DE102016214307A1 - Clamping device for a workpiece - Google Patents
Clamping device for a workpiece Download PDFInfo
- Publication number
- DE102016214307A1 DE102016214307A1 DE102016214307.7A DE102016214307A DE102016214307A1 DE 102016214307 A1 DE102016214307 A1 DE 102016214307A1 DE 102016214307 A DE102016214307 A DE 102016214307A DE 102016214307 A1 DE102016214307 A1 DE 102016214307A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- movement
- pose
- segments
- workpiece
- braking force
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 94
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 30
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 20
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 11
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims 1
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 4
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 241001422033 Thestylus Species 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 239000002655 kraft paper Substances 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
- G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
- G01B21/04—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points
- G01B21/047—Accessories, e.g. for positioning, for tool-setting, for measuring probes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
- G01B5/0002—Arrangements for supporting, fixing or guiding the measuring instrument or the object to be measured
- G01B5/0004—Supports
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
- G01B5/004—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points
- G01B5/008—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines
Abstract
Aufspannvorrichtung (1, 2) für ein Werkstück (3), die in einem Koordinatenmessgerät (211) anordbar ist, aufweisend einen Arm (4), der auf der Seite eines ersten Endes an einem Untergrund ortsfest fixierbar ist, aufweisend zumindest zwei Segmente (10, 11, 12, 13) und zumindest ein Lager (5, 6, 7, 8, 9, 14), mit dem die zwei Segmente relativ zueinander beweglich verbunden sind, – eine Halteeinrichtung (16) für das Werkstück, die an einem zweiten Ende des Arms angebracht ist, – eine Messeinrichtung (20, 21, 22, 23, 24) zur Ermittlung der Bewegungsrichtung (A, B) oder Pose zumindest eines der beiden Segmente (10, 11, 12, 13), – eine Bremseinrichtung (25, 26, 27, 28, 29), deren Bremskraft regelbar ist, und mit der eine Bewegung der beiden Segmente relativ zueinander durch Erhöhung der Bremskraft abbremsbar ist, – eine Regelungseinrichtung (30) zur Regelung der Bremskraft der Bremseinrichtung, wobei die Regelungseinrichtung mit der Messeinrichtung und mit der Bremseinrichtung verbunden istClamping device (1, 2) for a workpiece (3) which can be arranged in a coordinate measuring machine (211), comprising an arm (4) which can be fixed on the side of a first end to a base, having at least two segments (10 , 11, 12, 13) and at least one bearing (5, 6, 7, 8, 9, 14), with which the two segments are movably connected relative to each other, - a holding device (16) for the workpiece, which at a second Is attached to the end of the arm, - a measuring device (20, 21, 22, 23, 24) for determining the direction of movement (A, B) or pose at least one of the two segments (10, 11, 12, 13), - a braking device ( 25, 26, 27, 28, 29) whose braking force is controllable, and with which a movement of the two segments relative to each other by increasing the braking force can be braked, - a control device (30) for controlling the braking force of the braking device, wherein the control device with the measuring device and the braking device v is linked
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine flexible Aufspannvorrichtung für ein Werkstück für eine Koordinatenmessung und ein Verfahren zur Positionierung einer Aufspannvorrichung. The present invention relates to a flexible jig for a workpiece for a coordinate measurement and to a method for positioning a jig.
Für viele Mess- und Bearbeitungsprozesse ist es erforderlich, ein Bauteil in einer definierten Lage zu positionieren. Es sind flexible Fixiereinrichtungen bekannt, bei denen Fixiersäulen mit einem Koordinatenmessgerät (nachfolgend KMG) an einem freiprogrammierbaren Ort positioniert werden können und nach der Höheneinstellung fixiert werden. Das „FIVE U-nique“ der Firma Hexagon dient zur Fixierung von Teilen für die Prüfung mit einem Koordinatenmessgerät. Mit Hilfe des Koordinatenmessgerätes werden vor der Ausführung des Prüfprogramms wiederholbare Aufspannvorrichtungen erstellt. Das mechanische System besteht aus in mehreren Größen erhältlichen höhenverstellbaren Säulen, die als Werkstückhalterungen auf der Grundplatte des KMG positioniert werden. Die Referenzposition jeder Säule kann in einer Software gespeichert werden. For many measuring and machining processes, it is necessary to position a component in a defined position. Flexible fixation devices are known in which fixation columns can be positioned with a coordinate measuring machine (hereinafter CMM) at a freely programmable location and fixed after the height adjustment. Hexagon's "FIVE U-nique" is used to fix parts for testing with a coordinate measuring machine. With the help of the coordinate measuring machine repeatable jigs are created before the execution of the test program. The mechanical system consists of height-adjustable columns available in several sizes, which are positioned as workpiece holders on the base plate of the CMM. The reference position of each column can be stored in software.
Bei herkömmlichen Fixiereinrichtungen ist es aufgrund der Flexibilität und Labilität von Teilen der Vorrichtung nur mit viel Geschick und Übung möglich, eine definierte Pose (bedeutet Position und/oder Orientierung) eines Werkstücks einzustellen. Darüber hinaus müssen herkömmliche Bauteilfixierungen häufig für ein spezifisches Bauteil geplant oder ausgelegt werden. Auch ist es häufig erforderlich, mit Hilfe von Messgeräten zu prüfen, ob die Solllage der Fixiereinrichtung den Vorgaben entspricht. In conventional fixation devices, it is only possible with great skill and practice to adjust a defined pose (meaning position and / or orientation) of a workpiece due to the flexibility and lability of parts of the device. In addition, conventional component fixings often need to be planned or designed for a specific component. It is also often necessary to check with the aid of measuring devices whether the desired position of the fixing device corresponds to the specifications.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, mit einer Aufspannvorrichtung definierte Raumpunkte mit hoher Genauigkeit reproduzierbar zu erreichen. Object of the present invention is to reproducibly achieve defined with a jig spatial points with high accuracy.
Von der Erfindung wird eine flexible Aufspannvorrichtung für ein Werkstück mit Kraft-/Weg gekoppelter Benutzerführung bereitgestellt. The invention provides a flexible jig for a workpiece having force / travel coupled user guidance.
Der Vorteil der Erfindung ist eine flexible und reproduzierbare Fixiermöglichkeit darzustellen, die es erlaubt, ein großes Variantenspektrum von Bauteilen mit wenigen Komponenten individuell und bei geringem Zeitaufwand fixieren zu können. The advantage of the invention is to represent a flexible and reproducible fixation, which allows to fix a large range of variants of components with few components individually and with little expenditure of time.
Angegeben wird eine Aufspannvorrichtung für ein Werkstück, die in einem Koordinatenmessgerät anordbar ist, aufweisend
- – einen Arm, der auf der Seite eines ersten Endes an einem Untergrund ortsfest fixierbar ist, aufweisend zumindest zwei Segmente und zumindest ein Lager, mit dem die zwei Segmente relativ zueinander beweglich verbunden sind,
- – eine Halteeinrichtung für das Werkstück, die an einem zweiten Ende des Arms angebracht ist,
- – eine Messeinrichtung zur Ermittlung der Bewegungsrichtung oder Pose zumindest eines der zwei Segmente,
- – eine Bremseinrichtung, deren Bremskraft regelbar ist, und mit der eine Bewegung der beiden Segmente relativ zueinander durch Erhöhung der Bremskraft abbremsbar ist, wobei die Bremskraft vorzugsweise derart regelbar oder erhöhbar ist, dass die Segmente in ihrer relativen Lage fixiert sind, sodass eine Bewegung der beiden Segmente relativ zueinander verhinderbar ist,
- – eine Regelungseinrichtung zur Regelung der Bremskraft der Bremseinrichtung, wobei die Regelungseinrichtung mit der Messeinrichtung und mit der Bremseinrichtung verbunden ist
- - An arm which is fixed on the side of a first end fixed to a substrate, comprising at least two segments and at least one bearing, with which the two segments are movably connected relative to each other,
- A holding device for the workpiece, which is attached to a second end of the arm,
- A measuring device for determining the direction of movement or pose of at least one of the two segments,
- A braking device whose braking force can be regulated, and with which a movement of the two segments relative to each other by increasing the braking force is braked, wherein the braking force is preferably adjustable or can be increased so that the segments are fixed in their relative position, so that movement of the both segments can be prevented relative to one another,
- - A control device for controlling the braking force of the braking device, wherein the control device is connected to the measuring device and to the braking device
wobei die Messeinrichtung, die Bremseinrichtung und die Regelungseinrichtung zur Durchführung der folgenden Schritte eingerichtet sind:
- – Übermitteln einer Information über die Bewegungsrichtung oder die Pose zumindest eines der beiden Segmente bei einer Bewegung der beiden Segmente relativ zueinander von der Messeinrichtung an die Regelungseinrichtung,
- – Ermitteln durch die Regelungseinrichtung, ob eine Änderung der Pose oder die Bewegungsrichtung geeignet ist, eine vorgegebene Zielpose der Halteeinrichtung oder eines in von der Halteeinrichtung gehaltenen Werkstücks herzustellen, und
- – Regeln der Bremskraft in der Bremseinrichtung durch die Regelungseinrichtung, sodass die Bremskraft verringert oder nicht angewandt wird, wenn die Änderung der Pose oder die Bewegungsrichtung dazu geeignet ist, die Zielpose der Halteeinrichtung oder des Werkstücks herzustellen oder die Bremskraft erhöht wird, wenn die Änderung der Pose oder die Bewegungsrichtung nicht dazu geeignet ist, die Zielpose der Halteeinrichtung oder des Werkstücks herzustellen.
