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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung bzw. Qualifizierung von Geräten mit drehbar zueinander angeordneten Bauteilen, wie beispielsweise von Bauteilen von Winkelmessgeräten oder Getrieben. Außerdem betrifft die Erfindung eine Halterung für eine Tastelementaufnahme eines Koordinatenmessgeräts sowie ein Koordinatenmessgerät zur Durchführung des Verfahrens.
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STAND DER TECHNIK
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Koordinatenmessgeräte sind aus dem Stand der Technik zur Vermessung von Bauteilen bekannt. Beispielsweise sind Koordinatenmessgeräte in Portalbauweise bekannt, bei denen gegenüber einem Sockel mit einer Aufnahme für das zu vermessene Bauteil ein Portal verfahrbar angeordnet ist, an welchem wiederum ein Messkopf bzw. eine Tastelementaufnahme beweglich angeordnet ist, um den Messkopf bzw. die Tastelementaufnahme an verschiedene Punkte im dreidimensionalen Raum bewegen zu können. Entsprechend kann ein Element oder Sensor, der an der Tastelementaufnahme bzw. am Messkopf angeordnet ist, in verschiedenen Raumrichtungen bewegt werden, um eine dreidimensionale Erfassung eines zu vermessenden Bauteils zu ermöglichen.
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An dem Sockel zur Aufnahme des zu vermessenden Bauteils kann zudem ein Drehteller angeordnet sein, auf welchem das zu vermessene Bauteil angeordnet werden kann, um durch die Drehung des Drehtellers das zu vermessene Bauteil in verschiedene Messpositionen zu bringen.
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Obwohl mit derartigen bekannten Koordinatenmessgeräten bereits eine Vielzahl von Mess - und Untersuchungsaufgaben in effizienter Weise bewältigt werden können, besteht weiterhin Bedarf die Einsatzmöglichkeiten eines derartigen Koordinatenmessgeräts zu erweitern.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren bereitzustellen, mit dem zusätzliche Mess - bzw. Qualifizierungsaufgaben durch Koordinatenmessgeräte gelöst werden können. Dabei sollen die Koordinatenmessgeräte in einfacher und effizienter Weise ohne großen zusätzlichen Aufwand eingesetzt werden können.
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TECHNISCHE LÖSUNG
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit einer Halterung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 und einem Koordinatenmessgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Durch die Erfindung wird ein völlig neuer Einsatzzweck für Koordinatenmessgeräte erschlossen, sodass das Anwendungsgebiet der Koordinatenmessgeräte deutlich erweitert wird. Gleichzeitig wird erreicht, dass die Überprüfung bzw. Qualifizierung von Geräten mit drehbar zueinander angeordneten Bauteilen vereinfacht wird.
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Die Erfindung schlägt nämlich vor, zur Überprüfung bzw. Qualifizierung von Geräten mit drehbar zueinander angeordneten Bauteilen ein Koordinatenmessgerät bereitzustellen, welches einen Drehteller zur Aufnahme eines zu vermessenden Werkstücks sowie eine Tastelementaufnahme aufweist, mit der ein Tastelement in mindestens zwei, vorzugsweise drei unabhängigen Raumrichtungen relativ zu dem Drehteller verfahrbar ist. Gemäß der Erfindung wird das Koordinatenmessgerät so eingesetzt, dass auf dem Drehteller ein erstes Bauteil angeordnet wird und dass ein zweites Bauteil, das mit dem ersten Bauteil so verbunden ist, dass beide Bauteile relativ zueinander gedreht werden können, in einer an der Tastelementaufnahme des Koordinatenmessgeräts angeordneten Halterung aufgenommen wird. Damit ist es möglich, das erste Bauteil mit dem Drehteller anzutreiben und die Drehung des Drehtellers bzw. des auf dem Drehteller angeordneten Bauteils über das Koordinatenmessgerät vorzugeben und / oder mit einer Drehwinkelerfassungseinrichtung des Koordinatenmessgeräts zu erfassen. Durch die Anordnung des zweiten Bauteils über eine Halterung an der Tastelementaufnahme kann das zweite Bauteil fixiert, insbesondere drehfest angeordnet werden und / oder es können axiale und / oder radiale Bewegungskomponenten des drehfest angeordneten zweiten Bauteils, die durch die Drehung des ersten Bauteils verursacht werden, über die Tastelementaufnahme des Koordinatenmessgeräts ausgeglichen und / oder erfasst werden.
