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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage von zumindest einem ersten Bauteil. Insbesondere beschäftigt sich die vorliegende Erfindung mit der Montage von Präzisionsteilen, deren Position und Ausrichtung relativ zu anderen Bauteilen einer Baugruppe von herausgehobener Bedeutung ist.
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Montageverfahren für derartige Bauteile sind im Stand der Technik bereits bekannt. Bauteile für hochgenaue Werkzeugmaschinen, Messmaschinen oder andere mechanische Geräte, oder bspw. auch spezielle Messmittel, wie z. B. ein Doppelkugelnormal zur Erfassung von Fehlern von Drehgelenken, erfordern eine sehr hohe Genauigkeit bei der Montage. Dies dient dazu, die geforderte Qualität und Genauigkeit der fertiggestellten Maschinen zu gewährleisten. Dabei lassen sich zwar viele durch Ungenauigkeiten bedingte systematische Fehler durch geeignete Rechenverfahren korrigieren, jedoch können in der Regel nicht alle dieser Restfehler erfasst und korrigiert werden. Bei vielen Maschinen ist darüber hinaus eine Kompensierung von Montagefehlern nur schwer bis gar nicht möglich. Für eine Steigerung der Systemgenauigkeit solcher Maschinen bzw. der Qualität hochgenauer Messmittel ist eine Steigerung der Montagegenauigkeit bzw. eine Senkung der zu akzeptierenden Toleranzen bei der Fertigung und Montage gewünscht.
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Für die meisten derartiger Aufgaben werden bspw. Montagehilfen verwendet, um Bauteile exakt zueinander auszurichten. Ein Beispiel für eine solche Montagehilfe zeigt etwa die Druckschrift
DE 10 2010 016 293 A1 . Dort ist eine Montagehilfe zum Ausrichten eines Scharniers eines Verdeckkastens an einem Kraftfahrzeugrohbau beschrieben. Dies dient dazu, das entsprechende Scharnier positionsgetreu relativ zu den übrigen Komponenten des Kraftfahrzeugs zu montieren.
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Eine Vielzahl weiterer derartiger Vorrichtungen ist bekannt. Auf diesen kann ein zu montierendes Bauteil bzw. eine zu montierende Baugruppe ausgerichtet werden. Jedoch muss für jedes Bauteil bzw. jede Baugruppe eine eigene Vorrichtung gefertigt werden. Dabei hängt die aus der Vorrichtung erzielbare Genauigkeit sehr von der Qualität und dem bei der Entwicklung der Vorrichtung betriebenen konstruktiven Aufwand zusammen. Letztendlich bestimmen auch das Können und die Erfahrung des jeweiligen Monteurs entscheidend die letztendliche Qualität. Ein weiterer Nachteil ist, dass derartige manuelle Ausrichtprozesse unter Umstände sehr lange dauern können.
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Nach dem Montieren derartiger Bauteile wird die geforderte Genauigkeit üblicherweise im Rahmen einer Qualitätskontrolle überprüft. Beispielsweise wird das Bauteil auf einem Koordinatenmessgerät vermessen. Oftmals handelt es sich dabei aber nicht nur um eine stichprobenhafte Kontrolle, sondern um eine Kontrolle aller Bauteile. Die sich daraus ergebenden Montage- und Prüfkosten sind somit erheblich. In Montageumgebungen, in denen keine Montagehilfe genutzt werden kann, oder ein manuelles Messen erfolgen kann, ergeben sich überhaupt keine Möglichkeiten, während der Montage einen Hinweis auf die Positionsgenauigkeit zu erlangen. Erst im Rahmen der Qualitätskontrolle erfährt man dann, ob die Montage mit der notwendigen Genauigkeit durchgeführt wurde. Ist dies nicht der Fall, hat dies in der Regel Nacharbeiten zur Folge. Falls es sich bei der Montage um eine unlösbare Verbindung gehandelt hat, entstehen Ausschusskosten durch die Verschrottung des sich außerhalb der hinnehmbaren Toleranzen befindlichen Bauteils.
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Die Druckschrift
EP 2 573 507 A1 zeigt ein Interferometersystem mit Luftleitung. Es ist ein Koordinatenmessgerät mit einer dreidimensionalen Präzisionstransfereinrichtung und einer Messeinrichtung, die ein Objekt misst.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Montieren von Bauteilen anzugeben, bei dem die Genauigkeit der Ausrichtung und/oder Positionierung der Bauteile erhöht werden kann und gleichzeitig die verbundenen Kosten aufgrund der Reduzierung von Nacharbeiten und Ausschuss gesenkt werden können.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird daher ein Verfahren zur Montage von zumindest einem ersten Bauteil vorgeschlagen, mit den Schritten des Bereitstellens des ersten Bauteils in einem Messbereich mindestens einen Sensors eines Koordinatenmessgeräts (Schritt a)), des Bewegens des ersten Bauteils innerhalb des Messbereichs, wobei eine Ist-Position und/oder die Ist-Ausrichtung des ersten Bauteils mittels des Sensors erfasst wird (Schritt b)), bis die Ist-Position der Soll-Position und/oder die Ist-Ausrichtung der Soll-Ausrichtung entspricht, und des Festlegens des ersten Bauteils, wenn die Ist-Position der Soll-Position und/oder die Ist-Ausrichtung der Soll-Ausrichtung entspricht (Schritt c)), wobei das Festlegen des ersten Bauteils mittels einer Klebeverbindung erfolgt, wobei der Sensor ein aktiv messender taktiler Sensor ist, und wobei das Verfahren des Weiteren den Schritt des Überprüfens mittels des taktilen Sensors aufweist, ob die Ist-Position der Soll-Position und/oder die Ist-Ausrichtung der Soll-Ausrichtung entspricht, insbesondere wobei das Überprüfen in Intervallen erfolgt.
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Auf diese Weise ist es bspw. möglich, nach einem Festlegen des ersten Bauteils mittels einer Klebeverbindung ein Aushärten zu überwachen und dann, wenn der Auswertevorgang das zumindest eine erste Bauteil in Bereiche wandern lässt, die außerhalb vorgegebener Toleranzen liegen, ist ggf. noch ein korrigierendes Eingreifen möglich.
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Auf diese Weise wird also ein Verfahren ermöglicht, bei dem die Montage des ersten Bauteils innerhalb des Messbereichs eines Koordinatenmessgeräts erfolgt. Ein ”Koordinatenmessgerät” bezeichnet hierbei eine Einrichtung, mit der es möglich ist, eine Position von einem oder mehreren Messpunkten an dem zumindest einen ersten Bauteil dreidimensional innerhalb des Messbereichs des Koordinatenmessgeräts zu erfassen. Durch Bestimmung einer Vielzahl von Messpunkten ist man so in der Lage, nicht nur die Position des Bauteils, sondern auch seine Geometrie bzw. Form und seine Ausrichtung innerhalb des Messbereichs zu erfassen. Auf diese Weise können Form und Lage des Bauteils mittels des Koordinatenmessgeräts erfasst werden. Grundsätzlich kann, wie im Folgenden noch erläutert wird, das Koordinatenmessgerät mit zumindest einem taktilen Sensor, oder aber auch mit zumindest einem berührungsfrei, insbesondere optisch, messenden Sensor ausgestattet sein. Unter dem ”Messbereich” ist damit also derjenige Raumbereich zu verstehen, innerhalb diesen mittels des Koordinatenmessgeräts eine Erfassung von Messpunkten möglich ist. Unter den Soll-Größen, d. h. der ”Soll-Ausrichtung” und der ”Soll-Position” kann dabei ein absoluter Wert, darüber hinaus jedoch, wie in der Praxis üblich, aber auch ein absoluter oder relativer Wert mit einem dazugehörigen Toleranzbereich definiert sein. Unter ”Festlegen” kann jedes zeitweise oder permanente kraft-, stoff- oder formschlüssige Verbinden verstanden werden.
