EP2155444A2 - Einrichtung und verfahren zum einmessen von schwenkaggregaten, insbesondere an schneidmaschinen - Google Patents

Einrichtung und verfahren zum einmessen von schwenkaggregaten, insbesondere an schneidmaschinen

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Publication number
EP2155444A2
EP2155444A2 EP08758013A EP08758013A EP2155444A2 EP 2155444 A2 EP2155444 A2 EP 2155444A2 EP 08758013 A EP08758013 A EP 08758013A EP 08758013 A EP08758013 A EP 08758013A EP 2155444 A2 EP2155444 A2 EP 2155444A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
measuring
frame
tool
computer
tcp
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08758013A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jörg MÜGLITZ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ESAB Welding and Cutting GmbH
Original Assignee
ESAB Cutting Systems GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ESAB Cutting Systems GmbH filed Critical ESAB Cutting Systems GmbH
Publication of EP2155444A2 publication Critical patent/EP2155444A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
    • G01B21/04—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points
    • G01B21/042—Calibration or calibration artifacts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Program-controlled manipulators
    • B25J9/16—Program controls
    • B25J9/1679—Program controls characterised by the tasks executed
    • B25J9/1692—Calibration of manipulator
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Program-control systems
    • G05B19/02—Program-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form
    • G05B19/401—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form characterised by control arrangements for measuring, e.g. calibration and initialisation, measuring workpiece for machining purposes
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/50—Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
    • G05B2219/50021—Configuration, null point on tool relative to null point on workpiece
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/50—Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
    • G05B2219/50027—Go to workpiece surface plane and store position

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for calibrating pivoting units, in particular on cutting machines.
  • Pivoting units are devices that use two or three numerically controlled drives to change a tool in its orientation, ie to turn one point in several axes. They are part of numerically controlled machines or industrial robots, are influenced by a computer-based control in their movement behavior and used in various fields of technology.
  • TCP Tool Center Point
  • All axes of rotation must pass through this point, and it is at this point that the tool reference point, i. H. z. B. the center of a ball mill, lie.
  • TCP fixed or "kinematically decoupled” pivoting units in which by a meaningful structural design, eg. B. using coupling gears or sheet guides, a pivoting of the tool is made possible by the TCP.
  • a meaningful structural design eg. B. using coupling gears or sheet guides
  • a pivoting of the tool is made possible by the TCP.
  • the coarse position of the TCP is known. The exact position gives way to this u. U. on the order of a few millimeters from.
  • the measured values obtained are used to mechanically change geometric parameters (eg intersection distances, axis angles, etc.) on the swivel unit.
  • the swivel unit has corresponding devices, such as jig screws and adjusting devices.
  • gauges which are mounted on specially provided attachment points on the swivel unit and describe the ideal position of the TCP in the swivel assembly coordinate system by means of a punctiform tip (user manual Velomaster, ESAB Cutting Systems, 2003). After this point, the tool must be aligned in case of service or during initial startup.
  • dial gauges such. B. that described in DE 3822597A1. While only a qualitative and subjective statement about the position of the TCP is made with the teachings described above, measurements based on dial gauges can also yield quantitative statements. Even more so than with the teachings described above, the operator's expertise is required to deduce the position of the TCP from the displays of the dial gauges and derive therefrom calibration actions.
  • DE 10203002 B4 a device is described, which by means of dial gauges and the per se known for a long time principle of the coordinate metrology placed in the robot workspace and known in its theoretical position manufacturing devices, eg. B. for the production of body parts, points missing.
  • This is intended to precisely determine the real position of a production device and to generate offset values for the off-line generated robot programs.
  • the assembly must be very precise, as mounting tolerances are incorporated directly into the calibration accuracy.
  • At least three measuring points are required to determine the position of a manufacturing device. Therefore, as described in DE10203002 B4, at least three such devices must be installed on a manufacturing device to be calibrated or the device must be time-consuming placed in position.
  • the device must have a well-defined and repeatedly independently adjustable "zero" position. Their tolerances also flow directly into the calibration accuracy. For each additional manufacturing device additional facilities are necessary.
  • everyone Measured value ie at least 9 parameters per measurement, must be transferred to the robot controller, be it automatically or manually, and be calculated there.
  • certain measuring means are required on the robot, which leads to the question whether it is not the installation of the device on the robot and the approach of points of the manufacturing device, such. B, when setting up a workpiece in a milling machine using a probe, which represents technically and economically more favorable solution.
  • a system for the measurement of industrial robots, a number of systems are known which increase their absolute accuracy. These systems all work non-contact on an optical basis.
  • a system (prospectus documents Wiest AG, Königsbrunner Str.5, 86507 Oberottmarshausen) is based on a measuring ball, which is mounted on a robot tool flange and moved by the robot in a fixed measuring sensor. The measuring sensor contains five laser triangulation sensors that determine the center of the sphere with the help of special software.
  • a comparable system (brochure documents Fa. TECONSULT, Kaitenhofe Deutschen Che 17, 20S39 Hamburg) works inversely such that the measuring ball is spatially fixed and a special, equipped with cameras tool is attached to the robot flange.
  • EP 0963816A2 works with fixed-space cameras that determine the location of a specimen in space.
  • this system is suitable for measuring the movement of the test specimen in a significant part of the robot working space.
  • the task of calibration is so simple that the position axes, i. H. those that are responsible for the spatial position of the tool, have sufficient accuracy and an explicit, linear relationship between the movement of the linear axes and the movement of the TCP exists.
  • the influence of the position axes on the calibration can be neglected to a first approximation and the calibration is limited to the swivel unit, d. H. the device responsible for orienting the tool around the TCP.
  • the procedure of calibration on TCP fixed swivel units differs significantly from that of industrial robots in that it does not have to be done by parameterizing parameters within a software, but by changing mechanical parameters with the aid of adjusting devices.
  • the device should be small, lightweight, inexpensive but suitable for use in harsh environmental conditions of temperature and pollution.
  • the device and method should be machine-independent and self-sufficient can be used.
  • the object of the invention is further, the location of a tool center, z. B. the center of a ball cutter or the wire tip of a welding torch, relative to a fixed in the pan assembly Tool Center Point quickly, accurately and reproducibly to determine.
  • This situation determination should be made by a largely automatic process, the handling of which should be possible by a layman.
  • the object of the invention is also to propose a device that can be arbitrarily arranged in the machine coordinate system, quasi "by eye” and both relative to the machine and in itself does not require a fixed absolute position.
