DE19707781C2 - Schnellspannsystem einer Koordinatenmeßeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schnellspannsystem einer Koordinatenmeßein­ richtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der Koordinatenmeßtechnik werden Werkstücke nach ihrer Fertigstellung im Rahmen der Produkt- und Qualitätskontrolle mittels eines Koordinaten­ meßgeräts gemessen und dadurch auf ihre Maßgenauigkeit hin untersucht. Dazu werden die Werkstücke als Meßobjekte mittels Schnellspannsystemen im Raum aufgespannt. Dadurch wird eine höchstmögliche Rundum-Zugäng­ lichkeit der Meßobjekte für eine kollisionsfreie Antastung bei gleichzeitig engsten Umfahrtswegen ermöglicht.

Ein bekanntes Schnellspannsystem einer Koordinatenmeßeinrichtung (repro-fix U ®, Firma KOMEG; DE 38 01 813 A1) besteht aus einer Basis­ platte, auf der mehrere senkrecht davon wegragende, stabförmige Meß­ objektstützen angeordnet sind. Diese Meßobjektstützen umfassen jeweils ein Kopfteil, auf dem das Meßobjekt an Meßobjektstützpunkten abgestützt ist. Für eine Lageeinstellung und Anpassung an unterschiedliche Meßobjekt­ stützpunkte sind die Meßobjektstützen für eine Höhenverstellung teleskop­ artig aufgebaut.

Die Basisplatte hat als Aufnahmestruktur an ihrer Oberseite eine Vielzahl von Lochaufnahmen in einem gleichmäßigen Rastermuster, die die Meß­ objektstützen jeweils mit einem Stiftfortsatz aufnehmen.

Durch diese rasterartig auf der Basisplatte ausgebildeten Lochaufnahmen sind auf der Basisplatte viele sogenannte Totflächen ausgebildet, an denen keine Meßobjektstützen anordenbar sind.

Eine Anpassung an Meßobjektstützpunkte oberhalb von Totflächen wird aufwendig mit Hilfe von zusätzlichen Anpassungselementen durchgeführt, die mit einem Kopfteil der Meßobjektstützen verbindbar sind.

Ein bekanntes, gattungsgemäßes Schnellspannsystem einer Koordinaten­ meßeinrichtung zum frei zugänglichen Abstützen eines Meßobjekts im Raum (DE 42 36 135 A1) besteht aus in zwei Ebenen übereinanderliegenden und gegeneinander verschiebbaren Profilträgern sowie in Längsrichtung der Profilträger verschiebbaren und fixierbaren, höhenverstellbaren Meßobjekt­ stützen. Die Profilträger sind hier jeweils rechtwinkelig gegeneinander ver­ schiebbar, so daß auch hier Totflächen auftreten können, die durch zusätz­ liche, aufwendige Schwenkeinstellungen und Fixierungen von L-förmig aus­ gebildeten Fußteilen der Meßobjektstützen zu überbrücken sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein gattungsgemäßes Schnellspannsy­ stem einer Koordinatenmeßeinrichtung so weiterzubilden, daß es schnell und einfach an die jeweilige Meßaufgabe und -situation anpaßbar ist und keine Totflächen aufweist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß Anspruch 1 ist in einer unteren Ebene ein Profilträgerrahmen ange­ bracht zur in Längsrichtung der Profilträgerrahmenteile verschiebbaren Hal­ terung wenigstens einer Meßobjektstütze. In einer darüberliegenden Ebene ist eine auf dem Profilträgerrahmen aufliegende Profilträgerschiene konti­ nuierlich in unterschiedlichen Winkellagen gegenüber dem Profilträgerrah­ men justierbar zur in Längsrichtung der Profilträgerschiene verschiebbaren Halterung wenigstens einer, vorzugsweise von zwei weiteren Meßobjekt­ stützen. Die Meßobjektstützen sind als nur vertikal verstellbare Teleskop­ stützen ausgeführt.

