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