  • the object is achieved as follows, reference being made to claims 1, 5 and 6 with regard to the fundamental inventive concept.
  • the further embodiment of the invention results from the claims 2 to 4 and 7 and 8.
  • the device consists of a frame arrangement seen from the serial arrangement of members which are connected by joints. It is expressly pointed out that the joints can be formed both positively and materially.
  • On the frame distal member is a receptacle for the opposite to the direction of force non-positive, in the orthogonal to their orthogonal plane form-fitting connection to a measuring adapter available.
  • the measuring adapter consists of a ball located in the TCP of the tool installed in the swivel unit.
  • a special calibration tool must be added to the swivel unit or the head of the tool must be changed accordingly. So z. B. a cutting torch a suitably trained nozzle cap manually or automatically inserted into the burner.
  • the number of members of the device is chosen so that, depending on the structure and arrangement of the pivoting unit, a forced running during the calibration cycle and the degree of freedom is greater than 1 without connection between the device and the measuring adapter.
  • Arranged between each link is a measuring system.
  • each measuring system supplies measured data for a Cartesian measuring coordinate system without the need for a coordinate transformation.
  • the device should be approximately in the middle position. An internal reference position does not own the device.
  • the special computer program serving to display the measurement data has a "self-intelligence" and guides the program user through the calibration cycle in such a way that information is obtained from the measurement data that enables the state evaluation of the pivoting unit. that with a yes / no information, the exact calibration of the swivel unit is judged and given precise instructions for calibration in the decalibrated state. This makes it possible to transfer the calibration even to the uninitiated.
  • the calibration device becomes part of the machine.
  • the tool is at defined intervals, z. B. at the beginning of each shift or a new order or after a collision, automatically equipped by a changing device with the measuring adapter.
  • the machine moves the swivel unit into the calibration device permanently mounted in the machine coordinate system and the calibration cycle is executed as in expansion stage 2.
  • the current state of the swivel unit is stored in the machine.
  • the device is constructed of a frame carrying links such that the individual non-frame-fixed links consist of a monolithic, indivisible body made in one piece by stereolithography.
  • the swivel unit is constructed in such a way that extreme smoothness and practical freedom of play are guaranteed.
  • the movement of the TCP via the measuring adapter is completely imaged by the device and the device itself has no repercussions via the measuring adapter on the swivel unit.
  • the device according to the invention is recorded by means of a computer-based method in its measuring movements, evaluated and finally set the zero position of the TCP. This happens as follows:
  • the current measurement data is read synchronously by a computer-based arrangement in rapid succession, stored and graphically displayed on a display in the form of a trajectory.
  • the computer-based arrangement has an intelligent program such that it analyzes the stored data, a dependent on the particular application of the pivoting unit qualitative statement about its state delivers (swivel unit is adjusted / swivel unit is misaligned) and in the latter case, handouts for obtaining a adjusted state delivers.
  • the panning unit is calibrated the more accurate the smaller the amounts of the measured data are.
  • the device can be used in various ways. First, it is designed to interact with any computer via a standardized interface such that the measurement data provided by the device is available on the computer. computer display and this graphic information it the expert operator, z. As a service technician, allow to quickly and easily assess the condition of the swivel unit and to calibrate the swivel unit. On the part of the machine, a special NC program is started for this, which moves the swivel unit in a precisely defined manner.
  • FIG. 1 shows: a simplified three-dimensional representation of the Einmess
  • Figure 2 shows: a schematic representation of the device in the use case in conjunction with other components when calibrating a pivoting unit
  • FIGS. 1 and 2 mean:
  • Third member a Measuring rack 3, 7, 8 Measuring unit, 10, 1 1 Measuring pinion
  • the device consists of a serial arrangement of three members seen from the frame 1, the first member 3, the second member 4 and the third member 5, which are mutually orthogonally connected to each other and to the frame 1 by the sliding joints 12,13 and 14 , wherein the third member S is connected via the sliding joint 14 with the frame 1, the second member 4 above the sliding joint 13 with the third member S and the first member 3 via the sliding joint 12 with the second member 4. It is expressly pointed out that the sliding joints 12,13 and 14 can be formed both positive and cohesive.
  • At frame-first member 3 is a receptacle 3b for the opposite direction of gravity non-positive, in the orthogonal to their orthogonal plane positive connection to a measuring adapter 16 is present.
  • the measuring adapter 16 consists of a ball which is located in the TCP of the tool installed in the swivel unit. To do this, it must be accommodated in the swivel unit instead of the tool (eg the welding torch, the cutting torch, the milling cutter). So z. B. a cutting torch a suitably trained nozzle cap, which then represents the measuring adapter 16, manually or automatically inserted into the burner.
  • the number of members of the device is selected so that a forced operation sets in the calibration cycle and the degree of freedom is greater than 1 without connection between the measuring device and measuring adapter 16.
  • each link Arranged between each link are sensors 6, 7, 8. During a pivoting movement of the pivoting unit and the tool attached to it, the measuring device 16 connected to it via the measuring device is moved and each Meßaufhehmer 6.7,8 provides measurement data in a Cartesian measurement coordinate system without the need for a coordinate transformation.
  • the measuring device is arranged by means of the feet 17 arbitrarily in the working space of the portal machine 20.
  • the calibration device must be immovably fixed against the occurring during calibration, but very low forces, which is why the feet 17 are advantageously formed magnetically or suction feet.
  • the manual fixation of the measuring device in the machine working space and in its orientation to the axis directions of the gantry machine 20 "by eye” is quite sufficient.
  • the infeed device By program-controlled movement of the pivoting unit 21, the infeed device will move in the same way as the TCP of the tool 22, by the measuring adapter 16 and the receiving device 3b produced overflow, and it will, time-synchronized and in rapid succession, measured data from the relative movements of the links 3,4 and 5 won.
  • the current measurement data is converted by an electronic converter module 2 into a computer-readable, standardized signal and transmitted via a data line 23 to a personal computer 24. There, these data are read with a special computer program, stored and displayed on a display in the form of trajectories 25 computer graphics.
  • the measured data are stored and archived and give a reproducible, objective image of the current state of the pivoting unit 21.
  • the movement of the tool tip on TCP-fixed swivel units regardless of their kinematic structure and constructive design, consists of two circular arcs, which are in, usually orthogonal successive levels. Their superimposition gives rise to a Tonis.
  • the parameters of these geometric objects can be determined. The parameters are a measure of the deviation of the position of the TCP from the ideal position.
