DE3208412A1

DE3208412A1 - Dimensionsmesssystem mit einer anzahl von betaetigungsarmen, gesteuert von einem computersystem

Info

Publication number: DE3208412A1
Application number: DE19823208412
Authority: DE
Inventors: Maurizio 10146 Torino Ercole; Giorgio 10024 Moncalieri Torino Minucciani
Original assignee: DEA Digital Electronic Automation SpA
Current assignee: DEA Digital Electronic Automation SpA
Priority date: 1981-05-15
Filing date: 1982-03-09
Publication date: 1982-12-09
Also published as: IT1144709B; JPS57194306A; IT8167649A0; GB2099606A; US4484293A; FR2505717A1; FR2505717B1; GB2099606B

Description

D.E.A. DIGITAL IiLh¹CTRONTC
AUTOMATION S.D.A.
Corso Torino, 7o

I-1oo24 Moncali^ri(Turin)

DimonsionsmoßSYStem mit einer Mehrzahl von Betätigungsarmen, gesteuert von einem Computersystem.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Dimensionsmeßsystem, das von einer Mehrzahl von Betätigungsarmen (Robots) bedient und von einem Computersystem gesteuert wird.

Bekanntlich werden auf dem Gebiet der Dimensionsmessungen, insbesondere der Messung von mechanischen Werkstücken in der Produktion, einzelne, im wesentlichen spezialisierte Maschinen verwendet, da ein kompliziertes System erheblichere Probleme bezüalich der Ableitung der Meßwerte in Echtzeit aufwirft, insbesondere im Falle der Anwendung bei einer Fertigungsstraße, wo diese Forderung von erheblicher Wichtigkeit ist. Darüberhinaus gibt es verschiedene Nachteile (Kosten, Kompliziertheit der Umsetzung usw.) mit einem System, das einfach an unterschiedliche Arten der Fertigung anpaßbar ist, wobei"unterschiedlich" sich auf die Charakteristiken der Werkstücke und die durchzuführenden Meßarbeitsgänge bezieht.

Aufgab e der voirliegenden Erfindung ist es , ein Dimensionsmeßsystem zu schaffen, das von einem Computersystem gesteuert wird und die oben erwähnten Beschränkungen nicht aufweist und in Fertigungsanlagen anzuwenden ist, zu welchem

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Zweck es flexibel, modular aufgebaut und so anpaßbar ist, daß es unter weitgehend unterschiedlichen Bedingungen b.e— nutzt werden kann. "**"

Die zur Lösung dieser Aufgabe gemäß der Erfindung«"vor gesehenen Merkmal sind im Patentanspruch 1 zusaminengefaßt-. Demgemäß ist das System dadurch gekennzeichnet, daß es eitle

Mehrzahl von Betätigungsarmen umfaßt, die von einem Compixto system gesteuert werden. Jeder der Arme umfaßt eine Stützr struktur für ein Meßende, und das Computersystem bewirkt·-" gleichzeitig die Steuerung und die Überwachung der Mehr&ah] von Armen.

Der Gegenstand der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im einzelnen erläutert .

Fig. 1 ist eine nerspektivische Darstellung

eines einzelnen Armes, wie er bei dem Dimensxonsmeßsystem gemäß der Erfindung verwendet wird,

Fig. 2 bzw. 3 sind Ansichten von oben bzw. von einer Seite einer Konfiguration des Meßsystems

gemäß vorliegender Erfindung, Fig. 4 ist ein schematisches Blockdiagramm des

Computersteuersystems des Meßsystmes gemäß der Erfindung, und

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung eines Meß-

systems, aufgebaut gemäß vorliegender Erfindung, und angewandt bei einer Fertigungsanla· Fig. 1 zeigt einen Arm 2, der ein Ende 3 trägt. Der Arm 2 umfaßt einen einzigen Schlitten 4, abgestützt von eine einzigen vertikalen Säule 5, und der Schlitten 4 ist gleitbeweglich läncTS der Achse eines Sunportelernents 6, das seine seits seitlich an einem festen Maschinenbett 7 befestigt ist An der Oberseite der einzelnen Säule 5, die gleitbeweglich längs ihrer eigenen Achse ist, ist ein Schlitten 8 abgestütz