- Transmitting information about the direction of movement or the pose of at least one of the two segments during a movement of the two segments relative to one another from the measuring device to the regulating device,
- - Determining by the control device, whether a change of the pose or the direction of movement is adapted to produce a predetermined Zielpose the holding device or held in the holding device workpiece, and
- - Controlling the braking force in the braking device by the control device, so that the braking force is reduced or not applied when the change of the pose or the direction of movement is adapted to make the Zielpose the holding device or the workpiece or the braking force is increased when the change of Pose or the direction of movement is not suitable to produce the Zielpose the holding device or the workpiece.
Die erwähnte Bewegungsrichtung oder Pose kann eine relative oder eine absolute Bewegungsrichtung oder Pose sein. Die Bewegungsrichtung oder Pose können absolut oder relativ bestimmt werden. Entsprechend kann die Messeinrichtung eine relativ, insbesondere inkrementell, oder absolut messende Messeinrichtung sein. The mentioned direction of movement or pose may be a relative or an absolute direction of movement or pose. The direction of movement or pose can be determined absolutely or relatively. Accordingly, the measuring device may be a relatively, in particular incrementally, or absolutely measuring measuring device.
Die Bewegungsrichtung kann die Bewegungsrichtung nur eines der Segmente sein, wenn bei der relativen Bewegung der beiden Segmente nur eines davon bewegt wird, beispielsweise in einem festgelegten Koordinatensystem bewegt wird. Die Pose ist insbesondere eine momentane Pose eines Segments, oder beider Segmente zu einem Zeitpunkt während der Bewegung eines oder beider Segmente, oder zu einem Zeitpunkt nach Beendigung der Bewegung. Zur Ermittlung der Änderung einer Pose werden zwei zu verschiedenen Zeiten ermittele Posen verglichen. The direction of movement may be the direction of movement of only one of the segments if, during the relative movement of the two segments, only one of them is moved, for example moved in a fixed coordinate system. In particular, the pose is an instantaneous pose of a segment, or both, at a time during movement of one or both segments, or at a time after completion of the movement. To determine the change of a pose, two poses determined at different times are compared.
Die Bewegung kann eine Drehbewegung oder eine Translationsbewegung sein. In der Erfindung können Drehbewegung und Translationsbewegung miteinander kombiniert werden. D.h. es können im Falle mehrerer Lager Drehlager und Translationslager und entsprechend damit gekoppelte Segmente vorhanden sein. Segmente können relativ zueinander drehbeweglich oder translationsbeweglich verbunden sein. Es ist ebenso möglich, nur ein oder mehrere Drehlager oder nur ein oder mehrere Translationslager vorzusehen. Sofern nachfolgend eine Beschreibung anhand von Gelenken und Drehbewegungen erfolgt, kann die Offenbarung alternativ oder zusätzlich für translatorische Bewegungen und Translationsbewegungen gelten. The movement may be a rotary movement or a translatory movement. In the invention, rotary motion and translational motion can be combined. This means that, in the case of several bearings, pivot bearings and translation bearings and correspondingly coupled segments can be present. Segments may be rotatably or translationally connected relative to each other. It is also possible to provide only one or more pivot bearings or only one or more translation bearings. If a description is given below with reference to joints and rotational movements, the disclosure may alternatively or additionally apply to translatory movements and translational movements.
Ein erwähntes Lager kann ein Drehlager, auch bezeichnet als Gelenk oder Drehgelenk, oder ein Translationslager, auch bezeichnet als Linearlager, sein. Eine Kombination davon ist möglich. A bearing mentioned can be a pivot bearing, also referred to as a joint or swivel joint, or a translation bearing, also referred to as a linear bearing. A combination of these is possible.
Insbesondere wird auch eine Aufspannvorrichtung für ein Werkstück angegeben, die in einem Koordinatenmessgerät anordbar ist, aufweisend
- – einen Arm, der auf der Seite eines ersten Endes an einem Untergrund ortsfest fixierbar ist, aufweisend zumindest zwei Segmente und zumindest ein Gelenk, mit dem die zwei Segmente relativ zueinander drehbeweglich verbunden sind,
- – eine Halteeinrichtung für das Werkstück, die an einem zweiten Ende des Arms angebracht ist,
- – eine Messeinrichtung zur Ermittlung der Drehrichtung oder Drehposition der zwei Segmente,
- – eine Bremseinrichtung, deren Bremskraft regelbar ist, und mit der eine Drehbewegung der beiden Segmente relativ zueinander durch Erhöhung der Bremskraft abbremsbar ist, wobei die Bremskraft vorzugsweise derart regelbar oder erhöhbar ist, dass die Segmente in ihrer relativen Lage fixiert sind, sodass eine Drehbewegung verhinderbar ist,
- – eine Regelungseinrichtung zur Regelung der Bremskraft der Bremseinrichtung, wobei die Regelungseinrichtung mit der Messeinrichtung und mit der Bremseinrichtung verbunden ist
- – Übermitteln einer Information über die Drehrichtung oder Drehposition bei einer Drehbewegung der beiden Segmente relativ zueinander von der Messeinrichtung an die Regelungseinrichtung,
- – Ermitteln durch die Regelungseinrichtung, ob die Drehrichtung geeignet ist, eine vorgegebene Zielpose der Halteeinrichtung oder eines von der Halteeinrichtung gehaltenen Werkstücks herzustellen, und
- – Regeln der Bremskraft in der Bremseinrichtung durch die Regelungseinrichtung,
- sodass die Bremskraft verringert oder nicht angewandt wird, wenn die Drehbewegung dazu geeignet ist, die Zielpose der Halteeinrichtung oder des Werkstücks herzustellen oder die Bremskraft erhöht wird, wenn die Drehbewegung nicht dazu geeignet ist, die Zielpose der Halteeinrichtung oder des Werkstücks herzustellen.
- An arm which can be fixed in a stationary manner on the side of a first end to a base, comprising at least two segments and at least one joint, with which the two segments are rotatably connected relative to one another,
- A holding device for the workpiece, which is attached to a second end of the arm,
- A measuring device for determining the direction of rotation or rotational position of the two segments,
- - A braking device whose braking force is controllable, and with the rotational movement of the two segments relative to each other by increasing the braking force is braked, wherein the braking force is preferably adjustable or can be increased so that the segments are fixed in their relative position, so that a rotational movement preventable is
- - A control device for controlling the braking force of the braking device, wherein the control device is connected to the measuring device and to the braking device
- Transmitting information about the direction of rotation or rotational position during a rotational movement of the two segments relative to one another from the measuring device to the regulating device,
- - Determining by the control device, whether the direction of rotation is adapted to produce a predetermined Zielpose the holding device or a workpiece held by the holding device, and
- - Regulation of the braking force in the braking device by the control device,
- so that the braking force is reduced or not applied when the rotational movement is adapted to establish the Zielpose the holding device or the workpiece or the braking force is increased when the rotational movement is not adapted to produce the Zielpose the holding device or the workpiece.