  • the special computer program has a "Eigenintelligenz” such that it analyzes the stored data in the manner described above, a dependent on the particular application of the pivoting unit 21 qualitative statement about its state in the form “swivel unit is adjusted / swivel unit is misaligned” and in the latter Case handouts for obtaining an adjusted state supplies.
  • the program uses detailed, derived from the measurement data instructions of the form: “Turn screw 4 by 1.5 turns counterclockwise, lock the screw and start a new measurement cycle.” the user through the Einmesszyklus and thus makes it possible, even untrained workers, eg. As the machine operator, to entrust with the calibration. Previously qualified service technicians reserved work can be taken over by normal skilled workers.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zum Einmessen von Schwenkaggregaten (21), insbesondere an Schneidmaschinen. Das Einmessen oder aber auch das Kalibrieren eines Werkzeuges an den vorgenannten Maschinen, Portalrobotern usw. in Bezug auf den sogenannten Tool Center Point (TCP), auch als Werkzeugmittelpunkt bezeichenbar, gelingt über eine einzige bewegliche Messspitze an der Einrichtung, die mit dem Werkzeug in direkter Wirkverbindung steht und einem softwaregesteuerten Messverfahren zur Aufzeichnung und Wiederholbarkeit von optimal einzustellenden Ausgangspositionen eines Werkzeuges. Die Bestimmung des TCP kann nach Wartungs- und Instandsetzungsarbeiten oder nach Kollisionen an einer Werkzeug- bzw. Schneidmaschine erforderlich werden. Gerätetechnisch ist die Erfindung durch eine Einrichtung zum Einmessen von Schwenkaggregaten (21), insbesondere an Schneidmaschinen gekennzeichnet, wobei die Einrichtung aus einer vom Gestell (1) aus gesehenen Kombination dreier Glieder, einem ersten Glied (3), einem zweiten Glied (4) und einem dritten Glied (5) besteht, die untereinander mit dem Gestell (1) über Schubgelenke (12, 13, 14) in allen drei Achsen eines kartesischen Koordinatensystems spielfrei beweglich miteinander verbunden sind, wobei an keiner Achse eine mechanische Referenzposition vorhanden ist und das dritte Glied (5) über das Schubgelenk (14) mit dem Gestell (1), das zweite Glied (4) über das Schubgelenk (13) mit dem dritten Glied (5) und das erste Glied (3) über das Schubgelenk (12) mit dem zweiten Glied (4) verbunden ist, die Glieder (3,4,5) monolithisch ausgebildet sind derart, dass jedes Glied aus einem einzigen, nicht durch eine Verbindung einzelner Komponenten entstandenen Bauteil besteht sowie am gestellfernsten ersten Glied (3) eine Aufnahme (3b) für die entgegen der Schwerkraftrichtung kraftschlüssige und in der zu ihr orthogonalen Ebene formschlüssige Verbindung zu einem Messadapter (16) vorhanden ist, wobei dem ersten, zweiten und dritten Glied (3, 4, 5) rotatorische Messaufnehmer ( 6,7,8 ) zugeordnet sind, die vermittels der Messritzel (9,10,1 1 ) und der sich an jedem Glied (3,4,5 ) befindlichen Messzahnstangen ( 3c, 4a, 5a ) deren Relativbewegung mit den benachbarten Gliedern (4, 5 ) bzw. dem Gestell (1) ermittelt, deren Messwerte in eine Wandlerbaugruppe (2) gelangen und mittels einer Datenleitung (23) eine Online-Verbindung zwischen der Wandlerbaugruppe (2) und einem Computer (24) besteht.

Description

Einrichtung und Verfahren zum Einmessen von Schwenkaggregaten, insbesondere an Schneidmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zum Einmessen von Schwenkaggregaten, insbesondere an Schneidmaschinen.
Schwenkaggregate sind Vorrichtungen, die mit zwei oder drei numerisch gesteuerten Antrieben ein Werkzeug in seiner Orientierung verändern, also um einen Punkt in mehreren Achsen drehen können. Sie sind Bestandteil numerisch gesteuerter Maschinen oder von Industrierobotern, werden von einer computerbasierten Steuerung in ihrem Bewegungsverhalten beein- flusst und in verschiedenen Bereichen der Technik eingesetzt.
Bezugspunkt der Schwenkbewegung ist der sogenannte Tool Center Point (TCP), etwa mit Werkzeugmittelpunkt zu übersetzen. Alle Drehachsen müssen durch diesen Punkt verlaufen und genau in diesem Punkt muss der Werkzeugbezugspunkt, d. h. z. B. der Mittelpunkt eines Kugelfräsers, liegen.
Eine spezielle Bauform, die sich besonders in der Schweiß- und Schneidtechnik durchgesetzt hat, sind "TCP-fest" oder "kinematisch entkoppelt" genannte Schwenkaggregate, bei denen durch eine sinnfällige konstruktive Gestaltung, z. B. unter Nutzung von Koppelgetrieben oder Bogenführungen, ein Schwenken des Werkzeuges um den TCP ermöglicht wird. Bei der Herstellung von Schwenkaggregaten, bei deren praktischer Nutzung in der Produktion, z. B. nach Kollisionen oder nach Wartungs- und Reparaturarbeiten ist es erforderlich, die Lage des TCP in einem Maschinenkoordinatensystem neu zu bestimmen, Dabei ist die grobe Position des TCP bekannt. Die exakte Position weicht zu dieser u. U. in der Größenordnung einiger Millimeter ab.
Diese Abweichung muss bestimmt und daraus ein zweckmäßiges Handeln des Bedieners oder Servicetechnikers abgeleitet werden. Die gewonnenen Messwerte dienen zur mechanischen Veränderung geometrischer Parameter (z. B. Kreuzungsabstände, Achswinkel...) am Schwenkaggregat. Dazu besitzt das Schwenkaggregat entsprechende Einrichtungen, wie Jus- tageschrauben und Verstelleinrichtungen.
Die genaue Kalibrierung eines Schwenkaggregates hat entscheidenden Einfluss auf die Qualität der mit seiner Hilfe ausgeführten technologischen Operation, z. B. Schweißen, Fräsen, Laserschneiden. Hingegen ist der Kalibrierprozess sehr aufwendig und fordert große Sachkenntnis von dem mit dieser Aufgabe betrauten Werker, da die Anzahl der Justage- und Verstelleinrichtungen groß (ca. 5 ...10) ist und kein expliziter funktionaler Zusammenhang zwischen diesen Verstelleinrichtungen und der Genauigkeit am TCP besteht, also in aller Regel an mehr als einer Verstelleinrichtung Manipulationen vorgenommen werden müssen.
