DE3910531C2

DE3910531C2 -

Info

Publication number: DE3910531C2
Application number: DE19893910531
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Ing. 7050 Waiblingen De Zick
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1989-04-01
Filing date: 1989-04-01
Publication date: 1992-01-02
Also published as: DE3910531A1

Description

Die Erfindung betrifft eine innerhalb einer Fertigungsli nie aufgestellte Meßstation, wie sie beispielsweise aus der DE-OS 38 01 893 als bekannt hervorgeht.The invention relates to a within a production never set up measuring station, such as from DE-OS 38 01 893 emerges as known.

Die in dieser Literaturstelle erwähnte Meßstation ist im wesentlichen durch ein Mehrkoordinaten-Meßgerät gebildet, welches die bereitgestellten Werkstücke bzw. dessen zu messende Flächen durch eine Mehrfachantastung erfaßt und aus der absoluten Raumlage der Antastpunkte die Werk stückabmessungen ermittelt. Nachteilig an einer solchen Meßstation sind die sehr hohen Kosten, weil das ganze Mehrkoordinaten-Meßgerät mit einer wesentlich höheren Ge nauigkeit gefertigt sein muß als der geforderten Meßge nauigkeit entspricht. Außerdem ist der Meßtisch derartiger Mehrkoordinaten-Meßgeräte schwierig zu beschicken; in der Regel ist dafür ein gesonderter Beschickungsroboter mit entsprechender Tragfähigkeit erforderlich, sofern nicht nur das Meßprogramm selber, sondern auch der Werkstück wechsel automatisch erfolgen soll. Sofern eine Meßgenau igkeit in der Größenordnung von 10^-5 - bei einer Werkstückabmessung von 100 mm darf dann der Meßfehler nur 1µm betragen - gefordert ist, erfordert die Meßstation außerdem eine Klimatisierung zumindest ihrer unmittelbaren Umgebung. Nachdem jedoch die Meßstation innerhalb der Fertigungslinie aufgestellt ist, und ein Einschleusen und Ausschleusen der Werkstücke in einen abgeteilten klimatisierten Raum, in dem die Meßstation aufgestellt ist, kaum zumutbar ist, bedeutet dies praktisch eine Kli matisierung der gesamten Fertigungshalle. Dies alles be deutet einen ganz erheblichen Investitionsaufwand, der häufig eine an sich wünschenswert erscheinende Meßstation innerhalb einer Fertigungsline aus Kostengründen verei telt.The measuring station mentioned in this reference is essentially formed by a multi-coordinate measuring device, which detects the workpieces provided or their surfaces to be measured by multiple probing and determines the workpiece dimensions from the absolute spatial position of the probing points. A disadvantage of such a measuring station are the very high costs, because the entire multi-coordinate measuring device must be manufactured with a much higher accuracy than the required accuracy. In addition, the measuring table of such multi-coordinate measuring devices is difficult to load; As a rule, a separate loading robot with the appropriate load capacity is required, provided that not only the measuring program itself, but also the workpiece change is to be carried out automatically. If a measurement accuracy of the order of 10 ^-5 - with a workpiece dimension of 100 mm then the measurement error is only 1 µm - is required, the measurement station also requires air conditioning of at least its immediate surroundings. However, after the measuring station is set up within the production line, and a sluice and discharge of the workpieces into a separate air-conditioned room, in which the measuring station is set up, is hardly reasonable, this means practically a climatisation of the entire production hall. All of this means a very considerable investment, which often prevents a measuring station that appears to be desirable within a production line for cost reasons.

