DE102012101979A1 - Producing relative movement between mobile elements against each other and against base, comprises performing relative movement between mobile elements corresponding to factor for motion distribution of relative movements of mobile elements - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen zwei oder mehr relativ zueinander und relativ gegenüber einer Basis beweglichen Elementen einer Bewegungseinrichtung sowie eine regelungstechnische Anordnung zur Realisierung dieses Verfahrens.The invention relates to a method and a device for generating a relative movement between two or more relative to each other and relative to a base movable elements of a moving device and a control engineering arrangement for implementing this method.
Die Erzeugung präziser und schneller Relativbewegungen von Elementen gegenüber einem Bezugspunkt ist die Grundvoraussetzung für die Mehrzahl der industriellen Fertigungsverfahren. Dies umfasst insbesondere die Bearbeitung von Werkstücken mit Werkzeugmaschinen und ähnlichen bewegungsgeführten Maschinensystemen (beispielsweise auch in der Halbleiterindustrie) sowie die Handhabung von Werkstücken mit Handhabungseinrichtungen. Dabei wird üblicherweise die relative Bewegung zwischen Werkstück (WST) und dem Werkzeugbezugspunkt bzw. Endeffektorpunkt – auch als „Tool Center Point” (TCP) bezeichnet – betrachtet. Die wesentliche Herausforderung in der heutigen industriellen Fertigung stellt die weitere Steigerung der Produktivität unter Gewährleistung einer mindestens gleichbleibend hohen Qualität der bearbeiteten Werkstücke dar. Die Maßnahmen zur Produktivitätssteigerung sind vielfältig und greifen dementsprechend an verschiedenen Punkten der Prozessketten ein. Als Beispiele seien die Komplettbearbeitung auf einer Werkzeugmaschine, beispielsweise Drehen, Fräsen und Bohren auf einem Bearbeitungszentrum, oder die Reduktion unproduktiver Nebenzeiten, beispielsweise beim Werkzeugwechsel in der Werkzeugmaschine, genannt. Da diese Maßnahmen nach dem Stand der Technik vielfach weitestgehend ausgereizt sind, kann die weitere Steigerung der Produktivität nur durch eine erhöhte Dynamik der prozessführenden Bewegungseinrichtungen erreicht werden. Der Oberbegriff Dynamik umfasst dabei die Bewegungsgrößen Geschwindigkeit v, Beschleunigung a und Beschleunigungsänderung (Ruck) r der Relativbewegung zwischen TCP und Werkstück.The generation of precise and rapid relative movements of elements to a reference point is the prerequisite for the majority of industrial manufacturing processes. This includes in particular the machining of workpieces with machine tools and similar motion-guided machine systems (for example, in the semiconductor industry) as well as the handling of workpieces with handling equipment. Usually, the relative movement between the workpiece (WST) and the tool reference point or end effector point - also referred to as "Tool Center Point" (TCP) - is considered. The main challenge in today's industrial production is the further increase in productivity while ensuring at least consistently high quality of the machined workpieces. The measures to increase productivity are diverse and therefore intervene at various points in the process chains. Examples include the complete machining on a machine tool, such as turning, milling and drilling on a machining center, or the reduction of unproductive non-productive times, for example when changing tools in the machine tool, called. Since these measures are often largely exhausted according to the prior art, the further increase in productivity can only be achieved by increasing the dynamics of the process-guiding movement devices. The generic term dynamic comprises the motion quantities speed v, acceleration a and acceleration change (jerk) r of the relative movement between TCP and workpiece.
Problematisch ist, dass die Steigerung der Dynamik, insbesondere der Beschleunigung und des Rucks, mit erhöhten Antriebskräften und Kraftanstiegsgeschwindigkeiten einhergehen. Damit erhöht sich zum einen die für die Bewegungserzeugung erforderliche Leistung gemäß P = F·v, was in Folge von Wandlungsverlusten (beispielsweise im elektrischen Antrieb selbst oder in Bremswiderständen) einen absoluten Mehrbedarf an Energie pro gefertigtem Werkstück bedeuten kann. Darüber hinaus werden die Strukturbauteile, insbesondere aber die Gestelle der Bewegungseinrichtungen durch die betragsmäßig vergrößerten Antriebsreaktionen (Reaktionskräfte und Reaktionsmomente) und steileren Kraftanstiege zu stärkeren Schwingungen angeregt. Diese pflanzen sich über die kinematische Kette zum TCP fort und werden durch den Bearbeitungsprozess im Werkstück abgebildet, was eine Minderung der Qualität bedeutet. Die nach dem Stand der Technik bekannten Lösungsansätze zur Steigerung der Dynamik bewegungsgeführter Maschinensysteme unter Maßgabe des Erhalts oder der Verbesserung der Bewegungsgenauigkeit und damit der Qualität des bearbeiteten Werkstücks werden im Folgenden dargelegt und bewertet.The problem is that the increase in dynamics, in particular acceleration and jerk, are accompanied by increased drive forces and force increase rates. This increases, on the one hand, the power required for the generation of motion according to P = F * v, which as a result of conversion losses (for example in the electric drive itself or in braking resistors) can result in an absolute additional energy requirement per manufactured workpiece. In addition, the structural components, but in particular the racks of the movement devices are stimulated by the magnitude increased drive reactions (reaction forces and reaction moments) and steeper force increases to stronger vibrations. These propagate via the kinematic chain to the TCP and are imaged by the machining process in the workpiece, which means a reduction in quality. The solution approaches known from the prior art for increasing the dynamics of motion-guided machine systems in accordance with the preservation or improvement of the movement accuracy and thus the quality of the machined workpiece are set out below and evaluated.
Eine seit langem praktizierte Lösung zur Reduktion der Schwingungsanregung ist die Begrenzung der Dynamik der bewegungsgeführten Maschinensysteme. Durch Beschleunigungs-, besonders aber durch Ruckbegrenzung wird der Frequenzgehalt im Antriebskraftsignal zu niedrigeren Frequenzen hin verschoben (analog zur Tiefpassfilterung), was eine geringere Anregung von Strukturschwingungen bewirkt. Allerdings steht die Dynamikbegrenzung in Konkurrenz zur erreichbaren Produktivität und vermindert zudem die Konturtreue. Niedrige Dynamikgrenzen sind damit nicht mehr zeitgemäß.A long-practiced solution for reducing vibration excitation is limiting the dynamics of the motion-guided machine systems. By acceleration, but especially by Jerkbegrenzung the frequency content in the drive force signal is shifted towards lower frequencies (analogous to the low-pass filtering), which causes less excitation of structural vibrations. However, the dynamics limitation is in competition with the achievable productivity and also reduces the contour accuracy. Low dynamic limits are therefore no longer up-to-date.
Weiterhin ist aus dem Stand der Technik seit langem bekannt, dass die Position der Krafteinleitung an einer bewegten Baugruppe einen wesentlichen Einfluss auf die von der Bewegungseinrichtung erreichbare Bewegungsgüte hat. Wirkt die Antriebskraft außerhalb des Massenschwerpunktes der bewegten Baugruppe, entsteht in Folge des Hebelabstands des Massenschwerpunktes zur Krafteinleitungsstelle ein Kippmoment. Dieses bewirkt eine Schwingung der Baugruppe in ihren Führungen oder gar die Schwingungsanregung der tragenden Baugruppe (beispielsweise des Maschinengestells). Der Antrieb im Massenschwerpunkt ist daher in hochdynamischen Bewegungseinrichtungen bestmöglich einzuhalten. Dazu kommen vermehrt Parallelantriebe (beispielsweise Gantry-Anordnung in Fräsmaschinen) zum Einsatz, welche auch bei veränderlicher Lage des resultierenden Massenschwerpunktes die Einhaltung des Kraftangriffs im Massenschwerpunkt ermöglichen.Furthermore, it has long been known from the prior art that the position of the introduction of force on a moving assembly has a significant influence on the achievable by the movement device movement quality. If the drive force acts outside the center of gravity of the moving assembly, a tilting moment arises as a result of the lever distance of the center of mass to the force introduction point. This causes a vibration of the assembly in their guides or even the vibration excitation of the supporting assembly (for example, the machine frame). The drive in the center of mass is therefore to be kept in the best possible way in highly dynamic motion devices. For this purpose, increasingly parallel drives (for example, gantry arrangement in milling machines) are used, which allow compliance with the force application in the center of gravity even with variable position of the resulting center of mass.
Redundante Achsanordnungen sind seit längerem bekannt. In den ersten Anwendungen erfolgte noch eine getrennte Bewegung der redundanten Achsen, also beispielsweise eine Achse mit großem Bewegungsraum zum Abdecken des Arbeitsraumes, welche fixiert wird, während eine präzise Achse mit begrenztem Bewegungsraum für die lokale Positionierung verwendet wird. Derartige Anwendungen sind insbesondere aus der Halbleiterfertigung bekannt. Die nächste Entwicklungsstufe stellen redundante Achsanordnungen dar in denen die Achsen synchron Verfahren werden. Dies setzt eine Aufteilung der Sollbewegung auf die Achsen voraus. Ein frühes Anwendungsbeispiel ist die Unrundbearbeitung (Unrunddrehen). Dabei werden die hochfrequenten Bewegungsanteile beispielsweise von einem hochdynamischen Piezoaktor mit begrenztem Stellweg ausgeführt, während die niederfrequenten Bewegungsanteile von der herkömmlichen Vorschubeinheit erzeugt werden. In dieser Anwendung erfolgt die Aufteilung der Bewegungsanteile durch eine Fouriertransformation.Redundant axle arrangements have been known for some time. In the first applications, there was still a separate movement of the redundant axes, so for example an axis with a large space for movement to cover the working space, which is fixed, while a precise axis with limited range of motion is used for local positioning. Such applications are known in particular from semiconductor manufacturing. The next stage of development is redundant axis arrangements in which the axes become synchronous. This sets a distribution of the target movement on the axes ahead. An early application example is the non-circular machining (non-circular turning). The high-frequency motion components are executed, for example, by a highly dynamic piezoelectric actuator with a limited travel, while the low-frequency motion components are generated by the conventional feed unit. In this application, the distribution of the motion components is performed by a Fourier transformation.
In der Druckschrift
Für diverse Laserbearbeitungsanlagen wurden ähnliche Lösungen entwickelt, wobei mit dem Aufkommen von Faserlasern bzw. beim Einsatz größerer Laserleistung die Anwendung von Strahlablenkeinheiten (Galvanometerantriebe und Ablenkspiegel) nicht mehr sinnvoll ist. Zudem erfordert die Laserbearbeitung dickerer Materialen einen Strahleintritt normal zur Oberfläche des Werkstücks. Dies führte zur Entwicklung diverser redundanter kartesischer Kinematiken, sowie verschiedenen Ansätzen zur Bewegungsaufteilung. Da die hochdynamischen Zusatzachsen der Strahl-Bearbeitungsmaschinen bei steigender Strahlleistung immer schwerer werden und zudem höchste Beschleunigungen und Rucke gefordert sind, kommt es wiederum zur Anregung der Maschinenstrukturen durch die Antriebsreaktionskräfte und -momente.Similar solutions have been developed for various laser processing systems, with the advent of fiber lasers or the use of larger laser power, the use of beam deflection units (galvanometer drives and deflection mirrors) no longer makes sense. In addition, the laser processing of thicker materials requires a jet entrance normal to the surface of the workpiece. This led to the development of various redundant Cartesian kinematics, as well as different approaches to the distribution of motion. Since the highly dynamic additional axes of the beam-processing machines with increasing beam power are getting heavier and also highest accelerations and jerks are required, it comes again to the excitation of the machine structures by the drive reaction forces and moments.
