DE3302063A1 - Device for compensating errors on machine tools or measuring machines and on industrial robots - Google Patents
Device for compensating errors on machine tools or measuring machines and on industrial robotsInfo
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Abstract
Description
Einrichtung zur Kompensation von Fehlern an Werkzeug-Device to compensate for errors in tool
oder Meßmaschinen sowie an Industrie-Robotern Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Kompensation von Fehlern an Werkzeug- oder Meßmaschinen sowie an Industrie-Robotern mit mindestens einem Wegmeßsystem und einer Vorrichtung zur Anzeige bzw. einer Maschinensteuerung zur Weiterverarbeitung der gemessenen Werte.or measuring machines and industrial robots. The invention relates to a device to compensate for errors in machine tools or measuring machines as well as on industrial robots with at least one measuring system and a device for Display or a machine control for further processing of the measured values.
Alle bekannten Werkzeugmaschinen unterliegen Fehlereinflüssen, die dazu führen, daß an den zu fertigenden Werksticken Maß-, Lage- und Formabweichungen von den vorgegebenen Sollwerten entstehen. Auch Meßmaschinen besitzen geometrische Fehler, wie Positions- und Rechtwinkligkeitsfehler, die die Meßergebnisse verfälschen.All known machine tools are subject to error influences that lead to dimensional, positional and shape deviations in the work pieces to be produced arise from the specified setpoints. Measuring machines also have geometrical ones Errors, such as position and squareness errors, which falsify the measurement results.
In zahlreichen Veröffentlichungen wurde bereits über die Auswirkungen einzelner Störparameter, beispielsweise der der Werkstückgewichtsbelastung, der Temperatur-, Reibungs-und Spieleinflüsse sowie der unvermeidlichen Fertigungstoleranzen, wie sie insbesondere bei der Serienproduktion von Werkzeugmaschinen auftreten, berichtet. Teilweise wurden Kompensationsmöglichkeiten der durch diese Störeinflüsse auftretenden Bearbeitungsfehler angedeutet.The effects have already been mentioned in numerous publications individual interference parameters, for example that of the workpiece weight load, the Temperature, friction and play influences as well as the inevitable manufacturing tolerances, how they occur especially in the series production of machine tools. Partly were Compensation options for these disturbances processing errors indicated.
Die Ursachen der durch derartige Störungen auftretenden Fehler an-Werkzeug- und Meßmaschinen lassen sich im wesentlichen auf drei Problemschwerpunkte reduzieren: 1. Herstellungsbedingte Fehler: Unter diese Kategorie fallen in erster Linie Positionierabweichungen innerhalb der Maschine, die beispielsweise durch fehlerhaftes Schleifen der Führungsbahnen, durch Steigungsfehler der Spindel, durch Fehler in den Meßsystemen oder durch eine fehlende Rechtwinkligkeit der Maschinenachsen Maßabweichungen -bei einem vorgesehenen Bearbeitungsproblem bewirken.The causes of the errors in tooling caused by such malfunctions and measuring machines can essentially be reduced to three main problems: 1. Manufacturing-related errors: This category primarily includes positioning errors inside the machine, caused for example by incorrect grinding of the guideways, by pitch errors of the spindle, by errors in the measuring systems or by a Missing perpendicularity of the machine axes Dimensional deviations - if one is intended Cause machining problem.
