DE19510456A1 - Konfigurierbare Befestigungsvorrichtung, insbesondere für eine Messbank, und Verfahren zu deren Konfiguration - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur konfigurierbaren Befestigung und Positionierung von Bautei­ len, insbesondere, aber nicht ausschließlich, für die Befe­ stigung von Bauteilen auf einer Meßbank.

In der nachfolgenden Beschreibung wird auf den oben­ genannten Anwendungsfall Bezug genommen, ohne daß die Erfin­ dung darauf beschränkt sein soll.

Für die Messung auf einer Meßbank müssen bekanntlich die Bauteile positioniert und auf dem Meßbankbett mit Hilfe von Befestigungsvorrichtungen festgelegt werden. Diese Vor­ richtungen sind im allgemeinen an einen bestimmten Zweck angepaßt, besitzen einen relativ komplexen Aufbau und sind teuer, insbesondere im Fall von unter ihrem eigenen Gewicht verformbaren Bauteilen wie z. B. von Komponenten einer Fahr­ zeugkarrosserie, da sie die im Betrieb auftretenden Kräfte­ bedingungen des Bauteils reproduzieren müssen.

Als eine Alternative zu den bekannten, für bestimmte Zwecke entwickelten Befestigungsvorrichtungen wurden bereits in Hinblick auf die Verringerung der Werkzeugkosten für die Messung unterschiedlicher Bauteile konfigurierbare Befesti­ gungsvorrichtungen entworfen und beispielsweise im italieni­ schen Patent Nr. 12 06 886 des vorliegenden Anmelders be­ schrieben.

Kurz gesagt bestehen solche Befestigungsvorrichtungen aus einer Anzahl von säulenartigen Tragelementen, die im wesentlichen eine Basis, welche in einer vorgegebenen Stel­ lung auf der Bezugsfläche beispielsweise mittels magneti­ scher Anschläge befestigt ist, und ein in der Höhe entlang einer senkrecht zur Bezugsfläche verlaufenden Achse ver­ stellbare Stange enthalten. Sowohl die Positionierung der Basis als auch die Einstellung der Höhe der Stange erfolgen automatisch durch die Meßbank selbst, wobei der Kopf der Meßbank mit einem Greifwerkzeug versehen ist, das mit den säulenartigen Tragelementen zusammenwirkt.

Wenngleich diese bekannten konfigurierbaren Befesti­ gungsvorrichtungen sehr wirksam sind, besitzen sie gewisse Nachteile. An erster Stelle sind die hohen Kosten zu nennen, die insbesondere auf dem komplexen mechanischen Aufbau und den elektrischen Schaltungen der säulenartigen Tragelemente und des Greifwerkzeugs beruhen, durch die die Befestigungs­ vorrichtung voll automatisiert wird.

Da die Basis mittels pneumatischem Dauerdruck auf der Bezugsfläche gehalten wird, während sie in einer beliebigen Stellung magnetisch blockiert wird, muß die Bezugsfläche der Meßbank aus ferromagnetischem Material bestehen und darf keines der normalerweise in bekannten Maschinen vorgesehenen Löcher aufweisen, d. h. daß Befestigungsvorrichtungen dieses Typs nicht auf üblichen Meßbänken beliebigen Typs verwendet werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Befestigungsvor­ richtung für konfigurierbare Bauteile, insbesondere für eine Meßbank anzugeben, mit der die obigen Nachteile bekannter Befestigungsvorrichtungen überwunden werden.

Erfindungsgemäß ist die konfigurierbare Vorrichtung zur Befestigung von Bauteilen auf einer Maschine, insbeson­ dere einer Meßbank, die eine Bezugsfläche und eine bewegli­ che Einheit aufweist, wobei die Befestigungsvorrichtung min­ destens ein konfigurierbares Trägerelement mit einem ersten, auf der Bezugsfläche positionierbaren Bereich und mit einem bezüglich des ersten Bereichs und in einer Richtung senk­ recht zu dieser Bezugsfläche positionierbaren zweiten Be­ reich enthält, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Referenz­ werkzeug aufweist, das durch die bewegliche Einheit in eine vorbestimmte Stellung gebracht werden kann und dreidimensio­ nal wirksame Referenzmittel bildet, die mit dem zweiten Be­ reich des Trägerelements in einer Stellung gegenseitigen Eingriffs zusammenwirken, wobei Klemmittel vorgesehen sind, die in der Stellung gegenseitigen Eingriffs betätigt werden, um den ersten Bereich auf der Referenzfläche und den zweiten Bereich bezüglich des ersten Bereichs festzuklemmen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Konfigurieren einer Vorrichtung zur Befesti­ gung von Bauteilen auf einer Maschine, insbesondere einer Meßbank, die eine Bezugsfläche und eine bewegliche Einheit enthält, wobei die Befestigungsvorrichtung mindestens ein konfigurierbares Trägerelement, das einen ersten auf der Bezugsfläche positionierbaren Bereich und einen zweiten, bezüglich des ersten Bereichs in einer Richtung senkrecht zu dieser Bezugsfläche positionierbaren Bereich aufweist, da­ durch gekennzeichnet, daß in einem erste Verfahrensschritt ein Referenzwerkzeug durch die bewegliche Einheit in eine vorbestimmte Stellung gebracht wird, daß in einem zweiten Verfahrensschritt der erste Bereich des Trägerelements von Hand auf der Bezugsfläche bewegt wird und der zweite Bereich des Trägerelements von Hand bezüglich des ersten Bereichs so verschoben wird, daß der zweite Bereich des Trägerelements mit dreidimensionalen Referenzmitteln des Referenzwerkzeugs in Eingriff gelangt, und daß in einem dritten Verfahrens­ schritt der erste Bereich auf der Bezugsfläche und der zwei­ te Bereich bezüglich des ersten Bereichs in dieser Ein­ griffsstellung festgeklemmt werden.

