WO2021000977A1 - Vorrichtung zur lösbaren fixierung eines zu vermessenden und/oder zu bearbeitenden werkstücks und verfahren zur lagerung eines werkstückes mit derartigen vorrichtungen - Google Patents

Vorrichtung zur lösbaren fixierung eines zu vermessenden und/oder zu bearbeitenden werkstücks und verfahren zur lagerung eines werkstückes mit derartigen vorrichtungen Download PDF

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WO2021000977A1 PCT/DE2019/100610 DE2019100610W WO2021000977A1 WO 2021000977 A1 WO2021000977 A1 WO 2021000977A1 DE 2019100610 W DE2019100610 W DE 2019100610W WO 2021000977 A1 WO2021000977 A1 WO 2021000977A1
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WO
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workpiece
support strut
bearing
ball
fixing element
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PCT/DE2019/100610
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English (en)
French (fr)
Inventor
Rupert Hune
Ludwig BORCHERT
Original Assignee
Josef Weischer GmbH & Co. KG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/03—Stationary work or tool supports
    • B23Q1/035—Stationary work or tool supports with an array of longitudinally movable rods defining a reconfigurable support surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/26—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
    • B23Q1/32—Relative movement obtained by co-operating spherical surfaces, e.g. ball-and-socket joints

Definitions

  • the invention relates to a device for releasably fixing a workpiece to be measured and / or machined and to a method for supporting a workpiece with such devices.
  • a device for releasably fixing a uniformly curved surface of a panel-shaped workpiece to be processed is known, the workpiece to be processed being a large-area, curved laminate sheet.
  • the device known from this publication has a housing in which several support struts are mounted such that they can be moved in a translatory manner, so that they can be adapted to the curvature of the workpiece.
  • holders for fixing a profile are arranged, on which suction cups are attached, which are connected to a vacuum generating device.
  • the support struts, the brackets, the profile and the suction cups together form a unit for fixing one side of the workpiece to be machined.
  • the machining can, for example, be a machining process, that is, a milling process, drilling process or cutting process.
  • the individual support struts or brackets must not be in the way of the processing tools.
  • the devices used for this purpose must also clamp the workpiece as far as possible in such a way that it can be fixed without developing any deformations or internal stresses. Only in this way can high-quality and dimensionally accurate measurement and / or machining of the workpiece take place.
  • the invention is based on the object of providing a device which ensures a high degree of flexibility and adaptability to different workpiece surfaces and with which as quickly as possible
  • the workpiece to be stored can be fixed in a largely automated manner or the device can be adapted to its surface.
  • a method for supporting a workpiece to be measured and / or machined with several such devices is to be specified.
  • a device for the detachable fixation of a workpiece to be measured and / or machined which has at least one support strut, at the end of which an adapter is arranged facing the workpiece, has been developed according to the invention to the effect that the support strut can be pivoted, rotated and rotated with its end opposite the workpiece is mounted changeably in its axial length in a housing and the adapter receives a rotatable, translationally movable and / or pivotable bearing unit or is designed as such a bearing unit.
  • the support struts can even be used for workpieces that have a very complex surface structure.
  • a wave contour with different dimensions of the individual waves and valleys is mentioned here only as an example.
  • the device according to the invention is thus also suitable for fixing the workpiece in areas that were previously inaccessible for fixing or clamping.
  • the invention is also significantly improved by the additionally present bearing unit, which in turn is also designed to be translationally and / or rotationally movable and / or pivotable.
  • the entire device is very mobile, articulated and extremely flexible in its area of application and nevertheless very stable in its fixed state.
  • a first embodiment of the invention can be seen in the fact that the bearing unit of the device is designed as a ball joint, the ball pin of which has a fixing element for fixing the workpiece at its end opposite the bearing ball.
  • the bearing unit By designing the bearing unit as a ball joint or with a ball joint, it is pivotable in itself and can also be moved about an axis of rotation.
  • the axial mobility can be achieved in that the bearing ball of the ball joint receives an axially displaceable strut or a pin which has the fixing element and which is displaceable within the bearing ball.
  • the particular flexibility of the device according to the invention is also measured by the design of the fixing element, which is preferably designed to be exchangeable, so that it can be adapted to any workpiece to be fixed by the device as required. In this way, a device can be adapted to different workpieces without considerable effort.
  • the fixing element is a pin which is inserted into a suitable hole in the workpiece in order to fix it.
  • the fixing element is a magnet that fixes the workpiece.
  • the workpiece must of course be a ferromagnetic workpiece. At least the workpiece must have ferromagnetic components or elements so that the magnet can fix the workpiece.
  • Another alternative or additional possibility of designing the fixing element is that it is a suction cup that is attached to the surface of the workpiece. Such suction cup solutions are basically already known. However, a combination with the device according to the invention is new.
  • a further proposal for the design of the fixing element is that it is a threaded pin whose thread can be screwed into a matching internal thread of the workpiece.
  • workpieces already have threads that can be used for the purpose according to the invention.
  • it is not within the meaning of the invention, but not excluded, to introduce an additional thread into the workpiece.
  • the fixing element can also have a thread for receiving a threaded pin, the axial length of which can be changed by means of its thread and thus adapted to the position of the workpiece to be fixed.
  • the thread of the fixing element is, for example, an internal thread into which a threaded pin can be screwed which, for example, rests against a surface of the workpiece to be stored or fixed.
  • the fixing element has a spherical head on its side resting on the workpiece surface.
  • the device according to the invention also allows clamping tools or gripping tools to be used which clamp the workpiece from one or more sides.
  • the fixing element can be such a clamping tool or gripping tool, by means of which the workpiece can be fixed in a predetermined position.
  • Clamping tools can also be used as clamping devices or similar mountings as a fixing element of the bearing unit. The only decisive factor here is that they form part of the storage unit.
  • fixation element is a contour segment as part of a vacuum generator and the contour segment has a suction line penetrating the contour segment, the suction opening of which is located in a contact surface of the contour segment that is complementary to the workpiece to be fixed.
  • the workpiece is sucked in with a negative pressure and in this way is releasably fixed on the contour segment.
  • negative pressure this designation refers to a pressure that is lower than the normal air pressure.
  • a “vacuum” is often used in this context.
  • the contour segment therefore has a suction line which penetrates the contour segment and whose suction opening is located in the contact surface of the contour segment, which is designed to be complementary to the workpiece. If such a vacuum generating device is used, it can also, but not necessarily, be advantageous if the contour segment has elastic properties and for this purpose consists of a corresponding material, which can be a plastic or an elastomer material, for example. Foam-like materials also appear suitable for this purpose.
  • a contour seal is integrated into the contact surface of the contour segment, which is complementary to the workpiece, which surrounds the at least one suction opening present in the contact surface so that a suction surface of the contour segment is thereby created is formed.
  • the contour seal preferably rests against the surface of the workpiece in the edge area of the contour segment.
  • the contour seal can be designed as a lip profile inserted into a groove-shaped recess of the contour segment, the groove-shaped recess being integrated into the contact surface of the contour segment facing the workpiece.
  • the groove it is possible to design the groove as an L-shaped groove in which a vacuum lip profile is inserted as a contour seal.
  • the adapter also form part of the negative pressure generating device and have a suction line connected to the suction line of the contour segment in a flow-conducting manner. In this way, the negative pressure can be fed via the suction line of the adapter into the contour segment, where it is ultimately used in the manner described above to suck in the workpiece.
  • the flow-conducting connection to the existing suction lines can be implemented, for example, via a suction line connection, which preferably forms part of the adapter.
  • a suction line connection which preferably forms part of the adapter.
  • the suction line connection is easily accessible, which is particularly advantageous during installation and during maintenance and / or repair work.
  • the bearing unit is a slide guide with a slide mounted on it. Due to the pivotability of the bearing unit, the possibility of a translational movement and a movement about an axis of rotation, the slide guide can be set in any spatial arrangement from which the slide can be set translationally is moved. This possibility further improves the flexibility of the device according to the invention to a decisive extent.
  • a workpiece to be clamped is fixed using spatial coordinates.
  • it is advantageous to define a “zero position” so that the device is calibrated as a whole and, based on the spatial coordinate system, can take any position in space from this position.
  • the adapter have an adjusting element which, when the support strut is completely lowered, is engaged in a corresponding recess in the housing of the device that is complementary to the adjusting element.
  • Such an adjusting element is used to calibrate the device.
  • the device can be adapted to the surface of the workpiece to be fixed, for example using specified CAD data.
  • the adjustment element is therefore an essential aid for the automated setting of the device.
  • a very advantageous example for optimizing the mobility of the support strut can be seen in the fact that it also has a ball joint at its end opposite the workpiece.
  • a ball joint With a ball joint, rotational movements can be implemented and pivoting movements can be implemented in several degrees of freedom.
  • the construction of such a ball joint is relatively simple, it is also robust and space-saving, which is of particular importance in a device according to the invention.
  • a particularly simple variant of such a ball joint can be seen in the fact that the ball joint has a bearing ball connected to the support strut which is movable in the housing of the device is stored.
  • the bearing ball can be placed on the support strut or formed on the support strut.
  • the support strut is guided through a central, circular cylindrical bore in the bearing ball, so that the support strut penetrates the bearing ball.
  • a bearing shell can also be provided which receives the bearing ball in the housing of the device. It is possible to use a plastic bearing shell or a metallic bearing shell as the bearing shell. The selection of the appropriate materials for the bearing shell is based on the expected loads that are to be expected from the workpiece to be clamped or fixed.
  • a further proposal of the invention is to equip the bearing ball with several slots made in its outer surface.
  • the slots allow a centripetal tensioning of the bearing ball, that is to say towards the geometric center point of the bearing ball, so that, due to the elasticity of the bearing ball, clamping units can act directly on the bearing ball, thereby enabling the support strut guided within the bearing ball together with the bearing ball in any desired position Fixed position.
  • the course of the slots in the bearing ball is adapted to the expected loads.
  • the slots which completely penetrate the bearing ball in the radial direction can run in a meandering shape or alternately, in mutually opposite directions, can be introduced into the bearing ball beyond the equator of the bearing ball.
  • Other shapes of the slots are of course possible, which can result from empirical experience or from tests in order to achieve the best possible clamping results for the support strut.
  • a further development measure according to the invention is that the ball joint and here in particular the bearing ball for aligning the support strut can be fixed in a position suitable for fixing the workpiece by means of a pneumatic, hydraulic or electromagnetic clamping mechanism . It is particularly important that no mechanical tensioning mechanisms are used, but that the support struts can be fixed in the desired position as automatically as possible. Alignment can be automated, for example, in that a program-controlled robot directly aligns the support struts in their position suitable for fixing the workpiece using specified CAD data, so that after the support struts have been aligned in this way, the clamping mechanism is used that the Support struts fixed in the area of the ball joint.
  • the clamping mechanism received in the housing of the device for spherical clamping of the bearing ball of the ball joint has at least one piston, in particular a pneumatic piston, a spring energy store with clamping jaws, an electromagnet or a hydraulic ram. If necessary, a wedge gear with a pneumatic piston can also be used here.
  • the tensioning mechanisms are devices that are attached to the outer surface of the Attack the bearing ball and tighten it in the centripetal direction, so that the support strut guided in the bearing ball is fixed in this way.
  • the support strut is designed to be hollow and the inner cavity of the support strut is designed as a suction line of the vacuum generating device.
  • the inner cavity of the support strut can also serve to accommodate and lay supply lines, which makes the entire device very compact overall and contributes to reducing or completely avoiding sources of interference or damage to the supply lines. In this way, external line guides are also avoided, which significantly simplifies the flow guide or the line guide overall and also saves cost-intensive components.
  • the support strut which is hollow in this case, has a connection at its end opposite the clamping side, which is used for coupling to the vacuum generating device.
  • this can be a bore that receives the connection of the negative pressure generating device, for example via a thread introduced into the bore.
  • the method according to the invention for storing a workpiece to be measured and / or machined with at least one, but preferably with several devices, as described above, is characterized by the following method steps:
  • the robot then moves the support strut translationally and / or swivels or rotates it according to the specified CAD data, with simultaneous or subsequent adaptation of the
  • the method according to the invention enables almost complete automation of the clamping and changing of a workpiece if at least one program-controlled robot is used.
  • the particular advantage of the solution presented here is, in particular, that the structurally specified CAD data of a workpiece can be used directly to insert the required devices in a suitable frame and then to align them by means of the robot so that they are attached to the surface of the to be stored processed or measured workpiece can be optimally adapted overall.
