WO2014071434A1 - Verfahren und maschinensystem zum positionieren zweier beweglicher einheiten in einer relativposition zueinander - Google Patents

Verfahren und maschinensystem zum positionieren zweier beweglicher einheiten in einer relativposition zueinander Download PDF

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WO2014071434A1
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measuring system
movable unit
measuring
relative position
movable
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Walter Leopold STICHT
Johann Kritzinger
Christian Mersnik
Reinhard Schlager
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Stiwa Holding Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for positioning a first movable unit of a machine system and a second movable unit of the machine system in a predeterminable relative position to each other, wherein
  • the first movable unit is moved by means of a first measuring system to a first position within a first movement space
  • the second movable unit is moved by means of a second measuring system to a second position within a second movement space.
  • the invention relates to a machine system comprising
  • a first movable unit which is movable with the aid of at least one first drive in a first movement space
  • a second movable unit which is movable with the aid of at least one second drive in a second movement space, wherein the first movement space and the second movement space have an overlapping area
  • a method and a machine system of the type mentioned are basically known, for example in the form of a machine tool, whose machining head designed as a first movable unit and whose tool carriers designed as second movable units move into a tool change position.
  • the machining head is thereby positioned by means of a first measuring system, which includes, for example, incremental or absolute encoders on the axes of motion.
  • the tool carriers may for example be arranged on a chain which is positioned by means of a second measuring system, which may also comprise incremental or absolute encoders.
  • processing Boter and the tool change system are arranged on a common frame or stand on their placement in a predetermined position to each other, can be approached by specifying a first position in the first measuring system and a second position in the second measuring a certain relative position of the machining head to the tool carrier to a tool change perform.
  • “Calibration” generally refers to a measuring process for determining and documenting the deviation of a measuring device or a material measure to a reference device or a reference standard of measurement, whereby the reference device or reference dimension is also called "normal". The determined deviation is taken into account in the subsequent use of the measuring device for correcting the displayed values.
  • the relative position of the machining head relative to the tool carrier determined by the first and second positions coincides again with the desired relative position.
  • the disadvantage is that the calibration process, which makes it necessary to measure the machine system, is very complex. In addition, a certain accuracy between two calibration operations can not be guaranteed.
  • Another disadvantage of the known machine system is that the entire first and second measuring system must have a relatively high accuracy, which is based on the required accuracy of the relative position to be adopted. Especially for large tool changing magazines can cause considerable costs for the correct positioning of the tool carrier necessary measuring system.
  • the achievable accuracy of the relative position due to error addition is well below the accuracy of the first and the second measurement system. If, for example, the first measuring system has an accuracy / resolution of +/- 0.1 mm and the second measuring system has an accuracy / resolution of +/- 0.2 mm, then for the given relative position with an accuracy / resolution of +/- 0.3 mm can be achieved.
  • An object of the present invention is therefore to provide an improved method and an improved machine system for positioning two movable units in a relative position to each other.
  • calibration processes should be avoided or their spacing should at least be extended, and the accuracy / resolution of the relative position increased, wherein the accuracy / resolution of the first and / or second Meßsys- system does not need to be increased or even reduced.
  • the object of the invention is achieved by a method of the type mentioned, in which
  • the first movable unit and / or the second movable unit is / are moved by means of a third measuring system into said predetermined relative position.
  • a third measuring system which is adapted to determine a relative position between the first movable unit and the second movable unit.
  • the achievable for the relative position accuracy can be significantly increased by the inclusion of a third measuring system.
  • the running in the machine system steps are thus more accurate and reliable.
  • a preferred variant of the method is characterized in that the first position and the second position lie within a detection range of the third measuring system.
  • a preferred machine system is characterized in that the detection range of the third measuring system is in said overlapping area.
  • the achievable for the relative position accuracy depends on the third measuring system. If, for example, the first to third measuring systems have an accuracy / resolution of +/- 0.1 mm, an accuracy / resolution of +/- 0.1 mm can be achieved for the given relative position. An error addition does not lead to a reduced accuracy / resolution of +/- 0.2 mm as in the prior art.
  • “resolution” generally indicates the smallest apparent difference between two readings, while “accuracy” generally indicates the difference between measured size and true size. A high resolution is therefore not necessarily an indication of high accuracy and vice versa.
  • the accuracy may be expressed as the difference between the measured quantity and the true size or the ratio of the two (for example, relative accuracy in percent).
  • the proposed measures calibration can also be avoided or their distance can be at least extended without the achievable accuracy for the relative position suffers, especially between two Kalibriervorticiann.
  • a calibration process of the first and / or second measuring device may be necessary, for example, when the first and / or the second position are no longer within the measuring range of the third measuring device.
  • a calibration of the third measuring device may be necessary if the third measuring device is no longer sufficiently accurate.
  • the observance of an absolute measure of the first and / or second measuring device for the achievement of a certain relative position between the first and the second movable unit is actually irrelevant.
  • Approaching the first position is coupled to the first measuring system
  • At least one of the second movable unit associated second drive for starting the second position is coupled to the second measuring system and
  • the first drive and / or second drive for starting the predetermined relative position is / are coupled to the third measuring system, in particular exclusively with the third measuring system.
  • the first drive with the third measuring system alternatively / in addition to the first measuring system and / or
  • the first and the second position are therefore approached with the aid of the first and the second measuring system.
  • the predetermined relative position is approached by means of the third measuring system.
  • correction values for the first and / or second measuring system are determined with the third measuring system and the corrected first and / or second position is approached with the aid of the first and / or the second measuring system.
  • a drive control of the machine system advantageously does not need to be modified for this purpose since only adjusted setpoint values for the first and / or second measuring system are predetermined with the aid of the third measuring system. It is also conceivable that the drives of the machine system are decoupled from the first and / or second measuring system and instead coupled to the third measuring system.
  • both the values determined by the first / second measuring system and the values determined by the third measuring system can be used for the position control.
  • the positioning accuracy compared to a method in which only the first / second measuring system or only the third measuring system is used can be substantially improved.
  • the relative position of the first movable unit to the second movable unit is measured directly by the third measuring system.
  • the deviation of the actual relative position from the desired relative position is at most as great as the accuracy / resolution of the third measuring system. If the accuracy / resolution is, for example, +/- 0.1 mm, then the relative position can be determined with +/- 0.1 mm accuracy / resolution.
  • the relative position of the first movable unit to the second movable unit by measuring the position of the first movable unit to a reference point and by measuring the position of the second movable unit to this reference point by the third measuring system and by subsequent subtraction of the two Positions is determined.
  • the third measuring system can be fixedly mounted on a frame. This makes it easy to protect against dirt and damage. If necessary, a possible error addition should be considered. If the accuracy / resolution of the third measuring device is again, for example, +/- 0.1 mm, then the relative position can be determined with +/- 0.2 mm accuracy / resolution.
  • the measured values of the first and / or second measuring system are stored when the predetermined relative position is reached as a future first and / or second position.
  • the first and second positions are therefore not necessarily constant. Instead, the first and / or the second position is continuously readjusted, so that the relative position reached by the first and second position is successively approximated or tracked successively to the desired desired relative position or the actual relative position determined by the third measuring system.
  • a preferred embodiment is characterized in that the first position and / or the second position lies outside the detection range of the third measuring system.
  • Such a constellation is particularly suitable for machine systems in which a plurality of second movable units, in particular workpiece carriers, are coupled together, e.g. in the form of a transport chain.
  • By detecting the position of a workpiece carrier can also be deduced the position of the other workpiece carrier. From a deviation of the actual position from a desired position of the detected workpiece carrier at a given time it can be concluded that other workpiece carriers in the same composite have a corresponding deviation from the desired position. This information can be used to achieve the predetermined relative position anyway and beyond with high accuracy.
  • An advantage of this variant is also that the third measuring system is not arranged in the common working area of the movable units and takes up space there.
  • a preferred embodiment is characterized in that the first movable unit before reaching the first position and / or the second movable unit is detected by the third measuring system before reaching the second position. Given a predetermined and therefore known movement sequence of the movable unit (for example workpiece carrier of a transport chain), a later deviation between the actual position and the desired position can be avoided in advance.
  • the movable unit for example workpiece carrier of a transport chain
  • a preferred embodiment is characterized in that the detection of the first movable unit before reaching the first position and / or the second movable unit before reaching the second position by the third measuring system takes place at a predetermined time with respect to a reference point. This measure increases the accuracy and is particularly advantageous for continuously moving units.
  • the third measuring system detects the position and / or the size and / or the shape of at least one of the movable units and / or detects the arrangement or type of a workpiece or tool on at least one of the movable units.
  • the movable unit eg workpiece carrier of a transport chain
  • the machine system Since the machine system is aligned to the machining of the workpiece, the information about the workpiece in the determination of the relative position of great importance. Depending on the position or orientation of the workpiece, therefore, at least one drive can already be subjected to a corresponding manipulated variable, possibly even before the workpiece carrier enters the second position or working position.
  • the resolution and / or accuracy of the third measuring system is lower than that of the first and / or second measuring system. If the accuracy / resolution of the first and second measuring device is sufficient for realizing a certain accuracy / resolution of the relative position between the first and the second mobile unit, the third measuring system can without disadvantage have a lower accuracy / resolution than the first and the second measuring system. This is especially true when the third measuring system provides only correction values for the first and / or the second measuring system and the final position of the first and second movable units is approached with the aid of the first and second measuring devices.
  • the first measuring system has an accuracy / resolution of +/- 0.1 mm and the second measuring system has an accuracy / resolution of +/- 0.2 mm
  • an accuracy / resolution of +/- 0 can be achieved for the given relative position
  • 3 mm can be achieved if only the first and the second measuring system are used for position control.
  • an accuracy / resolution of +/- 0.3 mm is therefore sufficient in principle in this case. It is also particularly advantageous if the resolution and / or accuracy of the third measuring system is higher than that of the first measuring system and / or the second measuring system and / or total resolution / Summengenaumaschinetechnik the first and second measuring system.
  • the relative position can be determined with higher accuracy than with the first and second measuring system would be possible.
  • the reason for this is the error addition already mentioned above. If, for example, the first measuring system has an accuracy / resolution of +/- 0.1 mm and the second measuring system has an accuracy / resolution of +/- 0.2 mm, then for the given relative position an accuracy / resolution of better than + / - 0.3 mm can be achieved if the third measuring system is used for the position control and the resolution / accuracy of the third measuring system is higher than the sum resolution / sum quantity inaccuracy of the first and second measuring system, in this case better than +/- 0, 3 mm.
  • the resolution / accuracy of the third measuring system is higher than that of the second measuring system (ie better than +/- 0.2 mm) or even higher than that of the first measuring system (ie better than +/- 0.1 mm) , This variant is therefore particularly useful if the position control of the first and / or second movable unit using the third measuring system.
  • first and / or second measuring system are designed as a discontinuous measuring system and the third measuring system as a continuous measuring system.
  • discontinuous measuring system physical quantities are recorded in the form of a step function (digital), for example a length measuring system or an angle measuring system that works on the basis of a barcode.
  • a step function digital
  • such discontinuous length measuring systems or angle measuring systems can be designed as incremental encoders or absolute value encoders
  • incremental encoders require an additional reference position from which the length increments can be counted physical size in a "continuous" measuring system continuously, that is infinitely (analog) detected.
  • a continuous acquisition of a physical quantity does not exclude a subsequent digitization of the acquired measured value, but the detection as such takes place. nitely. However, the acquisition of a measured value can never be finer than permitted by physical laws, in particular quantum mechanics.
  • the mentioned embodiment of the machine system now combines the advantages of both measuring systems in an advantageous form. While the first and / or second measuring system is designed as a discontinuous and thus very robust measuring system, the third measuring system is designed as a continuous and thus usually very accurate measuring system.
  • the third measuring system comprises at least one of the group Hall sensor, Wirbelstromabstandsmeßsensor, Magnetoinduktiven distance sensor, capacitive distance sensor, laser triangulation sensor, position Sensitive Device, camera distance sensor.
  • a Hall sensor flows through a current and is brought into a perpendicular magnetic field, it delivers an output voltage that is proportional to the product of magnetic field strength and current.
  • a Hall sensor unlike electrodynamic sensors, provides a signal even when the magnetic field is constant. Since the field strength of a magnet decreases with increasing distance, the distance of the Hall sensor from the magnet can be determined via the field strength.
  • the third measuring system of the machine system can thus have a Hall sensor and at least one magnet, wherein
  • the Hall sensor is arranged at a fixed point (for example machine frame, machine foundation), a first magnet is arranged on the first movable unit and a second magnet of the second movable unit is arranged.
  • the relative position of the first movable unit to the second mobile unit can thus be measured directly, in case b) it is obtained by subtracting the two measured positions.
  • the Hall sensor can be advantageously mounted on a stationary machine part, whereas the movable units are equipped with the little prone to interference magnets.
  • An eddy current sensor has a resonant circuit, which often comprises a substantially inductive measuring head and a line which acts essentially as a capacitance, and is damped by a metallic object.
  • the active resonant circuit generates an alternating magnetic field whose field lines emerge from the measuring head and generates eddy currents in the metallic object, which result in negative losses. These losses are indirectly proportional to the distance of the metallic object from the measuring head.
  • the third measuring system of the machine system may thus comprise an eddy current sensor and at least one metallic object, wherein
  • the eddy current sensor is disposed on the first movable unit and a first metallic object is disposed on the second movable unit or
  • the eddy current sensor is disposed at a fixed point (e.g., machine frame, machine foundation), a first metallic object is disposed on the first movable unit, and a second metallic object is disposed on the second movable unit.
  • a fixed point e.g., machine frame, machine foundation
  • a first metallic object is disposed on the first movable unit
  • a second metallic object is disposed on the second movable unit.
  • the relative position of the first moving unit to the second moving unit can thus again be measured directly, in case b) it is determined by subtracting the two measured positions.
  • the eddy current sensor can be advantageously mounted on a stationary machine part, whereas the movable units are equipped with the little interference-prone metallic objects.
  • Magnetoinductive distance sensors combine the evaluation of the magnetic field strength with the eddy current principle.
  • the cases a) and b) cited for the Hall sensor and the eddy current sensor can also be applied correspondingly in the magnetoinductive distance sensor.
  • Capacitive sensors are based on measuring the capacitance or capacitance change of two mutually displaceable electrodes. The capacitance or capacity change is a measure of the distance between the electrodes. In general, the normal distance of the electrodes or their transverse distance (change of the effective area, resp. tive of the cutting area of the two electrodes) are modified for this purpose.
  • the third measuring system of the machine system can thus have a capacitive distance sensor, wherein
  • a first electrode on the first movable unit and a second electrode on the second movable unit is arranged or
  • a first electrode on the first movable unit a second electrode on the second movable unit, and a third electrode at a fixed point (e.g., machine frame, machine foundation).
  • the relative position of the first moving unit to the second moving unit can thus again be measured directly, in case b) it is determined by subtracting the two measured positions.