Nur an komplett gelieferten Industrierobotern wird dieser Prozess durch eine spezielle Software und speziellen Handlungsanweisungen unterstützt, während bisher gerade an aus Modulen zusammengesetzten Portalrobotern die Kalibrierung eine weitgehend empirische, zeitaufwendige und nur von speziell geschulten Werkern auszuführende Tätigkeit ist. Aus der Sicht des Standes der Technik wird die Kalibrierung von kinematisch entkoppelten Schwenkaggregaten, z. B. in der Schweiß- und Schneidtechnik, häufig mit nur sehr unzureichenden Mitteln vorgenommen. Besonders bei einer erforderlichen Kalibrierung unter Produktionsbedingungen wird dazu oft einfach eine feststehende Spitze genutzt. Das Werkzeug wird dazu vermittels der Bewegungsachsen der Maschine zu dieser Spitze ausgerichtet, dann wird die Bewegung des Werkzeuges um den Punkt visuell beurteilt und es werden daraus dann Kalibrierhandlungen abgeleitet. Dies ist subjektiv, zeitaufwendig und stellt hohe Anforderungen an den Werker oder Servicetechniker.
Für die Erstinbetriebnahme im Fertigungsbetrieb werden zum Teil einfache Lehren verwendet.
In US 5639204 wird eine Vorrichtung beschrieben, die in der Art einer Indexierung die offene kinematische Kette eines Industrieroboters schließt und so z. B. im Servicefall den schnellen Austausch eines Roboter-Antriebsmotors ermöglicht.
Bekannt sind auch Lehren, die an extra dafür vorgesehenen Befestigungspunkten am Schwenkaggregat montiert werden und die ideale Lage des TCP im Schwenkaggregatkoordinatensystem vermittels einer punktförmigen Spitze beschreiben (Bedienungsanleitung Be- velMaster, Fa. ESAB Cutting Systems, 2003). Nach dieser Spitze muss im Servicefall oder bei der Erstinbetriebnahme das Werkzeug ausgerichtet werden.
Diese Lehren sind hilfreich, um die Justage des Schwenkaggregates zu beschleunigen. Ihre Geometrie basiert auf theoretischen Annahmen, d. h. Fertigungsabweichungen einerseits, geometrische Veränderungen am Schwenkaggregat in Folge von Kollisionen andererseits lassen sich mit solcher Art Lehren nicht erfassen. Ihre Montage am Schwenkaggregat ist zeitaufwendig und braucht Sachkenntnis. Die Lehren selbst sind sperrig, benötigen, wie jede Lehre, eine besondere Behandlung und Pflege und sind für den Einsatz unter Produktionsbedingungen nicht oder nur sehr eingeschränkt geeignet.
Bekannt sind Vorrichtungen unter Nutzung von Messuhren, wie z. B. jene, die in DE 3822597A1 beschrieben wird. Während mit den oben beschriebenen Lehren nur eine qualitative und subjektive Aussage über die Lage des TCP gemacht wird, lassen sich mit auf Messuhren basierenden Vorrichtungen auch quantitative Aussagen gewinnen. Noch mehr als bei den oben beschriebenen Lehren ist Sachkenntnis beim Werker erforderlich, um aus den Anzeigen der Messuhren auf die Lage des TCP zu schließen und daraus Kalibrierhandlungen abzuleiten.
In DE 10203002 B4 ist eine Einrichtung beschrieben, die vermittels Messuhren und des an sich seit langem bekannten Prinzips der Koordinatenmesstechnik an im Roboterarbeitsraum platzierten und in ihrer theoretischen Lage bekannten Fertigungsvorrichtungen, z. B. zur Herstellung von Karosserieteilen, Punkte vermisst.
Damit soll die reale Lage einer Fertigungsvorrichtung exakt bestimmt und sollen Offsetwerte für die off-line erzeugten Roboterprogramme generiert werden.
Es handelt sich hier um eine an der Fertigungsvorrichtung weitgehend fest installierte Einrichtung, die in ihrer Lage im Fertigungsvorrichtungs-Koordinatensystem bekannt sein muss. Deshalb hat die Einrichtung eine Passbohrung, die wiederum einen Zentrierstift auf dem Bezugsteil, d. h. der Vorrichtung, erfordert. Die Montage muss sehr exakt erfolgen, da Montagetoleranzen direkt in die Kalibriergenauigkeit einfließen.
Mindestens drei Messpunkte sind erforderlich, um die Lage einer Fertigungsvorrichtung zu ermitteln. Deshalb müssen, wie in DEl 0203002 B4 beschrieben, an einer zu kalibrierenden Fertigungsvorrichtung mindestens drei derartige Einrichtungen installiert sein oder es muss die Einrichtung zeitaufwendig in ihrer Lage versetzt werden.
Darüber hinaus muss die Einrichtung eine genau definierte und wiederholt selbständig einstellbare "Null "-Position besitzen. Auch deren Toleranzen fließen direkt in die Kalibriergenauigkeit ein. Für jede weitere Fertigungsvorrichtung sind zusätzliche Einrichtungen notwendig. Jeder Messwert, also pro Messung mindestens 9 Parameter, muss, sei es automatisch oder manuell, in die Robotersteuerung übertragen und dort verrechnet werden. Darüber hinaus sind auch am Roboter bestimmte Messmittel erforderlich, woraus sich die Frage ableitet, ob nicht die Installation der Einrichtung am Roboter und das Anfahren von Punkten der Fertigungsvorrichtung, wie z. B, beim Einrichten eines Werkstückes in einer Fräsmaschine unter Nutzung eines Messtasters, die technisch und wirtschaftlich günstigere Lösung darstellt.
Zur Vermessung von Industrierobotern sind eine Reihe von Systemen bekannt, die deren Absolutgenauigkeit steigern. Diese Systeme funktionieren alle berührungslos auf optischer Basis. Ein System (Prospektunterlagen Wiest AG, Königsbrunner Str.5, 86507 Oberottmarshausen) basiert auf einer Messkugel, die an einen Roboter- Werkzeugflansch montiert und vom Roboter in einem feststehenden Messsensor bewegt wird. Im Messsensor sind fünf Laser- Triangulationssensoren, die unter Zuhilfenahme spezieller Software den Mittelpunkt der Kugel bestimmen. Ein vergleichbares System (Prospektunterlagen Fa. TECONSULT, KaI- tenhofe Hinterdeich 17, 20S39 Hamburg) arbeitet invers derart, dass die Messkugel raumfest angeordnet ist und ein spezielles, mit Kameras ausgerüstetes Werkzeug am Roboterflansch befestigt wird.