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Insbesondere können Winkelmessgeräte mit einem Stator und einem Rotor in einfacher Weise überprüft bzw. qualifiziert werden. Hierzu kann der Stator des Winkelmessgeräts auf dem Drehteller des Koordinatenmessgeräts angeordnet werden und der Rotor des Winkelmessgeräts kann an der Halterung an der Tastelementaufnahme fixiert werden. Wird nun der Drehteller in definierter Weise gedreht, so kommt es zu einer relativen Drehbewegung zwischen Stator und Rotor, die von dem Winkelmessgerät erfasst werden kann. Durch Vergleich der definierten Drehung des Drehtellers bzw. des Stators des Winkelmessgeräts und der Erfassung des Drehwinkels zwischen Stator und Rotor durch das Winkelmessgerät selbst, kann bestimmt werden, inwieweit eine Abweichung zwischen den vom Winkelmessgerät erfassten Drehwinkeln und den durch das Koordinatenmessgerät vorgegebenen oder durch die Drehwinkelerfassungseinrichtung des Koordinatenmessgeräts erfassten Drehwinkeln vorliegt. Dabei wird angenommen, dass die Genauigkeit des Drehtisches deutlich höher ist als die des zu messenden Messsystems.
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Ein weiterer Vorteil des Systems ist, dass der Aufbau sehr flexibel ist und bei unterschiedlichen Teilen der Aufbau nicht geändert werden muss. Entsprechend kann dieser Ablauf auch automatisiert werden.
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Eine mögliche Abweichung von einer reinen Drehbewegung zwischen Stator und Rotor, beispielsweise durch eine axiale Bewegung des Rotors bezüglich des Stators bei der Drehung zueinander oder durch einen radialen Versatz des Rotors bei der Drehbewegung durch einen Axial - Fehler bzw. Taumel oder eine Unwucht des Rotors, kann durch eine entsprechende Bewegung der Tastelementaufnahme gemäß den mindestens zwei, vorzugsweise drei unabhängigen Raumrichtungen ausgeglichen werden.
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Zudem ist es möglich die Bewegung der Tastelementaufnahme zum Ausgleich eines axialen und / oder radialen Versatzes des in der Halterung aufgenommenen Endes des Rotors bezüglich einer Sollposition zu erfassen und somit die Abweichung der Drehbewegung eines Rotors in einem Stator eines Winkelmessgeräts zu erfassen.
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Statt eines Winkelmessgeräts kann auch ein Getriebe überprüft bzw. qualifiziert werden, wobei die drehbar zueinander angeordneten Bauteile die Antriebswelle und die Abtriebswelle des Getriebes sein können. Die Antriebswelle kann wiederum an dem Drehteller des Koordinatenmessgeräts befestigt werden und die Abtriebswelle kann drehbar an der Halterung an der Tastelementaufnahme angeordnet werden. Insbesondere kann die Abtriebswelle über eine Winkelmesseinrichtung drehbar an der Halterung der Tastelementaufnahme angeordnet werden. Durch Drehung des Drehtellers kann die drehfest auf dem Drehteller angeordnete Antriebswelle des Getriebes bewegt werden und über das Getriebe auch eine Drehbewegung der Abtriebswelle verursachen. Ein möglicher axialer und / oder radiale Versatz der an der Halterung der Tastelementaufnahme angeordneten Abtriebswelle bezüglich einer Sollposition kann durch die entsprechende Bewegung der Tastelementaufnahme ausgeglichen und / oder erfasst werden.
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Zudem kann an der Halterung an der Tastelementaufnahme eine Winkelmesseinrichtung zur Messung der relativen Drehung der Abtriebswelle in Bezug auf die Halterung angeordnet sein, sodass mit der von dem Koordinatenmessgerät vorgegebenen und / oder mit der durch die Drehwinkelerfassungseinrichtung des Koordinatenmessgeräts 1 erfassten Drehung der Antriebswelle ein Vergleich mit der ermittelten Drehung der Abtriebswelle ermöglicht wird.
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Ferner kann durch die Bestimmung der Antriebskraft bzw. des Drehmoments des Drehtellers die Drehsteifigkeit des Getriebes erfasst werden, solange diese geringer ist, als die Drehsteifigkeit des Messkopfes.