2. Lastbedingte Fehler: Derartige Lastfehler entstehen statisch durch Verlagerung von Eigengewichten des Schlittens der Werkzeug- bzw. Meßmaschine, insbesondere wenn dieser in extreme Lagepositionen verfahren wird. Bei Werkzeugmaschinen werden solche statischen Lastfehler durch das Eigengewicht aufgespannter Werkstücke verstärkt. Auch infolge der am Werkzeugeingriffpunkt wirkenden Zerspankräfte erfolgt eine Verformung der Werkzeugmaschine, aus welcher Maßabweichungen an der Wirkstelle resultieren. Bei Werkzeugmaschinen werden somit die statischen Lastfehler durch mehr oder weniger stark ausgeprägte dynamische Komponenten überlagert.2. Load-related errors: Such load errors arise statically Relocation of dead weights of the slide of the machine tool or measuring machine, in particular if this is moved to extreme positions. When machine tools are such static load errors are reinforced by the dead weight of clamped workpieces. Deformation also takes place as a result of the cutting forces acting at the tool engagement point of the machine tool, from which dimensional deviations result at the point of action. In machine tools, the static load errors are thus more or less strongly pronounced dynamic components superimposed.
3. Temperaturbedingte Fehler: In Abhängigkeit lokaler Wärmequellen an und in der Werkzeugmaschine sowie als Folge inhomogener Wärmeleitung und somit eines inhomogenen Temperaturfeldes in der Maschine treten Verlagerungen einzelner Bauteile auf, die in ihrer Summe als Gesamtverlagerung an der Wirkstelle meßbar sind.3. Temperature-related errors: Depending on local heat sources on and in the machine tool and as a result of inhomogeneous heat conduction and thus an inhomogeneous temperature field in the machine, displacements occur individual components, which in their sum as a total displacement at the point of action are measurable.
Eine Korrektur herstellungsbedingter Fehler erfolgt bisher meist nur durch Kompensation der Spindelsteigungsfehler, wodurch gewisse Positionierfehler des Wegmeßsystems vermieden werden können. Bei neueren CNC-Steuerungen besteht auch die Möglichkeit, ein Werkstück zu vermessen und der Steuerung Korrekturwerte für einzelne Meßpunkte einzugeben.A correction of manufacturing-related errors has mostly only taken place so far by compensating for the spindle pitch errors, which leads to certain positioning errors the measuring system can be avoided. With newer CNC controls there is also the possibility of measuring a workpiece and the control system for correction values enter individual measuring points.
Rechtwinkligkeitsfehler können auf diese Weise nur mit einem extrem großen Aufwand kompensiert werden.Squareness errors can only be extreme with this way great effort can be compensated.
Daneben existieren ACC-geregelte Werkzeugmaschinen, bei denen meist in Abhängigkeit von der Schnittkraft oder der Stromaufnahme des Hauptmotors die Schnittdaten, wie Vorschub oder Drehzahl, variiert werden. Die Heranziehung der Schnittkraft-Meßresultate zur Kompensation der entstehenden Verlagerung findet jedoch nicht statt, so daß bei allen bisher bekannten Werkzeugmaschinen lastbedingte Fehler in Kauf genommen werden müssen.There are also ACC-controlled machine tools, most of which depending on the cutting force or the power consumption of the main motor Cutting data such as feed rate or speed can be varied. The attraction of the However, cutting force measurement results to compensate for the resulting displacement are found does not take place, so that load-related errors in all previously known machine tools must be accepted.
Mit thermischen Deformationen an Werkzeugmaschinen haben sich viele Arbeiten beschäftigt. Ein Teil der Untersuchungen geht davon aus, daß besonders bei Drehmaschinen in Abhångigkeit von Drehzahl und Zeit Verlagerungen auftreten, die sich als Funktion der Temperaturen an verschiedenen Meßstellen darstellen lassen. Zwar können thermisch bedingte Fehler durch eine thermo-symmetrische Konstruktion der Werkzeugmaschine und durch eine schnelle Späneabfuhr erheblich eingegrenzt werden, völlig verhindert werden können thermische Verlagerungen hingegen nicht. Dies gilt besonders -für Fräsmaschinen.Many have dealt with thermal deformations on machine tools Busy working. Some of the investigations assume that especially Shifts occur in lathes as a function of speed and time, which can be displayed as a function of the temperatures at different measuring points. It is true that thermally-related errors can be caused by a thermo-symmetrical construction the machine tool and can be significantly limited by fast chip removal, However, thermal displacements cannot be completely prevented. this applies especially -for milling machines.