Ein drittes, in EP 0963816A2 vorgeschlagenes System arbeitet mit raumfesten Kameras, die die Lage eines Prüfkörpers im Raum bestimmen. Im Gegensatz zu den ersten beiden Lösungen, die nur kleine Messbereiche in der Größenordnung einiger Zentimeter besitzen, ist dieses System geeignet, die Bewegung des Prüfkörpers in einem signifikanten Teil des Roboter- Arbeitsraumes zu vermessen.
Kostengünstiger sind u. U. Vorrichtungen, die unter Nutzung von Lichtschranken arbeiten. Eine solche Vorrichtung mit nur einer Lichtschranke wird in US 5907229 beschrieben. Es wird diejenige Position des Roboters gesucht, an dem dieser mit einem in seiner Geometrie bekannten Werkzeug die Lichtschranke trifft und damit den Strahlverlauf unterbricht. Bei genügend großer Zahl von Versuchen und Kenntnis der Soll-Geometrie des Roboters lassen sich auf diese Weise Offsetwerte generieren, die die Genauigkeit des Roboters verbessern. Ähnliche Vorrichtungen unter simultaner Nutzung mehrerer Lichtschranken beschreiben WO 002003059580A2 und US 5177563. Die optischen Messprinzipien all dieser Systeme fordern spezielle Umweltbedingungen hinsichtlich Beleuchtung und Staubbelastung. Bei extremer Staubbelastung der Luft dürfte ihr Einsatz behindert, wenn nicht gar unmöglich gemacht werden. Allen vier aufgeführten technischen Lösungen ist eigen, dass sie auf einen oder mehrere, spezielle Robotertypen zugeschnitten sind. Sie sind aufwendig und wegen der verwendeten Messprinzipien teuer. Ihr hoher Aufwand, auch seitens der Software, ist notwendig, um die hohe Zahl der freien Parameter an einem allgemeinen Modell eines sechsachsigen Industrieroboters bestimmen zu können.
Bei aus Modulen zusammengesetzten Portalrobotern ist die Aufgabe der Kalibrierung derart einfacher, dass die Positionsachsen, d. h. jene, die für die Raumposition des Werkzeuges verantwortlich sind, eine hinreichende Genauigkeit besitzen und ein expliziter, linearer Zusammenhang zwischen der Bewegung der Linearachsen und der Bewegung des TCP besteht. Damit kann der Einfluss der Positionsachsen auf die Kalibrierung in erster Näherung vernachlässigt werden und es beschränkt sich die Kalibrierung auf das Schwenkaggregat, d. h. jene Einrichtung, die für die Orientierung des Werkzeuges um den TCP verantwortlich ist.
Die Vorgehensweise der Kalibrierung an TCP-festen Schwenkaggregaten unterscheidet sich zu jener an Industrierobotern signifikant dadurch, dass diese nicht durch die Parametrisierung von Kennwerten innerhalb einer Software, sondern durch die Veränderung mechanischer Parameter mit Hilfe von Verstelleinrichtungen erfolgen muss.
Ausgehend vom vorbeschriebenen Stand der Technik wird deutlich, dass es nur mit unverhältnismäßig hohem Aufwand, komplizierten Messsystemen und mit großer Erfahrung von Einrichtern für Werkzeugmaschinen bzw. Schneidmaschinen gelingt, annähernd die Lage des Werkzeugmittelpunktes, z. B. den Mittelpunkt eines Kugelfräsers oder die Drahtspitze eines Schweißbrenners, relativ zu einem vorgegebenen Tool Center Point zu ermitteln.
Es muss daher nach einer Lösung gesucht werden, die folgenden Kriterien gerecht wird:
die Lageermittlung des TCP schnell, genau und reproduzierbar mit einer kompakten und leichten, unter rauen Fertigungsbedingungen (Staub, Hitze) handhabbaren Einrichtung in Verbindung mit einem speziellen Verfahren durchzuführen.
die Lageermittlung durch eine weitgehend automatischen Prozess vorzunehmen und dessen Handhabung durch einen Laien möglich zu machen.
vermittels eines computergestützten Verfahrens die durch die Einrichtung gewonnenen Daten so zu filtern und zu bewerten, dass für einen in seiner Struktur bekannten Schwenkaggregatmechanismus, z. B. die in PS 102005041482 beschriebene Einrichtung, der Computer genau definierte Handlungsweisungen der Form „...drehe Justageschraube Nr.2 um 0.7 Umdrehungen in Uhrzeigerrichtung..." liefert, die es auch ungeübten Nutzern ermöglicht, eine Justage vorzunehmen.
Damit ist es Aufgabe der Erfindung, speziell für Schwenkaggregate eine Einrichtung und ein zu ihrem Gebrauch taugliches Verfahren zu schaffen, die sowohl bei der Herstellung und Inbetriebnahme des Schwenkaggregates als auch in rauen Produktionsumgebungen nach Wartungsarbeiten oder nach einer Kollision eingesetzt werden können. Die Einrichtung soll klein, leicht, kostengünstig, jedoch für den Einsatz unter rauen Umweltbedingungen hinsichtlich Temperatur und Verschmutzung geeignet sein.
Dabei sollen Einrichtung und Verfahren maschinenunabhängig und autark eingesetzt werden können.
Aufgabe der Erfindung ist es ferner, die Lage eines Werkzeugmittelpunktes, z. B. den Mittelpunkt eines Kugel fräsers oder die Drahtspitze eines Schweißbrenners, relativ zu einem im Schwenkaggregat fest liegenden Tool Center Point schnell, genau und reproduzierbar zu ermitteln. Diese Lageermittlung soll durch einen weitgehend automatischen Prozess vorgenommen werden, wobei dessen Handhabung durch einen Laien möglich sein soll. Aufgabe der Erfindung ist es auch, basierend auf der Lageermittlung durch den Computer Handlungsanwerisungen zu generieren, um mit Hilfe der am Schwenkaggregat vorhandenen Justage- und Verstelleinrichtungen den TCP des Werkzeuges so einzurichten, dass die Summe der Lageabweichungen ein gegebenes Minimum unterschreitet.