  • the workpiece can thus be fixed tension-free and tolerance-free, which is a considerable advantage for the quality of the measurement or processing of the workpiece.
  • the method according to the invention can be further developed in that after the activation of the individual clamping mechanisms and the resulting fixation of the individual devices and their storage units in their set position and before the workpiece is placed on the aligned Storage units of the individual devices the robot measures the exact positioning of the individual devices with their respective storage units again and thus controls it.
  • the workpiece can be placed or placed on the storage units of the devices manually or in an automated manner, with the automation taking place by means of the existing robot.
  • FIG. 1 a robot for handling several devices for the detachable fixation of a workpiece to be measured and / or processed,
  • FIG. 2 a section of the upper one facing the workpiece
  • Section of a device with a storage unit whose
  • Fixing element is designed as a pin
  • FIG. 3 a section of the upper one facing the workpiece
  • Section of a device with a storage unit whose
  • Fixing element is designed as a magnet
  • FIG. 4 excerpts from the upper one facing the workpiece
  • Section of a device with a storage unit whose
  • the fixation element is equipped with a suction cup
  • FIG. 5 a section of the upper section of a device facing the workpiece with a bearing unit, the fixing element of which is designed as a thread,
  • FIG. 6 a fixing element with one received therein
  • FIG. 7 a section of the upper one facing the workpiece
  • FIG. 8 excerpts of the upper one facing the workpiece
  • FIG. 9 excerpts of the upper one facing the workpiece
  • Section of a device with a storage unit that is a
  • FIG. 10 an example shown as a separate item
  • Section of a device with a storage unit which as
  • Slide guide is designed with a slide
  • Figure 12 a device according to the invention, but without the one on the
  • FIG. 13 a simplified sectional illustration through a device, but without a storage unit
  • FIG. 14 a view into the housing of a ball joint having the ball joint
  • FIG. 15 a bearing ball for receiving the support strut of a device as a separate individual part and in a spatial representation
  • FIG. 16 a frame with several devices inserted therein
  • FIG. 17 the frame from FIG. 16 with aligned devices
  • FIG. 18 a frame with devices, storage units and a workpiece placed thereon.
  • a robot denoted overall by the reference number 35, is shown as it can be used for handling the devices 1 for releasably fixing a workpiece 2 to be measured and / or machined.
  • the robot 35 is also able to process or measure the workpieces 2 stored and fixed on the devices 1, for which purpose the robot 35 shown in FIG. 1 has an optical measuring unit 38 at the end of its robot arm.
  • the robot is equipped with machining tools or measuring devices fully automatically, for which purpose the robot has a tool changer that is compatible with the measuring devices or the machining tools.
  • the individual processing tools or measuring devices are stored in existing magazines and automatically removed by the robot.
  • the robot 35 and the frame 34 are received together on a machine table 39.
  • FIG. 2 shows a detail of a first example of an upper section of a device 1 facing the workpiece 2 for releasably fixing a workpiece 2 to be measured and / or machined, and here in particular a bearing unit 6, the fixing element 8 of which is designed as a pin.
  • the upper part of a support strut 3, which forms an essential part of the device 1, can be seen here.
  • the upper section of the device 1 facing the workpiece 2 has an adapter 4 which is equipped on one side with an adjusting element 23 which in the present case forms a bay-like extension of the adapter 4.
  • the adapter 4 in turn takes that Ball joint housing 36 of the bearing unit 6.
  • the ball stud 7 of the bearing unit 6 also forms the fixing element 8, which is designed as a stud on the workpiece-side end of the ball stud 7. This part of the fixing element 8 is inserted into a corresponding bore 9 of the workpiece 2 to be fixed.
  • the inclined position of the ball stud 7 already indicates that it is mounted in the ball joint housing 36 such that it can pivot in several directions.
  • FIG. 3 An alternative possibility of fixing the workpiece 2 is shown in the illustration in FIG. 3, where the upper section of a device 1 facing the workpiece 2, that is to say its bearing unit 6, can be seen in detail.
  • the fixing element 8 is designed here as a magnet. Regardless of whether it is a permanent magnet or an electromagnet, this can fix the workpiece 2 in any position, provided that it is ferromagnetic or at least has ferromagnetic components or sections.
  • the fixing element 8 here also forms the upper end section of a ball stud 7, the bearing unit 6, which is designed as a ball joint and which is placed on the adapter 4.
  • the function of the adjusting element 23 also becomes clear in the illustration in FIG.
  • the adjusting element 23 engages in a corresponding recess 24 in the housing 5 of the device 1 only in a single, predetermined position. This defines a zero position and enables the device 1 to be calibrated.
  • a similar possibility of adjustment of the bearing unit 6 is also within the meaning of the invention, but has not been shown here for reasons of simplification.
  • the peculiarity of the present solution can be seen in the fact that on the one hand the bearing unit 6 is designed as a ball joint and, on the other hand, the support strut 3 also forms part of a ball joint 25.
  • the ball joint 25 of the device 1, like the ball joint of the bearing unit 6, enables a pivoting movement and a rotational movement of the support strut 3.
  • the support strut 3 of the ball joint 25 can also be moved in the axial direction, which will be explained in more detail below in connection with the description of FIG.
  • FIG. 4 clearly shows how, on the one hand, the support strut 3 of the device 1 is designed to be movable in several directions and, in addition, the bearing unit 6 present on the adapter 4 of the device 1 is in turn designed as a ball joint so that it can also move in several directions . Due to this flexibility of the entire device 1, the workpiece 2 can be stored and fixed in an optimal manner.
  • the workpiece 2 is indicated in FIG. 4 only by dashed lines.
  • FIG. 1 Another solution for an embodiment of the storage unit 6 of a device 1 for the detachable fixing of a workpiece 2 to be measured and / or machined is shown in FIG.
  • the ball stud 7 of the bearing unit 6, which is designed as a ball joint is received both pivotably and rotatably in the ball joint housing 36.
  • FIG. 6 shows a special fixing element 8, which in the present case is a sleeve with an internal thread into which a threaded pin 1 1 provided with a thread 12 is screwed.
  • the threaded pin 11 has at its upper, the end facing the workpiece 2 has a spherical head 13, so that in this case there is only point contact between the threaded pin 11 and the workpiece 2 and the workpiece 2 is merely placed on the spherical head 13.
  • the axial length of the threaded pin 11 can be changed by the screwing depth into the fixing element 8 and thus optimally adapted to the surface of the workpiece 2 to be supported.
  • the threaded sleeve forming the fixing element 8 is placed on the adapter 4 of the device 1 or forms part of the adapter 4.
  • the bearing unit 6 is not necessarily designed as a ball joint.
  • FIG. 7 shows a detail of an upper section of a device 1 facing the workpiece 2 for releasably fixing a workpiece 2 to be measured and / or machined with a storage unit 6, a clamping tool being used here as the fixing element 8.
  • clamping tools can be, for example, vertical toggle clamps, horizontal toggle clamps, push rod clamps, locking clamps or collets, as are known per se and of which a large selection is available to the person skilled in the art.
  • the clamping tool is part of the bearing unit 6, which is fastened on the adapter 4.
  • the clamping tool is attached to the ball pivot 7 of the bearing unit 6, which is designed as a ball joint.
  • the robot 35 already described above can be used for aligning the clamping tool serving as the fixing element 8.
  • the clamping tool has a pin 40 on the side which enables the robot 35 to grasp the clamping tool and bring it into the intended position.
  • FIG. 8 shows a detail of a further upper section of a device 1 facing the workpiece 2 for releasably fixing a workpiece 2 to be measured and / or machined with a bearing unit 6, a gripping tool being used here as the fixing element 8.
  • the gripping tool consists of 2 gripping tongs 49 and 50, which in the example shown comprise a section of a plastic clip 48, which is shown in FIG a bore 9 of the workpiece 2 is inserted and fixed therein.
  • the gripper tongs 49 are pivoted about the axis 51 and the gripper tongs 50 are pivoted about the axis 52, so that they move in the direction of the arrows E and F for opening.
  • the closing movement takes place in the opposite direction.
  • the gripping tool which in the present example forms the fixing element 8, is placed on the upper section of the ball pivot 7 of the ball joint of the bearing unit 6.
  • the grippers 49 and 50 can be driven pneumatically.
  • FIG. 9 shows a detail of the upper section of a device 1 facing the workpiece 2 for releasably fixing a workpiece 2 to be measured and / or machined with a bearing unit 6, which here has a contour segment 14.
  • the special feature of such a contour segment 14 is that it has a contour on its side facing the workpiece 2, which is designed to be complementary to the workpiece geometry. An optimal contact of the contour segment 14 on the workpiece 2 can thus be ensured.
  • a contour seal 18 is embedded in the surface facing the workpiece 2, which is inserted into a suitable, groove-shaped recess of the contour segment 14 and which completely surrounds a suction opening 16 of a suction line 15 of the contour segment 14, so that a suction surface 19 in the area within the contour seal 18 the contact surface 17 of the contour segment 14 is formed, as can be seen more clearly from the following FIG.
  • the suction surface 19 is connected to a vacuum generating device by which a vacuum is generated between the contact surface 17 of the contour segment 14 and the corresponding surface of the workpiece 2, so that the workpiece 2 can be sucked in and fixed.
  • the adapter 4 also has a suction line 20 in this example, which has a suction line connection 37 within the support strut 3 adjoining the adapter 4.
  • the suction line connection 37 is used for coupling to the vacuum generating device.
  • the support strut 3 in the case of the one shown in FIG. The example shown is hollow and consequently has an inner cavity 33.
  • FIG. 10 shows an example of a contour segment 14 as a separate individual part in a three-dimensional view.
  • the contour segment 14 produced for example from a plastic by means of a 3D printing process, is intended as an exchangeable part so that it can be changed quickly and easily if another workpiece 2 is to be processed in the device 1 according to the invention.
  • the contour segment 14 has a contact surface 17, the geometry of which is designed to be complementary to the corresponding surface of the workpiece 2 to be fixed.
  • the contour segment 14 has a suction opening 16 approximately in the middle, via which the previously described, flow-guiding connection to the vacuum generating device is created.
  • the suction opening 16 is completely surrounded by a contour seal 18 so that a suction surface 19 is created around the suction opening 16, which ensures reliable fixation of the workpiece 2 on the contour segment 14 due to its areal dimension.
  • a slide guide 21 with a slide that can be moved in the longitudinal direction 22 is formed.
  • the slide guide 21 is placed on the ball stud 7 of the bearing unit 6, which is designed as a ball joint.
  • the entire slide guide 21 can be rotated and pivoted together with the slide 22.
  • the connection between the slide 22 and the workpiece 2 takes place via a pin 41 which is inserted into a corresponding bore 9 of the workpiece 2 in a manner already described above.
  • FIG. 12 shows part of the device 1 for the detachable fixing of a workpiece 2 to be measured and / or machined, the bearing unit 6 not being shown here in full.
  • the device 1 has a support strut 3 with an adapter 4 attached to its upper, free end.
  • the support strut 3 is pivotably mounted in a housing 5 and displaceably along its axial direction.
  • a ball joint 25 is used for mounting the support strut 3, the bearing ball 26 of which is received in the housing 5.
  • the bearing ball 26 In its outer surface, the bearing ball 26 has a plurality of slots 28 and 29, which run in the axial direction and are distributed over its circumference. Through the slots 28, 29, the bearing ball 26 can be clamped in the centripetal direction, i.e. towards its geometric center, which in the present case takes place with a clamping mechanism 31, not shown in FIG. 12, which is accommodated in the housing 5 in a manner protected from contamination .
  • This makes it possible to first pivot the support strut 3 within the ball joint 25 and also to move the support strut 3 in the direction of its axial extent, so that the support strut 3 is adjustable in several directions of movement and can be fixed in any position by the bracing of the bearing ball 26 .
  • the support strut 3 can be optimally adapted to the course of the surface of the workpiece 2.
  • the support strut 3 has the adapter 4, which in the example shown also has a suction line 20 which is used to connect to a vacuum generating device of the device 1.
  • the device 1 shown in FIG. 12, however, has other special features.
  • an adjusting element 23 is formed on the adapter 4, the contour of which engages with a precise fit in a corresponding recess 24 in the housing 5 when the support strut 3 is in its axially lowermost position.
  • the adjusting element 23 has a height which corresponds to the depth of the recess 24.