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Auf diese Weise wird es möglich, die eingangs genannten Probleme des Standes der Technik zu lösen. Die Ausrichtung und/oder Positionierung des zumindest einen ersten Bauteils wird während dessen Montage, vorzugsweise kontinuierlich, überwacht. Im Unterschied zum Stand der Technik besteht somit die Möglichkeit, das zumindest eine erste Bauteile solange frei zu bewegen, bis dessen Soll-Position in einem zuvor definierten Koordinatensystem erreicht ist. Die Positioniergenauigkeit entsteht also nicht durch Abformen der aktuellen Genauigkeit einer vorgefertigten Montagehilfe, sondern durch eine Messung der tatsächlichen Position und/oder Ausrichtung des zumindest einen Bauteils mittels des Koordinatenmessgeräts. Dies wird dadurch ermöglicht, dass die Montage direkt auf dem Koordinatenmessgerät stattfindet. Durch dieses Verfahren wird eine flexible Möglichkeit zur Montage bereitgestellt. Die bisherigen separaten Schritte ”Montieren” und ”Qualitätskontrolle” werden so innerhalb eines Ablaufs kombiniert.
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Bislang war nämlich die Montage und die Qualitätskontrolle auf mindestens zwei separate Stationen verteilt, in der Regel eine Montage mittels einer Montagehilfe und darauffolgend eine Kontrolle mittels eines Koordinatenmessgeräts. Indem die Montage direkt auf einem Koordinatenmessgerät stattfindet, werden diese Stationen kombiniert.
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Dadurch werden mehrere Vorteile bereitgestellt. Beispielsweise wird es auf diese Weise möglich, eine aktive Montagekontrolle durchzuführen und auf diese Weise die Genauigkeit der Montage zu steigern. Das zumindest eine erste Bauteil muss nicht an einem Anschlag oder an einer Montagehilfe ausgerichtet werden, sondern die Position des Bauteils wird bereits während der Montage ausgemessen. Des Weiteren ergibt sich eine Kostenersparnis durch weniger Nacharbeitsvorgänge. Durch die aktive Montagekontrolle erkennt man bereits während der Montage, ob das zumindest eine erste Bauteil innerhalb vorgegebener Toleranzen montiert wurde. Während der Montage kann, somit bereits bei Bedarf korrigierend eingegriffen werden.
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Grundsätzlich wird, wie im Folgenden noch nähert erläutert wird, insbesondere auch ein aktives Gegenhalten bei sich setzenden Prozessen möglich. Zum Beispiel kann bei einer Klebung ein Aushärten des Klebers eine Verkleinerung eines Klebespalts hervorrufen. Bei einem herkömmlichen Einsatz von Klebevorrichtungen musste diese Verkleinerung zunächst empirisch ermittelt und bei der Montage vorgehalten werden. Im Rahmen des vorliegenden Verfahrens wird es möglich gemacht, während eines Aushärtens des Klebers die Position des verklebten Bauteils zu überprüfen und ggf. einer Verschiebung des Bauteils aktiv entgegenzuwirken. Auch dies dient zur Erhöhung der Genauigkeit.
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Des Weiteren bietet sich die Möglichkeit, in einem individuellen Werkstückkoordinatensystem zu arbeiten. Wird die gesamte Baugruppe auf einem Koordinatenmessgerät montiert, so können Referenzelemente der Baugruppe auf die sich geringere Toleranzbereiche beziehen, zunächst individuell eingemessen werden und dann eine hochgenaue Ausrichtung der übrigen Bauteile relativ zu diesen Referenzelementen erfolgen. Auf diese Weise entfällt ein zunächst vorzunehmendes hochgenaues Ausrichten von Bauteilen auf Montagevorrichtungen. Dies bewirkt eine Zeitersparnis bei der Montage und eine gesteigerte Genauigkeit.
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Letztlich erfolgt durch die Kombination eines Montage- und eines Messplatzes auch eine Platzersparnis. Einer der beiden Plätze, d. h. entweder der Montage- oder der Messplatz, kann eingespart werden. Dies kann wiederum eine Kostenersparnis zur Folge haben.
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Das vorgeschlagene Verfahren kann des Weiteren durch weitere Ausgestaltungen, insbesondere durch spezielle Funktionen in einer Software des Koordinatenmessgeräts, unterstützt werden. Beispielsweise kann eine aktuelle Position und/oder Ausrichtung des zu montierenden Bauteils mitverfolgt und die Lage als aktuelle Messwerte angezeigt werden. Erreicht die Positionsgenauigkeit die vorgegebenen Toleranzen, kann ein Signal an den Monteur ausgegeben werden, so dass dieser das Bauteil festlegen kann.
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Unter einem ”Festlegen” des Bauteils wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedwede Fixierung verstanden, sei es kraftschlüssig, formschlüssig oder stoffschlüssig. Beispielsweise kann ein Festlegen mittels Verschrauben oder Verkleben erfolgen. Das Festlegen kann permanent oder zeitweise erfolgen.
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Die eingangs gestellte Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
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In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass während des Schritts des Bewegens b) die Ist-Position und/oder die Ist-Ausrichtung des ersten Bauteils zumindest während eines Bewegungsabschnitts, d. h. zeitweise, kontinuierlich erfasst wird.
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Dadurch wird ermöglicht, dass ein Monteur das zumindest eine erste Bauteil innerhalb des Messbereichs platzieren kann, während er kontinuierlich eine Information über dessen Position und/oder Ausrichtung erhält. Er kann somit gezielt die gewünschte Soll-Position und/oder Soll-Ausrichtung mit dem zumindest einen ersten Bauteil einnehmen.
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Der Senor ist ein taktiler Sensor, insbesondere ein aktiv messender taktiler Sensor.