Obwohl bereits vor längerer Zeit Versuche zur regeltechnischen Kompensation derartiger thermisch bedingter Fehler unternommen wurden, um mittels hydraulischer oder pneumatischer Wandler aufgrund von an bestimmten Stellen der Werkzeugmaschine gemessenen Temperaturen eine der Werkzeugzustellung überlagerte Zustellungskorrektur durchzuführen, gestalten sich die regeltechnischen Maßnahmen sehr aufwendig, weil das Auffinden der mathematischen Zuordnung äußerst kompliziert ist.Although attempts to compensate for control technology have been made a long time ago such thermal errors were made to by means of hydraulic or pneumatic converter due to at certain points on the machine tool measured temperatures an infeed correction superimposed on the tool infeed to carry out, the technical control measures are very complex because finding the mathematical assignment is extremely complicated.
Nur durch eine intelligente Kompensationseinrichtung, die mit geeigneten mathematischen Beziehungen aus dem Temperaturniveau eines oder einer bestimmten Anzahl definierter Punkte am Werkzeugmaschinenkörper die thermische Verlagerung' der Maschinenspindel ermittelt und an den Regelkreis geeignet weiterleitet, lassen sich solche Fehler kompensieren.Only through an intelligent compensation device that works with suitable mathematical relationships from the temperature level of a particular Number of defined points on the machine tool body the thermal displacement ' the machine spindle is determined and appropriately forwards to the control loop compensate for such errors.
Von Bedeutung ist hierbei ferner, daß die thermischen Ver--lagerungen außerdem immer im Zusammenhang mit Rechtwinkligkeitsfehlern gesehen werden müssen.It is also important that the thermal displacements must also always be seen in connection with squareness errors.
Zusammenfassend läßt sich somit zum gegenwärtigen Stand der Entwicklung sagen, daß die Ursachen der an Werkzeugmaschinen auftretenden herstellungsbedingten, lastabhängigen und thermischen Verlagerungen ausreichend ermittelt sind. Bei der Kompensation der daraus resultierenden Bearbeitungsfehler sind aber die Möglichkeiten, die sich in Verbindung mit NC- oder CNC-Werkzeugmaschinensteuerungen bieten, bisher kaum genutzt worden. Gewisse Steuerungen bieten zwar Sollwertkorrekturen an, die über ein Software-Programmsystem einmalig eine Fehleranpassung - zumindest in einer Achse -gestatten. Die bekannten Korrekturverfahren sind jedoch ausschließlich. an eine bestimmte Steuerung angepaßt. Als Beispiel sei hier die e Kompensation von Relativverlagerungen bei einigen Drehmaschinen genannt.In summary, the current state of development say that the causes of the production-related, load-dependent and thermal displacements are sufficiently determined. In the Compensation of the resulting processing errors are, however, the possibilities that were offered in connection with NC or CNC machine tool controls, so far hardly used. Certain controls offer setpoint corrections that A one-time error adjustment via a software program system - at least in one Axis -allow. However, the known correction methods are exclusive. at adapted to a specific control. An example is the e compensation of Called relative displacements on some lathes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Kompensation von Fehlern an Werkzeug- oder Meßmaschinen sowie an Industrie-Robotern, die mindestens ein Wegmeßsystem und eine Vorrichtung zur Anzeige bzw. eine Maschinensteuerung zur Weiterverarbeitung der gemessenen Werte besitzen, zu schaffen, die ohne komplizierte und zusätzliche Regeleinrichtungen in der Maschine herstellungsbedingte, lastbedingte und temperaturbedingte Verlagerungen unter Zuhilfenahme der Mikroprozessortechnik kompensiert, wobei die Einrichtung flexibel und in weiteren Bereichen kompatibel sein soll.The invention is based on the object of a device for compensation of errors in machine tools, measuring machines and industrial robots, at least a measuring system and a device for display or a machine control for Further processing of the measured values own to create that without complicated and additional control devices in the machine, production-related, load-related and temperature-related displacements with the help of microprocessor technology compensated, whereby the facility is flexible and compatible in other areas should be.
Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Wegmeßsystem der Werkzeug-oder Meßmaschine sowie des Industrie-Roboters ein Rechner nachgeschaltet ist, der die-vom Wegmeßsystem gemessenen Positionswerte (Istwerte) vor ihrer Anzeige bzw. Weiterverarbeitung mit Korrekturwerten überlagert, die zuvor für alle möglichen Positionen, thermischen Zustände und Lastbedingungen ermittelt wurden und in dem für die Kompensationsaufgabe zuständigen Rechner abgespeichert bzw. in-Abhängigkeit von den herrschenden Betriebsparametern durch diesen berechnet worden sind.The solution to this problem by the invention is thereby characterized in that the measuring system of the machine tool or measuring machine and the industrial robot a computer is connected downstream which the position values measured by the measuring system (Actual values) are superimposed with correction values prior to their display or further processing, the previously for all possible positions, thermal states and load conditions were determined and stored in the computer responsible for the compensation task or calculated by these as a function of the prevailing operating parameters have been.
Da die erfindungsgemäße Einrichtung die vom Wegmeßsystem -gemessenen Istwerte mit den für alle möglichen Positionen, thermischen Zustände und Lastbedingungen gespeicherten bzw.Since the device according to the invention is measured by the measuring system Actual values with the for all possible positions, thermal states and load conditions saved resp.
berechneten Korrekturwerten so überlagert, daß bei der Weitergabe der Meßwerte an den Soll-Istwert-Vergleicher der Maschine dem Lageregelkreis ein "korrigierter Positionswert vorgetäuscht wird, erfolgt bei der erfindungsgemäßen Einrichtung kein Eingriff in den Regelkreis der Maschine, der eine Änderung des Stabilitätsverhaltens zur Folge hat.calculated correction values are superimposed so that when forwarding the measured values to the setpoint / actual value comparator of the machine in the position control loop "corrected position value is simulated, takes place in the case of the invention Set up no intervention in the control loop of the machine, which would result in a change in the Stability behavior has the consequence.
Die erfindungsmäßige Einrichtung ist darüber hinaus unabhängig von der jeweiligen Ausbildung der Maschinensteuerung, da sie zwischen dem jeweiligen Wegmeßsystem und der eigentlichen Maschinensteuerung angeordnet ist und lediglich die dem Soll-Istwert-Vergleicher der Maschinensteuerung zugeführten Istwerte (unter Berücksichtigung der zuvor festgestellten Fehlerquellen) korrigiert. Die den gemessenen Werten (Istwerten) überlagerten Korrekturwerte sind diejenigen Größen, die vorher als herstellungs-, temperatur- oder lastabhängige Fehler meßtechnisch erfaßt und damit gespeichert oder berechnet wurden. Da Meßsysteme an numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen überwiegend derart beschaffen sind, daß sie jeweils nach einem bestimmten Verfahrabstand einen Impuls an die Maschinensteuerung abgeben, welche diese Impulse zählt und so die aktuelle Position ermittelt, genügt es bei der erfindungsmäßigen Einrichtung, im Falle einer notwendig gewordenen Korrektur entweder einen zusätzlichen Impuls zu!suggerieren oder einen tatsächlichen Impuls zu unterdrücken, um die gewünschte Kompensation durchzuführen.The inventive device is also independent of the respective training of the machine control, since they are between the respective Position measuring system and the actual machine control is arranged and only the actual values fed to the setpoint / actual value comparator of the machine control system (under Consideration of previously identified sources of error) corrected. The ones measured Correction values superimposed on values (actual values) are those variables that were previously as manufacturing, temperature or load-dependent errors detected by measurement technology and have been saved or calculated with it. Since measuring systems on numerically controlled Machine tools are predominantly such that they each after one send a pulse to the machine control at a certain travel distance, which counting these impulses and thus determining the current position, it is sufficient in the case of the invention Facility, in the event of a correction that has become necessary, either an additional one Impulse to! Suggest or suppress an actual impulse to get the one you want Perform compensation.
