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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronisch steuerbare Universal-Messaufnahme.
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Messaufnahmen spielen in der Produktion eine große Rolle bei der Überprüfung der gefertigten Teile, wie beispielsweise Karosserieteile von Fahrzeugen. Mit Hilfe derartiger Messaufnahmen werden die zu überprüfenden Gegenstände aufgenommen und die Maßgenauigkeit der erzeugten Teile überprüft, beispielsweise um die Produktionsmittel auf Maßgenauigkeit nachzujustieren bzw. um Teile in einem laufenden Produktionsprozess auf ihre Maßgenauigkeit zu überprüfen und nicht maßgenaue Teile auszusortieren.
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Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die
DE 103 31 852 B4 bekannt, die eine Messaufnahmevorrichtung für Bauteile an einem Koordinatenmessstand zeigt. Ein flächiges Karosserieteil wird auf Säulen aufgelegt, die ihrerseits frei beweglich auf einer Platte angeordnet sind. Eine jede Säule weist einen Trägerkopf für das jeweilige zu vermessende Bauteil auf, wobei die Trägerköpfe für einen formschlüssigen Eingriff mit einem jeweiligen Bauteil ausgebildeten Ausrichtaufnahmen vorgesehen sind. Nachteilig ist somit, dass gesonderte Maßnahmen an zu vermessenden Bauteilen notwendig sind, um einen formschlüssigen Eingriff zu ermöglichen.
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Aus der
DE 196 40 579 C2 ist eine umrüstbare Tragausstattung, insbesondere für eine Messmaschine bekannt, bei der mittels einer portalartigen Greiffeinrichtung Messpunktaufnahmestützen auf eine gewünschte Koordinatenposition auf einer Platte angeordnet werden sollen. Die Stützen werden mittels Permanentmagneten auf der Platte gehalten und können mittels zugeführter Druckluft, nach Erzeugen eines entsprechenden Luftkissens, von der Platte weg angehoben und entsprechend versetzt werden.
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Aus der
DE 10 2004 045 801 B3 ist ein Verfahren und eine Hilfseinrichtung zum Positionieren einer Stütze für ein Messobjekt zum Vermessen mit einem Koordinatenmessgerät bekannt. Die Stütze weist einen kugelförmigen Messfühler auf und die gewünschten Stützen werden mittels einer Positioniereinrichtung auf einer Messplatte positioniert.
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Bei der Produktion von Kraftfahrzeugteilen ist eine bisherige Vorgehensweise, dass für jedes Bauteil eine eigene Messvorrichtung angefertigt wird, was einen extremen Aufwand bedeutet und zwar nicht nur hinsichtlich Werkzeugkosten, sondern auch Produktionszeit, da die vielen verschiedenen Messaufnahmen entsprechend gelagert und für ihren Betrieb an die Produktionsstraße gebracht und nach erfolgter Messung, wieder ins Lager gebracht werden müssen werden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Messaufnahme zu schaffen, mit der im Wesentlichen alle zu vermessenden Gegenstände bzw. Werkstücke aufgenommen werden können zur Durchführung der entsprechenden Messaufgaben, wobei insbesondere eine schnelle Anpassbarkeit der Messaufnahme an das zu messende Werkstück ermöglicht wird und ein Austausch mit weiteren Messaufnahmen sich erübrigt.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß weist die Universal-Messaufnahme eine Basisplatte auf, die eine Mehrzahl von einzelnen Feldern aufweist, die jeweils zur Aufnahme von zumindest einer säulenförmigen Messpunktaufnahme auf einem Feld dienen, wobei die Messpunktaufnahme auf dem Feld, auf dem sie angebracht ist, horizontal verschieblich ist, wobei die Messpunktaufnahme eine Basisstütze aufweist, an deren freiem Ende ein Messpunktfühler angeordnet ist, der eine Form von im Wesentlichen einer Kugel aufweist, und wobei die Messpunktaufnahme an ihrem freien Ende eine Ansaugeinrichtung aufweist, die mittels Unterdruck an dem zu vermessenden Gegenstand ansaugbar ist.
