DE19951588C2 - Vorrichtung zur Positionsbestimmung oder Ausmessung eines Loches - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Positionsbestimmung oder Ausmessung eines Loches nach Patentanspruch 1 des Hauptpatents 198 20 340.

Bei zahlreichen technischen Anwendungen ist es notwendig, zur Ausmessung eines Bauteils die genauen Positionen bzw. Abstände einer Anzahl von in dem Bauteil ausgebildeten Löchern zu bestimmen. Beispielsweise auf dem Gebiet der meßtechnischen Überwachung von Rohbaukarossen sowie der Untergruppen, wie etwa Blechanbauteilen oder auch Einzelteilen, sind derartige Ausmessungen häufig durchzuführen. Als schwierig erweist sich hierbei, daß die Löcher bzw. deren Mittelpunkte nicht unmittelbar zugänglich sind, so daß sich genaue Messungen sehr aufwendig gestalten. Ferner sind die Abmessungen von Löchern oftmals mit Toleranzen behaftet, so daß es zweckmäßig ist, die Lochmittelpunkte zu bestimmen.

Aus der DE-PS 936 895 ist eine Vorrichtung zum Messen von Abständen an einem Gegenstand bekannt, welche in ein Loch des zu messenden Gegenstandes eingeführt wird. Die Vorrichtung besteht aus zwei getrennten Teilen, nämlich einen Schaft zum Einpassen in das Loch des Gegenstandes, und einem Teil, welches in einer Kugel eines bestimmten Krümmungsradius endet. Diese Kugel ist derart positionierbar, daß sie als Bezugspunkt bezüglich des Mittelpunktes des Loches dient. Als nachteilig bei dieser Vorrichtung wird angesehen, daß eine Messung an unzugänglichen Stellen, beispielsweise auf einem Bodenblech einer Kraftfahrzeugkarosserie mit dieser Vorrichtung nicht möglich ist, da die Vorrichtung keine Mittel zu ihrer meßgenauen Fixierung in dem zu vermessenden Loch besitzt.

Die im Hauptpatent beschriebene Erfindung ermöglicht in einfacher Weise die Positionsbestimmung bzw. Ausmessung von Bohrungen, die sich an schwer zugänglichen Stellen oder an nicht ebenen Oberflächen befinden. Dabei wird eine Vielzahl von Dornen einem Aufsatzelement beispielsweise in einem Setzkasten zugeordnet, um das Aufsatzelement mit einem entsprechend gewähltem Dorn in verschieden große Bohrungsdurchmesser einführen zu können.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung, mit der eine Positionsbestimmung bzw. Ausmessung von Bohrungen an schwer zugänglichen Stellen oder unebenen Bauteilen verschiedener oder auch unrunder Bohrungsdurchmesser erfolgen kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Erfindungsgemäß ist nun eine Vorrichtung geschaffen, mit der die genaue Positionsbestimmung von Löchern und Ausnehmungen in einem Bauteil, beispielsweise in einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs, in einfacher Weise durchführbar ist. Bei unrund ausgebildeten Bohrungen, die beispielsweise durch Bohren von Hand oder durch Fertigungsfehler entstehen, kann ein Dorn, der verschiebbar gelagert ist, passgenau in die Mitte der Bohrung positioniert werden, so daß Meßfehler minimiert werden.

Durch die wenigstens teilweise Ausbildung des Aufsatzelementes aus einem magnetischen Werkstoff ist eine einfache und zuverlässige Fixierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an einem Bauteil möglich, wodurch die Durchführung sehr genauer Messungen erleichtert ist. Auch Messungen an unzugänglichen Stellen, beispielsweise dem Bodenblech einer Kraftfahrzeugkarosserie, sind problemlos möglich, da die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielsweise von unten in ein Loch in dem Bodenblech eingeführt werden kann und ohne weitere Hilfsmittel in der eingeführten Stellung fixierbar ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist sehr preiswert herstellbar. Als besonders vorteilhaft erweist sich, daß der Dorn verschiebbar gelagert ist. Hierbei kann ein Dorn für mehrere Bohrungsdurchmesser eingesetzt werden. Die Lagerung des Dornes ist derart gestaltet, daß eine Feder einen Gegendruck beim Aufsetzen in ein Loch oder in eine Ausnehmung bewirkt und der Dorn zentriert wird, bevor der Magnetfestsitz eintritt. Somit wird eine passgenaue und achsparallele Führung des Dornes bezüglich der Mittelachse des Loches oder der Ausnehmung gewährleistet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist das Aufsatzelement eine im wesentlichen halbkugelförmige oder teilkugelförmige Schale aus einem nichtmagnetischen, und innerhalb der Schale angeordneten Einsatz aus einem magnetischen Werkstoff auf. Als Einsatz kann beispielsweise ein herkömmlicher Magnet-Flachgreifer verwendet werden, welcher in einfacher und positionsgenauer Weise in einer Schale beispielsweise aus Aluminium fixierbar ist.