Eine Lösung hierfür wird in der Druckschrift
Eine in der Druckschrift
Um die für die Kraftkompensation benötigten Verfahrwege zu verringern ist es vorteilhaft wenn die Ausgleichsmassen um ein Vielfaches größer als die Nutzmassen sind. Ein anderer, in der Druckschrift
Dieses als Impulskompensation bezeichnete Verfahren wurde in „Vergleichende Untersuchung von Methoden zur Verringerung der Gestellanregung durch linearmotorgetriebene Werkzeugmaschinenachsen” [
In „Vergleichende Untersuchung von Methoden zur Verringerung der Gestellanregung durch linearmotorgetriebene Werkzeugmaschinenachsen” [
In der Druckschrift
Nach dem Stand der Technik stehen verschiedene Verfahren zur Steigerung der Dynamik bewegungsgeführter Maschinensysteme unter Maßgabe des Erhalts oder der Verbesserung der Bewegungsqualität zur Verfügung. Den bekannten Verfahren ist gemein, dass eine Reduktion der Schwingungsanregung bei gleicher Dynamik nur mit einem erhöhten konstruktiven Aufwand sowie einem gesteigerten Energieverbrauch erreicht werden kann. Eine Ausnahme bildet das in der Druckschrift
Die Erfindung hat daher die Aufgabe, ein Verfahren zur Erzeugung einer präzisen ein- oder mehrdimensionalen Relativbewegung zwischen zwei oder mehr relativ zueinander und relativ gegenüber einer Basis beweglichen Elementen sowie eine Vorrichtung hierzu und ein regelungstechnisches Verfahren zur Steuerung der Vorrichtung anzubieten, wobei die beweglichen Elemente bei minimaler Schwingungsanregung durch die mechanischen Rückwirkungen auf die Basis mit hoher Dynamik bewegt werden können.The invention therefore has the object to provide a method for producing a precise one- or multi-dimensional relative movement between two or more relative to each other and relatively movable relative to a base elements and a device therefor and a control method for controlling the device, wherein the movable elements in minimal vibration excitation can be moved by the mechanical reactions to the base with high dynamics.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch Verfahren zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen zwei oder mehr relativ zueinander und relativ gegenüber einer Basis beweglichen Elementen. Die Relativbewegung zwischen den beweglichen Elementen ist entsprechend einem Faktor, welcher im Wesentlichen aus dem Massenverhältnis der beweglichen Elemente gebildet wird, aus den Relativbewegungen der beweglichen Elemente gegenüber der Basis und/oder gegenüber vorgelagerten beweglichen Elementen zusammengesetzt. Die in die Basis und/oder in das vorgelagerte bewegliche Element übertragenen und in Folge der entsprechend der Massen der beweglichen Elemente angepassten Bewegungsvorgaben im Wesentlichen in ihrem Zeitverlauf identischen Antriebsreaktionskräfte heben sich in der Basis im Wesentlichen auf. Es sind im Wesentlichen entgegengesetzte Relativbewegungen gegenüber der Basis bzw. gegenüber dem vorgelagerten beweglichen Element betroffen. Die Basis ist zunächst eine im Wesentlichen gegenüber dem äußeren Bezug unbewegliche Baugruppe, die in den Bewegungsrichtungen, die mit den dominierenden Richtungen des Kraftflusses gleichzusetzen sind, möglichst steif ausgeführt ist. Als Basis ist auch ein gegenüber weiteren unterlagerten Baugruppen bewegliches Element anzusehen.The object of the invention is achieved by methods for generating a relative movement between two or more relative to each other and relative to a base movable elements. The relative movement between the movable elements is composed of the relative movements of the movable elements relative to the base and / or to upstream movable elements in accordance with a factor which is essentially formed by the mass ratio of the movable elements. The motive forces transmitted in the base and / or in the upstream movable element and as a result of the movement specifications corresponding to the masses of the movable elements substantially identical over time, essentially cancel each other out in the base. Essentially opposite relative movements relative to the base or to the upstream movable element are concerned. The base is initially a substantially immovable relative to the outer cover assembly that is as stiff as possible in the directions of movement, which must be equated with the dominant directions of the power flow. The basis is also to be regarded as a movable element compared to other subordinate assemblies.
Die Bewegungsvorgaben sind Sollweg s, Sollgeschwindigkeit v, Sollbeschleunigung a und Sollruck r jeweils über der Zeit. Die Basis ist eine im Wesentlichen gegenüber dem äußeren Bezug unbewegliche Baugruppe, kann aber auch durch ein gegenüber weiteren unterlagerten Baugruppen bewegliches Element gebildet werden. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn zusätzliche oder redundante Achsen durch ein oder mehrere zusätzliche bewegliche Elemente auf einem gegenüber der Basis beweglichen Element erzeugt werden. Dann ist das erfindungsgemäße Verfahren sowohl geeignet, in dem als sekundäre Basis anzusehenden beweglichen Element die Reaktionskräfte auszugleichen, insbesondere wenn sich mehr als ein bewegliches Element der zweiten oder einer höheren Ebene dort bewegt. Zudem ist aber auch vorgesehen, die Reaktionskräfte insgesamt, die die beweglichen Elemente aller Ebenen hervorrufen, von dem erfindungsgemäßen Verfahren zu erfassen und die Relativbewegungen aller beweglichen Elemente in allen Ebenen zu kontrollieren bzw. zu steuern.The movement specifications are Sollweg s, target speed v, target acceleration a and target pressure r respectively over time. The base is a substantially immovable relative to the outer cover assembly, but can also be formed by a relation to other subordinate assemblies movable element. This is particularly the case when additional or redundant axes are generated by one or more additional movable elements on a base movable member. Then, the method according to the invention is both suitable for compensating for the reaction forces in the movable element to be considered as a secondary base, in particular if more than one movable element of the second or a higher level moves there. In addition, however, it is also intended to detect the reaction forces as a whole, which cause the movable elements of all levels, by the method according to the invention and to control or control the relative movements of all movable elements in all planes.
Die Steuerung erfolgt somit über mehrere bewegliche Elemente hinweg, also beispielsweise wenn sich zwei Zusatzachsen auf den Elementen (insbesondere Normal zur Bewegungsrichtung der Elemente) bewegen und der Kraftschluss nicht direkt über die Basis erfolgt, sondern die Kräfte auch ein Stück weit über die beweglichen Elemente gehen müssen.The control is thus carried out over several movable elements, so for example when two additional axes on the elements (in particular normal to the direction of movement of the elements) move and the adhesion does not take place directly over the base, but the forces go a little way on the moving elements have to.
Dabei erfolgt die Bewegung der (beispielsweise in Normalenrichtung wirksamen) Zusatzachsen entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren.In this case, the movement of the auxiliary axes (which are effective, for example, in the normal direction) takes place in accordance with the method according to the invention.
Erfindungsgemäß wird eine redundante Achsanordnung so aufgebaut, dass eine Relativ- oder Nutzbewegung zwischen mindestens zwei gegenüber einer Basis beweglichen Elementen entsteht, wenn sich diese Elemente im Wesentlichen jeweils entgegengesetzt (bezogen auf die Basis) bewegen. Dazu werden die Elemente gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren so angesteuert, dass sich möglichst identische Antriebskraft-Zeit-Verläufe ausbilden, wodurch sich die auf die Basis wirkenden Antriebsreaktionskräfte im Wesentlichen aufheben (Kraftkompensation). Das Verfahren wird auch als „kinematisch gekoppelte Kraftkompensation” bezeichnet. Die kinematischen Größen, also Sollweg ssoll bzw. xsoll, Sollgeschwindigkeit vsoll, Sollbeschleunigung asoll und Sollruck rsoll, der beweglichen Elemente werden durch einen formalen Zusammenhang abhängig vom Verhältnis der Massen Km bzw. der Dynamik KD der beweglichen Elemente festgelegt (siehe Gleichungen 1 bzw. 2 beispielhaft für zwei bewegliche Elemente). Gleichungen 1, 2 und 3: According to the invention, a redundant axle arrangement is constructed such that a relative or useful movement arises between at least two elements which are movable relative to a base, when these elements essentially move in opposite directions (relative to the base). For this purpose, the elements are controlled in accordance with the method according to the invention in such a way that identical driving force-time courses are formed, as a result of which the drive reaction forces acting on the base essentially cancel each other out (force compensation). The method is also called "kinematically coupled force compensation" designated. The kinematic variables, so s target path to or x is to rated speed v Soll, target acceleration a to and set jerk r is to the movable elements are dependent on the ratio of the masses by a formal context K m and the dynamics K set D of the movable elements (
Gemäß Gleichung 3 ergeben sich im Wesentlichen identische Kraft-Zeit-Verläufe für die Antriebskräfte der beweglichen Elemente, welche sich in der Basis annährend aufheben. Dadurch wird die Schwingungsanregung der Maschinenstruktur (Basis und bewegliche Elemente) stark vermindert, was die Bewegungsqualität steigert.According to
Prinzipiell ergeben sich bei einer Menge von k beweglichen Elementen die Sollverläufe für die Bewegungsgrößen Weg s, Geschwindigkeit v, Beschleunigung a, und Ruck r, bzw. die korrespondierenden bewegungserzeugenden physikalischen Größen, bspw. eine Kraft F, ein Motorstrom i oder ein Druck p, gemäß den Gleichungen 4 in Abhängigkeit der jeweiligen an den anderen beweglichen Elementen wirksamen Größen. Dabei können eine Vielzahl weiterer Parameter P, wie bspw. Übersetzungsverhältnisse, Kraftkonstanten, Zeitkonstanten oder allgemeine Übertragungsfunktionen, für die Ermittlung der Bewegungs- bzw. weiteren Größen relevant sein. Gleichungen 4:
Abhängig von der Größe der bewegten Massen bzw. Trägheiten ist es möglich die für die Bewegungserzeugung aufzubringende kinetische Energie gegenüber der Bewegung einer Einzelachse (eines einzelnen gegenüber der Basis beweglichen massebehafteten Elementes) signifikant zu verringern. Dies schlägt sich direkt in den von den Antrieben bereitzustellenden Antriebsleistungen nieder, welche bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung deutlich gesenkt werden können. Zur Erläuterung sei auf Gleichung 5 verwiesen. So ergibt sich beispielsweise bei zwei beweglichen Elementen mit m1 = m2 = m und v1 = v2 = ½v gegenüber der Bewegung einer einzelnen Masse m mit der Geschwindigkeit v die Hälfte der kinetischen Energie. Bei Betrachtung der Antriebsleistung gemäß Gleichung 6 ergibt sich für das eingeführte Beispiel (m1 = m2 = m, v1 = v2 = ½v und demnach a1 = a2 = ½a) eine ebenfalls auf die Hälfte des Ausgangswertes (Bewegung einer einzelnen Masse m mit der Geschwindigkeit v und der Beschleunigung a) reduzierte Gesamt-Antriebsleistung. Gleichungen 5 und 6: Depending on the size of the moving masses or inertias, it is possible to significantly reduce the kinetic energy to be applied to the motion generation relative to the movement of a single axis (a single mass-moving element movable with respect to the base). This is reflected directly in the drives to be provided by the drives, which can be significantly reduced in an advantageous embodiment of the invention. For explanation, reference is made to
Ebenso können die elektrischen Verluste (Stromwärme) in den Antrieben signifikant vermindert werden wenn nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Mehrzahl von Antrieben an der Bewegungserzeugung beteiligt ist. Die benötigten Kräfte und – proportional zu diesen – die Motorströme sinken. Da der Motorstrom nach Gleichung 7 quadratisch in die elektrische Verlustleistung eingeht kann diese, ebenso wie die im Antrieb dissipierte Energie, vergleiche Gleichung 8, signifikant verringert werden. Der Antrieb kann also kleiner (geringere mechanische Leistung und geringere Verlustleistung) dimensioniert werden. Gleichungen 7 und 8: Likewise, the electrical losses (current heat) in the drives can be significantly reduced if according to the inventive method a plurality of drives is involved in the movement generation. The required forces and - proportional to these - the motor currents decrease. Since the motor current according to
Auch die mechanischen Verluste gemäß Gleichungen 9 und 10 können in einer Anordnung mit mehreren an der Relativbewegungserzeugung beteiligten Antrieben verringert werden. Dies folgt aus der i. d. R. proportional zur Geschwindigkeit ansteigenden Reibkraft der nach dem Stand der Technik bekannten Führungssysteme. Sind bspw. zwei bewegliche Elemente an der Erzeugung einer Relativbewegung beteiligt bleibt der von den reibungsbehafteten Elementen zurückgelegte Weg gleich, während in Folge der geringeren Geschwindigkeit eine geringere Reibkraft überwunden werden muss. Gleichungen 9 und 10: The mechanical losses according to
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet gegenüber dem Stand der Technik das Potential zur weiteren Steigerung der Bewegungsqualität in Verbindung mit einem verminderten Leistungs- und Energiebedarf für die Bewegungserzeugung. Dabei ist der konstruktive Aufwand für eine Bewegungseinrichtung nicht höher als der konstruktive Aufwand für die Realisierung der nach dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Reduktion der Schwingungsanregung bewegungsgeführter Maschinensysteme.Compared with the prior art, the method according to the invention offers the potential for further increasing the quality of movement in conjunction with a reduced power and energy requirement for the generation of movement. The design effort for a movement device is not higher than the design effort for the realization of the known in the prior art method for reducing the vibration excitation motion-guided machine systems.
Als vorteilhaft hat sich die Aufteilung der Bewegungsvorgaben auf die beweglichen Elemente vor oder während der Ausführung der Bewegung mittels analytischer Berechnungen und durch einen konstanten oder variablen Faktor erwiesen. Als Faktor wird bevorzugt ein Massenfaktor verwendet.It has proved advantageous to divide the motion specifications onto the moving elements before or during the execution of the movement by means of analytical calculations and by a constant or variable factor. The factor used is preferably a mass factor.
Weitere Vorteile ergeben sich, wenn die Aufteilung der Bewegungsvorgaben auf die beweglichen Elemente vor oder während der Ausführung der Bewegung auf einer Optimierungsrechnung basierend und durch einen konstanten oder variablen Faktor erfolgt. Es können auch Vorgaben für Sollgeschwindigkeit, Sollbeschleunigung und Sollruck bzw. Sollstrom oder andere physikalischer Sollgrößen, die mit der Bewegungserzeugung in Verbindung stehen, für die jeweiligen beweglichen Elemente generiert werden.Further advantages result if the distribution of the movement specifications on the movable elements before or during the execution of the movement is based on an optimization calculation and takes place by means of a constant or variable factor. It is also possible to generate specifications for the setpoint speed, setpoint acceleration and setpoint pressure or setpoint current or other physical setpoint values which are associated with the motion generation for the respective movable elements.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn der konstante oder variable Faktor zur Bewegungsaufteilung entsprechend den während der Bewegung veränderlichen oder unveränderlichen und für die Ausprägung der auf die Basis wirkenden Antriebsreaktionskräfte relevanten Systemparametern während der Ausführung der Bewegung oder/und im Vorfeld der Bewegungsausführung zur Steigerung der Bewegungsgüte angepasst wird. Die Anpassung der Bewegungsaufteilung erfolgt damit prozessaktuell entsprechend des Massenverhältnisses oder anderer für die Ausprägung und Wirkung der Antriebskräfte relevanter Systemparameter. Als relevante, veränderliche Systemparameter kommen beispielsweise die Massen der bewegten Elemente, während der Bewegung veränderliche Störkräfte, beispielsweise Reibkräfte, während der Bewegung veränderlichen Verstärkungsfaktoren der Regelkreise bzw. der Antriebe in Frage.It is furthermore advantageous if the constant or variable factor for the movement distribution is adapted to the system parameters that are variable or immutable during the movement and relevant to the characteristics of the drive reaction forces acting on the base during the execution of the movement and / or in advance of the movement execution to increase the motion quality becomes. The adjustment of the movement distribution is thus carried out process-current according to the mass ratio or other relevant for the expression and effect of the driving forces system parameters. As relevant, variable system parameters, for example, the masses of the moving elements, while moving variable disturbing forces, such as friction forces during movement variable gain factors of the control circuits or the drives in question.
Als Faktor zur Bewegungsaufteilung wird bevorzugt ein Massenfaktor verwendet, die Verwendung anderer Systemparameter oder physikalischer Größen ist jedoch vorgesehen.As a factor of motion distribution, a mass factor is preferably used, but the use of other system parameters or physical quantities is provided.
Vorteilhaft ist auch ein Verfahren, bei dem eine unabhängige Bewegungsführung der beweglichen Elemente untereinander und/oder der beweglichen Elemente gegenüber der Basis ohne eine Kraftkompensation und/oder ohne eine kinematische Kopplung der Bewegungen der beweglichen Elemente möglich ist. Dies ist besonders für langsame Bewegungen wie Zustell- oder Vorschubbewegungen wichtig, aber auch für Werkzeug- bzw. Werkstückwechsel.Also advantageous is a method in which an independent motion control of the movable elements with each other and / or the movable elements relative to the base without force compensation and / or without a kinematic coupling of the movements of the movable elements is possible. This is especially important for slow movements such as infeed or feed movements, but also for changing tools or workpieces.
Es ist vorgesehen, dass zwei oder mehr, relativ zueinander und relativ zu einer Basis bewegliche, in sich möglichst steife und leichte Elemente die zu ihrer Bewegung benötigten Antriebsreaktionskräfte in die Basis ableiten, so dass sich die Antriebsreaktionskräfte in der Basis möglichst vollständig auslöschen. Dabei ist die Basis eine im Wesentlichen gegenüber dem äußeren Bezug unbewegliche Baugruppe oder durch ein gegenüber weiteren unterlagerten Baugruppen bewegliches Element gebildet. Eine Veränderung des Ortes bzw. der Richtung der Reaktionskrafteinleitung auf die Basis kann während der Bewegung, zum, Beispiel bei einer Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Koppelgetriebe, möglich sein. Die Basis ist in den Bewegungsrichtungen, welche mit den dominierenden Richtungen des Kraftflusses gleichzusetzen sind, bevorzugt möglichst steif ausgeführt. Gleiches gilt für die beweglichen Elemente, vor allem, wenn sie als Basis für ein bewegliches Element einer zweiten oder höheren Ebene dienen.It is envisaged that two or more, relative to each other and relative to a base movable, as stiff as possible and light elements derive the drive reaction forces required for their movement in the base, so that the drive reaction forces as completely as possible extinguish in the base. there the base is a substantially immovable relative to the outer cover assembly or formed by a relation to other subordinate assemblies movable element. A change in the location or the direction of the introduction of reaction force to the base may be possible during the movement, for example in an application of the method according to the invention in a coupling gear. The base is preferably designed to be as stiff as possible in the directions of movement which are to be equated with the dominant directions of the force flow. The same applies to the moving elements, especially if they serve as the basis for a moving element of a second or higher level.
Weitere Vorzüge ergeben sich, wenn die auf die beweglichen Elemente wirkenden und in die Basis abgeleiteten Antriebskräfte einander in ihrem zeitlichen Verlauf in der Weise angeglichen werden, dass die in die Basis abgeleitete resultierende Restkraft minimiert und/oder die in die Basis eingeleiteten resultierenden Restschwingungen gezielt modifiziert werden. Insbesondere weist erfindungsgemäß die relativ zwischen den beweglichen Elementen untereinander bzw. zwischen den beweglichen Elementen und der im Basis zu erzeugende Sollbewegung ein Bewegungsprofil mit begrenzter Geschwindigkeit, begrenzter Beschleunigung und endlichem Ruck auf. Im Vorfeld der Bewegungsausführung ist eine Modifikation des Bewegungsprofils zur Verbesserung der Bewegungsgenauigkeit oder Steigerung der Kompensationsgüte zulässig. Weiterhin werden die auf die beweglichen Elemente wirkenden und in die Basis abgeleiteten Antriebskräfte durch geeignete steuerungs- und regelungstechnische Maßnahmen einander in ihrem zeitlichen Verlauf angeglichen, so dass die in der Basis verbleibende Restkraft minimiert bzw. hinsichtlich ihres Frequenzinhaltes gezielt verändert wirdFurther advantages result if the driving forces acting on the movable elements and derived in the base are adjusted to each other in their time course in such a way that the resulting residual force derived from the base minimizes and / or selectively modifies the resulting residual vibrations introduced into the base become. In particular, according to the invention, the relative motion to be generated between the movable elements with each other or between the movable elements and the base to be generated in the base has a motion profile with limited speed, limited acceleration and finite jerk. Prior to the execution of the motion, a modification of the motion profile to improve the motion accuracy or increase the compensation quality is permitted. Furthermore, the forces acting on the movable elements and derived in the base driving forces are adjusted by appropriate control and regulatory measures each other in their time course, so that the residual power remaining in the base is minimized or selectively changed in terms of their frequency content
Vorteilhafter Weise erfolgt eine Relativbewegung zwischen den beweglichen Elementen im Wesentlichen in einer Bewegungsrichtung und diese Bewegung ist von Relativbewegungen in einem oder zwei weiteren Bewegungsfreiheitsgraden überlagerbar, wobei das Antriebs- und Führungssystem eine Bewegung in diesen weiteren Bewegungsfreiheitsgraden ermöglicht.Advantageously, a relative movement between the movable elements substantially in a direction of movement and this movement is superimposed by relative movements in one or two other degrees of freedom of movement, the drive and guide system allows movement in these other degrees of freedom of movement.
Günstig ist es auch, wenn die Relativbewegung zwischen den beweglichen Elementen im Wesentlichen in zwei Bewegungsrichtungen erfolgt und diese Bewegung von Relativbewegungen in einem weiteren Bewegungsfreiheitsgrad überlagerbar ist, wobei das Antriebs- und Führungssystem eine Bewegung in diesem weiteren Bewegungsfreiheitsgrad ermöglicht.It is also favorable if the relative movement between the movable elements takes place essentially in two directions of movement and this movement of relative movements can be superimposed in a further degree of freedom of movement, wherein the drive and guidance system makes it possible to move in this further degree of freedom of movement.
Dabei ist die Relativbewegung beispielsweise eine planare Bewegung oder eine rotativ-translatorische Bewegung. Diese kann von einer in ihrer Amplitude begrenzten Relativbewegung, welche durch die erfindungsgemäße Anordnung einer Mehrzahl von Antrieben (Parallelantrieb) erzeugt wird, in einem weiteren oder mehreren Freiheitsgraden überlagert sein. Es ist vorteilhaft, wenn ein Antriebs-, Mess- und Steuer- und/oder Regelungssystem eine Ansteuerung dieser zusätzlichen Bewegungsfreiheitsgrade zulässt.The relative movement is, for example, a planar movement or a rotational-translatory movement. This can be superimposed by a limited in their amplitude relative movement, which is generated by the inventive arrangement of a plurality of drives (parallel drive), in a further or more degrees of freedom. It is advantageous if a drive, measuring and control and / or regulating system permits control of these additional degrees of freedom of movement.
Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn zu dem oder den Bewegungsfreiheitsgraden der beweglichen Elemente ein oder mehrere zusätzliche oder/und redundante Bewegungsfreiheitsgrade durch zumindest eine auf wenigstens einem der beweglichen Elemente angebrachte zusätzliche Bewegungseinrichtung oder durch in der kinematischen Kette eingebrachte zusätzliche Stellelemente hinzutreten. Diese zusätzlichen Freiheitsgrade und Bewegungsrichtungen werden bevorzugt durch aufgesetzte (serielle) Achsen oder durch zusätzliche kleine Bewegungen, beispielsweise in den Anbindungen zur Führung realisiert. Bei diesen Bewegungseinrichtungen handelt es sich in einer bevorzugten Ausführungsform um Verstelleinrichtungen mit kleinsten Verstellwegen (z. B. Piezo-Aktoren), die direkt, alternativ über eine kinematische Transformation (Hebel) oder auf andere nach dem Stand der Technik bekannte Weise die Bewegung erzeugen. Die zusätzlichen Bewegungsfreiheitsgrade werden also bei dieser Ausführungsform durch Mikrostellachsen hervorgerufen. Dies kann so realisiert sein, dass auf einem Führungsschuh ein Piezoaktor aufgebracht wird und so eine begrenzte Drehung bzw. über den Hebel zum TCP auch eine Verschiebung erreicht werden kann.It has furthermore proved to be advantageous if one or more additional and / or redundant degrees of freedom of movement are added to the one or more degrees of freedom of movement by at least one additional movement device mounted on at least one of the movable elements or by additional adjusting elements introduced in the kinematic chain. These additional degrees of freedom and directions of movement are preferably realized by patch (serial) axes or by additional small movements, for example in the connections to the guide. In a preferred embodiment, these movement devices are adjusting devices with the smallest adjustment paths (eg piezoactuators) which generate the movement directly, alternatively via a kinematic transformation (lever) or in other ways known from the prior art. The additional degrees of freedom of movement are thus caused in this embodiment by Mikrostellachsen. This can be realized so that on a guide shoe, a piezoelectric actuator is applied and so a limited rotation or over the lever for TCP also a shift can be achieved.
Vorteile erwachsen zudem aus einer Ausführungsform, bei der die beweglichen Elemente durch Führungssysteme, welche die Bewegungsfreiheitsgrade zur Verfügung stellen und in den darüber hinaus gehenden Koordinatenrichtungen im Wesentlichen unbeweglich gelagert sind. Damit ist eine sichere Führung bei hoher Bewegungsgenauigkeit möglich.Advantages also accrue from an embodiment in which the movable elements are supported substantially immovably by guide systems which provide the degrees of freedom of movement and are substantially immobile in the additional coordinate directions. This safe guidance with high accuracy of movement is possible.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die beweglichen Elemente ausschließlich gegenüber der Basis oder gegenüber der Basis bzw. gegenüber einem äußeren Bezug sowie relativ zueinander beweglich sind. Damit ist deren Bewegung gegenüber einem definierten Bezugspunkt möglich mit der Folge einer sehr sicheren, kontrollierbaren und qualitativ hochwertigen Bewegungsführung. Durch die unterschiedlichen Varianten besteht darüber hinaus eine hohe Flexibilität bei der Wahl des Bezugspunktes.It is furthermore advantageous if the movable elements are movable exclusively relative to the base or relative to the base or relative to an outer cover and relative to one another. Thus, their movement relative to a defined reference point is possible with the result of a very safe, controllable and high-quality motion control. Due to the different variants there is also a high degree of flexibility in the choice of the reference point.
Bevorzugt werden ein bis sechs Bewegungsfreiheitsgrade zur Verfügung gestellt werden. Damit kann bei überschaubarem Steuerungsaufwand die Mehrzahl der Bewegungsaufgaben realisiert werden. Preferably, one to six degrees of freedom of movement will be provided. This can be realized with manageable control effort, the majority of motion tasks.
Günstig ist es auch, wenn eine durch ein Führungssystem in unzureichendem Maße aufgebrachte relative Steifigkeit zwischen den beweglichen Elementen oder/und mindestens einem beweglichen Element und der Basis, durch ein Regelungssystem kompensiert wird, sofern die Anordnung der Antriebe die Erzeugung einer Antriebskraft oder eines Antriebsmomentes in dieser Bewegungsrichtung zulässt und die Rückführung des aktuellen Bewegungszustandes in dieser Bewegungsrichtung über Messsysteme realisiert werden kann. Die Führungssysteme stellen die benötigen Bewegungsfreiheitsgrade der beweglichen Elemente zur Verfügung mit Bezug ausschließlich gegenüber der Basis oder gegenüber der Basis und relativ zueinander. Weiterhin stellen die Führungssysteme die benötigen Bewegungsfreiheitsgrade alternativ gegenüber einem äußeren Bezug zur Verfügung. In den überzähligen Koordinatenrichtungen sind die beweglichen Elemente im Wesentlichen unbeweglich gelagert, wobei die relative Steifigkeit zwischen den beweglichen Elementen durch das Regelungssystem erzeugt werden kann. Als hierfür geeignete Bewegungsformen kommen neben anderen vor allem Translation, Rotation, Planare Bewegung, planar-rotatorische Bewegung und translatorisch-rotatorische Bewegung in Frage. Die Antriebe umfassen sowohl die Antriebe für die Hauptbewegung als auch zusätzliche Stellelemente für andere als die Bewegungsachsen der Hauptbewegung.It is also favorable if a relative stiffness between the movable elements or / and at least one movable element and the base, which is insufficiently applied by a guide system, is compensated by a control system, provided that the arrangement of the drives means the generation of a drive force or a drive torque This direction of movement allows and the return of the current state of motion in this direction of movement can be realized by measuring systems. The guide systems provide the required degrees of freedom of movement of the movable members with respect only to the base or to the base and relative to each other. Furthermore, the guide systems provide the required degrees of freedom of movement as an alternative to an external cover. In the excess coordinate directions, the movable elements are substantially immovably supported, whereby the relative rigidity between the movable elements can be generated by the control system. As suitable for this form of movement are, among others, especially translation, rotation, planar motion, planar-rotational movement and translational-rotational movement in question. The drives include both the main motion drives and additional control elements for other than the main motion motion axes.
Vorzüge erwachsen insbesondere auch daraus, dass in wenigstens einer der Bewegungsachsen oder wenigstens einer Zusatzachse ein oder mehrere Verfahren zur Verminderung der Schwingungsanregung durch die Antriebsreaktionskräfte angewandt werden. Dies erfolgt bevorzugt durch den Einsatz einer kraftkompensierten oder ruckentkoppelten Teilkinematik, beispielsweise in Z-Richtung, oder auch in anderen Bewegungsrichtungen, damit in dieser Ausführungsform einseitig, beispielsweise nur auf der Werkzeugseite. Als geeignete Verfahren zur Verminderung der Schwingungsanregung sind bevorzugt Ruckbegrenzung, Kraftkompensation, Impulskompensation, Ruckentkopplung bzw. Impulsentkopplung vorgesehen. Dies gilt für alle Ebenen einschließlich einer bewegten Basis, auf die insoweit gleichfalls Kompensationsverfahren anwendbar sind.Benefits also arise in particular from the fact that in at least one of the axes of motion or at least one additional axis, one or more methods are used for reducing the vibration excitation by the drive reaction forces. This is preferably done by the use of a force-compensated or jerk-decoupled partial kinematics, for example in the Z direction, or in other directions of movement, so in this embodiment, on one side, for example only on the tool side. As a suitable method for reducing the vibration excitation preferably jerk limitation, force compensation, pulse compensation, jerk decoupling or impulse decoupling are provided. This applies to all levels, including a moving base, to which compensation procedures are also applicable.
Vorteile bringt es auch, wenn die Messung wenigstens eines der Werte aktuelle Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung und Ruck ausschließlich relativ zwischen den beweglichen Elementen und am Werkzeugbezugspunkt (TCP) erfolgt, wobei eine Einrichtung zur Rückführung der beweglichen Elemente in deren Nulllage gegenüber der Basis vorgesehen ist (dies ist beispielsweise eine Feder). Eine Messung am Werkzeugbezugspunkt (TCP) umfasst dabei auch Messungen, die nahe bzw. möglichst nahe am TCP erfolgen, zumal dieser einen virtuellen Punkt im Raum beschreibt und nicht in jedem Fall physisch auch einer Messung zugänglich ist. Abweichungen zwischen dem tatsächlichen TCP und dem Messpunkt werden vorteilhafterweise von der Steuerung berücksichtigt. Bei der Messung relativ zwischen den beweglichen Elementen erfolgt eine Aufteilung des gemessenen Signals mit dem für die Aufteilung der Sollbewegung verwendeten Faktor (bevorzugt der Massenfaktor) oder durch andere geeignete Mittel, beispielsweise inverse Strukturmodelle oder Mehrkörpermodelle. Bei Verwendung eines gemeinsamen übergeordneten Regelkreises für mehrere bewegliche Elemente kann auf eine Aufteilung des relativ zwischen den beweglichen Elementen gemessenen Wertes verzichtet werden.It also brings advantages if the measurement of at least one of the values actual position, velocity, acceleration and jerk takes place exclusively relative between the movable elements and at the tool reference point (TCP), wherein a device for returning the movable elements in their zero position relative to the base is provided (this is for example a spring). A measurement at the tool reference point (TCP) also includes measurements that are close to or as close as possible to the TCP, especially since this describes a virtual point in space and is not physically accessible to a measurement in any case. Deviations between the actual TCP and the measuring point are advantageously taken into account by the controller. When measuring relatively between the movable elements, the measured signal is divided with the factor used for the distribution of the desired movement (preferably the mass factor) or by other suitable means, for example inverse structural models or multi-body models. When using a common superordinate control circuit for a plurality of movable elements can be dispensed with a division of the relatively measured value between the movable elements.
Besonders günstig ist es dabei, wenn die Messung wenigstens eines der Werte aktuelle Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung und Ruck ausschließlich jeweils zwischen einem beweglichen Element gegenüber der Basis oder zwischen einem im Wesentlichen unbewegten und von der Basis unabhängigen Bezugspunkt und dem jeweils beweglichen Element erfolgt.It is particularly favorable if the measurement of at least one of the values current position, speed, acceleration and jerk takes place exclusively between a movable element relative to the base or between a substantially stationary and independent from the base reference point and the respective movable element.
Alternativ hierzu erfolgt die Messung wenigstens eines der Werte aktuelle Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung und Ruck sowohl zwischen beweglichen Elementen und Basis oder einem im Wesentlichen unbewegten und von der Basis unabhängigen Bezugspunkt, als auch relativ zwischen den beweglichen Elementen, wobei ggf. eine Aufteilung des relativ zwischen den beweglichen Elementen gemessenen Signals erfolgt.Alternatively, the measurement of at least one of the current position, velocity, acceleration, and jerk values occurs between both movable elements and base or a substantially stationary and base independent reference point, and relative between the movable elements, optionally with a distribution of the relative between the moving elements measured signal takes place.
Es hat sich gezeigt, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn zu einer Handhabung von Werkzeugen und einer Bearbeitung von Werkstücken die beweglichen Elemente in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verschiedene Stationen anfahren, in denen die Bearbeitung oder Handhabung erfolgt, wobei die beweglichen Elemente mittels eines Führungs- und Antriebssystem in der Vorrichtung umlaufen oder aus der Vorrichtung entnommen und wieder zugeführt werden können. Die beweglichen Elemente werden dann bevorzugt in Form einer Werkstückpalette beispielsweise in einem Kreislauf handhabbar und die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in dieser Ausführungsform in der Art einer Taktstraße betrieben werden. Die beweglichen Elemente sind bevorzugt mit einem eigenen Antrieb ausgestattet, um sich von Station zu Station zu bewegen, alternativ werden sie durch externe Antriebsmittel bewegt.It has been found that it is particularly advantageous if the handling of tools and a machining of workpieces, the moving elements in the inventive device approach different stations in which the processing or handling takes place, wherein the movable elements by means of a management and Drive system in the device revolve or removed from the device and can be fed again. The movable elements are then preferably handled in the form of a workpiece pallet, for example in a circuit and the device according to the invention can be operated in this embodiment in the manner of a tact line. The moving elements are preferably equipped with its own drive to move from station to station, alternatively they are moved by external drive means.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin gelöst durch eine Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, aufweisend zwei oder mehr, relativ zueinander und relativ zu einer Basis bewegliche, in sich weitgehend steife und leichte Elemente. Diese sind so gestaltet, dass sie die zu ihrer Bewegung und zur Erzeugung einer resultierenden Nutzbewegung benötigten Antriebsreaktionskräfte in die Basis ableiten. Sie sind weiterhin derart gegenüber der Basis beweglich angeordnet sind, dass sich die am momentanen Ort und in der momentanen Richtung während der Bewegung einleitbaren Antriebsreaktionskräfte in der Basis unmittelbar und bei unterdrückter Schwingungsanregung der Basis im Wesentlichen ausgleichen. Die kinematische Kette zur Erzeugung der Nutzbewegung wird unmittelbar, also auf einem möglichst kurzen Weg geschlossen. Dabei wird ein Kraftverlauf über z. B. auskragende, dynamisch weiche Elemente, der sich zu weit von dem Wirkort der Nutzbewegung entfernt, vermieden.The object of the invention is further achieved by a device for carrying out a method according to the invention, comprising two or more, relative to each other and relative to a base movable, in itself substantially rigid and light elements. These are designed to divert the drive reaction forces needed to move them and produce a resultant payload into the base. They are further arranged so as to be moveable relative to the base, so that the driving reaction forces in the base, which can be introduced at the current location and in the current direction, are substantially equal in the base and in the suppressed vibration excitation of the base. The kinematic chain for generating the useful movement is closed immediately, so on the shortest possible way. In this case, a force curve over z. B. cantilevered, dynamically soft elements, which is too far away from the site of action of the useful movement avoided.
Die Basis ist dabei eine im Wesentlichen gegenüber dem äußeren Bezug unbewegliche Baugruppe, sie kann auch durch ein gegenüber weiteren unterlagerten Baugruppen bewegliches Element gebildet werden. Die Basis ist so ausgeführt, dass sie die Relativbewegung der beweglichen Elemente in der Weise zulässt, dass die Ableitung der Reaktionskräfte auf dem kürzesten Weg und damit unmittelbar erfolgt.The base is a substantially immovable relative to the outer cover assembly, it can also be formed by a relation to other subordinate assemblies movable element. The base is designed so that it allows the relative movement of the movable elements in such a way that the derivative of the reaction forces in the shortest path and thus takes place immediately.
Günstig ist es, wenn die Basis in den Bewegungsrichtungen, welche mit den dominierenden Richtungen des Kraftflusses gleichzusetzen sind, möglichst steif ausgeführt ist. Eine Veränderung des Ortes und/oder der Richtung der Reaktionskrafteinleitung auf die Basis während der Bewegung, beispielsweise bei einer Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Koppelgetriebe, ist möglich.It is favorable if the base is designed to be as stiff as possible in the directions of movement which are to be equated with the dominant directions of the force flow. A change of the location and / or the direction of the reaction force introduction to the base during the movement, for example in an application of the method according to the invention in a coupling gear, is possible.
Als vorteilhaft wird eine Vorrichtung angesehen, bei der die beweglichen Elemente für eine überwiegend lineare oder planare Bewegung ausgeführt sind. Ebenso vorteilhaft ist eine Vorrichtung, bei der die beweglichen Elemente für eine überwiegend rotative oder rotativ-translatorische oder rotativ-rotative Bewegung als zylindrische oder kugelartige, in den Bewegungsrichtungen steife Elemente oder Stabtragwerke ausgeführt sind. Die beweglichen Elemente sind in den Bewegungsrichtungen möglichst steif ausgeführt und dazu beispielsweise als plattenförmige bewegliche Elemente oder Stabtragwerke für eine überwiegend lineare oder planare Bewegung bzw. als zylindrische Elemente oder entsprechende Stabtragwerke für eine überwiegend rotatorische oder rotatorisch-translatorische Bewegung gestaltet. Die beweglichen Elemente weisen bevorzugt zusätzliche Gestaltungsmerkmale zur Verstärkung (z. B. Rippen, Stäbe oder Zuganker) in den Bewegungsrichtungen sowie anderen als den Bewegungsrichtungen auf.A device is considered advantageous in which the movable elements are designed for a predominantly linear or planar movement. Also advantageous is a device in which the movable elements are designed for a predominantly rotary or rotary-translatory or rotary-rotary movement as cylindrical or spherical, rigid in the directions of movement elements or rod structures. The movable elements are as stiff as possible in the directions of movement and designed for example as a plate-shaped movable elements or rod structures for a predominantly linear or planar movement or as cylindrical elements or corresponding rod structures for a predominantly rotary or rotational translational movement. The movable elements preferably have additional design features for reinforcement (eg ribs, rods or tie rods) in the directions of movement as well as other than the directions of movement.
Als vorteilhaft erwies sich auch, wenn die Verbindung der Basis zur unterlagerten Struktur eine Ruckentkopplung aufweist. Dies erfährt seine bevorzugte praktische Ausgestaltung vor allem mit der Entkopplung der unbeweglichen Basis vom Fundament. Hierzu ist die Basis durch geeignete Feder- und Dämpfermittel elastisch und dämpfend mit dem Untergrund oder einer oder mehreren unterlagerten Baugruppen verbunden. Die Verbindung der Basis zur unterlagerten Struktur kann auch durch eine Ruckentkopplung, bestehend aus einem zusätzlichen oder durch die Basis gebildeten Ruckentkopplungsschlitten und Feder- und Dämpfermittel, gebildet werden.It has also proven to be advantageous if the connection of the base to the underlying structure has a jerk decoupling. This learns its preferred practical embodiment, especially with the decoupling of the immovable base of the foundation. For this purpose, the base is connected by suitable spring and damper means elastic and damping with the ground or one or more subordinate assemblies. The connection of the base to the subordinate structure can also be formed by a jerk decoupling, consisting of an additional or formed by the base jerk decoupling slide and spring and damper means.
Vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der der Antrieb der beweglichen Elemente gegenüber der Basis im Wesentlichen im Massenschwerpunkt des jeweiligen beweglichen Elementes erfolgt. Als Antriebsanordnung kommt bevorzugt ein Parallelantrieb in Betracht. Weiterhin ist der Antrieb der beweglichen Elemente gegenüber der Basis durch mechanisch übersetzende Antriebssysteme (beispielsweise Kugelgewindeantrieb, Ritzel und Zahnstange, Zahnriemenantrieb, Differentialzahnriemenantrieb, Seil- oder Bowdenzüge) oder durch nicht mechanisch übersetzende Direktantriebe (beispielsweise Synchronlinearmotoren, Asynchronlinearmotoren, elektrodynamische Linearantriebe, auch als „Voice-Coil” bezeichnet, oder Linearschrittmotoren bzw. fluidische Antriebe, z. B. Hydraulik und Pneumatik) vorgesehen. Eine andere Kategorie der Ausführungsformen der Erfindung betrifft aus den zuletzt genannten Antriebsformen zusammengesetzte Planarantriebe (beispielsweise planarer Asynchronantrieb, planarer Synchronantrieb, Planarschrittmotor) oder entsprechenden Mehrkoordinatenantriebe, wie sie nach dem Stand der Technik beispielsweise zur Realisierung einer rotativ-translatorischen Bewegung zum Einsatz kommen. Der Angriff des Antriebs erfolgt im Wesentlichen, wie nach dem Stand der Technik bekannt in der vorliegenden Vorrichtung in den bevorzugten Ausführungsformen erforderlich, im oder in der Nähe des Massenschwerpunktes des jeweiligen beweglichen Elementes, wozu auch in einer alternativen Ausführungsform eine Mehrzahl von Antrieben der oben genannten Arten zwischen je einem beweglichem Element und der Basis zur Anwendung gebracht werden kann (Parallelantrieb).Advantageous is an embodiment in which the drive of the movable elements relative to the base takes place substantially in the center of mass of the respective movable element. As a drive arrangement is preferably a parallel drive into consideration. Furthermore, the drive of the movable elements relative to the base by mechanically translating drive systems (for example, ball screw drive, pinion and rack, timing belt drive, differential toothed belt drive, cable or Bowden cables) or non-mechanically translating direct drives (for example, synchronous linear motors, asynchronous linear motors, electrodynamic linear drives, also called "Voice Coil "or linear stepper motors or fluidic drives, eg hydraulics and pneumatics) are provided. Another category of embodiments of the invention relates to planar drives composed of the last-mentioned drive types (for example, planar asynchronous drive, planar synchronous drive, planar stepping motor) or corresponding multi-coordinate drives, as are used in the prior art, for example for realizing a rotary-translatory movement. The attack of the drive is essentially as required by the prior art in the present device in the preferred embodiments, in or near the center of gravity of the respective movable element, including in an alternative embodiment, a plurality of drives of the above Species between each movable element and the base can be applied (parallel drive).
Besonders vorteilhaft ist es, wenn wenigstens ein bewegliches Element mindestens eine zusätzliche Bewegungseinrichtung mit wenigstens einem weiteren beweglichen Element aufweist oder durch wenigstens ein in die kinematischen Kette eingebrachtes zusätzliches Stellelement wenigstens ein zusätzlicher oder/und redundanter Bewegungsfreiheitsgrad bereitgestellt wird. Hieraus resultieren zusätzliche Freiheitsgrade und Bewegungsrichtungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch aufgesetzte (serielle) Achsen oder durch zusätzliche kleine Bewegungen, beispielsweise in den Anbindungen zur Führung. Die zusätzlichen Bewegungseinrichtungen sind in einer bevorzugten Ausführungsform als Verstelleinrichtungen mit kleinsten Verstellwegen (z. B. Piezo-Aktoren) ausgeführt. Diese erzeugen direkt oder über eine kinematische Transformation (Hebel) die Bewegung. It is particularly advantageous if at least one movable element has at least one additional movement device with at least one further movable element or at least one additional and / or redundant degree of freedom of movement is provided by at least one additional positioning element introduced into the kinematic chain. This results in additional degrees of freedom and directions of movement of the device according to the invention by patch (serial) axes or by additional small movements, for example in the connections to the guide. In a preferred embodiment, the additional movement devices are designed as adjusting devices with the smallest adjustment paths (eg piezoactuators). These generate the movement directly or via a kinematic transformation (lever).
Vorteilhaft ist es auch, wenn Führungssysteme vorgesehen sind, welche den beweglichen Elementen die erforderlichen Bewegungsfreiheitsgrade zur Verfügung stellen, wobei die Führungssysteme ausschließlich zwischen den beweglichen Elementen und der Basis, zwischen den beweglichen Elementen und der Basis und gleichzeitig relativ zwischen mindestens zwei beweglichen Elementen oder zwischen den beweglichen Elementen und einem äußeren Bezugspunkt wirken und die Führungssysteme in den übrigen Koordinatenrichtungen im Wesentlichen unbeweglich sind. Es ist somit zu unterscheiden zwischen Relativführung (zwischen den Elementen einer Ebene) und Absolutführung (ebenenübergreifend zur Basis bzw. zum äußeren Bezug), die durch Führungssysteme realisiert werden. Die Führungssysteme stellen bevorzugt ein bis sechs Bewegungsfreiheitsgrade ausschließlich gegenüber der Basis, gegenüber der Basis sowie relativ zur Verfügung, wo demnach die beweglichen Elemente zueinander beweglich sind. In den weiteren, den überzähligen Koordinantenrichtungen sind sie im Wesentlichen unbeweglich gelagert, wobei die relative Steifigkeit zwischen den beweglichen Elementen durch das Regelungssystem erzeugt werden kann, sofern das Führungssystem in dem zugeordneten Freiheitsgrad keine oder eine nur unzureichende Steifigkeit realisiert und die Anordnung der Antriebe die Erzeugung einer Antriebskraft oder eines Antriebsmomentes in dieser Bewegungsrichtung zulässt und die Rückführung des aktuellen Bewegungszustandes in dieser Bewegungsrichtung über Messsysteme realisiert werden kann. Als zu beeinflussende Bewegungsarten kommen bevorzugt Translation, Rotation, planare Bewegung, planar-rotatorische Bewegung, translatorisch-rotatorische Bewegung in Betracht.It is also advantageous if guide systems are provided which provide the movable elements with the required degrees of freedom of movement, the guide systems exclusively between the movable elements and the base, between the movable elements and the base and at the same time relatively between at least two movable elements or between acting on the movable elements and an external reference point and the guide systems are substantially immobile in the other coordinate directions. It is thus to distinguish between relative guidance (between the elements of a plane) and absolute guidance (across planes to the base or to the outer reference), which are realized by guide systems. The guide systems preferably provide one to six degrees of freedom of movement only relative to the base, relative to the base, and relative to where, accordingly, the movable elements are mutually movable. In the other, the supernumerary coordinate directions they are substantially immobile, wherein the relative stiffness between the movable elements can be generated by the control system, provided that the guide system in the associated degree of freedom no or only insufficient rigidity realized and the arrangement of the drives generation a driving force or a drive torque in this direction of movement permits and the return of the current state of motion in this direction of movement can be realized by measuring systems. As movement types to be influenced are preferably translation, rotation, planar motion, planar-rotational motion, translational-rotational movement into consideration.
Besonders vorteilhaft ist wenigstens eine Messeinrichtung, die die Messung der aktuellen Position und/oder der Geschwindigkeit, der Beschleunigung, des Ruckes ausschließlich relativ zwischen den beweglichen Elementen und am Werkzeugbezugspunkt (TCP), ausschließlich jeweils zwischen einem beweglichen Element gegenüber der Basis, zwischen einem im Wesentlichen unbewegten und von der Basis unabhängigen Bezugspunkt und dem jeweiligen beweglichen Element und/oder sowohl zwischen beweglichen Elementen und Basis als auch relativ zwischen den beweglichen Elementen erfolgen kann. Bei der Messung ausschließlich relativ zwischen den beweglichen Elementen ist eine Einrichtung zur Rückführung der beweglichen Elemente in deren Nulllage gegenüber der Basis vorgesehen. Bei der Messung relativ zwischen den beweglichen Elementen ist eine Aufteilung des gemessenen Signals mit dem für die Aufteilung der Sollbewegung verwendeten Faktor vorgesehen. Der Faktor umfasst dabei auch geeignete Mittel, insbesondere geeignete physikalische Größen und Systemparameter, wie sie im Zuge der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens mehrfach erwähnt sind.Particularly advantageous is at least one measuring device, the measurement of the current position and / or the speed, the acceleration, the jerk exclusively relative between the movable elements and the tool reference point (TCP), exclusively between a movable element relative to the base, between a in Substantially stationary and base independent reference point and the respective movable element and / or can be done both between movable elements and base and relative between the movable elements. When measuring only relative between the movable elements, means are provided for returning the movable elements in their zero position relative to the base. In the measurement relative between the movable elements, a division of the measured signal is provided with the factor used for the distribution of the desired movement. The factor also includes suitable means, in particular suitable physical parameters and system parameters, as they are mentioned several times in the description of the method according to the invention.
Es hat sich als besonders günstig erwiesen, wenn wenigstes eines der beweglichen Elemente und/oder die Basis wenigstens ein Mittel zur Aufnahme von einem Werkstück und/oder Werkzeug und/oder Mittel zur Ablenkung von Strahlung besitzt, wobei die erforderlichen Relativbewegungen zur Bearbeitung, Positionierung und Handhabung zwischen Werkzeug und Werkstück oder alternativ zur Ablenkung von Strahlung als Relativbewegung zwischen jeweils zwei oder mehreren beweglichen Elementen und/oder einem oder mehreren beweglichen Elementen und der Basis entstehen. Bevorzugt ist eine Vorrichtung mit in einer oder mehreren Bewegungsfreiheitsgraden wirksamem mechanisch übersetzendem Antrieb, beispielsweise Zahnstangenantrieb, Spindelantrieb oder Koppelgetriebe, nicht mechanisch übersetzendem Antrieb wie Lineardirektantrieb oder fluidischem Antrieb (Hydraulik, Pneumatik).It has proven to be particularly favorable if at least one of the movable elements and / or the base has at least one means for receiving a workpiece and / or tool and / or means for deflecting radiation, wherein the required relative movements for machining, positioning and Handling between tool and workpiece or alternatively to the deflection of radiation as a relative movement between each two or more movable elements and / or one or more movable elements and the base arise. Preferred is a device with effective in one or more degrees of freedom of movement mechanically translating drive, such as rack drive, spindle drive or coupling gear, not mechanically translating drive as linear direct drive or fluidic drive (hydraulics, pneumatics).
Dabei besitzen die beweglichen Elemente bevorzugt Spannvorrichtungen zur Aufnahme von Werkstücken bzw. Werkzeugen, bzw. Werkstücke und oder Werkzeuge sind der Basis zugeordnet, wobei die zur Bearbeitung, Positionierung, Handhabung usw. erforderlichen Relativbewegungen zwischen Werkzeugen und Werkstücken als Relativbewegung zwischen jeweils zwei oder mehreren beweglichen Elementen bzw. einem oder mehreren beweglichen Elementen und der Basis entstehen. Als Bearbeitungsverfahren sind bevorzugt abtragende Fertigungsverfahren (z. B. Spanende Formgebung) oder auftragende bzw. generative Fertigungsverfahren vorgesehen. Ebenso ist der Einsatz für Kameraführungen, beispielsweise zur Überwachung von Fertigungsprozessen, für Mikroverfahren wie in der Halbleiterfertigung vorgesehen. Hinzu kommt die Führung von energiereicher Strahlung, wie z. B. Laser, Elektronenstrahl. Die beweglichen Elemente besitzen Mittel zur Ablenkung hochenergetischer Strahlung (z. B. Laserstrahlung), welche derart angeordnet sind, dass durch eine Relativbewegung der beweglichen Elemente zueinander bzw. gegenüber dem Gestell eine definierte Ablenkung des hochenergetischen Strahls bewirkt wird. Der Strahl verbleibt bevorzugt während der Ablenkung in seiner ursprünglichen Lotrichtung, alternativ erfährt er eine Ablenkung aus der ursprünglichen Lotrichtung, und zusätzliche, den beweglichen Elementen und oder der Basis zugeordnete Mittel zur Fokussierung des Strahls und zur Bereitstellung weiterer Prozessfunktionalitäten (z. B. Schneidgaszufuhr) können verwendet werden.In this case, the movable elements preferably have clamping devices for receiving workpieces or tools, or workpieces and tools are assigned to the base, wherein the required for machining, positioning, handling, relative movements between tools and workpieces as a relative movement between two or more movable Elements or one or more movable elements and the base arise. As a machining method, preferably abrasive machining methods (eg, chip forming) or applying or additive manufacturing methods are provided. Likewise, the use for camera guides, for example, for monitoring of manufacturing processes, for micro-processes as provided in semiconductor manufacturing. In addition, the leadership of high-energy radiation, such. B. laser, electron beam. The moving elements have means for Distraction of high-energy radiation (eg laser radiation), which are arranged such that a defined deflection of the high-energy beam is effected by a relative movement of the movable elements relative to one another or with respect to the frame. The beam preferably remains in its original perpendicular direction during deflection, alternatively it undergoes deflection from the original perpendicular direction, and additional means associated with the movable elements and or base for focusing the beam and providing additional process functionality (eg, cutting gas supply). can be used.
Weiterhin sind Handhabungsgeräte, Fräser, Drehmeißel, Räumwerkzeuge, Stoßwerkzeuge, Schleifscheiben oder Schleifstifte, Kameraoptik, Wasserstrahl oder Sandstrahl, um nur einige Einsatzgebiete zu nennen, in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, speziell der bewegliche Elemente und der Basis, einsetzbar.Furthermore, handling devices, milling cutters, turning tools, broaching tools, impact tools, grinding wheels or grinding pencils, camera optics, water jet or sand blasting, to name but a few fields of application, can be used in conjunction with the device according to the invention, especially the movable elements and the base.
Ebenso ist ein Werkstückträgerkonzept vorgesehen, nach dem die beweglichen Elemente Mittel zur Aufnahme von Werkstücken bzw. Werkzeugen besitzen, bzw. Werkstücke und oder Werkzeuge der Basis zugeordnet sein können, wobei die beweglichen Elemente in der Bearbeitungseinrichtung mehrere Stationen anfahren können, um dort unterschiedliche Bearbeitungen, Messungen, Handhabungen oder ähnliche Aktionen durchzuführen, Werkstücke und oder Werkzeuge aufzunehmen bzw. auszuwechseln. Nicht in allen Stationen muss hierbei das erfindungsgemäße Verfahren realisiert werden.Likewise, a workpiece carrier concept is provided according to which the movable elements have means for receiving workpieces or tools, or workpieces and / or tools may be assigned to the base, wherein the movable elements in the processing device can approach several stations in order to perform different processing, To carry out measurements, manipulations or similar actions, to pick up or replace workpieces and / or tools. Not in all stations in this case the inventive method must be realized.
Ein besonders vorteilhafter Praxiseinsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist mit einem Bearbeitungsverfahren mit wenigstens einem dominierenden hochdynamisch zu bedienenden Bewegungsfreiheitsgrad realisierbar. Dies kann auf vielfältige Weise an Maschinen nach dem Stand der Technik oder entsprechend modifizierten Anlagen erfolgen. Insbesondere ist ein Einsatz bei einer Presse (Linearmotorpresse, Kurbelpresse, Spindelpresse), beim Flachschleifen, Hobeln oder Unrunddrehen und beim Öffnen und Schließen von geteilten Werkzeugen (beispielsweise Druck- oder Spritzgießen) vorgesehen. Weiter Einsatzfelder bestehen bei zwei oder mehr gleichberechtigten, hochdynamisch zu bedienenden Bewegungsfreiheitsgraden, wie sie bei spanenden Fertigungsverfahren (z. B. Fräsen), trennenden Fertigungsverfahren (z. B. Laserbearbeitung), generativen Fertigungsverfahren (z. B. Lasersintern) erforderlich sind.A particularly advantageous practical application of the device according to the invention can be realized with a processing method having at least one dominant degree of freedom of movement which can be used highly dynamically. This can be done in many ways on state-of-the-art machines or modified systems. In particular, a use in a press (linear motor press, crank press, screw press), when surface grinding, planing or non-circular turning and opening and closing of shared tools (for example, pressure or injection molding) is provided. Further areas of application are two or more equal, highly dynamic degrees of freedom of movement, such as those required in metal-cutting production processes (eg milling), separating production processes (eg laser processing), generative production processes (eg laser sintering).
Besonderes vielversprechend ist eine erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der eine Ablenkung und/oder Modifikation von Strahlung mittels optischer Elemente in der Weise realisierbar ist, dass die Ablenkung und/oder Modifikation der Strahlung durch wenigstens zwei bewegliche Elemente oder auch im Zusammenspiel mit der Basis erfolgt. Die beweglichen Elemente bzw. die Basis sind hierzu mit optischen Elementen wie Spiegel, Linsen oder optische Gitter ausgestattet.Particularly promising is a device according to the invention, in which a deflection and / or modification of radiation by means of optical elements can be realized in such a way that the deflection and / or modification of the radiation by at least two movable elements or in interaction with the base. For this purpose, the movable elements or the base are equipped with optical elements such as mirrors, lenses or optical gratings.
Die Aufgabe der Erfindung wird außerdem gelöst durch ein regelungstechnisches Verfahren zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen zwei oder mehr relativ zueinander und relativ gegenüber einer Basis beweglichen Elementen, wobei die Regelung der Bewegung der beweglichen Elemente durch getrennte, kaskadierte Lageregelkreise mit unterlagertem Geschwindigkeits- oder Drehzahlregelkreis, unterlagertem Kraft-, Momenten-, Beschleunigungs- oder Stromregelkreis erfolgt. Von denen kommt bevorzugt je nach Aufbau des Antriebs eine Variante zum Einsatz. Jeder Regelkreis erhält die für das jeweilige bewegliche Element und die jeweilige Bewegungsrichtung gültigen, durch analytische Berechnungen oder Optimierungsrechnung ermittelten Werte wenigstens einer Führungsgröße. Die Regelung erhält dabei den ermittelten, zeitlichen Bewegungsverlauf und alternativ auch zusätzlich den Verlauf von Sollgeschwindigkeit, Sollbeschleunigung bzw. Sollstrom oder eine entsprechende physikalische Führungsgröße, zudem den Sollruck bzw. eine korrespondierende physikalische Führungsgröße als Sollvorgabe.The object of the invention is also achieved by a control method for carrying out a method according to the invention for producing a relative movement between two or more relative to each other and relative to a base movable elements, wherein the control of the movement of the movable elements by separate, cascaded Lageregelkreise with unterlagertem speed - or speed control loop, lower-level force, torque, acceleration or current control loop takes place. Of these, a variant is preferably used depending on the structure of the drive. Each control loop receives the values of at least one reference variable which are valid for the respective movable element and the respective direction of movement and have been determined by analytical calculations or optimization calculations. The control receives the determined, time course of movement and, alternatively, additionally the course of desired speed, target acceleration or desired current or a corresponding physical command variable, also the target pressure or a corresponding physical command variable as a target specification.
Es ist auch vorgesehen, das regelungstechnische Verfahren für andere bewegungserzeugende physikalische Größen anzuwenden, z. B. für Fluidantriebe wie Hydraulik- oder Pneumatikantriebe.It is also envisaged to apply the control technique to other motion-generating physical quantities, e.g. B. for fluid drives such as hydraulic or pneumatic drives.
Vorteilhaft ist es, wenn eine Lage- oder eine Lage- und Geschwindigkeitsregelung für jeweils zwei oder mehr bewegliche Elemente in einer den Elementen zugeordneten Bewegungsrichtung durch jeweils einen für alle beweglichen Elemente wirksamen, übergeordneten Lageregelkreis oder Lage- und Geschwindigkeitsregelkreis erfolgt. Vorteilhaft ist die Aufteilung der Sollgeschwindigkeiten im übergeordneten Lageregelkreis entsprechend dem Massenverhältnis der beweglichen Elemente. Gleichfalls günstig ist die alternative Aufteilung der Sollströme im übergeordneten Lage- und Geschwindigkeitsregelkreis entsprechend einem Antriebsfaktor, der sich aus den elektrischen Parametern der beteiligten Antriebssysteme der beweglichen Elemente ergibt, so dass im Wesentlichen gleiche Kraft-Zeit-Verläufe der beweglichen Elemente resultieren. Alternativ ist ein anderer Faktor aus einer physikalischen Größe Grundlage des Regelungsverfahrens.It is advantageous if a position or a position and speed control for each two or more movable elements in a movement direction associated with the elements by one for all movable elements effective, higher-level position control loop or position and speed control loop is advantageous. Advantageously, the distribution of the desired speeds in the higher-level position control loop according to the mass ratio of the movable elements. Equally favorable is the alternative distribution of the desired currents in the higher-level position and velocity control loop corresponding to a drive factor which results from the electrical parameters of the participating drive systems of the movable elements, so that essentially the same force-time characteristics of the movable elements result. Alternatively, another factor of a physical size is the basis of the regulatory process.
Es ist dabei zwischen der Aufteilung der Sollgeschwindigkeit und der Aufteilung der Sollströme zu unterscheiden. Bei der Geschwindigkeit wird entsprechend dem Faktor zur Bewegungsaufteilung, bevorzugt dem Massenverhältnis, aufgeteilt, beim Strom wird im Wesentlichen ein Faktor +/–1 (bei zwei Elementen und gleicher Kraftkonstante) berücksichtigt. Als Faktor ist bevorzugt ein Antriebsfaktor vorgesehen, der sich aus den elektrischen Parametern der beteiligten Antriebssysteme der beweglichen Elemente ergibt. Beim Aufteilen des Stromes sind also in erster Linie die Parameter der beiden beteiligten Antriebssysteme relevant, so dass sich im Wesentlichen gleiche Kraft-Zeit-Verläufe ergeben. It is to distinguish between the distribution of the desired speed and the distribution of the desired currents. The speed is divided according to the factor for the distribution of movement, preferably the mass ratio, the current is essentially a factor of +/- 1 (for two elements and the same force constant) taken into account. As a factor, a drive factor is preferably provided which results from the electrical parameters of the participating drive systems of the movable elements. When dividing the current, therefore, the parameters of the two drive systems involved are relevant in the first place, so that essentially the same force-time characteristics result.
Die Lage- oder Lage- und Geschwindigkeitsregelung erfolgt für jeweils zwei oder mehr bewegliche Elemente in einer den Elementen zugeordneten Bewegungs- bzw. Antriebsrichtung durch jeweils einen für beide Elemente wirksamen, übergeordneten Lage- oder Lage- und Geschwindigkeitsregelkreis, während die Ansteuerung der Achsantriebe durch getrennte, unterlagerte Geschwindigkeits- und Beschleunigungs- bzw. Stromregelkreise (übergeordneter Lageregler) bzw. durch getrennte, unterlagerte Beschleunigungs- bzw. Stromregelkreise (übergeordneter Lage- und Geschwindigkeitsregelkreis) erfolgt. Die Aufteilung der Sollgeschwindigkeiten (übergeordneter Lageregelkreis) bzw. der Sollströme (übergeordneter Lage- und Geschwindigkeitsregelkreis) wird entsprechend einem analytisch oder anderweitig bestimmten Faktor (z. B. Massenverhältnis) vorgenommen.The position or position and speed control is carried out for each two or more movable elements in a movement or drive direction associated with the elements by one for both elements effective, higher-level position or position and speed control loop, while the control of the final drives by separate , subordinate speed and acceleration or current control loops (superordinate position controller) or by separate, lower-level acceleration or current control loops (higher-level position and speed control loop). The distribution of the desired speeds (higher-level position control loop) or the setpoint currents (higher-level position and speed control loop) is carried out according to an analytically or otherwise determined factor (eg mass ratio).
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie der erfindungsgemäßen Steuerungs- und Regelungsverfahren werden anhand der Figuren dargestellt. Es zeigen:Further details and advantages of the invention and advantageous embodiments of the method according to the invention, the device according to the invention and the control and regulation method according to the invention are illustrated by the figures. Show it:
Erfindungsgemäß wird dabei die vollständige oder zumindest teilweise Auslöschung der Antriebsreaktionskräfte in der Basis
Gleichung 12 (m bewegliche Elemente in positiver Bewegungsrichtung, n bewegliche Elemente in negativer Bewegungsrichtung): Equation 12 (m moving elements in the positive direction of movement, n moving elements in the negative direction of movement):
Es können auch weitere bewegliche Elemente
Als Antrieb ist beispielhaft ein elektrischer Lineardirektantrieb
In
In
In den
Ebenso können andere Sollgrößen, wie Sollströme i und Spannungen U, welche hier stellvertretend für die bewegungserzeugenden physikalischen Größen genannt seien, vorausberechnet werden. In
Auf die Darstellung der Rückführung der Messsignale wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet. Je nach Antriebsprinzip können auch andere physikalische Größen als der Strom als Ausgangsgrößen der Anriebsregelgeräte auftreten.The representation of the feedback of the measuring signals has been omitted for reasons of clarity. Depending on the drive principle, other physical variables than the current can also occur as output variables of the drive controllers.
In
In
Für Werkzeugmaschinen und ähnliche Bewegungseinrichtungen werden in der Regel ruck- und beschleunigungsbegrenzte Bewegungsprofile, wie beispielsweise das bekannte 7-Segment-Profil, verwendet. Auch andere in der Dynamik begrenzte Bewegungsprofile können als Bewegungsvorgabe für die Bewegung am TCP oder der einzelnen relativ gegenüber der Basis bewegten Elemente verwendet werden. Als Beispiel seien sinusförmige Geschwindigkeitsprofile, wie sie häufig bei Positionieranwendungen zum Einsatz kommen, genannt. Auch andere Methoden zur Dynamikbegrenzung wie beispielsweise eine Tiefpassfilterung oder das Ausblenden bestimmter Frequenzbereiche in der Bewegungsvorgabe beispielsweise mit Hilfe einer schnellen Fouriertransformation (FFT) oder einer Bandpassfilterung sind zulässig.For machine tools and similar motion devices usually jerk and acceleration-limited motion profiles, such as the known 7-segment profile used. Other dynamics-limited motion profiles may also be used as the motion constraint for the movement on the TCP or the individual relatively moving elements. As an example, sinusoidal velocity profiles, as they are often used in positioning applications, called. Other methods for limiting the dynamics, such as low-pass filtering or masking certain frequency ranges in the motion specification, for example by means of a fast Fourier transform (FFT) or bandpass filtering, are also permissible.
Im Folgenden werden die grundlegenden Prinzipien der Kraftleitung in der Basis bzw. den beweglichen Elementen dargestellt. In der einfachsten Ausführung wird der Kraftschluss in einer stabförmigen Basis erreicht. Die Antriebsreaktionskräfte werden dann überwiegend als Zug- und Druckkräfte F weitergeleitet. Vorteilhaft ist bei dieser Ausführung dass stabförmige Bauteile mit hinreichend großem Querschnitt eine hohe Zug- und Drucksteifigkeit aufweisen. Zudem erfahren stabförmige Bauteile unter ideal zentrischer Belastung im Schwerpunkt ausschließlich eine Längenänderung in ihrer Achsrichtung.The basic principles of the power line in the base or movable elements are shown below. In the simplest embodiment of the adhesion is achieved in a rod-shaped base. The drive reaction forces are then forwarded mainly as tensile and compressive forces F. It is advantageous in this embodiment that rod-shaped components having a sufficiently large cross section have a high tensile and compressive rigidity. In addition, rod-shaped components under ideal centric loading in the center of gravity experience only a change in length in their axial direction.
Ebenfalls vorteilhaft ist die Kraftleitung als Schubkraft F, beispielsweise in einer Platte oder in einem kompakten Körper. Der Körper erfährt jeweils eine Deformation entsprechend einem Parallelogramm. Wie bei der Kraftleitung als Zug-/Druckkraft F können auch bei verteiltem Lastangriff und Kraftleitung über Querkraftschub hohe Steifigkeiten erreicht werden.Also advantageous is the power line as a thrust F, for example in a plate or in a compact body. The body undergoes a deformation corresponding to a parallelogram. As in the power line as tensile / compressive force F high stiffness can be achieved even with distributed load attack and power line over shear force thrust.
Bei Drehbewegungen ist eine Kraftleitung F als Torsionsmoment (Torsionsschubspannung) vorteilhaft. Es erfolgt lediglich eine Verdrehung der Enden des Körpers gegeneinander sofern das resultierende Torsionsmoment im Schwerpunkt des Querschnitts angreift. Allgemein können kompakte Querschnitte bzw. geschlossene kreisförmige Querschnitte eine hohe Steifigkeit gegenüber Schubkräften bzw. Torsionsmomenten realisieren. Zudem erfolgt die Deformation im Wesentlichen in Richtung der angreifenden Last. Eine Kraftleitung als Torsionsschubspannung ist auch in gekrümmten Bauteilen (beispielsweise Kugelschalen) möglich.When rotating a force line F as a torsional (torsional shear stress) is advantageous. There is only a rotation of the ends of the body against each other if the resulting torsional moment acts in the center of gravity of the cross section. In general, compact cross sections or closed circular cross sections can realize a high rigidity against shear forces or torsional moments. In addition, the deformation is essentially in the direction of the attacking load. A power line as Torsionsschubspannung is also possible in curved components (eg spherical shells).
Als ungünstig wird ein Kraftschluss F angesehen, der Biegemomente hervorruft. Während der Kraftschluss im Wesentlichen durch Zugkräfte realisiert wird, entsteht in Folge des Kraftangriffs außerhalb der neutralen Faser ein Biegemoment. Dieses führt zur Deformation der Basis (Biegebalken) außerhalb der Richtung der Kraftwirkung und damit normal zur Bewegungsrichtung. Noch ungünstiger ist die Kraftableitung über geknickte Biegebalken. In Folge der größeren Hebelabstände entstehen hier signifikante Biegemomente, welche dominierend zur Schwingungsanregung der Struktur beitragen.Unfavorable is considered a traction F, which causes bending moments. While the traction is essentially realized by tensile forces, resulting from the force application outside the neutral fiber, a bending moment. This leads to the deformation of the base (bending beam) outside the direction of the force and thus normal to the direction of movement. Even less favorable is the power dissipation over bent bending beam. As a result of the larger lever distances, significant bending moments arise here, which predominantly contribute to the vibration excitation of the structure.
Alternativ zu einem mechanisch zwangläufigen Spindelantrieb für jeweils zwei bewegliche Elemente können auch getrennte Spindelantriebe für die beweglichen Elemente verwendet werden. Eine entsprechende Bewegungseinrichtung
Neben der in
Die Bewegungseinrichtung
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird von mechanisch nicht übersetzenden Antrieben (elektrische Lineardirektantriebe) ausgegangen. Prinzipiell kann das Verfahren auf jede Art von Antriebssystem sowohl für translatorische, rotatorische oder kombinierte Bewegungen angewendet werden. Beispielhaft seien für die mechanisch übersetzenden Antriebssysteme Kugelgewindetriebe, Zahnstangenantriebe, Reibradantriebe, Riemenantriebe bzw. Differentialzahnriemenantriebe und Seilzugantriebe genannt. Auch pneumatische oder hydraulische Antriebe können zum Einsatz kommen. Als Beispiel für elektrische Antriebssysteme seien Synchron- bzw. Asynchron-Linearmotoren genannt, lineare bzw. rotatorische Schrittmotoren und elektrodynamische Antriebe (auch als „Voice Coil” bezeichnet) aufgeführt. Die Antriebe können dabei in einem oder mehreren Bewegungsfreiheitsgraden wirksam sein. Solche Mehrkoordinatenantriebe können beispielsweise als elektrische Asynchronmotoren für eine planare Bewegungserzeugung realisiert werden. Auch planare Schrittmotoren sind bekannt. In the present embodiment is assumed by mechanically non-translating drives (electrical linear direct drives). In principle, the method can be applied to any type of drive system for both translational, rotary or combined movements. By way of example, ball screw drives, rack drives, friction wheel drives, belt drives or differential toothed belt drives and cable pull drives may be mentioned as examples for the mechanically translating drive systems. Pneumatic or hydraulic drives can also be used. As an example of electric drive systems may be mentioned synchronous or asynchronous linear motors, linear or rotary stepper motors and electrodynamic drives (also referred to as "voice coil") listed. The drives can be effective in one or more degrees of freedom of movement. Such multi-coordinate drives can be realized, for example, as electrical asynchronous motors for a planar motion generation. Even planar stepper motors are known.
In
Neben erfindungsgemäßen Bewegungseinrichtungen mit je einem Antrieb pro beweglichem Element können auch Einrichtungen mit einer Mehrzahl von Antrieben an jedem beweglichen Element realisiert werden. Die in
Die erfindungsgemäße Bewegungseinrichtung
Der Antrieb der beweglichen Elemente
Als Basis
Als Basis
Das innere, werkzeugtragende bewegliche Element
Zusätzlich verfügt die in
Die zusätzlichen Bewegungsachsen Y und Z erfüllen zwar nicht die Anforderungen an eine hohe Dynamik, eignen sich aber als Zustellachsen oder für die Realisierung von Bewegungen mit geringerer Dynamik. Die dominierend einachsige Bewegungseinrichtung X aus
Als Alternative zu seriell an der erfindungsgemäßen Bewegungseinrichtung angeordneten Zusatzachsen sind auch Bewegungsachsen mit begrenztem Stellweg, beispielsweise Piezoaktoren oder Magnetlager mit einstellbarem Luftspalt, zur Realisierung zusätzlicher Bewegungsfreiheitsgrade vorgesehen. Als Beispiel sei auf die in
Abweichend von
Für die Anordnung der Messsysteme
Als Alternative besteht die Möglichkeit gegenüber dem äußeren Bezug
Dazu werden zwei symmetrisch um den Kugelgewindetrieb
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bewegungseinrichtung
Aus den vorgegebenen Sollbewegungsgrößen xsoll1 bzw. xsoll2 und dem aktuell gemessenen Ist-Weg xist1 bzw. xist2 wird zunächst die Regelabweichung xw1 bzw. xw2 (auch als Schleppabstand bezeichnet) ermittelt. Diese Regelabweichung wird mit dem jeweiligen Geschwindigkeitsverstärkungsfaktor KV1 bzw. KV2 multipliziert, woraus sich die Sollgeschwindigkeitsvorgabe vsoll1 bzw. vsoll2 ergibt. Aus der jeweiligen Sollgeschwindigkeitsvorgabe, der vorgesteuerten Geschwindigkeitsvorgabe vvorst1 bzw. vvorst2 und der gemessenen Ist-Geschwindigkeit vist1 bzw. vist2 wird die Geschwindigkeitsabweichung vw1 bzw. vw2 berechnet und an den Proportional-Integral-Geschwindigkeitsregler weitergegeben. Dieser bewertet die Regelabweichung mit einem proportionalen Verstärkungsfaktor KP1 bzw. KP2 sowie der für die Wichtung des Integralanteils relevanten Nachstellzeit TN1 bzw. TN2 und generiert die Sollvorgabe für den Stromregler isoll1 bzw. isoll2. Aus der Sollvorgabe, dem vorgesteuerten Sollstrom ivorst1 bzw. ivorst2 und dem gemessenen Ist-Strom iist1 bzw. iist2 wird die jeweilige Abweichung vom Sollstrom iw1 bzw. iw2 berechnet und vom Proportional-Integral-Stromregler mit dem Verstärkungsfaktor KPi1 bzw. KPi2 und der Nachstellzeit TNi1 bzw. TNi2 bewertet. Der vom Stromregler ausgegebene Strom (eigentlich wird eine Spannung erzeugt, vereinfachend kann das Schaltbild aber auch für den Strom angegeben werden) wird durch die elektrische Zeitkonstante Tel1 bzw. Tel2 des Motors zeitlich verzögert. Aus Motorstrom iist1 bzw. iist2 und der Motorkraftkonstante KMot1 bzw. KMot2 ergibt sich die wirksame Antriebskraft, welche an der jeweiligen bewegten Masse m1 bzw. m2 des beweglichen Elementes zu einer Relativbeschleunigung arel1 bzw. arel2 gegenüber der Basis führt. Durch Integration ergeben sich aus der Relativbeschleunigung die Relativgeschwindigkeit vrel1 bzw. vrel2 und die Relativwege xrel1 bzw. xrel2 gegenüber der Basis.The control deviation x W1 and x W2 (also referred to as drag distance) is first determined from the predetermined desired movement variables x set1 and set2 and x the current measured actual distance x IST1 and IST2 x. This control deviation is multiplied by the respective speed amplification factor K V1 or K V2 , from which the desired speed specification v soll1 or v soll2 results. From the respective target speed setting, the pre-controlled velocity specification vorst1 v or v vorst2 and the measured actual speed v IST1 ist2 and v is the velocity deviation w1 or w2 v v calculated and passed to the proportional-integral speed regulator. This evaluates the control deviation with a proportional amplification factor K P1 or K P2 as well as the reset time T N1 or T N2 relevant for the weighting of the integral component and generates the setpoint for the current controller i soll1 or i soll2 . From the target specification, the pilot-operated target current i vorst1 or i vorst2 and the measured actual current i IST1 or i ist2 the respective deviation from the reference current i w1 and i is calculated w2 and from the proportional-integral current regulator with the amplification factor K Pi1 or K Pi2 and the reset time T Ni1 or T Ni2 evaluated. The current output by the current controller (actually a voltage is generated, but for simplicity the circuit diagram can also be specified for the current) is delayed in time by the electrical time constant T el1 or T el2 of the motor. The motor current i ist1 or i ist2 and the motor force constant K Mot1 or K Mot2 results in the effective drive force, which at the respective moving mass m 1 or m 2 of the movable element to a relative acceleration a rel1 and a rel2 relative to the base leads. By integration, the relative velocity v rel1 or v rel2 and the relative paths x rel1 and x rel2 relative to the base result from the relative acceleration.