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Unter einem aktiv messenden taktilen Sensor wird dabei ein taktil messender, d. h. durch Antasten des jeweiligen Messobjekts, bspw. des zumindest einen ersten Bauteils, messender Sensor verstanden. Man unterscheidet zwischen aktiv und passiv messenden taktilen Sensoren. In einem passiv messenden taktilen Sensor ist ein Taststift auslenkbar in einem Tastkopf gelagert. Im Falle eines Antastens wird der Taststift ausgelenkt, wobei die Auslenkung innerhalb des Tastkopfs mittels geeigneter Sensoren erfasst wird. Auf diese Weise kann eine im Wesentlichen kraftfreie Antastung realisiert werden. Darüber hinaus sind auch aktiv messende taktile Sensoren bekannt. Bei diesen ist es zum einen ebenfalls möglich, eine Auslenkung des Taststifts mittels entsprechender Sensoren zu erfassen, darüber hinaus ist es jedoch auch möglich, mittels des Taststifts gezielt eine bestimmte Antastkraft anzusteuern bzw. eine Kraft mittels des Taststiftes auf das Messobjekt auszuüben. Einen Beispiel für einen solchen aktiv messenden taktilen Sensor ist in der Druckschrift
DE 44 24 225 A1 gezeigt.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Ausgabe eines Signals, insbesondere eines akustischen und/oder visuellen Signals, erfolgt, wenn die Ist-Position der Soll-Position und/oder die Ist-Ausrichtung der Soll-Ausrichtung entspricht.
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Auf diese Weise kann ein Monteur während des Bewegens einen Hinweis bekommen, dass die Soll-Position und/oder die Soll-Ausrichtung eingenommen ist und dann den Schritt des Festlegens initiieren. Wie bereits voranstehend ausgeführt wurde, kann es sich bei der Soll-Position und/oder der Soll-Ausrichtung um einen Wert mit dazugehörigem Toleranzbereich handeln, so dass ein Eintreten in einen vorgegebenen Toleranzbereich bereits das Ausgeben des Signals hervorrufen kann. Des Weiteren ist alternativ oder kumulativ möglich, dass eine Ausgabe eines Signals, insbesondere eines akustischen und/oder visuellen Signals, erfolgt, wobei das Signal in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen der Ist-Position und der Soll-Position und/oder der Ist-Ausrichtung und der Soll-Ausrichtung variiert wird. Beispielsweise kann ein akustisches Signal lauter oder höher werden, wenn die Differenz zwischen der Ist-Position und der Soll-Position und/oder der Ist-Ausrichtung und der Soll-Ausrichtung. Alternativ oder kumulativ zu einem akustischen Signal kann selbstverständlich bspw. auch ein optisches Signal oder ein Hinweis auf eine Anzeigevorrichtung einer Auswerte- und Steuereinheit des Koordinatenmessgeräts erfolgen. Ein solches visuelles Signal kann beispielsweise heller werden und/oder seine Farbe ändern, wenn die Differenz zwischen der Ist-Position und der Soll-Position und/oder der Ist-Ausrichtung und der Soll-Ausrichtung abnimmt.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass vor dem Schritt a) ein zweites Bauteil in dem Messbereich bereitgestellt und seine Position und/oder Ausrichtung von dem Sensor erfasst wird, und wobei die Soll-Position und/oder die Soll-Ausrichtung des ersten Bauteils relativ zu dem zweiten Bauteil bestimmt ist.
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Auf diese Weise ist es möglich, zunächst ein Referenzbauteil, nämlich das zweite Bauteil, in dem Messbereich des Koordinatenmessgeräts einzumessen, um so ein individuelles Koordinatensystem zu definieren, in dem dann das zumindest erste Bauteil bewegt wird, bis die Soll-Position und/oder die Soll-Ausrichtung erreicht ist. Die Soll-Position und/oder die Soll-Ausrichtung kann dann also in einem individuellen Koordinatensystem des Koordinatenmessgeräts oder Koordinatensystem des zweiten Bauteils vorgegeben sein.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass vor dem Schritt b) eine Erfassung einer Geometrie oder Form des ersten Bauteils erfolgt.
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Unter einer Geometrie oder Form soll dabei die räumliche bzw. dreidimensionale Ausgestaltung des Bauteils verstanden werden. Beispielsweise kann so vor dem Schritt b) erfasst werden, ob es sich um ein quaderförmiges, kugelförmiges oder wie auch immer geartetes Bauteil handelt. Selbstverständlich kann es möglich sein, auch nur einen Teil der Geometrie oder der Form des ersten Bauteils zu erfassen, soweit dies zur Positionierung und/oder Ausrichtung des zumindest einen ersten Bauteils notwendig ist.
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Des Weiteren kann in einer Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen sein, dass vor dem Schritt b) der taktile Sensor, insbesondere ein Tastelement des taktilen Sensors, in die Soll-Position oder in eine leicht in Richtung des ersten Bauteils (44) aus der Soll-Position ausgelenkte Position bewegt wird, und darauffolgend das erste Bauteil während des Schritts b) in einem Kontakt mit dem taktilen Sensor bewegt wird.
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Auf diese Weise wird es, wie im Folgenden noch detaillierter dargelegt werden wird, besonders einfach möglich, das zumindest eine erste Bauteil in dem Messbereich des Koordinatenmessgeräts zu positionieren. Direkt zu Beginn des Schritts b) hat der Monteur bereits eine Indikation, wo die Soll-Position des Bauteils liegt und kann somit das Bauteil in Anlage mit dem Tastelement bringen und zügig die Soll-Position erreichen. Weitere Vorteile ergeben sich, wenn das Koordinatenmessgerät mehr als einen Sensor aufweist, so dass auf diese Weise eine dreidimensionale Positionierung des zumindest einen ersten Bauteils in dem Messbereich dem Monteur veranschaulicht werden kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das Überprüfen in Intervallen erfolgt.
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Auf diese Weise ist es bspw. möglich, nach einem Festlegen des ersten Bauteils mittels einer Klebeverbindung ein Aushärten zu überwachen und dann, wenn der Auswertevorgang das zumindest eine erste Bauteil in Bereiche wandern lässt, die außerhalb vorgegebener Toleranzen liegen, ist ggf. noch ein korrigierendes Eingreifen möglich.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das Festlegen des ersten Bauteils mittels einer Klebeverbindung erfolgt, wobei der Sensor ein aktiv messender taktiler Sensor ist, und wobei das Verfahren des Weiteren den Schritt des Beaufschlagens einer Kraft auf die Klebeverbindung mittels des taktilen Sensors aufweist.
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Auf diese Weise kann es möglich werden, mittels des aktiv taktilen Sensors auf das zumindest eine erste Bauteil einzuwirken. Auf diese Weise kann ein Andrücken der Klebeverdingung erfolgen, es können jedoch auch sogar das Bauteil ggf. bewegt werden, falls sich während eines Aushärtens der Klebeverbindung das erste Bauteil außerhalb vorgegebener Toleranzbereiche bewegt.
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Daher kann in einer Ausgestaltung eines Verfahrens vorgesehen sein, dass die Kraft senkrecht auf die Klebeverbindung wirkt, insbesondere senkrecht auf eine die Klebeverbindung ausbildende Klebefläche wirkt.
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Auf diese Weise kann eine vordefinierte Kraft auf das erste Bauteil und damit die Klebeverbindung ausgeübt werden, weil dies an einer zuvor genau definierten Position ausgeübt werden kann, so dass es möglichst zu keinerlei Verschiebungen des Bauteils kommt. Anschließend kann bspw. erneut ein Schritt des Überprüfens zur Position vorgenommen werden und ggf. die Position und/oder die Ausrichtung des ersten Bauteils korrigiert werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Kraft eingesetzt wird, um eine Ist-Position und/oder eine Ist-Ausrichtung des ersten Bauteils zu ändern, wenn die Ist-Position von der Soll-Position und/oder die Ist-Ausrichtung von der Soll-Ausrichtung abweicht.