Die Erfindung gestattet somit, herstellungsbedingte Fehler in Abhängigkeit von der Maschinenposition durch translatorische Korrekturen in allen drei Achsen und damit auch Verlagerungen und Verkippungen auszugleichen. Bei mehr als dreiachsig gesteuerten Maschinen kann die Korrektur nicht nur translatorisch, sondern ggf. auch rotatorisch erfolgen.The invention thus allows manufacturing-related errors as a function from the machine position through translational corrections in all three axes and thus also to compensate for displacements and tilting. With more than three axes Controlled machines can do the correction not only translationally, but also, if necessary, can also be done rotationally.
Lastbedingte Verlagerungen und Verkpippungen können ebenso ausgeglichen werden wie Fehler, die durch Wärmedehnungen entstehen.Load-related shifts and tilting can also be compensated become like defects caused by thermal expansion.
Für herstellungsbedingte Fehler ist es zwar erforderlich, diese für jede Maschine einzeln zu ermitteln und in dem Rechner abzuspeichern; die beiden anderen Fehlerarten dagegen, nämlich die lastbedingten und thermischen Fehler, sind weitgehend typbedingt und brauchen daher nur einmal für jeden Maschinentyp bzw. Baureihe ermittelt und gespeichert werden.For manufacturing-related errors, it is necessary to use them for identify each machine individually and store it in the computer; the two other types of errors, namely the load-related and thermal Errors are largely type-dependent and therefore only need once for each machine type or series can be determined and saved.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung werden Lagefehler (Positions- und Rechtwinkligkeitsfehler), vorzugsweise mittels LASER, durch Vergleich von in diskreten Positionsabständen ermittelten Soll- und Istwerten bestimmt und in Form einer Wertetabelle für jede der drei Achsrichtungen gespeichert. Die Abspeicherung der Korrekturwerte erfolgt vorzugsweise binär.According to a further feature of the invention, position errors (position and squareness errors), preferably using LASER, by comparing in setpoints and actual values determined at discrete position distances and in the form a table of values is saved for each of the three axis directions. The storage the correction values are preferably made in binary form.
Der thermische Zustand der Maschine wird erfindungsgemäß durch an mehreren ausgesuchten Stellen angeordnete Temperatursensoren erfaßt; die unter realen Arbeitsbedingungen auftretenden thermischen Verlagerungen der Wirkstelle werden über den gesamten Temperaturbereich gemessen und in Form von mathematischen Beziehungen, bezogen auf jede der drei Achsrichtungen, gespeichert. Die mathematischen Beziehungen zwischen thermischem Zustand der Maschine und auftretenden Verlagerungen werden vorzugsweise durch geeignete Regressionsverfahren ermittelt.According to the invention, the thermal state of the machine is indicated by an temperature sensors arranged at a plurality of selected locations are detected; those under real Thermal displacements of the point of action occurring under working conditions Measured over the entire temperature range and in the form of mathematical relationships, related to each of the three axis directions. The mathematical relationships between the thermal state of the machine and any displacements that occur preferably determined by suitable regression methods.
In Weiterbildung des erfindungsmäßigen Vorschlages werden während des Betriebes der Maschine die Temperaturen an den Meßstellen durch einen Rechner abgefragt, in die mathematischen Beziehungen für die Abweichung in den drei Achsrichtungen eingesetzt und zu Korrekturwerten verarbeitet.In a further development of the inventive proposal are during the operation of the machine the temperatures at the measuring points by a computer queried in the mathematical relationships for the deviation in the three axis directions used and processed to correction values.
