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Die
Erfindung betrifft einen Trägerkopf
für die Aufnahme
eines Werkstücks
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, und insbesondere einen Trägerkopf,
der in einem Halterungssystem für
die Anordnung eines Werkstücks
in einer Messposition eingesetzt werden kann.
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Ein
Halterungssystem, bei dem ein Trägerkopf
der eingangs genannt Art Verwendung findet, ist zum Beispiel aus
dem deutschen Gebrauchsmuster
DE 299 11 395 U1 bekannt. Derartige Halterungssysteme
werden beispielsweise in der Automobilindustrie, insbesondere in
den Entwicklungs-, Design- und Fertigungsabteilungen zur Vermessung
von Karosserieteilen, Fahrzeuginnenverkleidungen und dergleichen
eingesetzt. Mittels des Halterungssystems wird ein zu vermessendes
Werkstück
in einer definierten Referenzposition gehalten, die vorzugsweise in
allen Entwicklungs- und Fertigungsschritten die gleiche ist.
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Das
aus der
DE 299 11
395 U1 bekannte Halterungssystem ist gekennzeichnet durch
eine Basisplatte, auf der mehrere Trägersäulen in einer reproduzierbaren
Anordnung montierbar sind, wobei auf den Trägersäulen jeweils ein Trägerkopf
für die Aufnahme
eines Werkstücks
angeordnet ist. Der Aufbau dieses Halterungssystems nach dem Baukastenprinzip
bietet eine verbesserte Variabilität und eine einfachere Herstellung
und Montage des Halterungssystems. Die Trägerköpfe sind mittels Schraubverbindungen
austauschbar an den Trägersäulen befestigt,
um das Halterungssystem für
verschiedene Werkstücke
umrüsten
zu können.
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Während der
Abstützung
eines Werkstücks durch
die mehreren Trägerköpfe des
Halterungssystems kann das Werkstück an den freiliegenden Stellen
vermessen werden. Um das Werkstück
bei Bedarf auch an den Stellen vermessen zu können, an denen es auf einem
Trägerkopf
aufliegt, wird bei dem herkömmlichen
Halterungssystem der entsprechende Trägerkopf entfernt oder durch
einen anderen Trägerkopf
ersetzt, der einen sogenannten Messluftspalt zwischen sich und dem
Werkstück
frei lässt,
sodass das Werkstück
auch in diesem Bereich mit einfachen Messmitteln vermessen werden
kann. Das Umrüsten des
Trägerkopfes
zur Erzeugung eines Messluftspaltes (Messluftposition) und das Wiederherstellen
der Referenzposition nach erfolgter Vermessung dieser Stelle sind
relativ aufwändig
und zeitintensiv, insbesondere da dies für die einzelnen Trägerköpfe nicht gleichzeitig,
sondern nacheinander durchgeführt werden
muss. Es besteht deshalb Bedarf an einem Halterungssystem bzw. einem
Trägerkopf
für ein
Halterungssystem mit dem schnell und auf einfache Weise zwischen
der Referenzposition und der Messluftposition gewechselt werden
kann.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen
Trägerkopf
für die
Aufnahme eines Werkstücks
bereitzustellen, der ein schnelles und einfaches Wechseln zwischen
seiner Referenzposition und seiner Messluftposition ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Trägerkopf mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Der
Trägerkopf
für die
Aufnahme eines Werkstücks
gemäß der vorliegenden
Erfindung weist eine Befestigungseinrichtung zur Befestigung des Trägerkopfes
auf einer Trägersäule oder
dergleichen eines Halterungssystems und einer Anlagefläche zur Anlage
eines Werkstücks
auf. Ferner ist der Trägerkopf
aus einem die Befestigungseinrichtung aufweisenden Unterteil und
einem die Anlagefläche
aufweisenden Oberteil aufgebaut ist, wobei das Oberteil und das
Unterteil voneinander trennbar sind; und außerdem ist eine Platte vorgesehen,
die wahlweise zwischen das Unterteil und das Oberteil zwischengelegt
werden kann, wobei sich die Anlagefläche des Trägerkopfes bei zwischengelegter
Platte in einer Referenzposition zur Kontaktierung des Werkstücks befindet
und sich die Anlagefläche
des Trägerkopfes ohne
zwischengelegte Platte in einer Messluftposition zum Bereitstellen
eines vorzugsweise definierten Abstandes zu dem Werkstück befindet.