Ein nicht beschränkend zu verstehendes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun an­ hand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht der Meßbank mit einer konfigurierbaren Befestigungsvorrichtung gemäß der vorlie­ genden Erfindung von oben.

Fig. 2 zeigt ein Säulenelement der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung von oben.

Fig. 3 zeigt eine Vorderansicht des Säulenelements aus Fig. 2, das auf der Arbeitsfläche der Meßbank befestigt ist.

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine Vorder- bzw. eine Seitenansicht des oberen Endes des Säulenelements sowie ein Positionierwerkzeug der Meßbank.

Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie VI-VI in Fig. 3.

Die Fig. 7 und 8 zeigen Schnittbilder eines De­ tails aus Fig. 6 in Form von Varianten.

Fig. 9 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil der Basis der Säule in Fig. 3 sowie eine Vorrichtung zum Fest­ klemmen der Säule auf der Arbeitsfläche der Meßbank.

Fig. 10 zeigt eine Seitenansicht eines Details der Klemmvorrichtung aus Fig. 9.

Fig. 11 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie XI-XI in Fig. 10.

Fig. 12 zeigt in kleinerem Maßstab schematisch eine Variante zum Säulenelement aus Fig. 2.

Fig. 13 zeigt teilweise geschnitten eine weitere Variante zum Säulenelement aus Fig. 2.

Fig. 14 zeigt teilweise geschnitten einen Teil des Säulenelements aus Fig. 13.

In Fig. 1 ist eine bekannte Meßbank 1 mit einem Bett 2 und einer beweglichen Meßeinheit 3 dargestellt, die bei­ spielsweise brückenartig ausgebildet ist und einen Meßkopf 4 mit einer Werkzeugspindel 5 trägt. Der Meßkopf 4 kann durch die Einheit 3 entlang dreier Koordinatenachsen X, Y, Z be­ wegt werden. Insbesondere verlaufen die zueinander orthogo­ nalen Achsen X und Y waagrecht und definieren eine X-Y-Be­ zugsebene, die mit der flachen Oberseite 2a des Betts 2 zu­ sammenfällt. Die Z-Achse verläuft vertikal und damit senk­ recht zur X-Y-Ebene.

Die Meßbank 1 enthält weiter eine Signal-Verarbeitungs- und Steuereinheit 6, die an die Meßeinheit 3 angeschlossen ist und im Rahmen von programmierbaren Operationszyklen die Verschiebungen der beweglichen Organe der Einheit 3 entlang der Achsen X, Y, Z kontrolliert. Die Einheit 6 besitzt übli­ cherweise eine Tastatur 8b zur Dateneingabe und einen Moni­ tor 8a, über den der Bedienungsperson später erläuterte In­ formationen geliefert werden.

Die Meßbank 1 enthält vorzugsweise ein Werkzeugmaga­ zin P neben dem Bett 2, aus dem die Einheit 3 für jeden Meß­ zyklus das richtige Werkzeug (nicht dargestellt) entnimmt.

Das Bett 2 besteht aus einem beliebigen, auch nicht ferromagnetischem Material und besitzt eine Anzahl von Ge­ windelöchern 9 (von denen nur einige gezeigt sind) in regel­ mäßigen Abständen auf der Oberfläche 2a. Beispielsweise kön­ nen die Löcher 9 die Ecken einer Anzahl rechtwinkliger, gleichschenkliger Dreiecke T bilden, die die Fläche 2a be­ decken, so daß mit Ausnahme der Löcher in den äußersten Rei­ hen jedes Loch im Zentrum eines Quadrats liegt, dessen Ecken von den vier benachbarten Löchern gebildet werden.

Wenn das Bett 2 aus unmetallischem Material, bei­ spielsweise Granit, besteht, sind die Löcher 9 vorzugsweise in nicht dargestellten Metalleinlagen ausgebildet, die sich in dem Bett befinden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt die Meßbank 1 eine konfigurierbare Befestigungsvorrichtung 10, die die zu messenden Bauteile trägt.

Die Befestigungsvorrichtung 10 enthält eine Anzahl von säulenartigen Trägerelementen 11 (die nachfolgend ein­ fach als Säulen bezeichnet werden). Diese Säulen können in der Höhe justiert werden und an geeigneter Stelle auf dem Bett 2 festgeklemmt werden. Weiter enthält die Vorrichtung eine Anzahl von Tragwerkzeugen 12, die an jeder Säule 11 zur Befestigung und/oder zum Festklemmen des Bauteils angebracht sind, sowie ein Positionierwerkzeug 13, das an der Spindel 5 des Meßkopfes 4 angebracht ist, um eine Bezugsposition für die Konfigurierung der Säulen 11 zu definieren, wie dies weiter unten erläutert wird.

Die Fig. 3 und 6 zeigen eine der Säulen 11. Die nachfolgende Beschreibung gilt auch für die anderen Säulen, die der beschriebenen Säule natürlich gleichen.

