用于带有冗余的、平移作用的轴的测量机或机床的优化的运动协调的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于带有冗余的、平移作用的轴的测量机或机床的优化的运动协调的方法，其中，各个较长的分轴在相对大的测量空间或加工空间中能够实现相对低加速度的分运动，并且，各个较短的分轴基本上执行具有基本上总体恒定的测量速度或加工速度的总运动的一些运动分量，这些运动分量要求超出为相应的较长的分轴确定或设定的最大值的加速度，其特点在于，在驶向在未细分的运动中无法到达的位置的过程中，基轴能够被相应地制动并且也能够完全进入静止状态，其中，通过同时地移动附加轴的中性起始点来补偿基轴的各个相对于总运动所缺少的运动分量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
在测量机和机床的开发中，越来越多地使用冗余的、平移作用的轴，即这样一些轴，其相互叠加构造地或相互作用地、可在空间中平行地相对运动，其中，在具有相对长的 运动范围的基轴上或者相对于所述基轴设置有一个或多个具有相对短的运动范围的附加 轴。
技术介绍
这样的可冗余地在相同方向上叠加地运动的轴提供了以下可能性在测量装置或 刀具相对于测量物或加工物的连续运动过程中结合了基轴的较大的运动范围与短程的并 因此较轻地构造的附加轴的较高加速能力。 这类设计的一个例子是专利EP 594 699B1 (Ehlerding)。在所述的专利中已经提 出使用平行定向的、叠加作用的轴装置，以便能够在这样的机床中在可较小加速的、长程的 轴的整个工作区域内实现轻的、短程的轴的高加速度，所述机床优选设计用于在两个或三 个相互正交定向的轴上加工扁的或平的工件。 由该公开文献已知，在此称为附加轴的较短的分轴可以由一个可在材料上方运动 的龙门架支撑，该龙门架带有支撑附加轴的运动单元，所述运动单元又能沿着龙门架运动， 或者也可以借助于基轴使材料运动，其中，刀具又可以借助于附加轴与由基轴引起的运动 无关地相对于材料运动。同样，也可想到一个或多个支撑刀具的附加轴，所述附加轴在材料 上方沿着作为基轴的固定龙门架运动，而材料借助于另一个与龙门架正交地定向的基轴在 龙门架下面顺着运动。 通常公知的是，替代龙门架，也可以将带有运动的或静止的支撑件的横梁或可运 动或静止的臂或悬臂用作附加轴的载体，并且，所有提及的轴配置也与通常的情况不同，其 中，基轴优选可以使重的机器部分或重的测量物或加工物在水平面上运动，也可以具有空 间上的其它定向。替代测量装置或刀具，轻的或小的测量物或加工物也可以通过附加轴支 撑并通过基轴和附加轴的总运动沿测量装置或刀具导向，而为此无需根本不同的协调。 此外，例如由W0 2006/75209A2(Gattiglio等人)已知，附加轴尽管在物理上相互 正交地定向并且共同在一个借助两个基轴定向的平面上运动，然而，物理的附加轴在该运 动面中并不平行于所述基轴定向，例如，如在WO 2006/75209A2中一样在公共的运动平面 中相对于基轴转过45。。 轴的冗余的、平行定向的作用在此基本上也易于实施，因为即便是普通技术人员 也能借助于最简单的、恒定作用的模拟的、数字的或在计算机技术上考虑的乘法元件毫无 问题地设置为此必需的在两个借助物理轴向定向的笛卡儿坐标系的定向之间的固定变换。 此外，由现有技术已知，也可以使用能以通常很小的角度值旋转地运动的装置来 替代线性运动的附加轴，使得借助于旋转点和测量点或加工点之间足够的间距形成测量装 置或刀具的与测量或加工相关的元件的足够近似线性的运动。如果集束的辐射能(大多是激光束)借助于可摆动的镜或其它偏转元件偏引到加工位置，则为此使用一种变型。这种 意义上的附加轴例如在文献WO 96/29634A1 (Cutler等人)中详细说明，为此特别示意性地 参见该文献的图2和图4。对于其它的刀具(例如可旋转的铣削头)或相应的测量装置，也 可考虑与附加轴相关的类似运动学关系，其中，常常可以附加地沿刀具轴或例如测量探头 轴运动，也用于补偿与相应的基轴正好平行的运动的偏差。 在专利文献EP 1 294 544B1 (Sartorio)中示出了另一种配置，作为相对之前的 现有技术的改进，该专利文献教导可高加速的附加轴的、可两轴式线性运动的并联运动学 概述，这尤其产生这样的优点在如此设计的机器的两个水平的主运动方向上存在就此而 言类似的运动学关系，这能够提高二维的刀具运动的效率。 然而，关于同步运行的轴的实际协调公开甚少。仅仅提及一些在分轴的协调过程 中应遵循的基本的框架性条件。在专利EP 1 294 544B1中从说明书的第段至第 段以及在独立权利要求中对此略有说明。由说明书的上述部分得到的唯一一些信息给出了 以下教导基轴的最大速度必须显著地高于刀具速度，并且，可以由所述条件和已知机器数 据的假设建立必须的公式，以便求出尚未已知的机器数据。 显然基于该尚不完整的教导，在EP 1 758 003Al(Cardinale等人)中首先提出了 轴的一种协调，其应当按照反向运动学原理通过利用所谓的雅各布矩阵(Jacobi-Matrix) 的专门形式以优化的方式使用运动机构的冗余自由度。