Nach einer einmaligen Ermittlung der mathematischen Beziehungen für den jeweiligen Maschinentyp ist somit eine Kompensation thermischer Fehler allein durch Uberwachen der Temperaturen an ausgesuchten Stellen möglich.After a one-off determination of the mathematical relationships for the respective machine type is therefore only a compensation for thermal errors possible by monitoring the temperatures at selected points.
Lastabhängige Fehler werden schließlich gemeinsam mit proportionalen Signalen von Dehnmeßstreifen ermittelt, wobei die zu speichernden Korrekturwerte für die lastabhängigen Fehler vom Einfluß der thermischen Fehler befreit werden.Load-dependent errors are eventually shared with proportional ones Signals from strain gauges determined, with the correction values to be saved for the load-dependent errors are freed from the influence of the thermal errors.
Hierdurch ist es mit der Erfindung möglich, auch lastabhängige Fehler zu korrigieren, wozu während des Betriebes der Maschine laufend die Signale der Dehnmeßstreifen durch einen Rechner abgefragt und die gespeicherten Korrekturwerte der lastabhängigen Fehler entsprechend dem Abfrageergebnis den Istwerten des Wegmeßsystems überlagert werden.This makes it possible with the invention to also detect load-dependent errors to correct, for which purpose the signals of the Strain gauges queried by a computer and the stored correction values the load-dependent error according to the query result, the actual values of the measuring system are superimposed.
Bei den dynamischen Belastungen infolge Schnittkraftschwankungen erfolgt die Korrektur der Verlagerung nur hinsichtlich ihrer zeitlichen Mittelwerte, wobei die Mittelungsdauer sich nach der Dynamik des Regelkreises richtet.In the case of dynamic loads as a result of fluctuations in cutting force the correction of the displacement only with regard to its temporal mean values, whereby the averaging time depends on the dynamics of the control loop.
Die erfindungsmäßige Einrichtung zur Kompensation von Fehlern an Werkzeug- oder Meßmaschinen sowie an Industrie-Robotern ermöglicht somit mit Hilfe eines geringen Meßaufwandes, der lediglich bezüglich der herstellungsbedingten Fehler für jede einzelne Maschine durchgeführt werden muß, ansonsten für eine ganze Maschinenserie ermittelt werden kann, eine vollständige Kompensation der herstellungsbedingten, lastbedingten und thermischen Fehler, ohne daß es hierzu eines Eingriffes in die jeweils vorhandene Maschinensteuerung bedarf.The inventive device to compensate for errors in tool or measuring machines as well as industrial robots thus made possible with the help of a small Measurement effort, the only with regard to the manufacturing errors for each single machine must be carried out, otherwise for a whole machine series can be determined, a complete compensation of the production-related, load-related and thermal errors without interfering with the each existing machine control is required.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kompensations-Einrichtung bei drei messenden Achsen anhand eines Schaltschemas dargestellt.In the drawing is an embodiment of the invention Compensation device with three measuring axes shown on the basis of a circuit diagram.
An verschiedenen Temperaturmeßstellen der Maschine werden die lokalen Temperaturen mittels Temperatursensoren d1 bis dm gemessen. Durch nachgeschaltete Analag-Digital-Wandler W1 bis Wm steht deren Wert digital zur Verfügung. In einem zugeordneten Temperaturprozessor OCP-T'(OCP: one chip processor) werden diese Werte, die durch sequenzielles Ansprechen der einzelnen Wandler W1 bis Wm abgefragt werden, mit den einmalig für einen Maschinentyp erstellten Temperatur-Verlagerungs-Beziehungen verknüpft. The local Temperatures measured by means of temperature sensors d1 to dm. Through downstream Analog-to-digital converters W1 to Wm, their value is available digitally. In one assigned temperature processor OCP-T '(OCP: one chip processor), these values are which are queried by sequentially addressing the individual transducers W1 to Wm, with the temperature-displacement relationships created once for a machine type connected.