Mit der Möglichkeit, die aufliegende Profilträgerschiene kontinuierlich in unterschiedlichen Winkellagen gegenüber dem Profilträgerrahmen zu justieren, ist eine äußerst einfache und zeitsparende Einstellung und An­ passung der Lage der Meßobjektstützen an Meßobjektabstützpunkte durch­ führbar, da alle vertikal über dem Profilträgerrahmen liegenden Meßobjekt­ stützpunkte durch die justierbare Relativlage der Profilträgerschiene erreich­ bar sind. Es ist dann nur noch eine Höheneinstellung der zugeordneten, nur vertikal verstellbaren Meßobjektstütze erforderlich.

In einer bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 2 haben die Profil­ rahmenträgerteile und die Profilträgerschienen aus mehreren Rahmenträ­ gern gleichen Querschnitt, deren Aufnahmeprofil zur Halterung der Meß­ objektstützen eine jeweils entlang der Oberseite in deren Längsrichtung durchgehend verlaufende und hinterschnittene Führungsnut ist. An Fußtei­ len der Meßobjektstützen sind jeweils Nutensteine angebracht, die in die Führungsnuten längsverschiebbar einsetzbar und fixierbar sind.

Nach Anspruch 3 sind alle Profilträger von einem Strangprofil abgelängt. Dabei werden die Führungsnuten durch die Profilform des Strangprofils gebildet. Ein derartiges Strangprofil ist einfach herstellbar, auf dem Markt erhältlich und damit auch preiswert. Durch den jeweils gleichen Querschnitt ist zudem eine Austauschbarkeit der Meßobjektstützen sichergestellt.

Nach Anspruch 4 umfaßt der Nutenstein zur Vorfixierung der Meßobjekt­ stütze ein sich in der Führungsnut abstützendes, federbelastetes Druck­ stück. Die von diesem Druckstück ausgeübte Anpreßkraft ist dabei stets geringer als die zum Verfahren der Meßobjektstützen aufzubringende Ver­ schiebekraft. Mit dieser Vorfixierung über ein federbelastetes Druckstück kann eine Meßobjektstütze somit im Rahmen einer Erstausrichtung an einer bestimmten Position festgelegt werden, ohne sie durch eine Schraubverbin­ dung festziehen zu müssen.

Nach Anspruch 5 umfaßt die Meßobjektstütze eine Fixiereinrichtung zur Festlegung eines teleskopierbaren Einsteckstabs in einem Stützrohr eine Überwurfmutter, ein konisches, den Einsteckstab aufnehmendes Spannteil und eine in dem Stützrohr ausgebildete Aufnahmeöffnung für das konische Spannteil. Mit zunehmender Aufschraublänge der Überwurfmutter auf das Stützrohr ist dabei der Konuswinkel und damit der Innendurchmesser des konischen Spannteils verringerbar, so daß der Einsteckstab in einer be­ stimmten Höhe in dem Stützrohr festlegbar ist.

Ein derartiger Aufbau der Fixiereinrichtung weist eine gute Zugänglichkeit auf und ist einfach zu bedienen. Gleichzeitig ermöglicht eine derartige Fixiereinrichtung ein sicheres Halten des das Meßobjekt über ein Kopfteil abstützenden Einsteckstabs, da der Einsteckstab hierbei auf einer Länge entsprechend einer Abstützlänge des konischen Spannteils umfangseitig abgestützt wird. Dadurch wird ein sicheres Halten des Einsteckstabes in dem Stützrohr erreicht, ohne daß die Gefahr des Durchrutschens des Ein­ steckstabes bei Meßobjekten mit hohem Gewicht besteht.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Fixiereinrichtung ist nach An­ spruch 6 die Aufnahmeöffnung in dem Stützrohr von der Mündung ausge­ hend in einem Verjüngungsbereich bis zu einem Absatz hin verjüngt aus­ gebildet. Das untere Konusende weist einen geringeren Außendurchmesser und das obere Konusende einen größeren Außendurchmesser als der Ver­ jüngungsbereich auf Höhe des Absatzes auf. Mit zunehmender Aufschraub­ länge der Überwurfmutter auf das Stützrohr ist das konische Spannteil in ihrem Konuswinkel und damit dem Innendurchmesser durch den Absatz im Stützrohr verringerbar. Dadurch wird der in das Stützrohr eingebrachte Ein­ steckstab vorteilhaft umfangsseitig verklemmt. Die Überwurfmutter weist einen an der Innenseite umlaufenden Bund auf, über den das konische Spannteil mit einer an dem oberen Konusende außenseitig umlaufenden Nut in der Überwurfmutter gehalten ist. Damit wird das konische Spannteil beim Abschrauben der Überwurfmutter zum Lösen der Verklemmung des Ein­ steckstabes mitgenommen. Mit einem derartigen Aufbau ist sichergestellt, daß das konische Spannteil beim Abschrauben der Überwurfmutter nicht in der Aufnahmeöffnung in ihrer Klemmstellung zurückbleibt und dadurch den Einsteckstab für eine Höhenverstellung nicht mehr freigibt.