所有与此有关的论述都是一般性 的，使得其甚至都不足够清楚具体的限制条件在这样的方法中有多重要，更不用说哪些条 件对于完全明确的和可实际使用的、用于轴的协调的解决方案是重要的。在其它的说明、例 子和权利要求中也没有给出于此有关的任何具体参考，尽管例如原则上在所有足够具体的 实施例中、尤其是在有关的激光切割机的情况下，相应的解释(即使不是必须的)是可能 的。如果该方法也应该用于由此表明要求保护的专利技术也能应用于复杂地构造的系统、例如 用于旋转轴或者甚至冗余作用的旋转轴，则该方法不能以一种在没有其它专利技术步骤的情况 下完全允许该应用的方式进行。与已知的现有技术相比，实际上也没有公开技术人员尚未 已知的东西。首先，通过筛选(Filterimg)将运动分配给冗余作用的轴完全不具有新颖性， 并且实际上并不让人惊奇的是附加轴在此(应当)将总运动和基轴的运动之间的差作为运 动执行。另外，重复了在EP 1 294544Bl中基本上可读到的内容基轴的最大速度应选择得 明显比附加轴的最大速度更高(见EP 1 758 003Al，说明书，第32段和权利要求9)。 到目前为止可完全地、具体地理解的是因为仍然不清楚如何对运动的加速度分 量或幅值分量以及同样地对整个轮廓或单独的区段进行"筛选"，所以该方法最后也仅仅相 当于例如来自EP 594 699B1的现有技术，即便权利要求实际上扩展到所有类型的可调节 的物理变量，然而该扩展在此却不再有意义。 然而，该方法在此被列为现有技术，因为对于待解决的问题之一其举例性地正好证明了这一点作为本专利技术在此也应描述的一个方面，如何在更复杂的总加工内部针对多个较小的轮廓特别有效地对附加轴的有效运动的实施进行协调。EP 1 758 003Al在此提出对此进行"筛选"，然而这对于各自封闭的轮廓没有给出可实施的技术教导，但是与用途相关，同步地、冗余地作用的轴非常清楚地显示了对相应的解决方案的需要，所述解决方案应当如用语"筛选"听起来那样是普遍适用的，并且在此提供了对运动轴的有效协调。 就此可以想到一种相对简单的变型，该变型不太适合利用同步地、冗余地作用的轴，因为在EP 1 366 846Bl(Leibinger等人)中关于基轴和附加轴的替代使用进行了明确 描述。具体见那里的图9。 相应地，根据现有技术假设本领域技术人员知道如何在总加工内部区分、求出以 及在尺寸上确定单独的轮廓。 在实际中，大量与此有关的变型为本领域技术人员所熟知或容易想到，这些变型 大多数最终导致至少简化地对加工进行预先模拟，该预先模拟通过所有相关的机器轴中的 最小值增量和最大值增量确定各封闭的运动轨迹的位置和尺寸并将这样获得的数据例如 通过专门的代码或作为注释分配给确定区段的所生成的CNC程序。同样也可以想到在预 处理范围中这样的步骤首先在控制装置中进行，其中，获得本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于带有冗余的、平移作用的轴的测量机或机床的优化的运动协调的方法，其中，冗余的、平移作用的轴形成总运动装置的可线性运动的部分，用于测量装置或刀具相对于待以任意方法探测或加工的测量物或加工物的至少二维的总运动，其中，如果旋转地或并联运动地作用的分运动装置除了其典型的运动能力之外还能够用于测量装置或刀具的冗余平移运动，或者能够仅仅在与用途相关地足够小的运动区域内用于测量装置或刀具的冗余平移运动，则也可以视为冗余平移运动可能性，其中，每个可运动经过较长路程的分轴，在此称为基轴，允许基本上在整个测量空间或加工空间上实现相对低加速的分运动，并且，每个可运动经过较短路程的分轴，在此称为附加轴，基本上执行总运动的一些运动分量，这些运动分量要求超出为基轴确定或设定的最大值的加速度，其中，所有轴的总协调能够直接发生在测量过程或加工过程期间，或者发生在测量过程或加工过程期间的一个流畅的、分区段的预处理中，或者作为总测量过程或总加工过程的一个完整预处理的部分，并且，附加轴在静止状态下或者在相应的总轴无加速地运动期间基本上占据中性起始点的位置，通常在该附加轴的运动范围的中点上，其中，所述中性起始点也可以称为或解释为相应的附加轴的内部零点或局部零点，在所述内部零点或局部零点上加上总运动的相对于相应的基轴冗余地作用的、较高地加速的运动分量，该运动分量给出了附加轴在其运动范围内的位置，其特征在于，在驶向在测量轨迹或加工轨迹范围内的、在中性起始位置总是固定的情况下无法到达的位置的过程中，基轴能够被相应地、适当地制动并且也能够完全进入静止状态，以避免破坏该基轴的运动范围的边界，其中，通过相应地、同时地移动附加轴的中性起始点来补偿基轴的各个相对于总运动所缺少的运动分量，因此基轴的运动范围和各个冗余地作用的附加轴的运动范围基本上相加，得到了在相应的总轴中未细分地可用的工作空间。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A埃勒丁，
申请(专利权)人：通快机床两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]