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Auf diese Weise wird es wie voranstehend ausgeführt ermöglicht, mittels eines Tastelements eines Tastkopfs eines dem Koordinatenmessgeräts eine beliebig gerichtete Kraft auf das zumindest eine erste Bauteil zu beaufschlagen und so dessen Ist-Position und/oder Ist-Ausrichtung derart zu beeinflussen, dass diese wieder innerhalb vorgeschriebener Toleranzen liegt.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das Koordinatenmessgerät eine Mehrzahl von Sensoren aufweist, und wobei das Erfassen der die Ist-Position und/oder der Ist-Ausrichtung des ersten Bauteils während des Bewegens gleichzeitig mittels der Mehrzahl von Sensoren erfolgt.
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Auf diese Weise wird es einfach möglich, insbesondere komplexere erste Bauteile schnell in den Messbereich des Koordinatenmessgeräts anzuordnen. Auch das Ausrichten des zumindest einen Bauteils wird so sehr schnell möglich, da mehrere Punkte des ersten Bauteils gleichzeitig erfasst, insbesondere angetastet, werden können.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das Koordinatenmessgerät eine Halteeinrichtung zum Halten und Bewegen des ersten Bauteils aufweist, und wobei das erste Bauteil während des Schritts b) mittels der Halteeinrichtung bewegt wird.
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Auf diese Weise kann der gesamte Montagevorgang automatisiert werden. Insbesondere wird es möglich, direkt das zumindest eine erste Bauteil mittels des Koordinatenmessgeräts zu positionieren. Der Schritt b) wird somit automatisiert durchgeführt. Der Monteur muss dann lediglich noch das zumindest eine erste Bauteil festlegen.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass während des Schritts b) die Ist-Position und/oder die Ist-Ausrichtung des ersten Bauteils in Reaktion auf eine Nutzeranfrage erfasst wird.
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Auf diese Weise ist, insbesondere im Falle eines taktilen Sensors, keine ständige Antastung des Bauteils notwendig, sondern lediglich auf Nutzeranfrage, bspw. durch Drücken eines bestimmten Knopfes an dem Koordinatenmessgerät, wird eine Überprüfung der Ist-Position und/oder der Ist-Ausrichtung durchgeführt. So kann ein Monteur überprüfen, ob sich das zumindest eine erste Bauteil bereits innerhalb vorgegebener Toleranzen befindet, oder ein weiteres Bewegen notwendig ist.
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In einer weiteren Beispielen der Offenbarung kann vorgesehen sein, dass der mindestens eine Sensor ein optischer Sensor ist.
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Ein solcher Sensor kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn aufgrund komplizierterer Geometrie ein entsprechendes taktiles Erfassen der Position und/oder Ausrichtung des ersten Bauteils nicht möglich ist.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine isometrische schematische Ansicht eines Koordinatenmessgeräts, mit dem das Verfahren ausgeführt werden kann,
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2 eine weitere Ausführungsform eines Koordinatenmessgeräts in Seitenansicht, mit dem das vorliegende Verfahren ausgeführt werden kann,
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3 eine schematische Ansicht eines Teilbereichs eines aktiv messenden taktilen Sensors,
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4 ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens,
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5 ein schematisches Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens,
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6 ein schematisches Ablaufdiagramm der Ausführungsform des Verfahrens in 5,
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7 ein schematisches Blockdiagramm noch einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens,
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8 ein schematisches Ablaufdiagramm der Ausführungsform des Verfahrens in 7,
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9 noch eine weitere Ausführungsform des Verfahrens, und
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10 eine schematische Darstellung des Einsatzes eines Koordinatenmessgeräts mit mehreren Sensoren zum Ausrichten eines Bauteils von einer Ist-Position und/oder Ist-Ausrichtung in eine Soll-Position und/oder Soll-Ausrichtung.
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1 zeigt ein Koordinatenmessgerät 10. Das Koordinatenmessgerät 10 ist ein Messgerät, bei dem mit Hilfe einer geeigneten Sensoreinrichtung Raumkoordinaten von einem oder mehreren Messpunkten an einem Werkstück 12 bestimmt werden.
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Das Koordinatenmessgerät 10 besitzt eine Basis 14, auf der hier ein Portal 16 angeordnet ist. Das Portal 16 kann in einer ersten Längsrichtung bewegt werden, die üblicherweise als y-Achse bezeichnet wird. Am oberen Querträger des Portals 16 ist ein Schlitten 18 angeordnet, der entlang einer zweiten Längsrichtung bewegt werden kann. Diese zweite Längsachse wird üblicherweise als x-Achse bezeichnet. An dem Schlitten 18 ist eine Pinole 20 angeordnet, die entlang einer dritten Längsrichtung bewegt werden kann. Die dritte Längsrichtung wird üblicherweise als z-Achse bezeichnet. Typischerweise stehen die drei Achsen x, y und z senkrecht zueinander. Das Portal 16, der Schlitten 18 und die Pinole 20 bilden ein Maschinengestell 22 aus. Neben dem in 1 dargestellten Maschinengestell 22 in der sogenannten Portalbauweise sind auch alle anderen Arten von Maschinengestellen 22 möglich, beispielsweise Tischaufbauten oder Horizontalarmsysteme.
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Am unteren freien Ende der Pinole 20 ist ein Tastkopf 24 mit einem Taststift 26 angeordnet. Der Tastkopf 24 kann mit Hilfe des Portals 16, des Schlittens 18 und der Pinole 20 innerhalb eines Messbereichs 28 entlang der drei Achsen x, y, z bewegt werden. Der Tastkopf 24 und der Taststift 26 bilden zusammen einen Sensor 30. Mit Hilfe des ersten Sensors 30 kann ein Messpunkt an dem Werkstück 12 identifiziert werden, indem der Messpunkt mit der freien Spitze des Taststiftes 26 angetastet wird. Mit den Bezugsziffern 32, 34, 36 sind drei Skalen bezeichnet, mit deren Hilfe man die Raumposition oder Raumkoordinaten eines angetasteten Messpunktes entlang der drei Achsen x, y, z bestimmen kann.
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Auf diese Weise kann der Taststift 26 in beliebiger Richtung an das Werkstück 12 herangefahren werden und das Werkstück 12 mit einem Tastelement 42, das in der 1 als Tastkugel ausgebildet ist, angetastet werden. Durch Antasten mehrerer Messpunkte und Bestimmen von entsprechenden Raumkoordinaten kann man Abmessungen (Länge einer Kante, Durchmesser einer Bohrung etc.) oder sogar eine Geometrie oder Form eines Werkstücks 12 bestimmen. Der Tastkopf 24 weist eine weitere Sensorik (nicht dargestellt) auf, die aktiv oder passiv messend ausgestaltet sein kann. Mittels dieser Sensorik kann eine Auslenkung des Taststifts 26 relativ zu dem Tastkopf 24 bzw. der Pinole 20 bestimmt werden, so dass auch eine Position der Tastkugel 42 bekannt ist.