  • the position of the adjusting element 23 fully indented into the recess 24 is used to calibrate the entire device 1 and in this case can also be referred to as the “zero position”. From here Based on a spatial coordinate system, the contact points on the surface of the workpiece 2 to be stored or fixed are precisely defined and determined in space.
  • FIG. 13 shows a simplified sectional illustration through a device 1 for releasably fixing a workpiece 2 to be measured and / or processed, but without a storage unit 6.
  • the support strut 3 of the device 1 is equipped on its side facing away from the workpiece 2 with the already described bearing ball 26, which is completely penetrated by the support strut 3.
  • the bearing ball 26 is pivotably mounted in the housing 5 of the device 1, so that the ball joint 25 is thereby formed.
  • the individual movement possibilities of the support strut 3 are symbolized in FIG. 13 by the double arrows A, B and C, the double arrow A representing the axial movement of the support strut 3 within the bearing ball 26, the arrow B the pivoting movements and the arrow C the possibility of rotation of the support strut 3.
  • the frame 34 accommodating the device 1 has a recess 42, the opening area of which defines the pivoting range of the support strut 3.
  • the clamping mechanism 31 comes into force, so that the bearing ball 26 is clamped in the centripetal direction due to its elasticity and thus fixes the support strut 3 in the specified position.
  • the clamping mechanism 31 has a pneumatic piston 32 which, in combination with a clamping element 43, can be moved in the direction of arrow D and thus acts to fix it against the surface of the bearing ball 26, so that the desired clamping effect is achieved.
  • the bearing ball 26 is tensioned very evenly, so that a very even and reliable fixation of the support strut 3 is possible.
  • the interior of the housing 5 of the device 1 for detachable fixing of a workpiece 2 to be measured and / or machined from FIG. 13 can be seen from FIG. 14, so that the components of the device 1 accommodated in the housing 5 can be seen. From this it is clearer than was possible in connection with the description of FIG. 13 that the support strut 3 penetrates a bearing ball 26 which has a large number of slots 28, 29 made therein along its outer surface.
  • the ball joint 25 thus formed is in this case received in an additional bearing shell 27 in the housing 5, so that the support strut 3 is both adjustable in the axial direction and also rotatably and pivotably supported in several directions in the housing 5.
  • the aforementioned slots 28, 29 in the bearing ball 26 enable centripetal tensioning of the bearing ball 26 in order to fix the support strut 3 in the housing 5.
  • a plurality of clamping mechanisms 31 are used for this, of which the device 1 in FIG. 14 has a total of three clamping mechanisms 31, each offset from one another by 120 °. Since the clamping mechanisms 31 in the example shown here are pneumatic devices, they require supply lines via which pneumatic pressure is supplied.
  • FIG. 15 shows a bearing ball 26 as a separate individual part and can be seen in a three-dimensional representation.
  • the bearing ball 26 shown here has a jacket surface 44 which essentially determines the spherical shape of the bearing ball 26 and whose geometric equator 30 divides the jacket surface 44 in the middle.
  • the bearing ball 26 is also designed to be hollow, so that it has an interior space 45 designed as a circular cylinder.
  • the interior 45 of the bearing ball 26 serves to accommodate the support strut 3 in the manner already described above.
  • the bearing ball 26 each has a jacket ring surface 46 as the upper and lower boundary, of which only the upper jacket ring surface 46 facing the adapter 4 is shown in FIG.
  • the peculiarity of the bearing shell 26 of a device 1 according to the invention is that in the lateral surface 44 of the bearing shell 26 they run opposite one another several slots 28 and 29 are introduced, which completely penetrate the lateral surface 44 viewed in the radial direction.
  • the slots 28 start from the upper circumferential ring surface 46 and extend beyond the equator 30.
  • the slots 29 also extend from the lower circumferential ring surface (not shown in greater detail in FIG. 15) to beyond the equator 30 of the bearing ball 26.
  • This special shape of the slots 28, 29 results in an elasticity of the bearing ball 26, which enables a centripetal movement of the segments of the bearing ball 26 by the clamping force applied via the clamping mechanisms 31. In this way, the support strut 3 guided in the bearing ball 26 can be fixed in any desired position.
  • FIG. 16 shows a frame 34 which is designed like a framework with several cavities and struts and thus represents a lightweight construction. Numerous recesses 42 are made in the support plate 47 forming the upper end of the frame 34, each of which is suitable for receiving a device 1.
  • a device 1 is inserted into each existing recess 42 of the frame 34.
  • the support struts 3 of the devices 1 are moved completely in the axial direction into their lowest position, with the result that the adjustment elements 23 of the adapter 4 are engaged in the corresponding recesses 24 of the housing 5 of the individual devices 1.
  • a zero position suitable for calibrating the device 1 is thus set. Starting from this position, each individual support strut 3 can be brought into a position suitable for mounting the workpiece 2 by means of the robot 35 already described.
  • FIG. 18 shows a frame 34.
  • the recesses 42 in the support plate 47 of the frame 34 can also be seen from this illustration.
  • the workpiece 2 received by the storage units 6 has an uneven surface.
  • the workpiece 2 is releasably fixed with the aid of the bearing units 6 and can be measured or processed in this way.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung (1) zur lösbaren Fixierung eines zu vermessenden und/oder zu bearbeitenden Werkstücks (2), wobei die Vorrichtung (1) mindestens eine Stützstrebe (3) aufweist, an deren dem Werkstück (2) zugewandten Ende ein Adapter (4) angeordnet ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstrebe (3) mit ihrem dem Werkstück (2) gegenüberliegenden Ende schwenkbar, rotierbar und in ihrer axialen Länge veränderbar in einem Gehäuse (5) gelagert ist und der Adapter (4) eine rotierbare, translatorisch bewegbare und/oder schwenkbare Lagereinheit (6) aufnimmt oder als eine derartige Lagereinheit (6) ausgebildet ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Lagerung eines zu vermessenden und/oder zu bearbeitenden Werkstücks (2) mit mehreren derartigen Vorrichtungen (1).

Description

Vorrichtung zur lösbaren Fixierung eines zu vermessenden und/oder zu bearbeitenden Werkstücks und Verfahren zur Lagerung eines Werkstückes mit derartigen Vorrichtungen
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur lösbaren Fixierung eines zu vermessenden und/oder zu bearbeitenden Werkstücks und ein Verfahren zur Lagerung eines Werkstückes mit derartigen Vorrichtungen.
Aus der DE 102 30 270 B4 ist eine Vorrichtung zur lösbaren Fixierung einer gleichmäßig gekrümmten Oberfläche eines zu bearbeitenden, tafelförmigen Werkstückes bekannt, wobei das zu bearbeitende Werkstück ein großflächiges, gewölbtes Laminatblech ist. Die aus dieser Druckschrift bekannte Vorrichtung weist ein Gehäuse auf, in dem mehrere Stützstreben translatorisch bewegbar gelagert sind, sodass diese an die Wölbung des Werkstückes angepasst werden können. Am werkstückseitigen Ende der Stützstreben sind Halterungen zur Fixierung eines Profils angeordnet, an dem Saugnäpfe befestigt sind, die an eine Unterdruckerzeugungseinrichtung angeschlossen sind. Die Stützstreben, die Halterungen, das Profil und die Saugnäpfe bilden gemeinsam eine Einheit zur Fixierung einer Seite des zu bearbeitenden Werkstückes. Auf der dieser Einheit gegenüberliegenden Seite des Werkstückes ist eine weitere derartige Einheit vorgesehen, die das Werkstück zusätzlich von seiner Rückseite her fixiert, sodass das Werkstück mittels der Saugnäpfe und dem vorhandenen Unterdrück (Vakuum) beidseitig eingespannt ist. Während der Fixierung des Werkstückes über die Saugnäpfe passen sich diese infolge des anliegenden Unterdrucks unmittelbar an die Oberfläche des Werkstückes an, gehen jedoch in ihre ursprüngliche Ausgangsform zurück, wenn sie vom Werkstück gelöst werden. Zum Fixieren tafelförmiger Werkstücke für spezielle Formen der Bearbeitung sind allgemein Vorrichtungen bekannt, die aus Elementen in Form von selektiv ausfahrbaren Stangen bestehen, die am freien Ende mit einer Art Saugnapf versehen sind. In diesem Sinne beschreibt das Patent DE 1 903 576 C eine Vorrichtung aus manuell positionierbaren Stützen mit einem Haltenapf an ihrem freien Ende.
Weitere Beispiele für Vorrichtungen mit Haltestützen, die am freien Ende ein napfförmiges Auflageelement in Verbindung mit einer Lufteinrichtung aufweisen, sind die Patente GB 120697, US 3681834 A und EP 0069230 B1.
Den bislang bekannten Lösungen ist gemein, dass sie jeweils Stützstreben aufweisen, die ausschließlich linear beziehungsweise translatorisch bewegt werden können. Zudem sind in einigen Ausführungsvarianten für die Bewegung einer jeden Stützstrebe jeweils gesonderte Antriebe erforderlich, sodass damit ein erheblicher konstruktiver Aufwand einhergeht und die Herstellungskosten für eine derartige Vorrichtung erheblich sind.
Eine besondere Problematik besteht jedoch häufig darin, Werkstücke mit einer sehr komplexen Formgebung zu lagern beziehungsweise einzuspannen, um sie zu vermessen und/oder zu bearbeiten. Bei der Bearbeitung kann es sich beispielsweise um spanende Verfahren, also um Fräsverfahren, Bohrverfahren oder Schneidverfahren handeln. Dabei dürfen die einzelnen Stützstreben oder Halterungen den Bearbeitungswerkzeugen nicht im Wege sein. Die hierfür zum Einsatz kommenden Vorrichtungen müssen ferner das Werkstück möglichst in einerWeise einspannen, dass dieses, ohne Verformungen oder Eigenspannungen auszubilden, fixiert werden kann. Nur so kann eine qualitativ hochwertige und maßgenaue Vermessung und/oder Bearbeitung des Werkstückes erfolgen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bereitzustellen, die ein hohes Maß an Flexibilität und Anpassungsfähigkeit an verschiedene Werkstückoberflächen gewährleistet und mit der innerhalb kurzer Zeit möglichst weitgehend automatisiert das zu lagernde Werkstück fixiert werden kann beziehungsweise die Vorrichtung an dessen Oberfläche anpassbar ist. Darüber hinaus ist ein Verfahren zur Lagerung eines zu vermessenden und/oder zu bearbeitenden Werkstückes mit mehreren derartigen Vorrichtungen anzugeben.
Die Erfindung löst diese Aufgabenstellung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 1 und 23.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der sich jeweils anschließenden Unteransprüche.
Eine Vorrichtung zur lösbaren Fixierung eines zu vermessenden und/oder zu bearbeitenden Werkstücks, die mindestens eine Stützstrebe aufweist, an deren dem Werkstück zugewandten Ende ein Adapter angeordnet ist, wurde erfindungsgemäß dahingehend weitergebildet, dass die Stützstrebe mit ihrem dem Werkstück gegenüberliegenden Ende schwenkbar, rotierbar und in ihrer axialen Länge veränderbar in einem Gehäuse gelagert ist und der Adapter eine rotierbare, translatorisch bewegbare und/oder schwenkbare Lagereinheit aufnimmt oder als eine derartige Lagereinheit ausgebildet ist.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist eine sehr flexible Anpassung der Vorrichtung an die Oberfläche und an spezielle Geometrien des zu fixierenden Werkstückes möglich. Insbesondere durch die zusätzlich zu der Bewegungsmöglichkeit der Stützstrebe in axialer Richtung gegebene Rotationsbewegung und die Möglichkeit einer Schwenkbewegung können die Stützstreben sogar für Werkstücke eingesetzt werden, die eine sehr komplexe Oberflächenstruktur aufweisen. Nur beispielhaft sei an dieser Stelle eine Wellenkontur mit unterschiedlichen Abmessungen der einzelnen Wellen und Täler erwähnt. Damit ist die erfindungsgemäße Vorrichtung auch geeignet, das Werkstück in Bereichen zu fixieren, die bisher für eine Fixierung oder Einspannung nicht zugänglich waren. Eine wesentliche Verbesserung erfährt die Erfindung noch durch die zusätzlich vorhandene Lagereinheit, die ihrerseits ebenfalls translatorisch und/oder rotatorisch bewegbar und/oder schwenkbar ausgeführt ist. Dadurch wird die gesamte Vorrichtung insgesamt sehr beweglich, gelenkig und in ihrem Anwendungsbereich extrem flexibel und trotzdem in ihrem fixierten Zustand sehr stabil. Je komplexer ein Werkstück ausgebildet ist, umso mehr erfindungsgemäße Vorrichtungen können zum Einsatz kommen, um das Werkstück optimal und spannungsfrei zu fixieren.
