[发明专利]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

说明书

技术领域

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，其相互叠置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。

背景技术

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 594699B1(Ehlerding)。在所述的专利 中已经提出使用平行定向的、重叠作用的轴装置，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，该机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支撑，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WO 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 1294544B1(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 1294544B1中从说 明书的第[24]段至第[39]段以及在独立权利要求中对此略有说明。尤其认为 重要的是(从说明书第[36]段起)：基轴可以比最高加工速度明显更快地运 动。这应导致在同步的总运动的过程中，在附加轴高加速地超前之后并且 在重新高加速之前，基轴能够再次赶上，因此附加轴不会在下一次运动之 前就已经处于其最大运动区域的边缘，以至于不能再或不足以继续高加速 地、协调同步地运动，并且因此可能出现不希望的不连续性，特别是在刀 具作多维运动的过程中。