Die Säule 11 enthält im wesentlichen einen hohlen, zylindrischen Körper 14 mit einer Basis 15, die mit dem Bett 2 zusammenwirkt, eine Vorrichtung 16 zum Festklemmen des Körpers 14 auf dem Bett 2, eine vertikale Stange 17, die teilweise in dem Körper 14 in axial gleitender Form unterge­ bracht und geführt wird, um die Höhe der Säule 11 festzule­ gen, sowie eine Vorrichtung 18, um die Klemmstange 17 in einer vorbestimmten axialen Stellung festzuklemmen.

Die Basis 15 enthält eine relativ dicke kreisförmige Platte 19, deren Unterseite 19a eine Nut 20 (siehe Fig. 9) mit Rechteckquerschnitt besitzt. Auf jeder Seite der Nut 20 ist die Unterseite 19a der Platte 19 mit Hilfe einer Anzahl von Senkschrauben 22 mit zwei Platten 21 in Form eines Kreissegments (Fig. 9) versehen. Diese Platten 21 definie­ ren gemeinsam drei periphere vorstehende Bereiche 23 (Fig. 2), die im wesentlichen gleiche Winkelabstände besitzen und einen isostatischen Träger für die Basis 15 auf dem Bett 2 bilden.

Die Platte 19 besitzt zwei Paare zylindrischer Ver­ tiefungen 26, die symmetrisch zu beiden Seiten der Nut 20 (Fig. 2 und Fig. 9) liegen. Jede Vertiefung 26 enthält in gleitender Weise ein Kugellager 27 mit einem Käfig 28 und einer teilweise nach unten vorstehenden und frei in dem Kä­ fig 28 drehbaren Kugel 29. Der Käfig 28 besitzt einen ring­ förmigen Flansch 30, der axial lose zwischen einer an der Platte 19 ausgebildeten Schulter 34 und einer ringförmigen Mutter 35 eingesetzt ist, die in ein in der jeweiligen Plat­ te 21 ausgebildetes Loch 36 konzentrisch zur Vertiefung 26 eingeschraubt ist.

Die Kugellager 27 werden durch Federn 37 in den Ver­ tiefungen 26 nach unten gedrückt und üben eine ausreichend große elastische Kraft aus, um das Gewicht der Säule 11 zu überwinden. Die Säule 11 wird also, wenn die Klemmvorrich­ tung 16 gelöst ist, auf dem Bett 2 nur über die Kugeln 27 getragen und kann daher mit sehr niedriger Rollreibung über das Bett 2 bewegt werden.

Die Klemmvorrichtung 16 (Fig. 6 und 9 bis 11) enthält einen länglichen und parallelepipedischen Balken 40, der gleitend in der Nut 20 der Basis 15 untergebracht ist und auf einem am Bett 2 befestigten Ankerelement 41 ein­ schnappt. Insbesondere ist das Element 41 pilzförmig und besitzt einen Kopf 44 und einen Schaft 42, dessen mit Gewin­ de versehenes Ende 43 in eines der Löcher 9 im Bett 2 einge­ schraubt ist.

Der Balken 40 besitzt eine untere Längsrinne 48 mit T-förmigem Querschnitt (siehe Fig. 11), die von einem Ende ausgeht und sich bis im wesentlichen zur Hälfte der Länge des Balkens erstreckt. Diese Rinne 48 besitzt einen Bereich 49 an der Oberfläche, der gleitend mit dem Schaft 42 des Ankerelements 41 zusammenwirkt, sowie einen inneren Bereich 50, der weiter als der Bereich 49 ist und Schultern 51 mit dem Bereich 49 bildet. In diesem weiteren Bereich liegt der Kopf 44 des Ankerelements 41. Beide Bereiche 49 und 50 der Rinne 48 enden axial im zentralen Bereich des Balkens 40 in halbzylindrischen konkaven Anschlagflächen 49a, 50a.

Der Balken 40 besitzt weiter eine seitliche Längs­ rinne 53, deren Endbereich mit dem inneren Bereich 50 der Rinne 48 über eine Öffnung 54 in Verbindung steht. Am Grund der Rinne 53 ist eine Feder 55 untergebracht, die zur Öff­ nung 54 hin vorsteht, wo sie ein Ende 56 in Form einer Halb­ welle bildet, deren konvexe Seite zur Rinne 48 hin gerichtet ist und die auf dem Kopf 44 des Elements 41 einschnappt (Fig. 11).

Die Klemmvorrichtung 16 enthält weiter einen senk­ rechten Spannbolzen 57, der in dem hohlen Körper 14 der Säu­ le 11 angeordnet ist und dessen Funktion weiter unten erläu­ tert wird. Wie Fig. 6 zeigt, verläuft der Bolzen 57 durch den Boden 58 eines becherförmigen Körpers 59, der in die Deckwand 60 des Körpers 14 eingesetzt ist. Der Kopf 64 des Spannbolzens sitzt gleitend in dem Körper 59. Mehrere Schei­ benfedern 65 liegen zwischen dem Kopf 64 und dem Boden 58. Der Bolzen 57 ist mit seinem unteren Ende 66 axial am Balken 40 befestigt.