Eine erste Ausgestaltung der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Lagereinheit der Vorrichtung als ein Kugelgelenk ausgebildet ist, dessen Kugelzapfen an seinem der Lagerkugel gegenüberliegenden Ende ein Fixierungselement zur Fixierung des Werkstückes aufweist. Durch die Ausbildung der Lagereinheit als Kugelgelenk oder mit einem Kugelgelenk ist diese in sich schwenkbar und kann zusätzlich um eine Rotationsachse bewegt werden. Die axiale Beweglichkeit kann dadurch erreicht werden, dass die Lagerkugel des Kugelgelenks eine axial verschiebbare Strebe beziehungsweise einen das Fixierungselement aufweisenden Zapfen aufnimmt, der innerhalb der Lagerkugel verschiebbar ist.
Die besondere Flexibilität der erfindungsgemäßen Vorrichtung bemisst sich auch an der Ausführung des Fixierungselementes, das bevorzugt austauschbar ausgeführt ist, sodass damit eine bedarfsgerechte Anpassung an jedes von der Vorrichtung zu fixierende Werkstück erfolgen kann. Damit kann eine Vorrichtung ohne erheblichen Aufwand an unterschiedliche Werkstücke angepasst werden.
So besteht zum Beispiel die Möglichkeit, dass das Fixierungselement ein Stift ist, der in eine passende Bohrung des Werkstückes eingesetzt wird, um dieses zu fixieren.
Eine Alternative oder ergänzende Möglichkeit besteht darin, dass das Fixierungselement ein Magnet ist, der das Werkstück fixiert. Bei dem Werkstück muss es sich hierbei selbstverständlich um ein ferromagnetisches Werkstück handeln. Zumindest muss das Werkstück ferromagnetische Bestandteile oder Elemente aufweisen, damit der Magnet das Werkstück fixieren kann. Eine weitere Alternative oder ergänzende Möglichkeit der Ausführung des Fixierungselementes ist darin zu sehen, dass dieses ein Saugnapf ist, der an der Oberfläche des Werkstückes angesetzt wird. Derartige Saugnapflösungen sind zwar grundsätzlich bereits bekannt. Eine Kombination mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist jedoch neu.
Darüber hinaus geht ein weiterführender Vorschlag für die Ausführung des Fixierungselementes dahin, dass dieses ein Gewindestift ist, dessen Gewinde in ein hierzu passendes Innengewinde des Werkstückes einschraubbar ist. Vielfach weisen Werkstücke bereits Gewinde auf, die für den erfindungsgemäßen Zweck nutzbar sind. Um den fertigungstechnischen Aufwand möglichst gering zu halten ist es nicht im Sinne der Erfindung, jedoch nicht ausgeschlossen, ein zusätzliches Gewinde in das Werkstück einzubringen.
Gemäß einem anderen, vorteilhaften Vorschlag nach der Erfindung kann das Fixierungselement auch ein Gewinde zur Aufnahme eines Gewindestiftes aufweisen, der mittels seines Gewindes in seiner axialen Länge veränderbar und damit an die Position des zu fixierenden Werkstückes anpassbar ist. Bei dem Gewinde des Fixierungselementes handelt es sich beispielsweise um ein Innengewinde, in das ein Gewindestift einschraubbar ist, der beispielsweise an einer Oberfläche des zu lagernden oder zu fixierenden Werkstückes anliegt.
Wird eine lediglich punktuelle Berührung zwischen dem Fixierungselement und der Werkstückoberfläche gewünscht, so geht eine sehr vorteilhafte Maßnahme der Erfindung dahin, dass das Fixierungselement an seiner an der Werkstückoberfläche anliegenden Seite einen Kugelkopf aufweist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet jedoch auch, Spannwerkzeuge oder Greifwerkzeuge zum Einsatz zu bringen, die das Werkstück von einer oder von mehreren Seiten her einspannen. Demnach kann das Fixierungselement ein derartiges Spannwerkzeug oder Greifwerkzeug sein, mittels dessen das Werkstück in einer vorgegebenen Position fixierbar ist. Neben den erwähnten Spannwerkzeugen können auch Klemmvorrichtungen oder ähnliche Halterungen als Fixierungselement der Lagereinheit zum Einsatz kommen. Maßgeblich ist hierbei lediglich, dass diese einen Bestandteil der Lagereinheit bilden.
Eine weitere Möglichkeit der Ausführung eines Fixierungselementes besteht darin, dass das Fixierungselement ein Kontursegment als Bestandteil einer Unterdruckerzeugungseinrichtung ist und das Kontursegment eine das Kontursegment durchdringende Saugleitung aufweist, deren Säugöffnung sich in einer zu dem zu fixierenden Werkstück komplementär ausgeführten Anlagefläche des Kontursegmentes befindet.
Anders ausgedrückt wird das Werkstück mit einem Unterdrück angesaugt und auf diese Weise lösbar an dem Kontursegment fixiert. Wenn in diesem Zusammenhang von einem„Unterdrück“ gesprochen wird, so bezieht sich diese Bezeichnung auf einen Druck, der geringer ist, als der Normalluftdruck. Vielfach wird in diesem Zusammenhang auch von einem „Vakuum“ gesprochen. In besonders vorteilhafter Weise verfügt das Kontursegment daher über eine das Kontursegment durchdringende Saugleitung, deren Säugöffnung sich in der zu dem Werkstück komplementär ausgeführten Anlagefläche des Kontursegmentes befindet. Kommt eine derartige Unterdruckerzeugungseinrichtung zum Einsatz, so kann es auch, jedoch nicht zwingend, von Vorteil sein, wenn das Kontursegment elastische Eigenschaften aufweist und hierfür aus einem entsprechenden Werkstoff besteht, bei dem es sich zum Beispiel um einen Kunststoff oder um einen Elastomerwerkstoff handeln kann. Geeignet erscheinen für diesen Zweck auch schaumstoffartige Werkstoffe.
Von Bedeutung ist bei Verwendung einer Unterdruckerzeugungseinrichtung jedoch zur Aufrechterhaltung des Unterdrucks, dass eine Abdichtung gegenüber der Umgebung erfolgt. Aus diesem Grund wird erfindungsgemäß in die zu dem Werkstück komplementär ausgeführte Anlagefläche des Kontursegmentes eine Konturdichtung integriert, die die mindestens eine, in der Anlagefläche vorhandene Säugöffnung umschließt, sodass dadurch eine Saugfläche des Kontursegments gebildet wird. Die Konturdichtung legt sich bevorzugt im Randbereich des Kontursegmentes an die Oberfläche des Werkstücks an.
Im einfachsten Fall kann die Konturdichtung als ein in eine nutförmige Ausnehmung des Kontursegments eingesetztes Lippenprofil ausgeführt sein, wobei die nutförmige Ausnehmung in die dem Werkstück zugewandte Anlagefläche des Kontursegments integriert ist. Zum Beispiel ist es möglich, die Nut als L-förmige Nut auszuführen, in die ein Vakuum-Lippenprofil als Konturdichtung eingesetzt ist.
Da sich ein Unterdrück in besonders vorteilhafter Weise für die lösbare Fixierung des Werkstückes eignet, wird gemäß einer weiterbildenden Maßnahme der Erfindung vorgeschlagen, dass auch der Adapter einen Bestandteil der Unterdruckerzeugungseinrichtung bildet und eine strömungsleitend mit der Saugleitung des Kontursegments verbundene Saugleitung aufweist. Auf diese Weise kann der Unterdrück über die Saugleitung des Adapters bis in das Kontursegment hineingeführt werden, wo er letztlich in der zuvor beschriebenen Weise zum Ansaugen des Werkstückes verwendet wird.
Die strömungsleitende Verbindung zu den vorhandenen Saugleitungen kann beispielsweise über einen Saugleitungsanschluss realisiert werden, der bevorzugt einen Bestandteil des Adapters bildet. Auf diese Weise ist der Saugleitungsanschluss leicht zugänglich, was insbesondere bei der Installation und bei Wartungs- und/oder Reparaturarbeiten von Vorteil ist.
Eine sehr sinnfällige Ausgestaltungsvariante der Erfindung ist auch darin zu sehen, dass die Lagereinheit eine Schlittenführung mit einem darauf gelagerten Schlitten ist. Durch die Schwenkbarkeit der Lagereinheit, die darüber hinaus gegebene Möglichkeit einer translatorischen Bewegung sowie einer Bewegung um eine Rotationsachse kann die Schlittenführung in jeder beliebigen räumlichen Anordnung eingestellt werden, von der ausgehend der Schlitten translatorisch bewegt wird. Durch diese Möglichkeit wird die Flexibilität der erfindungsgemäßen Vorrichtung in entscheidendem Maße weiter verbessert.
Die Fixierung eines einzuspannenden Werkstücks erfolgt anhand räumlicher Koordinaten. Um diesen Vorgang möglichst automatisieren zu können, ist es von Vorteil eine„Nulllage“ zu definieren, sodass die Vorrichtung insgesamt kalibriert ist und von dieser Position ausgehend, anhand des räumlichen Koordinatensystems, jede beliebige Stellung im Raum einnehmen kann. Auf diese Weise kann ein Werkstück mit komplexer Oberflächengeometrie optimal fixiert werden. Aus dem genannten Grund wird entsprechend einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, dass der Adapter ein Justierelement aufweist, das bei vollständig abgesenkter Stützstrebe in eine korrespondierende und zu dem Justierelement komplementär ausgeführte Aussparung des Gehäuses der Vorrichtung eingerückt ist. Ein derartiges Justierelement dient damit der Kalibrierung der Vorrichtung. Ausgehend von der dadurch definierten„Nulllage“ kann die Vorrichtung zum Beispiel anhand vorgegebener CAD-Daten an die Oberfläche des zu fixierenden Werkstücks angepasst werden. Das Justierelement ist damit ein wesentliches Hilfsmittel für die automatisierte Einstellung der Vorrichtung.
Ein sehr vorteilhaftes Beispiel für die Optimierung der Beweglichkeit der Stützstrebe ist darin zu sehen, dass diese an ihrem dem Werkstück gegenüberliegenden Ende ebenfalls ein Kugelgelenk aufweist. Mit einem Kugelgelenk lassen sich Rotationsbewegungen realisieren und Schwenkbewegungen in mehreren Freiheitsgraden umsetzen. Der Aufbau eines derartigen Kugelgelenks ist verhältnismäßig einfach, es ist zudem robust und platzsparend, was in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung von besonderer Bedeutung ist.
Eine besonders einfache Ausführungsvariante eines derartigen Kugelgelenkes kann darin gesehen werden, dass das Kugelgelenk eine mit der Stützstrebe verbundene Lagerkugel aufweist, die in dem Gehäuse der Vorrichtung beweglich gelagert ist. Die Lagerkugel kann dabei auf die Stützstrebe aufgesetzt oder an der Stützstrebe ausgebildet sein. Mit Hilfe der Lagerkugel lassen sich auf diese Weise nicht nur die Rotations- und Schwenkbewegungen der Stützstrebe auf einfache Weise realisieren. Es ist darüber hinaus auch möglich, eine Verstellung der Stützstrebe in axialer Richtung umzusetzen. Hierfür wird die Stützstrebe durch eine zentrale, kreiszylindrische Bohrung der Lagerkugel geführt, sodass die Stützstrebe die Lagerkugel durchdringt. Somit lässt sich mit einer verhältnismäßig einfachen Baugruppe sowohl eine axiale Bewegung der Stützstrebe, als auch eine Rotationsbewegung und lassen sich Schwenkbewegungen in beliebigen Richtungen umsetzen. Anders ausgedrückt handelt es sich hierbei um eine sehr einfach zu realisierende Maßnahme, die jedoch wesentliche Vorteile für die Vorrichtung und für die maßgenaue Lagerung und Fixierung des Werkstückes mit sich bringt.