Ein Beitrag aus der VDI-Zeitschrift, Bd. 127 (1985) Nr. 4 - Februar (II), Seiten 117 bis 123 geht u. a. auf die Verkettung von Koordinaten-Meßgeräten innerhalb einer Fertigungslinie ein, und zwar wird danach eine Erfassung von qualitätsrelevanten Werkstückabmessungen in der Serienfertigung durch Koordinaten-Meßgeräte vorgesehen, die unabhängig von ihrer grundsätzlichen Bauart aufgrund ihrer Arbeitsweise relativ universell einsetzbar sind. Derartige Meßgeräte erfassen über eine Antastung einzelner Werkstück-Oberflächenpunkte mit einem Kugeltaster deren Absolutlage innerhalb des Meßvolumens des Koordinaten-Meßgerätes und schließen aus der Absolutlage verschiedener Oberflächenpunkte auf die Abmessung des Werkstückes, beispielsweise auf den Durchmesser einer Bohrung. Das Mehrkoordinaten-Meßgerät selber ist also immer voll in die Meßwerterfassung integriert; Temperaturdehnungen, Geräteerschütterungen, Geräteverformungen oder dgl. des Koordinatenmeßgerätes gehen also unmittelbar und voll in das Meßergebnis ein. Hierbei spielt es grundsätzlich nur eine zweitrangige Rolle, ob das Meßgerät selber mit seinen Hauptteilen entsprechend einem kartesischen Koordinatensystem konzipiert ist oder ob es als Meßroboter in Knickarmbauart in einem vielgliedrigen, komplizierten Koordinatensystem aufgebaut ist. Wegen des einfacheren und stabileren Aufbaues bieten die kartesisch konzipierten Koordinatenmeßgeräte zwar die besseren Voraussetzungen für eine hohe Meßgenauigkeit; grundsätzlich ist jedoch bei allen Antastungen das Koordinaten-Meßgerät bzw. der Meßroboter Bestandteil der Absolutlagemessung von Werkstück- Oberflächenpunkten. Bei Messungen, deren Genauigkeit besser als 10^-4 sein soll, muß also bei der erwähnten Art der Messung ein erheblicher Aufwand getrieben werden, um die geforderte Genauigkeit zu bringen. Hierzu gehört mindestens eine Geräteabschirmung in einer möglichst klimatisierten Umgebung. Bei weiteren Genauigkeitsforderungen kann auch eine gesonderte Fundamentierung des Koordinaten-Meßgerätes und/oder eine rechnerisch On-Line-Fehlerkompensation, kombiniert mit einer Fehlerquellen-Detektion infrage kommen. Neben einer solchen geschützten Aufstellung nennt diese Druckschrift noch zwei andere, anwenderseitig als sehr wesentlich angesehene Forderungen, nämlichA contribution from VDI-Zeitschrift, Vol. 127 (1985) No. 4 - February (II), pages 117 to 123 deals, among other things, with the linking of coordinate measuring machines within a production line, namely afterwards a recording of quality-relevant workpiece dimensions In series production provided by coordinate measuring devices, which, regardless of their basic design, can be used relatively universally due to their mode of operation. Such measuring devices detect the absolute position within the measuring volume of the coordinate measuring device by probing individual workpiece surface points with a ball probe and conclude from the absolute position of various surface points on the dimension of the workpiece, for example on the diameter of a bore. The multi-coordinate measuring device itself is therefore always fully integrated into the measured value acquisition; Temperature expansions, device vibrations, device deformations or the like of the coordinate measuring machine therefore go directly and fully into the measurement result. Basically, it only plays a secondary role whether the measuring device itself is designed with its main parts in accordance with a Cartesian coordinate system or whether it is designed as a measuring robot in the form of an articulated arm in a complex, complex coordinate system. Because of the simpler and more stable construction, the Cartesian-designed coordinate measuring machines offer the better conditions for high measuring accuracy; in principle, however, the coordinate measuring device or the measuring robot is part of the absolute position measurement of workpiece surface points in all probing. For measurements, the accuracy of which should be better than 10 ^-4 , a considerable effort must be made with the type of measurement mentioned in order to achieve the required accuracy. This includes at least one device shield in a climate-controlled environment. In the case of further accuracy requirements, a separate foundation of the coordinate measuring machine and / or a computationally on-line error compensation combined with error source detection can also be considered. In addition to such a protected list, this document also mentions two other requirements which are regarded as very essential by the user, namely

- Installation suitability for material flow and production and
- automatability

der Koordinatenmeßgeräte, wobei im Zusammenhang mit der Automatisierbarkeit auch eine Tasterwechseleinrichtung erwähnt wird. Was einen automatisierten Tasterwechsel anbelangt, so ist hier zu erwähnen, daß ab einer bestimmten Genauigkeitsforderung der Tasterwechsel nur mit einem zusätzlichen Eichprogramm erfolgen kann, bei dem ein Prüfnormal mehrfach angetastet und so die exakte Lage der Tasterkugel in Relation zur Meßpinole rechnerisch ermittelt wird. Der Taster läßt sich nämlich nicht mit beliebiger Genauigkeit nach einem Tasterwechsel an die alte Stelle, die er früher einmal eingenommen hatte, wieder anbringen. Nach einem Tasterwechsel ist vielmehr die Lage der Tasterkugel in einem gewissen, nicht immer tolerierbaren Ausmaß undefiniert; insoweit muß eine exakte Lagebestimmung der Tasterkugel am Mehrkoordinaten-Meßgerät in dem erwähnten Eichprogramm zuvor ermittelt werden, bevor mit dem gewechselten Taster weitergemessen werden kann.the coordinate measuring machines, in connection with the automatability also mentioned a button changing device becomes. As far as an automated button change is concerned to mention here that from a certain accuracy requirement the buttons are only changed with an additional calibration program can, where a test standard is touched several times and so the exact position of the probe ball in relation to the measuring quill is determined by calculation. The button can not be with any accuracy after changing the button to the old one Reattach the area he had previously occupied. The position of the stylus ball is rather after a stylus change to a certain extent, not always tolerable undefined; so far an exact position determination of the probe ball must on the multi-coordinate measuring device in the calibration program mentioned be determined beforehand, before changing with the Button can be measured further.

Auch die EP-OS 1 28 464 offenbart die Möglichkeit eines automatisierten Tasterwechsels an Mehrkoordinaten-Meßgeräten, wobei die verschiedenen Taster in einem Magazin innerhalb des Meßvolumens des Mehrkoordinaten-Meßgerätes lagedefiniert abgelegt sind. Nachdem das Mehrkoordinaten-Meßgerät klimatisiert aufgestellt ist, braucht das Tastermagazin diesbezüglich keine besonderen Vorkehrungen.EP-OS 1 28 464 also discloses the possibility of an automated one Probe change on multi-coordinate measuring devices, whereby the various buttons in a magazine within the measuring volume of the multi-coordinate measuring device stored in a defined position are. After the multi-coordinate measuring device is air-conditioned is set up, the push button magazine does not need any special arrangements.