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Durch
die zweigeteilte und trennbare Ausbildung des Trägerkopfes ist zum einen das
die Anlagefläche
aufweisende Oberteil des Trägerkopfes
austauschbar, ohne dass der gesamte Trägerkopf gewechselt werden muss,
und zum anderen kann eine Platte zwischengelegt bzw. entnommen werden,
wodurch schnell und auf einfache Weise zwischen einer Referenzposition,
in welcher das Werkstück
auf der Anlagefläche
des Trägerkopfes
aufliegt, und einer Messluftposition, in welcher zwischen der Anlagefläche des
Trägerkopfes
und dem Werkstück
ein definierter Abstand (Messluftspalt) vorgesehen ist, um das Werkstück auch
an dieser Stelle vermessen zu können,
gewechselt werden kann. Durch den schnellen Wechsel zwischen Referenzposition
und Messluftposition kann die für
die Vermessung des gesamten Werkstücks erforderliche Zeit deutlich
reduziert werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Platte an einer Halterung, welche an dem Unterteil oder
dem Oberteil angebracht ist, derart befestigt, dass sie wahlweise
zwischen das Unterteil und das Oberteil eingeschwenkt und ausgeschwenkt
werden kann. Die Platte ist damit unverlierbar an dem Trägerkopf
angebracht und kann durch eine einfache Schwenkbewegung schnell
zwischen Referenzposition und Messluftposition gewechselt werden.
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Um
die Reproduzierbarkeit der Position der Anlagefläche des Trägerkopfes bei einem Austausch des
die Anlagefläche
aufweisenden Oberteils oder einem Wechsel des Trägerkopfes zwischen Referenzposition
und Messluftposition zu gewährleisten, weist
das Unterteil und/oder das Oberteil des Trägerkopfes vorteilhafterweise
eine Positioniereinrichtung auf, mit welcher die Relativposition
zwischen dem Unterteil und dem Oberteil festgelegt ist.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Anlagefläche des
Trägerkopfes
verstellbar ausgebildet.
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Vorzugsweise
weist der Trägerkopf
ferner wenigstens einen zu der Anlagefläche öffnenden Kanal auf, der mit
einer Unterdruckquelle verbindbar ist, sodass das Werkstück ohne
mechanische Spanneinrichtungen oder dergleichen gegen die Anlagefläche des
Trägerkopfes
gedrückt
bzw. gesaugt werden kann.
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Ferner
kann der Trägerkopf
eine Messeinrichtung zum Beispiel in Form einer Messkugel an einer
definierten Stelle des Trägerkopfes
aufweisen, mit welcher die Position des Trägerkopfes überprüft werden kann.
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Obige
sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
anhand der folgenden detaillierten Beschreibung eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich.
Darin zeigen:
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1 eine Seitenansicht eines
Halterungssystems zur Aufnahme eines Werkstücks, bei dem der Trägerkopf
gemäß der vorliegenden
Erfindung einsetzbar ist;
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2 eine perspektivische Darstellung
eines Trägerkopfes
gemäß einem
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung mit getrenntem Oberteil; und
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3A + 3B zwei schematische Seitenansichten
des Trägerkopfes
von 2 in Referenzposition
bzw. in Messluftposition zur Erläuterung
der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Trägerkopfes.
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In 1 ist zunächst der
Aufbau eines Halterungssystems zur Aufnahme eines Werkstücks dargestellt,
bei dem vorteilhafterweise ein Trägerkopf der Erfindung eingesetzt
werden kann. Anhand der 2 und 3 werden anschließend der
Aufbau und die Funktionsweise eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Trägerkopfes
näher erläutert.
