DE3241282C1 - Meßtasteinrichtung - Google Patents

Description

a) das Gehäuse (4) hat eine rechteckige Aufnahmekammer für die rechteckigen Schlitten (3,5), deren einer (3) unmittelbar im Gehäuse (4) gelagert ist und deren anderer Schlitten (5) den gehäuseseitigen Schlitten (3) U-förmig quer zu dessen gehäuseseitigen Wälzkörperführungen (14) umgreift;

b) die beiden Paare von Wälzkörperführungen (14) sowie die Wälzrillen (33,34) sind jeweils an bzw. parallel zu zwei gegenüberliegenden Umfangsseiten der Schlitten (3, 5) höhengleich angeordnet;

c) die unmittelbar die Meßtastspitze (23) tragende Pinole (9) ist im U-förmigen Schlitten (5)

<,, gelagert, der dazu mit einer Führungsbuchse (1) versehen ist

2. Meßtasteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gehäuseseitige Schlitten (3) in bezug auf die Meßtastspitze (23) oberhalb des U-förmigen Schlittens (5) gelagert und mit einer ovalen Aussparung (31) zum Durchtritt der Führungsbuchse (1) für die Pinole (9) versehen ist.

Die Erfindung betrifft eine Meßtasteinrichtung zur räumlichen Vermessung vorgegebener Meßpunkte an Werkstücken, insbesondere Fahrzeugkarosserien, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie sie beispielsweise aus der nicht vorveröffentlichten DE-OS 31 49 278 als bekannt hervorgeht.

Derartige Meßtasteinrichtungen werden in der Serienproduktion von Kraftfahrzeugen für die ständige Qualitätskontrolle und Produktionsüberwachung benötigt. Bei unzulässigen Maßabweichungen bestimmter Anschlagpunkte für Triebwerks- oder Fahrwerksteile müssen unter Umständen Nacharbeiten vorgenommen werden. Manche Anschlagbohrungen, für deren Maßhaltigkeit besonders hohe Anforderungen gestellt werden, werden unter Umständen auch erst in der betreffenden Meßstation selbst vorgenommen aufgrund *° des Meßergebnisses bestimmter anderer Meßpunkte.

Bei der eingangs zitierten vorbekannten Meßtasteinrichtung handelt es sich um einen Zusatz zur DE-OS 3121579 der Anmelderin. Nachteilig bei diesem Ausführungsbeispiel ist der komplizierte Aufbau und die große Bauhöhe der Meßtasteinrichtung, da die beiden Schlittenführungen übereinander angeordnet sind.

Auch die DE-OS 23 33 507 zeigt eine derartige Vorrichtung zur Abtastung der Position eines Werkstücks, die einen komplizierten Aufbau beinhaltet und sehr große Bauhöhe aufweist.

Auch in den Fertigungsstätten der Anmelderin sind Meßtasteinrichtungen vorhanden, die einen komplizierten und sperrigen Aufbau haben, weil sie aus verschiedenen Bauteilen wie Arbeitszylinder, Schlittenführungen, Weggeber, Schlauchleitungen und dergleichen zusammengesetzt sind.

In vielen Fällen ist vor allem die große Bauhöhe nachteilig für die Meßvorgänge, da sie die Verwendungsmöglichkeiten einschränkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompakte Meßtasteinrichtung zu schaffen, die eine geringe Bauhöhe aufweist und trotzdem robust vom Aufbau her ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Das Wesentliche dabei ist, daß die Wälzkörperführungen für beide Schlitten und somit für beide Richtungen senkrecht zueinander in gleicher Höhe angeordnet sind, was die geringe Bauhöhe ermöglicht. Das Gehäuse der Meßtasteinrichtung hat eine rechtekkige Aufnahmekammer für die beiden Schlitten, von denen einer unmittelbar im Gehäuse gelagert ist und der andere, ebenfalls rechteckige Schlitten den gehäuseseitigen Schlitten U-förmig quer zu dessen gehäuseseitigen Wälzkörperführungen umgreift.

Die Pinole mit Meßtastspitze ist im U-förmigen Schlitten gelagert, der dazu mit einer Führungsbuchse versehen ist.

Nach Anspruch 2 ist der gehäuseseitige Schlitten in bezug auf die Meßtastspitze oberhalb des U-förmigen Schlittens gelagert.