der als Support und Führunq für einen einzelnen horizontalen Ausleger 9 diont , welcher den Endkopf 3 trägt. Mittels dec»,. Schlitten 4 und 8 kann dieser Kopf 3 längs der Richtungen*««"' x, y, ζ eines Satzes von drei aufeinander senkrecht steh en, (äen kartesischen Achsen bewegt werden, welche parallel zur Achse, des Supportelements 6 bzw. zur Achse des Auslegers 9 bzw.*«...* zur Achse der vertikalen Säule 5 sind. An der Struktur 2 1.1

können zwischen dem Ausleger 9 und dem Kopf 3 drei weitere * Drehantriebseinheiten (nicht dargestellt) montiert sein zum Drehen des Kopfes '3 um drei Drehrichtungen, die mit R₁ , R₀ bzw. R_. angedeutet sind, wobei die Drehung um die jeweilige zugeordnete Achse y, χ bzw. ζ erfolgt, wobei jeweils zwei von ihnen bequemerweise gleichzeitig montiert sein können, um den Arm 2 bis zur maximalen ins Auge gefaßten Konfiguration von fünf Freiheitsgraden (drei lineare und zwei Drehfreiheitsqrade) gebracht werden kann. Das Supportelement 6 hat die Form eines H-Trägers, der vertikal montiert ist und an einer Platte 1o befestigt ist, die ihrerseits an dem Bett 7 mittels eines Distanzblockes 11 befestigt ist.

An der Seite des Supportelements 6 ist eine Zahnstange 13 befestigt, die mit einem Ritzel kämmt, angetrieben von der Abtriebswelle einer Motoreinheit 15, die an dem Schlitten 4 befestigt ist, um so den Schlitten 4 längs des Supportelementes 6 zu bewegen. Die Motoreinheit 15 umfaßt einen Gleichstrommotor mit eingebautem Tachogenerator. Die Motorwelle ist mit dem Ritzel über ein Untersetzungsgetriebe 18 vom Schneckengetriebetyp gekuppelt. Die Erfassung der Position des Schlittens 4 längs des Supportelements 6 wird bewirkt durch einen schrittweise arbeitenden optischen "Codierer mit bekannten Bezugseinschnitten, und dieser ist direkt verbunden mit dem Motor unter Verwendung der Welle, die sich hindurch erstreckt, sowohl für den Antrieb als auch für die Zentrierung. Der Sbhlitten 4 bildet ferner eine Führung

für die vertikale Säule 5, längs deren einer Seite eine Zahnstange 22 befestigt ist, die im Eingriff steht mit einem

Ritzel einer Motoreinheit 24 ähnlich der Motoreinheit 15"

und befestigt am Schlitten 4. *Jz,-

Längs einer Seite des horizontalen Auslegers 9 ist.*., eine Zahnstange 25 angeordnet im Eingriff mit einem Abtri'sbsritzel einer Motoreinheit 27 ähnlich der Motoreinheit 15,"-^ befestigt am Schlitten 8. Der Arm 2 ist verbunden mit einem Computersystem 1 , an das ferner ein Steuerkasten 3o angesc.hlo sen ist für die Handsteuerung der Bewegung des Kopfes 3 sowie ein Videotastenfeld 31, und das Computersystem trägt ein Steuerfeld 32. Der Computer 1 ist mit dem Arm 2 über Verbindungskabel 33 verbunden, die nur zum Teil zeichnerisch dargestellt sind. Die elektrische Verbindung mit den verschiedenen Motoreinheiten 15, 2 4 und 2 7 und mit den anderen Komponenten des Armes erfolgt mittels Flachleiterkabel 35, die derart flexibel sind, daß keinerlei Vorspannungen auf den Arm 2 auf sie ausgeübt werden, indem eine sehr große Anzahl von Faltungen zulässig sind; jedes der Kabel umfaßt eine Mehrzahl elektrischer Leiter nebeneinander, welche alternierend angesteuert werden, so daß jeder einzelne bezüglich der anderen überwachbar ist. Der Schlitten 4 besteht zweckmäßigerweise aus Aluminiumguß und ist einstückig ausgebildet mit dem Abschnitt, welcher die vertikale Säule 5 längs der Z-Achse führt. Der Schlitten 4 ist seitlich des Supportelements 6 angeordnet und trägt zwei Paare von Stützrollen 4o, deren horizontale Achsen oberhalb bzw. unterhalb des Elementes 6 liegen, sowie vier Paare von Führungsrollen 41, die mit ihren Achsen vertikal beidseits des Elementes 6 an der Ober- und Unterseite angreifen.