Hierzu besitzt der Balken 40 eine obere Rinne 67 (Fig. 9 und 10) mit einem umgekehrten T-Querschnitt. Die­ se Rinne verläuft entlang des ganzen Balkens und besitzt einen Bereich 68 an der Oberfläche und einen unteren Bereich 69, wobei letzterer weiter als ersterer ist und eine Schul­ ter 70 mit dem Bereich 68 bildet. Der Kopf 66 des Spannbol­ zens 57 sitzt prismatisch in der Rinne 67 und wirkt axial mit den Schultern 70 aufgrund der Kraft zusammen, die von den Scheibenfedern 65 aufgebracht wird. Die axialen Enden der Rinne 67 werden durch zwei Platten 71 verschossen, die am Balken 40 angebracht sind und verhindern, daß der Kopf 66 des Bolzens 57 in Längsrichtung herausgezogen wird.

Die Deckwand 60 des Körpers 14 ist mit einem Deckel 75 (Fig. 6) versehen, um die Oberseite des becherförmigen Körpers 59 zu verschließen. Das Ende 77 eines Hebels 78 ist über einen horizontalen Gelenkstift 76 gleitend mit dem Deckel 75 verbunden, um die Vorrichtung 16 freizugeben. Das Ende 77 hat ein Nockenprofil 79, das mit der kugelschalen­ förmigen Oberseite 80 des Kopfes 64 des Spannbolzens 57 zu­ sammenwirkt.

Wie im vergrößerten Detail in Fig. 6 zu sehen, be­ sitzt das Nockenprofil 79 einen flachen Bereich 79a gegen­ über dem Kopf 64, wenn der Hebel 78 abgesenkt ist. Dabei wird der Spannbolzen 57 durch die Scheibenfedern angehoben, so daß er axial mit dem Balken 40 zusammenwirkt. Außerdem besitzt das Nockenprofil 79 einen Bereich sehr großer Exzen­ trizität 79b, der mit dem Kopf 64 zusammenwirkt, wenn der Hebel 78 angehoben ist (wie gestrichelt gezeigt), so daß der Bolzen 57 gegen die Kraft der Federn 65 nach unten gedrückt wird und der Kopf 66 von den Schultern 70 abhebt, wodurch der Balken 40 freigegeben wird.

Die Stange 17 der Säule 11 enthält ein senkrechtes Rohr 85 sowie am Ende ein (später erläutertes) Trag- und Positionierelement 86, das am oberen Ende des Rohrs 85 ange­ bracht ist. Das Rohr 85 verläuft durch eine Rohrmanschette 87, die ihrerseits an der oberen Wand 60 des Körpers 14 an einem peripheren Loch 88 in der Wand 60 befestigt ist, und ist in radialer Richtung in der Manschette 87 über ein Gleitlager 89 so gelagert, daß es axial frei beweglich ist.

Um die Stange 17 in einer gegebenen axialen Stellung festzuklemmen, besitzt die Vorrichtung 18 vorzugsweise ein an sich bekanntes, radial expandierendes Futter, bestehend aus einem zylindrischen Bereich 90 zwischen dem oberen Ende der Manschette 87 und dem Rohr 85, sowie aus einem Paar von koaxialen, elastisch verformbaren Wänden, die in radialer Richtung einen Ringraum 91 definieren, der ein im wesentli­ chen nicht komprimierbares Fluid enthält. Weiter enthält die Vorrichtung 18 einen radialen Endflansch 94, in dem ein Knopf 95 zur Kontrolle der Verschiebung eines nicht darge­ stellten Kolbens in einer mit dem Hohlraum 91 in Verbindung stehenden Kammer 96 kontrolliert.

Eine Gewindestange 97, die an ihrem unteren Ende auf der Basis 15 verankert ist, erstreckt sich koaxial mit dem Rohr 85 über die volle Höhe durch den Körper 14 und vorzugs­ weise innerhalb von Gleitlagern 89 und trägt eine an sich bekannte, leicht gleitende, nicht im einzelnen beschriebene Ringmutter 98, die axial mit dem Rohr 85 zusammenwirkt, um einen zusätzlichen axialen Sicherheitsanschlag bildet.

Der Körper 14 (siehe Fig. 3) besitzt vorzugsweise eine seitliche Öffnung 99 vor der Stange 97, die sich über fast die ganze Höhe des Körpers 14 erstreckt, um Zugang zur Ringschraube 98 zu verschaffen. Außerdem sind zwei weitere seitliche Öffnungen im Körper 14 in einem seitlichen Bereich 104 des Körpers 14 diametral gegenüber der Öffnung 99 vor­ gesehen, die als Handgriff dienen, um die Säule 11 einfach bewegen zu können.

Das Trage- und Positionierelement 86 der Stange 17 ist im wesentlichen zylindrisch und besitzt einen unteren Bereich 105 mit geringerem Durchmesser (siehe Fig. 6), der starr im oberen Ende des Rohrs 85 befestigt ist. Das Element 86 besitzt zwei diametral einander gegenüberliegende radiale Vorsprünge 106 (Fig. 5), die vorzugsweise aus den Enden eines einzigen Querstifts bestehen. Außerdem ist eine Kugel 107 an der oberen Stirnseite des Elements 86 befestigt.

Das Element 86 besitzt weiter zwei durchgehende Lö­ cher 108 (Fig. 4 und 5), die sich orthogonal in der Achse des Elements schneiden und eine schnelle Verbindung mit Tragwerkzeugen 12 erlauben (siehe Fig. 1). Die Werkzeuge 12 und die Art, wie sie auf der Stange 17 angebracht werden, sind in dem italienischen Patent Nr. 12 06 866 des vorliegen­ den Anmelders beschrieben.