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Das in 1 dargestellte Koordinatenmessgerät mit einem taktilen Tastkopf ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel. Die Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt und kann gleichermaßen bei einem Koordinatenmessgerät mit einem berührungslos messenden Sensor angewendet werden, beispielsweise bei einem Koordinatenmessgerät mit optischen Sensoren.
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Mit der Bezugsziffer 38 ist eine Auswerte- und Steuereinheit bezeichnet, die einerseits dazu dient, die Bewegungen des Koordinatenmessgeräts 10 einschließlich der Bewegung des Tastkopfes 24 und eines Drehtisches (in 1 nicht dargestellt) über hier nicht dargestellte Antriebe zu steuern. Andererseits dient die Auswerte- und Steuereinheit 38 dazu, die Raumkoordinaten eines mit dem Taststift 26 angetasteten Messpunktes an dem Werkstück 12 anhand der Messwerte von den Skalen 32, 34, 36 sowie daraus abgeleitete Messgrößen zu bestimmen, wie etwa die Länge einer Kante, die Tiefe oder der Durchmesser einer Bohrung usw.
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Die Auswerte- und Steuereinheit 38 kann eine Datenverarbeitungseinrichtung 40 aufweisen, auf der ein Auswerte- und Steuerprogramm 42 ausgeführt wird. In Ausführungsbeispielen besitzt die Auswerte- und Steuereinheit 38 ferner eine Anzeigeeinrichtung 40, um einem Nutzer Messergebnisse anzuzeigen und/oder eine graphische Bedienoberfläche zum Verwalten der Maschine anzuzeigen. Hierzu ist des Weiteren eine Bedieneinrichtung 44 vorgesehen, über die ein Nutzer Nutzereingaben in die Maschine eingeben kann, um die Maschine wie gewünscht einzurichten und/oder zu steuern. Die Bedieneinrichtung 44 kann separat oder aber auch als Teil der Steuerungseinrichtung 38 vorgesehen sein. Selbstverständlich kann insbesondere auch eine kabellose Kommunikation der Bedieneinrichtung 44 und Auswerte- und Steuereinheit 38 mit dem Koordinatenmessgerät 10 eingerichtet sein.
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In der In der 1 ist das Werkstück 12 als erstes Bauteil 44 in dem Messbereich 28 dargestellt. Erfindungsgemäß kann jedoch nicht nur ein einziges, sondern durchaus mehrere Bauteile montiert werden. Daher ist schematisch ein zweites Bauteil 46 dargestellt. Es kann vorgesehen sein, dass das erste Bauteil 44 mit dem zweiten Bauteil 46 zu fügen ist. Insofern können eine Soll-Position und/oder eine Soll-Ausrichtung des ersten Bauteils 44 absolut oder aber auch relativ zu dem zweiten Bauteil 46 definiert sein.
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Die 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Koordinatenmessgeräts. Gleiche Elemente sind dabei mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede eingegangen.
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Das gezeigte Koordinatenmessgerät 10 weist als zweites Bauteil 46 einen Drehtisch 48 auf. Ein solcher Drehtisch wird dazu verwendet, innerhalb des Messbereichs 28 ein zu vermessendes Werkstück zu drehen und so ein Vermessungsvorgang zu unterstützen. Somit kann bspw. im Rahmen eines lediglich kraftschlüssigen Festlegens des ersten Bauteils 44 auf dem Drehtisch 48 das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung auch dazu verwendet werden, ein erstes Bauteil 44 auf dem Drehtisch 48 derart zu positionieren, dass die Drehachsen 52 exakt zusammenfallen.
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Des Weiteren ist in der 2 schematisch eine Halteeinrichtung 50 dargestellt, die grundsätzlich dazu verwendet werden kann, ein erstes Bauteil 44 zu greifen, um dieses Mittel des Koordinatenmessgeräts 10 bzw. dessen Maschinengestells innerhalb des Messbereichs 28 anzuordnen.
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3 zeigt anhand einer vereinfachten schematischen Darstellung ein Beispiel für die grundlegende Funktionsweise des Tastkopfs 24. Der Tastkopf 24 ist dabei als aktiver Tastkopf ausgeführt. Der Tastkopf 24 besitzt einen feststehenden Teil 54 und einen beweglichen Teil 56, die über zwei Blattfedern 58, 60 miteinander verbunden sind. Die Blattfedern 58, 60 bilden ein Federparallelogramm, das eine Bewegung des Teils 56 in Richtung des Pfeils 72 ermöglicht. Damit kann der Taststift 26 um eine Distanz T aus seiner Ruhelage ausgelenkt werden. Bei der Bezugsziffer 26' ist der Tastkopf 26 in der ausgelenkten Position schematisch dargestellt.
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Die Auslenkung des Taststifts 26 relativ zu dem feststehenden Teil 54 kann die Folge einer Antastung des Werkstücks 12 sein. Die die Auslenkung des Taststifts 26 wird bei der Bestimmung der Raumkoordinaten der Tastkugel 42 berücksichtigt. Darüber hinaus kann die Auslenkung des Taststifts 26 bei einem aktiven Tastkopf 24 mit Hilfe eines Messkraftgenerators erzeugt werden. An dem feststehenden Teil 54 und an dem beweglichen Teil 56 ist jeweils ein Schenkel 62, 64 angeordnet. Die Schenkel 62, 64 stehen parallel zu den Blattfedern 58, 60 und parallel zueinander. Zwischen den Schenkeln 62, 64 ist ein Sensor 66 (hier mit einer Skala 68 dargestellt) und ein Messkraftgenerator bzw. Messkraftgeber 70 angeordnet. Der Sensor 66 kann eine Tauchspule, ein Hall-Sensor, ein piezoresistiver Sensor oder ein anderer Sensor sein, mit dessen Hilfe die räumliche Auslenkung des Taststifts 26 relativ zu dem feststehenden Teil 54 bestimmt werden kann. Der Messkraftgenerator 70 kann beispielsweise eine Tauchspule sein, mit deren Hilfe die beiden Schenkel 62, 64 gegeneinander gezogen oder auseinander gedrückt werden können. Der Tastkopf 24 ist entsprechend auch mit der Auswerte- und Steuereinheit 38 verbunden, damit diese zum einen Größen wie die Auslenkung und die Antastkraft auslesen kann und zum anderen den Messkraftgenerator 70 steuern kann.
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In der vereinfachten Darstellung in
3 ermöglicht der Tastkopf
24 lediglich eine Auslenkung des Taststifts
26 in Richtung des Pfeils
72. Den einschlägigen Fachleuten ist allerdings bekannt, dass ein solcher Tastkopf
24 typischerweise eine entsprechende Auslenkung in zwei weiteren, orthogonalen Raumrichtungen ermöglicht. Ein Ausführungsbeispiel für einen solchen Tastkopf
24 ist beispielsweise in der Druckschrift
DE 44 24 225 A1 beschrieben, deren Offenbarung hier durch Bezugnahme eingeschlossen ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diesen speziellen Tastkopf
24 beschränkt und kann auch mit anderen messenden oder schaltenden Tastköpfen und Sensorköpfen anderer Messsysteme, insbesondere passiven Tastköpfen, realisiert werden. Den einschlägigen Fachleuten ist bekannt, dass ein Tastkopf
24 bzw. Sensorkopf der in
3 stark vereinfacht dargestellten Art in der Regel eine Aufnahme besitzt, an der der Taststift
26 bzw. ein anderer Sensor auswechselbar befestigt ist.