Die vertikale Säule 5, welche die Steuerung des Kopfes 3 längs der Z-Achse bewirkt, erstreckt sich durch den Schlitten 4, -der als Abstützung und Führung für die Säule dient. Diese Säule b besteht aus Stahlrohr mit Rechteckquerschnitt.

Der Schlitten 4 trägt nämlich an seiner Ober- und Unterseite zwei Sätzo von vier Rollen 45, die senkrecht bezüglich, der Oberflächen der Säule 5 angeordnet sind und in Paaren**« nahe den gegenüber liegenden Ecken der letzteren. Innerhalb- der Säule 5 ist ein einzelner Ausgleichszylinder angeodnefe·--. (seine Bauart ist bekannt, und er ist daher nicht dargestölT^ zum Vermeiden der Entwicklung von exzessiv hohen Störmome'h.teii auf die Motoreinheit 24. Dieser Zylinder hat einen Schaft «. ._ befestigt an der Oberseite innen in der Säule 5, während der Zylinderkörper am Inneren eines Kanals 52 nahe der Unterseite des Schlittens 4 befestigt ist.

Außerdem befinden sich in der Säule 5 die Kabel und Rohrzuleitungen längs der Y-Achse und für die weiteren Komponenten des Armes 2. Der Schlitten 8, der an der Oberseite der Säule 5 befestigt ist, dient als Support und Führung für den horizontalen Ausleger 9, der sich längs der Y-Achse bewegt. Der Schlitten 8 besteht ebenfalls aus Aluminiumguß, und der Ausleger 9 besteht ebenfalls aus Stahlrohr mit Rechteckquerschnitt. Der Schlitten 8 trägt ferner an Ober- und Unterseite nahe den gegenüberliegenden Ecken des Auslegers 9 zwei Sätze von vier Rollen 55, Senkrecht bezüglich der Oberflächen des Auslegers 9 selbst angeordnet. Ein standardisierter Flansch 5 8 ist am Ende des Auslegers 9 vorgesehen für die (nicht im einzelnen dargestellte) Montage von entsprechenden Meßelementen und möglicherweise für Sensoren zum Erfassen von Kräften längs den Y- bzw. Z-Achsen sowie für Antriebseinheiten zum Steuern einer oder mehrerer der Drehungen R-j , R₂ bzw. R,.

Der Arm 2 wird nicht weiter ins einzelne gehend beschrieben, da er den Gegenstand einer Parallelanmeldung bildet; hinsichtlich der Offenbarung wird auf den Inhalt der ital. Patentanmeldung 6 76 47-A/81 Bezug genommen.

In Fig. 2 und 3 ist eine mechanische Anordnung eines Meßsystems dargestellt, das entsprechend der vorliegenden

Erfindung aufgebaut ist und als Meßzelle ausgelegt ist. Es umfaßt ein Arbeitsbett 600 zur Abstützung einer Meßplat.te 60I, auf der die zu messenden Werkstücke positioniert werden können (im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei ^: }_ Blöcke 6o2, 6o2' als Zylinderköpfe eines Verbrennungsmotors dargestellt). Auf der Platte 60I ist ein Bezugs- "... körper 6o3 bekannter Bauart befestigt (zweckmäßigerweise : ein Kubus), der als Referenz für den Beginn der Messung dient. Auf den boi.den Hauptseiten des Arbeitsbettes 600 si^:nd zwei Supporte! onion to ähnlich den Elementen 6 aus Fig. 1 angeordnet, längs donon ein zugeordneter Arm 2 beweglich ist. Im einzelnen sind zwischen den Enden der Schlitten 4 und den Enden der Supportelemente zwei Bälge 6o5 befestigt, welche das Supportelement selbst abdecken. Zwischen dem Schlitten 4 und dem Schlitten 8 ist ein Balg 606 befestigt, welcher die Säule 5 abdeckt,und zwischen dem Schlitten und dem Frontflansch 58 ist ein Balg 6o7 befestigt, welcher den Ausleger 9 abdeckt. Der Kopf 3 jedes Armes 2 trägt drei bekannte Tastsonden 6I0 vom Punkt-zu-Punkt-Typ, welche ein Signal abgeben können, wenn ihre Enden von einer Gleichgewichtsposition durch Kontakt mit einer Oberfläche ausgelenkt werden. Im einzelnen sind für den rechtsseitigen Arm 2 die drei Taktsonden 6I0 so angeordnet,daß ihre Enden längs der +Υ-4-x-bzw. +z-Achse gerichtet sind, während bei dem linksseitigen Arm 2 die drei Tastsonden 6I0 so angeordnet sind, daß ihre Enden in Richtung der -Y-, -X- bzw. -Y-Achse gerichtet sind. Das Computersystem 1 steuert und überwacht gleichzeitig beide Arme 2.