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Das
Halterungssystem enthält
eine Basisplatte
10, die beispielsweise auf einer Grundplatte
12 einer
(nicht dargestellten) Koordinatenmesseinrichtung in einer vorbestimmten
Position angeordnet ist. Auf der Basisplatte
10 sind mehrere
Trägersäulen
14, zum
Beispiel in Form von Aluminiumhohlprofilen mit quadratischem Querschnitt,
an definierten Positionen reproduzierbar angeordnet. Mit den Bezugszeichen
16 sind
verschiedene Querverstrebungen bezeichnet, mit denen die Trägersäulen
14 insbesondere
bei einem aufliegenden Werkstück
stabilisiert werden sollen. Die Befestigung der Trägersäulen
14 an
der Basisplatte
10 ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung,
weshalb an dieser Stelle hierauf nicht näher eingegangen werden soll.
Die Erfindung ist insbesondere nicht auf eine spezielle Art der
Befestigung der Trägersäulen
14 eingeschränkt; ein
Beispiel einer vorteilhaften Befestigung der Trägersäulen
14 auf der Basisplatte
10 ist
in der bereits eingangs genannten
DE 299 11 395 U1 im Detail beschrieben.
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Auf
jeder der Trägersäulen 14 ist
ein Trägerkopf 18 montiert,
beispielsweise mittels Schrauben befestigt. Auf den Anlageflächen (später beschrieben)
der Trägerköpfe 18 liegt
ein zu vermessendes Werkstück 20 auf.
Das Werkstück 20 kann
zum Beispiel ein aus Blech gepresstes Karosserieteil oder ein aus
einem Kunststofflagenmaterial hergestelltes Formteil sein.
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Wie
in 1 angedeutet, können die
Trägerköpfe 18 ferner
wenigstens einen zu ihrer Anlagefläche öffnenden Kanal 22 aufweisen,
der an der dem Werkstück 20 abgewandten
Seite mit einer Unterdruckquelle (nicht dargestellt) verbindbar
ist. Hierzu ist durch den Innenraum der Trägersäule 14 eine Unterdruckleitung
geführt,
die mit einem Sauganschluss 24 am unteren Endbereich der
Trägersäule 14 verbunden
ist. Auf diese Weise kann ein zu vermessendes Werkstück 20 mittels
Unterdruck an die Anlageflächen
der Trägerköpfe 18 verformungsfrei
und ohne mechanische Spannvorrichtungen angesaugt werden.
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Außerdem können die
Anlageflächen
der Trägerköpfe 18 mit
einem vorstehenden Dorn 26 oder dergleichen versehen sein,
der in eine entsprechende Bohrung oder Ausnehmung in dem zu vermessenden
Werkstück 20 eingreift.
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Wie
in der perspektivischen Darstellung von 2 gezeigt, ist der Trägerkopf 18 gemäß der Erfindung
aus einem Unterteil 28 und einem Oberteil 30 aufgebaut.
Während
das Oberteil 30 des Trägerkopfes 18 insbesondere
die Anlagefläche
zur Aufnahme des Werkstücks 20 aufweist,
ist das Unterteil mit einer Befestigungseinrichtung zur Befestigung
des Trägerkopfes 18 auf
einer Trägersäule 14 versehen.
Die Befestigungseinrichtung besteht beispielsweise aus einer Basis 32,
in der mehrere Bohrungen 34 ausgebildet sind, die mit Gewindebohrungen
in der Oberseite einer Trägersäule 14 fluchten
und durch welche Schrauben in die Gewindebohrungen der Trägersäule 14 einschraubbar
sind.
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Wie
in 2 zu erkennen, sind
das Unterteil 28 und das Oberteil 30 des Trägerkopfes 18 voneinander
trennbar. Auf diese Weise ist zum Beispiel das Oberteil 30 mit
der Anlagefläche
für das
Werkstück 20 auf
einfache Weise austauschbar, ohne den gesamten Trägerkopf 18 wechseln
zu müssen.
Um eine reproduzierbare Positionierung des Oberteils 30 auf dem
Unterteil 28 des Trägerkopfes 18 zu
gewährleisten,
sind sowohl das Oberteil 30 als auch das Unterteil 28 jeweils
mit einem Stift 36 bzw. 38 und einer Bohrung (in 2 nicht zu erkennen) versehen.