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4 zeigt eine Ausführungsform eines Verfahrens 100. Nach dem Beginn des Verfahrens wird zunächst ein Schritt 102 des Bereitstellens des ersten Bauteils 44 in dem Messbereich 28 des mindestens einen Sensors 30 des Koordinatenmessgeräts 10 ausgeführt.
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Anschließend erfolgt ein Schritt 104 des Bewegens des ersten Bauteils 44 innerhalb des Messbereichs 28, wobei eine Ist-Position und/oder eine Ist-Ausrichtung des ersten Bauteils mittels des Sensors erfasst wird, bis die Ist-Position eine Soll-Position und/oder die Ist-Ausrichtung einer Soll-Ausrichtung entspricht.
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Letztlich erfolgt ein Schritt 106 des Festlegens des ersten Bauteils, wenn die Ist-Position der Soll-Position und/oder die Ist-Ausrichtung der Soll-Ausrichtung entspricht.
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Das Festlegen kann dabei in kraft-, form- oder stoffschlüssiger Weise erfolgen. Insbesondere muss kein permanentes Festlegen des ersten Bauteils erfolgen, es kann sich auch um ein lösbares Festlegen, bspw. ein Festspannen mittels geeigneter Klemmen oder Ähnliches handeln.
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Während des Schritts 104 kann eine Kontrolle der Werkstücklage in dem Messbereich 28 kontinuierlich erfolgen, d. h. der Sensor 30 kann kontinuierlich das erste Bauteil 44 erfassen. Im Folgenden wird vorwiegend die vorliegende Erfindung anhand eines taktilen, aktiv messenden Sensors beschrieben. Dies ist jedoch nicht einschränkend hinsichtlich des Erfindungsgegenstands zu verstehen. Grundsätzlich kann die Erfindung auch mittels eines passiv messenden taktilen Sensors oder eines optisch messenden Sensors, oder mehreren davon, ausgeführt werden. Beispielsweise kann somit der Gegenstand während des Schritts 104 zumindest zeitweise derart verschoben werden, dass das Koordinatenmessgerät bzw. dessen Taststift 26 kontinuierlich in Anlage mit dem ersten Bauteil 44 ist. Grundsätzlich ist es natürlich auch möglich, dass nur auf Nutzeranfrage eine Bestimmung der Position und/oder der Ausrichtung des ersten Bauteils 44 durchgeführt wird, bspw. erst dann, wenn ein Monteur den Messbereich 28 verlassen hat.
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5 zeigt eine Ausführungsform des Verfahrens, die mit 100' gekennzeichnet ist. Identische Schritte sind dabei mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet. Des Weiteren ist vorgesehen, dass zwischen den Schritten 102 und 104 ein Schritt 108 durchgeführt wird, in dem ein Erfassen einer Geometrie oder Form des ersten Bauteils erfolgt. Dies kann insbesondere dazu dienen, Referenzpunkte des ersten Bauteils 44 einzumessen, die nicht durch seine äußere Form antastbar sind, bspw. Symmetrieebenen, Drehachsen oder Ähnliches.
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Die 6 zeigt ein Beispiel für einen solchen Arbeitsablauf anhand einer Abfolge dreier Darstellungen 6A, 6B und 6C. Dabei soll auf dem Drehtisch 48 das erste Bauteil 44 derart positioniert werden, dass eine Drehachse 51 des ersten Bauteils 44 mit der Drehachse 52 des Drehtisches 48 zusammenfällt. In der Darstellung 6B ist angedeutet, dass dafür zunächst zwei Messpunkte 94 und 96 an dem ersten Bauteil 44 angetastet werden. Grundsätzlich können auch mehr als zwei Punkte angetastet werden. Unter der Voraussetzung, dass eine kreisförmige Umfangsform des ersten Bauteils 44 angenommen werden kann, können jedoch bereits zwei Ansatzpunkte in etwa in einem Versatzwinkel von 30° ausreichend sein, um eine Punktsymmetrieachse und damit den Drehmittelpunkt des ersten Bauteils 44 zu bestimmen. Dann kann bereits der Schritt 108 abgeschlossen sein und die geometrische Form des Bauteils 44 ist bekannt. Somit ist dann auch die Lage der Drehachse 51 des Bauteils 44 bekannt, die dann in Deckung mit der Drehachse 52 des Drehtisches 48, deren Lage bekannt ist, gebracht werden kann. Natürlich ist in einem weiteren vorausgehenden Schritt auch denkbar, zunächst den Drehtisch 48 als zweites Bauteil 46 selbst derart einzumessen, dass unter Annahme einer kreisrunden Umfangskontur die Lage der Drehachse 52 bestimmt wird.
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Wie in der Darstellung 6C angedeutet ist, kann dann bspw. der Drehtisch 48 derart verdreht werden, dass ein rechtshändiger Monteur leicht eine Kraft entlang des Richtungspfeils 99 auf das erste Bauteil 44 aufbringen kann. Beispielsweise kann dann an einer Messstellung 98 der Taststift 26 zur Anlage an das erste Bauteil 44 gebracht werden. Auf diese Weise kann dann während des Schritts des Bewegens 104 kontinuierlich die Positionsänderung des Bauteils 44 überwacht werden. Stimmen die Drehachsen 51 und 52 des Drehtisches 48 und des ersten Bauteils 44 innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs überein, kann dann ein Festlegen, bspw. durch Schraubzwingen oder Ähnliches erfolgen. Vor der Festlegung kann selbstverständlich auch noch ein weiterer Überprüfungsschritt erfolgen, in denen mehrere Punkte, ähnlich wie die Punkte 94 und 96, erneut angetastet werden, um noch einmal die genau Lage der Drehachse des ersten Bauteils 44 zu verifizieren.
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Ein solches Verfahren kann bspw. zur Formprüfung oder Welligkeitsanalyse genauer Werkstücke vorab durchgeführt werden. Dabei ist es Voraussetzung, dass das Werkstück, das geprüft werden soll, möglichst genau auf einem Drehtisch zentriert wird. Durch eine exakte Positionierung können beim Überprüfungsvorgang Auslenkungen eines zur Vermessung verwendeten taktilen Sensors gering gehalten werden.
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Es ist letztlich anzumerken, dass anstatt der diskreten Antastung zweier oder mehrerer Punkte 94, 96 auch eine sog. ”Scanning-Fahrt” entlang der Kontur des ersten Bauteils 44 durchgeführt werden kann. Dabei wird das erste Bauteil 44 in Antastung durch den Taststift 26 um einen gewissen Winkelbereich gedreht, und es werden dabei kontinuierlich Messwerte aufgezeigt. Hierdurch wird die Genauigkeit der Bestimmung der Drehachse bzw. des Symmetriepunkts des ersten Bauteils 44 noch einmal deutlich erhöht. Insbesondere wird es so möglich, exakt Übertrag und Phase eines etwaigen Exzenterfehlers des ersten Bauteils 44 zu bestimmen. Des Weiteren kann, wenn das erste Bauteil 44 auf dem Drehtisch von dem Monteur bewegt wird, ein akustisches Signal erfolgen, wenn sich die Drehachsen in einem vorhergehenden Toleranzbereich in Deckung befinden.
