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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vermessen von Bauteilen, insbesondere von Karosseriebauteilen von Kraftfahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Zur Vermessung von zum Beispiel Karosseriebauteilen werden auch berührungslose Koordinatenmesssysteme verwendet, bei denen ein optischer Sensor aus verschiedenen Positionen auch des Messobjekts digitale Aufnahmen macht. Das Bauteil wird dazu auf eine rahmenförmige Bauteilaufnahme präzise positioniert aufgespannt. Anhand von Zielmarken, die auf der Bauteilaufnahme und ggf. am Messobjekt angebracht sind, können Einzelaufnahmen zu einem Ganzen räumlich zusammengesetzt werden. Dazu kann es erforderlich sein, dass an der Bauteilaufnahme Zielmarken tragende Bügel erforderlich sind, die nach dem Aufspannen des Bauteils gezielt an der Bauteilaufnahme angebracht sind und erfassbare Messpunkte bilden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die eine schnelle Aufspannung der zu vermessenden Bauteile und eine robuste, einfach handhabbare Konstruktion aufweist.
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Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angeführt. Vorteilhafte und besonders zweckmäßige Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der zumindest eine, in der Regel aber mehrere Bügel, am Grundrahmen beweglich gelagert und zumindest in einer definierten Messposition arretierbar ist. Die in räumlich definierten Positionen angeordneten Bügel werden dementsprechend nicht gesteckt, geschraubt, etc., sondern nach dem Aufspannen des Bauteils schnell und präzise in ihre Position verbracht und arretiert. Sodann kann die Vermessung in an sich bekannter Weise durchgeführt werden.
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Die Bügel könnten zum Beispiel über Schwenklager verschwenkbar angeordnet sein; bevorzugt wird jedoch vorgeschlagen, dass die Bügel in Linearführungen in horizontaler und/oder in vertikaler Richtung verstellbar geführt sind. Dies hat insbesondere den Vorteil großer Verstellwege und der Arretierbarkeit in nahezu beliebig vielen Positionen, so dass in einfacher Weise unterschiedliche Bauteile vermessbar sind. Große Verstellwege erleichtern auch das Aufspannen des Bauteils ohne jegliche Beeinträchtigung durch die im Grundrahmen verschieblichen Bügel. Zur Arretierung der Bügel können bevorzugt in den Holmen des Grundrahmens definiert Bohrungen vorgesehen sein, in die an den Bügeln verschieblich angeordnete Arretierbolzen einrastbar sind.
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Des Weiteren können die Bügel U-förmig ausgebildet sein und durch unterschiedliche Längen deren vom Grundrahmen abragender Schenkel ggf. auch übereinander bzw. sich kreuzend positionierbar sein, um zum Beispiel einen Gitterrahmen mit entsprechend vielen Zielmarken zu bilden.
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Zur Erzielung einer relativ leichten Konstruktion der Bauteilaufnahme können die Bügel biegesteif in Faserverbundtechnik oder aus dünnwandigen Metallrohren, insbesondere Leichtmetallrohren, hergestellt sein.
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Ferner können die Linearführungen am Grundrahmen durch Kugelketten gebildet sein, an denen die Bügel über entsprechende Schlitten geführt sind. Daraus resultiert eine leichtgängige und dennoch sehr präzise Verstellbarkeit und Positionierung der Bügel.
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In einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann der Grundrahmen gegenüber dem Traggestell über zumindest eine einheitliche Schwenkachse verschwenkbar und in definierten Schwenkstellungen feststellbar sein. Dadurch kann das Messobjekt in einfacher Weise zur Vermeidung von Abschattungen und zu Mehrfachaufnahmen in verschiedene Positionen verbracht und vermessen werden. Besonders bevorzugt kann die Verstellung des Grundrahmens in die Schwenkstelllungen mittels eines selbsthemmenden Stellgetriebes (zum Beispiel einem Schneckentrieb) bewirkt sein. Die Verstellung kann manuell (Handkurbel) oder mittels elektrischem Antrieb bewerkstelligt werden.