Das Ergebnis, nämlich die durch Wärmedehnungen entstandene Verlagerung der Wirkstelle in Relation zu einem vorgegebenen Nullniveau, wird einem Master-Prozessor QCP-M getrennt für jede Achse immer dann zur Verfügung gestellt, wenn die seit der letzten Temperaturkompensation aufgetretene Verlagerung gerade dem kleinsten Verfahrinkrement entspricht. The result, namely the displacement caused by thermal expansion the point of action in relation to a predetermined zero level becomes a master processor QCP-M is made available separately for each axis whenever the The displacement that occurred last temperature compensation, especially the smallest travel increment is equivalent to.
Durch Wegmeßzähler x, y und z werden die vom Wegmeßsystem M kommenden Wegimpulse mitgezählt, wobei der aktuelle Stand aller Achsen jederzeit durch den Master-Prozessor OCP-M abgefragt werden kann.Via measuring counters x, y and z, those coming from the measuring system M are Distance impulses are counted, with the current status of all axes at any time through the Master processor OCP-M can be queried.
Erkennen die Wegmeßzähler x, y, z aufgrund einer vorgegebenen Korrekturtabelle, daß ein Positionswert erreicht ist, der eine Korrektur in einer der Achsen erforderlich macht, so werden Größe des Korrekturwertes (üblicherweise ebensdgroß -wie der kleinste mögliche Verfahrschritt der Maschinensteuerung), Richtung und Angabe der zu korrigierenden Achse dem Master-Prozessor OCP-M übermittelt.Recognize the measuring counters x, y, z on the basis of a given correction table, that a position value has been reached that requires a correction in one of the axes then the size of the correction value (usually just as large as the smallest possible traversing step of the machine control), direction and specification of the one to be corrected Axis transmitted to the master processor OCP-M.
An verschiedenen geeigneten Stellen der Maschine sind Dehnungssensoren e1 bis em angebracht, welche die Oberflächenspannungen messen. In Verbindung mit ihnen zugeordneten Verstärkern V1 bis Vm entstehen zu den Oberflächenspannungen proportionale Spannungssignale. Hieraus berechnet ein Lastprozessor OCP-S in vorbeschriebener Weise die an der Wirkstelle auftretenden Verlagerungen in den einzelnen Achsen als Folge der dort wirkenden Kräfte. Sind voreingestellte Parameter, die für die Berechnung erforderlich sind, von Maschinenpositionen abhängig, so ermittelt der Lastprozessor OCP-S die aktuelle Position über den Master-Prozessor OCP-M. There are strain sensors at various suitable points on the machine e1 to em attached, which measure the surface tension. Combined with assigned to them Amplifiers V1 to Vm arise in addition to the surface tension proportional voltage signals. A load processor OCP-S calculates from this as described above Assign the displacements occurring at the point of action in the individual axes as Follow the forces acting there. Are preset parameters necessary for the calculation are required, depending on the machine positions, so the load processor determines OCP-S the current position via the master processor OCP-M.
Um nicht durch Wärmedehnung hervorgerufene Maschinenspannungen für Lastspannungen zu deuten (und sie dann nochmals zu kompensieren), wird die Größe der lastabhängigen Spannungen um den Einfluß der temperaturabhängigen Spannungen bereinigt. Der Last-Prozessor OCP-S fragt über- den Master-Prozessor OCP-M den aktuellen Zustand im Temperatur-Prozessor OCP-T ab und berücksichtigt diese Werte bei der lastabhängigen Verlagerungsberechnung.In order to avoid machine stresses caused by thermal expansion for Interpreting load stresses (and then compensating them again) becomes the size the load-dependent stresses about the influence of the temperature-dependent stresses adjusted. The load processor OCP-S queries the current one via the master processor OCP-M Status in the temperature processor OCP-T and takes these values into account in the load-dependent displacement calculation.