Die Stifte 36, 38 des einen Bauteils von Oberteil 30 und Unterteil 28 passen
jeweils in die zugehörige
Bohrung des anderen Bauteils von Oberteil 30 und Unterteil 28.
Diese Stifte 36, 38 und Bohrungen bilden eine Positioniereinrichtung,
mit der die Relativposition zwischen Oberteil 30 und Unterteil 28 des
Trägerkopfes 18 verdrehsicher
festgelegt ist.
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Des
Weiteren ist in dem Unterteil 28 des Trägerkopfes 18 quer
zu der Bohrung der Positioniereinrichtung ein Bolzen 40 vorgesehen,
der in Richtung auf die Bohrung vorgespannt ist und mit einem stirnseitigen
Vorsprung versehen ist, der in die Ringnuten 42 des zugehörigen Stiftes 36 an
dem Oberteil 30 des Trägerkopfes 18 eingreifen
kann, sodass der Stift 36 in der Bohrung lösbar verrastet
werden kann. Wie in
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2 zu erkennen, weist der
Stift 36 des Oberteils 30 des Trägerkopfes 18 zwei
beabstandete Ringnuten 42 auf, welche den zwei unterschiedlichen Betriebspositionen
(siehe weiter unten) des Trägerkopfes 18 entsprechen.
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Weiter
ist an dem Oberteil 30 des Trägerkopfes 18 eine
Messeinrichtung 44 in Form einer Messkugel angebracht.
Mit Hilfe dieser Messkugel 44 können die Positionen der auf
den Trägersäulen 14 des Halterungssystems
montierten Trägerköpfe 18 eingemessen
und überprüft werden.
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Des
Weiteren weist der Trägerkopf 18 der
Erfindung eine Platte 46, eine sogenannte Messluftplatte
auf. Diese Platte 46 ist an einer Halterung 48 in Form
eines Haltestiftes angebracht, welche an dem Unterteil 28 des
Trägerkopfes 18 befestigt
ist. Die Befestigung der Halterung 48 an dem Unterteil 28 des Trägerkopfes 18 ist
bevorzugt, grundsätzlich
ist es aber auch denkbar, die Halterung an dem Oberteil 30 des
Trägerkopfes 18 zu
befestigen.
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Außerdem ist
die Platte 46 an dem Haltestift 48 derart angebracht,
dass sie zwischen einer ersten Stellung (links in 2, siehe auch 3A), in der sie zwischen das Unterteil 28 und
das Oberteil 30 des Trägerkopfes 18 zwischengelegt
ist, und einer zweiten Stellung (rechts in 2, siehe auch 3B), in der sie aus dem Trägerkopf 18 heraus
geschwenkt ist, bewegbar ist. Hierzu ist die Platte 46 einerseits längs des
Haltestiftes 48 in dessen axialer Richtung verschiebbar
und andererseits um den Haltstift 48 mit dem Haltestift
als Drehachse drehbar. Die Platte 46 ist außerdem mit
zwei Bohrungen 50 versehen, welche den Bohrungen des Unterteils 28 bzw.
des Oberteils 30 entsprechen, sodass die Stifte 36, 38 des
Unterteils 28 und des Oberteils 30 in der ersten
Stellung der Platte 46 auch durch diese Bohrungen 50 der Platte 46 hindurch
ragen können
und gleichzeitig die Platte 46 in ihrer Position zwischen
dem Unterteil 28 und dem Oberteil 30 des Trägerkörpers 18 fixiert
ist.
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3A zeigt in einer schematischen
Seitenansicht die Platte 46 in ihrer ersten Stellung, in
der sie zwischen das Unterteil 28 und das Oberteil 30 des Trägerkörpers 18 zwischengelegt
ist. In dieser ersten Stellung der Platte 46 befindet sich
der Trägerkörper 18 in
seiner Referenzposition, d. h. die Anlagefläche des Oberteils 30 des
Trägerkörpers 18 ist
mit einem auf das Halterungssystem aufgelegten, zu vermessenden
Werkstück 20 in
Kontakt.