Eine erwähnte Drehposition ist insbesondere eine Winkelposition. Die Messeinrichtung ist insbesondere eine Winkelpositions-Messeinrichtung. An aforementioned rotational position is in particular an angular position. The measuring device is in particular an angular position measuring device.
Die Erfindung kann ferner in folgenden Gebieten angewendet werden:
- – Als Aufspannvorrichtung für ein Werkstück in einem KMG
- – als Bauteilaufnahme für die Montage für einen Roboter für die Rohbau-Fertigung im Karosseriebau,
- – als Bauteilaufnahme, die eine prozessrückgekoppelte steuerbare Anpassbarkeit erlaubt, beispielsweise in Verbindung mit Inline-Messtechnik.
- - As a jig for a workpiece in a CMM
- - As a component holder for the assembly for a robot for the body shop in the body shop,
- - As a component recording that allows a process feedback controllable adaptability, for example, in conjunction with inline metrology.
Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Bediener einen richtigen Weg zur Zielpose mittels Kraftrückkopplung, insbesondere rechnergesteuerter Kraftrückkopplung, gewiesen bekommt. D.h., dass die Vorrichtung bei Bewegungen, die der Zielposition entgegengesetzt laufen, aktiv bremst. Hierdurch wird dem Bediener ein Widerstand entgegengesetzt und der Weg nur zielführend durch Aufhebung oder Abschwächung der Bremseinrichtung freigegeben oder kräftemäßig vereinfacht. It is provided according to the invention that the operator gets a correct path to the target pose by means of force feedback, in particular computer-controlled force feedback. That is, the device actively brakes during motions that run counter to the target position. As a result, the operator is opposed to a resistance and the way only expedient released or rectified by lifting or weakening of the braking device.
Mit der Erfindung wird eine Vorrichtung mit einer Navigationsunterstützung bereitgestellt, die dem Bediener durch steuerbare Widerstände die richtige Einstellung zur Erreichung einer Zielpose der Halteeinrichtung weist. With the invention, a device with a navigation support is provided, which has the operator by controllable resistances the correct setting to achieve a Zielpose the holding device.
Nach einer Idee der Erfindung ist es vorgesehen, dass eine Vorrichtung sowohl eine integrierte Messeinrichtung als auch eine Achsfixierung für jedes einzelne Lager beinhaltet, die es erlaubt, die Aufspannvorrichtung, auch bezeichnet als Haltevorrichtung, Fixiervorrichtung oder Spannvorrichtung, an einen definierbaren Raumpunkt zu bewegen, insbesondere in eine definierte Pose zu bewegen, und danach zu fixieren. Bei Erreichen der Zielpose, die eine rechnerisch vorgegebene Position und Orientierung sein kann, lassen sich die Achsen der Vorrichtung automatisch feststellen, sodass das Werkstück in einer definierten Pose gehalten werden kann. According to one idea of the invention, it is provided that a device includes both an integrated measuring device and an axle fixing for each individual bearing, which allows the jig, also referred to as a holding device, fixing device or clamping device to move to a definable spatial point, in particular to move into a defined pose, and then fixate. Upon reaching the Zielpose, which can be a mathematically predetermined position and orientation, the axes of the device can be determined automatically, so that the workpiece can be kept in a defined pose.
Erfindungsgemäß können mehrere solcher Aufspannvorrichtungen, beispielsweise drei (Dreipunktaufnahme), eingesetzt werden, um ein Bauteil aufzuspannen. Dazu wird das Bauteil mit jeweils einer Halteeinrichtung einer Aufspannvorrichtung an verschiedenen Stellen gehalten. According to the invention, a plurality of such clamping devices, for example, three (three-point recording), are used to aufzuspannen a component. For this purpose, the component is held at different locations, each with a holding device of a jig.
Konkrete Anwendungen der Aufspannvorrichtungen liegen z.B. darin, ein mit einem KMG zu messendes Teil in einer definierten Lage zu halten. Specific applications of the jigs are, for example, to keep a part to be measured with a CMM in a defined position.
Andere Anwendungen sind die Fixierung eines Bauteils, um es für Füge- und Bearbeitungsprozesse in einer definierten Lage zu fixieren. Die erfindungsgemäße Aufspannvorrichtung ist in dem Sinne nicht nur für Koordinatenmessgeräte geeignet, sondern für Halte-, Fixier- und Einspannaufgaben von Teilen oder Werkstücken allgemein, in beliebigen Umgebungen. Other applications include the fixation of a component in order to fix it in a defined position for joining and machining processes. The jig according to the invention is in the sense not only suitable for coordinate measuring machines, but for holding, fixing and clamping tasks of parts or workpieces in general, in any environment.
Die erfindungsgemäße Aufspannvorrichtung ist flexibel einsetzbar. Für eine Fertigung mit einer Vielzahl von Varianten wird eine flexible Bauteilaufnahme bereitgestellt, die flexibel angepasst werden kann und die es erlaubt, dass nur eine einzige Bauteilaufnahme bzw. Aufspannvorrichtung für ein größeres Teilespektrum verwendet werden kann. The jig according to the invention can be used flexibly. For a production with a multiplicity of variants, a flexible component receptacle is provided which can be adapted flexibly and which allows only a single component receptacle or clamping device to be used for a larger part spectrum.
Ferner lässt sich mit der Erfindung eine steuerbare flexible Aufspannvorrichtung realisieren, die es erlaubt, verschiedene Sollpositionen vorzugeben, etwa basierend auf vorher erfassten oder definierten Prozessparametern, beispielsweise ermittelt durch eine Inline- oder In-Prozessmessung. Furthermore, with the invention, a controllable flexible clamping device can be realized, which makes it possible to specify different desired positions, for example based on previously acquired or defined process parameters, for example determined by an inline or in-process measurement.
In einer Variante der Erfindung weist die Aufspannvorrichtung einen Fuß auf. Der Fuß wird zur ortsfesten Fixierung des zumindest einen Arms verwendet. Der erwähnte Arm ist an einem ersten Ende mit dem Fuß verbunden und der Fuß ist wiederum ortsfest fixierbar. In a variant of the invention, the jig on a foot. The foot is used for fixed fixation of the at least one arm. The mentioned arm is connected at a first end to the foot and the foot is in turn fixed in place.
Vorzugsweise sind zwei, noch mehr bevorzugt sechs Lager, insbesondere Drehgelenke in dem Arm vorhanden, die Pose der Halteeinrichtung beliebig einstellen zu können, beispielsweise um jeden Raumpunkt mit beliebiger Richtung (Vektor) des der Halteeinrichtung erreichen zu können Vorzugsweise ist die Anzahl der Segmente um zumindest eins höher als die Anzahl der Lager. Preferably, two, more preferably six bearings, in particular pivot joints are present in the arm to adjust the pose of the holding device arbitrarily, for example, to reach each space point in any direction (vector) of the holding device Preferably, the number of segments to at least one higher than the number of bearings.
Die Halteeinrichtung kann so ausgebildet sein, dass ein Werkstück auflegbar ist. Die Halteeinrichtung kann ein Auflagemittel aufweisen. Die Halteeinrichtung kann alternativ oder zusätzlich eine Fixiereinrichtung zum Fixieren eines Werkstücks aufweisen, und wird in diesem Fall auch als Aufspanneinrichtung bezeichnet. Die Fixiereinrichtung kann beispielsweise ein zwei- oder mehrteiliger Greifer sein. The holding device can be designed so that a workpiece can be placed. The holding device may have a support means. The holding device may alternatively or additionally comprise a fixing device for fixing a workpiece, and is also referred to in this case as a clamping device. The fixing device may be, for example, a two-part or multi-part gripper.