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Erfindungsgemäß kann somit die Messpunktaufnahme bzw. die Basisstütze der Messpunktaunahme horizontal beliebig in dem jeweiligen Feld verschoben werden, und damit jede Lage innerhalb des Feldes einnehmen. Mit Hilfe der Ansaugeinrichtung kann die Messpunktaufnahme schonend an das zu vermessende Werkstück angelegt und der Messpunkt fixiert werden, wobei zusätzliche Befestigungsvorrichtungen zur Fixierung des Werkstücks an der jeweiligen Messpunktaufnahme, insbesondere formschlüssige Vorrichtungen, vermieden werden können.
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Vorteilhafterweise weist die Basisstütze der säulenförmigen Messpunktaufnahme einen Gelenkarm auf, der gelenkig bewegbar gelagert ist und den Messpunktfühler und die Ansaugeinrichtung trägt, wobei der Messpunktfühler in seiner Höhe einstellbar ist. Damit wird eine universelle Ausrichtung der Messpunktaufnahme an das jeweils zu vermessende Werkstück erreicht, wobei sich bei Lageänderung des Messpunktfühlers die Ansaugeinrichtung dieser Lageänderung folgt.
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Mit Vorteil ist die Messpunktaufnahme auf dem Feld, auf dem sie angeordnet ist, motorisch bewegbar. Damit kann der Ort auf dem Feld, auf dem die Messaufnahme zu liegen kommen soll, motorisch angesteuert werden, wobei die Lagekoordinaten werkstückabhängig vorprogrammiert sein können. Mit anderen Worten, die einzelnen Lagepunke der Messpunktaufnahmen können elektronisch gesteuert angefahren werden. Dies führt nicht nur zu einer exakten Ausrichtung der Messpunktaufnahmen in Abhängigkeit von den zu vermessenden Werkstücken, sondern auch zu einer entsprechend schnellen und flexiblen Anpassbarkeit der gesamten Messaufnahme an das jeweilige zu vermessende Werkstück.
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Vorteilhafterweise weist jedes Feld der Basisplatte eine Schiene auf, entlang der die Messpunktaufnahme bewegbar, insbesondere motorisch bewegbar ist.
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Weiterhin ist vorteilhaft, dass die Schiene ihrerseits auf dem Feld längsbewegbar, insbesondere motorisch bewegbar ist, wobei die Längsbewegung der Schiene auf dem Feld quer zur Längsbewegung der Messpunktaufnahme in der Schiene verläuft. Durch die Überlagerung von zwei geradlinigen Bewegungen kann auf einfache Weise jede Ortslage auf einem solchen Feld erreicht werden.
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Weiterhin ist vorteilhaft, dass die Vermessung des Gegenstandes bzw. Werkstückes berührungslos mittels optischer Erfassung erfolgt, wobei die optische Erfassung dreidimensionaler Gegenstände bereits Stand der Technik ist.
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Ein weiterer vorteilhafter Schritt in Richtung einer vollautomatischen Produktion wird dadurch erreicht, dass die Übertragung des zu vermessenden Gegenstandes auf die Messaufnahme mittels Roboter erfolgt. Der Roboter ergreift somit den erzeugten und zu vermessenden Gegenstand und beschickt damit die Messaufnahme, wodurch der Messvorgang weitestgehend automatisiert ist.
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Vorteilhafterweise weist die Ansaugeinrichtung eine ringförmige biegsame Manschette auf, die sich an den zu vermessenden Gegenstand anschmiegen kann. Dadurch kann eine flexible und beschädigungsfreie Anlage der Messpunktaufnahme an den zu vermessenden Gegenstand erreicht werden und kann ein entsprechender Unterdruck in dem von der ringförmigen biegsamen Manschette gegebenen Raum erzeugt werden.
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Weiterhin ist vorteilhaft, dass die Messpunkaufnahme an ihrem freien Ende zumindest eine Öffnung aufweist, die mit einer Unterdruckleitung verbunden ist, die ihrerseits durch die Messaufnahme geführt und mit einer Vakuumpumpe verbunden ist. Somit kann vorteilhafterweise eine platzsparende Ausführungsform der Messpunktaufnahme unter Schaffen eines wirksamen Anbindens der Messpunktaufnahme an den zu vermessenden Gegenstand erreicht werden.
