären neben Triangulationsiasern, der eher als Taster eingesetzt werden würde (in der Regel zur Längenmessung eingesetzt) vor allem Laserscanner möglich. Durch Kombination mehrerer Laserlinien lässt sich ein dreidimensionales Abbild erzeugen, welches mittels Software wieder in CAD-Systeme übertragen werden kann. Somit entsteht sehr schnell wieder ein sogenanntes "Solid" (massives virtuelles Bauteil) oder ein Muster von Punkten und/oder Linien, welches vor Allem für Reverse Engineering interessant ist
  • Die 10 zeigt die Möglichkeit ein Höhenmess- und Anreißgerät mit zwei weiteren linearen Achsen zu kombinieren. Hierzu wird auf mindestens zwei Linearführungen 20 eine Aufnahmeplatte 21 geführt, die das Höhenmess- und Anreißgerät trägt. Dies ist eine erweiterte Version der "7. Achse". Prinzipiell können durch eine Zwischenplatte 22 zwei "7. Achsen" miteinander kombiniert werden. Als lineare Achsen können handelsübliche Linearführungen 20 verwendet werden. Aber auch die anderen Kombinationen wie Laufrollen und Luftlagerführungen könnten realisiert werden.
  • Alle Linearachsen sind kombiniert mit einem Messsystem. In Kombination mit diesem ließe sich auch eine motorische Ansteuerung realisieren, sodass die Linearachsen nicht zwangsweise manuell verschoben werden müssen. Auch eine Klemmung dieser Achsen (nicht veranschaulicht) ist sinnvoll, damit das Höhenmess- und Anreißgerät während einer Messung nicht die Position ändert. Hier können marktübliche Klemmung eingesetzt werden.
  • Die 11 zeigt einen Ausschnitt eines Höhenmess- und Anreißgerätes bei dem als Mess- oder Anreißwerkzeug ausschließlich ein optischer Sensor verwendet wird, der dann – im Gegensatz zu 9 – die Position der Tasterachse einnimmt, d. h. die Linsenachse verläuft kongruent zur Tasterachse.
  • 1
    Drehgelenk
    2
    Antrieb
    3
    drehbares Teil
    4
    Rechner
    5
    drehbares Teil
    6
    Basisteil
    7
    Arm
    8
    Messwerkzeug
    9
    Scheibe
    10
    Reibvorrichtungl
    11
    Druckvorrichtung
    12
    Kugel
    13
    Kugelbahn
    14
    Maus (PC Maus)
    15
    Pin
    16
    Tasten
    17
    Schleifring
    18
    Welle
    19
    Stator
    20
    Linearführung
    21
    Aufnahmeplatte
    22
    Zwischenplatte
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 4403901 A1 [0002]
    • - DE 29816854 U1 [0003]

Claims (29)

  1. Höhenmess- und Anreißgerät zum insbesondere dreidimensionalen Messen und/oder Anreißen von Werkstücken, bestehend aus einem Basisteil, mindestens einem beweglichen, ein Mess- oder Anreißwerkzeug tragenden und mit dem Basisteil direkt oder indirekt verbundenen Arm, wobei jeder Arm mit mindestens einem Drehgelenk versehen ist, dabei wird die Position des Mess- und/oder Anreißwerkzeuges über Messmittel des jeweiligen Drehgelenkes direkt oder indirekt an einem, ein entsprechendes Rechnerprogramm aufweisenden Rechner zur Bestimmung und/oder Erfassung und/oder Speicherung der Messwerte geleitet, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei dreh- und schwenkbare Drehgelenke (1) vorgesehen sind, deren Schwenkachsen durch die benachbarten Anbauteile in ihrer Drehfreiheit begrenzt sind und dass mindestens eine der Drehachsen in ihrem Verdrehwinkel begrenzt ist, wobei die übrigen Drehachsen unbegrenzt drehbar angeordnet sind.
  2. Höhenmess- und Anreißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrehwinkel eines der Drehgelenke (1) auf 600° beschränkt ist.
  3. Höhenmess- und Anreißgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzung des Drehwinkels durch eine umlaufende Kugel erfolgt.