Die Halteeinrichtung ist vorzugsweise mit einem Lager, insbesondere einem Drehlager, an ein Segment gekoppelt, wobei dieses Segment als Endsegment bezeichnet werden kann. Im Fall von Robotern wird dieses Lager auch als „Handgelenk“ bezeichnet. The holding device is preferably coupled to a bearing, in particular a rotary bearing, to a segment, wherein this segment can be referred to as an end segment. In the case of robots, this bearing is also referred to as a "wrist".
Die Messeinrichtung ist insbesondere ein Winkellagegeber (auch Winkelgeber), insbesondere ein Drehgeber (auch: Drehwinkelgeber). Der Winkellagegeber oder Winkelgeber kann ein Inkrementalgeber (relative Erfassung, insbesondere digital) oder Absolutwertgeber (absolute Winkellage, insbesondere digital) sein. The measuring device is in particular an angular position sensor (also angle encoder), in particular a rotary encoder (also: rotary encoder). The angular position encoder or angle encoder can be an incremental encoder (relative detection, in particular digital) or absolute value encoder (absolute angular position, in particular digital).
Einem oder mehreren Lagern, insbesondere jedem Lager, kann eine Messeinrichtung zugeordnet sein. One or more bearings, in particular each bearing, may be associated with a measuring device.
Wenn das Lager ein Gelenk ist, ist mit der Messeinrichtung insbesondere der Drehwinkel des Gelenks, d.h. der Winkel zwischen zwei Segmenten, die durch das Gelenk miteinander verbunden sind, ermittelbar. Die Drehbewegung der beiden Segmente relativ zueinander ist durch die Gelenkbewegung ermöglicht. In particular, when the bearing is a hinge, with the measuring device, the angle of rotation of the joint, i. the angle between two segments, which are interconnected by the joint, determined. The rotational movement of the two segments relative to each other is made possible by the joint movement.
Bei Vorhandensein mehrerer Lager in dem Arm sind die Lager vorzugsweise derart angeordnet oder ausgestaltet, dass Bewegungsachsen, insbesondere Drehachsen, mit verschiedener Raumlage vorhanden oder herstellbar sind. In the presence of several bearings in the arm, the bearings are preferably arranged or configured such that axes of movement, in particular axes of rotation, are present or can be produced with different spatial positions.
Die Bremseinrichtung ist vorzugsweise in oder an dem Lager angeordnet. Einem oder mehreren Lagern, insbesondere jedem Lager, kann eine Bremseinrichtung zugeordnet sein. The braking device is preferably arranged in or on the bearing. One or more bearings, in particular each bearing, may be associated with a braking device.
Die Messeinrichtung zur Ermittlung der Bewegungsrichtung oder Pose ist vorzugsweise in einem Lager angeordnet. The measuring device for determining the direction of movement or pose is preferably arranged in a bearing.
Mit dem Begriff „Regelung“ wird insbesondere auch eine reine Steuerung verstanden. Somit bedeutet der Begriff „Regelung“ erfindungsgemäß „Regelung und/oder Steuerung“. The term "control" is understood to mean in particular a pure control. Thus, the term "control" according to the invention means "control and / or control".
Die Bremseinrichtung kann eine mechanische Bremseinrichtung, eine elektrische Bremseinrichtung, eine magnetische Bremseinrichtung, eine Fluidbremseinrichtung oder eine Kombination davon sein. Ein spezielles Beispiel ist eine Soft-Bremse. The braking device may be a mechanical brake device, an electric brake device, a magnetic brake device, a fluid brake device or a combination thereof. A specific example is a soft brake.
Die Regelungseinrichtung ist mit der Messeinrichtung und der Bremseinrichtung zum Signalaustausch verbunden, insbesondere elektrisch verbunden. The control device is connected to the measuring device and the braking device for signal exchange, in particular electrically connected.
Die Zielpose der Halteeinrichtung kann in einem Gerätekoordinatensystem, aber auch in einem Werkstück- oder Bauteilkoordinatensystem definiert sein. Diese werden zusammenfassend nachfolgend auch als „Koordinatensystem“ bezeichnet. Die Zielpose kann bezüglich der Halteeinrichtung und/oder bezüglich des Werkstücks definiert sein. Insbesondere können ein Vektor in einer Zielpose oder zu erreichende Raumpunkte der Halteeinrichtung oder des Werkstücks definiert werden, insbesondere festgelegt in einem Koordinatensystem. Eine Zielpose des Werkstücks kann beispielsweise dann vorgegeben werden, wenn die genaue Lage des Werkstücks im gehaltenen Zustand, insbesondere bei Fixierung an der Halteeinrichtung, bekannt ist. The Zielpose the holding device can be defined in a device coordinate system, but also in a workpiece or component coordinate system. These are collectively referred to below as "coordinate system". The Zielpose can be defined with respect to the holding device and / or with respect to the workpiece. In particular, a vector in a target pose or to be reached spatial points of the holding device or the Workpiece defined, in particular set in a coordinate system. A target pose of the workpiece can be specified, for example, if the exact position of the workpiece in the held state, in particular when fixed to the holding device, is known.
Die Regelungseinrichtung ist insbesondere computergesteuert. Die Regelungseinrichtung kann eine elektronische Steuer- oder Regeleinheit sein, mit der das Erreichen einer definierten Pose der Halteeinrichtung oder eines von der Halteeinrichtung gehaltenen Werkstücks überwacht, gesteuert und/oder geregelt werden kann. The control device is in particular computer-controlled. The control device may be an electronic control or regulating unit with which the achievement of a defined pose of the holding device or a workpiece held by the holding device can be monitored, controlled and / or regulated.
Eine Regelungseinrichtung kann eine zentrale Regelungseinrichtung zur Regelung der Bremskraft aller vorhandenen Bremseinrichtungen sein. Alternativ kann eine Bremseinrichtung eine eigene Regelungseinrichtung aufweisen. A control device may be a central control device for controlling the braking force of all existing brake devices. Alternatively, a braking device may have its own control device.
Das Ermitteln, ob eine vorgegebene Zielpose hergestellt wird oder erreicht ist, kann mit Hilfe der Kenntnis über die Geometrie der Aufspannvorrichtung, insbesondere der Geometrie des Arms, erfolgen. Die Geometrie des Aufbaus, die Länge von Segmenten und die Anordnung von Lagern ist prinzipiell bekannt. Auch ein räumlicher Bezug der Halteeinrichtung zu dem Arm ist bekannt. Freiheitsgrade in der Bewegung sind durch die Lager gegeben. Im Fall von Gelenken kann aus Gelenkswinkeln bzw. einer Relativposition von Segmenten an den Gelenken eine Pose der Halteeinrichtung ermittelt werden. Die Halteeinrichtung kann selbst durch ein Gelenk an den Arm angebunden sein. Im Fall von Gelenken kann eine Pose oder Posenänderung der Halteeinrichtung aus einer Drehstellung oder einer Drehstellungsänderung an Gelenken ermittelt werden. Ebenfalls kann im Fall eines Gelenks eine Pose oder Posenänderung dynamisch aus einer Drehbewegung/Gelenksbewegung ermittelt werden. Über eine Gelenksbewegung oder Gelenkstellung oder Gelenkstellungsänderung informiert die Messeinrichtung eines Gelenks. Es kann eine momentane Pose oder eine Posenänderung mit einer Zielpose verglichen werden und festgestellt werden, ob eine Annäherung an die Zielpose erfolgt oder nicht. Entsprechend kann aus diesen Informationen die Gelenkbewegung korrigiert werden, indem eine Bremskraft in der Bremseinrichtung geregelt wird. Bei einer Erhöhung der Bremskraft kann zumindest eine weitere Bewegung eines Gelenks in eine bestimmte Drehrichtung verhindert werden. Analog kann im Fall von Translationslagern vorgegangen werden. The determination as to whether a predetermined target pose is produced or achieved can be made with the knowledge of the geometry of the clamping device, in particular the geometry of the arm. The geometry of the structure, the length of segments and the arrangement of bearings is known in principle. Also, a spatial reference of the holding device to the arm is known. Degrees of freedom in the movement are given by the bearings. In the case of joints, a pose of the holding device can be determined from joint angles or a relative position of segments on the joints. The holding device can itself be connected by a hinge to the arm. In the case of joints, a pose or pose change of the retainer may be determined from a rotational position or a rotational position change at joints. Also, in the case of a joint, a pose or pose change can be determined dynamically from a rotary motion / joint movement. About a joint movement or joint position or joint position change informed the measuring device of a joint. A current pose or a pose change can be compared with a target pose and it can be determined whether an approach to the target pose occurs or not. Accordingly, from this information, the joint movement can be corrected by controlling a braking force in the braking device. With an increase in the braking force, at least one further movement of a joint in a certain direction of rotation can be prevented. The same procedure can be used in the case of translation bearings.