  • the third measuring system of the machine system can thus comprise a laser triangulation sensor and at least one reflector gate, wherein
  • Reflector is disposed on the second movable unit or
  • the transmitter and the receiver at a fixed point are arranged, a first reflector on the first movable unit and a second reflector object on the second movable unit is arranged, wherein the laser beam from the transmitter via both reflectors on the Or c) the transmitter is arranged on the first movable unit, the receiver is arranged on a fixed point and a first reflector is arranged on the second movable unit or
  • the receiver on the first movable unit the transmitter is arranged at a fixed point and a first reflector on the second movable unit.
  • the relative position of the first moving unit to the second moving unit can again be measured directly or at least the presence of a certain relative position can be detected; in case b) it is again subtracted the two measured positions determined.
  • the movable units can in turn be equipped with little interference-prone reflectors.
  • a “Position Sensitive Device” or “Position Sensitive Detector” is an optical position sensor (OPS) that can measure the one- or two-dimensional position of a light spot
  • OPS optical position sensor
  • a large-area photodiode lateral diode, "position-sensitive diode”
  • position-sensitive diode lateral diode
  • the PSD may also be a CCD or CMOS camera, in particular a line camera.
  • the third measuring system comprises at least one light source and at least one photosensitive element, wherein the relative position between the first movable unit and the second movable unit by evaluation of a shadow on the at least one photosensitive element is determined, which is caused by the light emitted by the at least one light source and the first movable unit and / or the second movable unit.
  • This embodiment can therefore be regarded as a special form of a "Position Sensitive Device” or “Position Sensitive Detector” (PSD).
  • the light beam is not bundled here but deliberately emitted in a wedge shape.
  • the photosensitive element which is designed, for example, as a transversal diode, CCD or CMOS camera, is illuminated substantially uniformly or at least in a defined manner. If an object is introduced into the light beam, this causes a shadow on the photosensitive element, which provides information about the position in which the said object is in relation to the light source or the photosensitive element.
  • the transmitter and the receiver are arranged at a fixed point (for example machine frame, machine foundation), whereas a first shading object on the first moving unit and a second shading object on the second moving unit are arranged, or
  • the transmitter is arranged on the first movable unit, the receiver on a fixed point and a first shading object on the second movable unit or
  • the receiver is arranged on the first movable unit, the transmitter on a fixed point and a first shading object on the second movable unit.
  • the relative position of the first movable unit to the second movable unit in all cases a) to d) measured directly or at least the presence of a certain relative position can be detected.
  • the shading objects may have different shapes or have a different size. For example, if the first shading object generates a larger shadow than the first object, then the association of detected shadow with the corresponding movable unit can be determined by the size of the shadow. It is also advantageous if the first movable unit of the machine system is designed as the head of a robot and the second movable unit of the machine system as a workpiece carrier or tool carrier.
  • the workpiece carriers or tool carriers are designed as self-propelled units, in particular as rail-bound units.
  • the advantages of the presented method or the measures presented come particularly to bear, since self-propelled units, even if they are rail-guided, are generally more difficult to position than, for example, via a serial or parallel kinematics driven moving workpiece carrier or tool carrier.
  • a preferred embodiment is characterized in that the first position and / or the second position lies outside the detection range of the third measuring system.
  • a preferred embodiment is characterized in that third measuring system for detecting the position and / or the size and / or the shape of at least one of the movable units and / or the arrangement or type of a workpiece or tool is formed on at least one of the movable units.
  • a preferred embodiment is characterized in that the second movable
  • Unit is designed as a workpiece carrier or tool carrier and that the workpiece carrier or tool carrier is part of a circulating transport chain, which comprises a plurality of workpiece carriers or tool carriers arranged one behind the other.
  • a circulating transport chain which comprises a plurality of workpiece carriers or tool carriers arranged one behind the other.
  • the workpiece carriers are coupled in a composite, so that when the position of a carrier and the position of the other carrier can be deduced.
  • a preferred embodiment is characterized in that the transport chain has a leading, upper strand and a returning, lower strand and that the third measuring system is positioned such that at least a portion of the upper strand, preferably an end region of the upper strand, within the detection range of the third measuring system is located.
  • the upper strand is usually tighter than the lower strand, so that the position or orientation is accurate when the upper strand is detected.
  • the workstations are located along the upper line. The distance between the third measuring system and the individual workstations is therefore lower.
  • a preferred embodiment is characterized in that the third measuring system is arranged on the first movable unit or on the second movable unit. This enables a particularly reliable determination of the type and arrangement of a workpiece, e.g. on the workpiece carrier, which is independent of factors that are related to the movement of the movable unit.
  • a preferred embodiment is characterized in that the machine system is a production plant for producing an assembly of several parts.
  • the principle according to the invention is particularly advantageous, since the highest precision is required for uniting the individual components.
  • the manufacturing plant may e.g. consist of several successively arranged workstations, each comprising a first movable unit in the form of a manipulation device (robot, gripper, soldering or welding station, etc.).
  • the second moving unit is a transport chain of workpiece carriers, which conveys the workpieces through the individual work stations.
  • At least one of the first movable unit associated first drive for starting the first position is coupled to the first measuring system
  • At least one of the second movable unit associated second drive for starting the second position is coupled to the second measuring system and the first drive and / or second drive for starting the predetermined relative position is / are coupled to the third measuring system.
  • FIG. 1 shows a schematically illustrated machine system with a movable robot head, a movable workpiece carrier and a camera measuring system
  • Fig. 2 is an exemplary image captured by the camera measuring system
  • Fig. 3 is a third measuring system in the form of a Hall sensor in combination with a
  • FIG. 4 shows a third measuring system in the form of a Hall sensor in combination with two magnets
  • Fig. 6 is a third measuring system in which a shadow on a photosensitive
  • Element is used to determine the relative position between the first and second movable unit
  • FIG. 7 shows a further embodiment of the invention and
  • Fig. 10 shows an embodiment in which the third measuring system is arranged on the movable unit.
  • FIG. 1 shows a schematically represented machine system 1 with a first movable unit, which in this example is designed as the head 2 of a robot 3.
  • the head 2 which is equipped here with a gripper, is movable by means of at least one first drive in a first, here hemispherical movement space 4.
  • the first movable unit 3 associated measuring system the first movable unit 2 can be positioned in a known manner at any predetermined position in the first movement space 4.
  • the first measuring system comprises a plurality of incremental or absolute encoders which measure the angles of the individual arm segments relative to one another.
  • the position of the head 2 can be determined.
  • the machine system 1 comprises a second movable unit, which in this example is designed as a workpiece carrier 5.
  • a workpiece carrier 5 Several workpiece carriers 5 are annularly connected to each other via a chain 6 and run on two rails arranged elevated 7.
  • the workpiece carrier 5 are movable by means of a second drive 8 in a second, here annularly shaped movement space.
  • the second movable unit 5 associated measuring system which is formed in this example as a rotary encoder 9, the second movable unit 5 can be positioned at any predetermined position in the second movement space.
  • a workpiece 10 is arranged in this example.
  • the machine system 1 comprises a third measuring system 11 whose detection area 12 lies in an overlapping area of the first movement space 4 and the second movement space and which is adapted to a relative position between the first movable unit (robot head) 2 and the second movable unit (workpiece carrier ) 5.
  • the third measuring system is formed in this example as a camera measuring system 11
  • FIG. 2 shows an exemplary image acquired by the camera measuring system 11.
  • the robot head 2 can be seen, whose first reference point arranged in the gripper lies at a first position 13.
  • the workpiece carrier 5 can be seen with the workpiece 10 arranged thereon.
  • An arranged on the workpiece carrier 5 second reference point is located at a second position 14. Starting from the second reference point, the target relative position of the first reference point is shown in broken lines. If possible, the robot head 2 and the workpiece carrier 5 are thus brought into the relative position shown in dashed lines to each other. For this purpose, the robot head 2 can be moved slightly to the bottom right. Alternatively, of course, it is also conceivable that the robot head 2 are moved only down and the workpiece carrier 5 to the left. Any combinations are conceivable here.
  • the method for positioning a first movable unit (robot head) 2 of a machine system 1 and a second movable unit (workpiece carrier) 5 of the machine system 1 in a predeterminable relative position to one another comprises the steps:
  • the first drives of the robot 3 can be coupled to the first measuring system for approaching the first position 13,
  • the second drive 8 for starting the second position 14 are coupled to the second measuring system 9 and
  • the first drives and / or the second drive 8 for starting the predetermined relative position are coupled to the camera measuring system 11, in particular exclusively with the camera measuring system 11.
  • the machine system 1 comprises means for coupling
  • correction values for the first measuring system and / or second measuring system 9 to be determined with the camera measuring system 11 and for the corrected first position 13 and / or second position 14 with the aid of the first measuring system and / or the second measuring system 9 is approached.
  • a drive control of the machine system advantageously does not need to be modified for this purpose, since with the aid of the camera measuring system 11 only adjusted nominal values for the first measuring system and / or second measuring system 9 are predetermined.
  • the resolution and / or accuracy of the camera measuring system 11 can be be less than that of the first measuring system and / or second measuring system 9, since the robot head 2 and the workpiece carrier 5 are not positioned more accurately than the sum resolution / Summengenautechnik the first measuring system and / or second measuring system 9 allow.
  • the first measuring system has an accuracy / resolution of +/- 0.1 mm
  • the second measuring system 9 has an accuracy / resolution of +/- 0.2 mm
  • an accuracy / resolution of +/- can be set for the given relative position.
  • 0.3 mm can be achieved.
  • the camera measuring system 1 in this case therefore an accuracy / resolution of +/- 0.3 mm in principle sufficient.
  • the first drives and / or the second drive 8 of the machine system 1 are decoupled from the first measuring system and / or second measuring system 9 and instead coupled to the camera measuring system 11.
  • the resolution and / or accuracy of the camera measuring system 11 is then advantageously higher than that of the first measuring system and / or the second measuring system 9 and / or sum resolution / Summengenautechnik the first measuring system and second measuring system 9.
  • the achievable accuracy / resolution of the relative position depends in this case only on the accuracy / resolution of the camera measuring system 11.
  • the accuracy / resolution of the camera measuring system 11 is preferably better than +/- 0.3 mm. More preferably, the resolution / accuracy of the camera measuring system 1 is l higher than that of the second measuring system 9 (ie better than +/- 0.2 mm) or even higher than that of the first measuring system (ie better than +/- 0, 1 mm).
  • both the values determined by the first / second measuring system 9 and the values determined by the camera measuring system 11 can be used for the position regulation.
  • the positioning accuracy can be substantially improved compared to a method in which only the first / second measuring system 9 or only the camera measuring system 11 is used.
  • all measuring systems have an accuracy / resolution of +/- 0.1 mm. If the "scales" of the first / z-wide measuring system 9 and the camera measuring system 11 are shifted from each other, in particular by 0.05 mm, the accuracy / resolution by a simultaneous use of Measured values of the first / second measuring system 9 and the camera measuring system 11 are increased to +/- 0.05 mm.
  • the relative position of the robot head 2 to the workpiece carrier 5 can be measured directly by the camera measuring system 11, as shown in FIG. 2.
  • the deviation of the actual relative position from the desired relative position is at most as great as the accuracy / resolution of the camera measuring system 11. If the accuracy / resolution is, for example, +/- 0.1 mm, then the relative position can be +/- 0.1 mm accuracy / resolution can be determined.
  • the relative position of the robot head 2 to the workpiece carrier 5 can also be determined by measuring the position of the robot head 2 to a reference point and by measuring the position of the workpiece carrier 5 to this reference point and by subsequent subtraction of the two positions.
  • a reference point remote from the robot head 2 and the workpiece carrier 5 could be used for this purpose.
  • the measured values of the first and / or second measuring system 8 are stored on reaching the predetermined relative position as a future first and / or second position.
  • the first position 13, which is approached by the robot head 2, and the second position, which is approached by the workpiece carrier 5, thus already in the predetermined relative position to each other or at least largely correspond.
  • a repositioning by the camera measuring system 11 will therefore be no longer or only to a small extent necessary.
  • the third measuring system comprises a Hall sensor 15 mounted on the head 2 of the robot 3.
  • the magnet 16 On the workpiece carrier 5 is a magnet 16
  • the relative position can now be determined in a manner known per se. on to the magnet 16 and thus the relative position between robot head 2 and workpiece carrier 5 are measured directly.
  • the machine system 1 comprises a fixedly mounted Hall sensor 15, and a magnet 16 mounted on the workpiece carrier 5 and a magnet 17 mounted on the robot head 2. By subtracting the positions of the magnets 16 and 16 measured by the Hall sensor 15 17, the relative position between the magnets 16 and 17 and thus the relative position between robot head 2 and workpiece carrier 5 can be determined.
  • other sensors can be used, such as Wirbelstromabstandsmeßsensoren, magnetoinductive distance sensors and capacitive distance sensor.
  • the measuring head takes the place of the Hall sensor 15 and a metallic object to be detected instead of the magnet 16 or the location of the magnet 17.
  • a capacitive distance sensor correspondingly electrodes can be provided on the corresponding components of the machine system 1 become.
  • FIG. 5 shows a variant of the machine system 1, in which the relative position between robotic head 2 and workpiece carrier 5 is determined by means of laser triangulation.
  • a laser transceiver module 18 is arranged on the robot head, with which a laser beam 19 is directed onto a reflector 20 mounted on the workpiece carrier 5.
  • the third measuring system comprises a light source 21, which is mounted on the robot head 2, and an elongate photosensitive element 22, which is mounted stationary.
  • the photosensitive element 22 may be formed, for example, as a transversal diode, CCD or CMOS camera.
  • the relative position between the robot head 2 and the workpiece carrier 5 is determined in this example by evaluating the shadow 23 on the photosensitive element 22, which is detected by the light source 21 from the light source 21. sent light and a trained here as a bolt first shading object 24 on the workpiece carrier 5 is caused.
  • the relative position between robot head 2 and workpiece carrier 5 can also be determined in several dimensions.
  • a photosensitive element 22 which can be evaluated in a multidimensional manner is used.
  • the shadowing object 24 may have a tip or a hole whose position on such a photosensitive element 22 may also be detected in two dimensions.
  • FIG. 7 now shows an embodiment of the machine system 1 which is very similar to the machine system 1 shown in FIG. In contrast, however, the light source 21 is arranged stationary, and on the robot head 2 is a second shading object 25. By evaluating the shadow of the objects 24 and 25, in turn, the relative position of the robot head 2 to the workpiece carrier 5 can be determined.
  • the sensitive measuring system can be arranged in a protected position, the robot head 2 and the workpiece carrier 5, however, are equipped with the relatively insensitive shading objects 24 and 25.