Ein weiterer Beitrag aus der Zeitschrift "Feinwerktechnik und Meßtechnik" 97 (1989) 1-2, Seite 47 bis 50 befaßt sich ebenfalls mit der Meßwerterfassung von Werkstückabmessungen mittels Mehrkoordinaten- Meßgeräten, wobei auch hier wieder erwähnt ist, daß eine geschützte Aufstellung in klimatisierten Räumlichkeiten erforderlich ist. Zur universellen Einsetzbarkeit des Koordinaten- Meßgerätes sind mehrere, in einem Magazin bereitgehaltene Taster vorgesehen, in denen die Taster vor Umwelteinflüssen geschützt untergebracht sind, wobei es sich um eine staubgeschützte oder gegen unachtsame Berührung geschützte Aufstellung handeln kann.Another article from the magazine "Feinwerktechnik und Messtechnik "97 (1989) 1-2, pages 47 to 50 also deals with the Measured value acquisition of workpiece dimensions using multi-coordinate Measuring devices, it being mentioned again here that a Protected installation in air-conditioned rooms is required is. For universal use of the coordinate Measuring device are several buttons held in a magazine provided in which the buttons are protected from environmental influences Are housed, it is a dust-protected or installation protected against careless contact can act.

Die EP-OS 50 797 zeigt einen automatisierten Werkzeugwechsel an numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen aus einem Werkzeugmagazin, wobei eine gesonderte Wechselvorrichtung vorgesehen ist, die das neue Werkzeug aus dem Magazin und das alte Werkzeug aus der Arbeitsspindel entnimmt und dort das neue Werkzeug einsetzt. Diese Technik ist aber beim Wechsel von Meßwerkzeugen an eigenbeweglichen Meßmaschinen nicht nötig oder hilfreich.EP-OS 50 797 shows an automated tool change numerically controlled machine tools from a tool magazine, a separate changing device is provided, which the new tool from the magazine and the old tool from remove the work spindle and insert the new tool there. However, this technique is useful when changing measuring tools self-propelled measuring machines not necessary or helpful.

Die Zeitschrift "Technisches Messen", 50. Jahrgang, 1983, Heft 5, befaßt sich auf den Seiten 197 bis 202 am Beispiel der Rohbauvermessung von Fahrzeugkarosserien mit dem Einsatz halbautomatischer Meßvorrichtungen in der Fertigungsmeßtechnik und geht auch kurz auf die Meßdatenverarbeitung ein. Die Aussagen sind jedoch recht allgemein gehalten und geben für die vorliegende Zielsetzung keine konkreten Hinweise.The magazine "Technisches Messen", 50th year, 1983, issue 5, deals with the Pages 197 to 202 using the example of the bodyshell measurement of vehicle bodies with the use of semi-automatic measuring devices in production measurement technology and also goes briefly to Data processing. However, the statements are quite general held and do not give for the present objective concrete information.

Die DE-PS 37 22 518 empfiehlt, die Tragstrukturen von Werkzeugmaschinen als geschlossene Hohlträger auszubilden und dort temperierte Flüssigkeit hindurchzuleiten, um die Werkzeugmaschine als ganze thermisch zu stabilisieren und Temperaturdehnungen möglichst zu vermeiden.DE-PS 37 22 518 recommends the supporting structures of machine tools to train as a closed hollow beam and there to pass tempered liquid to the Machine tool as a whole to thermally stabilize and thermal expansion to avoid if possible.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Meßstation dahingehend auszugestalten, daß die Investitionskosten trotz einer hohen realisierbaren Meßgenauigkeit in vertretbaren Grenzen gehalten werden können.The object of the invention is to provide a measuring station to design that the investment costs despite a high realizable measurement accuracy within reasonable limits can be held.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich nenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Danach wird also eine Zweiteilung beim Messen, nämlich eine Handhabung von Meßwerkzeugen zum einen mit mäßiger Wie derholgenauigkeit und ein Messen mit den Meßwerkzeugen zum anderen mit hoher Meßgenauigkeit durchgeführt. Dank der Verwendung eines Sortimentes von u.U. werkstückangepaßten Meßlehren, die in einem klimatisierten Schrank aufbewahrt und aus diesem nur vorübergehend zur Messung entnommen werden, kann auf eine Klimatisierung der Meßstation als Ganzes verzichtet werden. Der zur Ausübung des Meßablaufes verwendete Meßroboter ist relativ preisgünstig am Markt erhältlich und kann die Meßlehren trotz seiner relativ geringen Reproduziergenauigkeit mit ausreichender Präzi sion in die Werkstücke einführen bzw. an sie anlegen.This object is inventively characterized by nenden features of claim 1 solved. After that becomes a division into two when measuring, namely one Handling of measuring tools on the one hand with moderate how accuracy and a measurement with the measuring tools for others performed with high measurement accuracy. thanks to the Use of an assortment of possibly workpiece-adapted Gauges kept in an air-conditioned cabinet and only temporarily taken from it for measurement can be used as air conditioning for the measuring station Whole be dispensed with. The one to practice the measurement process Measuring robot used is relatively inexpensive on the market available and can the gauges despite its relative low reproducibility with sufficient precision Insert the sion into the workpieces or place them on them.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Un teransprüchen entnommen werden. Im übrigen ist ein Aus führungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen nachfolgend erläutert; dabei zeigen:Appropriate embodiments of the invention can the Un claims are taken. For the rest is an out exemplary embodiment of the invention with reference to the drawings explained below; show:

Fig. 1 eine Schrägansicht einer innerhalb einer Fertigungslinie aufgestellten Meßstation und Fig. 1 is an oblique view of a measuring station set up within a production line and

Fig. 2 eine schematisierte Darstellung einer Meß lehre für die Messung des Innendurchmessers eines Zylinders. Fig. 2 is a schematic representation of a measuring gauge for measuring the inside diameter of a cylinder.

