-
Die Erfindung betrifft eine Messanordnung.
-
In der Fertigung wird stichprobenartig überprüft, ob die Geometrie von Bauteilen innerhalb der vorgegebenen Toleranzen liegt. Bei Problemen in der Fertigung werden auch ganze Serien überprüft.
-
Die
US 5 305 992 A zeigt eine Messvorrichtung für ein Kraftfahrzeugkarosserieelement mit mehreren Befestigungselementen.
-
Die
DE 20 2012 002 360 U1 zeigt eine Vorrichtung für eine kombinierte Analyse an einer Außenhaut und an Strukturbauteilen auf einer Messplatte.
-
Die
DE 10 2014 222 386 A1 zeigt ein Diagnose- und Prüfverfahren zur Bestimmung wenigstens einer technischen Messgröße eines Krafteinleitungspunktes an einem Faserverbundbauteil einer Fahrzeugkarosserie.
-
Die
DE 10 2005 020 703 B4 zeigt eine Werkstück-Spannvorrichtung mit Sensoren für die Ermittlung und Übertragen von Signalen über Zustandsinformationen und -änderungen während einer spanenden Fertigung.
-
Die
US 5 901 426 A zeigt eine Vorrichtung für ein Werkstück, welche Vorrichtung Referenz-Klemmeinheiten und beweglichen Klemmeinheiten aufweist, welche beweglichen Klemmeinheiten vertikal bewegbar sind. Die beweglichen Klemmeinheiten haben eine Detektionsvorrichtung für eine auftretende Kraft.
-
Die
EP 1 136 176 A2 zeigt ein Verfahren zur Bestimmung eines Parameters eines Fügeteils, welches sich in einem Spannrahmen befindet, wobei der Spannrahmen eine definierte Kraft auf das Fügeteil ausgeübt wird. Eine auf das Fügeteil wirkende Kraft wird gemessen und die Messdaten werden mit Referenzdaten verglichen. Auf Grundlage des Vergleichs wird die Geometrie oder Lage des Fügeteils bestimmt.
-
Die
US 4 802 371 A zeigt eine Vorrichtung zur Messung einer Scherung und eines Drucks.
-
Die
DE 102 37 776 A1 zeigt ein Verfahren zur Überwachung eines Fügeprozesses eines Clips mit einem Bauteil.
-
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine neue Messanordnung bereit zu stellen.
-
Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1.
-
Eine Messanordnung weist einen Grundkörper und mindestens drei Referenzpunktvorrichtungen auf, welche Referenzpunktvorrichtungen einen Referenzpunkt mit einer relativ zum Grundkörper fest vorgegebene Position definieren, welche Referenzpunktvorrichtungen jeweils eine Haltevorrichtung und eine Kraftmessvorrichtung aufweisen, welche Haltevorrichtung dazu ausgebildet ist, ein Prüfobjekt am zugeordneten Referenzpunkt zu halten bzw. einzuspannen, und welche Kraftmessvorrichtung dazu ausgebildet ist, ein erstes, die gemessene Kraft charakterisierendes Signal zu erzeugen. Das Vorsehen der mindestens drei Referenzpunktvorrichtungen ermöglicht eine direkte und genaue Messung der Kräfte.
-
Die Kraftmessvorrichtungen sind dazu ausgebildet, sowohl eine Messung einer Zugkraft als auch einer Druckkraft zu ermöglichen. Durch eine solche Ausgestaltung kann die Messanordnung unterschiedliche Verformungen bzw. geometrische Abweichungen eines Prüfobjekts erkennen.
-
Die Kraftmessvorrichtungen sind dazu ausgebildet, die Messung der Zugkraft und der Druckkraft in mindestens zwei Raumrichtungen zu ermöglichen.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Kraftmessvorrichtungen dazu ausgebildet, die Messung der Zugkraft und der Druckkraft in drei Raumrichtungen zu ermöglichen. Es hat sich gezeigt, dass Verformungen bzw. geometrische Abweichungen besser charakterisiert werden können, wenn man Messungen in unterschiedliche Raumrichtungen durchführt und zur Verfügung hat. Es ist dabei beispielsweise auch möglich, nur bei einem Teil der Referenzpunktvorrichtungen in drei Raumrichtungen zu messen, und bei anderen Referenzpunktvorrichtungen in zwei Raumrichtungen oder eine Raumrichtung zu messen. Dies kann beispielsweise vorteilhaft sein, wenn es an bestimmten Stellen des Prüfobjekts häufiger Auffälligkeiten bzw. Abweichungen gibt.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Kraftmessvorrichtungen beispielsweise mindestens ein Kraftmesselement auf aus einer ersten Gruppe bestehend aus:
- - Dehnmessstreifen, und
- - Piezoelement.