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Soll
nun das Werkstück 20 auch
in dem Bereich des Trägerkörpers 18 vermessen
werden, so wird zwischen dem Trägerkörper 18 und
der Unterseite des zu vermessenden Werkstücks 20 ein sogenannter
Messluftspalt eingereicht, sodass die Unterseite des Werkstücks für eine gewünschte Messung frei
zugänglich
ist. Hierzu wird zunächst
das Oberteil 30 des Trägerkörpers 18 von
dem Unterteil 28 und der Platte 46 abgehoben,
dann wird die Platte 46 aus dem Trägerkörper 18 um den Haltestift 48 als
Drehachse heraus geschwenkt, und schließlich wird das Oberteil 30 wieder
auf das Unterteil 28 des Trägerkörpers 18 aufgesetzt,
wie dies in 3B dargestellt ist.
In dieser Messluftposition des Trägerkörpers 18 ist die Anlagefläche des
Oberteils 30 des Trägerkörpers 18 von
der Unterseite des zu vermessenden Werkstücks 20 beabstandet,
wobei der so gebildete Messluftabstand 52 entsprechend
der Dicke der Platte 46 wohldefiniert ist.
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Nach
erfolgter Vermessung des Werkstücks 20 im
Bereich des Trägerkörpers 18 wird
die Platte 46 wieder in ihre erste Stellung zwischen dem
Oberteil 30 und dem Unterteil 28 des Trägerkörpers 18 gebracht,
indem die oben angeführten
Schritte in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden. Der Trägerkörper 18 befindet
sich dann automatisch wieder in seiner definierten Referenzposition
(3A), ohne neu justiert
werden zu müssen.
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Es
ist somit 0schnell und auf einfache Weise möglich, zwischen einer Referenzposition
des Trägerkörpers 18 (3A) und einer Messluftposition des
Trägerkörpers 18 (3B) zu wechseln. Für diesen
Wechsel ist kein Austausch des gesamten Trägerkörpers 18 und keine
Neujustierung der Position des Trägerkörpers 18 erforderlich;
die Referenzposition ist daher ohne großen Zeitaufwand reproduzierbar.
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Während die
vorliegende Erfindung oben anhand eines speziellen Ausführungsbeispiels
eines Trägerkopfes
erläutert
worden ist, ist die Erfindung selbstverständlich nicht nur auf dieses
Ausführungsbeispiel
beschränkt.
Für den
Fachmann sind vielmehr verschiedene Abwandlungen und Modifikationen
einzelner oder mehrerer Merkmale des beschriebenen Trägerkopfes
offensichtlich.
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In
dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist
die Platte 46 um eine als Haltstift ausgebildete Halterung 48 drehbar
angebracht. Es ist aber ebenso denkbar, die Halterung 46 in
Form eines Gelenks oder eines Scharniers zu konstruieren, um welches die
Platte zwischen ihrer ersten und ihrer zweiten Stellung verschwenkbar
gehalten ist. Auch ist die Anzahl der Stifte 36, 38 und
Bohrungen der Positioniereinrichtung nicht auf zwei beschränkt; es
können
beispielsweise auch drei oder mehr Stifte mit entsprechenden Bohrungen
vorgesehen sein. Außerdem
ist es auch möglich,
nur einen Stift mit entsprechender Bohrung vorzusehen, wobei in
diesem Fall die Verdrehsicherung der Anordnung in das Zusammenspiel zwischen
Stift und Bohrung integriert ist.
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- 10
- Basisplatte
- 12
- Grundplatte
einer Koordinatenmesseinrichtung
- 14
- Trägersäulen
- 16
- Querverstrebungen
- 18
- Trägerkopf
- 20
- Werkstück
- 22
- Kanal
- 24
- Sauganschluss
- 26
- Dorn
- 28
- Unterteil
- 30
- Oberteil
- 32
- Basis
- 34
- Bohrungen
- 36
- Stift
an 30
- 38
- Stift
an 28
- 40
- Bolzen
- 42
- Ringnuten
- 44
- Messkugel
- 46
- Messluftplatte
- 48
- Haltestift
für 46
- 50
- Durchbohrungen
in 46
- 52
- Messluftspalt