Durch Regelung der Bremskraft, d.h. variable Einstellung der Bremskraft, ist die Kraft, die zur Bewegung von Segmenten relativ zueinander erforderlich ist, verringerbar oder erhöhbar. Eine Verringerung der Kraft oder zumindest eine gleichbleibende Kraft zeigt dem Bediener oder einer Bedienvorrichtung an, dass die Bewegung geeignet ist, um die Zielpose herzustellen. Eine Erhöhung der Kraft durch Erhöhung der Bremskraft zeigt den gegenteiligen Fall an, dass die Bewegung nicht geeignet ist, eine Zielpose herzustellen. Hierdurch wird eine Kraftrückkopplungseinrichtung bereitgestellt, mit welcher eine Gegenkraft erzeugbar ist, die einer ersten Kraft, die in zumindest eines der Lager eingeleitet wird, um das Lager zu bewegen, entgegensetzbar ist. By controlling the braking force, i. variable adjustment of the braking force, the force required to move segments relative to each other is reducible or raisable. A reduction in force, or at least a consistent force, indicates to the operator or operator that the movement is suitable to establish the target pose. An increase in the force by increasing the braking force indicates the opposite case that the movement is not suitable to produce a Zielpose. In this way, a force feedback device is provided, with which a counter force can be generated, which can be counteracted by a first force, which is introduced into at least one of the bearings in order to move the bearing.
In einer Ausführungsform ist die Regelungseinrichtung dazu eingerichtet, die Bremskraft in der Bremseinrichtung bei Erreichen der Zielpose so zu erhöhen, dass die Segmente in ihrer relativen Lage zueinander fixiert sind. In dieser Ausführungsform wird die Bremskraft so erhöht, dass eine Gegenkraft durch eine Aktoreinrichtung oder einen Bediener nicht mehr erzeugbar oder nur unter extremster Kraftanstrengung erzeugbar ist. In one embodiment, the control device is adapted to increase the braking force in the braking device when reaching the Zielpose so that the segments are fixed in their relative position to each other. In this embodiment, the braking force is increased so that a counterforce by an actuator device or an operator can no longer be generated or generated only under extreme force.
Eine Lagerbewegung bzw. eine Bewegung von Segmenten kann manuell erfolgen oder durch eine interne oder externe Aktoreinrichtung erfolgen. Die Aktoreinrichtung kann ein externes KMG (Koordinatenmessgerät) aber auch ein Roboter sein, abhängig in welchem Umfeld die erfindungsgemäße flexible Vorrichtung eingesetzt wird. A bearing movement or a movement of segments can be done manually or by an internal or external actuator device. The actuator device can be an external CMM (coordinate measuring machine) but also a robot, depending on the environment in which the flexible device according to the invention is used.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung oder einem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine Regelung der Bremskraft für eines oder mehrere der Lager abschaltbar sein, insbesondere eine Erhöhung der Bremskraft verhinderbar oder abschaltbar sein. Dies ist vorteilhaft, wenn eine vorangehend genannte Aktoreinrichtung, insbesondere eine externe Aktoreinrichtung, verwendet wird. Es kann so verhindert werden, dass eine Bremskraft einer Kraft einer Aktoreinrichtung entgegen wirkt, was zu Beschädigungen führen kann. Es ist möglich, bei einem oder mehreren Lagern die Bremskraftregelung in Funktion zu lassen, und bei einem oder mehreren anderen Lagern die Bremskraftregelung außer Funktion zu setzen, um mit einer externen Aktoreinrichtung eine geeignete Bewegung zu bewirken. In the apparatus according to the invention or a method according to the invention, a regulation of the braking force for one or more of the bearings can be switched off, in particular an increase in the braking force can be prevented or switched off. This is advantageous if a previously mentioned actuator device, in particular an external actuator device, is used. It can thus be prevented that a braking force counteracts a force of an actuator device, which can lead to damage. It is possible to let the brake force control function in one or more bearings, and to disable the braking force control in one or more other bearings in order to effect a suitable movement with an external actuator device.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung oder einem erfindungsgemäßen Verfahren kann in einer Ausführungsform der Aufspannvorrichtung auf die erwähnte Messeinrichtung verzichtet werden, wenn in dieser Ausführungsform die Pose durch ein externes Gerät eingestellt oder verstellt wird, welches eine Bewegung der Aufspannvorrichtung ausführt oder veranlasst (z.B. Roboter oder KMG) und dieses Gerät eine Zielpose aufgrund bereits in diesem Gerät vorhandener Messeinrichtungen berechnen kann. Bei dieser vereinfachten Ausführungsform sind lediglich ansteuerbare Feststellbremsen zur Fixierung der Gelenke nach Erreichen der Zielpose erforderlich. In the device according to the invention or a method according to the invention, in one embodiment of the clamping device, the mentioned measuring device can be dispensed with, if in this embodiment the pose is adjusted or adjusted by an external device which executes or causes a movement of the clamping device (eg robot or CMM) and this device can calculate a target pose based on already existing in this device measuring devices. In this simplified embodiment, only controllable parking brakes for fixing the joints after reaching the Zielpose are required.
Bei einer manuellen Positionierung wird dem Bediener durch eine gesteuerte Kraftrückkopplung mit der erfindungsgemäße Aufspannvorrichtung der Weg des geringsten Widerstandes zum Erreichen der Zielpose ermöglicht und damit eine hohe Benutzer-Ergonomie realisiert. In manual positioning, the operator is enabled by a controlled force feedback with the jig according to the invention, the path of least resistance to reach the Zielpose and thus realized a high degree of user ergonomics.
In einer Ausführungsform weist die Aufspannvorrichtung zumindest eine Aktoreinrichtung auf, nämlich eine maschinelle Aktoreinrichtung, mit welcher eine Bewegung der Segmente erzeugbar ist. Die Aktoreinrichtung kann eine interne Aktoreinrichtung sein, die innerhalb der Aufspannvorrichtung, insbesondere innerhalb eines Lagers, angeordnet ist, oder eine externe Aktoreinrichtung. Ein spezielles Beispiel für eine Aktoreinrichtung ist ein Achsmotor, der in oder an einem Lager, insbesondere einem Gelenk, angeordnet ist. Es wird eine Bewegung, insbesondere Drehung, in die eine oder die andere Richtung um die Achse erzeugt, also eine Bewegung von Segmenten relativ zueinander. Ein Beispiel für eine externe Aktoreinrichtung ist ein Roboter oder eine CNC-Achse. Ein anderes Beispiel für eine Aktoreinrichtung ist eine pneumatische oder hydraulische Aktoreinrichtung, insbesondere eine in nur eine Richtung wirkende Aktoreinrichtung, auch bezeichnet als „Muskel“, die eine Kraft auf das Lager oder ein oder mehr Segmente ausübt um durch das Lager gekoppelte Segmente, oder eines davon, in eine Richtung zu Bewegen. Bei dieser Aktoreinrichtung selbst kann nur eine Bewegung erzeugt, jedoch ggf. keine genaue Position erreicht werden. Mit der beschriebenen Bremseinrichtung ist es aber durchaus möglich eine Zielposition mit einer gewissen Unsicherheit (die aber durch die Drehwinkelgeber bekannt ist) zu erreichen. In one embodiment, the clamping device has at least one actuator device, namely a mechanical actuator device with which a movement of the segments can be generated. The actuator device can be an internal actuator device, which is arranged inside the clamping device, in particular within a bearing, or an external actuator device. A specific example of an actuator device is an axle motor which is arranged in or on a bearing, in particular a joint. It is a movement, in particular rotation, in one or the other direction generated about the axis, ie a movement of segments relative to each other. An example of an external actuator device is a robot or a CNC axis. Another example of an actuator device is a pneumatic or hydraulic actuator device, in particular acting in one direction actuator device, also referred to as "muscle" which exerts a force on the bearing or one or more segments around the bearing coupled segments, or one of moving in one direction. In this actuator device itself, only one movement can be generated, but if necessary, no exact position can be achieved. With the braking device described, it is quite possible to achieve a target position with a certain uncertainty (but which is known by the rotary encoder).