Gemäß Fig. 4 umfaßt das Computersystem 1 für die Steuerung des Gesamtsystems einen ersten Zentralrechner 2oo für den Dialoq mit den Armen über das Steuerfeld 32, das Videotastenfeld 31 und einen Block 2o1 für die Handsteuerung von Hilfsgeräten 2o2 (beispielsweise für die Betätigung von Stationen oder Einrichtungen für die Uberführung der Zylinderblöcke 6o2 auf die Meßplatte 60I),

für die Internrotation des eingespeisten Programmes mit der Verbindung eines Speicherblocks 2o3, für die Steuerung"*" der Hilfseinrichtungen 2o2 mittels eines Schnittstellengliedes, für den Kmpfanq von Informationen von den Sensoren*" an den Armen 2 und für die allgemeine Überwachung, sowie einen zweiten Rechner 2o1 für Steuerung und Überwachung der Bewegungen längs joder einzelnen translatorischen bzw rotatorischen Achse der Arme 2 (mit einer Begrenzung auf zwölf Achsen) unter überwachung durch den Zentralrechner

To 2oo mittels einer on-llne Verbindung mit dem letzteren.

Das Gehäuse 3o für die Handsteuerung der Arme 2 ist deshalb mit dem Rechner 21o verbunden. Ein Zentralrechner 2o1 umfaßt einen Mikroprozessor, beispielsweise vom Typ LSI 11, und der Rechner 21o umfa.ßt einen Mikroprozessor, beispielsweise vom Typ INTEL 8080.

Das Steuerfeld 32 umfaßt drei getrennte Abschnitte:

a) einen Leistunqsabschnitt mit einem Druckknopf mit eingebauter Warnlamne für die Inbetriebnahme des Computersystems 1, einen Druckknopf für die Abschaltung des Systems und einen Notdruckknopf für die Sperrung des Systems, während es eingeschaltet ist,

b) einen Zyklusabschnitt mit Druckknopf für Start und Stop des Meßzyklus, für Fortsetzung des Zyklus in Schritten, für das Stoppen des Armes 3 nach Beendigung eines Meßzyklus und für die Nullsetzung der Position des Arms,

c) einen Selektorabschnitt für die Ausführung von Bewegungen unter Computersteuerung für die Handsteuerung des Armes 2 mittels Gehäuse 3o und für Änderung der Arbeitungsgeschwindigkeit des Armes 2.

Das Steuercjehäuse 3o umfaßt die folgenden Hauptelemente :

- einen Hebel für die Bewegung des Armes 2 längs der X- und Y-Achsen,

- einen Hebel für die Bewegung des Armes 2 längs der Z-Achse um die zur Verfügung stehenden Drehachsen _-·-■ (R₁, R₂/ R₃) entsprechend der Position eines Dreipositionsldrehselektors, '.'...

- einen Druckknopf für die Datengewinnung mit eingebauter Warnlampe, y

- einen akustischen Anzeiger, *--'. -' einen Dreinositionsdrehselektorschalter mit

linksseitiger Position, verdreht im Gegenuhrzeigersinn, *··" To zur Ermöglichunq der Bewegung längs der Z-Achse einer Zej-vfcr·--; position zum Ermöglichen der ersten Drehung und einer rechts seitigen Position zur Ermöglichung der zweiten Drehung.