Zweckmäßigerweise ist der Dorn mit dem Aufsatzelement verschraubbar. Hierdurch ist einerseits eine genaue Positionierung des Dorns mit dem Aufsatzelement möglich, andererseits aber auch ein arbeitsunaufwendiges Lösen der beiden Teile voneinander durchführbar, so daß ein Aufsatzelement für eine Vielzahl von beliebig ausgestalteten Dornen verwendbar ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist der Dorn im oberen Teil zylinderartige Ausnehmungen auf, in die eine Druckfeder mit entsprechendem Fixierstift eingepaßt wird. Der Dorn ist zusammen mit eingepaßter Druckfeder und Fixierstift in der dafür vorgesehenen Bohrung des Aufsatzelements positioniert und mittels eines Halteringes fixiert.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Dorn asymmetrisch bezüglich des Aufsatzelementes an diesem befestigbar. Dies kann beispielsweise durch Abfräsen eines kreisabschnittartigen Teils der halbkugelförmigen Schale und des entsprechenden Teils des Einsatzes erfolgen. Hierdurch ist es möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung in unmittelbarer Nähe einer Abkantung oder eines Radius einzusetzen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung im einzelnen beschrieben. In dieser zeigt:

Fig. 1 eine seitliche Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Explosivdarstellung,

Fig. 2 eine seitliche Schnittansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1 in zusammengesetzten Zustand mit nahezu ausgefahrenem Dorn,

Fig. 3 eine seitliche Schnittansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 2 mit nahezu eingefahrenen Dorn, und

Fig. 4 eine seitliche Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung

In Fig. 1 sind die einzelnen Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung im einzelnen, und in Fig. 2 bis Fig. 4 im zusammengesetzten Zustand sowie in einer weiteren Ausführungsform dargestellt.

Fig. 1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die ein Aufsatzelement 1 mit einem Einsatz 2 und einem Dorn 3 umfaßt, der in einer Bohrung 4 in dem Aufsatzelement 1 verschiebbar gelagert ist. Die Verschiebbarkeit des Dorns 3 wird mit Hilfe einer Druckfeder 5 realisiert, die über einen Fixierstift 6 achsparallel im Dorn 3 geführt wird. Der Dorn 3 wird durch einen Haltering 7 in dem Aufsatzelement 1 zentriert und fixiert.

Das Aufsatzelement 1 weist eine Schale 8 auf, die vorzugsweise aus einem nichtmetallischen Werkstoff, wie beispielsweise aus Aluminium, gefertigt ist. Die Schale 8 ist durch eine teilkugelförmige Oberfläche 8a sowie eine kreisförmige Unterseite 8b charakterisiert. Die abgeschrägte bzw. fasig ausgebildete Kante 8c gewährleistet, daß das Aufsatzelement 1 in einfacher Weise von Hand auf einem Bauteil positionierbar bzw. von einem Bauteil entfernbar ist.

Der aus magnetischem Werkstoff gefertigte Einsatz 2 ist kreisringförmig ausgebildet. In die kreisförmige Unterseite 8b ist eine dem Einsatz 2 entsprechende kreisringförmige Nut 9 eingebracht, um den Einsatz 2 passgenau in der Schale 8 anzuordnen und zu fixieren. Die Unterseite 8b der Schale 8 schließt bündig mit der Unterseite 2a des Einsatzes 2 ab, so daß das Aufsatzelement 1 eben auf der Bauteiloberfläche aufliegt. Durch die magnetischen Eigenschaften des Einsatzes 2 wird das Aufsatzelement 1 in einfacher und sicherer Weise an einem Bauteil, beispielsweise an einem Karosserieteil, gehalten und kann nach dem Meßvorgang durch Aufhebung des Magnetfestsitzes wieder entfernt werden.