In diesem Falle ist der gehäuseseitige Schlitten mit einer ovalen Aussparung versehen, um den Durchtritt der Führungsbuchse mit der Pinole zu ermöglichen, wobei die Aussparung den bestreichbaren Weg der Führungsbuchse begrea^t

In beiden Richtungen ist eine robuste und spielfrei einstellbare Führung gewährleistet.

Im Gegensatz zu den herkömmlichen im Handel erhältlichen Kreuzschlitten, bei denen die beiden horizontalen Führungen durch zwei übereinander angeordnete Schlitten gebildet werden, sind beim Ausführungsbeispiel des Anmeldungsgegenstandes extrem kleine Bauhöhen für das komplette Gehäuse möglich.

Die Meßtasteinrichtung kann sowohl zur Ermittlung der tatsächlichen Lage von Durchgangslöchern wie Bohrungen oder Form-Löchern als auch von Konturen, beispielsweise am Karosserie-Rohbau eingesetzt werden.

Meßwerte können hierbei in allen drei Richtungen ermittelt werden, wobei die vertikale (Z-) Richtung an der Skala der Führungsbuchse, die mit axial verschiebbarer Pinole und Meßtastspitze ausgestattet ist, abgelesen wird.

Die Nullage des Schlittens kann mit einem Skalenring justiert werden.

Auf komplizierte Elektrik und Elektronik bzw. Pneumatik und Hydraulik für automatisches Messen wurde verzeichtet, so daß sich die Meßtasteinrichtung besonders bei kleineren Stückzahlen bzw. Prototypen einsetzen läßt, wo bewußt ein großer Aufwand vermieden werden soll, aber trotzdem genaue Ergebnisse gefordert werden.

Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung

des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert; dabei zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch die Meßtasteinrichtung,

F i g. 2 einen Schnitt entlang der Schnittlinie H-II in F i g. 1 durch das Gehäuse der Meßtasteinrichtung mit Ansicht der Skala an der Führungsbuchse und

F i g. 3 einen Schnitt entlang der Schnittlinie IH-III in Fi g. 1 durch das Gehäuse der Meßtasteinrichtung.

Der in Fig. 1 dargestellte Querschnitt durch die i" Meßtasteinrichtung veranschaulicht das Zusammenwirken der einzelnen Teile zueinander und ist in horizontaler Lage des Gehäuses 4 mit senkrecht nach unten zeigender Meßtastspitze 23 gezeichnet. Je nach Anwendungsfall, insbesondere beim Vermessen einer Fahrzeugkarosserie, kann die Einrichtung selbstverständlich in beliebiger Einbaulage montiert werden, um Meßpunkte zu erreichen. Ebenso ist es möglich, mehrere derartige Meßtasteinrichtungen gleichzeitig einzusetzen, um Bezugspunkte zu messen und zu vergleichen.

Zentral in der Meßtasteinrichtung ist die Führungsbuchse 1 mit durchgehender Bohrung 21 angeordnet, an deren beiden Enden vorzugsweise Gleitlager-Buchsen 11 ei igepreßt sind, die zur Aufnahme der Pinote 9 diene 1. Diese trägt an ihrem freien Ende eine Meßtastspitze 23, die je nach Anwendungsfall kegelförmig bzw. in dem bei Abtastung auf die Bauteiloberfläche aufsetzenden Bereich kugelförmig und dahinter konisch gestaltet ist. Die Pinole 9 ist axial verschiebbar gleitend Jo in den Gleitlager-Buchsen 11 präzise gelagert. An ihrem Austritt am Freien Ende der Führungsbuchse 1 ist ein Abstreifring 20 noch vor der Gleitlager-Buchse 11 angeordnet, welcher Schmutz von der Pinole 9 und ihrer Führung fernhält Die Gleitlager-Buchsen 11 können auch, ebenso wie der Abstreifring 20, entfallen, was eine Fertigungsvereinfachung bedeutet. Es übernimmt dann die Bohrung der Führungsbuchse 1 die Lagerfunktion.