Die Darstellung nach Fig. 1 zeigt einen Blick in eine Fertigungshalle für spanabhebende Bearbeitung von Werk stücken mittels Fertigungseinheiten 2 bzw. 2′, die zweite Fertigungseinheit von rechts ist ohne die Verkleidungs teile dargestellt. Von der dritten Fertigungseinheit 2′ ist lediglich die Umrißline im Bereich des Aufstellungs ortes angedeutet. Die Fertigungseinheiten 2 können mittels eines automatisch spurführbaren Regalbediengerätes 9 mit allen erforderlichen Teilen wie Werkstücken, Werkzeugen oder Spänen ver- oder entsorgt werden. Innerhalb dieser Fertigungslinie ist die hier interessierende Meßstation 1 aufgestellt. Sie weist einen ebenfalls von dem Regalbe diengerät 9 erreichbaren Meßtisch 4 auf, der ganz ähnlich ausgebildet ist wie die Palettenablagetische 17 der Fer tigungseinheiten 2. Die zu messenden und in den Ferti gungseinheiten 2 zuvor bearbeiteten Werkstücke sind ohne hin für eine solche Bearbeitung auf Normpaletten befe stigt; in diesem Aufspannzustand der Werkstücke auf den Normpaletten der spanabhebenden Bearbeitung werden die Werkstücke auch auf den Meßtisch 4 durch das Regalbedien gerät 9 abgestellt bzw. von dem Meßtisch 4 nach Beendigung des Meßprogrammes auch wieder abgeholt.The illustration of FIG. 1 shows a view in a production hall for machining workpieces by means of production units 2 and 2 ', the second manufacturing unit from the right is shown without the Panel parts. From the third manufacturing unit 2 'only the outline in the area of the installation site is indicated. The production units 2 can be supplied or disposed of with all the necessary parts such as workpieces, tools or chips by means of an automatically trackable storage and retrieval unit 9 . The measuring station 1 of interest here is set up within this production line. It has a measuring table 4 , which can also be accessed from the Regalbe operating device 9 , and which is designed very similarly to the pallet storage tables 17 of the production units 2 . The workpieces to be measured and previously machined in the produc- tion units 2 are attached to standard pallets for such processing. in this clamping state of the workpieces on the standard pallets of machining, the workpieces are also placed on the measuring table 4 by the rack operator 9 or are picked up by the measuring table 4 after the end of the measuring program.