Die Lage der Säule 11 auf dem Bett 2 und die axiale Lage der Stange 17 werden bezüglich des Werkzeugs 13 defi­ niert, das auf der Spindel 5 der beweglichen Einheit 3 ange­ bracht ist (Fig. 4 und 5).

Das Werkzeug 13 ist bezüglich der Meßwerkzeuge der Meßbank 1 austauschbar und wird automatisch aus dem Werk­ zeuglager P entnommen oder dort abgelegt.

Das Werkzeug 13 besitzt einen Schaft 11, über den es mit der Spindel 5 verbunden ist. Von diesem Schaft gehen zwei Arme 111 in Spreizstellung aus, die einen V-förmigen Sitz 111a definieren und wie in einer Endgabel 112 enden, wobei die Gabeln parallel zueinander und zur Werkzeugachse verlaufen. Die Gabeln 112 besitzen je einen länglichen End­ schlitz 113, der auf je einen der Vorsprünge 106 des Ele­ ments 86 der Stange 17 aufgleitet, um die Winkelstellung der Stange 17 und außerdem einen Sitz für die Säule 11 in waag­ rechter Richtung orthogonal zur Achse der Vorsprünge 106 zu definieren. Die Arme 111 wirken mit der Kugel 107 der Stange 17 zusammen und definieren die Lage der Stange 17 vertikal und in der waagrechten Richtung parallel zur Achse der Vor­ sprünge 106.

Auf diese Weise definiert das Werkzeug 13 eine drei­ dimensionale Bezugslage für die Stange 17.

Vorzugsweise weisen die Arme 111 je elektrische Kon­ takte 114 auf, die mit einem nicht dargestellten, normaler­ weise offenen Signalkreis verbunden sind. Dieser Kreis wird durch die Kugel 107 geschlossen, wenn sie korrekt bezüglich des Werkzeugs 13 angeordnet ist. Zu diesem Zweck besitzt der Kreis beispielsweise eine akustische oder optische Kontakt­ anzeige.

Schließlich enthält das Werkzeug 13 eine Lichtquelle 115 zwischen den Armen 111, die einen Lichtstrahl L entlang der Achse des Werkzeugs 13 aussendet.

Die Befestigungsvorrichtung 10 arbeitet folgenderma­ ßen:
Ist die Vorrichtung außer Betrieb, dann liegen die Säulen 11 vorzugsweise in einem Lagerbereich 2b am Rand des Betts 2. Gegebenenfalls enthält dieser Bereich keine Anker­ löcher 9.

Die Inbetriebnahme der Befestigungsvorrichtung 10 erfordert die Positionierung einer gegebenen Anzahl von Säu­ len in der X-Y-Ebene und die Justierung der Höhe der jewei­ ligen Stangen 17.

Für jedes zu messende Bauteil werden die Ablauf­ schritte in einer Steuereinheit 6 gespeichert, die die be­ wegliche Einheit so betreibt, daß das Werkzeug 13 nachein­ ander und in einer vorbestimmten Reihenfolge die verschiede­ nen Bezugspositionen anfährt, um jede Säule 11 zu positio­ nieren. Die Einheit 6 ist vorzugsweise auch so programmiert, daß der Bedienungsperson über den Monitor 8a die Operations­ befehle angezeigt werden, die sich beispielsweise auf die Lage des Lochs 9 beziehen, in dem jede Säule 11 befestigt werden soll.

Jede Säule 11 wird folgendermaßen gesetzt:
Die Steuereinheit 6 steuert die Einheit 3 so, daß das Werkzeug 13 in die für die Säule richtige Bezugsposition gelangt. An dieser Stelle wird die Lichtquelle 115 einge­ schaltet, um auf die Fläche 2a einen Strahl zu richten, der den Punkt bezeichnet, der durch die X-Y-Koordinaten defi­ niert ist und an dem die Achse der Stange 17 liegen soll.

Die Bedienungsperson steckt dann ein Verankerungs­ element 41 in ein Loch 9, das dem durch den Lichtstrahl be­ zeichneten Punkt am nächsten liegt, oder ein anderes Loch 9, das durch den Monitor 8a bezeichnet ist, um Interferenzen mit anderen Säulen 11 zu vermeiden.

Falls nicht bereits geschehen, wird die Klemmvorrich­ tung 16 der Säule 11 durch Anheben des Hebels 78 freigege­ ben, so daß der Spannbolzen 57 nach unten gedrückt wird und den Kopf 66 von den Schultern 70 der oberen Rinne 67 des Balkens 40 abhebt. Damit kann der Balken 40 in Längsrichtung entlang der Nut 20 gleiten.

Die Säule 11 wird dann von Hand aus dem Vorratsbe­ reich 2b entnommen und wird am Bereich 104 ergriffen und rollt über die Oberfläche 2a auf den Kugellagern 27. Die Säule 11 wird so bewegt, daß der Balken 40 mit dem Veranke­ rungselement 41 in Eingriff gelangt. Der Balken wird so be­ wegt, daß das Element 41 entlang der unteren Rinne 48 in die äußerste Stellung gleitet (Fig. 6, 11), so daß dann die Feder 55 über dem Verankerungselement 41 einschnappt und dieses festhält. Der Balken 40 ist am Element 41 angelenkt und kann frei um dieses drehen.

Eine weitere kontinuierliche Verschiebung der Säule 11 ist dann nur noch in einer Kreiszone um das Verankerungs­ element 41 und gemäß einem Systems von Polarkoordinaten mög­ lich. Der Balken 40 kann um das Element 41 drehen, und die Säule 11 gleitet entlang des Balkens 40.