  4. Höhenmess- und Anreißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Drehgelenke (1) zur Signalübertragung mit einer entsprechenden Anzahl von Schleifringen versehen ist.
  5. Höhenmess- und Anreißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestes eines der Drehgelenke (1) als Gabelgelenk ausgebildet ist.
  6. Höhenmess- und Anreißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden miteinander zusammenwirkenden Teile mindestens eines der Drehgelenke (1) außermittig angeordnet sind.
  7. Höhenmess- und Anreißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Basisteil auf einem Verschiebetisch fixiert ist, der in mindestens einer Linearachse bewegbar angeordnet ist.
  8. Höhenmess- und Anreißgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschiebetisch manuell oder aktuatorisch bewegbar ist.
  9. Höhenmess- und Anreißgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuatorische Bewegung mittels eines elektromechanischen Antriebes erfolgt, der ggf. mit einer entsprechenden Steuerung versehen ist.
  10. Höhenmess- und Anreißgerät nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Verschiebetisch eine Lagerung aufweist, die als Luftlagerung oder Linearführung ausgeführt ist.
  11. Höhenmess- und Anreißgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschiebetisch für die jeweilige bewegbare Linearachse ein Messsystem zur Erfassung der Wegänderung aufweist.
  12. Höhenmess- und Anreißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Höhenmess- und Anreißgerät mit einer EDV-Maus versehen ist.
  13. Höhenmess- und Anreißgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die EDV-Maus im Bereich des Mess- und Anreißwerkzeuges angeordnet ist.
  14. Höhenmess- und Anreißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Drehgelenke in einer gewünschten Position klemmbar gehalten ist.
  15. Höhenmess- und Anreißgerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmung mittels einer Bremstrommel erfolgt.
  16. Höhenmess- und Anreißgerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmung mechanisch, elektrisch oder elektro-mechanisch erfolgt.
  17. Höhenmess- und Anreißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein integrierter Gewichtsausgleich vorgesehen ist.
  18. Höhenmess- und Anreißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Höhenmess- und Anreißgerät eine Vorrichtung aufweist, die eine Deckenmontage zuläßt.
  19. Höhenmess- und Anreißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Rechner ein PC oder ein Notebook oder ein PDA (Personal Digital Assistant) in Verbindung mit einem PC oder Notebook verwendet wird.
  20. Höhenmess- und Anreißgerät nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein Datentausch von einem PDA zu einem PC oder Notebook via WLAN, Bluetooth oder verschiedenen Speichermedien z. B. SD-Card erfolgt.
  21. Höhenmess- und Anreißgerät nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass zur optimalen Ausnutzung ein BUS (Datenverarbeitung) verwendet wird, z. B. EnDat, CAN oder EtherCAT.
  22. Höhenmess- und Anreißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von marktüblichen Zusatzkomponenten wie z. B. eine EDV-Maus, Speichermedien, Laserscanner, Kameras oder andere Komponenten eine Verbindung zum Rechner über USB und/oder PS/2 Signale erfolgt.
  23. Höhenmess- und Anreißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Höhenmess- und Anreißgerät mit einem Fingerabdrucksensor und einer entsprechenden Software zur Erkennung der Bedieners versehen ist.
  24. Höhenmess- und Anreißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Messwerte durch eine optische und/oder fotografische Vorrichtung erfolgt.
  25. Höhenmess- und Anreißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem Drehgelenk und/oder in einem mindestens einem Arm ein Beschleunigungssensor angeordnet ist.
  26. Höhenmess- und Anreißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Dehnungs-Mess-Streifen vorgesehen sind, welche eine Durchbiegung mindestens eines Armes sensieren und ggf. eine Kompensationsvorrichtung aktivieren.
  27. Höhenmess- und Anreißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Drehgelenke antreibbar ist.
  28. Höhenmess- und Anreißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Antrieb eine pneumatische und/oder hydraulische Vorrichtung vorgesehen ist.
  29. Höhenmess- und Anreißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb ein- bzw. auskuppelbar ist.
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