Im Bereich des Meßtisches 4 ist ein Industrieroboter 5 mit Steuerschrank 13 zur Durchführung des Meßprogrammes der Meßstation 1 angeordnet. Die relative Wiederholgenauigkeit dieses Industrieroboters, d.h. das Verhältnis von Lage toleranz bei wiederholten Bewegungen zu einer Hauptabmes sung des Werkstückes ist geringer als die geforderte Meß genauigkeit der Meßstation entspricht. Derartige Indu strieroboter sind preisgünstig auf dem Markt erhältlich. Auch der verwendete Meßtisch ist als allenfalls leicht modifizierte Komponente aus dem Bereich der spanabhebenden Fertigungseinheiten preisgünstig erhältlich. Um mit einer solchen Kombination dennoch eine hohe Meßgenauigkeit beim Messen von Werkstücken erzielen zu können, ist innerhalb des Arbeitsbereiches des Industrieroboters 5 ein Sortiment von u.U. werkstückangepaßten, beweglichen Meßlehren 11 lagedefiniert angeordnet. Dabei ist jede Meßlehre auf wenigstens ein zu messendes Einzelmaß des Werkstückes ausgelegt. Selbstverständlich müssen diese Meßlehren das ihnen zugeordnete Einzelmaß mit der geforderten Meßgenau igkeit messen können. Die Meßlehren 11 sind selbsttätig austauschbar an das Außenende des Arbeitsarmes 10 des In dustrieroboters 5 ankoppelbar. Zu diesem Zweck ist am Au ßenende des Arbeitsarmes 10 eine beispielsweise als Grei fer ausgebildete Schnellwechseleinrichtung zur austausch baren Aufnahme unterschiedlicher Werkzeuge vorgesehen; die Meßlehren ihrerseits weisen ein daran angepaßtes Gegen stück z.B. einen entsprechenden Stiel auf. Die einzelnen Meßlehren 11 sind so innerhalb des Arbeitsbereiches des Industrieroboters 5 abgelegt, daß sie "griffgünstig" für den Industrieroboter mit ihrem Gegenstück sich dem Ar beitsarm 10 des Industrieroboters entgegenstrecken. Um Maßveränderungen durch Temperatureinflüsse von den Meß lehren fernzuhalten, sind diese innerhalb eines klimatisierbaren Schrankes 12 untergebracht. Nur für den relativ kurzen Zeitraum der Messung befindet sich eine der Meßlehren außerhalb des Schrankes 12 und ist somit den Temperatureinflüssen der Umgebung ausgesetzt. Diese kurze Aufenthaltszeit einer Meßlehre außerhalb des klimatisier baren Schrankes 12 ist jedoch im Hinblick auf die Meßge nauigkeit der Meßlehre 11 vernachlässigbar, weil in dieser kurzen Zeit die Temperatur der Meßlehre sich kaum verän dert, zumal in der Halle ebenfalls Raumtemperatur vorliegt und die Störeinflüsse durch Abweichungen der Umgebungs temperatur von der idealen Raumtemperatur nur relativ klein sind. Der klimatisierbare Schrank 12 ist mit Klappen oder Türen verschließbar, die ferngesteuert betätigbar sind. Die Betätigungseinrichtung für die Klappen oder Tü ren ist in die Steuerung des Industrieroboters 5 einbe zogen. Dadurch kann der klimatisierbare Schrank 12 bei einem Wechsel einer Meßlehre selbsttätig vorübergehend geöffnet und anschließend wieder geschlossen werden. Es ist denkbar, daß der Schrank 12 in viele kleine Einzelfä cher unterteilt ist, die jeweils einzeln verschließbar sind, so daß die Störzeit sich immer nur auf eine einzelne Meßlehre auswirkt; außerdem ist die Störzeit nur auf die Zeit des Ablegens einer Meßlehre oder nur auf die Zeit des Aufnehmens einer Meßlehre beschränkt, umfaßt jedoch nicht die Summe aus beiden Zeiten. Die Klimatisierung oder,bes ser gesagt, die Temperierung des Schrankes 12 kann durch alle möglichen an sich bekannten Heiz- und Kühlsysteme erfolgen. Eine relativ einfache Ausgestaltungsmöglichkeit einer solchen Temperierung des Schrankes 12 liegt auch darin, in seinem Inneren flüssigkeitsdurchströmbare Wärmetauscher anzuordnen, die von der Bearbeitungs-Kühl flüssigkeit der Fertigungseinheiten 2 beaufschlagbar sind. Diese Bearbeitungskühlflüssigkeit ist mit Rücksicht auf die Temperaturstabilisierung sowohl der zu bearbeitenden Werkstücke als auch der Werkzeuge und der gesamten Ma schinenkonstruktion sehr präzise temperiert. Nach Durch lauf der Bearbeitungs-Kühlflüssigkeit durch eine Ferti gungseinheit 2 gelangt diese Flüssigkeit in eine Aufbe reitungsanlage zurück, wo sie gereinigt und - wie gesagt - temperiert wird. Hierbei wird auf eine sehr präzise Ein haltung einer Solltemperatur geachtet. Diese sehr definiert temperierte Flüssigkeit kann also - wie gesagt - auch zur Temperierung des Schrankes 12 ausgenutzt werden, zumal diese Temperatur auch den zu messenden Werkstücken aufgeprägt ist. Um einen guten Wärmeübergang von den mit Bearbeitungs-Kühlflüssigkeit beaufschlagten, im Innern des Schrankes 12 angeordneten Wärmetauschern auf die darin angeordneten Meßlehren zu bewerkstelligen, kann innerhalb des Schrankes 12 wenigstens ein entsprechendes Umwälzge bläse angeordnet sein, wobei jedoch zweckmäßigerweise die dazu erforderlichen Antriebsmotoren außerhalb des Schrankes angeordnet sind, damit nicht deren Verlustwärme eine möglichst exakte Temperierung des Schrankinnern stört.In the area of the measuring table 4 , an industrial robot 5 with a control cabinet 13 for carrying out the measuring program of the measuring station 1 is arranged. The relative repeat accuracy of this industrial robot, ie the ratio of position tolerance with repeated movements to a main dimension of the workpiece is less than the required measuring accuracy of the measuring station. Such induction robots are inexpensive available on the market. The measuring table used is also inexpensively available as a slightly modified component from the field of machining production units. In order to be able to achieve a high measurement accuracy when measuring workpieces with such a combination, a range of workpiece-adapted, movable measuring gauges 11 may be arranged in a defined position within the working area of the industrial robot 5 . Each measuring gauge is designed for at least one individual dimension of the workpiece to be measured. Of course, these gauges must be able to measure the individual dimensions assigned to them with the required accuracy. The gauges 11 are automatically interchangeable to the outer end of the working arm 10 of the industrial robot 5 can be coupled. For this purpose, at the outer end of the working arm 10, a quick-change device designed, for example, as a gripper is provided for exchangeable reception of different tools; the gauges in turn have an adapted counter piece, for example a corresponding handle. The individual gauges 11 are stored within the working range of the industrial robot 5 that they are "within easy reach" for the industrial robot with its counterpart to the Ar beitsarm 10 of the industrial robot. In order to keep dimensional changes due to temperature influences from the measuring gauges, these are housed within an air-conditioned cabinet 12 . Only for the relatively short period of the measurement is one of the measuring gauges outside the cabinet 12 and is therefore exposed to the temperature influences of the environment. This short period of time of a gauge outside of the air-conditioning cabinet 12 is negligible with regard to the accuracy of the gauge 11 , because in this short time the temperature of the gauge hardly changes, especially since there is also room temperature in the hall and the interference caused by deviations the ambient temperature from the ideal room temperature are only relatively small. The air-conditioned cabinet 12 can be closed with flaps or doors which can be operated by remote control. The actuating device for the flaps or doors is drawn into the control of the industrial robot 5 . As a result, the climate-controlled cabinet 12 can automatically be temporarily opened and then closed again when a measuring gauge is changed. It is conceivable that the cabinet 12 is divided into many small individual compartments, each of which can be locked individually, so that the disturbance time always affects only a single gauge; in addition, the disruption time is limited only to the time that a measuring gauge is taken or only to the time of taking a measuring gauge, but does not include the sum of both times. The air conditioning or, better said, the temperature control of the cabinet 12 can be done by all possible known heating and cooling systems. A relatively simple embodiment of such a temperature control of the cabinet 12 also lies in arranging heat-exchangeable heat exchangers in its interior, which can be acted upon by the machining cooling liquid of the production units 2 . This machining coolant is tempered very precisely with regard to the temperature stabilization of both the workpieces to be machined as well as the tools and the entire machine construction. After passage of the machining coolant through a manufacturing unit 2 , this liquid returns to a processing plant where it is cleaned and - as I said - tempered. Attention is paid to a very precise maintenance of a target temperature. This very defined temperature-controlled liquid can - as I said - also be used to temper the cabinet 12 , especially since this temperature is also impressed on the workpieces to be measured. In order to achieve a good heat transfer from the processing coolant, arranged in the interior of the cabinet 12 to the heat exchangers arranged therein, at least one corresponding Umwälzge blower can be arranged within the cabinet 12 , but expediently the necessary drive motors outside the cabinet are arranged so that their heat loss does not interfere with the most accurate temperature control of the interior of the cabinet.