Mit Hilfe des Lichtstrahls bewegt die Bedienungsper­ son dann die Säule 11 in eine grob richtige X-Y-Lage. Die Stange 17 ist unter Verwendung des Knopfs 95 auf dem Futter 18 freigegeben, wird gegen das Werkzeug 13 angehoben, von Hand gedreht, so daß die Vorsprünge 106 in die Schlitze 113 der Gabeln 112 im Werkzeug 13 eingreifen, und wird dann wei­ ter angehoben, so daß die Kugel 107 mit den Armen 111 des Werkzeugs 13 und insbesondere mit den Kontakten 114 zusam­ menwirkt. Der Anzeigeschaltkreis informiert die Bedienungs­ person entweder akustisch oder optisch, daß die Stange 17 korrekt positioniert ist. Die Bedienungsperson senkt dann den Hebel 78 und klemmt die Säule 11 auf dem Bett fest. Dann klemmt sie, während die Stange 17 mit dem Werkzeug 13 in Kontakt bleibt, die Stange 17 bezüglich des Körpers 14 der Säule 11 fest, indem der Knopf 95 auf dem Futter 18 betätigt wird. Die obige Klemmabfolge kann auch umgekehrt werden.

Die Säule 11 ist auf dem Bett aufgrund des unteren Kopfs 66 des Spannbolzens 57, der in Kontakt mit den Schul­ tern 70 des Balkens 40 steht, wenn der Hebel 78 abgesenkt ist, und aufgrund des Balkens 40 verankert, der durch das Verankerungselement 41 auf dem Bett 2 befestigt ist. So bil­ det der Kopf 64 des Spannbolzens 57 eine feste obere Halte­ rung für die Scheibenfedern 65. Die elastische Kraft der Scheibenfedern 65 wird durch das becherförmige Element 59 auf den Körper 14 der Säule 11 übertragen. Der Körper 14 bewegt sich gegen die elastische Kraft der Federn 37 der Kugellager 27 nach unten und wirkt mit der Oberfläche 2a des Betts 2 in Auflagebereichen 23 zusammen.

Zur Erhöhung der Sicherheit wird zusätzlich zum Fest­ klemmen der Stange 17 mit Hilfe des Futters 18 die Ringmut­ ter 98 schnell in die Klemmposition geschoben, in der sie beinahe das untere Ende der Stange 17 berührt, und wird dann mit der Stange verschraubt.

Sobald die Säule 11 positioniert und festgeklemmt ist und die Bedienungsperson dies veranlaßt, geht die Verarbeitungs- und Steuereinheit zur Positionierung der nächsten Säule 11 über.

Sobald alle Säulen wie oben beschrieben positioniert und mit jeweils ein Bauteil tragenden Werkzeugen 12 versehen sind, ist die Konfiguration der Befestigungsvorrichtung 10 fertig und die Meßsequenz für das Bauteil kann beginnen.

Die Vorteile der Befestigungsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung gehen aus obiger Beschreibung hervor.

Erstens sind das Werkzeug 13 und die Säulen 11 rela­ tiv einfach und preiswert herzustellen und gewährleisten doch eine mit bekannten automatisch konfigurierbaren Befe­ stigungsvorrichtungen vergleichbare Positioniergenauigkeit. Zweitens kann die Vorrichtung 10 auf einer beliebigen be­ kannten Meßbank verwendet werden, selbst einer Meßbank mit unmagnetischem Bett, vorausgesetzt, daß das Bett die übli­ chen Verankerungslöcher enthält. Da die Säulen 11 positiv im Bett 2 verankert sind, können sie relativ großen Stößen und Kräften ohne Verlust an Positioniergenauigkeit widerstehen.

Die Erfindung ist nicht auf die Befestigungsvorrich­ tung 10 in allen oben beschriebenen Einzelheiten beschränkt. Insbesondere zeigen die Fig. 7 und 8 zwei Varianten für die Freigabemechanik der Klemmvorrichtung 16.

Die Variante gemäß Fig. 7 besteht darin, daß der Hebel 78 durch eine Druckschraube 118 ersetzt ist, die auf den Kopf 64 des Spannbolzens 57 einwirkt und in den Deckel 75 eingeschraubt ist sowie einen Betätigungsknopf 119 am oberen Ende aufweist.

In der Variante gemäß Fig. 8 ist der Hebel 78 durch eine pneumatische Betätigungsvorrichtung 120 ersetzt, die im Körper 14 liegt und einen am Körper 14 angelenkten Hebel 124 sowie ein pneumatisches Betätigungsorgan 125 zur Steuerung des Hebels 124 besitzt.

Fig. 12 zeigt eine Variante im Aufbau der Säule 11 mit einer Vorrichtung 120, wobei die Säule 11 pneumatische Kissen 126 anstelle der Kugellager 27 besitzt und wobei die Vorrichtung 18 ein pneumatisches Freigabe-Betätigungsorgan 127 aufweist. Alle erwähnten pneumatischen Vorrichtungen sind an eine gemeinsame Druckluft-Schnellkupplung 128 ange­ schlossen, so daß für eine Bewegung der Säule 11 nur eine Druckluftleitung 129 an die Kupplung 128 angeschlossen wird, um in einer gemeinsamen Operation die Säule 11 vom Bett 2 zu lösen, pneumatisch zu halten und die Stange 17 zu lösen. Sobald die Säule und die Stange richtig positioniert sind, werden sie einfach durch Abschalten der Druckluftversorgung festgeklemmt.