Aufgabe der Erfindung ist es außerdem, eine Einrichtung vorzuschlagen, die im Maschinenkoordinatensystem beliebig, quasi „nach Augenmaß" angeordnet werden kann und sowohl relativ zur Maschine als auch in sich selbst keine feste Absolutposition benötigt. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe wie folgt gelöst, wobei hinsichtlich der grundlegenden erfinderischen Gedanken auf die Patentansprüche 1, 5 und 6 hingewiesen wird. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus den Patentansprüchen 2 bis 4 sowie 7 und 8.
Zur erfindungsgemäßen Lösung sollen weitere Erläuterungen folgen.
Erfindungsgemäß besteht die Einrichtung aus einer vom Gestell aus gesehenen seriellen Anordnung von Gliedern, die durch Gelenke verbunden sind. Es wird ausdrücklich darauf verwiesen, dass die Gelenke sowohl form- als auch stoffschlüssig ausgebildet sein können. Am gestellfernsten Glied ist eine Aufnahme für die entgegen der Schwerkraftrichtung kraftschlüssige, in der zu ihr orthogonalen Ebene formschlüssige Verbindung zu einem Messadapter vorhanden. Der Messadapter besteht aus einer Kugel, die im TCP des im Schwenkaggregat installierten Werkzeuges liegt. Dazu muss anstatt des Werkzeuges ein spezielles Kalibrierwerkzeug in das Schwenkaggregat aufgenommen werden oder es muss der Kopf des Werkzeuges entsprechend gewechselt werden. So wird z. B. bei einem Schneidbrenner eine entsprechend ausgebildete Düsenkappe manuell oder auch automatisch in den Brenner eingesetzt.
Die Anzahl der Glieder der Einrichtung ist so gewählt, dass, je nach Aufbau und Anordnung des Schwenkaggregates sich beim Kalibrierzyklus ein Zwanglauf einstellt und der Freiheitsgrad ohne Verbindung zwischen Einrichtung und Messadapter größer als 1 ist. Zwischen jedem Glied angeordnet ist ein Messsystem. Bei einer Schwenkbewegung des Schwenkaggregates und des an ihm befestigten Werkzeuges wird die über den Messadapter mit ihm verbundene Einrichtung bewegt und jedes Messsystem liefert, ohne dass eine Koordinatentransformation nötig ist, Messdaten für ein kartesisches Messkoordinatensystem. Am Beginn des Kalibrierzyklus sollte sich die Einrichtung annähernd in Mittelstellung befinden. Eine innere Referenzposition besitzt die Einrichtung nicht.
In einer zweiten Ausbaustufe besitzt das zur Darstellung der Messdaten dienende, spezielle Computerprogramm eine „Eigenintelligenz" und führt den Programmnutzer durch den Kalibrierzyklus derart, dass aus den Messdaten heraus Informationen gewonnen werden, die die Zustandsbeurteilung des Schwenkaggregates ermöglichen. Dies erfolgt sowohl qualitativ, derart, dass mit einer Ja/Nein-Information die exakte Kalibrierung des Schwenkaggregates beurteilt wird und im dekalibrierten Zustand genaue Handlungsanweisungen zur Kalibrierung gegeben werden. So ist es möglich, auch Unkundigen die Kalibrierung zu übertragen. In einer dritten Aufbaustufe wird die Kalibriereinrichtung ein Bestandteil der Maschine. Das Werkzeug wird in definierten Abständen, z. B. jeweils zu Schichtbeginn oder bei einem neuen Auftrag oder nach einer Kollision, durch eine Wechselvorrichtung automatisch mit dem Messadapter ausgestattet. Die Maschine bewegt das Schwenkaggregat in die fest im Maschinenkoordinatensystem montierte Kalibriervorrichtung und es wird der Kalibrierzyklus wie in Ausbaustufe 2 abgearbeitet. Der aktuelle Zustand des Schwenkaggregates wird maschinenintern abgespeichert.
Zur Minimierung von Baugröße, Masse und Herstellungskosten ist die Einrichtung aufgebaut aus einem Gestell, welches Glieder trägt, derart, dass die einzelnen, nicht gestellfesten Glieder aus einem monolithischen, unteilbaren und in einem Stück durch Stereolithografie hergestellten Körper bestehen. Das Schwenkaggregat ist so aufgebaut, dass extreme Leichtgängig- keit und praktische Spielfreiheit gewährleistet ist. Demzufolge wird die Bewegung des TCP über den Messadapter durch die Einrichtung komplett abgebildet und es hat die Einrichtung selbst keinerlei Rückwirkungen über den Messadapter auf das Schwenkaggregat. Die erfindungsgemäße Einrichtung wird mittels eines computerbasierten Verfahrens in ihren Messbewegungen aufgezeichnet, bewertet und letztlich die Nulllage des TCP festgelegt. Das geschieht wie folgt:
Die aktuellen Messdaten werden synchron von einer computerbasierten Anordnung in schneller Folge gelesen, gespeichert und auf einem Display in Form einer Bahnkurve grafisch dargestellt. Darüber hinaus verfügt die computerbasierte Anordnung über ein intelligentes Programm derart, dass es die gespeicherten Daten analysiert, eine vom jeweiligen Einsatzzweck des Schwenkaggregates abhängige qualitative Aussage über dessen Zustand liefert (Schwenkaggregat ist justiert/Schwenkaggregat ist dejustiert) und im letzteren Fall Handreichungen für die Erlangung eines justierten Zustandes liefert. Das Schwenkaggregat ist um so genauer kalibriert, je kleiner die Beträge der Messdaten sind.
Die Einrichtung kann in verschiedener Art verwendet werden. Zunächst ist sie so ausgebildet, dass sie über eine standardisierte Schnittstelle mit einem beliebigen Computer zusammenwirkt derart, dass die von der Einrichtung gelieferten Messdaten auf dem Com- puterdisplay grafisch dargestellt werden und diese grafischen Informationen es dem kundigen Bediener, z. B. einem Servicetechniker, erlauben, schnell und einfach den Zustand des Schwenkaggregates zu beurteilen und das Schwenkaggregat zu kalibrieren. Seitens der Maschine wird hierfür ein spezielles NC-Programm gestartet, das das Schwenkaggregat in genau definierter Art und Weise bewegt.
Die Erfindung soll nunmehr anhand eines zweckmäßigen Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
Es wird dazu auf die Figuren 1 und 2 zurückgegriffen.