Der Dorn 3 ist üblicherweise aus einem metallischen Werkstoff gefertigt und weist eine kegelförmige Spitze 3a und einen zylindrischen Schaft 3b auf. In die der Dornspitze 3a gegenüberliegenden Seite 10 ist eine Stufenbohrung 11 eingebracht. Die Stufenbohrung besteht aus einem Vorloch 12 und einem Hauptloch 13, wobei das Vorloch 12 mit einem Innengewinde 14 zur Aufnahme des Fixierstiftes 6 versehen ist. Das Hauptloch 13 nimmt die Feder 5 auf und unterstützt zusammen mit dem Fixierstift 4 deren Positionierung in der Bohrung 4.

Die Bohrung 4 im Aufsatzelement 1 verläuft mittig durch den Einsatz 2 in das Innere der teilkugelförmigen Schale 8, wobei die Bohrung 4 formgerecht zum Schaft 3b gefertigt ist, so daß eine achsparallele Verschiebung des Dorns 3 im Aufsatzelement 1 ermöglicht ist. Eine Bohrung 15, die ebenfalls mittig durch den Einsatz 2 verläuft, weist für die Aufnahme des Halterings 7 ein Innengewinde 16 auf.

Die Feder 5 wirkt als Druckfeder, wobei sich die notwendige Federkraft in Abhängigkeit der Magnetstärke ermittelt.

Der Fixierstift 6 durchläuft die Feder 5 mittig und weist an einem seiner Enden ein Außengewinde 17 auf. An seinem anderen Ende ist eine Aussparung in Form eines Schlitzes 18 zum Eingriff eines Werkzeuges, beispielsweise eines Schraubendrehers, vorgesehen, um den Fixierstift 6 durch Schraubverbindung des Außengewindes 17 mit dem Innengewinde 14 der Vorbohrung 12 zu fixieren.

Der Haltering 7 ist kreisringförmig und weist für die Befestigung in der Schale 8 ein Außengewinde 19 auf, welches mit dem Innengewinde 16 der Bohrung 15 verschraubt ist. Für das Eingreifen eines geeigneten Werkzeugs befindet sich eine entsprechende Aussparung 20 auf der unteren Seite 7a des Halterings 7.

Der Haltering 7 verhindert, daß der Schaft 3b des Dornes 3 aus der Schale 8 austritt, das heißt, die axiale Bewegungsfreiheit des Schafts 3b in der Bohrung 4 ist begrenzt. Dazu ist der Innendurchmesser des Halterings 7 kleiner als der Außendurchmesser des Schafts 3b, jedoch größer als der größte Durchmesser der kegelförmigen Spitze 3a. Die Feder 5 drückt den Schaft 3b des Dorns 3 gleichmäßig gegen den Haltering 7, so daß in Ruheposition des Aufsatzelements 1, das heißt, es wirken keine Kräfte entgegen der Spitze 3a, der Dorn 3 am weitesten aus der Schale 8 hervortritt.

Fig. 2 zeigt ein Aufsatzelement 1 gemäß Fig. 1, welches in eine Bohrung 21, die sich in einem Bauteil 22 befindet, eingebracht ist. Der magnetische Einsatz 2 hält die Schale 8 an dem die Bohrung 21 umgebenden Bereich 23. Gleichzeitig drückt die Feder 5 die kegelförmige Spitze 3a des Dorns 3 in die Mitte der Bohrung 21, so daß eine genaue Positionierung des Aufsatzelements 1 und damit eine fehlerarme Positionsbestimmung der Bohrung 21 gewährleistet ist.

Besonders vorteilhaft erweist sich diese Wirkung, wenn die Bohrung 21 Unregelmäßigkeiten aufweist, die durch das Aufbohren von Hand oder durch beschädigte Lochstempel verursacht werden können. So wird beim Aufsetzen des Aufsatzelements 1 die Spitze 3a des Dorns 3 in die Mitte der Bohrung 21 geführt, da zunächst die Feder 5 die Spitze 3a in die Bohrung 21 eindrückt, bevor der Festsitz des Aufsatzelements 1 im Bereich 23 durch die magnetischen Eigenschaften des Einsatzes 2 eintritt.