Bei Verwendung einer großen Anzahl von Armen 2 ist es möglich, verschiedene Einheiten vorzusehen, jeweils gesteuert von einem zugeordneten Zentralrechner 2oo, welche Zentralrechner miteinander über entsprechende Computer 2oo kommunizieren (Fig. 4). Der Zentralrechner 2oo kann dann auch an Systemen 22o für numerische Steuerung der Arbeitsmaschinen angeschlossen werden oder für die Zulieferung der Werkstücke usw. und kann ferner angeschlossen werden an ein Rechnersystem 221, das einen Fertigungsprozess der Werkstücke steuert, die zu messen sind, so daß man in der Lage ist, den Fertigungsprozess selbst zu beeinflussen durch Korrekturmaßnahmen bezüglich Abmessungsfehlern, womit man eine direkte Qualitätssteuerung auf den Pertigüngsprozess selbst ausüben kann.

Das in Fig. 2 und 3 dargestellte Meßsystem arbeitet in folgender Weise: Eine Einrichtmg(nicht dargestellt·) positioniert und verriegelt die beiden Maschinenblöcke 6o2 und 6o2' auf der Meßplatte 60I. Die beiden Arme 2 arbeiten gleichzeitig jeweils an einem Maschinenblock 6o2 bzw. 6o2', so daß sie hinsichtlich der Sonden 6I0 in jeder Richtung (+x/-x, +y/-y, +z/-z) zusammengeschaltet werden können. Nachdem beispielsweise die Messungen am Maschinenblock 6o2 be-

endet worden sind, bewegen sich die beiden Arme 6o2 zu dem Maschinenblock 6o2' , um die vollständige Messung des „„„,

letzteren auszuführen. Wenn die Messung des zweiten Ma- "—«■*■ schinenblocks 6o2 beendet worden ist, kehren die beiden *_:'„„* Arme 2 automatisch zum Ende ihrer Bewegungs st recke zurück _t*_a. so daß die ausgemessenen Werkstücke abgenommen werden kontier*.* und neue Werkstücke auf die Meßplatte 6o1 aufgesetzt werdfen. J können. Die Messungen der beiden Arme 2 werden koordiniert; nachdem sie auf dem Referenzkörper 6o3 standardisiert woräejv

sind. ·*„ *^e

In Fig. 5 ist ein weiteres Beispiel für ein Meßsystem gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Ein Rollenförderer 7oo trägt eine Mehrzahl von Werkstücke 7o1 von einer Bearbeitungszone 7o2 zu einer Montagezone 7o3. Der Förderer 7oo verläuft durch die Vorrichtung 7o4 (zweckmäßigerweise hat der Förderer angetriebene Rollen und Ablenkkanäle) für die Isolation beispielsweise jedes fünften Werkstücks 7o1 für Prüfzwecke. Die abgesonderten Werkstücke 7o1 werden von einem Träger 7o6 erfaßt, der längs Führungen 7o7 gleitet und mit einem Greifer 7o9 zum Erfassen des Werkstücks 7o1 und Absetzen auf der Meßplatte 6o1 ausgestattet ist. Das Computersystem 1 steuert die beiden Arme 2 zur Ausführung der Dimensionsmessung und überprüft dann, ob die erfaßten Toleranzen akzeptabel sind oder nicht. Beipositivem Ergebnis wird das Werkstück 7o1 von der Einrichtung 7o6 wieder auf den Förderer 7oo zurückgebracht, um seine Bewegung in Richtung auf die Zone7o3 fortzusetzen; im anderen Falle wird das Werkstück 7o1 mittels eines Förderers 715 zu einer Zone 716 gefördert, wo Ausschußwerkstücke gesammelt werden.