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In einer ersten bevorzugten Ausführungsform kann jedes Feld eine Messpunktaufnahme aufweisen, von denen dann die entsprechenden in Abhängigkeit von dem zu vermessenden Gegenstand aktiviert werden.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Darin zeigt:
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1 eine erfindungsgemäße Universal-Messaufnahme in perspektivischer Ansicht von seitlich oben;
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2 eine Draufsicht auf die Universal-Messaufnahme von 1;
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3 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von 2;
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4 eine Schnittansicht entlang der Linie B-B von 2;
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5 eine Schnittansicht entlang der Linie C-C von 2;
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6 eine säulenartige Messpunktaufnahme mit Basisstütze, Messpunktfühler und Ansaugmanschette; und
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7 vier verschiedene Stellungen des Messpunktfühlers aufgrund des gelenkig gelagerten Gelenkarmes.
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In den Figuren sind gleiche Elemente mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.
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Es wird zunächst Bezug genommen auf die 1 und 2. Die erfindungsgemäße Universal-Messaufnahme 1 weist eine Basisplatte 3 auf, die rechteckförmig ausgebildet ist. Sie weist eine relativ große Abmessung auf von beispielsweise 5 000 cm mal 2500 cm. Die Basisplatte 3 kann beispielsweise aus Carbonwerkstoff bzw. Kohlefaserwerkstoff gebildet sein.
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Auf der Basisplatte sind eine Vielzahl von, im Ausführungsbeispiel quadratischen, Feldern 5 angeordnet, mit einer Seitenlänge von 50 cm. Dies ergibt dann Reihen von 10 Feldern 5 in Längsrichtung der Platte, so dass sich insgesamt 50 Felder 5 auf der Basisplatte 3 befinden.
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Jedes Feld 5 weist eine Schiene 7 auf, die im dargestellten Beispielsfall gemäß 1 und 2 quer zur Längsrichtung der Platte 3 verschiebbar sind. Die Schienen 7 weisen Längsnuten 8 auf, in die Messpunktaufnahmen 9 einsetzbar und entlang der Längsnuten 8 verschiebbar ausgebildet sind. Eine Überlagerung der Bewegung der Messpunktaufnahme 9 in der Längsnut 8 der Schiene 7 mit der Bewegung der Schiene 7 auf dem jeweiligen Feld 5 führt dazu, dass eine jegliche Ortslage der Messpunktaufnahme 9 auf dem jeweiligen Feld 5 angefahren und eingenommen werden kann.
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Dies erfolgt motorisch angetrieben, wobei der motorische Antrieb programmgesteuert erfolgen kann, so dass für einen jeden zu vermessenden Gegenstand bzw. ein jedes zu vermessenden Werkstück 11 das Anfahren der Messaufnahmepositionen durch die Messpunktaufnahmen 9 automatisch erfolgen kann.
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Durch die Größe der Basisplatte 3 und die Vielzahl der Felder 5 ist eine universelle Anpassung an eine sehr große Anzahl von Gegenständen bzw. Werkstücken 11 möglich, wobei aufgrund der Größe es ebenfalls möglich ist, mehrere Gegenstände bzw. Werkstücke 11 gleichzeitig aufzunehmen und zu vermessen.
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Die 3 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von 2. 4 zeigt eine Schnittansicht in etwas verkleinertem Maßstab gegenüber der Darstellung von 3 entlang der Schnittlinie B-B von 2. 5 zeigt eine Schnittansicht in wieder etwas vergrößertem Maßstab gegenüber 4 entlang der Linie C-C von 2.
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Es wird nunmehr Bezug genommen auf die 6 und 7. In diesen Figuren ist die Messpunktaufnahme 9 dargestellt. In 6 ist die Messpunktaufnahme 9 in aufrechter säulenartiger Stellung dargestellt. Sie weist eine Basisstütze 13 auf, die auf die entsprechende Schiene 7 gesetzt werden kann.