-
Diese Kraftmesselemente ermöglichen gut reproduzierbare Ergebnisse.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Kraftmessvorrichtungen am zugeordneten Referenzpunkt oder im Kraftflussbereich zwischen dem Grundkörper und dem Referenzpunkt vorgesehen sind. Dies erleichtert die Montage, da die Kraftmessvorrichtungen zusammen mit den Referenzpunktvorrichtungen montiert werden können.
-
Die Messanordnung weist eine Steuervorrichtung auf, welche Steuervorrichtung dazu ausgebildet ist, die ersten Signale der Kraftmessvorrichtungen zu speichern. Das Speichern der Signale ermöglicht eine zeitverzögerte Auswertung und ggf. eine nachprüfbare Dokumentation der durchgeführten Messungen. Die Speicherung erfolgt üblicherweise digital.
-
Die Messanordnung weist eine Anzeigevorrichtung auf. Das Vorsehen einer Anzeigevorrichtung ermöglicht die Betrachtung der Messergebnisse durch eine Person, und eine optische Auswertung ermöglicht eine bessere Einschätzung der Abweichungen als beispielsweise eine akustische Auswertung.
-
Die Steuervorrichtung ist dazu ausgebildet, eine Anzeige der ersten Signale im zeitlichen Verlauf zu ermöglichen. Die Betrachtung des zeitlichen Verlaufs ermöglicht eine bessere qualitative und quantitative Einschätzung der geometrischen Abweichungen und deren Ursachen als eine reine Anzeige von Endwerten.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuervorrichtung dazu ausgebildet, eine Anzeige der finalen Werte der ersten Signale beim Halten eines Prüfobjekts zu ermöglichen. Die finalen Werte (Endwerte) sind ein Maß für die geometrische Abweichung und ermöglichen eine einfache Auswertung.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuervorrichtung dazu ausgebildet, eine Anzeige der ersten Signale von unterschiedlichen Referenzpunktvorrichtungen gleichzeitig auf der Anzeigevorrichtung zu ermöglichen. Die gleichzeitige Anzeige ermöglicht eine schnelle Einschätzung der geometrischen Abweichungen.
-
Die Steuervorrichtung hat mindestens ein Referenzsignal gespeichert, und die Steuervorrichtung ist dazu ausgebildet, eine Anzeige eines der ersten Signale zusammen mit dem Referenzsignal zu ermöglichen. Das Referenzsignal entspricht beispielsweise einem ersten Signal für ein Prüfobjekt mit einer Geometrie entsprechend einer vorgegebenen Spezifikation für das Prüfobjekt. Ein solches Referenzsignal kann berechnet werden oder durch Messung an einem der vorgegebenen Spezifikation entsprechendem Prüfobjekt ermittelt werden. Durch die Anzeige eines entsprechenden Referenzsignals können Abweichungen besser bestimmt werden. Bevorzugt hat das Referenzsignal einen zeitlichen Verlauf im Hinblick auf die Befestigung des Prüfobjekts.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Messanordnung mindestens fünf Referenzpunktvorrichtungen auf, bevorzugt mindestens sieben Referenzpunktvorrichtungen, und besonders bevorzugt mindestens neun Referenzpunktvorrichtungen. Das Vorsehen einer größeren Anzahl von Referenzpunktvorrichtungen ermöglicht eine genauere Einschätzung der Geometrie des Prüfobjekts. Die angegebenen Zahlen führen jeweils zu einem besseren Ergebnis bei Prüfobjekten.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Haltevorrichtungen als Spannvorrichtungen oder Magnetisch ausgebildet. Durch ein Einspannen des Prüfobjekts kann dieses sicher an der Messanordnung befestigt werden bei magnetischer Befestigung entsprechend einfach.
-
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen und in den Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen sowie aus den Unteransprüchen. Es versteht sich, dass die voranstehend 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. Es zeigt:
- 1 in einer Seitenansicht eine Messanordnung mit Referenzpunktvorrichtungen,
- 2 in einer Seitenansicht die Messanordnung von 1 mit einem Prüfobjekt,
- 3 in einer raumbildlichen Darstellung eine Referenzpunktvorrichtung von 1,
- 4 in schematischer Darstellung die Messanordnung von 1 mit einer Steuervorrichtung und einer Anzeigevorrichtung, und
- 5 in schematischer Darstellung die Anzeigevorrichtung von 4.