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Wenn die Schwenkbarkeit des Grundrahmens über eine horizontale Schwenkachse erfolgt, wird des Weiteren vorgeschlagen, dass die Vertikalholme des Grundrahmens im Querschnitt ein Rechteckprofil aufweisen, das um die Schwenkachse eine größere Biegesteifigkeit als in Richtung der Schwenkachse aufweist. Daraus resultiert eine hohe Biegesteifigkeit des Grundrahmens um die Schwenkachse bei einer dennoch gewichtsgünstigen Konstruktion. Messungenauigkeiten aufgrund von minimalen Durchbiegungen des Grundrahmens in der horizontalen Schwenkstellung sind dadurch ausgeschlossen.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können neben den beweglichen Bügeln außerhalb des Aufspannbereichs des Bauteils auch starr mit dem Grundrahmen verbundene und zur Aufnahme von Zielmarken dienende Streben vorgesehen sein. Diese ebenfalls mit Zielmarken versehenen Streben versteifen den Grundrahmen zusätzlich, ohne jedoch die Aufspannung des Bauteils zu behindern. Wird die Bauteilaufnahme zum Beispiel von einer Vorderseite aus mit den Messobjekten bestückt, so können an deren Rückseite starre, der Vermessung dienende Streben vorgesehen sein.
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Schließlich können die Bügel und/oder die Streben rohrförmig oder stabförmig mit kreissymmetrischem Außenumfang ausgeführt sein und ggf. in die Oberfläche eingearbeitete Abflachungen zur verzerrungsfreien Aufnahme der Zielmarken aufweisen. Dementsprechend können in beliebigen Winkellagen zur Umfangsrichtung Zielmarken positioniert werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der beigefügten, schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Bauteilaufnahme zur optischen Koordinatenvermessung eines Karosseriebauteils für Kraftfahrzeuge mit einem Traggestell, einem schwenkbaren Grundrahmen mit Aufspanneinrichtungen und mit linear verschieblichen Bügeln zur Aufnahme von Zielmarken des digitalen Messsystems;
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2 in vergrößerter Darstellung die Linearführung eines der beweglichen Bügels;
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3 eine teilweise Seitenansicht des Grundrahmens mit einem der U-förmigen Bügel; und
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4 eine zur 1 alternative Bauteilaufnahme mit in horizontaler und vertikaler Richtung verstellbaren Bügeln zur Aufnahme definierter Zielmarken.
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Die 1 zeigt in raumbildlicher Darstellung eine Bauteilaufnahme 10 zur präzisen Aufspannung und optischen Vermessung eines Bauteils, hier einer Kraftfahrzeugtüre 12, nach dem optischen Koordinatenmesssystem.
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Dabei werden in bekannter Weise am Bauteil 12 und an der Bauteilaufnahme 10 an definierten Positionen Zielmarken als Messpunkte (nicht dargestellt) angebracht, die dazu dienen, über einen optischen Sensor digital aufgezeichnete und aus verschiedenen Positionen aufgenommene Einzelaufnahmen zu einem Ganzen zusammenzusetzen, um großflächig Messergebnisse in einer sogenannten Punktewolke zu erhalten.
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Die Bauteilaufnahme 10 weist dazu einen einfachen, rechteckförmigen Grundrahmen 14 mit zwei Vertikalholmen 16 und zwei Horizontalholmen 18 auf, die fest miteinander verbunden sind.
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Der Grundrahmen 14 ist über eine etwa mittig angeordnete, horizontale Schwenkachse 20 an einem festen Traggestell 22 verschwenkbar gelagert. Das Traggestell 22 setzt sich aus einem aus Trägern gebildeten Grundgestell 22a und nach oben abragenden Tragsäulen 22b zusammen.
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An den Tragsäulen 22b des Traggestells 22 sind dazu nicht näher dargestellte Schwenklager 24 vorgesehen. Auf das in der Zeichnung 1 rechte Schwenklager 24 wirkt als Stellgetriebe 26 ein hoch übersetzter Schneckentrieb, mittels dem der Grundrahmen 14 entweder mittels einer Handkurbel manuell oder mittels eines elektrischen Antriebsmotor (nicht dargestellt) elektrisch um die horizontale Schwenkachse 20 in definierte Winkelstellung relativ zu den Tragsäulen 22b verstellbar ist.
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Zur Erzielung einer hohen Biegesteifigkeit des Grundrahmens 14 sind zumindest die Vertikalholme 16 im Querschnitt rechteckförmig ausgeführt, mit einer größeren Biegesteifigkeit um die Schwenkachse 20. Die Holme 16, 18 des Grundrahmens 14 können im Übrigen aus Leichtmetall oder dünnwandigem Stahl als geschlossene Hohlprofile hergestellt sein.
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An den Vertikalholmen 16 sind im Ausführungsbeispiel zur Vermessung der Kraftfahrzeugtüre 12 jeweils zwei nicht näher dargestellte Aufspanneinrichtungen 28 befestigt, die die Kraftfahrzeugtüre 12 in einer definierten Position zum Grundrahmen 14 bzw. innerhalb der Holme 16, 18 halten.