  • the shading objects 24 and 25 may be shaped differently or have a different size. If, for example, the first shading object 24 generates a larger shadow 23 than the second shading object 25, then the association of the detected shadow 23 with the corresponding movable unit 2, 5 can be determined by the size of the shadow 23. Of course, it is also conceivable that the movement of a shading object 24, 25 is used for said assignment. If, for example, the robot head 2 is moved, but the workpiece carrier 5 is not, then the moved shadow 23 is assigned to the robot head 2, while the stationary one is assigned to the workpiece carrier 5
  • FIGS. 6 and 7 show an alternative to the embodiments shown in FIGS. 6 and 7, FIG.
  • the light source 21 on the robot head 2 the photosensitive element 22 at a fixed point and a first shading object 24 on the workpiece carrier 5, or
  • the photosensitive member 22 is on the robot head 2, the light source 21 arranged on a fixed point and a first shading object 24 on the workpiece carrier 5.
  • first and / or second measuring system 9 are designed as a discontinuous measuring system and the third measuring system 11, 15..25 as a continuous measuring system.
  • a “discontinuous” measuring system physical quantities are detected in the form of a step function (digital), as is the case, for example, with the first measuring system of the robot 3 and the rotary encoder 9.
  • a physical variable becomes one "Continuous” measuring system continuously, that is infinitely (analog) detected.
  • the Hall sensor 15, an eddy current distance measuring sensor, a magnetoinductive distance sensor, a capacitive distance sensor, the laser triangulation sensor 18, and the photosensitive member 22 may continuously adjust the relative position between the robot head 2 and the workpiece carrier 5.
  • CMOS and CCD cameras, on the other hand, are part of the discontinuous systems because of the discrete pixels.
  • first and / or second measuring system 9 is designed as a discontinuous and thus very robust measuring system, the third measuring system 11, 15.25 as a continuous and thus usually very accurate measuring system.
  • the second movable unit was formed as a workpiece carrier 5.
  • the second movable unit may also have a different construction and be designed, for example, as a tool carrier.
  • a milling spindle can be arranged on the head 2 of the robot 3, for example, and the tool carriers connected to one another in a ring form a tool magazine for the robot 3.
  • the workpiece carrier 5 need not be connected to each other via a chain. Instead, for example, these can also be connected via a rope or even directly to each other.
  • the workpiece carriers 5 can also be embodied as self-propelled units and travel, for example, on the rails 7 or even freely on a running surface.
  • the robot 3 does not have to have the illustrated construction. Instead, this can be constructed, for example, as a gantry robot or, for example, have a parallel-kinematic drive instead of the illustrated serial-kinematic drive.
  • FIGS. 8 and 9 show further embodiments of a machine system 1.
  • the second movable unit is designed as a workpiece carrier 5 or tool carrier, wherein the workpiece carrier 5 or tool carrier is part of a circulating transport chain 26, which comprises a plurality of successively arranged workpiece carrier 5 or tool carrier.
  • the transport chain 26 has a leading, upper strand and a returning, lower strand.
  • the third measuring system 11 is positioned such that at least a portion of the upper strand - in the illustrated embodiment, this is an end region of the upper strand which is upstream of the second position 14 with respect to the conveying direction 27 - within the detection range of the third measuring system 11 is located.
  • Fig. 9 shows a variant seen from above, in which the third measuring system 11 is arranged slightly spaced apart from the transport chain 26 and from the end region of the upper strand.
  • the transport chain 26 is guided by a rotatably mounted on a base frame 31 guide wheels 28, 29 via positive engagement.
  • the transport chain 26 comprises hingedly interconnected chain links via joint axes, which form the workpiece carriers 5 or tool carriers.
  • the joint axis connects in each case two successive workpiece carriers 5 and runs parallel to the axis of rotation of the deflection wheels 28, 29.
  • the third measuring system 11, which is preferably designed as an optical detection device, in particular as a camera, is provided with a control device 32 which comprises an evaluation unit 33 can, connected.
  • the control device 32 is in turn connected to the (second) drive 8 of the transport chain 26.
  • the drive 8 comprises a feed drive at a deflection wheel 28 and a brake drive at the other deflection wheel 29.
  • a second measuring system 9 is provided or integrated (FIG. 9).
  • the first movable unit 2 is designed as a manipulation device, in particular as a robot head.
  • the first movable unit 2 moving drive 30 is indicated purely schematically in Fig. 9. This is coupled to the first measuring system 34, which is also shown only schematically.
  • the first measuring system 34 may comprise an incremental or absolute value encoder on the axes of movement for the second movable unit.
  • At least one of the first movable unit 2 associated first drive 30 is coupled to approach the first position 13 with the first measuring system 34,
  • At least one of the second movable unit 5 associated second drive 8 is coupled to approach the second position 14 with the second measuring system 9 and
  • the first drive 30 and / or second drive 8 is coupled to the third measuring system 11 for approaching the predetermined relative position.
  • the first position 13 and the second position 14 are outside the detection range of the third measuring system 11.
  • the second mobile unit (5) is now already moved through the third measuring position before reaching the second position 14. system 11 is detected.
  • the second movable unit 5 here: workpiece carrier
  • leading mobile units 5 since they are at a predetermined and substantially invariable distance from each other via the transport chain 26 .
  • the third measuring system 11 can be designed to detect the position and / or the size and / or the shape of at least one of the movable units 2, 5 and / or the arrangement of a workpiece or tool on at least one of the movable units 2, 5.
  • the third measuring system 11 is arranged at least partially on the first movable unit 2 or on the second movable unit 5 or moves along with it (FIG. 10).
  • Fig. 10 shows a workpiece carrier 5, which is moved along a conveying direction.
  • the third measuring system 11 designed in this case as an optical detection device can detect the arrangement, in particular position and / or orientation, of a workpiece 36 on the workpiece carrier 5. From this information, the desired relative position (eg for gripping the workpiece 36 by means of a robot head 2) can be determined and approached with high accuracy.
  • the machine system is a manufacturing plant for producing an assembly of several parts.
  • several, even different manipulation devices can be arranged side by side. These form individual work stations, to which the workpiece carrier is transported one after the other.
  • a plurality of robot heads 2 could be arranged next to each other.
  • the information acquired by the third measuring system 11 can be forwarded to all manipulation devices, so that they can be controlled on the basis of the information.
  • the illustrated machine systems 1 may in reality also comprise more or fewer components than illustrated.
  • first movable unit robot head

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Positionieren einer ersten beweglichen Einheit (2) eines Maschinensystems (1) und einer zweiten beweglichen Einheit (5) des Maschinensystems (1) in einer vorgebbaren Relativposition zueinander angegeben. Dazu wird die erste bewegliche Einheit (2) mit Hilfe eines ersten Meßsystems an eine erste Position (13) innerhalb eines ersten Bewegungsraums (4) bewegt. Weiterhin wird die zweite bewegliche Einheit (5) mit Hilfe eines zweiten Meßsystems (9) an eine zweite Position (14) innerhalb eines zweiten Bewegungsraums bewegt. Schließlich wird die erste bewegliche Einheit (2) und/oder die zweite bewegliche Einheit (5) mit Hilfe eines dritten Meßsystems (11, 15..25) in die genannte vorgegebene Relativposition zueinander bewegt. Zudem wird ein Maschinensystem (1) zur Ausführung des genannten Verfahrens angegeben.

Description

Verfahren und Maschinensystem zum Positionieren zweier beweglicher Einheiten in einer Relativposition zueinander
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Positionieren einer ersten beweglichen Einheit eines Maschinensystems und einer zweiten beweglichen Einheit des Maschinensystems in einer vorgebbaren Relativposition zueinander, wobei
die erste bewegliche Einheit mit Hilfe eines ersten Meßsystems an eine erste Position innerhalb eines ersten Bewegungsraums bewegt wird und
die zweite bewegliche Einheit mit Hilfe eines zweiten Meßsystems an eine zweite Position innerhalb eines zweiten Bewegungsraums bewegt wird.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Maschinensystem, umfassend
eine erste bewegliche Einheit, welche mit Hilfe zumindest eines ersten Antriebs in einem ersten Bewegungsraum bewegbar ist,
ein erstes der ersten beweglichen Einheit zugeordnetes Meßsystem, mit dessen Hilfe die erste bewegliche Einheit an einer beliebigen vorgebbaren Position im ersten Bewegungsraum positioniert werden kann,
eine zweite bewegliche Einheit, welche mit Hilfe zumindest eines zweiten Antriebs in einem zweiten Bewegungsraum bewegbar ist, wobei der erste Bewegungsraum und der zweite Bewegungsraum einen Überschneidungsbereich aufweisen, und
ein zweites der zweiten beweglichen Einheit zugeordnetes Meßsystem, mit dessen Hilfe die zweite bewegliche Einheit an einer beliebigen vorgebbaren Position im zweiten Bewegungsraum positioniert werden kann.
Ein Verfahren sowie ein Maschinensystem der genannten Art sind grundsätzlich bekannt, beispielsweise in Form einer Werkzeugmaschine, deren als erste bewegliche Einheit ausgebildeter Bearbeitungskopf und deren als zweite bewegliche Einheiten ausgebildete Werkzeugträger in eine Werkzeugwechselposition fahren. Der Bearbeitungskopf wird dabei mit Hilfe eines ersten Meßsystems positioniert, welches beispielsweise Inkremental- oder Absolutwertgeber an den Bewegungsachsen umfasst. Die Werkzeugträger können beispielsweise an einer Kette angeordnet sein, die mit Hilfe eines zweiten Meßsystems positioniert wird, das ebenfalls Inkremental- oder Absolutwertgeber umfassen kann. Dadurch dass der Bearbeitungsro- boter und das Werkzeugwechselsystem an einem gemeinsamen Rahmen angeordnet sind oder über ihre Aufstellung in einer vorgegebenen Position zueinander stehen, kann durch Vorgabe einer ersten Position im ersten Meßsystem und einer zweiten Position im zweiten Meßsystem eine bestimmte Relativposition des Bearbeitungskopfes zum Werkzeugträger angefahren werden, um einen Werkzeugwechsel durchzuführen.
Leider zeigt sich in der Praxis, dass sich die Position eines Bearbeitungsroboters und eines Werkzeugwechselsystems zueinander im Laufe der Zeit ändern kann. Gründe hierfür sind temperaturbedingte Verformungen oder auch plastische Verformung der beteiligten Kompo- nenten sowie Alterungserscheinungen der Meßsysteme und Sensordrift. Die Abweichungen können dabei so stark werden, dass das Werkzeug oder der Bearbeitungskopf bei einem Werkzeugwechsel beschädigt wird oder ein Werkzeugwechsel gar nicht mehr durchgeführt werden kann. Aus diesem Grund werden solche Maschinensysteme respektive deren Meßsysteme nach dem Aufstellen beziehungsweise auch im Betrieb in regelmäßigen Abständen kali- briert.
Mit„Kalibrierung" wird allgemein ein Messprozess zur Feststellung und Dokumentation der Abweichung eines Messgerätes oder einer Maßverkörperung zu einem Referenzgerät oder einer Referenzmaßverkörperung bezeichnet. Das Referenzgerät oder die Referenzmaßverkör- perung wird dabei auch„Normal" genannt. Die ermittelte Abweichung wird bei der anschließenden Benutzung des Messgerätes zur Korrektur der angezeigten Werte berücksichtigt.
Durch die Kalibrierung des ersten und des zweiten Meßsystems stimmt die durch die erste und die zweite Position bestimmte Relativposition des Bearbeitungskopfs zum Werkzeugträ- ger wieder mit der gewünschten Relativposition überein.
Nachteilig ist daran, dass der Kalibrierungsvorgang, der ein Vermessen des Maschinensystems erforderlich macht, sehr aufwändig ist. Zudem kann eine bestimmte Genauigkeit zwischen zwei Kalibrierungsvorgängen nicht gewährleistet werden.
Ein weiterer Nachteil des bekannten Maschinensystems ist auch, dass das gesamte erste und zweite Meßsystem eine relativ hohe Genauigkeit aufweisen muss, welche sich an der verlangten Genauigkeit der einzunehmenden Relativposition richtet. Insbesondere bei großen Werk- zeugwechselmagazinen kann das für die korrekte Positionierung der Werkzeugträger nötige Meßsystem erhebliche Kosten verursachen.
Dazu kommt, dass die erzielbare Genauigkeit der Relativposition aufgrund von Fehleraddition deutlich unter der Genauigkeit des ersten und des zweiten Meßsystems liegt. Weist das erste Meßsystem beispielsweise eine Genauigkeit/Auflösung von +/- 0,1 mm und das zweite Meßsystem eine Genauigkeit/ Auflösung von +/- 0,2 mm auf, so kann für die vorgegebene Relativposition mit einer Genauigkeit/ Auflösung von +/- 0,3 mm erreicht werden. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren und ein verbessertes Maschinensystem zum Positionieren zweier beweglicher Einheiten in einer Relativposition zueinander anzugeben. Insbesondere sollen Kalibriervorgänge vermieden oder deren Abstand wenigstens verlängert werden, und die Genauigkeit/ Auflösung der Relativposition erhöht werden, wobei die Genauigkeit/ Auflösung des ersten und/oder zweiten Meßsys- tems nicht erhöht werden muss oder sogar verringert werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem
die erste bewegliche Einheit und/oder die zweite bewegliche Einheit mit Hilfe eines dritten Meßsystems in die genannte vorgegebene Relativposition bewegt wird/werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin mit einem Maschinensystem der eingangs genannten Art gelöst, zusätzlich umfassend
ein drittes Meßsystem, welches dazu eingerichtet ist, eine Relativposition zwischen der ersten beweglichen Einheit und der zweiten beweglichen Einheit zu bestimmen.
Die für die Relativposition erzielbare Genauigkeit kann durch die Einbeziehung eines dritten Meßsystems wesentlich erhöht werden. Die in dem Maschinensystem ablaufenden Arbeitsschritte werden dadurch genauer und zuverlässiger.
Eine bevorzugte Verfahrensvariante zeichnet sich dadurch aus, dass die erste Position und die zweite Position innerhalb eines Erfassungsbereichs des dritten Meßsystems liegen. Ein bevorzugtes Maschinensystem zeichnet sich dadurch aus, dass der Erfassungsbereich des dritten Meßsystems in dem genannten Überschneidungsbereich liegt.
Auf diese Weise hängt die für die Relativposition erzielbare Genauigkeit (nur) vom dritten Meßsystem ab. Weisen das erste bis dritte Meßsystem beispielsweise eine Genauigkeit/Auflösung von +/- 0,1 mm auf, so kann für die vorgegebene Relativposition eine Genauigkeit/Auflösung von +/- 0,1 mm erreicht werden. Eine Fehleraddition führt also nicht wie im Stand der Technik zu einer reduzierten Genauigkeit/Auflösung von +/- 0,2 mm. Ergänzend wird angemerkt, dass die„Auflösung" allgemein den kleinsten anzeigbaren Unterschied zwischen zwei Meßwerten angibt. Die„Genauigkeit" gibt dagegen allgemein den Unterschied zwischen gemessener Größe und der wahren Größe an. Eine hohe Auflösung ist also nicht unbedingt ein Indiz für hohe Genauigkeit und umgekehrt. Generell kann die Genauigkeit als Differenz zwischen gemessener Größe und der wahren Größe oder als Verhältnis der bei- den (z.B. Relativgenauigkeit in Prozent) angegeben werden.
Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen können Kalibriervorgänge überdies vermieden oder deren Abstand wenigstens verlängert werden, ohne dass die erzielbare Genauigkeit für die Relativposition darunter leidet, insbesondere auch nicht zwischen zwei Kalibriervorgängen. Ein Kalibriervorgang der ersten und/oder zweiten Meßeinrichtung kann aber beispielsweise dann nötig werden, wenn die erste und/oder die zweite Position nicht mehr im Meßbereich der dritten Meßeinrichtung liegen. Ein Kalibriervorgang der dritten Meßeinrichtung kann dann nötig werden, wenn die dritte Meßeinrichtung nicht mehr hinreichend genau ist. Beim dem vorgeschlagenen Verfahren und dem vorgeschlagenen Maschinensystem ist die Einhaltung eines absoluten Maßes der ersten und/oder zweiten Meßeinrichtung für die Erreichung einer bestimmten Relativposition zwischen der ersten und der zweiten beweglichen Einheit eigentlich unerheblich. In der Regel ist es ausreichend, wenn die durch die erste und zweite Position vorgegebene Relativposition oder die letztlich erreichte Relativposition„ir- gendwo" im Meßbereich des dritten Meßsystems liegt. Die Verwendung von Referenznormalen, wie dies bei einem Kalibriervorgang der Fall ist, ist nicht nötig. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung in Zusammenschau mit den Figuren.
Vorteilhaft ist es, wenn
- wenigstens ein der ersten beweglichen Einheit zugeordneter erster Antrieb zum
Anfahren der ersten Position mit dem ersten Meßsystem gekoppelt wird,
wenigstens ein der zweiten beweglichen Einheit zugeordneter zweiter Antrieb zum Anfahren der zweiten Position mit dem zweiten Meßsystem gekoppelt wird und
der erste Antrieb und/oder zweite Antrieb zum Anfahren der vorgegebenen Rela- tivposition mit dem dritten Meßsystem gekoppelt wird/werden, insbesondere ausschließlich mit dem dritten Meßsystem.
Gleichermaßen ist ein Maschinensystem von Vorteil, umfassend Mittel zum Koppeln
des ersten Antriebs mit dem dritten Meßsystem alternativ/zusätzlich zum ersten Meßsystem und/oder
- des zweiten Antriebs mit dem dritten Meßsystem alternativ/zusätzlich zum zweiten Meßsystem.
Bei dieser Variante des Verfahrens werden die ersten und die zweite Position also mit Hilfe des ersten und des zweiten Meßsystems angefahren. Von dort aus wird die vorgegebene Relativposition mit Hilfe des dritten Meßsystems angefahren. Dazu ist es möglich, dass mit dem dritten Meßsystem Korrekturwerte für das erste und/oder zweite Meßsystem ermittelt werden und die korrigierte erste und/oder zweite Position mit Hilfe des ersten und/oder des zweiten Meßsystems angefahren wird. Vorteilhaft braucht eine Antriebsregelung des Maschinensystems hierzu praktisch nicht geändert werden, da mit Hilfe des dritten Meßsystems lediglich angepasste Sollwerte für das erste und/oder zweite Meßsystem vorgegeben werden. Denkbar ist aber auch, dass die Antriebe des Maschinensystems vom ersten und/oder zweiten Meßsystem abgekoppelt werden und stattdessen an das dritte Meßsystem angekoppelt werden.
Dadurch erfolgt die Positionsregelung dann direkt über das dritte Meßsystem. Schließlich sind auch Mischformen der beiden genannten Verfahren möglich. Beispielsweise können sowohl die vom ersten/zweiten Meßsystem ermittelten Werte als auch die vom dritten Meßsystem ermittelten Werte für die Positionsregelung herangezogen werden. Unter Umständen kann solcherart die Positioniergenauigkeit gegenüber einem Verfahren, bei dem nur das erste/zweite Meßsystem oder nur das dritte Meßsystem verwendet wird, wesentlich verbessert werden. Als Beispiel wird wiederum angenommen, dass alle Meßsysteme eine Genauig- keit/Auflösung von +/- 0, 1 mm aufweisen. Sind die„Skalen" des er sten/z weiten Meßsystem und des dritten Meßsystems gegeneinander verschoben, insbesondere um 0,05 mm, so kann die Genauigkeit/ Auflösung durch eine gleichzeitige Verwendung der Messwerte des ersten/zweiten Meßsystem und des dritten Meßsystems auf +/- 0,05 mm gesteigert werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Relativposition der ersten beweglichen Einheit zur zweiten beweglichen Einheit durch das dritte Meßsystem direkt gemessen wird. Dadurch ist die Abweichung der Ist-Relativposition von der Soll-Relativposition maximal so groß wie die Genauigkeit/ Auflösung des dritten Meßsystems. Liegt die Genauigkeit/ Auflösung beispiels- weise bei +/- 0,1 mm, so kann die Relativposition mit +/- 0,1 mm Genauigkeit/ Auflösung bestimmt werden.
Vorteilhaft ist es aber auch, wenn die Relativposition der ersten beweglichen Einheit zur zweiten beweglichen Einheit durch Messung der Position der ersten beweglichen Einheit zu einem Referenzpunkt und durch Messung der Position der zweiten beweglichen Einheit zu diesem Referenzpunkt durch das dritte Meßsystem und durch anschließende Subtraktion der beiden Positionen ermittelt wird. Vorteilhaft ist dabei, dass das dritte Meßsystem ortsfest an einem Rahmen montiert sein kann. Dadurch kann es gut vor Verschmutzung und Beschädigung geschützt werden. Gegebenenfalls ist eine mögliche Fehleraddition zu berücksichtigen. Liegt die Genauigkeit/ Auflösung der dritten Meßeinrichtung beispielsweise wiederum bei +/- 0,1 mm, so kann die Relativposition mit +/- 0,2 mm Genauigkeit/Auflösung bestimmt werden.
Besonders vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn die Messwerte des ersten und/oder zweiten Meßsystems bei Erreichen der vorgegebenen Relativposition als zukünftige erste und/oder zweite Position gespeichert werden. Die erste und zweite Position sind also nicht notwendigerweise konstant. Stattdessen wird die erste und/oder die zweiten Position laufend nachjustiert, sodass die durch die erste und zweite Position erreichte Relativposition sukzessive der erwünschten Soll-Relativposition respektive der durch das dritte Meßsystem bestimmten Ist- Relativposition laufend angenähert beziehungsweise nachgeführt wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die erste und die zweite Position nicht im Laufe der Zeit aufgrund von temperaturbedingten oder plastischen Verformung der beteiligten Komponenten sowie Alterungserscheinungen und Sensordrift des ersten und/oder zweiten Meßsystems aus dem Meß- bereich der dritten Meßbereich„hinaus wandern" können. An dieser Stelle wird angemerkt, dass es sich bei diesem Vorgang um kein Kalibrieren der ersten und/oder zweiten Meßeinrichtung handelt, denn die Erreichung einer bestimmten Relativposition der ersten und der zweiten beweglichen Einheit zueinander ist nicht unbedingt an ein exakt arbeitendes respektive kalibriertes erstes und zweites Meßsystem gebunden. Eine korrekte Relativposition kann auch mit einer„falschen" ersten und zweiten Position erreicht werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die erste Position und/oder die zweite Position außerhalb des Erfassungsbereiches des dritten Meßsystems liegt/liegen. Eine derartige Konstellation eignet sich insbesondere für Maschinensysteme, bei denen mehrere zweite bewegliche Einheiten, insbesondere Werkstückträger, miteinander gekoppelt sind, z.B. in Form einer Transportkette. Durch die Erfassung der Position eines Werkstückträgers kann auch auf die Position der übrigen Werkstückträger rückgeschlossen werden. Aus einer Abweichung der Ist-Position von einer Soll-Position des erfassten Werkstückträgers zu einem gegebenen Zeitpunkt kann geschlossen werden, dass auch andere Werkstückträger im selben Verbund eine entsprechende Abweichung von der Soll-Position aufweisen. Diese Information kann dazu genutzt werden, die vorgegebene Relativlage trotzdem und darüber hinaus mit hoher Genauigkeit zu erreichen. Vorteilhaft an dieser Variante ist auch, dass das dritte Meßsystem nicht im gemeinsamen Arbeitsbereich der beweglichen Einheiten angeordnet ist und dort Raum in Anspruch nimmt.
Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die erste bewegliche Einheit vor Erreichen der ersten Position und/oder die zweite bewegliche Einheit vor Erreichen der zweiten Position durch das dritte Meßsystem erfasst wird/werden. Bei einem vorgegebe- nen und daher bekannten Bewegungsablauf der beweglichen Einheit (z.B. Werkstückträger einer Transportkette) kann eine spätere Abweichung zwischen Ist-Position und Soll-Position schon im Vorfeld vermieden werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Erfassen der ersten beweglichen Einheit vor Erreichen der ersten Position und/oder der zweiten beweglichen Einheit vor Erreichen der zweiten Position durch das dritte Meßsystem zu einem vorgegebenen Zeitpunkt in Bezug auf einen Referenzpunkt erfolgt. Diese Maßnahme erhöht die Genauigkeit und ist besonders für kontinuierlich bewegte Einheiten vorteilhaft. Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das dritte Meßsystem die Position und/oder die Größe und/oder die Form zumindest einer der beweglichen Einheiten erfasst und/oder die Anordnung oder Art eines Werkstückes oder Werkzeuges auf zumindest einer der beweglichen Einheiten erfasst. Es besteht also nicht nur die Möglichkeit die bewegliche Einheit (z.B. Werkstückträger einer Transportkette) als solche zu erfassen, sondern auch die Position und/oder Orientierung eines Werkstückes oder Werkzeuges auf der beweglichen Einheit. Da das Maschinensystem auf die Bearbeitung des Werkstückes ausgerichtet ist, sind die Informationen über das Werkstück bei der Bestimmung der Relativlage von großer Be- deutung. In Abhängigkeit der Lage bzw. Orientierung des Werkstückes kann daher bereits zumindest ein Antrieb mit einer entsprechenden Stellgröße beaufschlagt werden, gegebenenfalls noch bevor der Werkstückträger in die zweite Position bzw. Arbeitsposition einfährt.
Bei dem vorgestellten Maschinensystem ist es von Vorteil, wenn die Auflösung und/oder Genauigkeit des dritten Meßsystems geringer ist als die des ersten und/oder zweiten Meßsystems. Ist die Genauigkeit/ Auflösung der ersten und zweiten Meßeinrichtung ausreichend zur Realisierung einer bestimmten Genauigkeit/ Auflösung der Relativposition zwischen der ersten und der zweiten beweglichen Einheit, so kann das dritte Meßsystem ohne Nachteil eine gegenüber dem ersten und dem zweiten Meßsystem geringere Genauigkeit/ Auflösung aufweisen. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn das dritte Meßsystem lediglich Korrekturwerte für das erste und/oder das zweite Meßsystem liefert und die endgültige Position der ersten und der zweiten beweglichen Einheit mit Hilfe der ersten und zweiten Meßeinrichtung angefahren wird. Weist das erste Meßsystem beispielsweise eine Genauigkeit/ Auflösung von +/- 0,1 mm und das zweite Meßsystem eine Genauigkeit/ Auflösung von +/- 0,2 mm auf, so kann für die vorgegebene Relativposition eine Genauigkeit/ Auflösung von +/- 0,3 mm erreicht werden, wenn nur das erste und das zweite Meßsystem für die Positionsregelung verwendet werden. Für das dritte Meßsystem ist in diesem Fall daher eine Genauigkeit/ Auflösung von +/- 0,3 mm prinzipiell ausreichend. Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn die Auflösung und/oder Genauigkeit des dritten Meßsystems höher ist als die des ersten Meßsystems und/oder des zweiten Meßsystems und/oder Summenauflösung/Summengenauigkeit des ersten und zweiten Meßsystems. Auf diese Weise kann die Relativposition mit höherer Genauigkeit bestimmt werden als dies mit dem ersten und zweiten Meßsystem möglich wäre. Grund dafür ist wiederum die bereits weiter oben erwähnte Fehleraddition. Weist das erste Meßsystem beispielsweise eine Genauigkeit/Auflösung von +/- 0,1 mm und das zweite Meßsystem eine Genauigkeit/Auflösung von +/- 0,2 mm auf, so kann für die vorgegebene Relativposition eine Genauigkeit/ Auflösung von besser als +/- 0,3 mm erreicht werden, wenn das dritte Meßsystem für die Positionsregelung verwendet wird und die Auflösung/Genauigkeit des dritten Meßsystems höher ist als die Summenauflösung/Summengenauigkeit des ersten und zweiten Meßsystems, in diesem Fall also besser ist als +/- 0,3 mm. Weiter bevorzugt ist die Auflösung/Genauigkeit des dritten Meßsystems höher ist als die des zweiten Meßsystems (also besser als +/- 0,2 mm) oder sogar höher ist als die des ersten Meßsystems (also besser als +/- 0,1 mm). Diese Variante ist also insbesondere dann sinnvoll, wenn die Positionsregelung der ersten und/oder zweiten beweglichen Einheit mit Hilfe des dritten Meßsystems erfolgt.
Besonders vorteilhaft ist es weiterhin, wenn das erste und/oder zweite Meßsystem als diskon- tinuierliches Meßsystem und das dritte Meßsystem als kontinuierliches Meßsystem ausgeführt sind.
In einem„diskontinuierlichen" Meßsystem werden physikalische Größen in Form einer Stufenfunktion (digital) erfasst. Ein Beispiel ist ein Längenmeßsystem oder ein Winkelmeßsys- tem, dass auf Basis eines Strichcodes arbeitet. Ist die Breite eines Strichs bekannt, so braucht lediglich die Anzahl der passierten Striche gezählt werden, um so einen Längenmesswert oder einen Winkelmesswert zu erhalten. Dieser entspricht einfach der Strichbreite multipliziert mit der Anzahl der passierten Striche. Beispielsweise können solche diskontinuierlichen Längen- meßsysteme oder Winkelmeßsysteme als Inkrementalgeber oder Absolutwertgeber ausgeführt sein. Während bei Absolutwertgebern ein Messwert über den gesamten Meßbereich eindeutig ist, beispielsweise durch Zuweisung eines eindeutigen Codes, wird bei Inkrementalgebern eine zusätzliche Referenzposition benötigt, von der aus die Längeninkremente gezählt werden können. Im Gegensatz zu„diskontinuierlichen" Meßsystemen wird eine physikalische Größe bei einem„kontinuierlichen" Meßsystem kontinuierlich, das heißt stufenlos (analog) erfasst. Eine kontinuierliche Erfassung einer physikalischen Größe schließt eine anschließende Digitalisierung des erfassten Messwertes natürlich nicht aus, die Erfassung als solche erfolgt aber stu- fenlos. Die Erfassung eines Messwertes kann dabei jedoch keinesfalls feiner erfolgen, als dies physikalische Gesetze, insbesondere die Quantenmechanik, zulassen.