Die erfindungsgemäße Aufspannvorrichtung für ein Werkstück kann als Roboter ausgestaltet sein. Hierzu ist insbesondere eine interne Aktoreinrichtung vorgesehen, durch welche Segmente bewegt werden. Eine als Roboter ausgestaltete Aufspannvorrichtung kann ferner eine weitere Aktoreinrichtung für die Haltevorrichtung aufweisen, womit eine Haltvorrichtung ein Werkstück automisch halten und vorzugsweise auch greifen kann. Eine Aktoreinrichtung der Haltevorrichtung kann beispielsweise eine vorangehend genannte Fixiereinrichtung oder einen vorangehend genannten Greifer betätigen. The clamping device according to the invention for a workpiece can be designed as a robot. For this purpose, an internal actuator device is provided, in particular, through which segments are moved. A jig designed as a robot can also have a further actuator device for the holding device, with which a holding device can automatically hold a workpiece and preferably also grasp it. An actuator device of the holding device can actuate, for example, a previously mentioned fixing device or a previously mentioned gripper.
Eine als Roboter ausgestaltete Aufspannvorrichtung kann in Form eines sogenannten kollaborierenden Roboters ausgestaltet sein, d.h. eines mit einem Menschen als Bedienperson interagierenden Roboters. Zur Gewährleistung einer für Werkstücke höherer Masse ausreichenden Steifigkeit sowie Halte- oder Tragkraft kann ein Roboter entsprechend ausgelegt sein, beispielsweise durch Verstärkung an Segmenten oder Lagern oder entsprechend konstruierte Segmente oder Lager. A jig configured as a robot may be configured in the form of a so-called collaborative robot, i. a robot interacting with a human operator. To ensure sufficient rigidity and holding or carrying capacity for workpieces of higher mass, a robot can be designed accordingly, for example by reinforcement on segments or bearings or correspondingly designed segments or bearings.
Bei einer als Roboter ausgestalteten Aufspannvorrichtung werden vorzugsweise mehrere solche Aufspannvorrichtungen zum (gemeinsamen) Aufspannen eines Werkstücks eingesetzt. In a jig designed as a robot, a plurality of such jigs are preferably used for (jointly) clamping a workpiece.
In einer Ausführungsform weist die Aufspannvorrichtung eine Anzeigeeinrichtung auf, auf der die zum Erreichen der Zielpose erforderliche Bewegungsrichtung an einem oder mehreren Lagern anzeigbar ist. Jedem Lager kann eine eigene Anzeigeeinrichtung zugeordnet sein. Die Anzeigeeinrichtung kann dem Anwender einen Hinweis geben, wie eine Bewegung an dem Lager erfolgen sollte, um die Zielpose der Halteeinrichtung oder eines in von der Halteeinrichtung gehaltenen Werkstücks zu erreichen. Die Anzeigevorrichtung ist vorzugsweise eine visuelle Anzeigevorrichtung. Sie kann Koordinaten und/oder Richtungen anzeigen. In one embodiment, the clamping device has a display device on which the direction of movement required to reach the target pose can be displayed at one or more bearings. Each warehouse can be assigned its own display device. The display device may provide the user with an indication of how movement should take place on the bearing in order to reach the target pose of the holding device or a workpiece held in the holding device. The display device is preferably a visual display device. It can display coordinates and / or directions.
Die Aufspannvorrichtung kann weiterhin eine oder mehrere Feststelleinrichtungen, insbesondere Feststellbremsen, aufweisen. Diese Feststelleinrichtungen sind von einer zuvor offenbarten Bremseinrichtung, deren Bremskraft regelbar ist, zu unterscheiden. Die Feststelleinrichtung dient dazu, an einem Lager eine Lagerposition festzustellen bzw. zu arretieren. Jedem Lager kann eine Feststelleinrichtung zugeordnet sein. The jig may further comprise one or more locking devices, in particular parking brakes. These locking devices are to be distinguished from a previously disclosed braking device whose braking force is adjustable. The locking device serves to determine or lock a bearing position on a bearing. Each bearing may be associated with a locking device.
Die Steuerung / Regelung kann weiterhin eine Funktion aufweisen, die nach Feststellen/Fixierung des/der Lagere die letztendliche Istposition einer Messeinrichtung oder mehrerer Messeinrichtungen, beispielsweise Winkelgeber (insbesondere Inkrementalgeber oder Absolutwertgeber), ausliest. Dies kann vorteilhaft sein, wenn die tatsächlich erreichte Ziel- und Feststellposition nicht zu 100% erreicht werden kann und die tatsächliche Abweichung für einen Mess- oder Bearbeitungsprozess bekannt sein muss/sollte um z.B. für Korrekturen eines Messablaufes oder Bearbeitungsprozesses oder ermittelter Messergebnisse zur Verfügung zu stehen. The control / regulation can furthermore have a function which reads out the final actual position of a measuring device or a plurality of measuring devices, for example angle encoders (in particular incremental encoders or absolute encoders), after the bearing (s) have been fixed. This can be advantageous if the actual achieved target and locked position can not be achieved 100% and the actual deviation for a measurement or machining process must / should be known by e.g. to be available for corrections of a measurement process or machining process or determined measurement results.
Die Ausgabe von Abweichungen kann dabei über die Mitteilung der Einzelabweichungen jeder Einzelachse (Einzeldrehachse), aber auch als berechnete Gesamtabweichung (z.B. Position (X/Y/Z) und Richtung/Rotation (A, B, C), und zwar insbesondere des „Tool Center Points (TCP) jedes Einzelnen Segmentes, erfolgen. The output of deviations can be via the notification of the individual deviations of each individual axis (single axis), but also as a calculated total deviation (eg position (X / Y / Z) and direction / rotation (A, B, C), in particular the "Tool Center Points (TCP) of each segment.
Die Ausgabe der Abweichung kann aber auch für mehrerer Drehachsen als Positions- und Richtungs-/Rotationsabweichung für ein gesamtes Werkstück erfolgen. The output of the deviation can also be done for several axes of rotation as position and direction / rotation deviation for an entire workpiece.
Hierbei könnte die Regelungseinrichtung entweder Rohdaten, z.B. Werte der Messeinrichtungen, aber auch komplett berechnete Ergebnisse als Vektoren Transformationsmatrizzen für eine Weiterverwendung in anderen Systemen (KMG / Bearbeitungsmaschine) bereitstellen. Here, the control device could either raw data, eg values of the measuring devices, but also completely calculated results as vectors transformation matrices for a Provide further use in other systems (CMM / processing machine).