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Wie bereits voranstehend ausgeführt wurde, kann dann nachträglich erneut eine Scanning-Fahrt entlang zumindest eines Winkelabschnitts der Kontur des ersten Bauteils 44 durchgeführt werden und erneut Übertrag und Phase eines Exzenterfehlers genau bestimmt werden und die Lage der Symmetrieachse bzw. der Drehachse des ersten Bauteils bestimmt werden. Ergibt sich daraus eventuell eine Verschiebung und wiederum eine Abweichung von der Drehachse des Drehtischs 48, die außerhalb des Toleranzbereichs liegt, kann erneut ein Bewegen des ersten Bauteils 44 erfolgen. Insofern kann iterativ das Bauteil auf dem Drehtisch derart bewegt werden, dass sich die Drehachsen in Deckung befinden.
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Es versteht sich von selbst, dass der voranstehend beschriebene Ablauf auch zur Zentrierung zweier beliebiger Bauteile 44, 46 zueinander genutzt werden kann. Allgemeiner gesprochen kann das voranstehend benannte Verfahren zur beliebigen relativen Anordnung zweier Werkstücke relativ zueinander verwendet werden. Das Vorhandensein eines Drehtisches ist dafür nicht zwingend notwendig. Beispielsweise können Symmetrieachsen zweier quaderförmiger Werkstücke exakt in Deckung gebracht werden, oder dabei ihre Längsachsen exakt rechtwinklig zueinander angeordnet werden.
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Die 7 zeigt eine weitere Ausführungsform des Verfahrens. Die Schritte 102, 104 und 106 wurden bereits voranstehend beschrieben. Des Weiteren erfolgt nach dem Schritt 102 ein Schritt des Positionierens des Taststifts 26 des Koordinatenmessgeräts 10 in der Soll-Position. Während des Bewegens im Schritt 104 erfolgt dann ein Verbringen des ersten Bauteils 44 in Anschlag mit dem Taststift 26.
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Ein Beispiel für ein solches Verfahren wird im folgenden in Zusammenhang mit der 8 erläutert.
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Ein mögliches Beispiel ist etwa die Montage von zwei Linearführungen, die parallel zueinander um einen bestimmten absoluten Abstand angeordnet werden sollen. Die Ablaufgenauigkeit einer Baugruppe mit Linearführungen hängt in erster Linie davon ab, wie exakt die Schienen in der Linearführung auf Geradheit ausgerichtet sind. Dies wird insbesondere dann kritisch, wenn die zu bewegenden Teile nur auf einem Schlitten auf der Linearführung angebracht sind. Bekannte Montageverfahren sehen dabei vor, dass Anschlagkanten in eine Grundplatte der Schienen eingearbeitet werden, an denen dann die Schienen ausgerichtet werden. Diese Anschlagkanten verursachen nicht zu vernachlässigende Mehrkosten der Grundplatte. Dabei ist die Geradheit der Anschlagkante auch nur in bestimmter Genauigkeit auf modernen Werkzeugmaschinen fertigbar. Mittels der vorgeschlagenen Erfindung sind nicht nur höhere Genauigkeiten erzielbar, auch die Mehrkosten bei der Fertigung der Grundplatte können vermieden werden.
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Zur Vorbereitung der Montage für ein Koordinatenmessgerät muss zunächst eine Soll-Position der zu montierenden Schienen (erstes Bauteil 44 und drittes Bauteil 92) auf der Grundplatte (zweites Bauteil 46) bekannt sein. In der Regel sind diese Soll-Positionen der Montagezeichnung zu entnehmen. Zur Ausrichtung wird zunächst die Grundplatte auf dem Koordinatenmessgerät 10 eingemessen, so dass die exakte Lage der Grundplatte auf dem Koordinatenmessgerät bekannt ist (siehe Verfahrensschritt 108). Dies vermeidet bereits eine hochgenaue und reproduzierbare Auflage für derartige Grundplatten. Nach dem Einmessen der Grundplatte ist nunmehr auch die Soll-Lage und Soll-Ausrichtung der Schienen auf der Grundplatte dem Koordinatenmessgerät 10 bekannt.
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Nun kann das Koordinatenmessgerät 10 so positioniert werden, dass sich eine Kugel 42 des Koordinatenmessgeräts exakt in der Soll-Position der auszurichtenden Schiene befindet (siehe Darstellung 8A). Die Tastkugel 42 dient dabei als Anschlag zur Ausrichtung des Bauteils 44 auf der Grundplatte 46. Das Bauteil 44 muss dazu nur in Richtung der Tastkugel 42 gedrückt werden. Bei einer Ausbildung des Sensors als aktiv messender taktiler Sensor kann damit die auf die Tastkugel 42 beaufschlagte Messkraft als Anzeige dienen, die aktuelle Position des Bauteils 44 und seine Abweichung zur Soll-Position anzuzeigen (8B). Des Weiteren ist es möglich, den taktilen Sensor bzw. dessen Taststift in eine leicht in Richtung des ersten Bauteils 44 aus der Soll-Position ausgelenkte Position zu bringen, in der er dann von dem ersten Bauteil angetastet wird. In diesem Fall kann dann beispielsweise auch die Auslenkung des aktiv messenden taktilen Sensors oder die Auslenkung der Tastkugel als Anzeige dienen, die aktuelle Position des Bauteils 44 und seine Abweichung zur Soll-Position anzuzeigen. Insbesondere können, wie im Folgenden noch zusammen mit der 10 dargelegt werden wird, mehrere Sensoren entlang der Längserstreckung des Bauteils 44 vorgesehen sein. Alternativ kann zunächst an beliebig vielen Stützstellen das Bauteil 44 ausgerichtet und festgelegt, bspw. festgeschraubt, werden, wie dies in der 8C angedeutet ist. Als Stützstellen haben sich jeweils Anschraubpunkte des Bauteils 44 als sinnvoll erwiesen.
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Iterativ können somit die Schritte 8A bis 8C an mehreren Stützstellen durchgeführt werden.
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Ist das erste Bauteil 44 dann ausgerichtet, kann das Koordinatenmessgerät die Tastkugel 42 an eine erste Soll-Position eines dritten Bauteils 92, d. h. die zweite Schiene, bringen, wie dies in der 8D gezeigt ist. Dabei kann im Rahmen der Genauigkeit des Koordinatenmessgeräts 10 der absolute Abstand zwischen den beiden Bauteilen 44 und 92 exakt vorgegeben werden. Nach der im Zusammenhang mit den 8A bis 8C beschriebenen Weise kann nun das dritte Bauteil 92 auf höchste Geradheit und Parallelität zu dem ersten Bauteil 44 montiert und auch der absolute Soll-Abstand beider Bauteile 44 und 92 kann eingehalten werden, vgl. hierzu die und . Insofern kann nun auch an mehreren Stützstellen der Fortgang der Schritte 8D bis 8F iterativ wiederholt werden, bis auch das Bauteil 92 vollständig auf der Grundplatte festgelegt ist.