Bevorzugt wird nach Anspruch 7 vorgesehen, die Profilträgerschiene in der Meßstellung durch Klemmeinrichtungen fest mit dem Profilträgerrahmen zu verbinden.

Nach Anspruch 8 sind der Profilträgerrahmen und/oder die Profilträger­ schiene aus Aluminium und/oder Metall und/oder Kunststoff hergestellt. Dabei sind die Anlageflächen vorteilhaft als Gleitfläche ausgebildet, um eine gute Verschiebbarkeit zu ermöglichen.

Anhand einer Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische, perspektivische Darstellung eines Schnellspann­ systems einer Koordinatenmeßeinrichtung,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Meßobjektstütze des Schnell­ spannsystems im unmontierten, auseinandergezogenen Zustand, und

Fig. 3 eine Teilansicht eines Schnellspannsystems mit einer Meßobjekt­ stütze im montierten Zustand.

In der Fig. 1 ist ein Schnellspannsystem 1 einer Koordinatenmeßeinrichtung dargestellt, das einen Profilträgerrahmen 2 und eine Profilträgerschiene 3 umfaßt. Der Profilträgerrahmen 2 ist aus vier Profilträgerrahmenteilen 5, 6, 7 und 8 mit jeweils gleichem Querschnittsprofil aufgebaut. Die Aufnahme­ struktur zur Halterung eines senkrecht auf dem Rahmenteil 2 stehenden, stabförmigen Meßobjektstütze 4 ist eine jeweils entlang der Oberseite der Profilträgerrahmenteile 5, 6, 7 und 8 in deren Längsrichtung durchgehend verlaufende, hinterschnittene Führungsnut 9. Die Profilträgerschiene 3 ist mit einem zu den Profilträgerrahmenteilen 5, 6, 7 und 8 gleichen Quer­ schnittsprofil ausgebildet, deren Aufnahmestruktur zur Halterung von zwei weiteren Meßobjektstützen 4 ebenfalls eine sich über die Oberseite der Pro­ filträgerschiene 3 in Längsrichtung durchgehend erstreckende, hinter­ schnittene Führungsnut 9 ist.

Die Meßobjektstützen 4 sind für eine Lageeinstellung und Anpassung an ein Meßobjekt 15 aus einem Stützrohr 16 und einem darin höhenverschiebbar gehaltenen Einsteckstab 17 mit Kopfteil 31 aufgebaut (vgl. Fig. 2).

Die Festlegung des Einsteckstabs 17 in dem Stützrohr 16 erfolgt mittels einer Fixiereinrichtung 20, die eine Überwurfmutter 21, ein den Einsteck­ stab 17 aufnehmendes, konisches Spannteil 22 und eine in dem Stützrohr 16 ausgebildete Aufnahmeöffnung 23 für das konische Spannteil 22 umfaßt. Die Aufnahmeöffnung 23 ist in dem Stützrohr 16 von der Mündung aus­ gehend in einem Verjüngungsbereich 24 bis zu einem Absatz 26 hin verjüngt ausgebildet. Dabei weist ein unteres Konusende 27 des konischen Spann­ teils 22 einen geringeren Außendurchmesser und ein oberes Konusende 28 des konischen Spannteils 22 einen größeren Außendurchmesser als der Ver­ jüngungsbereich 24 auf Höhe des Absatzes 26 auf. Dadurch wird mit zuneh­ mender Aufschraublänge der Überwurfmutter 21 auf das Stützrohr 16 der Konuswinkel und damit der Innendurchmesser des konischen Spannteils 22 verringert sowie der Einsteckstab 17 in einer bestimmten Höhe verklemmt (vgl. Fig. 3).