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Die Basisstütze ist gebildet aus einem ersten Ringabschnitt 23, einem zweiten Ringabschnitt 25 und einem dritten Ringabschnitt 25, die ineinander teleskopartig verschiebbar sind und damit eine Höheanpassung der Messpunktaufnahme 9 ermöglichen. In 6 befinden sich die Ringabschnitte 23, 25 und 27 in einer ausgefahrenen Position.
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Von der Basisstütze 13 aus erstreckt sich von einem Halteabschnitt 29 aus ein Gelenkarm 15, der von einer aufrechten Stellung gemäß 6 in eine Gelenkstellung gemäß 7 schwenkbar ist. Der Halteabschnitt 29 ist in dem dritten Ringabschnitt 27 aufgenommen.
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Der Gelenkarm 15 weist an seinem vorderen Ende einen kugelförmigen Messpunktfühler 17 auf, wie er an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist. Um diesen Messpunktfühler 17 ist eine biegsame ringförmige Manschette 19 angeordnet, die zur flexiblen anschmiegsame Anlage an das zu vermessende Werkstück 11 dient. Durch die anschmiegsame Anlage wird ein Ringraum innerhalb der ringförmigen Manschette 19 geschaffen, der im Wesentlichen abgeschlossen ist und durch eine Öffnung in einem Endabschnitt 21 des Gelenkarms 15 und einer entsprechenden Verbindungsleitung zu einer Vakuumpumpe (nicht dargestellt) kann ein Unterdruck in dem Ringraum erzeugt werden, durch den eine Fixierung des Gegenstands bzw. Werkstücks 11 an der jeweiligen Messpunktaufnahme 9 ermöglicht wird.
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Wie aus 6 ersichtlich, befindet sich die Messpunktaufnahme 9 in einer Position, die zur Auflage des Werkstücks von oben dient. Für eine seitliche Fixierung des Werkstücks kann der Gelenkarm 15 entsprechend abgewinkelt werden und eine Anlage des kugelförmigen Messpunktfühlers 17 mit ringförmiger Manschette 19 an das Werkstück 11 erfolgen, wie aus den 1 bis 5 ersichtlich.
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In einer bevorzugten Ausführungsform (nicht dargestellt) ist die Schiene 7 ihrerseits in zwei parallelen Schienen beweglich und angetrieben gelagert, wodurch sie sich entlang dieser beiden Schienen bewegen kann und eine Längsbewegung der Messpunktaufnahem 9 ermöglicht.
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Mir der erfindungsgemäßen Universal-Messaufnahme wird somit eine Vorrichtung geschaffen, mit der eine große Anzahl von verschieden Gegenständen für eine exakte Vermessung aufgenommen werden kann, so dass die aufwändige Bereitstellung und Handhabung einschließlich Lagerung einer Vielzahl von einzelnen Messaufnahmen eingespart werden kann. Aufgrund ihrer Größe ist die Universal-Messaufnahme auch in der Lage mehrere zu vermessende Gegenstände gleichzeitig aufzunehmen.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise können bis zu drei Messpunktaufnehmer 9 in einer Schiene 7 angeordnet sein, oder können mehrere Schienen 7 auf einem Feld 5 angeordnet sein. Weiterhin kann in jeder Schiene 7 eines jeden Feldes 5 eine Messpunktaufnahme 9 angeordnet sein, die für eine entsprechende Aufnahme eines zu vermessenden Gegenstandes zur Verfügung breit steht. Damit wird die Flexibilität der erfindungsgemäßen Universal-Messaufnahme weiter erhöht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Universal-Messaufnahme
- 3
- Basisplatte
- 5
- Felder
- 7
- Schiene
- 8
- Längsnuten
- 9
- Messpunktaufnahme
- 11
- Gegenstand/Werkstück
- 13
- Basisstütze
- 15
- Gelenkarm
- 17
- kugelförmiger Messpunktfühler
- 19
- ringförmige Manschette
- 21
- Endabschnitt
- 23
- erster Ringabschnitt
- 25
- zweiter Ringabschnitt
- 27
- dritter Ringabschnitt
- 29
- Halteabschnitt für Gelenkarm
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10331852 B4 [0003]
- DE 19640579 C2 [0004]
- DE 102004045801 B3 [0005]