Die genannte Ausführungsvariante des Maschinensystems kombiniert nun die Vorteile beider Meßsysteme in vorteilhafter Form. Während das erste und/oder zweite Meßsystem als diskontinuierliches und damit sehr robustes Meßsystem ausgeführt ist, wird das dritte Meßsystem als kontinuierliches und damit in der Regel sehr genaues Meßsystem ausgeführt.
Bei einer weiteren günstigen Ausführungsform des Maschinensystems umfasst das dritte Meßsystem wenigstens einen aus der Gruppe Hallsensor, Wirbelstromabstandsmeßsensor, Magnetoinduktiver Abstandssensor, Kapazitiver Abstandssensor, Lasertriangulationssensor, Position Sensitive Device, Kameraabstandssensor.
Aus dem Stand der Technik sind einige Arten von Abstandsmeßsensoren respektive Positi- onssensoren bekannt, von denen oben einige illustrative Beispiele aufgezählt sind. Generell ist die Erfindung nicht auf diese konkret genannten Arten beschränkt, sondern kann auch mit anderen Meßprinzipien realisiert sein.
Wird ein Hallsensor von einem Strom durchflössen und in ein senkrecht dazu verlaufendes Magnetfeld gebracht, liefert er eine Ausgangsspannung, die proportional zum Produkt aus magnetischer Feldstärke und Strom ist. Ein Hall-Sensor liefert anders als bei elektrodynamischen Sensoren auch dann ein Signal, wenn das besagte Magnetfeld konstant ist. Da die Feldstärke eines Magneten mit zunehmendem Abstand abnimmt, kann über die Feldstärke der Abstand des Hallsensors vom Magneten bestimmt werden. Das dritte Meßsystem des Ma- schinensystems kann somit einen Hallsensor und wenigstens einen Magneten aufweisen, wobei
a) der Hallsensor auf der ersten beweglichen Einheit und ein erster Magnet auf der zweiten beweglichen Einheit angeordnet ist oder
b) der Hallsensor an einem Fixpunkt (z.B. Maschinenrahmen, Maschinenfundament) angeordnet ist, ein erster Magnet auf der ersten beweglichen Einheit und ein zweiter Magnet der zweiten beweglichen Einheit angeordnet ist.
Im Fall a) kann die Relativposition der ersten beweglichen Einheit zur zweiten beweglichen Einheit somit direkt gemessen werden, im Fall b) wird sie durch Subtraktion der beiden ge- messenen Positionen ermittelt. Im Fall b) kann der Hallsensor vorteilhaft an einem unbewegten Maschinenteil montiert sein, wohingegen die beweglichen Einheiten mit den wenig störanfälligen Magneten ausgestattet sind. Ein Wirbelstromsensor weist einen Schwingkreis auf, der häufig einen im Wesentlichen induktiv wirkenden Meßkopf und eine im Wesentlichen als Kapazität wirkende Leitung um- fasst, und durch ein metallisches Objekt bedämpft wird. Der aktive Schwingkreis erzeugt ein magnetisches Wechselfeld, dessen Feldlinien aus dem Meßkopf austreten und in dem metallischen Objekt Wirbelströme erzeugt, welche joulsche Verluste zur Folge haben. Diese Verlus- te sind indirekt proportional zum Abstand des metallischen Objekts zum Meßkopf. Das dritte Meßsystem des Maschinensystems kann somit einen Wirbelstromsensor und wenigstens ein metallisches Objekt aufweisen, wobei
a) der Wirbelstromsensor auf der ersten beweglichen Einheit und ein erstes metallisches Objekt auf der zweiten beweglichen Einheit angeordnet ist oder
b) der Wirbelstromsensor an einem Fixpunkt (z.B. Maschinenrahmen, Maschinenfundament) angeordnet ist, ein erstes metallisches Objekt auf der ersten beweglichen Einheit und ein zweites metallisches Objekt auf der zweiten beweglichen Einheit angeordnet ist. Im Fall a) kann die Relativposition der ersten beweglichen Einheit zur zweiten beweglichen Einheit somit wiederum direkt gemessen werden, im Fall b) wird sie durch Subtraktion der beiden gemessenen Positionen ermittelt. Im Fall b) kann der Wirbelstromsensor vorteilhaft an einem unbewegten Maschinenteil montiert sein, wohingegen die beweglichen Einheiten mit den wenig störanfälligen metallischen Objekten ausgestattet sind.
Magnetoinduktiver Abstandssensoren kombinieren das die Auswertung der magnetischen Feldstärke mit dem Wirbelstromprinzip. Vorteilhaft können damit weitgehend lineare Kennlinien über einen breiten Erfassungsbereich erzielt werden. Die zum Hallsensor und dem Wirbelstromsensor angeführten Fälle a) und b) können auch beim magnetoinduktiven Abstandssensor in entsprechender Weise angewandt werden. Kapazitive Sensoren basieren darauf, dass die Kapazität oder Kapazitätsänderung zweier gegeneinander verschiebbarer Elektroden gemessen wird. Die Kapazität oder Kapazitätsänderung ist ein Maß für den Abstand der Elektroden zueinander. Generell kann der Normalabstand der Elektroden oder deren Transversalabstand (Änderung der wirksamen Fläche respek- tive des Schnittbereichs der beiden Elektroden) zu diesem Zweck verändert werden. Das dritte Meßsystem des Maschinensystems kann somit einen Kapazitiven Abstandssensor aufweisen, wobei
a) eine erste Elektrode auf der ersten beweglichen Einheit und eine zweite Elektrode auf der zweiten beweglichen Einheit angeordnet ist oder
b) eine erste Elektrode auf der ersten beweglichen Einheit, eine zweite Elektrode auf der zweiten beweglichen Einheit und eine dritte Elektrode an einem Fixpunkt (z.B. Maschinenrahmen, Maschinenfundament) angeordnet ist.
Im Fall a) kann die Relativposition der ersten beweglichen Einheit zur zweiten beweglichen Einheit somit wiederum direkt gemessen werden, im Fall b) wird sie durch Subtraktion der beiden gemessenen Positionen ermittelt.
Bei der Abstandsmessung mittels Lasertriangulation wird ein Laserstrahl auf ein Meßobjekt ausgesendet, trifft dort unter einem bestimmten Winkel auf einem Reflektor auf und wird ent- sprechend des Reflexionsgesetzes zu einem Empfänger reflektiert. Anhand der Position, an welcher der reflektierte Laserstrahl auf den Empfänger auftrifft, kann der Abstand zwischen Sender/Empfänger und Meßobjekt berechnet werden. Das dritte Meßsystem des Maschinensystems kann somit einen Lasertriangulationssensor und wenigstens einen Reflextor aufweisen, wobei
a) der Sender und der Empfänger auf der ersten beweglichen Einheit und ein erster
Reflektor auf der zweiten beweglichen Einheit angeordnet ist oder
b) der Sender und der Empfänger an einem Fixpunkt (z.B. Maschinenrahmen, Maschinenfundament) angeordnet sind, ein erster Reflektor auf der ersten beweglichen Einheit und ein zweiter Reflektor Objekt auf der zweiten beweglichen Einheit angeordnet ist, wobei der Laserstrahl vom Sender über beide Reflektoren auf den Empfänger geführt ist oder c) der Sender auf der ersten beweglichen Einheit, der Empfänger an einem Fixpunkt und ein erster Reflektor auf der zweiten beweglichen Einheit angeordnet ist oder
d) der Empfänger auf der ersten beweglichen Einheit, der Sender an einem Fixpunkt und ein erster Reflektor auf der zweiten beweglichen Einheit angeordnet ist.
In den Fällen a), c) und d) kann die Relativposition der ersten beweglichen Einheit zur zweiten beweglichen Einheit wiederum direkt gemessen oder wenigstens das Vorliegen einer bestimmten Relativposition detektiert werden, im Fall b) wird sie wiederum durch Subtraktion der beiden gemessenen Positionen ermittelt. Die beweglichen Einheiten können wiederum mit wenig störanfälligen Reflektoren ausgestattet sein.
In obigem Zusammenhang ist die Verwendung eines„Position Sensitive Device" von Vorteil. Ein„Position Sensitive Device" beziehungsweise„Position Sensitive Detector" (PSD) ist ein Optischer Positionssensor (OPS), mit dem die ein- oder zweidimensionale Position eines Lichtpunktes messen kann. Beispielsweise kann hierzu eine großflächigen Photodiode (Lateraldiode,„position sensitive diode") eingesetzt werden, bei der Im Bereich der Belichtung ein Fotostrom entsteht, der je nach Lichtposition in einem bestimmten Verhältnis über die an den Rändern liegenden Kontaktierungen abfließt. Aus den Strömen kann der Ort der Belichtung ein- oder zweidimensional berechnet werden. Alternativ kann das PSD auch eine CCD- oder CMOS-Kamera eingesetzt werden, insbesondere eine Linienkamera. Das„Position Sensitive Device" entspricht dann einem Kameraab Standssensor. In einer weiteren günstigen Ausführungsform des Maschinensystems umfasst das dritte Meßsystem wenigstens eine Lichtquelle und wenigstens ein lichtempfindliches Element, wobei die Relativposition zwischen der ersten beweglichen Einheit und der zweiten beweglichen Einheit durch Auswertung eines Schattens auf dem zumindest einen lichtempfindlichen Element bestimmt wird, der durch das von der zumindest einen Lichtquelle ausgesendete Licht und der ersten beweglichen Einheit und/oder der zweiten beweglichen Einheit verursacht wird.
Diese Ausführungsform kann daher als Sonderform eines„Position Sensitive Device" beziehungsweise„Position Sensitive Detector" (PSD) aufgefasst werden. Allerdings wird der Lichtstrahl hierbei nicht gebündelt sondern bewusst in Keilform ausgesendet. Ohne störende Objekte im Lichtstrahl wird das lichtempfindliche Element, das beispielsweise als Transversaldiode, CCD- oder CMOS-Kamera ausgebildet ist, im Wesentlichen gleichmäßig oder wenigstens in definierter Weise ausgeleuchtet. Wird ein Objekt in den Lichtstrahl eingebracht, so verursacht dieses einen Schatten auf dem lichtempfindlichen Element, der Aufschluss darüber gibt, in welcher Lage sich das genannte Objekt in Relation zur Lichtquelle respektive dem lichtempfindlichen Element befindet.
Bei einem solchen Meßsystem des Maschinensystems kann
a) der Sender und der Empfänger auf der ersten beweglichen Einheit und ein erstes beschattendes Objekt auf der zweiten beweglichen Einheit angeordnet sein oder
b) der Sender und der Empfänger sind an einem Fixpunkt (z.B. Maschinenrahmen, Maschinenfundament) angeordnet, wohingegen ein erstes beschattendes Objekt auf der ersten beweglichen Einheit und ein zweites beschattendes Objekt auf der zweiten beweglichen Ein- heit angeordnet sind, oder
c) der Sender ist auf der ersten beweglichen Einheit, der Empfänger an einem Fixpunkt und ein erstes beschattendes Objekt auf der zweiten beweglichen Einheit angeordnet oder
d) der Empfänger ist auf der ersten beweglichen Einheit, der Sender an einem Fix- punkt und ein erstes beschattendes Objekt auf der zweiten beweglichen Einheit angeordnet.
Bei dieser Ausführungsform kann die Relativposition der ersten beweglichen Einheit zur zweiten beweglichen Einheit In allen Fällen a) bis d) direkt gemessen oder wenigstens das Vorliegen einer bestimmten Relativposition detektiert werden. Um im Fall b) eine eindeutige Zuordnung von beweglicher Einheit zum erzeugten Schatten zu schaffen, können die beschat- tenden Objekte verschieden geformt sein oder eine unterschiedliche Größe aufweisen. Erzeugt das erste beschattende Objekt beispielsweise einen größeren Schatten als das erste Objekt, so kann die Zuordnung von detektiertem Schatten auf die entsprechende bewegliche Einheit eben über die Größe des Schattens ermittelt werden. Günstig ist es weiterhin, wenn die erste bewegliche Einheit des Maschinensystems als Kopf eines Roboters und die zweite bewegliche Einheit des Maschinensystems als Werkstückträger oder Werkzeugträger ausgebildet sind. Dies ist eine Anordnung, bei der sich die eingangs erwähnte der Erfindung zugrunde liegende Problematik häufig ergibt und/oder besonders zu Tage tritt. Insbesondere ist dies dann der Fall, wenn zum Beispiel bewegliche Einheiten unter- schiedlicher Hersteller miteinander kombiniert werden. Beispielsweise kann ein handelsüblicher Industrieroboter des einen Herstellers mit einem speziell angefertigten Werkstück- oder Werkzeugtransportsystem kombiniert werden. Positionierfehler und Probleme aufgrund unterschiedlicher Verantwortungen sind praktisch unausweichlich. Durch Vorsehen des dritten Meßsystems können diese Nachteile jedoch überwunden werden. Der Anlagenbau gestaltet sich damit insgesamt flexibler.
Günstig ist es zudem, wenn mehrere Werkstückträger oder Werkzeugträger ringförmig miteinander verbunden sind, insbesondere direkt miteinander verbunden, an einer Kette befestigt oder an einem Seil befestigt sind. Die Vorteile des vorgestellten Verfahrens respektive der vorgestellten Maßnahmen kommen bei dieser Ausführungsform besonders zum Tragen, da sich die Kette beziehungsweise das Seil, an dem die Werkstückträger oder Werkzeugträger befestigt sind, mit der Zeit dehnen kann. Dadurch stimmen insbesondere die vom zweiten Meßsystem gemessenen Werte nicht mehr mit den ursprünglichen Verhältnissen überein, wodurch es ohne weitere Maßnahmen zu einer Abweichung der realisierten Ist- Relativposition zwischen dem Kopf des Roboters und einem Werkstückträger/Werkzeugträger von der Soll-Relativposition kommt. Durch Vorsehen des dritten Meßsystems ist dies aber nicht mehr der Fall.
Günstig ist es schließlich, wenn die Werkstückträger oder Werkzeugträger als selbstfahrende Einheiten ausgeführt sind, insbesondere als schienengebundene Einheiten. Auch hier kommen die Vorteile des vorgestellten Verfahrens respektive der vorgestellten Maßnahmen besonders zum Tragen, da selbstfahrende Einheiten, selbst wenn sie schienengeführt sind, generell schwieriger zu positionieren sind als zum Beispiel über eine serielle oder parallele Kinematik angetriebene bewegliche Werkstückträger oder Werkzeugträger. Durch das Vorsehen des dritten Meßsystems kann eine Relativposition zwischen Roboterkopf und Werkstückträger.
Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die erste Position und/oder die zweite Position außerhalb des Erfassungsbereiches des dritten Meßsystems liegt/liegen.
Dadurch kann z.B. die erste bewegliche Einheit vor Erreichen der ersten Position und/oder die zweite bewegliche Einheit vor Erreichen der zweiten Position durch das dritte Meßsystem erfasst werden. Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass dritte Meßsystem zur Erfassung der Position und/oder der Größe und/oder der Form zumindest einer der beweglichen Einheiten und/oder der Anordnung oder Art eines Werkstückes oder Werkzeuges auf zumindest einer der beweglichen Einheiten ausgebildet ist. Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die zweite bewegliche
Einheit als Werkstückträger oder Werkzeugträger ausgebildet ist und dass der Werkstückträger oder Werkzeugträger Teil einer umlaufenden Transportkette ist, die mehrere hintereinander angeordnete Werkstückträger oder Werkzeugträger umfasst. Bei dieser Art von Transport- sy stem sind die Werkstückträger in einem Verbund gekoppelt, sodass bei Kenntnis der Lage eines Trägers auch auf die Lage der anderen Träger rückgeschlossen werden kann.
Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Transportkette einen vorlaufenden, oberen Strang und einen rücklaufenden, unteren Strang aufweist und dass das dritte Meßsystem derart positioniert ist, dass zumindest ein Teil des oberen Stranges, vorzugsweise ein Endbereich des oberen Stranges, innerhalb des Erfassungsbereiches des dritten Meßsystems liegt. Der obere Strang ist üblicherweise stärker gespannt als der untere Strang, sodass auch die Positions- bzw. Lagebestimmung genauer wird, wenn der obere Strang erfasst wird. Außerdem befinden sich die Arbeitsstationen entlang des oberen Stranges. Der Abstand zwischen drittem Meßsystem und den einzelnen Arbeitsstationen ist daher geringer.
Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das dritte Meßsystem auf der ersten beweglichen Einheit oder auf der zweiten beweglichen Einheit angeordnet ist. Dies ermöglicht eine besonders zuverlässige Bestimmung der Art und der Anordnung eines Werkstückes z.B. auf dem Werkstückträger, die unabhängig von Einflussgrößen ist, die mit der Bewegung der beweglichen Einheit zusammenhängen.
Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Maschinensystem eine Fertigungsanlage zur Herstellung einer Baugruppe aus mehreren Teilen ist. Hier kommt das erfindungsgemäße Prinzip besonders vorteilhaft zur Geltung, da zum Vereinigen der einzelnen Bauteile höchste Präzision erforderlich ist. Die Fertigungsanlage kann z.B. aus mehreren nacheinander angeordneten Arbeitsstationen bestehen, die jeweils eine erste bewegliche Einheit in Form einer Manipulationseinrichtung (Roboter, Greifer, Löt- oder Schweißstation, etc.) umfassen. Die zweite bewegliche Einheit ist eine Transportkette aus Werkstückträgern, die die Werkstücke durch die einzelnen Arbeits Stationen fördert.
Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass
wenigstens ein der ersten beweglichen Einheit zugeordneter erster Antrieb zum Anfahren der ersten Position mit dem ersten Meßsystem gekoppelt ist,
wenigstens ein der zweiten beweglichen Einheit zugeordneter zweiter Antrieb zum Anfahren der zweiten Position mit dem zweiten Meßsystem gekoppelt ist und der erste Antrieb und/oder zweite Antrieb zum Anfahren der vorgegebenen Relativposition mit dem dritten Meßsystem gekoppelt ist/sind.
Dies ermöglicht ein optimales Erreichen der vorgegebenen Relativlage zwischen den beweglichen Einheiten.
An dieser Stelle wird angemerkt, dass die verschiedenen Ausführungsformen des Maschinensystems sowie die daraus resultierenden Vorteile sinngemäß auch auf das Verfahren zu dessen Betrieb angewendet werden können und umgekehrt.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein schematisch dargestelltes Maschinensystem mit einem beweglichen Roboterkopf, einem beweglichen Werkstückträger und einem Kamera-Meßsystem;
Fig. 2 ein beispielhaftes vom Kamera-Meßsystem erfasstes Bild;
Fig. 3 ein drittes Meßsystem in Form eines Hallsensors in Kombination mit einem
Magneten;
Fig. 4 ein drittes Meßsystem in Form eines Hallsensors in Kombination mit zwei Magneten;
Fig. 5 ein drittes Meßsystem basierend auf der Lasertriangulation;
Fig. 6 ein drittes Meßsystem bei dem ein Schattenwurf auf einem lichtempfindlichen
Element zur Bestimmung der Relativposition zwischen erster und zweiter beweglicher Einheit herangezogen wird;
Fig. 7 wie Fig. 6 nur mit zwei beschattenden Objekten; eine Ausführungsform der Erfindung mit einer umlaufenden Transportkette; Fig. 9 eine weitere Ausführungsform der Erfindung und
Fig. 10 eine Ausführungsform, bei der das dritte Meßsystem auf der beweglichen Einheit angeordnet ist.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiterhin können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.
Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mit umfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereich beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1 oder 5,5 bis 10.
Fig. 1 zeigt ein schematisch dargestelltes Maschinensystem 1 mit einer ersten beweglichen Einheit, welche in diesem Beispiel als Kopf 2 eines Roboters 3 ausgebildet ist. Der Kopf 2, welcher hier mit einem Greifer ausgestattet ist, ist mit Hilfe zumindest eines ersten Antriebs in einem ersten, hier halbkugelförmigen Bewegungsraum 4 bewegbar. Mit Hilfe eines ersten, der ersten beweglichen Einheit 3 zugeordneten Meßsystems, kann die erste bewegliche Einheit 2 in an sich bekannter Weise an einer beliebigen vorgebbaren Position im ersten Bewegungsraum 4 positioniert werden. Konkret umfasst das erste Meßsystem bei dem als Mehr- achs-Industrieroboter ausgebildeten Roboter 3 mehrere Inkremental- oder Absolutwertgeber, welche die Winkel der einzelnen Armsegmente zueinander messen. Damit kann die Position des Kopfs 2 bestimmt werden. Weiterhin umfasst das Maschinensystem 1 eine zweite bewegliche Einheit, welche in diesem Beispiel als Werkstückträger 5 ausgebildet ist. Mehrere Werkstückträger 5 sind dabei über eine Kette 6 ringförmig miteinander verbunden und laufen auf zwei erhöht angeordneten Schienen 7. Die Werkstückträger 5 sind mit Hilfe eines zweiten Antriebs 8 in einem zweiten, hier ringförmig ausgebildeten Bewegungsraum bewegbar. Mit Hilfe eines zweiten, der zweiten beweglichen Einheit 5 zugeordneten, Meßsystems, das in diesem Beispiel als Drehwinkelgeber 9 ausgebildet ist, kann die zweite bewegliche Einheit 5 an einer beliebigen vorgebbaren Position im zweiten Bewegungsraum positioniert werden. Auf einem der Werkstückträ- ger 5 ist in diesem Beispiel ein Werkstück 10 angeordnet.
Darüber hinaus umfasst das Maschinensystem 1 ein drittes Meßsystem 11, dessen Erfassungsbereich 12 in einem Überschneidungsbereich des ersten Bewegungsraums 4 und des zweiten Bewegungsraums liegt und das dazu eingerichtet ist, eine Relativposition zwischen der ersten beweglichen Einheit (Roboterkopf) 2 und der zweiten beweglichen Einheit (Werkstückträger) 5 zu bestimmen. Das dritte Meßsystem ist in diesem Beispiel als Kamera- Meßsystem 11 ausgebildet
Fig. 2 zeigt ein beispielhaftes vom Kamera-Meßsystem 11 erfasstes Bild. Darin ist der Robo- terkopf 2 zu sehen, dessen im Greifer angeordneter erster Referenzpunkt an einer ersten Position 13 liegt. Des Weiteren ist der Werkstückträger 5 mit dem darauf angeordneten Werkstück 10 zu sehen. Ein auf dem Werkstückträger 5 angeordneter zweiter Referenzpunkt liegt an einer zweiten Position 14. Ausgehend vom zweiten Referenzpunkt ist strichliert die Soll-Relativposition des ersten Referenzpunkts dargestellt. Nach Möglichkeit sollen der Roboterkopf 2 und der Werkstückträger 5 also in die strichliert dargestellte Relativposition zueinander gebracht werden. Dazu kann der Roboterkopf 2 etwas nach rechts unten bewegt werden. Alternativ ist natürlich auch vorstellbar, dass der Roboterkopf 2 nur nach unten und der Werkstückträger 5 nach links bewegt werden. Beliebige Kombinationen sind hier vorstellbar. Ist die vorgegebene Relativposition erreicht, so führt der Roboterkopf 2 vordefinierte Arbeiten am Werkstück 10 aus. Somit umfasst das Verfahren zum Positionieren einer ersten beweglichen Einheit (Roboterkopf) 2 eines Maschinensystems 1 und einer zweiten beweglichen Einheit (Werkstückträger) 5 des Maschinensystems 1 in einer vorgebbaren Relativposition zueinander die Schritte:
Bewegen des Roboterkopfs 2 an eine erste Position 13 innerhalb eines ersten Be- wegungsraums 4 mit Hilfe eines ersten Meßsystems,
Bewegen des Werkstückträgers 5 an eine zweite Position 14 innerhalb eines zweiten Bewegungsraums mit Hilfe eines zweiten Meßsystems 9, wobei die erste Position 13 und die zweiten Position 14 innerhalb eines Erfassungsbereichs 12 eines dritten Meßsystems (Kamera) 11 liegen und
- Bewegen des Roboterkopfs 2 und/oder des Werkstückträgers 5 mit Hilfe des Kamera-Meßsystems 11 in die genannte vorgegebene Relativposition.
Dafür existieren nun mehrere Möglichkeiten. Beispielsweise können die ersten Antriebe des Roboters 3 zum Anfahren der ersten Position 13 mit dem ersten Meßsystem gekoppelt wer- den,
der zweite Antrieb 8 zum Anfahren der zweiten Position 14 mit dem zweiten Meßsystem 9 gekoppelt werden und
die ersten Antriebe und/oder der zweite Antrieb 8 zum Anfahren der vorgegebenen Relativposition mit dem Kamera-Meßsystem 11 gekoppelt werden, insbesondere ausschließ- lieh mit dem Kamera-Meßsystem 11.
Das Maschinensystem 1 umfasst dazu Mittel zum Koppeln
der ersten Antriebe mit dem Kamera-Meßsystem 11 alternativ/zusätzlich zum ersten Meßsystem und/oder
des zweiten Antriebs 8 mit dem Kamera-Meßsystem 11 alternativ/zusätzlich zum zweiten Meßsystem 9.
Einerseits ist es nun möglich, dass mit dem Kamera-Meßsystem 11 Korrekturwerte für das erste Meßsystem und/oder zweite Meßsystem 9 ermittelt werden und die korrigierte erste Position 13 und/oder zweite Position 14 mit Hilfe des ersten Meßsystems und/oder des zweiten Meßsystems 9 angefahren wird. Vorteilhaft braucht eine Antriebsregelung des Maschinensystems hierzu praktisch nicht geändert werden, da mit Hilfe des Kamera-Meßsystem 11 lediglich angepasste Sollwerte für das erste Meßsystem und/oder zweite Meßsystem 9 vorgegeben werden. Generell kann die Auflösung und/oder Genauigkeit des Kamera-Meßsystems 11 da- bei geringer sein als die des ersten Meßsystems und/oder zweiten Meßsystems 9, da der Roboterkopf 2 und der Werkstückträger 5 nicht genauer positioniert werden, als es die Summenauflösung/Summengenauigkeit des ersten Meßsystems und/oder zweiten Meßsystems 9 erlauben. Weist das erste Meßsystem beispielsweise eine Genauigkeit/Auflösung von +/- 0,1 mm und das zweite Meßsystem 9 eine Genauigkeit/Auflösung von +/- 0,2 mm auf, so kann für die vorgegebene Relativposition eine Genauigkeit/ Auflösung von +/- 0,3 mm erreicht werden. Für das Kamera-Meßsystems 1 list in diesem Fall daher eine Genauigkeit/ Auflösung von +/- 0,3 mm prinzipiell ausreichend. Denkbar ist aber auch, dass die ersten Antriebe und/oder der zweite Antrieb 8 des Maschinensystems 1 vom ersten Meßsystem und/oder zweiten Meßsystem 9 abgekoppelt werden und stattdessen an das Kamera-Meßsystem 11 angekoppelt werden. Dadurch erfolgt die Positionsregelung dann direkt über das Kamera-Meßsystem 11. Die Auflösung und/oder Genauigkeit des Kamera-Meßsystems 11 ist dann vorteilhaft höher als die des ersten Meßsystems und/oder des zweiten Meßsystems 9 und/oder Summenauflösung/Summengenauigkeit des ersten Meßsystems und zweiten Meßsystems 9. Die erzielbare Genauigkeit/ Auflösung der Relativposition hängt in diesem Fall ja nur von der Genauigkeit/ Auflösung des Kamera-Meßsystems 11 ab. Mit den oben genannten Werten für das erste Meßsystems und/oder das zweiten Meßsystems 9 ist die Genauigkeit/ Auflösung des Kamera-Meßsystems 11 bevorzugt besser als +/- 0,3 mm. Weiter bevorzugt ist die Auflösung/Genauigkeit des Kamera-Meßsystems 1 lhöher ist als die des zweiten Meßsystems 9 (also besser als +/- 0,2 mm) oder sogar höher ist als die des ersten Meßsystems (also besser als +/- 0,1 mm).
Schließlich sind auch Mischformen der beiden genannten Verfahren möglich. Beispielsweise können sowohl die vom ersten/zweiten Meßsystem 9 ermittelten Werte als auch die vom Kamera-Meßsystem 11 ermittelten Werte für die Positionsregelung herangezogen werden. Unter Umständen kann solcherart die Positioniergenauigkeit gegenüber einem Verfahren, bei dem nur das erste/zweite Meßsystem 9 oder nur das Kamera-Meßsystem 11 verwendet wird, wesentlich verbessert werden. Als Beispiel wird wiederum angenommen, dass alle Meßsysteme eine Genauigkeit/ Auflösung von +/- 0,1 mm aufweisen. Sind die„Skalen" des ersten/z weiten Meßsystem 9 und des Kamera-Meßsystem 11 gegeneinander verschoben, insbesondere um 0,05 mm, so kann die Genauigkeit/ Auflösung durch eine gleichzeitige Verwendung der Messwerte des ersten/zweiten Meßsystem 9 und des Kamera-Meßsystem 11 auf +/- 0,05 mm gesteigert werden.