Um das sich zumindest mittelbar auf dem Meßtisch 4 be findliche Werkstück allseits möglichst günstig durch den Industrieroboter 5 erreichen zu können, ist der Indu strieroboter 5 oberhalb des Meßtisches 4 hängend angeord net, wofür eine portalartige Tragkonstruktion 6 vorgesehen ist. Das der ortsfesten Halterung des Industrieroboters 5 zunächstliegende, bewegliche Basisglied 7 ist um eine vertikale Achse 8 drehbar gelagert. Der Industrieroboter ist nun derart an der Tragkonstruktion 6 aufgehängt, daß diese vertikale Drehachse etwa mittig zum Meßtisch 4 liegt. Da durch ist das auf den Meßtisch 4 aufgespannte Werkstück günstig von allen Seiten durch den Arbeitsarm des Indu strieroboters erreichbar. In order to be able to reach the workpiece, which is at least indirectly on the measuring table 4, as cheaply as possible by the industrial robot 5 , the induction robot 5 is suspended above the measuring table 4 , for which purpose a portal-like supporting structure 6 is provided. The movable base member 7, which is located first of the fixed mounting of the industrial robot 5 , is rotatably mounted about a vertical axis 8 . The industrial robot is now suspended from the supporting structure 6 in such a way that this vertical axis of rotation lies approximately in the middle of the measuring table 4 . Since the workpiece clamped on the measuring table 4 can be reached cheaply from all sides by the working arm of the induction robot.

Die Meßlehren weisen einen werkstückangepaßten Spreizdorn oder einen entsprechenden Klemmrachen oder eine Klammer oder dgl. auf, mit denen die Meßlehre jeweils lagedefi nierend an bearbeiteten Flächen 14 des Werkstückes ausge richtet werden kann. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Meßlehre 11 weist diese einen Meßdorn zur Messung des Innendurchmessers des Werkstückes 3 auf. Und zwar ist der Meßdorn durch zwei Anlagekufen 15 einerseits und durch eine weitere diametral gegenüberlie gende Anlagekufe 15′ gebildet. Diese Anlagekufen lassen sich durch den Meßroboter bei mäßigem Spiel in den Hohl zylinder des Werkstückes 3 einführen. Nach Einführen der Anlagekufen 15 und 15′ können diese gespreizt werden, so daß sie sich satt an der bearbeitenden Fläche 14 des Hohlzylinders anlegen und die Meßlehre 11 an dieser Fläche ausrichten. Zwischen den beiden Anlagekufen 15 ist - der anderen Anlagekufe 15′ exakt diametral gegenüberliegend - ein Meßtaster 16 angeordnet, dessen Gehäuse der Anlagekufe 15′ starr zugeordnet ist. Das Antastsignal des Meßtasters 16 entspricht daher dem Innendurchmesser des Hohlzylinders des Werkstückes 3. Die Meßlehre 11 ist regelmäßig anhand einer Meister-Maßverkörperung zu kalibrieren. Zweckmäßi gerweise sind im Arbeitsbereich des Industrieroboters 5 auch mehrere derartige Meister-Maßverkörperungen zum Ka librieren der verwendeten Meßlehren ortsfest und lagedefiniert gehaltert, so daß auch eine solche Kalibrierung selbsttätig vom Industrieroboter vorgenommen werden kann. Es ist sinnvoll, diese Meister Maßverkörperungen ebenfalls in klimatisierbaren Schränken aufzubewahren.The gauges have a workpiece-adapted expanding mandrel or a corresponding clamping throat or a clip or the like. With which the gauge can be directed to machined surfaces 14 of the workpiece in a position-defining manner. In the exemplary embodiment of a measuring gauge 11 shown in FIG. 2, this has a measuring mandrel for measuring the inner diameter of the workpiece 3 . Namely, the measuring mandrel is formed by two contact runners 15 on the one hand and by a further diametrically opposed contact runners 15 '. These system runners can be inserted by the measuring robot with moderate play in the hollow cylinder of the workpiece 3 . After insertion of the system runners 15 and 15 ', these can be spread so that they fit snugly on the working surface 14 of the hollow cylinder and align the gauge 11 on this surface. Between the two system runners 15 is - the other system runner 15 'diametrically opposite - a probe 16 is arranged, the housing of the system runner 15 ' is rigidly assigned. The probe signal of the probe 16 therefore corresponds to the inside diameter of the hollow cylinder of the workpiece 3 . The gauge 11 is to be regularly calibrated using a master measuring scale. In the working area of the industrial robot 5 , expediently, several such master scales for calibrating the measuring gauges used are held in a fixed and defined position, so that such a calibration can also be carried out automatically by the industrial robot. It makes sense to store these Meister material measures in air-conditioned cabinets as well.