Die Fig. 13 und 14 zeigen eine Variante der Vor­ richtung 18, um die Stange 17 zu fixieren. Hier enthält die Vorrichtung 18 eine Klaue 130, die in einem radialen Raum 131 durch die Manschette 87 hindurchragt und mit einem Ende an der Manschette 87 über einen senkrechten Stift 132 ange­ lenkt ist. Die Klaue 130 besitzt eine Aussparung 133, die mit der Oberfläche des Rohrs 85 zusammenwirkt und einen Reibschluß bildet. Die Vorrichtung 18 enthält weiter einen Stift 135, der in die Manschette 87 eingeschraubt ist und von ihr tangential vorsteht, um lose radial in ein Loch 136 einzudringen, das in der Klaue 130 entfernt vom Stift 132 ausgebildet ist. Schließlich enthält die Vorrichtung 18 ei­ nen Drehhebel 134 mit einem rohrförmigen Ende 137, das auf das Ende des Stifts 135 aufgeschraubt ist und in axialer Richtung mit der Klaue 130 zusammenwirkt, um sie in Kontakt mit dem Rohr 85 zu halten.

Die Lichtquelle 115 für das Werkzeug 13 kann durch eine Anzahl von Lichtquellen ersetzt sein, die um den Raum 111a herum angeordnet sind, oder durch eine oder mehrere Lichtquellen, die auf dem Kopf 4 der beweglichen Einheit angebracht sind.

Claims (18)

1. Konfigurierbare Vorrichtung (10) zur Befestigung von Bau­ teilen auf einer Maschine (1), insbesondere einer Meßbank, die eine Bezugsfläche (2a) und eine bewegliche Einheit (3) aufweist, wobei die Befestigungsvorrichtung (10) mindestens ein konfigurierbares Trägerelement (11) mit einem ersten, auf der Bezugsfläche (2a) positionierbaren Bereich (14) und mit einem bezüglich des ersten Bereichs (14) und in einer Richtung (Z) senkrecht zu dieser Bezugsfläche (2a) positio­ nierbaren zweiten Bereich (17) enthält, dadurch gekennzeich­ net, daß sie ein Referenzwerkzeug (13) aufweist, das durch die bewegliche Einheit (3) in eine vorbestimmte Stellung gebracht werden kann und dreidimensional wirksame Referenz­ mittel (111, 112) bildet, die mit dem zweiten Bereich (17) des Trägerelements (11) in einer Stellung gegenseitigen Ein­ griffs zusammenwirken, wobei Klemmittel (16, 18) vorgesehen sind, die in der Stellung gegenseitigen Eingriffs betätigt werden, um den ersten Bereich (14) auf der Referenzfläche und den zweiten Bereich (17) bezüglich des ersten Bereichs (14) festzuklemmen.

2. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie mindestens ein Verankerungselement (41) zur Verankerung des Trägerelements (11) auf der Bezugsfläche (2a) aufweist und daß das Trägerelement (11) provisorische Verbindungsmittel (40) für die Verbindung mit dem Veranke­ rungselement (41) aufweisen, die eine kontinuierliche Justierung der Lage des ersten Bereichs (14) des Trägerele­ ments (11) um das Verankerungselement (41) herum auf der Bezugsfläche (2a) erlaubt.

3. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die provisorischen Verbindungsmittel einen Balken (40) enthalten, der Einschnappmittel (55) aufweist, die mit dem Verankerungselement (41) zusammenwirken, um eine Gelenkverbindung des Balkens zu definieren, wobei der Balken (40) gleitend mit dem ersten Bereich (14) des Trägerelements (11) verbunden ist.

4. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verankerungselement (41) einen pilzförmi­ gen Kopf (44) aufweist, daß der Balken (40) eine Rinne (48) am Boden aufweist, in die der Kopf (44) des Verankerungsele­ ments (41) eingreift, und daß die Einschnappmittel eine Fe­ der (55) aufweisen, um den Kopf (44) in einem vorbestimmten Bereich der Rinne (48) festzuhalten.

5. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (16) zum Festklemmen des er­ sten Bereichs (14) auf der Bezugsfläche (2a) einen vertika­ len Spannbolzen (57) aufweisen, der im ersten Bereich (14) verläuft und mit dem ersten Bereich (14) und dem Balken (40) verbunden werden kann, so daß er auf den ersten Bereich (14) eine Klemmkraft ausübt, mit deren Hilfe ein Reibschluß mit der Bezugsfläche (2a) hergestellt wird.

6. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mittel (16) zum Festklemmen des ersten Bereichs (14) auf der Bezugsfläche (2a) erste elastische Mittel (65) aufweisen, die zwischen den Spannbolzen (57) und den ersten Bereich (14) eingefügt sind und die Klemmkraft erzeugen.

7. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Trägerelement (11) Freigabemittel (78; 119; 120) zur Freigabe der Mittel (16) aufweist, die den ersten Bereich (14) auf der Bezugsfläche (2a) festklemmen.

8. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Freigabemittel ein Steuerelement (78; 119; 124) aufweisen, das auf den Spannbolzen (57) gegen die Kraft der ersten elastischen Mittel (65) einwirkt, um den Spann­ bolzen (57) vom Balken (40) zu lösen.

9. Befestigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement (11) reibungsarme Trägermittel (27) aufweist, die zwischen dem ersten Bereich (14) und der Bezugsfläche (2a) angeordnet sind.

10. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Bereich (14) des Trägerelements (11) mindestens einen Tragbereich (23) aufweist, über den er auf der Bezugsfläche (2a) aufliegt, daß zweite elastische Mittel (37) zwischen den ersten Bereich (14) des Trägerelements (11) und die reibungsarmen Tragmittel (27) eingefügt sind, um eine zum Halten des Tragbereichs (23) in angehobener Stellung bezüglich der Bezugsfläche (2a) ausreichende Halte­ kraft unter dem Gewicht des Trägerelements (11) selbst zu erzeugen, wobei diese Kraft aber geringer ist als die Klemm­ kraft, die von den ersten elastischen Mitteln (65) erzeugt wird.

11. Befestigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Bereich des Trägerelements (11) eine Stange ist, die in Längsrich­ tung gleitend in radialen Tragemitteln (87, 89) unterge­ bracht ist, die am ersten Bereich (14) des Trägerelements (11) angebracht sind, wobei die Mittel zum Festklemmen der Stange (17) bezüglich des ersten Bereichs (14) ein hydrau­ lisch expandierendes Futter (18) enthalten.

12. Befestigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement (11) pneumatische Tragemittel (126), erste pneumatische Mit­ tel (120), um die Mittel (16) zum Festklemmen des ersten Bereichs (14) auf der Bezugsfläche (2a) freizugeben, zweite pneumatische Mittel (127), um den zweiten Bereich (17) be­ züglich des ersten Bereichs (14) freizugeben, und eine ge­ meinsame Kopplung (128) aufweisen, um die pneumatischen Tra­ gemittel (126) sowie die ersten und zweiten pneumatischen Freigabemittel (120, 127) mit einer Druckluftleitung (129) zu verbinden.

13. Befestigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Bereich (17) des Trägerelements (11) am oberen Ende einen kugelför­ migen Anschlag (107) und zwei diametral gegenüberliegende radiale Vorsprünge (106) aufweist, und daß die dreidimensio­ nalen Bezugsmittel des Werkzeugs (113) einen V-förmigen Sitz (11a) aufweisen, der mit dem kugelförmigen Anschlag (107) zusammenwirkt, um dessen Stellung vertikaler Richtung und in einer Richtung parallel zu den Vorsprüngen (106) zu definie­ ren, und daß die Bezugsmittel des Werkzeugs (13) weiter zwei Endgabeln (112) aufweisen, die mit den Vorsprüngen (106) zusammenwirken, um die Lage des zweiten Bereichs (17) in einer Richtung senkrecht zu den Vorsprüngen sowie die Win­ kelstellung des zweiten Bereichs (17) des Trägerelements (11) zu definieren.

14. Befestigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzwerkzeug (13) Sensormittel (14) aufweist, die melden, wenn das Werk­ zeug (13) und der zweite Bereich (17) des Trägerelements (11) im gegenseitigen Eingriff stehen.

15. Befestigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzwerkzeug (13) Mittel (115) zur Erzeugung mindestens eines Licht­ strahls (L) aufweist, um die Positionierung des Trägerele­ ments (11) zu unterstützen.

16. Verfahren zum Konfigurieren einer Vorrichtung (10) zur Befestigung von Bauteilen auf einer Maschine (1), insbeson­ dere einer Meßbank, die eine Bezugsfläche (2a) und eine be­ wegliche Einheit (3) enthält, wobei die Befestigungsvorrich­ tung (10) mindestens ein konfigurierbares Trägerelement (11), das einen ersten auf der Bezugsfläche (2a) positio­ nierbaren Bereich (14) und einen zweiten, bezüglich des er­ sten Bereichs (14) in einer Richtung (Z) senkrecht zu dieser Bezugsfläche (2a) positionierbaren Bereich (17) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in einem erste Verfahrensschritt ein Referenzwerkzeug (13) durch die bewegliche Einheit (3) in eine vorbestimmte Stellung gebracht wird, daß in einem zweiten Verfahrensschritt der erste Bereich (14) des Träger­ elements (11) von Hand auf der Bezugsfläche bewegt wird und der zweite Bereich (17) des Trägerelements (11) von Hand bezüglich des ersten Bereichs (14) so verschoben wird, daß der zweite Bereich (17) des Trägerelements (11) mit dreidi­ mensionalen Referenzmitteln (111, 112) des Referenzwerkzeugs (13) in Eingriff gelangt, und daß in einem dritten Verfah­ rensschritt der erste Bereich (14) auf der Bezugsfläche (2a) und der zweite Bereich (17) bezüglich des ersten Bereichs in dieser Eingriffsstellung festgeklemmt werden.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß es einen einleitenden Verfahrensschritt aufweist, in dem ein Verankerungselement (41) auf die Bezugsfläche (2a) in einer aus einer Anzahl diskreter Positionen (9) ausgewählten vor­ bestimmten Position angebracht wird, während im zweiten Ver­ fahrensschritt der erste Bereich (14) des Trägerelements (11) mit dem Verankerungselement (41) verbunden wird und das Trägerelement (11) in einem Bereich der Bezugsfläche (2a) um das Verankerungselement (41) herum positioniert wird.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeich­ net, daß während des zweiten Verfahrensschritts mindestens ein Lichtstrahl (L) erzeugt wird, um die Positionierung des Trägerelements (11) zu unterstützen.