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Zur exakten zentrierten Anordnung des ersten Bauteils am Drehteller des Koordinatenmessgeräts kann ein Backenfutter verwendet werden, welches an dem Drehteller angeordnet werden kann.
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Durch Wiederholung der Messungen mit unterschiedlicher Anordnung der zu überprüfenden Bauteile an dem Koordinatenmessgerät können die Messungen verfeinert werden, indem Einflüsse durch die Anordnung der zu überprüfenden Bauteile am Koordinatenmessgerät eliminiert werden. Beispielsweise können Messungen mit unterschiedlicher Anordnung des Drehtellers am Koordinatenmessgerät und / oder eines Backenfutters am Drehteller durchgeführt werden, beispielsweise durch eine um einen Drehwinkel versetzte Anordnung des Drehtellers bzw. des Backenfutters am Koordinatenmessgerät.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird weiterhin eine Halterung für die Aufnahme eines Bauteils an einer Tastelementaufnahme eines Koordinatenmessgeräts vorgeschlagen, mit welcher eine Welle bzw. ein drehbares Bauteil eines zu überprüfenden Geräts drehfest oder drehbar an der Tastelementaufnahme eines Koordinatenmessgeräts aufgenommen werden kann.
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Darüber hinaus wird ein Koordinatenmessgerät mit einer entsprechenden Halterung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, wobei das Koordinatenmessgerät insbesondere weitere Halterungen, wie eine Gehäusehalterung zur Lagerung bzw. Fixierung eines Gehäuses von zumindest einem der zu überprüfenden Bauteile aufweisen kann. Eine entsprechende Gehäusehalterung kann beispielsweise am Sockel des Koordinatenmessgeräts vorgesehen sein.
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Wird diese Halterung entsprechend größer ausgelegt, lassen sich damit auch ganze Elektromotoren, wie sie beispielsweise in der Automobilindustrie eingesetzt werden, vermessen.
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Figurenliste
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Die beigefügten Zeichnungen zeigen in rein schematischer Weise in
- 1 eine Seitenansicht eines Koordinatenmessgeräts mit erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur erfindungsgemäßen Qualifizierung eines Winkelmessgeräts,
- 2 eine Seitenansicht eines Koordinatenmessgeräts mit erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur erfindungsgemäßen Qualifizierung eines Getriebes und in
- 3 eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Halterung.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele ersichtlich. Allerdings ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt.
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Die 1 zeigt in einer Seitenansicht ein Koordinatenmessgerät 1, wie es für die Vermessung von unterschiedlichsten Bauteilen eingesetzt werden kann. Das Koordinatenmessgerät 1, das in Portal - Bauweise aufgebaut ist, weist einen Sockel 3 auf, auf dem ein Portal 2 mit zwei Säulen 4 gelagert ist, welches in X - Richtung, die durch den Pfeil 5 gekennzeichnet ist, verfahrbar ist. Die X - Richtung verläuft somit senkrecht zur Bildebene. An den beiden Säulen 4 des Portals 2 ist ein Querbalken 6 angeordnet, an dem ein Messkopf 7 ausgebildet ist, der entlang des Querbalkens 6 in Y - Richtung, die durch den Doppelpfeil 8 angezeigt ist, verschiebbar ist. Zudem ist der Messkopf 7 an dem Querbalken 6 so gelagert, dass er gemäß dem Doppelpfeil 9 in Z - Richtung verstellbar ist, sodass sein Abstand bezüglich des Sockels 3 verstellt werden kann. An dem Messkopf 7 wird üblicherweise zur Vermessung eines Bauteils ein Sensor oder Tastelement angeordnet, sodass der Messkopf 7 auch als Tastelementaufnahme bezeichnet werden kann. Durch die Verfahrbarkeit der Tastelementaufnahme in drei unabhängige Raumrichtungen gemäß dem kartesischen Koordinatensystem XYZ kann eine 3 - dimensionale Vermessung von Bauteilen durchgeführt werden.
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Für die erfindungsgemäße Verwendung des Koordinatenmessgerät 1 wird anstelle eines Tastelements an dem Messkopf 7 bzw. der Tastelementaufnahme eine Halterung 10 angeordnet, in der ein Rotor 17 eines Winkelmessgeräts 15 befestigt werden kann.