Wie dies der Fig. 2 zu entnehmen ist, umfaßt die Überwurfmutter 21 einen an der Innenseite umlaufenden Bund 29, über den das konische Spannteil 22 mit einer an dem oberen Konusende 28 außenseitig umlaufenden Nut 30 in der Überwurfmutter 21 gehalten ist. Dadurch wird beim Abschrauben der Überwurfmutter 21 das konische Spannteil 22 mitgenommen, wobei sich das obere Konusende 28 zunehmend aufspreizt. Der Einsteckstab 17 wird dadurch aus der Verklemmung mit dem konischen Spannteil 22 freigegeben und ist dann in der Höhe verstellbar oder kann aus dem Stützrohr 16 ent­ nommen werden.

Der Einsteckstab 17 ist, wie dies in der Fig. 3 schematisch dargestellt ist, lösbar mit dem Kopfteil 31 verbunden, über den das Meßobjekt 15 an Meß­ objektstützpunkten abgestützt ist. Das Kopfteil 31 kann somit für eine La­ geanpassung an unterschiedliche Meßobjektstützpunkte beliebig ausge­ tauscht werden. In der Darstellung der Fig. 1 sind die Einsteckstäbe 17 der Meßobjektstützen 4 schematisch mit jeweils unterschiedlichen Kopfteilen 31 dargestellt.

An den Fußteilen 10 der Meßobjektstützen 4 ist je eine Gewindebohrung 12 vorgesehen, in die ein in die Führungsnuten 9 längsverschiebbar eingesetz­ ter Nutenstein 13 mit einem stabförmigen Gewindefortsatz 14 einschraubbar ist, wie dies aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist. Der Nutenstein 13 weist dabei ein zu den hinterschnittenen Führungsnuten 9 komplementäres Profil auf. In der Fig. 2 ist anhand der Schiene 3 zudem ein Beispiel für ein Strangprofil dargestellt, dessen Querschnittsprofil die Führungsnut 9 bildet.

Der Nutenstein 13 umfaßt zur Vorfixierung der jeweiligen Meßobjektstütze 4 an einer bestimmten Stelle auf dem Profilträgerrahmen 2 bzw. der Profilträ­ gerschiene 3 ein sich in der jeweiligen Führungsnut 9 abstützendes, feder­ belastetes Druckstück 19. Die Anpreßkraft dieses Druckstücks 19 ist dabei geringer als die zum Verfahren der Meßobjektstützen 4 in der Verfahrstel­ lung aufzubringende Verschiebekraft.

Nach dem Verfahren der Meßobjektstützen 4 an die gewünschte Position ist die Nutenschraubverbindung durch Verdrehen des Stützrohrs 16 an dieser Position fixierbar.

Claims (8)

1. Schnellspannsystem einer Koordinatenmeßeinrichtung zum frei zu­ gänglichen Abstützen eines Meßobjekts im Raum,
bestehend aus in zwei Ebenen übereinanderliegenden und gegeneinan­ der verschiebbaren Profilträgern sowie in Längsrichtung der Profilträger verschiebbaren und fixierbaren, höhenverstellbaren Meßobjektstützen,
dadurch gekennzeichnet,
daß in einer unteren Ebene ein Profilträgerrahmen (2) angebracht ist zur in Längsrichtung der Profilträgerrahmenteile (5, 6, 7, 8) verschieb­ baren Halterung wenigstens einer Meßobjektstütze (4),
daß in einer darüberliegenden Ebene eine auf dem Profilträgerrahmen (2) aufliegende Profilträgerschiene (3) kontinuierlich in unterschied­ lichen Winkellagen gegenüber dem Profilträgerrahmen (2) justierbar ist zur in Längsrichtung der Profilträgerschiene (3) verschiebbaren Halte­ rung wenigstens einer, vorzugsweise zwei weiteren Meßobjektstützen (4), und
daß die Meßobjektstützen (4) als nur vertikal verstellbare Teleskop­ stützen ausgeführt sind.

2. Schnellspannsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Profilträgerrahmenteile (5, 6, 7, 8) und die Profilträgerschiene (3) ein gleiches Querschnittsprofil aufweisen, deren Aufnahmeprofil zur Halterung der Meßobjektstützen (4) eine jeweils entlang der Oberseite in deren Längsrichtung durchgehend verlaufende, hinterschnittene Führungsnut (9) und
daß jeweils an Fußteilen (10) der Meßobjektstützen (4), in die Füh­ rungsnuten (9) längsverschiebbar eingesetzte und fixierbare Nuten­ steine (13) angebracht sind.

3. Schnellspannsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilträgerrahmenteile (5, 6, 7, 8) und die Profilträgerschiene (3) von einem Strangprofil abgelängt sind.

4. Schnellspannsystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Nutenstein (13) zur Vorfixierung der Meßobjektstütze (4) ein sich in der Führungsnut (9) abstützendes, federbelastetes Druck­ stück (19) umfaßt, dessen Anpreßkraft geringer ist als die zum Verfah­ ren der Meßobjektstütze (4) aufzubringende Verschiebekraft.

5. Schnellspannsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Meßobjektstütze eine Fixiereinrichtung (20) auf­ weist zur Festlegung eines teleskopierbaren Einsteckstabs (17) in einem Stützrohr (16) mit einer Überwurfmutter (21), einem konischen, den Einsteckstab (17) aufnehmenden Spannteil (22) und einer in dem Stützrohr (16) ausgebildeten Aufnahmeöffnung (23) für das konische Spannteil (22), wobei der Konuswinkel und damit der Innendurchmes­ ser des konischen Spannteils (22) mit zunehmender Aufschraublänge der Überwurfmutter (21) auf das Stützrohr (16) verringerbar ist, so daß der Einsteckstab (17) in einer bestimmten Höhe in dem Stützrohr (16) festlegbar ist.

6. Schnellspannsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Aufnahmeöffnung (23) in dem Stützrohr (16) von der Mündung ausgehend in einem Verjüngungsbereich (24) bis zu einem Absatz (26) hin verjüngt ausgebildet ist,
daß ein unteres Konusende (27) einen geringeren Außendurchmesser und ein oberes Konusende (28) einen größeren Außendurchmesser als der Verjüngungsbereich (24) auf Höhe des Absatzes (26) aufweisen,
daß das konische Spannteil (22) mit zunehmender Aufschraublänge der Überwurfmutter (21) auf das Stützrohr (16) durch den Absatz (26) in dem Stützrohr (16) in ihrem Konuswinkel verringerbar ist und den in das Stützrohr (16) eingebrachten Einsteckstab (17) verklemmt, und
daß die Überwurfmutter (21) einen an der Innenseite umlaufenden Bund (29) aufweist, über den das konische Spannteil (22) mit einer an dem oberen Konusende (28) außenseitig umlaufenden Nut (30) in der Überwurfmutter (21) gehalten ist, so daß das konische Spannteil (22) beim Abschrauben der Überwurfmutter (21) zum Lösen der Verklem­ mung des Einsteckstabes (17) mitgenommen wird.

7. Schnellspannsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Profilträgerschiene (3) in der Meßstellung des durch die Meßobjektstützen (4) abgestützten Meßobjekts (15) durch Klemmeinrichtungen mit dem Profilträgerrahmen (2) verbindbar ist.

8. Schnellspannsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Profilträgerrahmen (2) und/oder die Profilträger­ schiene (3) aus Aluminium und/oder Metall und/oder Kunststoff her­ gestellt sind.