Der gesamte beschriebene Ablauf wird von dem Computersystem 1 gesteuert,und wegen des Vorhandenseins der beiden Arme 2, die gleichzeitig arbeiten, ergibt sich eine drastische Verringerung der Meßzeit, die in der Größenordnung von einer Minute liegen kann, so daß das Meßsystem kombiniert

werden kann mit einer Fertigungsanlage, die mehrere hundert Werkstücke pro Stunde erzeugt (unter Verwendung von statistischen Dimensionsmessungen, da - wie erwähnt - das . .-Comtmtersystem auch auf den Fertigungsprozeß einwirken """ kann, um Ausschuß zu verhindern). -

Die Konfigurationen der Meßsysteme gemäß vorliegender Erfindung können erheblich unterschiedlich voneinander sein, sowohl was die Anzahl und die Anordnung der Arme betrifft",", als auch was die Ausbildung der einzelnen Arme angeht, je"* nach Vorhandensein oder Fehlen von Drehachsen, und mit unterschiedlicher Anzahl und Bauart von Sensoren, die verwendet werden, und schließlich hinsichtlich der äußeren Einrichtungen, die erforderlich sind für die Anlieferung und Orientierung der zu messenden Werkstücke. Das Computersystem 1 kann die mechanischen Bewegungen der Arme bewirken, die Sensoren überwachen und ebenso die äußeren Einrichtungen (Werkzeuge usw.) und ist demgemäß anpaßbar an alle Erfordernisse von komplizierten Anwendungsfällen. Die benötigte Produktivität für einen gegebenen Anwendungsfall, Typ und Anzahl der erforderlichen Einrichtungen für Zufuhr und Orientierung der Komponenten, die Erfordernisse für die Verbindung mit den umgebenden Produktionsanlagen haben alle Einflüsse auf die Festlegung der Anzahl von Armen 2, die erforderlich sind und hinsichtlich ihrer Positionierung rings um das Meßbett.

Das Meßsystem, gekennzeichnet durch gleichzeitige Messung mit verschiedenen Armen und durch modularen Aufbau, sowohl hinsichtlich der Arme (Anzahl von Achsen) als auch hinsichtlich des Gesamtniveaus (Anzahl von verwendeten Armen, Tyo und Anzahl von Sensoren, Integrationsgrad mit anderem Maschinen und Einrichtungen) und Benutzungsflexibilität wird zweckmäßigerweise verwendet im Gebiet der Messung von mechanischen Komponenten. Das System kann zusammenwirken mit Soezialzweck-Werkzeugautomaten für

Zufuhr und Orientierung von Komponenten, mit Meß-und Prüfinstrumenten, mit Werkzeugen, bestimmt für technologische Operationen, die an einzelnen Komponenten oder an montierten Einheiten auszuführen sind. Das Computersystem 1 ist drehprogrammierbar und kann verschiedene Zyklen speichern, sowohl hinsichtlich eines Armes 2 als auch für das Gesamtsystem.

Um der Anzahl der Eingänge und Ausgänge des Meßsystems zu erhöhen, sind die folgenden Typen von Modulen

hältlich: Sensorschnittstelle, Eingang für Werkzeuge, Ausgang für Werkzeuge. Diese können mit dem Zentralrechner 2oo in verschiedenen Kombinationen bis zu einem Maximum von acht verbunden werden, wobei nicht mehr als zwei Moduls den Sensoren zugeordnet sind.

Das System gemäß vorliegender Erfindung hat demgemäß dem Vorteil, daß ein Dimensionsmeßsystem zur Verfügung gestellt wird, das extrem anpaßbar ist an sehr unterschiedliche Anwendungsbedingungen. ' Hinsichtlich des Programms ist auszuführen, daß dieses verschiedene Bewegungen bezüglich der translatorischen und der Drehachsen der verschiedenen Arme 2 bewirken kann mit gesteuerter Beschleunigung und Verzögerung. Das Programm für das System erlaubt, daß mehrere Funktionen parallel ausgeführt werden. Der Programmierer trennt die vollständigen Zyklen in Teile auf (Zyklus für die einzelnen Arme 2), Zyklus für die einzelnen automatischen Werkzeuge,.die in das System integriert sind, usw.)die nahezu parallel ausgeführt werden. Die für das benutzte Programm erforderlichen Daten werden üblicherweise durch eine Selbstwärmphase bereitgestellt. Auf diese Weise werden die Koordinaten der wichtigen Punkte gelernt (Erfassungspunkte und Absetzpunkte) ; das verwendete Programm wird in den Kernspeicher 2o3 abgelegt und wird automatisch zu dem Computerspeicher 2oo bei der Einschaltung übertragen. Während des Betriebs

führen die Mikroprozessoren 2oo und 21o eine funktionell^ Überwachung aller Vorarbeitungselemente für Se Ib st diagnosis aus, wobei die Bewegung der Arme beim Auftreten irgendwel---' eher Fehler gestoout wird. "I'

Das Meßsystem gemäß der Erfindung kann demgemäß vor- " teilhaft benutzt werden selbst in Kombination mit mittier.en und großen Produktionsanlagen, indem die Messung der Werk-" stücke in Echtzeit erfolgt, dank der Verwendung von mehr&fen" gleichzeitig arbeitenden Armen 2, die wegen ihrer besonde-rs leichten und genauen Supportstruktur sehr hohe Geschwindrg-* keiten und Beschleunigungen im Vergleich mit anderen Meßeinrichtungen ermöglichen, während gleichwohl eine hohe Genauigkeit gewährleistet wird.

Die Geschwindigkeit der Bewegung jedes Armes 2 längs des Sunportelements 6 beträgt bis zu 4o m/min. Die Maximalbeschleunigung beträgt ein 1/5 g; die Maximale Erfassungsnunktfrequenz beträgt 5 Hz mit Punkt-zu-Punkt-Fühlern und 1oo Hz mit fortlaufenden Fühlern.

Die Supportstruktur des Armes 2 kann abweichend orientiert werden, jedoch immer längs der drei kartesischen Koordinatenachsen x, y und z. An dem Koof 3 können anstelle der Punkt-zu-Punkt-Sonden 61o Dimensionsmeßsonden montiert werden, die fortlaufend messen, oder Dimensionsmeßeinrichtungen vom Pinzettcntyo (die die Versetzung zwischen den Schenkeln erfassen).

Der Arm 2 kann hinsichtlich der in der oben erwähnten Patentanmeldung beschriebenen Konstruktion verschiedenen Abwandlungen unterworfen werden. Beispielsweise können die Schlitten auf Druckluftlagern laufen anstatt auf Rollen, und die Positionswandler für die X-, Y-, Z-Achsen könnten unter Verwendung von optischen Maßstäben arbeiten usw.

Schließlich ist klar, daß die beschriebenen und dargestellten "Ausführungs formen des Systems gemäß vor-

liegender Erfindung modifiziert und abgewandelt werden können, ohne dabei vom Schutzumfang der Erfindung selbst abzuweichen. Beispielsweise könnten die Funktionen der beiden Rechner 2cx), 2o1 von einem einzigen Rechner ausgeführt werden.

Leerseite

Claims

D.E.Λ. DIGITAL ELIiCTRONLC .AUTOMATION S.p.A. Corso Torino, 7o I-1oo24 Moncalieri (Turin) Paten tansDrüche

1.) Dimensionsmeßsystem, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Mehrζah L von Betntigungsarmen (2), gesteuert von einem Computersystem (1) umfaßt, wobei jeder der Arme (2) eine Sunoortstruktur für ein Meßende (3) umfaßt und das Computersystem (1) gleichzeitige Steuerung und überwachung für die Mehrzahl von Armen (2) durchführt.

2. Dimensionsmeßsystem nach Ansnruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur einen einzigen Schlitten (4) umfaßt, der eine einzige Säule (5) abstützt und führt, daß der Schlitten (4) relativ zu einem Supoortelement (6) für den Arm beweglich ist, daß das SuDOortelement (6) an einem stationären Körner (7) befestigbar ist, und daß die. Struktur Längsbewegungseinrichtungen (13, 15; 32, 2o; 25, 27) für das 3nde (3) relativ zu dem Suoportelement (6) in den Richtungen (x,y,z) eines Satzes von drei zueinander senkrechten kartesischen Achsen umfaßt.

3. Dimensionsmeßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (2) eine Struktur von Einzelbauteilen (4, 5, 8, 9) umfaßt, von denen jedes relativ zu den anderen und relativ zu dem Supportelement durch eine Abstützung (6,4,8) abgestützt ist und beweglich ist

zu den anderen und zu dem Supportelement (6) mittels der Längsbewegungseinrichtung.

4. Dimensionsmeßsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur einen ersten Schlitten (4) umfaßt, der seitlich des Supportelements (6) angeordnet und längsbeweglich ist mittels einer ersten (13, 15) Längsbewegungseinrichtung, daß der erste Schlitten (4) eine erste Säule (5) aufnimmt, die sich durch ihn hindurcherstreckt und längs ihrer eigenen Achse senkrecht zu dem Supportelement (6) mittels des zweiten (22, 24) der Längsbewegungseinrichtungen beweglich ist, und daß am oder nahe dem oberen Ende der ersten Säule (5) ein zweiter Schlitten (8) zur Aufnahme einer zweiten Säule in Form eines Auslegers (9) befestigt ist, der sich durch den zweiten Schlitten erstreckt und längs seiner eigenen Achse beweglich ist, senkrecht bezüglich der ersten Säule und des Supportelements mittels der dritten (25, 27) Längsbewegungseinrichtung; wobei das Meßende (3) an oder nahe dem Ende des Auslegers positioniert ist.

5. Dimensionsmeßsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsbewegungseinrichtung Führungselemente (6,41,45,55) längs der Richtungen sowie Motoreinheiten (15, 24, 27) umfaßt.

6. Dimensionsmeßsystem nach einem der vorangehenden An-Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens eine abmessungsempfindliche Sonde (61o) am Ende des Armes (2) umfaßt.

7. Dimensionsmeßsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ein einziges Stützelement (6) an "der Mehrzahl de¹" Arme (2) umfaßt.

8. Dimensionsmeßsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Supportelement (6) die Form eines Balkens hat.

9. Dimensionsmoßsystem nach einem der vorangehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Computersystem (1) einen ersten Zentralrechner (2oo) umfaßt für die Ansteuerung von außerhalb des Armes angeordneten Einrichtungen (2o2) sowie einen zweiten Spezialrechners (21o), der dem ersten (2oo) untergeordnet ist für Steuerung und Überwachung der Längsbewegungseinrichtungen und/oder von Drehbewegungseinrichtungen der Mehrzahl von Armen (2).

10. Dimensionsmeßsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der srste Rechner (1oo) einen Mikroprozessor vom Typ LSI 11 umfaßt und der zweite Rechner (2To) einen Mikroprozessor vom Typ INTEL 8080 .

11. Dimensionsmeßsystem nach Anspruch 9 oder 1o, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Steuerfeld (32) für Betätigung des Systems umfaßt, angeschlossen an den ersten Zentralrechner (2oo) sowie eine Einrichtung (3o)für die Handsteuerung der Bewegung des Endes (3) der Arme, angeschlossen an den zweiten Rechner (21o), sowie eine Einrichtung (2o1) für die Handsteuerung der Bewegung der genannten Einrichtung (2o2), die sich außerhalb des Armes befindet, und die angeschlossen ist an den ersten Rechner (2oo).

12. Dimensionsmeßsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Einrichtungen (2o2) des Armes Bearbeitungswerkzeuge und/oder Zuführeinrichtungen und/oder Werkzeugmaschinen umfassen.

13. Dimensfonsmeßsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekonnzeichnet, daß es eine Mehtzahl von

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Zentralrechnern (2oo) umfaßt, die miteinander verbunden sind für Steuerung und überwachung einer entsprechenden Vielzahl von Armen 2.

14. Dimensi.onsmeßsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Computersystem (1) an numerische Steuersysteme (22o) für die äußeren Einrichtungen angeschlossen ist.

15. Dimensionsmeßsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Comoutersystem

(1) an Fertigungssteuersysteme (221) angeschlossen ist, die die zu messenden Werkstücke fertigen.

16. Dimensionsmeßsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Teil einer automatischen oder halbautomatischen Prüfstrecke bildet.

17. Dimensionsmeßsysten nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es in einer auto-^ inatischen Zelle einer Prüfstrecke eingebaut ist.

18. Dimensionsmeßsystem nach einem der vorangehenden

m Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es eine automatische und/oder halbautomatische industrielle Fertigungs- und/oder Montagestraße eingebaut ist.

19. Dimensionsmeßsysteni nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Computersystem selektiv im automatischen oder selbstlernenden Betrieb arbeitet.

20. Ein Dimensionsmeßsystem mit einer Mehrzahl von beweglichen Armen und gesteuert von einem Computersystem wie beschrieben unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.