Generell kann die Relativposition des Roboterkopfs 2 zum Werkstückträger 5 durch das Ka- mera-Meßsystem 11 direkt gemessen wird, so wie dies in der Fig. 2 dargestellt ist. Dadurch ist die Abweichung der Ist-Relativposition von der Soll-Relativposition maximal so groß wie die Genauigkeit/ Auflösung des Kamera- Meßsystem 11. Liegt die Genauigkeit/ Auflösung beispielsweise bei +/- 0,1 mm, so kann die Relativposition mit +/- 0,1 mm Genauigkeit/Auflösung bestimmt werden.
Die Relativposition des Roboterkopfs 2 zum Werkstückträger 5 kann aber auch durch Messung der Position des Roboterkopfs 2 zu einem Referenzpunkt und durch Messung der Position des Werkstückträgers 5 zu diesem Referenzpunkt und durch anschließende Subtraktion der beiden Positionen ermittelt werden. In der Fig. 2 könnte dazu beispielsweise ein abseits des Roboterkopfs 2 und des Werkstückträgers 5 liegender Referenzpunkt verwendet werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform werden die Messwerte des ersten und/oder zweiten Meßsystems 8 bei Erreichen der vorgegebenen Relativposition als zukünftige erste und/oder zweite Position gespeichert. Bei einem neuerlichen Positioniervorgang werden die erste Posi- tion 13, die vom Roboterkopf 2 angefahren wird, und die zweite Position, die vom Werkstückträger 5 angefahren wird, somit schon in der vorgegebenen Relativposition zueinander liegen oder dieser wenigstens weitgehend entsprechen. Eine Nachpositionierung durch das Kamera-Meßsystem 11 wird daher nicht mehr oder nur in geringem Ausmaß nötig sein. Weiterhin wird auf diese Weise wird sichergestellt, dass die erste Position 13 und die zweite Posi- tion 14 nicht im Laufe der Zeit aufgrund von temperaturbedingten oder plastischen Verformung der beteiligten Komponenten sowie Alterungserscheinungen und Sensordrift des ersten Meßsystems und/oder zweiten Meßsystems 9 aus dem Meßbereich oder Erfassungsbereich 12 des Kamera-Meßsystems 11„hinaus wandern" können. Fig. 3 zeigt nun ein Beispiel, bei dem das dritte Meßsystem einen Hallsensor 15 umfasst, der am Kopf 2 des Roboters 3 angebracht ist. Auf dem Werkstückträger 5 ist ein Magnet 16 angeordnet. Mit Hilfe des Hallsensors 15 kann nun in an sich bekannter Weise die Relativpositi- on zum Magneten 16 und damit die Relativposition zwischen Roboterkopf 2 und Werkstückträger 5 direkt gemessen werden.
In einer weiteren in Fig. 4 dargestellten Variante umfasst das Maschinensystem 1 einen fix montierten Hallsensor 15, und einem auf dem Werkstückträger 5 montierten Magneten 16 sowie einen auf dem Roboterkopf 2 montierten Magneten 17. Durch Subtraktion der vom Hallsensor 15 gemessenen Positionen der Magneten 16 und 17 kann die Relativposition zwischen den Magneten 16 und 17 und damit die Relativposition zwischen Roboterkopf 2 und Werkstückträger 5 bestimmt werden.
In ähnlicher Weise wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt können auch andere Sensoren eingesetzt werden, beispielsweise Wirbelstromabstandsmeßsensoren, magnetoinduktive Abstandssensoren sowie kapazitiver Abstandssensor. Bei einem Wirbelstromabstandsmeßsensor beispielsweise tritt der Meßkopf an die Stelle des Hallsensors 15 und ein zu erfassendes me- tallisches Objekt an die Stelle des Magneten 16 beziehungsweise an die Stelle des Magneten 17. Bei einem kapazitiven Abstandssensor können entsprechend Elektroden an den entsprechenden Bauteilen des Maschinensystems 1 vorgesehen werden.
Fig. 5 zeigt eine Variante des Maschinensystems 1, bei dem die Relativposition zwischen Ro- boterkopf 2 und Werkstückträger 5 mit Hilfe der Lasertriangulation bestimmt wird. Dazu ist am Roboterkopf ein Laser-Sende-/Empfängermodul 18 angeordnet, mit dem ein Laserstrahl 19 auf einen auf dem Werkstückträger 5 montierten Reflektor 20 gerichtet wird. Durch Auswertung der Position des am Laser-Sende-/Empfängermodul 18 empfangenen Laserstrahls 19 kann wiederum auf die Relativposition zwischen Roboterkopf 2 und Werkstückträger 5 ge- schlössen werden.
Fig. 6 zeigt eine weitere Variante zur Bestimmung der Relativposition zwischen Roboterkopf 2 und Werkstückträger 5. Dazu umfasst das dritte Meßsystem eine Lichtquelle 21, welche auf dem Roboterkopf 2 montiert ist, und ein längliches lichtempfindliches Element 22, welches stationär montiert ist. Das lichtempfindliche Element 22 kann beispielsweise als Transversaldiode, CCD- oder CMOS-Kamera ausgebildet sein. Die Relativposition zwischen Roboterkopf 2 und Werkstückträger 5 wird in diesem Beispiel durch Auswertung des Schattens 23 auf dem lichtempfindlichen Element 22 bestimmt, der durch das von der Lichtquelle 21 aus- gesendete Licht und einem hier als Bolzen ausgebildeten ersten beschattenden Objekts 24 auf dem Werkstückträger 5 verursacht wird. Durch Vorsehen mehrerer quer aufeinander ausgerichteter Lichtquellen 21 beziehungsweise lichtempfindlicher Elemente 22 kann die Relativposition zwischen Roboterkopf 2 und Werkstückträger 5 auch in mehreren Dimensionen be- stimmt werden. Selbiges gilt natürlich auch, wenn ein mehrdimensional auswertbares lichtempfindliches Element 22 verwendet wird. Beispielweise kann das beschattende Objekt 24 eine Spitze oder ein Loch aufweisen, deren oder dessen Position auf einem solchen lichtempfindlichen Element 22 auch in zwei Dimensionen erfasst werden kann. Fig. 7 zeigt nun eine Ausführungsform des Maschinensystems 1, das dem in Fig. 6 dargestellten Maschinensystem 1 sehr ähnlich ist. Im Unterschied dazu ist aber die Lichtquelle 21 stationär angeordnet, und auf dem Roboterkopf 2 befindet sich ein zweites beschattendes Objekt 25. Durch Auswertung des Schattenwurfs der Objekte 24 und 25 kann wiederum die Relativposition des Roboterkopfs 2 zum Werkstückträger 5 ermittelt werden. Vorteilhaft kann das empfindliche Meßsystem an geschützter Stelle angeordnet sein, der Roboterkopf 2 und der Werkstückträger 5 sind dagegen mit den relativ unempfindlichen beschattenden Objekten 24 und 25 ausgestattet.
Um eine eindeutige Zuordnung von beweglicher Einheit 2, 5 zum erzeugten Schatten 23 zu schaffen, können die beschattenden Objekte 24 und 25 verschieden geformt sein oder eine unterschiedliche Größe aufweisen. Erzeugt das erste beschattende Objekt 24 beispielsweise einen größeren Schatten 23 als das zweite beschattende Objekt 25, so kann die Zuordnung von detektiertem Schatten 23 auf die entsprechende bewegliche Einheit 2, 5 eben über die Größe des Schattens 23 ermittelt werden. Denkbar ist natürlich auch, dass die Bewegung ei- nes beschattenden Objekts 24, 25 für die genannte Zuordnung herangezogen wird. Wird beispielsweise der Roboterkopf 2 bewegt, der Werkstückträger 5 aber nicht, so ist der bewegte Schatten 23 dem Roboterkopf 2 zugeordnet, der stillstehende dagegen dem Werkstückträger 5
Alternativ zu den in den Figuren 6 und 7 gezeigten Ausführungsformen kann
- die Lichtquelle 21 auf dem Roboterkopf 2, das lichtempfindliche Element 22 an einem Fixpunkt und ein erstes beschattendes Objekt 24 auf dem Werkstückträger 5 angeordnet sein, oder
das lichtempfindliche Element 22 ist auf dem Roboterkopf 2, die Lichtquelle 21 an einem Fixpunkt und ein erstes beschattendes Objekt 24 auf dem Werkstückträger 5 angeordnet.
Selbstverständlich können die Rollen des Roboterkopfs 2 und des Werkstückträgers 5 in obigen Beispielen auch vertauscht sein.
Von Vorteil ist es auch, wenn das erste und/oder zweite Meßsystem 9 als diskontinuierliches Meßsystem und das dritte Meßsystem 11, 15..25 als kontinuierliches Meßsystem ausgeführt sind. In einem„diskontinuierlichen" Meßsystem werden physikalische Größen in Form einer Stufenfunktion (digital) erfasst, wie dies zum Beispiel bei dem ersten Meßsystem des Roboters 3 und dem Drehwinkelgeber 9 der Fall ist. Im Gegensatz zu„diskontinuierlichen" Meßsystemen wird eine physikalische Größe bei einem„kontinuierlichen" Meßsystem kontinuierlich, das heißt stufenlos (analog) erfasst.
Beispielsweise kann der Hallsensor 15, ein Wirbelstromabstandsmeßsensor, ein Magnetoinduktiver Abstandssensor, ein Kapazitiver Abstandssensor, der Lasertriangulationssensor 18 und das lichtempfindliche Element 22 die Relativposition zwischen Roboterkopf 2 und Werkstückträger 5 kontinuierlich. Auch bei der Kamera 11 ist dies möglich, vorausgesetzt sie ist als Analog-Kamera ausgebildet. CMOS- und CCD-Kameras sind wegen der diskreten Pixel dagegen den diskontinuierlichen Systemen zuzurechnen.
Die Vorteile beider Meßsysteme können kombiniert werden, indem das erste und/oder zweite Meßsystem 9 als diskontinuierliches und damit sehr robustes Meßsystem ausgeführt ist, wird das dritte Meßsystem 11, 15..25 als kontinuierliches und damit in der Regel sehr genaues Meßsystem ausgeführt.
In den vorangegangenen Beispielen wurde die zweite bewegliche Einheit als Werkstückträger 5 ausgebildet. Selbstverständlich kann die zweite bewegliche Einheit auch eine andere Bau- form aufweisen und beispielsweise als Werkzeugträger ausgebildet sein. In diesem Fall kann am Kopf 2 des Roboters 3 beispielsweise eine Frässpindel angeordnet sein und die ringförmig miteinander verbundenen Werkzeugträger ein Werkzeugmagazin für den Roboter 3 darstellen. Weiterhin müssen die Werkstückträger 5 nicht über eine Kette miteinander verbunden sein. Stattdessen können diese beispielsweise auch über ein Seil oder überhaupt direkt miteinander verbunden sein. In einer weiteren Ausführungsform können die Werkstückträger 5 auch als selbstfahrende Einheiten ausgeführt sein und beispielsweise auf den Schienen 7 oder überhaupt frei auf einer Fahrfläche fahren.
Selbstverständlich muss auch der Roboter 3 nicht die dargestellte Bauweise aufweisen. Stattdessen kann dieser beispielsweise als Portalroboter aufgebaut sein oder zum Beispiel anstelle des dargestellten seriell-kinematischen Antriebs einen parallel-kinematischen Antrieb aufweisen.
In den Fig. 8 und 9 sind weitere Ausführungsformen eines Maschinensystems 1 dargestellt. Die zweite bewegliche Einheit ist als Werkstückträger 5 oder Werkzeugträger ausgebildet, wobei der Werkstückträger 5 oder Werkzeugträger Teil einer umlaufenden Transportkette 26 ist, die mehrere hintereinander angeordnete Werkstückträger 5 oder Werkzeugträger umfasst. Die Transportkette 26 weist einen vorlaufenden, oberen Strang und einen rücklaufenden, unteren Strang auf. Das dritte Meßsystem 11 ist derart positioniert, dass zumindest ein Teil des oberen Stranges - in der dargestellten Ausführungsform ist dies ein Endbereich des oberen Stranges, der in Bezug auf die Förderrichtung 27, stromaufwärts' der zweiten Position 14 liegt - innerhalb des Erfassungsbereiches des dritten Meßsystems 11 liegt. Selbstverständlich ist auch eine bzgl. der zweiten Position 14 ,stromabwärtige' Anordnung des dritten Meßsystems 11 möglich, wie dies in Fig. 9 zu sehen ist. Das Erfassen der zweiten beweglichen Einheit 5 vor Erreichen der zweiten Position 14 durch das dritte Meßsystem 11 kann zu einem vorgegebenen Zeitpunkt in Bezug auf einen Referenzpunkt 35 erfolgen (Fig. 8). Dieser kann eine von der optischen Erfassungs Vorrichtung 11 miterfasste Zielmarke sein, oder wird schlicht durch die fixe Position der optischen Erfassungs Vorrichtung 11 vorgegeben. Das System kann anhand der Relativlage eines Werkstück- trägers 5 zum Referenzpunkt 35 die Transportkette 26 (oder auch den Roboterkopf 2) derart steuern, dass die gewünschte Relativlage zwischen den beweglichen Einheiten 2, 5 zuverlässig und mit hoher Genauigkeit erreicht wird. Fig. 9 zeigt von oben gesehen eine Variante, bei der das dritte Meßsystem 11 neben der Transportkette 26 und vom Endbereich des oberen Stranges etwas beabstandet angeordnet ist.
Die Transportkette 26 wird von an einem Grundrahmen 31 drehbar gelagerten Umlenkrädern 28, 29 über Formschluss geführt. Die Transportkette 26 umfasst über Gelenkachsen gelenkig miteinander verbundene Kettenglieder, welche die Werkstückträger 5 oder Werkzeugträger bilden. Die Gelenkachse verbindet jeweils zwei aufeinander folgende Werkstückträger 5 und verläuft parallel zur Drehachse der Umlenkräder 28, 29. Das dritte Meßsystem 11, das vorzugsweise als optische Erfassungs Vorrichtung, insbesondere als Kamera, ausgebildet ist, ist mit einer Steuerungsvorrichtung 32, die eine Auswerteeinheit 33 umfassen kann, verbunden. Die Steuervorrichtung 32 ist wiederum mit dem (zweiten) Antrieb 8 der Transportkette 26 verbunden. Der Antrieb 8 umfasst an einem Umlenkrad 28 einen Vorschubantrieb und am anderen Umlenkrad 29 einen Bremsantrieb. Zumindest am Vor- schubantrieb ist ein zweites Meßsystem 9 vorgesehen bzw. integriert (Fig. 9).
Die erste bewegliche Einheit 2 ist als Manipulationsvorrichtung, insbesondere als Roboterkopf ausgebildet. Der die erste bewegliche Einheit 2 bewegende Antrieb 30 ist in Fig. 9 rein schematisch angedeutet. Dieser ist mit dem ersten Meßsystem 34, das ebenfalls nur rein schematisch dargestellt ist, gekoppelt. Das erste Meßsystem 34 kann wie bereits erwähnt ein Inkremental- oder Absolutwertgeber an den Bewegungsachsen für die zweite bewegliche Einheit umfassen.