Zur weiteren Verbesserung der Lagerungseigenschaften der Lagerkugel kann darüber hinaus zusätzlich eine Lagerschale vorgesehen werden, die die Lagerkugel in dem Gehäuse der Vorrichtung aufnimmt. Dabei ist es möglich, als Lagerschale eine Kunststoff-Lagerschale oder eine metallische Lagerschale zu verwenden. Die Auswahl der entsprechenden Werkstoffe für die Lagerschale richtet sich dabei nach den zu erwartenden Belastungen, die durch das einzuspannende beziehungsweise zu fixierende Werkstück zu erwarten sind.
Da die Einstellung der Position der Stützstrebe der Vorrichtung in Anpassung an die Oberfläche des zu fixierenden Werkstücks möglichst flexibel sein muss, geht ein weiterführender Vorschlag der Erfindung dahin, die Lagerkugel mit mehreren, in ihre Mantelfläche eingebrachten Schlitzen auszustatten. Die Schlitze gestatten dabei eine zentripetale, also zum geometrischen Mittelpunkt der Lagerkugel hin gerichtete Verspannung der Lagerkugel, sodass aufgrund der damit gegebenen Elastizität der Lagerkugel Spanneinheiten unmittelbar an der Lagerkugel angreifen können, die dadurch die innerhalb der Lagerkugel geführte Stützstrebe zusammen mit der Lagerkugel in jeder gewünschten Position fixiert. Der Verlauf der Schlitze der Lagerkugel wird dabei an die zu erwartenden Belastungen angepasst. So können beispielsweise die die Lagerkugel in radialer Richtung vollständig durchdringenden Schlitze mäanderförmig verlaufen oder abwechselnd, in zueinander entgegengesetzt orientierten Richtungen bis über den Äquator der Lagerkugel hinaus in die Lagerkugel eingebracht sein. Dabei sind andere Verlaufsformen der Schlitze selbstverständlich möglich, die sich aufgrund empirischer Erfahrungen oder anhand von Versuchen ergeben können, um möglichst optimale Einspannergebnisse der Stützstrebe zu erreichen.
Um die Stützstrebe in jeder gewünschten Position fixieren zu können, geht eine weiterbildende Maßnahme nach der Erfindung dahin, dass das Kugelgelenk und hier insbesondere die Lagerkugel zur Ausrichtung der Stützstrebe in einer zur Fixierung des Werkstücks geeigneten Position mittels eines pneumatischen, hydraulischen oder elektromagnetischen Spannmechanismus fixierbar ist. Von besonderer Bedeutung ist hierbei, dass bevorzugt keine mechanischen Spannmechanismen zum Einsatz kommen, sondern die Fixierung der Stützstreben in der gewünschten Position möglichst automatisiert erfolgen kann. So ist die Ausrichtung zum Beispiel automatisierbar, in dem ein programmgesteuerter Roboter die Stützstreben anhand vorgegebener CAD-Daten unmittelbar in ihrer für die Fixierung des Werkstücks geeigneten Position ausrichtet, sodass nach der auf diese Weise erfolgten Ausrichtung der Stützstreben der Spannmechanismus zum Einsatz kommt, der die Stützstreben im Bereich des Kugelgelenkes fixiert.
Gemäß einer speziellen Ausgestaltung dieser Lösung wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass der in dem Gehäuse der Vorrichtung aufgenommene Spannmechanismus zur sphärischen Klemmung der Lagerkugel des Kugelgelenks mindestens einen Kolben, insbesondere einen Pneumatikkolben, einen Federenergiespeicher mit Klemmbacken, einen Elektromagneten oder einen Hydraulikstößel aufweist. Gegebenenfalls kann hier auch ein Keilgetriebe mit einem Pneumatikkolben zum Einsatz kommen. Letztlich handelt es sich bei den Spannmechanismen um Vorrichtungen, die an der Außenoberfläche der Lagerkugel angreifen und diese in zentripetaler Richtung verspannen, sodass die in der Lagerkugel geführte Stützstrebe auf diese Weise fixiert wird.
Eine besonders vorteilhafte Maßnahme ist gemäß der vorliegenden Erfindung alternativ zu dem Saugleitungsanschluss am Adapter auch darin zu sehen, dass die Stützstrebe hohl ausgebildet ist und der Innenhohlraum der Stützstrebe als Saugleitung der Unterdruckerzeugungseinrichtung ausgebildet ist. Alternativ hierzu kann der Innenhohlraum der Stützstrebe auch zur Aufnahme und Verlegung von Versorgungsleitungen dienen, was die gesamte Vorrichtung insgesamt sehr kompakt gestaltet und dazu beiträgt, Störquellen oder Beschädigungen an den Versorgungsleitungen zu reduzieren oder gänzlich zu vermeiden. Auf diese Weise werden zudem externe Leitungsführungen vermieden, was die Strömungsführung beziehungsweise die Leitungsführung insgesamt wesentlich vereinfacht und zudem kostenintensive Bauteile einspart. Wird die Stützstrebe selbst als Bestandteil der Unterdruckerzeugungseinrichtung verwendet, so weist die in diesem Fall hohl ausgeführte Stützstrebe hierfür an ihrem der Einspannseite gegenüberliegenden Ende einen Anschluss auf, der für die Kopplung mit der Unterdruckerzeugungseinrichtung zum Einsatz kommt. Im einfachsten Fall kann dies eine Bohrung sein, die den Anschluss der Unterdruckerzeugungseinrichtung beispielsweise über ein in die Bohrung eingebrachtes Gewinde aufnimmt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Lagerung eines zu vermessenden und/oder zu bearbeitenden Werkstücks mit mindestens einer, bevorzugt jedoch mit mehreren Vorrichtungen, wie sie zuvor beschrieben wurden, ist durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet:
-Anordnung mehrerer Vorrichtungen in einem Rahmen mittels eines anhand von CAD-Daten einer elektronischen Steuerungseinheit programmgesteuerten Roboters,
-Kalibrierung einer neutralen Ausgangslage sämtlicher, in dem Rahmen vorhandener Vorrichtungen, indem bei gelöstem Spannmechanismus die
Stützstrebe jeder Vorrichtung, mittels des anhand der CAD-Daten
programmgesteuerten Roboters soweit abgesenkt, verschwenkt und/oder in Rotation versetzt wird, dass das an dem Adapter vorhandene Justierelement vollständig in der korrespondierenden Aussparung des Gehäuses der
Vorrichtung aufgenommen ist, wobei auch die Lagereinheit entsprechend justiert wird,
-ausgehend von der damit definierten Neutrallage der gesamten Vorrichtung bewegt der Roboter anschließend die Stützstrebe translatorisch und/oder verschwenkt beziehungsweise rotiert diese entsprechend der vorgegebenen CAD-Daten, bei gleichzeitiger oder sich anschließender Anpassung der
Lagereinheit einer jeden Vorrichtung auf die Werkstückoberfläche, entsprechend der vorgegebenen CAD-Daten und mit Hilfe des Roboters,
-Aktivierung der einzelnen Spannmechanismen, sodass die Vorrichtungen und deren Lagereinheiten in ihren eingestellten Positionen fixiert sind und dadurch bewirkte Fixierung des abschließend zu vermessenden und/oder zu
bearbeitenden Werkstücks.
Dabei ist von besonderer Bedeutung, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine nahezu vollständige Automatisierung des Einspannens und des Wechsels eines Werkstücks möglich wird, wenn mindestens ein programmgesteuerter Roboter zum Einsatz kommt. Der besondere Vorteil der hier vorgestellten Lösung besteht insbesondere darin, dass die konstruktiv vorgegebenen CAD-Daten eines Werkstücks unmittelbar dazu genutzt werden können, die erforderlichen Vorrichtungen in einen geeigneten Rahmen einzusetzen und diese anschließend mittels des Roboters auszurichten, sodass sie der zu lagernden Oberfläche des zu bearbeitenden oder zu vermessenen Werkstücks insgesamt optimal angepasst werden können. Das Werkstück kann damit spannungsfrei und toleranzfrei fixiert werden, was einen erheblichen Vorteil für die Qualität der Vermessung oder Bearbeitung des Werkstückes darstellt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann dadurch weitergebildet werden, dass nach der Aktivierung der einzelnen Spannmechanismen und der damit bewirkten Fixierung der einzelnen Vorrichtungen und deren Lagereinheiten in ihrer eingestellten Position und vor der Auflage des Werkstücks auf die ausgerichteten Lagereinheiten der einzelnen Vorrichtungen der Roboter die exakte Positionierung der einzelnen Vorrichtungen mit ihren jeweiligen Lagereinheiten nochmals vermisst und somit kontrolliert.
Darüber hinaus kann das Auflegen oder Aufsetzen des Werkstückes auf die Lagereinheiten der Vorrichtungen manuell oder automatisiert erfolgen, wobei die Automatisierung mittels des vorhandenen Roboters erfolgt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die gezeigten Ausführungsbeispiele stellen dabei keine Einschränkung auf die dargestellten Varianten dar, sondern dienen lediglich der Erläuterung eines Prinzips der Erfindung. Gleiche oder gleichartige Bauteile werden stets mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Um die erfindungsgemäße Funktionsweise veranschaulichen zu können, sind in den Figuren nur stark vereinfachte Prinzipdarstellungen gezeigt, bei denen auf die für die Erfindung nicht wesentlichen Bauteile verzichtet wurde. Dies bedeutet jedoch nicht, dass derartige Bauteile bei einer erfindungsgemäßen Lösung nicht vorhanden sind.
Es zeigt:
Figur 1 : einen Roboter zur Handhabung mehrerer Vorrichtungen zur lösbaren Fixierung eines zu vermessenden und/oder zu bearbeitenden Werkstücks,
Figur 2: ausschnittsweise den dem Werkstück zugewandten, oberen
Abschnitt einer Vorrichtung mit einer Lagereinheit, dessen
Fixierungselement als Zapfen ausgebildet ist,
Figur 3: ausschnittsweise den dem Werkstück zugewandten, oberen
Abschnitt einer Vorrichtung mit einer Lagereinheit, dessen
Fixierungselement als Magnet ausgebildet ist,
Figur 4: ausschnittsweise den dem Werkstück zugewandten, oberen
Abschnitt einer Vorrichtung mit einer Lagereinheit, dessen
Fixierungselement mit einem Saugnapf ausgestattet ist, Figur 5: ausschnittsweise den dem Werkstück zugewandten, oberen Abschnitt einer Vorrichtung mit einer Lagereinheit, dessen Fixierungselement als Gewinde ausgebildet ist,
Figur 6: ein Fixierungselement mit einem darin aufgenommenen
Gewindestift,
Figur 7: ausschnittsweise den dem Werkstück zugewandten, oberen
Abschnitt einer Vorrichtung mit einer Lagereinheit, wobei als Fixierungselement ein Spannwerkzeug zum Einsatz kommt,
Figur 8: ausschnittsweise den dem Werkstück zugewandten, oberen
Abschnitt einer Vorrichtung mit einer Lagereinheit, wobei als Fixierungselement ein Greifwerkzeug zum Einsatz kommt
Figur 9: ausschnittsweise den dem Werkstück zugewandten, oberen
Abschnitt einer Vorrichtung mit einer Lagereinheit, die ein
Kontursegment aufweist,
Figur 10: beispielhaft ein als separates Einzelteil dargestelltes
Kontursegment, wie es bei einer Ausführungsvariante gemäß Figur 9 zum Einsatz kommen kann,
Figur 1 1 : ausschnittsweise den dem Werkstück zugewandten, oberen
Abschnitt einer Vorrichtung mit einer Lagereinheit, die als
Schlittenführung mit einem Schlitten ausgebildet ist,
Figur 12: eine erfindungsgemäße Vorrichtung, jedoch ohne die auf dem
Adapter angeordnete Lagereinheit,
Figur 13: eine vereinfachte Schnittdarstellung durch eine Vorrichtung, jedoch ohne eine Lagereinheit,
Figur 14: ein Blick in das das Kugelgelenk aufweisende Gehäuse einer
Vorrichtung,
Figur 15: eine Lagerkugel zur Aufnahme der Stützstrebe einer Vorrichtung als separiertes Einzelteil und in räumlicher Darstellung,
Figur 16: ein Rahmen mit mehreren, darin eingesetzten Vorrichtungen, Figur 17: der Rahmen aus Figur 16 mit ausgerichteten Vorrichtungen und
Lagereinheiten, Figur 18: ein Rahmen mit Vorrichtungen, Lagereinheiten und einem darauf gelagerten Werkstück.