Auch der Last-Prozessor OCP-S stellt Korrekturgröße und Richtung, für jede Achse getrennt, dem Master-Prozessor OCP-M zur Verfügung.The load processor OCP-S also provides the correction variable and direction, for each axis separately, available to the master processor OCP-M.
Aus allen ihm zugeleiteten Verlagerungsinformationen ermittelt der Master-Prozessor OCP-M für jede Achse den zu korrigierenden Gesamtfehler.From all the relocation information sent to it, the Master processor OCP-M the total error to be corrected for each axis.
Die mit "+" dargestellten Symbole kennzeichnen die Phasenschieber Pxs Pyv Pz für jede Achse. Ein positiver Impuls vom Wegmeßsystem M veranlaßt den Phasenschieber Px bzw.The symbols shown with "+" identify the phase shifters Pxs Pyv Pz for each axis. A positive pulse from the measuring system M causes the Phase shifter Px or
P bzw. P z ebenso wie ein positiver Impuls vom Mastery Prozessor OCP-M,einen positiven Impuls an die Maschinensteuerung S weiterzugeben. Das gleiche gilt für einen negativen Impuls. Heben sich Impuls vom Wegmeßsystem M und Impuls vom Master-Prozessor OCP-M wegen unterschiedlichen Vorzeichens gerade auf, so wird. kein Impuls weitergegeben.P or P z as well as a positive pulse from the mastery processor OCP-M, one to pass on positive impulse to the machine control S. The same applies a negative one Pulse. If the impulse of the measuring system M and Impulse from the master processor OCP-M is currently on due to different signs, so will. no impulse passed on.
Ist im Master-Prozessor OCP-M ein Korrekturwert bestimmt worden; der in einer Achse mehreren Korrekturimpulsen entspricht, so werden diese Impulse hintereinander mit maximal der Taktrate ausgegeben, die von der Maschinensteuerung S noch verarbeitet werden kann.If a correction value has been determined in the master processor OCP-M; the corresponds to several correction pulses in one axis, these pulses are consecutive with a maximum of the clock rate that is still being processed by the machine control S can be.
Uberschreiten die Taktraten der Wegmeßsignale, beispielsweise bei sehr hohen Eilgangsgeschwindigkeiten, jene Grenze, unterhalb derer es dem Master-Prozessor OCP-M möglich ist, Korrekturwerte dazwischenzuschieben, sammelt er die Korrekturwerte und gibt diese erst dann aus, wenn die Taktrate der Meßsignale auf ein genügend reduziertes Niveau gesunken ist. Damit läßt sich vermeiden, daß nicht eindeutige Zustände in den Phasenschiebern PxS PyS Pz entstehen.Exceed the clock rates of the Wegmeßsignale, for example at very high rapid traverse speeds, the limit below which it is the master processor OCP-M is able to insert correction values in between, it collects the correction values and only outputs this when the clock rate of the measurement signals is sufficient reduced level has fallen. This avoids ambiguity States arise in the phase shifters PxS PyS Pz.
Bezugszeichenliste d1 bis dm Temperatursensor e1 bis. em Dehnungssensor M Wegemeßsystem OCP-M Master-Prozessor OCP-S Last-Prozessor OCP-T Temperatur-Prozessor Px,-Py, Pz Phasenschieber S Maschinensteuerung V1 bis Vm Verstärker W1 bis Wm Analog-Digital-Wandler x, y, z Wegmeßzähler LIST OF REFERENCE NUMERALS d1 to dm temperature sensor e1 to. em strain sensor M Distance measuring system OCP-M Master processor OCP-S Load processor OCP-T Temperature processor Px, -Py, Pz phase shifter S machine control V1 to Vm amplifier W1 to Wm analog-digital converter x, y, z measuring counter
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