Da jede mechanische Achse abhängig vom Gewicht des daran fixierten Werkstücks, aber auch aufgrund des Eigengewichtes einer Verbiegung unterliegt, kann es erforderlich sein, eine Verbiegung empirisch zu ermitteln oder zu berechnen, beispielsweise über FEM-Methoden („Finite-Elemente-Methoden“), und diesen Wert in oben erwähnte Abweichung der Zielposition einfließen zu lassen. Angegeben wird von der Erfindung ferner eine Anordnung, aufweisend zumindest zwei vorangehende Aufspannvorrichtungen. Diese können ein Werkstück gemeinsam aufspannen, indem jede der Aufspannvorrichtungen mit ihrer Halteeinrichtung das Werkstück hält. Die Aufspannvorrichtungen können an einem Untergrund ortsfest fixiert sein, beispielsweise an einem Messtisch eines KMG oder an einer Werkzeugmaschine. Since every mechanical axis is subject to bending depending on the weight of the workpiece fixed thereto, but also because of its own weight, it may be necessary to determine or calculate a bending empirically, for example via FEM methods ("finite element methods"), and to incorporate this value in the deviation of the target position mentioned above. The invention further provides an arrangement comprising at least two preceding jigs. These can clamp a workpiece together by holding each of the jigs with their holding device the workpiece. The jigs can be fixed in place on a base, for example on a measuring table of a CMM or on a machine tool.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Einstellung oder Positionierung einer Aufspannvorrichtung, aufweisend:
- a) Bereitstellen einer Aufspannvorrichtung wie zuvor beschrieben,
- b) Vorgeben einer Zielpose der Halteeinrichtung oder einer Zielpose einer von der Halteeinrichtung zu haltenden Werkstücks,
- c) Erzeugen einer relativen Bewegung der zumindest zwei Segmente durch Einleiten einer Kraft in das Lager, insbesondere in mindestens eines der Segmente,
- d) Übermitteln einer Information über eine Bewegungsrichtung oder Pose zumindest eines der Segmente von der Messeinrichtung an die Regelungseinrichtung,
- e) Ermitteln durch die Regelungseinrichtung, ob eine Änderung der Pose oder die Bewegungsrichtung geeignet ist, die Zielpose der Halteeinrichtung oder des Werkstücks herzustellen, und
- f) Regeln der Bremskraft in der Bremseinrichtung durch die Regelungseinrichtung, sodass die Bremskraft verringert oder nicht angewandt wird, wenn die Änderung der Pose oder die Bewegungsrichtung dazu geeignet ist, die Zielpose der Halteeinrichtung oder des Werkstücks herzustellen oder die Bremskraft erhöht wird, wenn die die Änderung der Pose oder die Bewegungsrichtung nicht dazu geeignet ist, die Zielpose der Halteeinrichtung oder des Werkstücks herzustellen,
- g) Weiterbewegen des Segmentes oder der Segmente in der Bewegungsrichtung wenn die Bremskraft verringert wird oder nicht angewandt wird, oder Bewegen des/der Segmente in die entgegengesetzte Bewegungsrichtung wenn die Bremskraft erhöht wird.
- a) providing a jig as described above,
- b) predetermining a target pose of the holding device or a target pose of a workpiece to be held by the holding device,
- c) generating a relative movement of the at least two segments by introducing a force into the bearing, in particular in at least one of the segments,
- d) transmitting information about a direction of movement or pose of at least one of the segments from the measuring device to the regulating device,
- e) determining by the control means whether a change of the pose or the direction of movement is suitable for producing the target pose of the holding device or the workpiece, and
- f) controlling the braking force in the braking device by the control means, so that the braking force is reduced or not applied when the change of the pose or the direction of movement is adapted to make the Zielpose the holding device or the workpiece or the braking force is increased when the Change of pose or the direction of movement is not suitable to produce the Zielpose the holding device or the workpiece,
- g) advancing the segment or segments in the direction of movement when the braking force is reduced or not applied, or moving the segment (s) in the opposite direction of movement when the braking force is increased.
In dem Verfahren können alle gegenständlichen Merkmale realisiert sein, die zuvor anhand einer erfindungsgemäßen Aufspannvorrichtung offenbart wurden. Ebenso kann umgekehrt eine vorangehend offenbarte Aufspannvorrichtung zur Durchführung verfahrensmäßiger Schritte eingerichtet oder ausgestaltet sein. In the method, all objective features can be realized, which were previously disclosed by means of a jig according to the invention. Likewise, conversely, a clamping device disclosed above can be set up or configured to carry out procedural steps.
Während des Verfahrens kann die Aufspannvorrichtung an einem Untergrund ortsfest fixiert sein, beispielsweise an einem Messtisch eines KMG oder an einer Werkzeugmaschine. During the process, the clamping device can be fixed in place on a base, for example on a measuring table of a CMM or on a machine tool.
Generell können Verfahrensschritte, womöglich oder sinnvoll, auch in einer anderen als der genannten Reihenfolge stattfinden. In general, procedural steps, possibly or meaningful, can also take place in a sequence other than that mentioned.
Das Verfahren kann in den Schritten e), f) und g), optional auch d), solange wiederholt werden, bis die Zielpose erreicht ist. The method can be repeated in steps e), f) and g), optionally also d), until the target pose is reached.
Das Verfahren kann ohne Werkstück erfolgen. Als weiteren Schritt kann das Verfahren umfassen: Das Aufspannen des Werkstücks in die Aufspannvorrichtung, insbesondere Halten, und vorzugsweise auch Fixieren, an der erwähnten Halteeinrichtung. Dieser Schritt kann zu einem beliebigen Zeitpunkt erfolgen, wie beispielsweise zu Beginn des Verfahrens oder am Ende des Verfahrens. In diesem Sinn ist das Verfahren dann auch als Verfahren zur Positionierung eines Werkstücks zu bezeichnen. The process can be done without a workpiece. As a further step, the method may include: clamping the workpiece in the clamping device, in particular holding, and preferably also fixing, to the mentioned holding device. This step may occur at any time, such as at the beginning of the procedure or at the end of the procedure. In this sense, the method is then also referred to as a method for positioning a workpiece.
Nach einem vorbestimmten Zeitintervall, einer Bewegung um einen vorbestimmten Betrag, oder einer vorgegebenen Positionsänderung, insbesondere nach einem vorbestimmten Drehwinkel, oder einer vorbestimmten Drehwinkeländerung, können die Schritte e), f) und g) erneut durchgeführt werden, um die Bewegung und Positionierung zu überwachen. Beispielsweise könnte es sein, dass ein Segment zu weit in eine Richtung bewegt wurde und wieder in eine entgegengesetzte Richtung bewegt werden muss, um die Zielpose herzustellen. After a predetermined time interval, a movement by a predetermined amount, or a predetermined position change, in particular after a predetermined rotation angle, or a predetermined rotation angle change, the steps e), f) and g) can be performed again to monitor the movement and positioning , For example, a segment may have been moved too far in one direction and must be moved in an opposite direction again to make the target pose.
Schließlich kann bei Erreichen der Zielpose in dem Verfahren die Bremskraft soweit erhöht werden, dass die Segmente in ihrer relativen Lage fixiert sind. Finally, upon reaching the Zielpose in the process, the braking force can be increased so far that the segments are fixed in their relative position.
Schließlich kann bei Erreichen der Zielpose in dem Verfahren eine absolute Abweichung zu einem vorgegebenen Sollwert durch das Auslesen der Position, insbesondere der Absolutposition, einer oder mehrerer Messeinrichtungen, insbesondere eines oder mehrerer Winkellagegeber, bestimmt werden. Finally, when the target pose is reached in the method, an absolute deviation from a predefined setpoint value can be determined by reading out the position, in particular the absolute position, of one or more measuring devices, in particular one or more angular position sensors.