In der Figur 1 ist ein insgesamt mit der Bezugsziffer 35 bezeichneter Roboter dargestellt, wie er für die Handhabung der Vorrichtungen 1 zur lösbaren Fixierung eines zu vermessenden und/oder zu bearbeitenden Werkstücks 2 zum Einsatz kommen kann. Der Roboter 35 ist darüber hinaus auch in der Lage, die auf den Vorrichtungen 1 gelagerten und fixierten Werkstücke 2 zu bearbeiten oder zu vermessen, wofür der in Figur 1 gezeigte Roboter 35 eine optische Messeinheit 38 am Ende seines Roboterarmes aufweist. Die Ausstattung des Roboters mit Bearbeitungswerkzeugen oder Messeinrichtungen erfolgt vollautomatisch, wozu der Roboter einen Werkzeugwechsler aufweist, der zu den Messeinrichtungen beziehungsweise zu den Bearbeitungswerkzeugen kompatibel ist. Die einzelnen Bearbeitungswerkzeuge oder Messeinrichtungen werden dabei in vorhandenen Magazinen gelagert und vom Roboter selbsttätig entnommen. Die in der Figur 1 dargestellten, einzelnen Vorrichtungen 1 sind in einem Rahmen 34 aufgenommen und wurden vor dem Fixieren des Werkstücks 2 durch den Roboter 35 in ihrer endgültigen Lage positioniert. Die Verbindung zwischen den Vorrichtungen 1 und dem Werkstück 2 bildet dabei jeweils eine Lagereinheit 6. Der Aufbau der einzelnen Elemente wird nachfolgend anhand der weiteren Figuren noch näher und im Detail beschrieben. Bei dem in Figur 1 gezeigten Beispiel sind der Roboter 35 und der Rahmen 34 gemeinsam von einem Maschinentisch 39 aufgenommen.
Die Figur 2 zeigt ausschnittsweise ein erstes Beispiel für einen dem Werkstück 2 zugewandten, oberen Abschnitt einer Vorrichtung 1 zur lösbaren Fixierung eines zu vermessenden und/oder zu bearbeitenden Werkstücks 2 und hier insbesondere eine Lagereinheit 6, deren Fixierungselement 8 als ein Zapfen ausgebildet ist. Erkennbar ist hierbei der obere Teil einer Stützstrebe 3, die einen wesentlichen Bestandteil der Vorrichtung 1 bildet. Der obere, dem Werkstück 2 zugewandte Abschnitt der Vorrichtung 1 weist dabei einen Adapter 4 auf, der einseitig mit einem Justierelement 23 ausgestattet ist, welches vorliegend eine erkerartige Erweiterung des Adapters 4 bildet. Der Adapter 4 nimmt seinerseits das Kugelgelenkgehäuse 36 der Lagereinheit 6 auf. Wie aus der Darstellung in Figur 2 ferner deutlich wird, bildet der Kugelzapfen 7 der Lagereinheit 6 hierbei auch das Fixierungselement 8, welches am werkstückseitigen Ende des Kugelzapfens 7 als Zapfen ausgebildet ist. Dieser Teil des Fixierungselementes 8 wird in eine korrespondierende Bohrung 9 des zu fixierenden Werkstückes 2 eingesetzt. Die Schrägstellung des Kugelzapfens 7 deutet bereits an, dass dieser in mehreren Richtungen schwenkbar in dem Kugelgelenkgehäuse 36 gelagert ist.
Eine alternative Fixierungsmöglichkeit des Werkstücks 2 zeigt die Darstellung in Figur 3, wo ausschnittsweise der dem Werkstück 2 zugewandte, obere Abschnitt einer Vorrichtung 1 , also deren Lagereinheit 6 erkennbar ist. Das Fixierungselement 8 ist hier als Magnet ausgebildet. Unabhängig davon, ob es sich hierbei um einen Permanentmagneten oder um einen Elektromagneten handelt, kann dieser das Werkstück 2 in jeder beliebigen Position fixieren, sofern dieses ferromagnetisch ist oder zumindest ferromagnetische Bestandteile oder Abschnitte aufweist. Das Fixierungselement 8 bildet auch hierbei den oberen Endabschnitt eines Kugelzapfens 7, der als Kugelgelenk ausgeführten Lagereinheit 6, die auf den Adapter 4 aufgesetzt ist. In der Darstellung der Figur 3 wird zudem die Funktion des Justierelementes 23 deutlich. Bei in axialer Richtung vollständig abgesenkter Stützstrebe 3 greift das Justierelement 23 nur in einer einzigen, vorgegebenen Position in eine korrespondierende Aussparung 24 in dem Gehäuse 5 der Vorrichtung 1 ein. Dadurch wird eine Nulllage definiert und eine Kalibrierung der Vorrichtung 1 ermöglicht. Eine analoge Justiermöglichkeit der Lagereinheit 6 ist ebenfalls im Sinne der Erfindung, wurde jedoch aus Vereinfachungsgründen hier nicht dargestellt. Die Besonderheit der vorliegenden Lösung ist darin zu sehen, dass einerseits die Lagereinheit 6 als Kugelgelenk ausgebildet ist und darüber hinaus auch die Stützstrebe 3 einen Bestandteil eines Kugelgelenks 25 bildet. Das Kugelgelenk 25 der Vorrichtung 1 ermöglicht, wie das Kugelgelenk der Lagereinheit 6, eine Schwenkbewegung und eine Rotationsbewegung der Stützstrebe 3. Weiterhin kann die Stützstrebe 3 des Kugelgelenkes 25 zusätzlich auch in axialer Richtung bewegt werden, was nachfolgend noch näher im Zusammenhang mit der Beschreibung der Figur 12 erläutert wird.
Aus der Figur 4 geht eine weitere Möglichkeit der Ausgestaltung des Fixierungselementes 8 der Lagereinheit 6 hervor. Hierbei ist das dem Werkstück 2 zugewandte, obere Ende der Vorrichtung 1 mit einer Lagereinheit 6 ausgestattet, dessen Fixierungselement 8 als Saugnapf ausgebildet ist. Dieser Saugnapf kann das Werkstück 2 in herkömmlicher Weise fixieren oder Bestandteil einer Unterdruckerzeugungseinrichtung sein. Aus der Figur 4 geht deutlich hervor, wie einerseits die Stützstrebe 3 der Vorrichtung 1 in mehreren Richtungen bewegbar ausgeführt ist und zudem die auf dem Adapter 4 der Vorrichtung 1 vorhandene Lagereinheit 6 ihrerseits als Kugelgelenk ausgeführt ist, sodass diese ebenfalls Bewegungen in mehreren Richtungen vollziehen kann. Durch diese Flexibilität der gesamten Vorrichtung 1 lässt sich das Werkstück 2 in optimaler Weise lagern und fixieren. Das Werkstück 2 ist in der Figur 4 lediglich durch gestrichelte Linien angedeutet.
Eine weitere Lösung für eine Ausführung der Lagereinheit 6 einer Vorrichtung 1 zur lösbaren Fixierung eines zu vermessenden und/oder zu bearbeitenden Werkstücks 2 ist in Figur 5 dargestellt. Hier ist ausschnittsweise der dem durch gestrichelte Linien lediglich angedeuteten Werkstück 2 zugewandte, obere Abschnitt einer Vorrichtung 1 mit einer Lagereinheit 6 gezeigt, dessen Fixierungselement 8 als ein Stift mit einem Gewinde 10 ausgebildet ist, bei dem es sich um ein Außengewinde handelt. Im konkreten Beispiel handelt es sich demnach um einen Gewindestift, der in ein korrespondierendes Innengewinde des Werkstücks 2 eingeschraubt werden kann, um dieses zu fixieren. Auch hierbei ist der Kugelzapfen 7 der als Kugelgelenk ausgebildeten Lagereinheit 6 sowohl schwenkbar, als auch rotierbar in dem Kugelgelenkgehäuse 36 aufgenommen.
Die Figur 6 zeigt ein spezielles Fixierungselement 8, das im vorliegenden Fall eine Hülse mit einem Innengewinde ist, in die ein mit einem Gewinde 12 versehener Gewindestift 1 1 eingeschraubt wird. Der Gewindestift 11 weist an seinem oberen, dem Werkstück 2 zugewandten Ende einen Kugelkopf 13 auf, sodass zwischen dem Gewindestift 11 und dem Werkstück 2 in diesem Fall lediglich eine punktuelle Berührung gegeben ist und das Werkstück 2 lediglich auf den Kugelkopf 13 aufgelegt wird. Die axiale Länge des Gewindestiftes 1 1 lässt sich durch die Einschraubtiefe in das Fixierungselement 8 verändern und somit optimal an die Oberfläche des zu lagernden Werkstücks 2 anpassen. Die das Fixierungselement 8 bildende Gewindehülse ist dabei auf dem Adapter 4 der Vorrichtung 1 aufgesetzt oder bildet einen Bestandteil des Adapters 4. Bei diesem Beispiel ist die Lagereinheit 6 nicht zwingend als ein Kugelgelenk ausgebildet.
In der Figur 7 ist ausschnittsweise ein dem Werkstück 2 zugewandter, oberer Abschnitt einer Vorrichtung 1 zur lösbaren Fixierung eines zu vermessenden und/oder zu bearbeitenden Werkstücks 2 mit einer Lagereinheit 6 dargestellt, wobei hier als Fixierungselement 8 ein Spannwerkzeug zum Einsatz kommt. Derartige Spannwerkzeuge können beispielsweise Vertikal-Kniehebelspanner, Horizontal-Kniehebelspanner, Schubstangenspanner, Verschlussspanner oder Spannzangen sein, wie sie an sich bekannt sind und von denen dem Fachmann eine große Auswahl zur Verfügung steht. Das Spannwerkzeug ist ein Bestandteil der Lagereinheit 6, die auf dem Adapter 4 befestigt ist. Das Spannwerkzeug wird bei dem dargestellten Beispiel auf dem Kugelzapfen 7 der als Kugelgelenk ausgeführten Lagereinheit 6 befestigt. Für die Ausrichtung des als Fixierungselement 8 dienenden Spannwerkzeugs kann im vorliegenden Fall der zuvor bereits beschriebene Roboter 35 genutzt werden. Das Spannwerkzeug weist hierfür seitlich einen Zapfen 40 auf, der es dem Roboter 35 ermöglicht, das Spannwerkzeug zu erfassen und in die vorgesehene Position zu bringen.
In der Figur 8 ist ausschnittsweise ein weiterer, dem Werkstück 2 zugewandter, oberer Abschnitt einer Vorrichtung 1 zur lösbaren Fixierung eines zu vermessenden und/oder zu bearbeitenden Werkstücks 2 mit einer Lagereinheit 6 dargestellt, wobei hier als Fixierungselement 8 ein Greifwerkzeug zum Einsatz kommt. Das Greifwerkzeug besteht aus 2 Greifzangen 49 und 50, die bei dem dargestellten Beispiel einen Abschnitt eines Kunststoffclips 48 umfassen, der in eine Bohrung 9 des Werkstücks 2 eingesetzt und darin fixiert ist. Die Greiferzange 49 wird zum Öffnen und Schließen des Greifwerkzeuges um die Achse 51 und die Greiferzange 50 um die Achse 52 verschwenkt, sodass sich diese zum Öffnen in Richtung der Pfeile E und F bewegen. Die Schließbewegung erfolgt in umgekehrter Richtung. Das Greifwerkzeug, welches im vorliegenden Beispiel das Fixierungselement 8 bildet, ist auf den oberen Abschnitt des Kugelzapfens 7 des Kugelgelenks der Lagereinheit 6 aufgesetzt. Die Greiferzangen 49 und 50 können pneumatisch angetrieben werden.