Die Pinole 9 selbst und ihre Lagerung sind sehr robust ausgeführt und gegen Kollision unempfindlich. In dem aus dem Gehäuse 4 herausragenden Teil der Führungsbuchse 1 ist eine Ausfräsung 22 mit einer Nonius-Skala angeordnet, welche die Wandung teilweise freilegt und somit den Blick auf die in der Führungsbuchse 1 gleitende Pinole mit Meßskala freigibt, siehe F i g. 2 mit Ansicht der Skala zum Ablesen der Z-Richtung. An dem von der Meßtastspitze 23 abgewandt liegenden Ende der Führungsbuchse 1 ist ein zylindrischer Bund angedreht, an dessen Umfang Senkschrauben 35 zum versenkten Verschrauben mit dem Schlitten 5 angebracht sind, der wiederum den gehäuseseitigen Schlitten 3 U-förmig quer zu dessen gehäuseseitigen Wälzkörperführungen 14 umgreift, die durch handelsübliche Rollenkäfige mit zylindrischen Rollen in Verbindung mit Laufstäben 15, 16, 17, 18 gebildet werden. Da beide Paare der Wälzkörperführungen 14 sowie die Wälzrillen 33,34 jeweils an bzw. parallel zu zwei gegenüberliegenden Umfangsseiten der Schlitten 3, 5 höhengleich angeordnet sind, wird in einer Ebene, nach Fig.3, sowohl die Führung in A^--Richtung — zwischen so Schlitten 3 und Schlitten 5 — als auch — zwischen Schlitten 3 und Gehäuse 4 — in Y- Richtung bewirkt, was die geringe Bauhöhe der Meßtasteinrichtung ermöglicht. Hierzu sind am U-förmigen Schlitten 5 zwei Ausfräsungen 25 und 26 erforderlich, von denen die eine 26 als Wälzrille für ein Rollenkäfig dient und die andere 25 zur Aufnahme einer Anstelleiste 12 als Wälzrille in Verbindung mit Gewindestiften 19 zur spielfreien Schlitten-Einstellung in A"-Richtung, wobei zur Führung jeweils zwei Paare von Laufstäben 15 und 16 benötigt werden.

Analog hierzu sind am Gehäuse 4 zwei Ausfräsungen 28 und 29 erforderlich, von denen die eine 29 als Wälzrille für ein Rollenkäfig dient und die andere 28 zur Aufnahme einer Anstelleiste 13 als Wälzrille in Verbindung mit Gewindestiften 19 zur spielfreien Schlitten-Einstellung in K-Richtung, wobei zur Führung jeweils zwei Paare von Laufstäben 17 und 18 benötigt werden.

Der gehäuseseitige Schlitten 3 besitzt an allen vier Umfangsseiten Wälzrillen 33,34 zur Aufnahme der vier Rollenkäfige. Er ist im Ausführungsbeispiel in bezug auf die Meßtastspitze 23 oberhalb des U-förmigen Schlittens 5 gelagert und mit einer ovalen Aussparung 31 zum Durchtritt der Führungsbuchse 1 und zu deren Wegbegrenzung in X- Richtung versehen.

Das Gehäuse 4 umgreift den in ihm geführten Schlitten 3 und den wiederum an diesem geführten Schlitten 5. Das bedeutet, daß in dem durch Ausfräsung des Gehäuses 4 entstandenen rechteckigen Raum sowohl die beiden Schlitten 3 und 5 mit den vier Wälzkörperführungen 14 und den dazugehörigen Laufstäben 15_V 16,17,18 als auch der mit Schrauben 35 am Schlitten 5 befestigte Teil der Führungsbuchse 1 untergebracht sind. In der Mitte des Gehäuses 4 befindet sich eine Bohrung 32, die so groß bemessen ist, daß die Führungsbuchse 1 mit der Pinole 9 darin aus der Nullage jeden beliebigen Koordinatenpunkt in X/Y- Richtung in einem durch den Bohrungsdurchmesser vorgegebenen Bereich erreicht. Außerdem ist die Oberseite des Gehäuses 4 mit Skalen an allen vier Seiten radial außerhalb der Bohrung versehen, um eine einwandfreie Ablesung von allen Seiten zu ermöglichen. Dies geschieht in Verbindung mit einem kreisrunden Skalenring 2, der von oben auf die Führungsbuchse 1 aufgeschoben und mit einem Sicherungsring 10 fixiert wird, womit das Gehäuse 4 von der Oberseite her geschlossen ist. Über diesen Skalenring 2 wird die Nullage des Schlittens in X/V-Richtung justiert. In Z-Richtung wird die Nullage an der Skala der Führungsbuchse 1 justiert. Die beiden offenen Seiten des Gehäuses 4 werden mit zwei rechteckigen Gehäuse-Abschlußplatten 6 durch Verschraubung mit Senkschrauben 24 geschlossen, um ein Verlieren bzw. Verschieben der vier Lauf stäbe 17 nach der Montage zu verhindern.