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Das Koordinatenmessgerät 1 weist weiterhin einen Drehteller 11 auf, der ein Backenfutter 12 umfasst, um damit in zentrierter Weise Bauteile aufnehmen zu können, die beispielsweise in dem Koordinatenmessgerät 1 vermessen werden sollen. Bei der in 1 gezeigten Verwendung des Koordinatenmessgeräts 1 ist in dem Backenfutter 12 des Drehtellers 11 der Stator 16 des Winkelmessgeräts 15 zentriert gelagert.
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Der Drehteller 11 des Koordinatenmessgeräts 1 weist einen Antrieb auf, mit dem der Drehteller 11 um eine zentrale Drehachse 18 gedreht werden kann. Die Drehposition des Drehtellers 11 kann durch eine Drehwinkelerfassungseinrichtung des Koordinatengeräts 1, die nicht näher dargestellt ist, erfasst werden.
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Für die dreidimensionale Vermessung von Bauteilen, die auf dem Drehteller 11 angeordnet werden können, weist das Koordinatenmessgerät 1 auch entsprechende Antriebe für das Portal 2 und den Messkopf 7 auf, wobei durch eine entsprechende Steuerung, die ebenfalls nicht näher dargestellt ist, die Position des Portals 2 sowie des Messkopfs 7 bezüglich des Querbalken 6 erfasst werden kann.
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Das Koordinatenmessgerät 1 wird nun zur Qualifizierung des Winkelmessgeräts 15 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 so betrieben werden, dass der Drehteller 11 in einer definierten Art und Weise um seine Achse 18 gedreht wird. Damit wird auch der Stator 16, der in dem Backenfutter 12 des Drehtellers 11 eingespannt ist, entsprechend gedreht. Gleichzeitig wird jedoch der Rotor 17, der fest in der Halterung 10 eingespannt ist, durch die Halterung 10 drehfest gehalten, sodass der Stator 16 entsprechend der Drehung des Drehtellers 11 relativ zum Rotor 17 verdreht wird. Für die Überprüfung bzw. Qualifizierung des Winkelmessgeräts 15 kann nunmehr die vom Koordinatenmessgerät 1 erfasste Drehung des Drehtellers 11 mit der vom Winkelmessgerät 15 erfassten Drehung des Stators 16 bezüglich des Rotors 17 verglichen werden.
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Während der Überprüfung bzw. bzw. Qualifizierung des Winkelmessgeräts 15 wird der Messkopf 7 so eingestellt, dass eventuelle axiale und / oder radiale Bewegungen des in der Halterung 10 aufgenommenen Endes des Rotors 17 ausgeglichen werden. Dies kann so erfolgen, dass der Messkopf 7 so betrieben wird, dass keine Kraft und / oder kein Drehmoment zwischen Messkopf 7 und Rotor 17 ausgeübt werden. Gleichzeitig kann die Bewegung des Messkopfs 7 zum Ausgleich von möglichen radialen und / oder axialen Bewegungen des in der Halterung 10 aufgenommen Endes der des Rotors 17 erfasst werden, sodass eventuelle Abweichungen der Drehbewegung des Rotors 17 im Stator 16 von einer reinen Drehbewegung hinsichtlich einer axialen Bewegung und / oder einer radialen Unwucht bestimmt werden können.
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Damit kann in sehr einfacher Weise ohne großen zusätzlichen Aufwand ein Koordinatenmessgerät 1 zur Qualifizierung von Winkelmessgeräten 15 verwendet werden. Es ist lediglich eine spezielle Halterung 10 für den Rotor 17 notwendig, die in der Tastelementaufnahme bzw. den Messkopf 7 angeordnet werden muss.
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Darüber hinaus können auch weitere Geräte mit drehbar zueinander angeordneten Bauteilen überprüft bzw. qualifizierte werden, wie beispielsweise Getriebe. Ein entsprechendes Beispiel ist in der 2 dargestellt.