Dies stellt eine Möglichkeit dar, dass
wenigstens ein der ersten beweglichen Einheit 2 zugeordneter erster Antrieb 30 zum Anfahren der ersten Position 13 mit dem ersten Meßsystem 34 gekoppelt ist,
wenigstens ein der zweiten beweglichen Einheit 5 zugeordneter zweiter Antrieb 8 zum Anfahren der zweiten Position 14 mit dem zweiten Meßsystem 9 gekoppelt ist und
der erste Antrieb 30 und/oder zweite Antrieb 8 zum Anfahren der vorgegebenen Relativposition mit dem dritten Meßsystem 11 gekoppelt ist/sind.
In den Ausführungsbeispielen der Fig. 8 und 9 liegen die erste Position 13 und die zweite Position 14 außerhalb des Erfassungsbereiches des dritten Meßsystems 11. Die zweite bewegliche Einheit (5) wird nun bereits vor Erreichen der zweiten Position 14 durch das dritte Meß- system 11 erfasst. Dadurch können nicht nur Informationen über die zweite bewegliche Einheit 5 (hier: Werkstückträger) erlangt und dem Maschinensystem zur Verfügung gestellt werden, sondern auch Informationen über vorlaufende bewegliche Einheiten 5, da diese über die Transportkette 26 in einem vorgegebenen und im wesentlichen unveränderlichen Abstand zueinander sind. Somit kann über eine Erfassung eines einzelnen Werkstück- bzw. Werkzeugträgers auf die aktuelle Position der anderen, von der Transportkette 26 umfassten Werkstückbzw. Werkzeugträgers geschlossen werden.
Das dritte Meßsystem 11 kann zur Erfassung der Position und/oder der Größe und/oder der Form zumindest einer der beweglichen Einheiten 2, 5 und/oder der Anordnung eines Werkstückes oder Werkzeuges auf zumindest einer der beweglichen Einheiten 2, 5 ausgebildet sein.
Ebenfalls denkbar wäre, dass das dritte Meßsystem 11 zumindest teilweise auf der ersten be- weglichen Einheit 2 oder auf der zweiten beweglichen Einheit 5 angeordnet ist bzw. mit diesen mitfährt (Fig. 10). Eine solche Lösung eignet sich insbesondere dann, wenn die Position und/oder Orientierung eines Werkstückes, Bauteils oder Werkzeuges auf der beweglichen Einheit 5 erfasst werden soll. Fig. 10 zeigt einen Werkstückträger 5, der entlang einer Förderrichtung bewegt wird. Das in diesem Falle als optische Erfassungsvorrichtung ausgebildete dritte Meßsystem 11 kann die Anordnung, insbesondere Position und/oder Orientierung, eines Werkstückes 36 auf dem Werkstückträger 5 erfassen. Aus diesen Informationen kann die gewünschte Relativposition (z.B. zum Greifen des Werkstückes 36 mittels eines Roboterkopfes 2) ermittelt und mit hoher Genauigkeit angefahren werden. Vorzugsweise ist das Maschinensystem eine Fertigungsanlage zur Herstellung einer Baugruppe aus mehreren Teilen. Selbstverständlich können entlang der Transportkette 26 mehrere, auch verschiedene Manipulationsvorrichtungen nebeneinander angeordnet sein. Diese bilden einzelne Arbeits Stationen, zu denen der Werkstückträger nacheinander transportiert wird. So könnten in Fig. 8 z.B. mehrere Roboterköpfe 2 nebeneinander angeordnet sein. Die durch das dritte Meßsystem 11 erfasste Information kann an alle Manipulationseinrichtungen weitergeleitet werden, sodass diese anhand der Information gesteuert werden können. Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten eines erfindungsgemäßen Maschinensystems 1, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten desselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. Es sind also auch sämtliche denkbaren Ausführungsvarianten, die durch Kombinationen einzelner Details der dargestellten und beschriebenen Ausführungsvariante möglich sind, vom Schutzumfang mit umfasst.
Insbesondere wird festgehalten, dass die dargestellten Maschinensysteme 1 in der Realität auch mehr oder weniger Bestandteile als dargestellt umfassen können.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass die Maschinensysteme 1, wie deren Bestandteile zum besseren Verständnis ihres Aufbaus teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Be Schreibung entnommen werden.
Bezugszeichenaufstellung
Maschinensystem
erste bewegliche Einheit (Roboterkopf)
Roboter
erster Bewegungsraum
zweite bewegliche Einheit (Werks tückträ:
Kette
Schienen
zweiter Antrieb
zweites Meßsystem (Drehwinkelgeber)
Werkstück drittes Meßsystem (Kamera)
Erfassungsbereich drittes Meßsystem
erste Position
zweite Position
Hallsensor
Magnet
Magnet
Laser- S ende-/Empf ängermodul
Laserstrahl
Reflektor
Lichtquelle
lichtempfindliches Element
Schatten
erstes beschattendes Objekt
zweites beschattendes Objekt
Transportkette
Förderrichtung
Umlenkrad
Umlenkrad
Erster Antrieb
Grundrahmen
Steuervorrichtung
Auswerteeinheit
Erstes Meßsystem
Referenzpunkt
Werkstück

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Positionieren einer ersten beweglichen Einheit (2) eines Maschinensystems (1) und einer zweiten beweglichen Einheit (5) des Maschinensystems (1) in einer vorgebbaren Relativposition zueinander, umfassend die Schritte:
Bewegen der ersten beweglichen Einheit (2) an eine erste Position (13) innerhalb eines ersten Bewegungsraums (4) mit Hilfe eines ersten Meßsystems,
Bewegen der zweiten beweglichen Einheit (5) an eine zweite Position (14) innerhalb eines zweiten Bewegungsraums mit Hilfe eines zweiten Meßsystems (9),
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste bewegliche Einheit (2) und/oder die zweite bewegliche Einheit (5) mit Hilfe eines dritten Meßsystems (11, 15..25) in die genannte vorgegebene Relativposition bewegt wird/werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Position
(13) und die zweite Position (14) innerhalb eines Erfassungsbereichs (12) des dritten Meßsystems (11, 15..25) liegen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
- wenigstens ein der ersten beweglichen Einheit (2) zugeordneter erster Antrieb zum Anfahren der ersten Position (13) mit dem ersten Meßsystem gekoppelt wird,
wenigstens ein der zweiten beweglichen Einheit (5) zugeordneter zweiter Antrieb (8) zum Anfahren der zweiten Position (14) mit dem zweiten Meßsystem (9) gekoppelt wird und
- der erste Antrieb und/oder zweite Antrieb (8) zum Anfahren der vorgegebenen
Relativposition mit dem dritten Meßsystem (11, 15..25) gekoppelt wird/werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativposition der ersten beweglichen Einheit (2) zur zweiten beweglichen Einheit (5) durch das dritte Meßsystem (11, 15..25) direkt gemessen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativposition der ersten beweglichen Einheit (2) zur zweiten beweglichen Einheit (5) durch Messung der Position der ersten beweglichen Einheit (2) zu einem Referenzpunkt und durch Messung der Position der zweiten beweglichen Einheit (5) zu diesem Referenzpunkt durch das dritte Meßsystem (11, 15..25) und durch anschließende Subtraktion der beiden Positionen ermittelt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die
Messwerte des ersten und/oder zweiten Meßsystems (9) bei Erreichen der vorgegebenen Relativposition als zukünftige erste und/oder zweite Position (13, 14) gespeichert werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Position (13) und/oder die zweite Position (14) außerhalb des Erfassungsbereiches des dritten Meßsystems (11, 15..25) liegt/liegen.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste bewegliche Einheit (2) vor Erreichen der ersten Position (13) und/oder die zwei- te bewegliche Einheit (5) vor Erreichen der zweiten Position (14) durch das dritte Meßsystem (11, 15..25) erfasst wird/werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen der ersten bewegliche Einheit (2) vor Erreichen der ersten Position (13) und/oder der zweiten beweg- liehen Einheit (5) vor Erreichen der zweiten Position (14) durch das dritte Meßsystem (11, 15..25) zu einem vorgegebenen Zeitpunkt in Bezug auf einen Referenzpunkt (35) erfolgt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Meßsystem die Position und/oder die Größe und/oder die Form zumindest ei- ner der beweglichen Einheiten (2, 5) erfasst und/oder die Anordnung eines Werkstückes (5) oder Werkzeuges auf zumindest einer der beweglichen Einheiten (2, 5) erfasst.
11. Maschinensystem (1), umfassend
eine erste bewegliche Einheit (2), welche mit Hilfe zumindest eines ersten An- triebs in einem ersten Bewegungsraum (4) bewegbar ist,
ein erstes der ersten beweglichen Einheit (2) zugeordnetes Meßsystem, mit dessen Hilfe die erste bewegliche Einheit (2) an einer beliebigen vorgebbaren Position im ersten Bewegungsraum (4) positioniert werden kann,
eine zweite bewegliche Einheit (5), welche mit Hilfe zumindest eines zweiten Antriebs (8) in einem zweiten Bewegungsraum bewegbar ist, wobei der erste Bewegungsraum (4) und der zweite Bewegungsraum einen Überschneidungsbereich aufweisen,
ein zweites der zweiten beweglichen Einheit (5) zugeordnetes Meßsystem (9), mit dessen Hilfe die zweite bewegliche Einheit (5) an einer beliebigen vorgebbaren Position im zweiten Bewegungsraum positioniert werden kann,
gekennzeichnet durch
ein drittes Meßsystem (11, 15..25), welches dazu eingerichtet ist, eine Relativposition zwischen der ersten beweglichen Einheit (2) und der zweiten beweglichen Einheit (5) zu bestimmen.
12. Maschinensystem (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Erfassungsbereich (12) des dritten Meßsystems (11, 15..25) in dem genannten Überschneidungsbereich liegt.
13. Maschinensystem (1) nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch Mittel zum Koppeln
des ersten Antriebs mit dem dritten Meßsystem (11, 15..25) alternativ/zusätzlich zum ersten Meßsystem und/oder
des zweiten Antriebs (9) mit dem dritten Meßsystem (11, 15..25) alternativ/zusätzlich zum zweiten Meßsystem (9).
14. Maschinensystem (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflösung und/oder Genauigkeit des dritten Meßsystems (11, 15..25) geringer ist als die des ersten und/oder zweiten Meßsystems (9).
15. Maschinensystem (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflösung und/oder Genauigkeit des dritten Meßsystems (11, 15..25) höher ist als die des ersten Meßsystems und/oder des zweiten Meßsystems (9) und/oder Summenauflösung/Summengenauigkeit des ersten und zweiten Meßsystems (9).
16. Maschinensystem (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder zweite Meßsystem (9) als diskontinuierliches Meßsystem und das dritte Meßsystem (11, 15..25) als kontinuierliches Meßsystem ausgeführt sind.
17. Maschinensystem (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Meßsystem (11, 15..25) wenigstens einen aus der Gruppe Hallsensor (15), Wirbelstromabstandsmeßsensor, Magnetoinduktiver Abstandssensor, Kapazitiver Ab- Standssensor, Lasertriangulationssensor (18), Position Sensitive Device, optische Erfassungsvorrichtung, vorzugsweise Kameraabstandssensor, umfasst.
18. Maschinensystem (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Meßsystem (11, 15..25) wenigstens eine Lichtquelle (21) und wenigs- tens ein lichtempfindliches Element (22) umfasst, wobei die Relativposition zwischen der ersten beweglichen Einheit (2) und der zweiten beweglichen Einheit (5) durch Auswertung eines Schattens (23) auf dem zumindest einen lichtempfindlichen Element (22) bestimmt wird, der durch das von der zumindest einen Lichtquelle (21) ausgesendete Licht und der ersten beweglichen Einheit (2) und/oder der zweiten beweglichen Einheit (5) verursacht wird.
19. Maschinensystem (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dass die erste bewegliche Einheit als Manipulationseinrichtung, vorzugsweise als Kopf (2) eines Roboters (3), und die zweite bewegliche Einheit als Werkstückträger (5) oder Werkzeugträger ausgebildet sind.
20. Maschinensystem (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Werkstückträger (5) oder Werkzeugträger ringförmig miteinander verbunden sind, insbesondere direkt miteinander verbunden, an einer Kette (6) befestigt oder an einem Seil befestigt sind.
21. Maschinensystem (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückträger (5) oder Werkzeugträger als selbstfahrende Einheiten ausgeführt sind.
22. Maschinensystem nach einem der Ansprüche 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Position (13) und/oder die zweite Position (14) außerhalb des Erfassungsbereiches des dritten Meßsystems (11, 15..25) liegt/liegen.
23. Maschinensystem nach einem der Ansprüche 11 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass dritte Meßsystem (11) zur Erfassung der Position und/oder der Größe und/oder der Form zumindest einer der beweglichen Einheiten (2, 5) und/oder der Anordnung oder Art eines Werkstückes oder Werkzeuges auf zumindest einer der beweglichen Einheiten (2, 5) ausgebildet ist.
24. Maschinensystem nach einem der Ansprüche 11 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite bewegliche Einheit als Werkstückträger (5) oder Werkzeugträger ausgebildet ist und dass der Werkstückträger (5) oder Werkzeugträger Teil einer umlaufenden Transportkette (26) ist, die mehrere hintereinander angeordnete Werkstückträger (5) oder Werkzeugträger umfasst.
25. Maschinensystem nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportkette (26) einen vorlaufenden, oberen Strang und einen rücklaufenden, unteren Strang aufweist und dass das dritte Meßsystem (11) derart positioniert ist, dass zumindest ein Teil des oberen Stranges, vorzugsweise ein Endbereich des oberen Stranges, innerhalb des Erfassungsbereiches des dritten Meßsystems (11) liegt.
26. Maschinensystem nach einem der Ansprüche 11 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Meßsystem (11) auf der ersten beweglichen Einheit (2) oder auf der zweiten beweglichen Einheit (5) angeordnet ist.
27. Maschinensystem nach einem der Ansprüche 11 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinensystem (1) eine Fertigungsanlage zur Herstellung einer Baugruppe aus mehreren Teilen ist.
28. Maschinensystem nach einem der Ansprüche 11 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens ein der ersten beweglichen Einheit (2) zugeordneter erster Antrieb (30) zum Anfahren der ersten Position (13) mit dem ersten Meßsystem (34) gekoppelt ist, wenigstens ein der zweiten beweglichen Einheit (5) zugeordneter zweiter Antrieb (8) zum Anfahren der zweiten Position (14) mit dem zweiten Meßsystem (9) gekoppelt ist und
der erste Antrieb und/oder zweite Antrieb (8) zum Anfahren der vorgegebenen Relativposition mit dem dritten Meßsystem (11, 15..25) gekoppelt ist/sind.
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