Aus der Figur 9 geht ausschnittsweise der dem Werkstück 2 zugewandte, obere Abschnitt einer Vorrichtung 1 zur lösbaren Fixierung eines zu vermessenden und/oder zu bearbeitenden Werkstücks 2 mit einer Lagereinheit 6 hervor, die hierbei ein Kontursegment 14 aufweist. Die Besonderheit eines derartigen Kontursegments 14 besteht darin, dass dieses auf seiner dem Werkstück 2 zugewandten Seite eine Kontur aufweist, die komplementär zur Werkstückgeometrie gestaltet ist. Somit kann eine optimale Anlage des Kontursegments 14 an dem Werkstück 2 gewährleistet werden. Zusätzlich ist in die dem Werkstück 2 zugewandte Oberfläche eine Konturdichtung 18 eingelassen, die in eine passende, nutförmige Ausnehmung des Kontursegments 14 eingesetzt ist und die eine Säugöffnung 16 einer Saugleitung 15 des Kontursegments 14 vollständig umgibt, sodass innerhalb der Konturdichtung 18 eine Saugfläche 19 im Bereich der Anlagefläche 17 des Kontursegments 14 gebildet wird, wie dies anschaulicher aus der nachfolgenden Figur 10 hervorgeht. Die Saugfläche 19 steht mit einer Unterdruckerzeugungseinrichtung in Verbindung, durch die ein Unterdrück zwischen der Anlagefläche 17 des Kontursegments 14 und der korrespondierenden Oberfläche des Werkstücks 2 erzeugt wird, sodass dadurch das Werkstück 2 angesaugt und fixiert werden kann. Korrespondierend zu der Saugleitung 15 des Kontursegments 14 weist bei diesem Beispiel auch der Adapter 4 eine Saugleitung 20 auf, die innerhalb der sich an den Adapter 4 anschließenden Stützstrebe 3 über einen Saugleitungsanschluss 37 verfügt. Der Saugleitungsanschluss 37 dient der Kopplung mit der Unterdruckerzeugungseinrichtung. Hierzu ist die Stützstrebe 3 bei dem in Figur 9 dargestellten Beispiel hohl ausgebildet und weist demzufolge einen Innenhohlraum 33 auf.
Die Figur 10 zeigt ein Beispiel für ein Kontursegment 14 als separates Einzelteil in räumlicher Ansicht. Das beispielsweise aus einem Kunststoff mittels eines 3D- Druckverfahrens hergestellte Kontursegment 14 ist als Austauschteil gedacht, sodass ein Wechsel innerhalb kurzer Zeit und auf einfache Weise möglich ist, wenn in der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ein anderes Werkstück 2 bearbeitet werden soll. Wie bereits ausgeführt wurde, verfügt das Kontursegment 14 über eine Anlagefläche 17, deren Geometrie komplementär zu der korrespondierenden Oberfläche des zu fixierenden Werkstückes 2 ausgebildet ist. Bei dem in Figur 10 dargestellten Beispiel weist das Kontursegment 14 etwa mittig eine Säugöffnung 16 auf, über die die zuvor beschriebene, strömungsleitende Verbindung zu der Unterdruckerzeugungseinrichtung geschaffen ist. Die Säugöffnung 16 ist dabei vollständig von einer Konturdichtung 18 umgeben, sodass um die Säugöffnung 16 herum eine Saugfläche 19 entsteht, die durch ihr Flächenmaß für eine zuverlässige Fixierung des Werkstückes 2 an dem Kontursegment 14 sorgt.
In der Darstellung der Figur 1 1 ist ausschnittsweise der dem Werkstück 2 zugewandte, obere Abschnitt einer Vorrichtung 1 zur lösbaren Fixierung eines zu vermessenden und/oder zu bearbeitenden Werkstücks 2 mit einer Lagereinheit 6 dargestellt, die als Schlittenführung 21 mit einem darauf in Längsrichtung verfahrbaren Schlitten 22 ausgebildet ist. Die Schlittenführung 21 ist hierbei auf den Kugelzapfen 7 der als Kugelgelenk ausgebildeten Lagereinheit 6 aufgesetzt. Somit kann die gesamte Schlittenführung 21 , zusammen mit dem Schlitten 22 rotiert und verschwenkt werden. Die Verbindung zwischen dem Schlitten 22 und dem Werkstück 2 erfolgt hierbei über einen Zapfen 41 , der in eine korrespondierende Bohrung 9 des Werkstücks 2 in einer zuvor bereits beschriebenen Weise eingeführt wird. Die Einrichtung und Bewegung des Schlittens 22 sowie der Schlittenführung 21 kann hierbei ebenfalls pneumatisch angetrieben oder mittels eines Roboters 35 erfolgen, sodass die exakte Positionierung der Lagereinheit 6 auch bei diesem Beispiel vollautomatisch erfolgt. Die Figur 12 zeigt einen Teil der Vorrichtung 1 zur lösbaren Fixierung eines zu vermessenden und/oder zu bearbeitenden Werkstücks 2, wobei hier die Lagereinheit 6 nicht vollständig dargestellt ist. Die Vorrichtung 1 weist eine Stützstrebe 3 mit einem an ihrem oberen, freien Ende befestigten Adapter 4 auf. Die Stützstrebe 3 ist in einem Gehäuse 5 schwenkbeweglich und entlang ihrer axialen Richtung verschiebbar gelagert. Für die Lagerung der Stützstrebe 3 kommt vorliegend ein Kugelgelenk 25 zum Einsatz, dessen Lagerkugel 26 in dem Gehäuse 5 aufgenommen ist. Die Lagerkugel 26 weist in ihrer Mantelfläche mehrere, in axialer Richtung verlaufende und über ihren Umfang verteilt angeordnete Schlitze 28 beziehungsweise 29 auf. Durch die Schlitze 28, 29 kann die Lagerkugel 26 in zentripetaler Richtung, also zu ihrem geometrischen Mittelpunkt hin, verspannt werden, was im vorliegenden Fall mit einem in der Figur 12 nicht gezeigten Spannmechanismus 31 erfolgt, der vor Verunreinigungen geschützt in dem Gehäuse 5 aufgenommen ist. Dadurch besteht die Möglichkeit, die Stützstrebe 3 innerhalb des Kugelgelenks 25 zunächst zu verschwenken und zusätzlich die Stützstrebe 3 in Richtung ihrer axialen Erstreckung zu bewegen, sodass die Stützstrebe 3 in mehreren Bewegungsrichtungen verstellbar ausgeführt und in jeder beliebigen Position durch die Verspannung der Lagerkugel 26 fixierbar ist. Auf diese Weise kann die Stützstrebe 3 optimal an den Verlauf der Oberfläche des Werkstücks 2 angepasst werden. An ihrem werkstückseitigen Ende weist die Stützstrebe 3 den Adapter 4 auf, der bei dem dargestellten Beispiel zusätzlich über eine Saugleitung 20 verfügt, die der Verbindung zu einer Unterdruckerzeugungseinrichtung der Vorrichtung 1 dient. Die in der Figur 12 gezeigte Vorrichtung 1 weist jedoch noch weitere Besonderheiten auf. So ist beispielsweise an dem Adapter 4 ein Justierelement 23 ausgebildet, dessen Kontur passgenau in eine hierzu korrespondierende Aussparung 24 in dem Gehäuse 5 einrückt, wenn die Stützstrebe 3 sich in ihrer axial untersten Position befindet. Das Justierelement 23 weist dabei eine Höhe auf, die der Tiefe der Aussparung 24 entspricht. Die vollständig in die Aussparung 24 eingerückte Position des Justierelements 23 dient der Kalibrierung der gesamten Vorrichtung 1 und kann in diesem Fall auch als„Nullposition“ bezeichnet werden. Von hier ausgehend werden mithilfe eines räumlichen Koordinatensystems exakt die Anlagepunkte an der Oberfläche des zu lagernden beziehungsweise zu fixierenden Werkstückes 2 im Raum definiert und bestimmt.
Aus der Figur 13 geht eine vereinfachte Schnittdarstellung durch eine Vorrichtung 1 zur lösbaren Fixierung eines zu vermessenden und/oder zu bearbeitenden Werkstücks 2, jedoch ohne eine Lagereinheit 6, hervor. Die Stützstrebe 3 der Vorrichtung 1 ist dabei an ihrer dem Werkstück 2 abgewandten Seite mit der bereits beschriebenen Lagerkugel 26 ausgestattet, die von der Stützstrebe 3 vollständig durchdrungen wird. Die Lagerkugel 26 ist in dem Gehäuse 5 der Vorrichtung 1 schwenkbeweglich gelagert, sodass dadurch das Kugelgelenk 25 gebildet wird. Die einzelnen Bewegungsmöglichkeiten der Stützstrebe 3 sind in der Figur 13 durch die Doppelpfeile A, B und C symbolisiert, wobei der Doppelpfeil A die axiale Bewegung der Stützstrebe 3 innerhalb der Lagerkugel 26 darstellt, der Pfeil B die Schwenkbewegungen und der Pfeil C die Rotationsmöglichkeit der Stützstrebe 3. Um der Stützstrebe 3 ihre Bewegungsfreiheit zu ermöglichen, weist der die Vorrichtung 1 aufnehmende Rahmen 34 eine Ausnehmung 42 auf, deren Öffnungsbereich den Schwenkbereich der Stützstrebe 3 definiert. Nachdem die Stützstrebe 3 der Vorrichtung 1 in der für die Einspannung des Werkstückes 2 erforderlichen Position ausgerichtet ist, tritt der Spannmechanismus 31 in Kraft, sodass die Lagerkugel 26 aufgrund ihrer Elastizität in zentripetaler Richtung verspannt wird und damit die Stützstrebe 3 in der vorgegebenen Position fixiert. Der Spannmechanismus 31 weist hierfür einen Pneumatikkolben 32 auf, der in Kombination mit einem Klemmelement 43 in Richtung des Pfeils D bewegt werden kann und damit zur Fixierung gegen die Oberfläche der Lagerkugel 26 wirkt, sodass dadurch die erwünschte Klemmwirkung erreicht wird. Da bevorzugt insgesamt drei, um jeweils 120° versetzt zueinander angeordnete Spannmechanismen 31 an der Vorrichtung 1 vorhanden sind, wird die Lagerkugel 26 sehr gleichmäßig verspannt, sodass dadurch eine sehr gleichmäßige und zuverlässige Fixierung der Stützstrebe 3 möglich ist. Aus der Figur 14 geht ausschnittsweise der Innenraum des Gehäuses 5 der Vorrichtung 1 zur lösbaren Fixierung eines zu vermessenden und/oder zu bearbeitenden Werkstücks 2 aus Figur 13 hervor, sodass die in dem Gehäuse 5 aufgenommenen Bestandteile der Vorrichtung 1 erkennbar werden. Hieraus wird deutlicher ersichtlich, als dies im Zusammenhang mit der Beschreibung der Figur 13 möglich war, dass die Stützstrebe 3 eine Lagerkugel 26 durchdringt, die entlang ihrer Mantelfläche eine Vielzahl darin eingebrachter Schlitze 28, 29 aufweist. Das dadurch gebildete Kugelgelenk 25 ist in diesem Fall in einer zusätzlichen Lagerschale 27 in dem Gehäuse 5 aufgenommen, sodass die Stützstrebe 3 sowohl in axialer Richtung verstellbar, als auch drehbar und schwenkbar in mehreren Richtungen in dem Gehäuse 5 gelagert ist. Die bereits erwähnten Schlitze 28, 29 in der Lagerkugel 26 ermöglichen eine zentripetale Verspannung der Lagerkugel 26, um damit die Stützstrebe 3 in dem Gehäuse 5 zu fixieren. Hierfür dienen mehrere Spannmechanismen 31 , von denen die Vorrichtung 1 in Figur 14 insgesamt drei, jeweils um 120° zueinander versetzt angeordnete Spannmechanismen 31 aufweist. Da die Spannmechanismen 31 im vorliegend dargestellten Beispiel pneumatische Einrichtungen sind, benötigen diese Versorgungsleitungen, über die ein pneumatischer Druck zugeführt wird.
Der Figur 15 ist eine Lagerkugel 26 als separiertes Einzelteil und in einer räumlichen Darstellung entnehmbar. Die hier gezeigte Lagerkugel 26 weist eine Mantelfläche 44 auf, die im Wesentlichen die Kugelform der Lagerkugel 26 bestimmt und deren geometrischer Äquator 30 die Mantelfläche 44 mittig teilt. Die Lagerkugel 26 ist zudem hohl ausgebildet, sodass sie einen kreiszylindrisch ausgebildeten Innenraum 45 aufweist. Der Innenraum 45 der Lagerkugel 26 dient der Aufnahme der Stützstrebe 3 in der zuvor bereits beschriebenen Weise. Durch den kreiszylindrisch geformten Innenraum 45 und die kugelförmige Mantelfläche 44 weist die Lagerkugel 26 als obere und untere Begrenzung je eine Mantelringfläche 46 auf, von der in der Figur 15 lediglich die obere, dem Adapter 4 zugewandte Mantelringfläche 46 dargestellt ist. Die Besonderheit der Lagerschale 26 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 besteht darin, dass in die Mantelfläche 44 der Lagerschale 26 einander entgegengesetzt verlaufend mehrere Schlitze 28 und 29 eingebracht sind, die die Mantelfläche 44 in radialer Richtung betrachtet vollständig durchdringen. Dabei gehen die Schlitze 28 von der oberen Mantelringfläche 46 aus und verlaufen bis über den Äquator 30 hinaus. Umgekehrt verlaufen die Schlitze 29 von der unteren, in der Figur 15 nicht näher bezeichneten Mantelringfläche ausgehend ebenfalls bis über den Äquator 30 der Lagerkugel 26 hinaus. Durch diese spezielle Verlaufsform der Schlitze 28, 29 wird eine Elastizität der Lagerkugel 26 erreicht, die eine zentripetale Bewegung der Segmente der Lagerkugel 26 durch die über die Spannmechanismen 31 aufgebrachte Spannkraft ermöglicht. Auf diese Weise kann die in der Lagerkugel 26 geführte Stützstrebe 3 in jeder beliebigen Position fixiert werden.