-
1 zeigt eine Messanordnung 20. Die Messanordnung hat einen Grundkörper 22 und Referenzpunktvorrichtungen 30A, 30B, 30C, 30D, 30E, 30F, 30G, 30H, 301, 30J, 30K, 30L, 30M, 30N, 30O, 30P, 30Q, 30R, 30S und 30T, welche im Folgenden als Referenzpunktvorrichtungen 30 bezeichnet werden.
-
Der Grundkörper 20 ist starr, und die Referenzpunktvorrichtungen 30 sind fest mit dem Grundkörper 20 verbunden. Hierdurch ist auch die Position der Referenzpunktvorrichtungen 30 untereinander fest vorgegeben.
-
Derartige Messanordnungen werden auch bezeichnet als Messaufnahmen, Kontrollvorrichtungen, Lehren, Prüfvorrichtungen, Meisterböcke oder Aufbauböcke.
-
2 zeigt die Messanordnung 20 von 1, wobei ein Prüfobjekt 10 an der Messanordnung 20 befestigt ist. Das Prüfobjekt 10 ist im Ausführungsbeispiel ein Fahrzeug-Seitenteil. Andere mögliche Prüfobjekte sind Pressteile, Spritzgussbauteile, Faserwerkstoffe und Zusammenbauteile aus verschiedenen Vorstufen.
-
Bei derartigen Prüfobjekten 10 sind Vorgabepunkte beispielsweise in den Konstruktionszeichnungen vorgegeben. Die Soll-Lage der Vorgabepunkte zueinander ist definiert, und auch die beim Einspannen des Prüfobjekts 10 in die Messanordnung 20 auftretenden Kräfte können vorgegeben sein. Im Idealfall betragen diese Kräfte häufig 0 N. Insbesondere bei dünnwandigen Prüfobjekten können aber auch bei perfekten Prüfobjekten beim Einspannen Kräfte auftreten.
-
3 zeigt eine Referenzpunktvorrichtung 30. Die Referenzpunktvorrichtung 30 hat ein Basisteil 32, einen Adapter 34, einen Fuß 36, eine Verstellvorrichtung 38, einen Referenzpunkt 40 und eine Haltevorrichtung 42 mit einem Halter 44.
-
Das Basisteil 32 kann am Grundkörper 22 befestigt werden, und es ist als Formteil mit schrägen Flächen ausgebildet, um unterschiedliche Positionen des Referenzpunkts 40 zu ermöglichen.
-
Der Adapter 34 ist am Basisteil 32 befestigt, und er trägt den Fuß 36. Der Referenzpunkt 40 ist im Ausführungsbeispiel als Pin ausgebildet und über die Verstellvorrichtung 38 relativ zum Fuß 36 höhenverstellbar. Die Haltevorrichtung 42 hat den Halter 44, und über den Halter 44 kann das Prüfobjekt 10 gegen den Referenzpunkt 40 mit einer Kraft beaufschlagen. Bevorzugt ist der Halter 44 verschwenkbar, um eine Positionierung des Prüfobjekts 10 am Referenzpunkt 40 zu ermöglichen. Anschließend kann der Halter 44 zum Prüfobjekt 10 hin bewegt werden und bspw. über eine Schraube in Richtung zum Referenzpunkt 40 bewegt werden. Eine solche als Spannvorrichtung ausgebildete Haltevorrichtung 42 ermöglicht einen sicheren Halt des Prüfobjekts 10 an der Messanordnung 20. Es ist möglich, die Haltevorrichtungen 42 teilweise ohne eine Einspannmöglichkeit als reine Aufnahme vorzusehen, beispielsweise im unteren Bereich der Messanordnung 20. Dies ermöglicht eine einfache Grundplatzierung des Prüfobjekts an der Messanordnung 20.
-
Durch die Verbindung der Referenzpunktvorrichtung 30 am Grundkörper 22 ist eine genaue Positionierung des Referenzpunkts 40 möglich. In Abhängigkeit vom Anwendungsfall kann bspw. festgelegt sein, dass der Referenzpunkt 40 maximal eine Abweichung von der vorgegebenen Position von 50 µm aufweist.
-
An der Referenzpunktvorrichtung 30 sind beispielhaft drei Kraftmessvorrichtungen 51, 52, 53 vorgesehen. Die Kraftmessvorrichtung 51 ist am Basisteil 32 vorgesehen, und sie befindet sich im montierten Zustand zwischen dem Basisteil 32 und dem Grundkörper 22. Die Kraftmessvorrichtung 52 ist im Bereich des Referenzpunkts 40 vorgesehen, und die Kraftmessvorrichtung 53 ist an der Haltevorrichtung 42 vorgesehen, im Ausführungsbeispiel auf dem Referenzpunkt 40 zugewandten Seite des Halters 44.