Auf dieselbe Weise werden die beiden offenen Seiten des U-förmigen Schlittens 5 mit zwei U-förmigen Anschlagleisten 7 und 8 durch Verschraubung mit Senkschrauben 30 geschlossen, um ein Verlieren bzw. Verschieben der vier Laufstäbe 15 nach der Montage zu verhindern.

Als Verliersicherung für die jeweils vier kürzeren Laufstäbe 16 und 18 ist jeweils die Ausfräsung für die Wälzrillen 33 und 34 so ausgebildet, daß an allen vier Stirnseiten des gehäuseseitigen Schlittens 3 durch Begrenzung der Wälzrillen-Länge die Laufstäbe fixiert sind.

Eine Gewindebohrung 27 in der Führungsbuchse 1 auf der gegenüberliegenden Seite der Skalen-Ausfräsung 22 ermöglicht das Festschrauben bzw. Fixieren der Pinole 9 zu Montagezwecken. Es ist denkbar, die Pinole 9 mit einer Rückholfeder in der Führungsbuchse 1 zu versehen, um nach erfolgter Messung einen selbsttätigen Pinolenrücklauf in die Neutralstellung zu gewährleisten. Dies richtet sich im einzelnen nach dem jeweiligen

Anwendungsfall und der Einbaulage.

Durch die Verschraubung der Führungsbuchse 1 mit dem U-förmigen Schlitten 5 ist diese gegen Verdrehen gesichert. Dadurch bleibt auch die Skalen-Ausfräsung 22 und somit die Ableserichtung immer konstant in bezug auf das Gehäuse 4. Eine Verdrehsicherung der Pinole gegenüber der Führungsbuchse ist ebenfalls vorgesehen, jedoch nicht dargestellt.

Insgesamt gesehen handelt es sich bei der beschriebenen Meßtasteinrichtung um ein außerordentlich kompaktes und doch robustes Gerät für vielfältige Einsatzzwecke, insbesondere zum dreidimensionalen Messen und Vergleichen von Toleranzen bei Kraftfahrzeugkarosserien.

Falls nur zweidimensional gemessen werden muß (2D-Ausführung der Meßtasteinrichtung), entfällt die Skalen-Ausfräsung 22 in der Führungsbuchse 1.

Es ist auch möglich, daß der gehäuseseitige Schlitten 3 s in bezug auf die Meßtastspitze 23 unterhalb des U-förmigen Schlittens 5 gelagert ist. Die ovale Aussparung 31 im gehäuseseitigen Schlitten 3 zum Durchtritt der Führungsbuchse 1 ist dann hinfällig; es genügt die Bohrung 32 in der Mitte des Gehäuses 4.
ίο Diese denkbare Ausführung ist jedoch gegenüber dem dargestellten Beispiel nachteilig, weil in diesem Falle die Führungsebene im Gehäuse 4 tiefer liegt, wodurch deren Abstand von der Meßtastspitze 23 um etwa 10% der Gesamtbauhöhe vergrößert wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Meßtasteinrichtung zur räumlichen Vermessung vorgegebener Meßpunkte an Werkstücken, insbesondere Fahrzeugkarosserien, mit einem feststehenden Gehäuse und einer in Grenzen dreidimensional beweglichen Meßtastspitze, die am freien Ende einer spielarm axial beweglich gelagerten Pinole angeordnet ist, und mit zwei senkrecht zueinander und zur Pinole mittels je eines Paares von paallelen geradlinigen Wälzkörperführungen geführten im wesentlichen scheibenförmigen Schlitten, wobei die Wälzkörperreihen in Wälzrillen in die Schlitten eingreifen, gekennzeichnet durch die Korn- '5 bination folgender Merkmale: