DE4038779A1 - Koordinaten-messmaschine - Google Patents
Koordinaten-messmaschineInfo
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
- G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
- G01B21/04—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points
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Description
Die Erfindung betrifft eine Koordinaten-Meßmaschine mit einem Por
tal, das zwei Ständer aufweist, wobei für den Antrieb jedes Ständers
in y-Richtung ein eigener Antriebsmotor vorgesehen ist.
Eine derartige Meßmaschine ist in der DE-AS 22 48 194 beschrieben.
Dort ist die y-Richtung als x-Richtung bezeichnet.
Bei der DE-AS 22 48 194 ist davon ausgegangen, daß sich die bei
den Ständer in x-Richtung unterschiedlich verlagern. Damit ist zwangs
läufig ein Meßfehler verbunden. Dieser wird erfaßt und im Meßergeb
nis berücksichtigt.
In der DE-PS 34 37 094 ist eine Koordinaten-Meßmaschine in Portal
bauweise beschrieben, bei der die beiden Ständer durch einen gemein
samen Antrieb angetrieben werden. Ein solcher Aufbau ist aufwendig.
Bei einer Koordinaten-Meßmaschine besteht grundsätzlich die For
derung, die höchste Präzision und damit die kleinste Meßunsicherheit
zu erreichen.
Dieses beinhaltet bereits vom Ansatz her eine hohe Forderung an
die mechanische Steifigkeit der eingesetzten Maschinenelemente.
Da sich jedoch wegen der hohen Steifigkeit bei großen Meßmaschinen
auch schwere Bauteile ergeben, besteht der Wunsch nach Techniken
zu suchen, die es ermöglichen, mit Hilfe von geeigneten Regelein
richtungen die Steifigkeit der Bauteile unter Beibehaltung der Prä
zision zu reduzieren. Das heißt, daß mit Hilfe der Regelungstechnik
die mechanischen Rückstellkräfte gezielt beeinflußt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Koordinaten-Meßmaschine der ein
gangs genannten Art vorzuschlagen, bei der trotz fehlender mecha
nischer Steifigkeit die Positionen der beiden Ständer in der Ist-
bzw. Meßposition nicht bzw. kleiner als die Meßunsicherheit von
einander abweichen.
Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einer Meßmaschine der eingangs
genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale von Patentanspruch
1 gelöst.
Die Regelglieder "G12" und "G21" stellen die mechanischen Rückstell
kräfte dar. Wenn die Mechanik sehr "weich" ist, bedeutet dies, daß
"G12" und "G21" (G12 ist in Fig. 2 ein Sensor, und G21 ist in Fig.
2 die Übertragungsfunktion zwischen dem Ständerantrieb und der Stän
derlängsführung) quasi nicht als Funktion vorhanden sind.
Wenn dagegen die Mechanik sehr "steif" ist, bedeutet dies, daß der
Sensor "G12" so dimensioniert ist, daß "G22" nach Fig. 2 überflüssig
ist.
Zur Sicherstellung kleiner definierter Antriebskräfte ist das Ma
schinenkonzept symmetrisch mit entsprechenden Freiheitsgraden kon
zipiert, damit nicht über das mechanische Führungsverhalten das
Portal geführt wird, sondern die elektronische Kopplung der beiden
Antriebe die exakte Führung des Portals sicherstellt.
Die mechanischen Restrückwirkungen sind vom Konzept her sehr klein und
können über die Regelglieder "G12" und "G21" zurückgeführt werden.
Dabei wird die tatsächliche Verstellung des ersten Ständers über
wacht und der zweite Ständer wird entsprechend nachgeführt. Da die
Regler als elektronische Regler sehr schnell arbeiten, ergeben sich
praktisch keine Abweichungen der Verstellung des zweiten Ständers
gegenüber der Verstellung des ersten Ständers. Hiermit sind die
dynamischen Eigenschaften des Portals wesentlich verbessert. Es
treten kaum Schwingungen in der y-1- bzw. y-2-Richtung auf. Damit
sind auch die Schwingungen der am Portal angeordneten Meßpinole
vermieden. Das Portal kann leichter gebaut sein als beim Stand der
Technik. Es ergeben sich günstigere Massenverhältnisse. Jeder der
Antriebsmotore kann so angeordnet sein, daß er die Antriebskraft
symmetrisch in den ihm zugeordneten Ständer einleitet. Der bautech
nische Aufwand für die Führungen verringert sich dabei. Insgesamt
ist erreicht, daß die mögliche Verfahrgeschwindigkeit des Portals
größer als beim Stand der Technik sein kann. Das Verfahren erfolgt
kontinuierlich ruckfrei.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind die Stellgrößen
Drehsollwerte. Vorzugsweise erzeugt der Hauptregler abhängig vom
Sollwert der Verstellung und dem Istwert der Verstellung des ersten
Ständers ein Drehzahlsignal. Der Hilfsregler erzeugt abhängig von
der Differenz der Istwerte der Verstellung des ersten und des zweiten
Ständers ein Drehzahldifferenzsignal. Der Drehzahlsollwert des An
triebes des ersten Ständers ist die Differenz zwischen dem Drehzahl
signal und dem Drehzahldifferenzsignal. Der Drehzahlsollwert des
Antriebs des zweiten Ständers ist die Summe des Drehzahlsignales
und des Drehzahldifferenzsignales.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich
aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung. In der Zeich
nung zeigen:
Fig. 1 eine Koordinaten-Meßmaschine schematisch,
Fig. 2 ein Blockschaltbild der Regelung und
Fig. 3 ein weiteres Blockschaltbild.
Eine Koordinaten-Meßmaschine weist ein Portal (1) mit zwei Ständern
(2, 3) auf. Die Ständer (2, 3) sind an Längsführungen (4, 5) in
y1-Richtung bzw. y2-Richtung verschieblich gelagert. Zum Antrieb
des Ständers (2) in y1-Richtung ist ein Motor (6) vorgesehen. Dem
Antrieb des Ständers (3) in y2-Richtung dient ein Motor (7) (vgl.
Fig. 3).
An dem Portal (1) ist eine Antriebseinheit (8) in x-Richtung ver
schieblich. An dieser Stelle ist ein Meßkopf (9) in z-Richtung ver
stellbar.
Parallel zu jeder Längsführung (4, 5) ist ein Maßstab (10, 11).
An jedem der Ständer (2 bzw. 3) ist ein Sensor (12 bzw. 13) vorge
sehen, der die jeweilige Stellung längs des Maßstabes (10 bzw. 11)
erfaßt (vgl. Fig. 3).
Der Motor (6) wird über einen Verstärker (14) angesteuert. Zur An
steuerung des Motors (7) ist ein Verstärker (15) vorgesehen. Der
Verstärker (14) erhält von einem Hauptregler (16) ein Drehzahlsignal
(U1). Der Verstärker (15) erhält von einem Hilfsregler (17) als
Synchronregler ein Drehzahlsignal (U2). Der Hauptregler (16) ist
Teil einer Steuerung (18) der unter anderem an den Hauptregler (16)
den Verstellungssollwert (YS) für die Verstellung des Portals (1)
in y-Richtung legt. Der Hilfsregler (17) braucht nicht in die Steue
rung (18) integriert sein. Die Funktion des Hilfsreglers (17) be
lastet damit die Steuerung (18) nicht, so daß das Regelungsverfahren
schneller ablaufen kann.
Das prinzipielle Regelungsverfahren wird im folgenden anhand von
Fig. 2 beschrieben:.
G11 stellt die Übertragungsfunktion zwischen dem Antrieb des Ständers
(2) und dessen Längsführung (4) dar. G12 ist die Übertragungsfunktion
zwischen dem Antrieb des Ständers (2) und der Längsführung (5) des
Ständers (3). G21 entspricht der Übertragungsfunktion zwischen dem
Antrieb des Ständers (3) und der Längsfunktion (4) des Ständers
(2). G22 bildet die Übertragungsfunktion zwischen dem Antrieb des
Ständers (3) und dessen Längsführung (5). An dem Maßstab (10) wird
die jeweilige Stellung (y1) des Ständers (2) abgegriffen und an
den Hauptregler (16) gelegt, der außerdem ein Signal für den Ver
stellungssollwert (YS) erhält. Das Signal (y1) wird auch an den
als Synchronregler arbeitenden Hilfsregler (17) gelegt. Außerdem
wird an diesen über den Maßstab (11) bzw. den Sensor (13) die Ist
verstellung (y2) des Ständers (3) gelegt. In Hilfsregler (17) wird
die Differenz zwischen y1 und y2 ermittelt. Hieraus wird eine korri
gierte Stellgröße (Ud) als Drehzahldifferenzsignal abgeleitet. Im
Hauptregler (16) wird ein Drehzahlsignal (Uy) abhängig von der je
weiligen Verstellung (y1) und deren Sollwert (YS) ermittelt.
Mit den Drehzahlsollwert (U1) treibt der Motor (6) den Ständer (2)
an. Mit dem Drehzahlsollwert (U2) treibt der Motor (7) den Ständer
(3) an. Diese Regelung führt dazu, daß die Verstellbewegung des
Ständers (3) der des Ständers (2) sehr direkt nachgeführt wird,
ohne daß es zu größeren Schwingungen kommt.
Durch Differenzbildung wird nun aus dem Drehzahlsignal (Uy) und
dem Drehzahldifferenzsignal der Drehzahlsollwert (U1) gewonnen.
Aus der Summe des Drehzahlsignales (Uy) und dem Drehzahldifferenz
signal wird der Drehzahlsollwert (U2) gewonnen.
Somit treibt auch hier dann der Motor (6) den Ständer (2) an, wo
durch die Verstellbewegung des Ständers (3) oder der des Ständers
(2) direkt nachgeführt wird. Die Alternative zeigt in Fig. 2 die
stichpunktierte Linie zwischen den Knotenpunkten (Ud) und (U1),
wobei in diesem Fall die Stellgröße (Ud) einen anderen Wert einnehmen
kann.
Diese neue Regelungstechnik hat eine sehr leichte Bauweise trotz
beliebiger Größe. Die dynamischen Kräfte, das sind Rückstellkräfte,
die aus der Antriebsbewegung der Maschine resultieren, sind bei
der gewählten Bauweise symmetrisch aufgeteilt.
Den Maßstäben (10, 11) sind zusätzlich Referenzmarken (20, 21) zuge
ordnet. Vor einem Meßvorgang werden die Ständer (2 bzw. 3) auf diese
eingestellt. Hieraus wird eine Synchronisierung für den Hauptregler
und den Hilfsregler (17) abgeleitet.
Der Längszuführung (5) sind zusätzlich Näherungsschalter (22 bis
25) zugeordnet. Diese sprechen bei einem Kippen des Ständers (3)
aus der x-y-Ebene an. Die Näherungsschalter (22, 23) erfassen ein
Kippen in der einen Richtung. Die Näherungsschalter (24, 25) erfassen
ein Kippen in der anderen Richtung. Bei einem vergleichsweise star
ken Kippen sprechen die Näherungsschalter (22 bzw. 25) an und schalten
über die Verstärker (14, 15) die Motoren (6, 7) sofort ab. Bei einem
vergleichsweise geringfügigeren Kippen sprechen die Näherungsschalter
(23 bzw. 24) an, die mit dem Hilfsregler (17) verbunden sind. Es
wird dann versucht, dieses Kippen ausklingen zu lassen. Eine ähn
liche Einrichtung kann auch vorgesehen sein, um ein Kippen des Stän
ders (2) aus der y-z-Ebene zu verarbeiten.
Um die jeweilige Stellung des Ständers (3) in y-Richtung im Rechner
(19) auswerten zu können, weist die Steuerung (18) eine Schaltung
(26) auf, an die parallel zum Hilfsregler (17) das y2-Signal und
das Signal der Referenzmarke (21) gelegt ist.
Zur Sicherheit sitzen an den Wellen der Motore (6, 7), die die Stän
der (2, 3) antreiben, Drehgeber (27). Diese schalten die Verstärker
(14, 15) und damit die Motore (6, 7) sofort ab, wenn ein Bruch im
Antrieb vorliegt.
Darüber hinaus liegen vor den Motoren (6, 7) Abschaltkontakte (28),
die direkt von der Steuerung (18), dem Hilfsregler (17) oder mittels
eines Handschalters (29) zur Notabschaltung betätigt werden.
Ein weiterer Schaltkontakt (30) liegt vor dem Verstärker (14). Er
ist von einer Pinolenschutzeinrichtung am Meßkopf (9) betätigbar
und unterbricht gegebenenfalls den Antrieb.
Claims (6)
1. Koordinaten-Meßmaschine mit einem Portal, das zwei Ständer auf
weist, wobei für den Antrieb jedes Ständers in y-Richtung ein
eigener Antriebsmotor vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß zum Antrieb des ersten Ständers (2) ein Hauptregler (16)
vorgesehen ist, dessen Eingangsgrößen der Sollwert der Verstellung
(YS) und der Istwert der Verstellung (Y1) dieses Ständers sind
und der eine Stellgröße (U1) für den Antrieb des Antriebsmotors
(6) des ersten Ständers (2) erzeugt, und daß zum Antrieb des
zweiten Ständers (3) ein getrennter Hilfsregler (17) als Syn
chronregler vorgesehen ist, dessen Eingangsgrößen der Istwert
der Verstellung (Y1) des ersten Ständers (2) und der Istwert
der Verstellung (Y2) des zweiten Ständers (3) sind und der aus
diesen beiden Istwerten eine Stellgröße (Ud) erzeugt, die zur
Stellgröße (U1) des Hauptreglers (16) addiert wird und als korri
gierte Stellgröße (U2) für den Antrieb des Antriebsmotors (7)
des zweiten Ständers (3) dient.
2. Koordinaten-Meßmaschine,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Hauptregler (16) abhängig von dem Sollwert der Verstellung
(YS) und dem Istwert der Verstellung (Y1) des ersten Ständers
(2) ein Drehzahlsignal (Uy) erzeugt, daß der Hilfsregler (17)
abhängig von Differenz der Istwerte (y1, y2) der Verstellung
des ersten und des zweiten Ständers (2, 3) die Stellgröße (Ud)
als Drehzahldifferenzsignal erzeugt und daß der Drehzahlsoll
wert (U1) des Antriebes des ersten Ständers (2) die Differenz
zwischen dem Drehzahlsignal (Uy) und dem Drehzahldifferenzsignal
ist und der Drehzahlsollwert (U2) des Antriebs des zweiten Ständers
(3) die Summe des Drehzahlsignals (Uy) und des Drehzahldifferenz
signales ist.
3. Koordinaten-Meßmaschine nach den Ansprüche 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stellgrößen Drehzahlsollwerte (U1, U2) sind.
4. Koordinaten-Meßmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erfassung der Verstellung des ersten und des zweiten
Ständers (2, 3) bei deren Längsführungen (4, 5) Maßstäbe (10,
11) angeordnet sind, denen Sensoren (12, 13) zugeordnet sind,
welche die jeweiligen Verstellungen (y1, y2) erfassen.
5. Koordinaten-Meßmaschine nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß beiden Maßstäben (10, 11) Referenzmarken (20, 21) zugeordnet
sind.
6. Koordinaten-Meßmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erfassung eines Grenzwertes der Verschiebung bzw. des
Versatzes der beiden Ständer zueinander und/oder des zweiten
Ständers (3) aus der y-x-Ebene und/oder des Kippens der y-z-Ebene
diesen Näherungsschalter (22 bis 25) zugeordnet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904038779 DE4038779A1 (de) | 1990-12-05 | 1990-12-05 | Koordinaten-messmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904038779 DE4038779A1 (de) | 1990-12-05 | 1990-12-05 | Koordinaten-messmaschine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4038779A1 true DE4038779A1 (de) | 1992-06-11 |
Family
ID=6419646
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19904038779 Withdrawn DE4038779A1 (de) | 1990-12-05 | 1990-12-05 | Koordinaten-messmaschine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4038779A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005003322B3 (de) * | 2005-01-18 | 2006-08-03 | Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh | Verfahren zum Bestimmen einer Raumkoordinate eines Messpunktes an einem Messobjekt sowie entsprechendes Koordinatenmessgerät |
DE102006003362A1 (de) * | 2006-01-19 | 2007-07-26 | Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh | Koordinatenmessgerät und Verfahren zum Betreiben eines Koordinatenmessgeräts |
-
1990
- 1990-12-05 DE DE19904038779 patent/DE4038779A1/de not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005003322B3 (de) * | 2005-01-18 | 2006-08-03 | Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh | Verfahren zum Bestimmen einer Raumkoordinate eines Messpunktes an einem Messobjekt sowie entsprechendes Koordinatenmessgerät |
DE102006003362A1 (de) * | 2006-01-19 | 2007-07-26 | Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh | Koordinatenmessgerät und Verfahren zum Betreiben eines Koordinatenmessgeräts |
US7627957B2 (en) | 2006-01-19 | 2009-12-08 | Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh | Coordinate measuring machine and method for operating a coordinate measuring machine |
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