-
Bevorzugt sind die Kraftmessvorrichtungen 51, 52, 53 dazu ausgebildet, sowohl eine Messung einer Zugkraft als auch einer Druckkraft zu ermöglichen. Über die Kraftmessvorrichtung 51, 52, 53 kann somit detektiert werden, ob das Prüfobjekt 10 mit einer Kraft gegen den Referenzpunkt 40 drückt oder mit einer entgegengesetzten Kraft vom Referenzpunkt 40 wegzieht.
-
Bevorzugt sind die Kraftmessvorrichtungen 51, 52, 53 dazu ausgebildet, die Messungen der Zugkraft und der Druckkraft in mindestens einer Raumrichtung zu ermöglichen, bevorzugt in mindestens zwei Raumrichtungen und besonders bevorzugt in drei Raumrichtungen.
-
Es ist auch möglich, einen Teil der Messpunktvorrichtungen 30 zur Messung der Zugkraft und der Druckkraft in eine Raumrichtung vorzusehen, und einen anderen Teil der Messvorrichtungen 51, 52, 53 zur Messung in mindestens zwei Raumrichtungen oder in drei Raumrichtungen vorzusehen.
-
Die Kraftmessvorrichtungen 51, 52, 53 weisen bevorzugt mindestens ein Kraftmesselement 55 auf aus einer Gruppe bestehend aus:
- - Dehnmessstreifen, und
- - Piezoelement.
-
4 zeigt die Messanordnung 20 in schematischer Darstellung. Eingezeichnet sind die Referenzpunktvorrichtungen 51A, 51 B und 51C. An der Kraftmessvorrichtung 51 ist ein Kraftmesselement 55 schematisch dargestellt. Die Referenzpunktvorrichtungen 51A, 51B, 51C übermitteln Signale 57 an eine Steuervorrichtung 60. Eine Anzeigevorrichtung 70 ist vorgesehen, um das Ergebnis der Messungen darzustellen.
-
Die Steuervorrichtung 60 hat eine Schnittstelle 62 zum Empfangen der Signale 57. In einem Bereich 64 werden die empfangenen Signale 57 in einem Speicher 67 gespeichert, und in einem Bereich 66 erfolgt eine Auswertung. Eine Darstellungseinheit 68 ermöglicht eine Aufbereitung der gemessenen Signale und eine Darstellung auf der Anzeigevorrichtung 70. Die Darstellungsvorrichtung 68 ist über ein Eingabemittel 75, bspw. eine Tastatur und eine Maus, bedienbar.
-
Auf der Anzeigevorrichtung 70 ist schematisch eine Anzeige 71 von zwei Signalen 57A, 57B dargestellt. Die durch das Prüfobjekt 10 erzeugte Kraft ändert sich im Ausführungsbeispiel zeitlich, bspw. durch das Schließen der Haltevorrichtung 42 oder durch das Schließen einer anderen Haltevorrichtung 42, welche zu einer zusätzlichen Spannung im Prüfobjekt 10 führt. Im rechten Bereich der Anzeige 71 erreicht die gemessene Kraft den finalen Wert 72, und dieser ermöglicht eine gute Einschätzung der Formgenauigkeit des Prüfobjekts 10.
-
5 zeigt die Anzeigevorrichtung 70 von 4. Dargestellt sind empfangene Signal 57A, 57B der Referenzpunktvorrichtungen 30A, 30B. Zusätzliche zu den Signalen 57A, 57B sind Referenzsignale 58A, 58B dargestellt, welche bevorzugt in der Steuervorrichtung 60 gespeichert sind und allgemein als Referenzsignale 58 bezeichnet werden können. Die Speicherung erfolgt beispielsweise im Speicher 67 von 4. Die Referenzsignale 58A, 58B entsprechen beispielsweise den tatsächlich gemessenen Signalen der Referenzpunktvorrichtungen 30A, 30B für ein Prüfobjekt 10, welches der Spezifikation entspricht, oder es kann mathematisch berechnet sein. Durch die Anzeige der Referenzsignale 58A, 58B kann leichter festgestellt werden, wie groß die Abweichung ist und welche Ursache diese ggf. hat.
-
Naturgemäß sind im Rahmen dieser Erfindung vielfältige Abwandlungen und Modifikationen möglich.