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Unter Verwendung aus dem Stand der Technik bekannten Montageverfahren hat sich herausgestellt, dass der Abstand der beiden Schienen sich nicht ohne weiteres unter Verwendung eines Montagevorrichtung hochgenau ausrichten lässt. Typische Geradheiten und Parallelitäten für die Montage mit Anschlag belaufen sich auf 10 μm, der Abstand in einem Bereich von 20 μm. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sind Geradheits- und Parallelitätsabweichungen von 2 μm ohne weiteres einhaltbar. Auch der absolute Abstand der Schienen kann auf etwa 2 μm genau ausgerichtet werden.
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Auch zur Einstellung von definierten Winkelbezügen zwischen zwei Bauteilen, z. B. einem rechten Winkel zwischen zwei Elementen, kann das voranstehend benannte Verfahren verwendet werden. Zunächst wird eine Bezugsfläche oder Bezugsgerade von dem Koordinatenmessgerät eingemessen. Dann wird an dem jeweils zweiten Element eine bestimmte Fläche bzw. Position angetastet. Zur Herstellung des gewünschten Winkels kann der erforderliche translatorische Versatz vom Koordinatenmessgerät bestimmt und begleitet werden, bis eine Rotation des anderen Bauteils um einen translatorischen Betrag erfolgt ist, der den gewünschten Winkel zwischen den Bauteilen herstellt. Beispielsweise kann ein solches Verfahren benutzt werden, um Linearführungen festzulegen, die exakt einen rechten Winkel zwischen sich aufweisen.
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Die 9 zeigt noch eine weitere Ausführungsform des Verfahrens. Die Schritte 102 bis 104 laufen dabei in der voranstehend beschriebenen üblichen Weise ab.
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Insbesondere schließen sich dann aber die Schritte 114 und 116 an. Diese Schritte sind insbesondere vorteilhaft bei der Verwendung im Zusammenhang mit Klebeverbindungen zum Festlegen des Bauteils 44. Nach dem Festlegen des Bauteils 106 im Rahmen einer Klebeverbindung kann nämlich dann mittels des Sensors 30 in dem Schritt 114 ein Überprüfen der Lage des ersten Bauteils 44 insbesondere in Intervallen erfolgen. Des Weiteren kann in einem Schritt 116 eine Kraftbeaufschlagung auf das Bauteil 44 mittels des Taststifts 26 erfolgen. Diese Kraftbeaufschlagung kann dazu dienen, die Klebeverbindung anzudrücken und/oder aber auch dazu dienen, das Bauteil 44 zu bewegen, um einen bei einem eventuellen Setzen der Klebeverbindung entstandenen Versatz des Bauteils 44 zu korrigieren.
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Insbesondere können somit wie üblich zunächst Klebekräfte auch durch Gewichtskräfte aufgebracht werden. Das Koordinatenmessgerät kann dann aber in den Schritten 114 und 116 den Aushärteprozess überwachen, bspw., indem nach vorher festgelegter immer wiederkehrender Abfolge mehrere Teile oder mehrere Punkte an einem Teil angetastet werden. Gegebenenfalls kann dann durch Kraftbeaufschlagung korrigierend eingegriffen werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass das in dem Messbereich 28 nicht nur eine einzige Bauteilanordnung sondern mehrere Bauteilanordnungen vorgesehen sind, um das Koordinatenmessgerät 10 kosteneffektiv einzusetzen.
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In der 10 ist noch einmal schematisch dargestellt, wie bspw. das Verfahren unter Verwendung mehrerer Sensoren 30 genutzt werden kann. Beispielsweise können mehrere Sensorpunkte 82, 83, 84 und 85 vorgesehen sein, an denen das Bauteil angetastet wird. Ist als die grundlegende geometrische Form, bspw. im vorliegenden Beispiel der 10 eine rechteckige Kontur, bekannt, kann durch die Antastung auf die Ausrichtung 80 und lediglich eines Punktes 78 verdeutlichte Position des Bauteils 44 beschlossen werden. Beispielsweise bei einem aktiv messenden taktilen Tastkopf 24 des Koordinatenmessgeräts 10 kann anhand mehrerer Messuhren 86, 87, 88, 89 die auf die dann Mehrzahl von Taststiften 26 beaufschlagenden Kräfte oder Auslenkungen visualisiert werden. Auf diese Weise kann ein Bewegen dann in Richtung der Soll-Position 74 und der Soll-Ausrichtung 76 dargestellt und mitverfolgt werden, bis diese schließlich erreicht ist.
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Weitere mögliche Anwendungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ergeben sich bspw. auch an einem zentrischen Kleben zwei übereinanderstehender Kugeln, wie sie bspw. bei einem Doppelnormal für Koordinatenmessgeräte verwendet werden. Nachdem zunächst eine erste Kugel auf einen unteren Stab und eine zweite Kugel auf einen mittleren geklebt wurde, kann zunächst der untere Stab mit der ersten Kugel exakt parallel zu einer Messachse des Koordinatenmessgeräts ausgerichtet werden. Dies ist jedoch nicht zwingend. Der Stab muss nicht zwingend parallel zu der Messachse des Koordinatenmessgeräts ausgerichtet werden. Die Orientierung des Stabes kann ebenfalls mit dem Koordinatenmessgerät eingemessen werden und dementsprechend die zweite Kugel in Verlängerung des Stabes auf diesem positioniert werden. Auch wenn beispielsweise an dem Koordinatenmessgerät 10 ein bekanntes Dreh-Schwenk-Gelenk zum Einsatz kommt, kann der Stab beliebig ausgerichtet sein. Die Produktion dieser ersten Kugel wird dann mittels des Koordinatenmessgeräts eingemessen. Anschließend wird auf die Unterseite eines mittleren Stabes ein Kleber aufgetragen und mittels der Halteeinrichtung 50 der mittlere Stab der zweiten Kugel auf die erste Kugel aufgesetzt.
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In dieser Position kann dann das Aushärten des Klebers überwacht werden. Beispielsweise kann als Halteeinrichtung ein sog. Hütchentaster eines Koordinatenmessgeräts verwendet werden. Mittels des Hütchentasters ist es möglich, die zweite (obere) Kugel direkt anzutasten. Auf diese Weise kann die gewünschte Anpresskraft auf die Klebeverbindung beaufschlagt werden. Des Weiteren können eventuelle Drifts während eines Aushärtevorgangs direkt von dem Koordinatenmessgerät erfasst und durch gegenläufige Bewegungen ausgeglichen werden.
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Derartige Halteeinrichtungen können insbesondere auch an Ausführungsformen der Erfindung dazu benutzt werden, Bauteile direkt auf dem Koordinatenmessgerät in eine gewünschte Position und Ausrichtung zu bewegen. Damit können Positionsgenauigkeiten im Bereich der lokalen Genauigkeiten des verwendeten Koordinatenmessgeräts erreicht werden.