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Ferner sind an dem Grundrahmen 14 mehrere noch zu beschreibende Bügel 30 und Streben 32 in definierten Positionen angeordnet, die u. a. die vorgenannten Zielmarken für die optische Vermessung tragen, wobei die Streben 32 zusätzlich den Grundrahmen 14 versteifen.
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Die im Ausführungsbeispiel rückwärtigen zwei Streben 32 erstrecken sich in vertikaler Richtung und sind an den Horizontalholmen 18 des Grundrahmens 14 starr angeordnet bzw. mit diesen fest verbunden.
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Der Grundrahmen 14 bzw. dessen Holme 16, 18 weisen wie ersichtlich ist Lochreihen bzw. gezielt versetzte Bohrungen (einheitlich mit 34 bezeichnet) auf, mittels denen die Position der Streben 32 und der Bügel 30 jeweils an das zu vermessende Objekt gezielt anpassbar ist.
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Die Bügel 30 (vergleiche auch 2 und 3) sind U-förmig aus durch Eckstücke 30c miteinander verbundenen Rohrabschnitten bzw. einem vertikal ausgerichteten Basisrohr 30a und zwei davon horizontal in einer Länge a abragenden Schenkeln 30b ausgebildet.
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Die Bügel 30 sind über eine obere und eine untere Linearführung 36 an den Horizontalholmen 18 verschiebbar geführt. Die Linearführung 36 setzt sich aus einer schienenförmigen Kugelkette 36a (2) und darauf geführten, an den Schenkeln 30b der Bügel 30 befestigten Schlitten 36b zusammen. Über die Linearführungen 36 können die Bügel 30 nach außen, den Vertikalholmen 16 zu verfahren werden, so dass der Aufspannbereich für die Türe 12 frei zugänglich ist.
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Nach dem Aufspannen der Kraftfahrzeugtüre 12 werden die Bügel 30 in die in 1 beispielsweise dargestellte Position verfahren und dort arretiert.
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Dazu ist an den Schlitten 36b (2) ein eine Seite der Horizontalholme 18 überragender Arm 36c vorgesehen, in dem ein Arretierbolzen 36d verschiebbar gelagert ist und der in eine der definiert versetzten Bohrungen 34 einrastbar ist (vergleiche eingezeichneter Pfeil).
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Die an der Vorderseite des Grundrahmens 14 angeordneten drei Bügel 30 sowie die Streben 32 können zur Gewichtsverminderung aus faserverstärktem Kunststoff (zum Beispiel CFK oder GFK) oder aus Leichtmetallrohren hergestellt sein. Die Außenkonfiguration ist bevorzugt kreissymmetrisch ausgeführt mit ggf. vorgesehenen Abflachungen (nicht dargestellt) zur gezielten, ggf. auch winkelversetzten Aufbringung der Zielmarken.
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Die 4 zeigt ein zur 1 alternatives Ausführungsbeispiel, das nur soweit beschrieben ist als es sich von der 1 wesentlich unterscheidet. Funktionell gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Gemäß 4 sind zu den drei vertikal ausgerichteten Bügeln 30 zwei weitere, horizontal ausgerichtete Bügel 30 verwendet, die ebenfalls Zielmarken tragen und damit quasi einen Gitterrahmen bilden.
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Damit die Bügel 30 nicht kollidieren, sind die Längen a deren Schenkel 30b unterschiedlich ausgeführt, so dass an den Kreuzungspunkten ein entsprechender Freigang vorliegt.
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Die Linearführungen 36 sowie die Arretierungsbolzen 36d gemäß 2 sind sowohl an den Horizontalholmen 18 als auch analog an den Vertikalholmen 16 des Grundrahmens 14 ausgeführt und nicht nochmals beschrieben.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt.
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So könnten anstelle der Linearführungen 36 (die auch als Schwalbenschwanzführungen ausgeführt sein könnten) auch Schwenklagerungen zum Verschwenken der Bügel 30 verwendet sein. Entscheidend ist, dass die die Zielmarken tragenden Bügel 30 ohne größeren Montageaufwand nach dem Aufspannen des Messobjekts 12 präzise in die Messposition verstellbar und dort arretierbar sind.
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Mittels des Stellgetriebes 26, das ggf. auch ein anderes, hochübersetztes Stellgetriebe (zum Beispiel ein Planetengetriebe oder ein Harmonic drive Getriebe) sein kann, kann der Grundrahmen 14 in exakt definierte Schwenkpositionen eingestellt werden, um unterschiedliche Messaufnahmen zu ermöglichen, die dann mittels der Zielmarken einander definiert zuordenbar sind.