Figur 1 zeigt: eine vereinfachte dreidimensionale Darstellung der Einmesseinrichtung Figur 2 zeigt: eine schematische Darstellung der Einrichtung im Verwendungsfall in Verbindung mit weiteren Komponenten beim Einmessen eines Schwenkaggregates
Die in den Figuren 1 und 2 verwendeten Bezugszeichen bedeuten:
1 Gestell
2 Elektronische Wandlerbaugruppe
3 Erstes Glied
3a Anschlagplatte
3b Aufnahme
3c Messzahnstange 1
Zweites Glied a Messzahnstange 2
Drittes Glied a Messzahnstange 3 , 7, 8 Messaufhehmer , 10, 1 1 Messritzel
12, 13, 14 Schubgelenke
15 Druckfeder
16 Messadapter 17 Standfύße
18 Verkleidung
19 Balgdichtung
20 Portalmaschine
21 Schwenkaggregat
22 Werkzeug
23 Datenleitung
24 Computer
25 computergrafische Bildschirmdarstellung
Erfindungsgemäß besteht die Einrichtung aus einer vom Gestell 1 aus gesehenen seriellen Anordnung dreier Glieder, dem ersten Glied 3, dem zweiten Glied 4 und dem dritten Glied 5, die untereinander und mit dem Gestell 1 durch die Schubgelenke 12,13 und 14 orthogonal beweglich verbunden sind, wobei das dritte Glied S über das Schubgelenk 14 mit dem Gestell 1, das zweite Glied 4 Ober das Schubgelenk 13 mit dem dritten Glied S und das erste Glied 3 über das Schubgelenk 12 mit dem zweiten Glied 4 verbunden ist. Es wird ausdrücklich darauf verwiesen, dass die Schubgelenke 12,13 und 14 sowohl form- als auch stoffschlüssig ausgebildet sein können.
Am gestellfemsten ersten Glied 3 ist eine Aufnahme 3b für die entgegen der Schwerkraftrichtung kraftschlüssige, in der zu ihr orthogonalen Ebene formschlüssigen Verbindung zu einem Messadapter 16 vorhanden. Der Messadapter 16 besteht aus einer Kugel, die im TCP des im Schwenkaggregat installierten Werkzeuges liegt. Dazu muss dieser anstatt des Werkzeuges (z. B. des Schweißbrenners, des Schneidbrenners, des Fräsers) in das Schwenkaggregat aufgenommen werden. So wird z. B. bei einem Schneidbrenner eine entsprechend ausgebildete Düsenkappe, die dann den Messadapter 16 darstellt, manuell oder auch automatisch in den Brenner eingesetzt.
Die Anzahl der Glieder der Vorrichtung ist so gewählt, dass sich beim Einmesszyklus ein Zwanglauf einstellt und der Freiheitsgrad ohne Verbindung zwischen Einmessvorrichtung und Messadapter 16 größer als 1 ist.
Zwischen jedem Glied angeordnet sind Messaufnehmer 6,7,8. Bei einer Schwenkbewegung des Schwenkaggregates und des an ihm befestigten Werkzeuges wird die über den Messadapter 16 mit ihm verbundenen Einmessvorrichtung bewegt und jeder Messaufhehmer 6.7,8 liefert, ohne dass eine Koordinatentransformation nötig ist, Messdaten in einem kartesischen Messkoordinatensystem.
Zur Minimierung von Baugröße, Masse und Herstellungskosten und zur Steigerung der Robustheit ist die Einrichtung aufgebaut aus einem stabilen Gestell 1, welches durch Rapid Pro- totyping direkt aus dem CAD-Modell und ohne jede spanende Bearbeitung gefertigte Glieder 3,4,5 trägt, derart, dass die einzelnen Glieder 3,4 S aus jeweils nur einem, monolithischen Bauteil bestehen.
Die Einmessvorrichtung wird vermittels der Standfüße 17 beliebig im Arbeitsraum der Portalmaschine 20 angeordnet. Die Einmessvorrichtung muss gegen die beim Einmessen auftretenden, allerdings sehr geringen Kräfte unverrückbar fixiert sein, weswegen die Standfüße 17 in vorteilhafter Weise magnetisch oder als Saugfüße ausgebildet sind. Die manuelle Fixierung der Einmessvorrichtung im Maschinenarbeitsraum und in ihrer Orientierung zu den Achsrichtungen der Portalmaschine 20 "nach Augenmaß" ist völlig ausreichend. Vermittels der kartesischen Bewegungsachsen der Portalmaschine 20 und nach Installation das Messadapters 16 im Werkzeug 22 wird die Verbindung zwischen Aufnahmeeinrichtung 3b und Messadapter 18 und damit der Zwanglauf der Einmessvorrichtung hergestellt. Es ist vom Bediener einzig darauf zu achten, dass sich die Einmessvorrichtung annähernd in Mittelstellung befindet und das gestellfernste erste Glied 3 zumindest einige Millimeter von der durch die Anschlagplatte 3a vorgegebenen Endstellung entfernt ist. Damit ist die Einmessvorrichtung funktionsbereit.
Durch programmgesteuerte Bewegung des Schwenkaggregates 21 wird sich, durch den über den Messadapter 16 und die Aufhahmeeinrichtung 3b hergestellten Zwanglauf, die Einmesseinrichtung in gleicher Weise wie der TCP des Werkzeuges 22 bewegen und es werden, zeitsynchron und in schneller Folge, Messdaten von den Relativbewegungen der Glieder 3,4 und 5 gewonnen.
Die aktuellen Messdaten werden von einer elektronischen Wandlerbaugruppe 2 in ein computerlesbares, standardisiertes Signal gewandelt und über eine Datenleitung 23 an einen Personalcomputer 24 übertragen. Dort werden mit einem speziellen Computerprogramm diese Daten gelesen, gespeichert und auf einem Display in Form von Bahnkurven 25 computergrafisch dargestellt.
Mit Hilfe dieser grafischen Darstellung, die nicht nur den aktuellen Zustand des Schwenkaggregates 21 beschreibt, sondern auch online, also ohne spürbare Zeitverzögerung, media- nische Veränderungen am Schwenkaggregat 21 abbildet, ist es einem kundigen Nutzer schnell und einfach möglich, eine Einmessung des Schwenkaggregates 21 vorzunehmen. Allgemein gilt, dass das Schwenkaggregat 21 um so genauer kalibriert ist, je kleiner die Beträge der Messdaten sind. •'
Die Messdaten werden gespeichert und archiviert und geben ein reproduzierbares, objektives Abbild des aktuellen Zustandes des Schwenkaggregates 21.