Im Ausführungsbeispiel wird vereinfachend von identischen elektrischen Zeitkonstanten Tel1 und Tel2 und Motorkraftkonstanten KMot1 und KMot1 ausgegangen. Für Lage- und Stromregler sind ebenfalls gleiche Verstärkungsfaktoren vorausgesetzt. Damit ergeben sich aus dem geforderten Kräftegleichgewicht die Reglerparameter für den Geschwindigkeitsregler gemäß Gleichung 14:
Besonders bevorzugt ist der Einsatz einer Einrichtung zur Angleichung der Antriebskräfte, die in den Regelkreis eingebracht wird (vergleiche KE in
Abweichend von dem in
Nach dem Lageregler erfolgt die Aufteilung der ermittelten Sollgeschwindigkeit vsoll bzw. des Sollweges xsoll (für die Geschwindigkeitsvorsteuerung) gemäß des Massenverhältnisses Km. Die anschließende Reglerstruktur entspricht der aus
Zusätzlich verfügt die hier dargestellte Reglerstruktur über eine Funktionalität ZENTR zur Zentrierung der beweglichen Elemente gegenüber der Basis. Diese Funktion ermittelt beispielsweise gemäß Gleichung 16 einen Strom iZentr aus der bekannten Motorkraftkonstante KMot, einer virtuellen Federsteifigkeit zur Zentrierung cZentr und der aktuellen Entfernung des jeweiligen bewegten Elementes zur zentrierten Position Δxzentr.In addition, the controller structure shown here has a functionality ZENTR for centering the movable elements relative to the base. This function determines, for example, according to equation 16 a current i center from the known motor force constant K Mot , a virtual spring stiffness for centering c center and the current distance of the respective moving element to the centered position .DELTA.x centr .
Abweichend von
In den Figuren
Das eingefügte Modul
Durch die im Beispiel realisierte horizontale Anordnung der Bewegungsrichtung entfällt zudem ein Gewichtsausgleich bzw. muss der Pressenantrieb keine Dauerkraft entgegen der Schwerkraftwirkung aufbringen. In der beispielhaft vorgestellten Anordnung könnten zur Verkettung mehrerer Prozessschritte mehrere derartige Linearmotorpressen übereinander gestapelt werden. Die am Beispiel einer Linearmotorpresse vorgestellte, beispielsweise horizontale Anordnung eines Pressenantriebes kann gleichermaßen auf diverse andere Antriebsarten übertragen werden. Dies umfasst insbesondere auch die typischerweise in Pressen verwendeten mechanisch übersetzenden (beispielsweise Spindelantriebe, Exzenterantrieb, Raumlenkerantrieb) sowie hydraulische Antriebssysteme.By realized in the example horizontal arrangement of the direction of movement also eliminates a weight balance or the press drive must apply no permanent force against the force of gravity. In the arrangement presented by way of example, a plurality of such linear motor presses could be stacked on top of each other for linking several process steps. The example of a linear motor press presented, for example, horizontal arrangement of a press drive can be equally transferred to various other types of drives. In particular, this also includes the mechanically translating (for example spindle drives, eccentric drive, multi-link drive) typically used in presses, as well as hydraulic drive systems.
In X-Richtung findet das erfindungsgemäße Verfahren Anwendung. Es ermöglicht hochdynamische Umsteuervorgänge (Überlauf und Richtungsumkehr der Schleifscheibe), wobei die Maschinenstruktur nur minimal zu Schwingungen angeregt wird. Die beiden weiteren Bewegungsachsen werden für kleine Zustellbewegungen während des Prozesses benötigt und müssen dementsprechend nur eine geringe Dynamik erreichen.In the X direction, the inventive method is used. It enables highly dynamic reversal processes (overflow and direction reversal of the grinding wheel), whereby the machine structure is only minimally excited to oscillate. The two other axes of motion are needed for small feed movements during the process and must therefore achieve only a low dynamics.
Hierzu sind zwei verschiebbare Spiegel
Darüber hinaus wird bei dieser Bewegung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Kompensation der auf die Basis
Prinzipiell können auch andere erfindungsgemäße Bewegungseinrichtungen zur Ablenkung von hochenergetischen Strahlen eingesetzt werden. Beispielhaft sei auf die rotatorisch-rotatorisch bewegliche Einrichtung aus
Erfindungsgemäß ergibt sich die Relativbewegung am zweiteiligen Werkzeug
Die Anordnung entspricht beispielsweise einer Spindelpresse (in dieser Bauform auch als „Servopresse” oder „Synchropresse” bezeichnet), wobei Ober- und Unterteil die beweglichen Elemente
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1, 1', 1'', 2, 31, 1 ', 1' ', 2, 3
- Bewegungseinrichtungmover
- 4, 4, 5, 6, 6'4, 4, 5, 6, 6 '
- Bewegungseinrichtungmover
- 77
- Fundamentfoundation
- 88th
- Untergestell, unterlagerte StrukturUnderframe, lower structure
- 99
- Feder-DämpferSpring-damper
- 1010
- Basis (linear)Base (linear)
- 11, 11', 11''11, 11 ', 11' '
- erstes bewegliches Elementfirst moving element
- 12, 12', 12''12, 12 ', 12' '
- zweites bewegliches Elementsecond moving element
- 1313
- Primärteilprimary part
- 1414
- Sekundärteilsecondary part
- 1515
- LineardirektantriebLinear motor drive
- 1616
- Führungsschieneguide rail
- 1717
- Führungswagencarriages
- 1818
- Führungssystemguidance system
- 1919
- Gelenkjoint
- 2020
- Basis (rechtwinklig)Base (right-angled)
- 2121
- erstes bewegliches Elementfirst moving element
- 2222
- zweites bewegliches Elementsecond moving element
- 2323
- Primärteilprimary part
- 2424
- Sekundärteilsecondary part
- 2525
- LineardirektantriebLinear motor drive
- 2626
- Führungsschieneguide rail
- 2727
- Führungswagencarriages
- 2828
- Führungssystemguidance system
- 2929
- Werkstückworkpiece
- 3030
- Basis (U-förmig)Base (U-shaped)
- 3131
- erstes bewegliches Elementfirst moving element
- 3232
- zweites bewegliches Elementsecond moving element
- 33, 33'33, 33 '
- Primärteilprimary part
- 34, 34'34, 34 '
- Sekundärteilsecondary part
- 3535
- LineardirektantriebLinear motor drive
- 3636
- Führungsschieneguide rail
- 3737
- Führungswagencarriages
- 3838
- Führungssystemguidance system
- 3939
- Werkstückworkpiece
- 4040
- Basis (hohlzylindrisch)Base (hollow cylindrical)
- 4141
- erstes bewegliches Elementfirst moving element
- 4242
- zweites bewegliches Elementsecond moving element
- 4343
- WerkstückspanntischWorkpiece clamping table
- 4545
- Frässpindel, WerkzeugMilling spindle, tool
- 5050
- Basis (stabförmig)Base (rod-shaped)
- 5151
- erstes bewegliches Elementfirst moving element
- 5252
- zweites bewegliches Elementsecond moving element
- 5353
- WerkstückspanntischWorkpiece clamping table
- 5959
- Werkstückworkpiece
- 60, 60'60, 60 '
- Basis (Kugelschale)Base (spherical shell)
- 61, 61'61, 61 '
- erstes bewegliches Elementfirst moving element
- 62, 62'62, 62 '
- zweites bewegliches Elementsecond moving element
- 6363
- WerkstückspanntischWorkpiece clamping table
- 71, 71'71, 71 '
- KugelgewindetriebBall Screw
- 74, 74'74, 74 '
- Führungsschieneguide rail
- 75, 75'75, 75 '
- Führungswagencarriages
- 76, 76'76, 76 '
- Führungssystemguidance system
- 7777
- Relativführungrelatively leadership
- 7878
- Führungssystem gegenüber BasisLeadership system versus base
- 7979
- RelativmesssystemRelative measurement system
- 8080
- Messsystem gegenüber BasisMeasuring system compared to base
- 8181
- äußerer Bezugouter cover
- 82 82
- Messsystem gegenüber äußerem BezugMeasuring system with respect to external reference
- 8383
- AusgleichsmasseLeveling compound
- 8484
-
Regelkreis Achse 1
Control loop axis 1 - 8585
-
Regelkreis Achse 2
Control circuit axis 2 - 8686
- Solltrajektorietarget trajectory
- 8787
- übergeordneter Lageregelkreishigher-level position control loop
- 8888
- übergeordneter Lage- und Geschwindigkeitsregelkreissuperior position and velocity control loop
- 100100
- Modul Schneiden/UmformenModule cutting / forming
- 101101
- Trägerplattesupport plate
- 102102
- Schneidmatrizecutting die
- 103103
- Blechrohlingsheet metal blank
- 110110
- Modul spanende BearbeitungModule machining
- 111111
- Tischtable
- 112112
- Mittel zur Aufnahme SchleifspindelMeans for holding grinding spindle
- 113113
- Werkstückworkpiece
- 114114
- Schleifscheibe, WerkzeugGrinding wheel, tool
- 115115
- Hobelwerkzeug, WerkzeugPlaning tool, tool
- 116116
- Drehspindelspindle
- 117117
- Werkstückworkpiece
- 118118
- Drehmeißel, WerkzeugTurning tool, tool
- 120120
- Modul StrahlleitungModule beamline
- 121121
- Strahl, StrahlungBeam, radiation
- 122122
- erstes optisches Element, verschiebbarer Spiegelfirst optical element, sliding mirror
- 123123
- zweites optisches Element, verschiebbarer Spiegelsecond optical element, sliding mirror
- 124124
- äußerer Bezugouter cover
- 125125
- Basis (zylinderförmig)Base (cylindrical)
- 127, 127', 127''127, 127 ', 127' '
- Bewegungseinrichtungmover
- 128, 128', 128''128, 128 ', 128' '
- erstes bewegliches Elementfirst moving element
- 129, 129', 129''129, 129 ', 129' '
- zweites bewegliches Elementsecond moving element
- 130130
- Koppelgetriebecoupling gear
- 131131
- Spindelantriebspindle drive
- 132, 132', 132''132, 132 ', 132' '
- BasisBase
- 133133
- Antriebszylinderdrive cylinder
- 134134
- zweiteiliges Werkzeugtwo-piece tool
- 136136
- RiemenvorgelegeBelt gear
- 139139
- PressenfußPress base
- 140140
- Stempelstamp
- 141141
- Matrizedie
- 149149
- Bewegungseinrichtungmover
- 150150
- BasisBase
- 151151
- erstes bewegliches Elementfirst moving element
- 152152
- zweites bewegliches Elementsecond moving element
- 153153
- Spindelantriebspindle drive
- 154154
- Elektromotorelectric motor
- 158158
- Führungssystemguidance system
Liste der Abkürzungen und Formelzeichen List of abbreviations and formula symbols
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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