Die Figur 16 zeigt einen Rahmen 34, der durch mehrere Hohlräume und Streben fachwerkartig gestaltet ist und somit eine Leichtbaukonstruktion darstellt. In die den oberen Abschluss des Rahmens 34 bildende Tragplatte 47 sind zahlreiche Ausnehmungen 42 eingebracht, die jeweils dazu geeignet sind, je eine Vorrichtung 1 aufzunehmen. Bei dem in Figur 16 gezeigten Beispiel ist in jede vorhandene Ausnehmung 42 des Rahmens 34 je eine Vorrichtung 1 eingesetzt. Die Stützstreben 3 der Vorrichtungen 1 sind dabei vollständig in axialer Richtung in ihre unterste Position verbracht, was zur Folge hat, dass die Justierelemente 23 der Adapter 4 in die korrespondierenden Aussparungen 24 der Gehäuse 5 der einzelnen Vorrichtungen 1 eingerückt sind. Damit ist eine für die Kalibrierung der Vorrichtung 1 geeignete Nulllage eingestellt. Von dieser Position ausgehend kann mittels des bereits beschriebenen Roboters 35 jede einzelne Stützstrebe 3 in eine für die Lagerung des Werkstücks 2 geeignete Position verbracht werden.
Diese, im Vergleich zur Figur 16 geänderte Anordnung der einzelnen Stützstreben 3 der Vorrichtungen 1 ist andeutungsweise in der Figur 17 dargestellt. Hierbei wurden nicht nur die Stützstreben 3 der Vorrichtungen 1 positioniert, sondern in Relation hierzu auch die kugelgelenkartig ausgeführten Lagereinheiten 6 auf den Adaptern 4. Die Figur 18 zeigt schließlich einen Rahmen 34. Aus dieser Darstellung werden auch die Ausnehmungen 42 in der T ragplatte 47 des Rahmens 34 erkennbar. Das von den Lagereinheiten 6 aufgenommene Werkstück 2 weist eine ungleichmäßige Oberfläche auf. Das Werkstück 2 wird mit Hilfe der Lagereinheiten 6 lösbar fixiert und kann auf diese Weise vermessen oder bearbeitet werden.
BEZUGSZEICHENLISTE:
1 Vorrichtung
2 Werkstück
3 Stützstrebe
4 Adapter
5 Gehäuse
6 Lagereinheit
7 Kugelzapfen
8 Fixierungselement
9 Bohrung
10 Gewinde
11 Gewindestift
12 Gewinde
13 Kugelkopf
14 Kontursegment
15 Saugleitung (des Kontursegments)
16 Säugöffnung (des Kontursegments)
17 Anlagefläche (des Kontursegments)
18 Konturdichtung
19 Saugfläche
20 Saugleitung (des Adapters)
21 Schlittenführung
22 Schlitten
23 Justierelement
24 Aussparung
25 Kugelgelenk
26 Lagerkugel
27 Lagerschale
28 Schlitz
29 Schlitz
30 Äquator (der Lagerkugel) FORTSETZUNG BEZUGSZEICHENLISTE
31 Spannmechanismus
32 Pneumatikkolben
33 Innenhohlraum
34 Rahmen
35 Roboter
36 Kugelgelenkgehäuse
37 Saugleitungsanschluss
38 optische Messeinheit
39 Maschinentisch
40 Zapfen
41 Zapfen
42 Ausnehmung
43 Klemmelement
44 Mantelfläche
45 Innenraum
46 Mantelringfläche
47 T ragplatte
48 Kunststoffclip
49 Greiferzange
50 Greiferzange
51 Achse
52 Achse
A, B, C, D, E, F Bewegungsrichtungen

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung (1) zur lösbaren Fixierung eines zu vermessenden und/oder zu bearbeitenden Werkstücks (2), wobei die Vorrichtung (1) mindestens eine Stützstrebe (3) aufweist, an deren dem Werkstück (2) zugewandten Ende ein Adapter (4) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stützstrebe (3) mit ihrem dem Werkstück (2) gegenüberliegenden Ende schwenkbar, rotierbar und in ihrer axialen Länge veränderbar in einem Gehäuse (5) gelagert ist und der Adapter (4) eine rotierbare, translatorisch bewegbare und/oder schwenkbare Lagereinheit (6) aufnimmt oder als eine derartige Lagereinheit (6) ausgebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Lagereinheit (6) als ein Kugelgelenk ausgebildet ist, dessen
Kugelzapfen (7) an seinem der Lagerkugel gegenüberliegenden Ende ein Fixierungselement (8) zur Fixierung des Werkstückes (2) aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Fixierungselement (8) ein Stift ist, der in eine passende Bohrung (9) des Werkstückes (2) einsetzbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Fixierungselement (8) ein Magnet ist, der das metallische Werkstück (2) oder das metallische Bestandteile aufweisende Werkstück (2) fixiert.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierungselement (8) ein Saugnapf ist, der an der Oberfläche des Werkstückes (2) ansetzbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Fixierungselement (8) ein Gewindestift ist, dessen Gewinde (10) in ein hierzu passendes Innengewinde des Werkstückes (2) einschraubbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Fixierungselement (8) ein Gewinde zur Aufnahme eine Gewindestiftes (11) aufweist, der mittels seines Gewindes (12) in seiner axialen Länge veränderbar und damit an die Position des zu fixierenden Werkstückes (2) anpassbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Fixierungselement (8) an seiner an der Werkstückoberfläche anliegenden Seite einen Kugelkopf (13) aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Fixierungselement (8) ein Spannwerkzeug oder ein Greiferwerkzeug ist, mittels dessen das Werkstück (2) in einer vorgegebenen Position fixierbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Fixierungselement (8) ein Kontursegment (14) als Bestandteil einer Unterdruckerzeugungseinrichtung ist und das Kontursegment (14) eine dieses durchdringende Saugleitung (15) aufweist, deren Säugöffnung (16) sich in einer zu dem zu fixierenden Werkstück (2) komplementär ausgeführten Anlagefläche (17) des Kontursegmentes (14) befindet.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
in die zu dem Werkstück (2) komplementär ausgeführte Anlagefläche (17) des Kontursegmentes (14) eine Konturdichtung (18) integriert ist, die die mindestens eine, in der Anlagefläche (17) vorhandene Säugöffnung (16) umschließt, sodass dadurch innerhalb der Anlagefläche (17) wenigstens eine Saugfläche (19) gebildet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Adapter (4) als Bestandteil der Unterdruckerzeugungseinrichtung ausgeführt ist und eine strömungsleitend mit der Saugleitung (15) des Kontursegments (14) verbundene Saugleitung (20) aufweist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Lagereinheit (6) eine Schlittenführung (21) mit einem darauf gelagerten Schlitten (22) ist.
14. Vorrichtung nach einem der vorstehend genannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Adapter (4) ein Justierelement (23) aufweist, das bei vollständig abgesenkter Stützstrebe (3) in eine korrespondierende und zu dem Justierelement (23) komplementär ausgeführte Aussparung (24) des Gehäuses (5) der Vorrichtung (1) eingerückt ist.
15. Vorrichtung nach einem der vorstehend genannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stützstrebe (3) an ihrem dem Werkstück (2) gegenüberliegenden Ende ein Kugelgelenk (25) aufweist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, dass das Kugelgelenk (25) aus einer von der Stützstrebe (3) durchdrungenen Lagerkugel (26) besteht, die in dem Gehäuse (5) der Vorrichtung (1) schwenkbar beweglich gelagert ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Lagerkugel (26) in einer Lagerschale (27) des Gehäuses (5) aufgenommen ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Lagerkugel (26) mehrere, in ihre Mantelfläche eingebrachte Schlitze (28, 29) aufweist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet, dass
die die Lagerkugel (26) vollständig durchdringenden Schlitze (28, 29) mäanderförmig verlaufen oder abwechselnd, in zueinander
entgegengesetzt orientierten Richtungen bis über den Äquator (30) der Lagerkugel (26) hinaus in die Lagerkugel (26) eingebracht sind.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kugelgelenk (25) zur Ausrichtung der Stützstrebe (3) in einer zur Fixierung des Werkstücks (2) geeigneten Position mittels eines pneumatischen, hydraulischen oder elektromagnetischen
Spannmechanismus (31) fixierbar ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet, dass
der in dem Gehäuse (5) der Vorrichtung (1) aufgenommene
Spannmechanismus (31) zur sphärischen Klemmung der Lagerkugel (26) des Kugelgelenks (25) mindestens einen Pneumatikkolben (32), einen Federenergiespeicher mit Klemmbacken, einen Elektromagneten oder einen Hydraulikstößel aufweist.
22. Vorrichtung nach einem der vorstehend genannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stützstrebe (3) hohl ausgebildet ist und der Innenhohlraum (33) der Stützstrebe (3) als Saugleitung einer Unterdruckerzeugungseinrichtung ausgebildet ist oder der Aufnahme von Versorgungsleitungen dient.
23. Verfahren zur Lagerung eines zu vermessenden und/oder zu
bearbeitenden Werkstücks (2) mit mehreren Vorrichtungen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 22,
gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:
-Anordnung mehrerer Vorrichtungen (1) in einem Rahmen (34) mittels eines anhand von CAD-Daten programmgesteuerten Roboters (35), -Kalibrierung einer neutralen Ausgangslage sämtlicher, in dem Rahmen (34) vorhandener Vorrichtungen (1), indem bei gelöstem
Spannmechanismus (31) die Stützstrebe (3) jeder Vorrichtung (1), mittels des anhand der CAD-Daten programmgesteuerten Roboters (35) soweit abgesenkt, verschwenkt und/oder in Rotation versetzt wird, dass das an dem Adapter (4) vorhandene Justierelement (23) vollständig in der korrespondierenden Aussparung (24) des Gehäuses (5) der Vorrichtung (1) aufgenommen ist, wobei auch die Lagereinheit (6) entsprechend justiert wird,
-ausgehend von der damit definierten Neutrallage der gesamten
Vorrichtung (1) bewegt der Roboter (35) anschließend die Stützstrebe (3) translatorisch und/oder verschwenkt beziehungsweise rotiert diese entsprechend der vorgegebenen CAD-Daten, bei gleichzeitiger oder sich anschließender
-Anpassung der Lagereinheit (6) einer jeden Vorrichtung (1) auf die Werkstückoberfläche, entsprechend der vorgegebenen CAD-Daten und mit Hilfe des Roboters (35), -Aktivierung der einzelnen Spannmechanismen (31), sodass die
Vorrichtungen (1) und deren Lagereinheiten (6) in ihren eingestellten Positionen fixiert sind und dadurch bewirkte Fixierung des abschließend zu vermessenden und/oder zu bearbeitenden Werkstücks (2).
24. Verfahren nach Anspruch 23,
dadurch gekennzeichnet, dass
nach der Aktivierung der einzelnen Spannmechanismen (31) und der damit bewirkten Fixierung der einzelnen Vorrichtungen (1) und deren Lagereinheiten (6) in ihrer eingestellten Position und vor der Auflage des Werkstücks (2) auf die ausgerichteten Lagereinheiten (6) der einzelnen Vorrichtungen (1) der Roboter die exakte Positionierung der einzelnen Vorrichtungen (1) mit ihren jeweiligen Lagereinheiten (6) vermisst und somit kontrolliert.
25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Auflegen oder Aufsetzen des Werkstückes (2) auf die Lagereinheiten (6) der Vorrichtungen (1) manuell oder automatisiert, mittels des Roboters, erfolgt.
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