Die Meßlehren sollen sich - wie gesagt - durch einen Spreizdorn, durch einen Klemmrachen, eine Klammer oder dgl. selbsttätig lagedefinierend am Werkstück aus richten können. Damit dies ohne ein Mitgehen des Roboter armes zwanglos möglich ist, ist die Meßlehre relativ zu der Gegenkupplung, mit der sie an der Schnellwechselkupp lung des Arbeitsarmes des Industrieroboters angekoppelt ist, bezüglich wenigstens einer Raumrichtung schwimmend gehaltert. Und zwar ist diese schwimmende Halterung in der Weise ausgestaltet, daß die Meßlehre gewichtsausgeglichen verschiebbar und schwenkbar ist.The gauges should - as I said - through an expanding mandrel, through a clamp jaw, a clamp or the like. automatically defining the position on the workpiece can judge. So that this does not involve the robot poor is possible, the gauge is relative to the mating coupling with which it is attached to the quick-change coupling tion of the working arm of the industrial robot coupled is floating with respect to at least one spatial direction supported. This floating bracket is in the Designed in such a way that the gauge is weight balanced is slidable and pivotable.

Nachdem die Meßstation 1 die Werkstücke automatisch und selbsttätig mißt, müssen die mit den Meßlehren am Werk stück festgestellten Maße in elektronisch bearbeitbarer Form zur Verfügung gestellt werden. Aus diesem Grunde ist jede Meßlehre mit einem Meßsignalwandler zur Umwandlung des zunächst mechanischen Antastsignales in ein entspre chendes elektrisches Signal vorzugsweise in digitaler Form versehen. Dieses elektrische Signal muß dann in die im Steuerschrank 13 zusammengefaßte Robotersteuerung über tragen werden. Damit bei einem Wechsel der Meßlehren keine umständliche Kontaktierung des Übertragungskanales not wendig ist, was baulich und vom Platzbedarf her aufwendig und beim jeweiligen Wechsel zeitraubend wäre, ist jede Meßlehre 11 entweder dauerhaft mit einem beweglichen elastischen Spiralkabel verbunden oder in vorteilhafter Weise mit einer Übertragungseinrichtung zur kontaktlosen Übertragung des elektrischen Signales auf einen roboterseitigen Empfänger versehen. Beispielsweise kann eine solche kontaktlose Übertragung auf induktivem Wege erfolgen, wobei im Bereich der Schnellwechseleinrichtung am Ende des Roboterarmes bzw. im Bereich des Gegenstückes der Meßlehre jeweils ein Teil eines Übertragungstransfor mators gebildet wird, über den die Meßdaten der Meßlehre auf den Roboterarm übertragen werden können. Auch dieses würde einen gewissen Platzbedarf für jede Meßlehre im Kupplungsbereich sowie eine flexible Übertragungsleitung im Bereich des Roboterarmes erforderlich machen, was stö rend empfunden werden kann. Um auch diesen Aufwand noch zu vermeiden, kann zweckmäßigerweise die Übertragungsein richtung als ein Telemetriesender ausgebildet sein, der in jeder Meßlehre untergebracht ist. Roboterseitig kann ortsfest eine entsprechende Antenne im Empfänger unterge bracht sein, die beispielsweise im Bereich des Basis gliedes 7 des Roboters 5 oder im Bereich des Steuer schrankes 13 angeordnet sein kann. Es braucht lediglich eine kleine Sendeantenne im Bereich jeder Meßlehre vorge sehen zu sein. Auf diese Weise lassen sich ohne großen Änderungsaufwand am Roboter die Meßdaten von der Meßlehre 11 kontaktlos auf eine ortsfeste Auswertestation übertra gen. Die Sendeenergie kann aus einem mit der Meßlehre mitgeführten Akkumulator gespeist werden der beim Ablegen der Meßlehre stets wieder aufgeladen wird. After the measuring station 1 automatically and automatically measures the workpieces, the dimensions determined with the gauges on the workpiece must be made available in an electronically editable form. For this reason, each gauge is provided with a transducer for converting the initially mechanical probe signal into a corre sponding electrical signal, preferably in digital form. This electrical signal must then be transferred to the robot control grouped in the control cabinet 13 . So that when changing the gauges no cumbersome contacting of the transmission channel is neccessary, which would be structurally and space-consuming and time-consuming with each change, each gauge 11 is either permanently connected to a movable elastic spiral cable or advantageously with a transmission device for contactless Provide transmission of the electrical signal to a robot-side receiver. For example, such contactless transmission can take place inductively, with part of a transmission transformer being formed in the area of the quick-change device at the end of the robot arm or in the area of the counterpart of the measuring gauge, via which the measuring data of the measuring gauge can be transmitted to the robot arm. This would also require a certain amount of space for each gauge in the coupling area as well as a flexible transmission line in the area of the robot arm, which can be perceived as disturbing. In order to avoid this effort, the transmission device can expediently be designed as a telemetry transmitter, which is accommodated in each measuring gauge. On the robot side, a corresponding antenna can be accommodated in the receiver, which can be arranged, for example, in the area of the base member 7 of the robot 5 or in the area of the control cabinet 13 . It only needs to see a small transmitter antenna in the area of each gauge. In this way, the measurement data from the gauge 11 can be transmitted to a stationary evaluation station without major changes to the robot. The transmission energy can be supplied from an accumulator carried with the gauge, which is always recharged when the gauge is put down.