Die Bewegung der Werkzeugspitze an TCP-festen Schwenkaggregaten setzt sich, unabhängig von deren kinematischen Struktur und konstruktiver Gestaltung, aus zwei Kreisbögen zusammen, die in, gewöhnlich orthogonal aufeinander stehenden Ebenen liegen. Deren Überlagerung lässt einen Tonis entstehen. Mittels Approximation können die Parameter dieser geometrischen Objekte bestimmt werden. Die Parameter sind ein Maß für die Abweichung der Lage des TCP von der Idealposition.
Das spezielle Computerprogramm verfügt über eine „Eigenintelligenz" derart, dass es die gespeicherten Daten in oben beschriebener Art analysiert, eine vom jeweiligen Einsatzzweck des Schwenkaggregates 21 abhängige qualitative Aussage über dessen Zustand in der Form „Schwenkaggregat ist justiert/ Schwenkaggregat ist dejustiert" und im letzteren Fall Handreichungen für die Erlangung eines justierten Zustandes liefert. Dazu leitet das Programm vermittels detaillierter, aus den Messdaten gewonnener Anweisungen der Form: "Drehen Sie bitte Schraube 4 um 1,5 Umdrehungen gegen den Uhrzeiger, kontern Sie die Schraube und starten Sie einen neuen Messzyklus." den Benutzer durch den Einmesszyklus und ermöglicht es so, auch ungeübte Werker, z. B. die Maschinenbediener, mit dem Einmessen zu betrauen. Bisher qualifizierten Servicetechnikern vorbehaltene Arbeiten können von normalen Facharbeitern übernommen werden.

Claims

Patentansprüche
1. Einrichtung zum Einmessen von Schwenkaggregaten (21), insbesondere an Schneidmaschinen, gekennzeichnet dadurch, dass die Einrichtung aus einer vom Gestell (1) aus gesehenen Kombination dreier Glieder, einem ersten Glied (3), einem zweiten Glied (4) und einem dritten Glied (5) besteht, die untereinander mit dem Gestell (1) über Schubgelenke (12, 13, 14) - entlang dreier orthogonal aufeinander stehender Achsen - praktisch spiel- und kraftfrei beweglich miteinander verbunden sind, wobei an keiner Achse eine mechanische Referenzposition vorhanden ist und das dritte Glied (5) über das Schubgelenk (14) mit dem Gestell (1) , das zweite Glied (4) über das Schubgelenk (13) mit dem dritten Glied (S) und das erste Glied (3) über das Schubgelenk (12) mit dem zweiten Glied (4) verbunden ist, die Glieder (3,4,5) monolithisch ausgebildet sind derart, dass jedes Glied aus einem einzigen, nicht durch eine Verbindung einzelner Komponenten entstandenen Bauteil besteht sowie am gestellfernsten ersten Glied (3) eine Aufnahme (3b) für die entgegen der Schwerkraftrichtung kraftschlüssige und in der zu ihr orthogonalen Ebene formschlüssige Verbindung zu einem Messadapter (16) vorhanden ist, wobei dem ersten, zweiten und dritten Glied (3, 4, 5) rotatorische Messaufnehmer (6,7,8) zugeordnet sind, die vermittels der Messritzel (9, 10, 11) und der sich an jedem Glied (3, 4, 5) befindlichen Messzahnstangen 1,2,3 ( 3c, 4a, 5a ) deren Relativbewegung mit den benachbarten Gliedern (4, 5) bzw. dem Gestell (1) ermittelt, deren Messwerte in eine Wandlerbaugruppe (2) gelangen und mittels einer Datenleitung (23) eine Online- Verbindung zwischen der Wandlerbaugruppe (2) und einem Computer (24) besteht.
2. Einrichtung zum Einmessen von Schwenkaggregaten (21) nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass der Messadapter (16) aus einer Kugel besteht, wobei letztere im TCP des im Schwenkaggregat (21) installierten Werkzeuges liegt.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Einrichtung mobil, maschinenunabhängig und von außen an den Werkzeugkopf des jeweiligen Schwenkaggregates (21) heranführbar ist und dabei ihr sicherer Aufstellort mittels Standfüßen (17), die entweder Permanentmagnete beinhalten oder als Saugfüße ausgebildet sind, gewährleistet wird.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass eine staubdichte, stoßsichere und temperaturstabile Kapselung der Einrichtung mittels einer Verkleidung (18) und einer Balgdichtung (19) vorgesehen ist.
5. Einrichtung zum Einmessen von Schwenkaggregaten (21), insbesondere an Schneidmaschinen, wobei die Einmess- oder Kalibriereinrichtung als integraler Bestandteil einer Werkzeugmaschine vorliegt.
6. Verfahren zum Einmessen von Schwenkaggregaten (21), insbesondere an Schneidmaschinen zum Zwecke des Einsatzes der Einrichtung gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass Messdaten, die aus den Relativbewegungen der Glieder (3, 4, 5) und dem Gestell (1) resultieren, durch Messwertaufnehmer (6, 7, 8) zeitsynchron und in schneller Folge gewonnen, in der elektronischen Wandlerbaugruppe (2) zu einem standardisierten Datensignal verarbeitet und zur weiteren Bearbeitung und Speicherung einem ü- ber die Datenleitung (23) beigeordneten Computer (24) zugeleitet werden, auf dessen Monitor online eine computergrafische Bildschirmdarstellung (25) erzeugt wird, deren Bezugspunkt die Stellung der Einrichtung beim Beginn der aktuellen Messung ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Computer (24) den Fortgang des Einmessens online computergrafisch abbildet
8. Verfahren nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die über die Datenleitung (23) dem Computer (24) laufend zugeführten Messdaten von diesem in einem sich schnell wiederholenden Zyklus gefiltert und analy- siert werden, die Grundlage der computerinternen Berechnung der Lage des TCP bilden und ausgehend von der Lage des TCP relativ zu den Messdaten einerseits und der Art des Handgelenkes andererseits der Computer (24) den Bediener vermittels detaillierter Handlungsanweisungen hinsichtlich der zu betätigenden Verstelleinrichtung, dem Betrag und dem Richtungssinn des Verstellparameters, wahlweise durch Sprachausgabe, Textanweisungen oder Computeranimationen, durch den Kalibriervorgang leitet bis zu dem Punkt, an dem die Summe der errechneten Lageabweichungen des TCP einen definierten Grenzwert unterschreitet.
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