Fig. 3 zeigt das in Fig. 2 dargestellte Aufsatzelement 1 für eine Bohrung 24, die einen kleineren Durchmesser als Bohrung 21 aufweist. Dabei tritt die Spitze 3a nur bis zu dem Kegeldurchmesser durch die Bohrung 24 hindurch, der dem Durchmesser der Bohrung 24 entspricht. Federkraft und Magnetfestsitz bewirken auch hier einen passgenauen Sitz und damit eine fehlerarme Positionsbestimmung der Bohrung 24.

Eine Teil- bzw. Halbkugeloberfläche, wie sie durch die Oberfläche der Schale 8 gegeben ist, ist in einfacher, an sich bekannter Weise ausmeßbar (üblicherweise mit 5 Antastvorgängen), so daß der Mittelpunkt einer Bohrung 21 oder 24, in welche der mit dem Aufnahmeelement 1 in Wirkverbindung stehende Dorn 3 eingeführt ist, bestimmt werden kann. Das Aufsatzelement 1 ist für eine Vielzahl von Dornen 3 verwendbar, insbesondere dadurch, daß ein Dorn 3 für mehrere Bohrungsdurchmesser geeignet ist, so daß der Meß- bzw. Justageaufwand bei der Ausmessung beispielsweise einer Karosserie, welche Bohrungen verschiedener Größe aufweist, wesentlich vermindert ist. Es ist durch Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum einen nicht mehr notwendig, eine Vielzahl verschiedener Aufsatzelemente auszumessen bzw. zu referieren, zum anderen wird durch die Möglichkeit der Verwendung lediglich eines Dorns 3 für verschiedene Bohrungsdurchmesser eine weitere Kosteneinsparung erzielt.

In Fig. 4 ist dargestellt, wie gemäß einer besonderen Ausgestaltung des Aufsatzelements 1 ein Ausmessen einer schwer zugänglichen Bohrung 25 in der Nähe einer Kante 22a eines Bauteils 22 möglich ist. Durch Abfräsen eines kugelabschnittförmigen Teils des Aufsatzelementes 1 ist eine Positionierung einer in unmittelbarer Nähe der Kante 22a ausgebildeten Bohrung 2 in einfacher Weise möglich. Da eine ausreichend große Kugeloberfläche durch die Schale 8 nach wie vor zur Verfügung gestellt ist, ist auch hier eine Ausmessung bzw. Positionsbestimmung der Bohrung 25, in welchem der Dorn 3 positioniert ist, durchführbar.

Es ist in anderen Ausführungsformen möglich, die Beaufschlagung des Dorns nicht nur über eine entsprechend gelagerte Druckfeder, sondern über andere elastische Elemente, wie beispielsweise eine Gummimuffe, zu realisieren.

Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ein auszumessendes Loch ohne weiteres bis zu etwa 5 mm von seiner Sollposition entfernt sein, ohne daß ein CNC Serienmeßablauf bei der Vermessung des Aufsatzelementes mit Kollision unterbrochen werden muß. Das Verfahren zur Vermessung einer Kugeloberfläche ist stets gleich, so daß die Oberfläche bzw. die charakteristischen Daten des Aufsatzelementes 1 bei der Programmierung stets gespiegelt (wiederverwendet) werden kann bzw. können, so daß eine wiederholte Ausmessung der Kugeloberfläche nicht notwendig ist.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Positionsbestimmung oder Ausmessung eines Loches in einem Bauteil, insbesondere in einem Karosserieteil eines Kraftfahrzeuges, mit einem Dorn (3) zur Einpassung in das Loch und einem mit dem Dorn (3) lösbar verbindbaren Aufsatzelement (1), welches bei in das Loch eingepaßtem Dorn (3) auf der das Loch umgebenden Oberfläche aufliegt und welches wenigstens teilweise aus einem magnetischen Werkstoff hergestellt ist, nach Hauptpatent 198 20 340, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (3) im Aufsatzelement (1) verschiebbar gelagert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (3) über eine Druckfeder (5) gelagert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (3) mittels eines Halterings (7) in dem Aufsatzelement (1) fixierbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltering (7) lösbar mit dem Aufsatzelement (1) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (3) asymmetrisch bezüglich des Aufsatzelementes (1) an diesem befestigbar ist.