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Bei dieser Ausführungsform wird das Getriebe 25 mit seiner Antriebswelle 26 wiederum in zentrierter Weise im Backenfutter 12 des Drehtellers 11 bezüglich der Drehachse 18 des Drehtellers 11 angeordnet. Die Abtriebswelle 27 des Getriebes 25 wird über eine Winkelmesseinrichtung 13 wiederum an einer Halterung 10 am Messkopf 7 des Koordinatenmessgeräts 1 angeordnet. Über eine Sockelhalterung 14, die am Sockel 3 des Koordinatenmessgeräts 1 angeordnet ist, wird das Getriebegehäuse 28 fixiert, sodass bei einer Drehung des Drehtellers 11 die Antriebswelle 26 angetrieben wird und gemäß der Übersetzung des Getriebes 25 die Abtriebswelle 27 ebenfalls gedreht wird. Die Drehung der Abtriebswelle 27 bezüglich der Halterung 10 kann durch die Winkelmesseinrichtung 13 erfasst werden, während die Drehung des Drehtellers 11 wiederum durch die entsprechende Drehwinkelerfassungseinrichtung des Koordinatenmessgeräts 1 ermittelt werden kann. Damit lässt sich ebenfalls in einfacher Weise das Drehverhältnis der Antriebswelle 26 zur Abtriebswelle 27 bestimmen. Ferner kann durch eine Erfassung der Antriebsleistung bzw. des Drehmoments des Drehtellers 11 die Drehfestigkeit des Getriebes 45 ermittelt werden, beispielsweise durch Erfassung des Antriebsstroms für den Drehteller 11.
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Die Messungen zur Überprüfung bzw. Qualifizierung von drehbar zueinander gelagerten Bauteilen können weiterhin dadurch verfeinert werden, dass die zu qualifizierenden Komponenten, wie beispielsweise das Winkelmessgerät 15 oder das Getriebe 28 in unterschiedlichen Drehpositionen auf dem Drehteller 11 angeordnet werden können, um Messfehler der Lagerung zu eliminieren. Beispielsweise kann das Backenfutter 12 in unterschiedlichen Winkelpositionen bezüglich der Drehachse 18 auf dem Drehteller 11 angeordnet werden, um Einflüsse des Drehtellers 11 bzw. des Backenfutters 12 auf die Messung zu eliminieren.
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Die Halterung 10 kann in verschiedener Art und Weise ausgebildet sein, um die entsprechenden Bauteile, wie den Rotor 17 des Winkelmessgeräts 15 oder die Abtriebswelle 27 bzw. die Winkelmesseinrichtung 13 in der Halterung 10 aufnehmen zu können. Ein Beispiel ist in der 3 gezeigt, wobei die in der 3 gezeigte Halterung 10 für die Qualifizierung des Winkelmessgeräts 15 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 Verwendung finden kann. Die Halterung 10 weist einen Flanschkörper 19 auf, an dem ein Befestigungsstutzen 20 für die Aufnahme der Halterung 10 am Messkopf 7 bzw. der Tastelementaufnahme vorgesehen ist. Gegenüberliegend dem Befestigungsstutzen 20 ist eine Aufnahmebuchse 21 ausgebildet, die einen Aufnahmeraum 22 für den Rotor 17 des Winkelmessgeräts 15 definiert. Zur Fixierung des Rotors 17 ist in der Seitenwand des Aufnahmeraums 22 mindestens eine Durchgangsöffnung 23 ausgebildet, in die eine Fixierschraube 24 eingesetzt werden kann, um den Rotor 17 im Aufnahmeraum 22 zu verklemmen.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass vielmehr Abwandlungen in der Weise möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen von Merkmalen verwirklicht werden können, ohne dass der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche verlassen wird. Insbesondere schließt die vorliegende Offenbarung sämtliche Kombinationen der in den verschiedenen Ausführungsbeispielen gezeigten Einzelmerkmale mit ein, sodass einzelne Merkmale, die nur in Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel beschrieben sind, auch bei anderen Ausführungsbeispielen oder nicht explizit dargestellten Kombinationen von Einzelmerkmalen eingesetzt werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Koordinatenmessgerät
- 2
- Portal
- 3
- Sockel
- 4
- Säule
- 5
- X - Richtung
- 6
- Querbalken
- 7
- Messkopf oder Tastelementaufnahme
- 8
- Y - Richtung
- 9
- Z - Richtung
- 10
- Halterung
- 11
- Drehteller
- 12
- Backenfutter
- 13
- Winkelmesseinrichtung
- 14
- Sockelhalterung
- 15
- Winkelmessgerät
- 16
- Stator
- 17
- Rotor
- 18
- Drehachse
- 19
- Flanschkörper
- 20
- Befestigungsstutzen
- 21
- Aufnahmebuchse
- 22
- Aufnahmeraum
- 23
- Durchgangsöffnung
- 24
- Fixierschraube
- 25
- Getriebe
- 26
- Antriebswelle
- 27
- Abtriebswelle
- 28
- Getriebegehäuse