Aufgrund der Aufbewahrung der Meßlehren in einem klimatisierbaren Schrank weisen diese eine definierte Temperatur auf. Sofern die Werkstücke zeitlich unmittelbar nach ihrer zerspanenden Bearbeitung und intensiven Bespülung mit Kühlflüssigkeit gemessen werden, weisen auch sie normalerweise eine definierte, nämlich die Kühlflüs sigkeitstemperatur auf, was aber nicht immer zutrifft. Um die Werkstücktemperatur zu erfassen und temperaturbedingte Meßabweichungen rechnerisch kompensieren zu können, ist es zweckmäßig, wenn auch ein Kontaktthermometer an das Werk stück zu Beginn des Meßprogrammes angeklemmt wird, was ebenfalls durch den Industrieroboter selbsttätig vorge nommen werden kann.Due to the storage of the gauges in one Air-conditioned cabinet have a defined Temperature up. If the workpieces are immediately in time after their machining and intensive Rinsing with coolant can also be measured they usually have a defined one, namely the cooling rivers liquid temperature, which is not always the case. Around to record the workpiece temperature and temperature-related It is to be able to compensate measurement deviations arithmetically useful if a contact thermometer to the factory piece is clamped at the beginning of the measurement program, what also automatically pre-selected by the industrial robot can be taken.

Claims

1.Measuring station for measuring workpieces of a production line with a measuring accuracy - ratio of measurement error to nominal dimension - of at least 10 ^-4 , with a measuring table holding the workpieces in a defined position, the measuring station being set up within a production line for workpieces to be machined and due to a programmability works automatically, characterized by the combination of the following features:

a) in the area of the measuring table ( 4 ) an industrial robot ( 5 ) is arranged for executing the measuring program, the relative repeatability - ratio of position tolerance with repeated movements to a main dimension of the workpiece - is less than the required measuring accuracy and that at the outer end of his working arm ( 10 ) is provided with a quick-change device for interchangeably accommodating different tools;
b) within the working area of the industrial robot ( 5 ) a range of movable measuring gauges ( 11 ) is arranged in a defined position, each measuring gauge ( 11 ) with its limited measuring range being designed for at least one individual dimension of the workpiece ( 3 ) to be measured and at least with the required one Measuring accuracy works and each measuring gauge ( 11 ) for floating mounting on the industrial robot ( 5 ) is provided with a counterpart adapted to the quick-change device of the working arm ( 10 );
c) the range of gauges ( 11 ) is housed within an air-conditioned cabinet ( 12 ), the flaps or doors of which can be operated automatically and whose operation is included in the control of the industrial robot ( 5 ).

2. Measuring station according to claim 1, characterized in that the quick-change device of the industrial robot ( 5 ) is designed as a gripper and the counterpart on the measuring gauges as a prismatic or cylindrical stem.

3. Measuring station according to claim 1 or 2, characterized in that each measuring gauge ( 11 ) with a workpiece-adapted expanding mandrel, a clamping jaw or a clamp for position-defining alignment of the measuring gauge ( 11 ) on machined surfaces ( 14 ) of the workpiece ( 3 ) is provided.

4. Measuring station according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the quick-change device of the industrial robot ( 5 ) is held in at least one spatial direction in such a way that it floats with respect to the counterpart in such a way that the measuring gauge ( 11 ) is displaceable and pivotable and easily balanced on the workpiece ( 3 ) can be aligned.

5. Measuring station according to one of claims 1 to 4, characterized in that each measuring gauge ( 11 ) is provided with a measuring signal converter for converting the workpiece dimensions to be measured representing mechanical probing signals into a corresponding electrical signal, preferably in digital form.

6. Measuring station according to claim 5, characterized in that at least one of the measuring gauges ( 11 ) is connected to a stationary electronic evaluation unit via a flexible elastic spiral cable which remains permanently connected to the measuring gauge.

7. Measuring station according to claim 5, characterized in that at least one of the measuring gauges ( 11 ) is provided with a transmission device for contactless transmission of the electrical signal to a robot-side receiver.

8. measuring station according to claim 7, characterized, that the transmission device as a telemetry transmitter is designed and that the robot-side receiver contains the corresponding fixed antenna.

9. Measuring station according to claim 8, characterized in that the measuring gauge ( 11 ) contains an accumulator for supplying energy to the telemetry transmitter and part of a charger therefor and that at the storage location of the measuring gauge in the air-conditioned cabinet ( 12 ) when the measuring gauge is put down with the Movable part of the charger inductively coupled stationary part of a charger is provided.

10. Measuring station according to one of claims 1 to 9, characterized in that the industrial robot ( 5 ) above the measuring table ( 4 ) by means of a fixed holder ( 6 ) is arranged hanging.

11. Measuring station according to claim 10, characterized in that the stationary holder ( 6 ) of the industrial robot ( 5 ) closest movable base member ( 7 ) about an approximately center to the measuring table ( 4 ) arranged vertical axis ( 8 ) is rotatably mounted.

12. Measuring station according to one of claims 1 to 11, characterized in that the measuring table ( 4 ) is designed as a known from the field of flexible manufacturing systems of machining manufacturing pallet tray table for standard pallets, the automatic or trackable floor conveyor or control device ( 9 ) can be loaded and disposed of.

13. Measuring station according to one of claims 1 to 12, characterized in that the air conditioning of the cabinet ( 12 ) by liquid keitsdurchströmbare heat exchanger, which can be beat by the machining coolant of the production line.

14. Measuring station according to one of claims 1 to 13, characterized in that in the or a further air-conditioned cabinet ( 12 ) also master measuring standards for calibrating the measuring gauges ( 11 ) are held in a fixed and position-defined manner in a manner achievable by the industrial robot ( 5 ) .