Angegeben wird von der Erfindung ferner ein Koordinatenmessgerät, aufweisend eine vorangehend offenbarte Aufspannvorrichtung. Das Koordinatenmessgerät kann zur Durchführung eines vorangehend beschriebenen Verfahrens eingerichtet oder ausgestaltet sein. The invention further provides a coordinate measuring machine comprising a jig as disclosed above. The coordinate measuring machine can be set up or configured to carry out a method described above.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen: The invention will be described below with reference to exemplary embodiments. Show it:
In
Ferner weist der Arm
Die Aufspannvorrichtung
Die Regelungseinrichtung
An dem Drehgelenk
In den gezeigten Drehgelenken vorhandene Aktoreinrichtungen zur Bewirkung der Gelenksdrehung sind in
Die links gezeigte Aufspannvorrichtung
Die momentane Pose der Halteeinrichtung
Das in
Auf der Basis
Anschließend wird in Schritt S3 eine relative Drehbewegung der Segmente
Anschließend wird in Schritt S4 eine Information über eine relative Drehrichtung von Segmenten von Messeinrichtungen
In Schritt S5 wird in der Regelungseinrichtung
In nachfolgendem Schritt S6 erfolgt das Regeln der Bremskraft in Bremseinrichtungen
In Schritt S7 wird dann das beispielhafte Segment
Nach einem bestimmten Zeitintervall oder einem bestimmten Drehwinkel werden die Schritte S5, S6 und S7 erneut durchgeführt, um die Bewegung und Positionierung zu überwachen. Beispielsweise könnte es sein, dass Segment
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1, 2 1, 2
- Aufspannvorrichtungen fixtures
- 4 4
- Arm poor
- 5, 6, 7, 8, 9 5, 6, 7, 8, 9
- Gelenke joints
- 10, 11, 12, 13 10, 11, 12, 13
- Segmente segments
- 14 14
- Drehgelenk swivel
- 15 15
- Fußplatte footplate
- 16 16
- Halteeinrichtung holder
- 17, 18 17, 18
- Greifer grab
- 19 19
- Lagermittel bearing means
- 20, 21, 22, 23, 24 20, 21, 22, 23, 24
- Messeinrichtungen measuring equipment
- 25, 26, 27, 28, 29 25, 26, 27, 28, 29
- Bremseinrichtungen braking devices
- 30 30
- Regelungseinrichtung control device
- 31 31
- Anzeigeeinrichtung display
- 111 111
- Taststift feeler
- 121 121
- Tastkugel probe ball
- 201 201
- Basis Base
- 202, 203 202, 203
- Säulen columns
- 204 204
- Querträger crossbeam
- 205 205
- Drehvorrichtung rotator
- 206 206
- Maßstabsteilung scale graduation
- 207 207
- Querschlitten cross slide
- 208 208
- Pinole Pinole
- 209 209
- Tastkopf probe
- 210 210
- Montageeinrichtung mounter
- 211 211
- Koordinatenmessgerät coordinate measuring machine
- 215 215
- Taster button
- A, B A, B
- Bewegungsrichtungen directions of movement
- D1, D2, D3,, D4, D5 D 1 , D 2 , D 3 , D 4 , D 5
- Drehachsen rotational axes
- S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7 S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7
- Verfahrensschritte steps
- X1, X2, X3, X4, X5 X1, X2, X3, X4, X5
- Vektoren vectors
- X5‘ X5 '
- Zielpose target pose
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016214307.7A DE102016214307B4 (en) | 2016-08-03 | 2016-08-03 | Clamping device for a workpiece |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016214307.7A DE102016214307B4 (en) | 2016-08-03 | 2016-08-03 | Clamping device for a workpiece |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102016214307A1 true DE102016214307A1 (en) | 2018-02-08 |
DE102016214307B4 DE102016214307B4 (en) | 2019-06-13 |
Family
ID=60996120
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102016214307.7A Active DE102016214307B4 (en) | 2016-08-03 | 2016-08-03 | Clamping device for a workpiece |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102016214307B4 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019102293A1 (en) * | 2019-01-30 | 2020-07-30 | Franka Emika Gmbh | Coordination of two cooperative robot manipulators |
DE102019102470A1 (en) * | 2019-01-31 | 2020-08-06 | Franka Emika Gmbh | Teach-in process for a robot system consisting of two robot manipulators |
WO2020260594A1 (en) | 2019-06-27 | 2020-12-30 | Espi France | Machine and method for inspecting mechanical parts |
CN117102856A (en) * | 2023-10-23 | 2023-11-24 | 浙江大学 | Large cabin double-platform five-degree-of-freedom pose recognition and adjustment method |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19640579A1 (en) * | 1995-10-06 | 1997-04-30 | Dea Spa | Convertible carrying equipment, especially for a measuring machine |
DE19648864A1 (en) * | 1996-11-12 | 1998-05-14 | Piko Helmut | Positioning procedure and positioning system |
DE102005013679A1 (en) * | 2005-03-18 | 2006-10-05 | L.M.F. Fahrzeugtechnik Gmbh | Support for measuring device, has coupling part with coupling units for head ends of support feet such that coupling parts are mounted on support foot after positioning of support foot, where parts provide support points |
-
2016
- 2016-08-03 DE DE102016214307.7A patent/DE102016214307B4/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19640579A1 (en) * | 1995-10-06 | 1997-04-30 | Dea Spa | Convertible carrying equipment, especially for a measuring machine |
DE19648864A1 (en) * | 1996-11-12 | 1998-05-14 | Piko Helmut | Positioning procedure and positioning system |
DE102005013679A1 (en) * | 2005-03-18 | 2006-10-05 | L.M.F. Fahrzeugtechnik Gmbh | Support for measuring device, has coupling part with coupling units for head ends of support feet such that coupling parts are mounted on support foot after positioning of support foot, where parts provide support points |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019102293A1 (en) * | 2019-01-30 | 2020-07-30 | Franka Emika Gmbh | Coordination of two cooperative robot manipulators |
DE102019102293B4 (en) | 2019-01-30 | 2022-02-10 | Franka Emika Gmbh | Coordination of two cooperative robotic manipulators |
DE102019102470A1 (en) * | 2019-01-31 | 2020-08-06 | Franka Emika Gmbh | Teach-in process for a robot system consisting of two robot manipulators |
DE102019102470B4 (en) | 2019-01-31 | 2021-08-26 | Franka Emika Gmbh | Teach-in process for a robot system consisting of two robot manipulators |
WO2020260594A1 (en) | 2019-06-27 | 2020-12-30 | Espi France | Machine and method for inspecting mechanical parts |
CN117102856A (en) * | 2023-10-23 | 2023-11-24 | 浙江大学 | Large cabin double-platform five-degree-of-freedom pose recognition and adjustment method |
CN117102856B (en) * | 2023-10-23 | 2024-02-13 | 浙江大学 | Large cabin double-platform five-degree-of-freedom pose recognition and adjustment method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102016214307B4 (en) | 2019-06-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102006021084B4 (en) | Calibration method for a parallel kinematic mechanism machine | |
EP3402632B1 (en) | Determining an orientation of a robot relative to the direction of gravity | |
DE19648864C2 (en) | Positioning procedure and positioning system | |
DE102016214307B4 (en) | Clamping device for a workpiece | |
DE102015004483B4 (en) | Robot controller and robot system for moving a robot in response to a force | |
DE102015015094A1 (en) | Cooperation system with machine tool and robot | |
DE102009014766B4 (en) | Superimposed axes in a device for machining a workpiece with a tool | |
DE102015004481B4 (en) | A robot control device for controlling a robot moved in accordance with an applied force | |
EP2581165A2 (en) | Method for determining a tool's change of position, tool and the tool control system | |
DE102016008361A1 (en) | TEACHING DEVICE FOR A ROBOT PROVIDED WITH A GUIDANCE PART FOR DETERMINING THE POSITION AND POSITION OF THE END EFFECTOR | |
DE102017003993B4 (en) | Calibration of a robot | |
EP4027104A1 (en) | Method for measuring a numerically controlled machine tool | |
EP2835702B1 (en) | Method for measuring at least one rotation axis of a machine tool | |
EP2919081B1 (en) | Processing machine taking into account position errors in collision checking | |
DE102013227146A1 (en) | Method for automated assembly at an assembly workstation, and associated automated assembly workstation | |
EP3441200A1 (en) | Referencing method and device for industrial robots | |
DE102013215430B4 (en) | processing device | |
DE10016785A1 (en) | Method for calibrating device carrying base plate with six degrees of freedom uses laser tracker to determine position of selected reference points | |
EP3083159B1 (en) | Positioning device | |
EP2553536B1 (en) | Method for operating a processing enclosure comprising at least one robot | |
DE102015211950B4 (en) | Adapter device for mounting an object on the measuring table of a coordinate measuring machine | |
DE69824532T2 (en) | Control method for linear voice coil actuators | |
DE102006041886A1 (en) | Workpiece positioning method, involves repeating determination and correction of actual-position of tool by three-dimensional-measuring machine and robots until actual-position corresponds to predetermined reference value | |
DE102015110247B3 (en) | Modular clamping system, machine tool and process for the reproducible, positionally precise clamping of different clamping jaws | |
DE102009034938B4 (en) | Method for commanding a movement system with a measuring device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |