用于將兩個可運動的單元在相對位置中彼此定位的方法和機器系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于將機器系統(tǒng)的可運動的第一單元和機器系統(tǒng)的可運動的第二單元彼此定位在可預(yù)定的相對位置中的方法，其中，
[0002]-借助第一測量系統(tǒng)使可運動的第一單元運動到第一運動空間內(nèi)的第一位置上，并且
[0003]-借助第二測量系統(tǒng)使可運動的第二單元運動到第二運動空間內(nèi)的第二位置上。
[0004]此外本發(fā)明涉及一種機器系統(tǒng)，所述機器系統(tǒng)包括:
[0005]-可運動的第一單元，其借助至少一個第一驅(qū)動裝置在第一運動空間中可運動，
[0006]-配置給可運動的第一單元的第一測量系統(tǒng)，借助所述第一測量系統(tǒng)，可運動的第一單元可以定位在第一運動空間中的任意的可預(yù)定的位置上，
[0007]-可運動的第二單元，其借助至少一個第二驅(qū)動裝置在第二運動空間中可運動，其中，第一運動空間和第二運動空間具有重合區(qū)域，并且
[0008]-配置給可運動的第二單元的第二測量系統(tǒng)，借助所述第二測量系統(tǒng)，可運動的第二單元可以定位在第二運動空間中的任意的可預(yù)定的位置上。
【背景技術(shù)】
[0009]所述類型的方法以及機器系統(tǒng)原則上已知，例如以工具機的形式，所述工具機的構(gòu)成為可運動的第一單元的加工頭和構(gòu)成為可運動的第二單元的工具架移動到工具更換位置中。加工頭在此借助第一測量系統(tǒng)定位，所述第一測量系統(tǒng)例如包括在運動軸線上的增量或絕對值傳感器。工具架例如可以設(shè)置在鏈上，所述鏈借助第二測量系統(tǒng)定位，所述第二測量系統(tǒng)同樣可以包括增量或絕對值傳感器。通過加工機械手和工具更換系統(tǒng)設(shè)置在一個共同的框架上或通過其布置彼此處于預(yù)定的位置中，可以通過在第一測量系統(tǒng)中預(yù)定第一位置和在第二測量系統(tǒng)中預(yù)定第二位置而移動到加工頭相對于工具架的確定的相對位置中，以便實施工具更換。
[0010]可惜實際中證明，加工機械手和工具更換系統(tǒng)的彼此位置隨時間可能改變。對此的原因是由溫度決定的變形亦或所參與的構(gòu)件的塑性變形以及測量系統(tǒng)的老化現(xiàn)象和傳感器漂移。偏差在此可能這樣大，使得工具或加工頭在工具更換時被損壞或甚至不再能實施工具更換。出于這個原因，這樣的機器系統(tǒng)或其測量系統(tǒng)在安裝之后或也在運行中以有規(guī)律的間隔校準。
[0011]以“校準” 一般地表示用于確定和記錄測量儀器或?qū)嵨锘鶞氏鄬τ趨⒖純x器或參考實物基準的偏差的測量過程。參考儀器或參考實物基準在此也稱為“標準”。所確定的偏差在隨后使用測量儀器時被考慮用于校正顯示的值。
[0012]通過校準第一和第二測量系統(tǒng)，加工頭相對于工具架的通過第一和第二位置確定的相對位置再次與希望的相對位置一致。
[0013]在此不利的是，需要測量機器系統(tǒng)的校準過程是非常耗費的。此外不能確保兩個校準過程之間確定的精度。
[0014]已知的機器系統(tǒng)的另一個缺點也在于，整個第一和第二測量系統(tǒng)必須具有相對高的精度，所述相對高的精度取決于要占據(jù)的相對位置的所要求的精度。尤其是在大的工具更換倉中，對于工具架的正確定位所必需的測量系統(tǒng)可能引起顯著的費用。
[0015]此外，相對位置的可達到的精度基于誤差疊加而顯著處于第一和第二測量系統(tǒng)的精度之下。如果第一測量系統(tǒng)例如具有+/-0.1mm的精度/分辨率并且第二測量系統(tǒng)具有+/-0.2mm的精度/分辨率，則可能對于預(yù)定的相對位置達到+/-0.3mm的精度/分辨率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]因此本發(fā)明的任務(wù)是，給出用于兩個可運動的單元在相對位置中彼此定位的改善的方法和改善的機器系統(tǒng)。尤其是應(yīng)該避免校準過程或至少延長其間隔，并且應(yīng)該提高相對位置的精度/分辨率，其中不必提高或甚至可以減少第一和/或第二測量系統(tǒng)的精度/分辨率。
[0017]本發(fā)明的任務(wù)利用一種開頭所述類型的方法解決，在所述方法中
[0018]-借助第三測量系統(tǒng)使可運動的第一單元和/或可運動的第二單元運動到所述的預(yù)定的相對位置中。
[0019]本發(fā)明的任務(wù)此外利用一種開頭所述類型的機器系統(tǒng)解決，所述機器系統(tǒng)附加地包括
[0020]-第三測量系統(tǒng)，所述第三測量系統(tǒng)設(shè)置用于確定在可運動的第一單元和可運動的第二單元之間的相對位置。
[0021]對于所述相對位置可達到的精度可以通過包括第三測量系統(tǒng)而顯著提高。在機器系統(tǒng)中進行的工作步驟由此變得更準確和更可靠。
[0022]一種優(yōu)選的方法變型方案的特征在于，第一位置和第二位置處于第三測量系統(tǒng)的檢測范圍內(nèi)。
[0023]一種優(yōu)選的機器系統(tǒng)的特征在于，第三測量系統(tǒng)的檢測范圍處于所述重合區(qū)域中。
[0024]以這種方式，對于相對位置可達到的精度(只)與第三測量系統(tǒng)有關(guān)。如果第一至第三測量系統(tǒng)例如具有+/-0.1mm的精度/分辨率，則對于預(yù)定的相對位置可以達到+/-0.1mm的精度/分辨率。誤差疊加因此不會如在現(xiàn)有技術(shù)中導致+/-0.2mm的減少的精度/分辨率。
[0025]補充地提到，“分辨率”一般說明兩個測量值之間最小的可顯示的區(qū)別。而“精度”一般說明測量量和真實量之間的區(qū)別。高的分辨率因此不一定是高的精度的標志并且反之亦然。一般地，精度可以作為測量量和真實量之間的差別或作為兩者的比例(例如以百分數(shù)的相對精度)說明。
[0026]通過提出的措施，此外可以避免校準過程或至少延長其間隔，而用于相對位置的可達到的精度不會受之影響，尤其是也在兩個校準過程之間不受之影響。但當?shù)谝缓?或第二位置不再處于第三測量裝置的測量范圍中時，第一和/或第二測量裝置的校準過程則例如可能是必需的。當?shù)谌郎y量裝置不再足夠準確時，第三測量裝置的校準過程則可能是必需。
[0027]在提出的方法和提出的機器系統(tǒng)中，保持第一和/或第二測量裝置的絕對的數(shù)值對于達到可運動的第一和第二單元之間確定的相對位置實質(zhì)上不重要。通常足夠的是，通過第一和第二位置所預(yù)定的相對位置或最終達到的相對位置處于第三測量系統(tǒng)的測量范圍中的“任意位置”。不需要如在校準過程中的情況下使用參考標準。
[0028]本發(fā)明其他有利的實施方案和進一步擴展方案由從屬權(quán)利要求以及由說明書結(jié)合附圖得出。
[0029]有利的是，
[0030]-至少一個配置給可運動的第一單元的第一驅(qū)動裝置為了移動到第一位置而與第一測量系統(tǒng)耦合，
[0031]-至少一個配置給可運動的第二單元的第二驅(qū)動裝置為了移動到第二位置而與第二測量系統(tǒng)耦合并且
[0032]-第一驅(qū)動裝置和/或第二驅(qū)動裝置為了移動到預(yù)定的相對位置而與第三測量系統(tǒng)、尤其是僅與第三測量系統(tǒng)耦合。
[0033]同樣地，如下機器系統(tǒng)是有利的，所述機器系統(tǒng)包括如下機構(gòu)，所述機構(gòu)用于
[0034]-將第一驅(qū)動裝置備選/附加于第一測量系統(tǒng)地與第三測量系統(tǒng)耦合，和/或
[0035]-將第二驅(qū)動裝置備選/附加于第二測量系統(tǒng)地與第三測量系統(tǒng)耦合。
[0036]因此在所述方法的該變型方案中，借助第一和第二測量系統(tǒng)移動到第一和第二位置。從那里借助第三測量系統(tǒng)移動到預(yù)定的相對位置。為此可能的是，利用第三測量系統(tǒng)確定用于第一和/或第二測量系統(tǒng)的校正值并且借助第一和/或第二測量系統(tǒng)移動到經(jīng)校正的第一和/或第二位置。有利地，為此實際上不需要改變機器系統(tǒng)的傳動調(diào)節(jié)，因為借助第三測量系統(tǒng)僅為第一和/或第二測量系統(tǒng)預(yù)定適配的理論值。但也可設(shè)想，機器系統(tǒng)的驅(qū)動裝置與第一和/或第二測量系統(tǒng)脫耦并且取而代之地連接到第三測量系統(tǒng)上。由此定位調(diào)節(jié)于是直接通過第三測量系統(tǒng)進行。最后所述兩個方法的混合形式也是可能的。例如針對定位調(diào)節(jié)不僅可以考慮由第一/第二測量系統(tǒng)確定的值而且也可以考慮由第三測量系統(tǒng)確定的值。這樣也許可以相對于只使用第一/第二測量系統(tǒng)或只使用第三測量系統(tǒng)的方法顯著改善定位精度。作為示例再次假定，所有測量系統(tǒng)具有+/-0.1mm的精度/分辨率。如果第一 /第二測量系統(tǒng)和第三測量系統(tǒng)的“標度”相互轉(zhuǎn)移(verschieben)，尤其是轉(zhuǎn)移0.05_，則可以通過同時使用第一 /第二測量系統(tǒng)和第三測量系統(tǒng)的測量值將精度/分辨率提高至+/-0.05mm。
[0037]特別有利的是，可運動的第一單元相對于可運動的第二單元的相對位置通過第三測量系統(tǒng)直接測量。由此實際相對位置與理論相對位置的偏差最大與第三測量系統(tǒng)的精度/分辨率相同。如果精度/分辨率例如處于+/-0.1mm,則可以以+/-0.1mm的精度/分辨率確定相對位置。
[0038]但也有利的是，通過經(jīng)由第三測量系統(tǒng)測量可運動的第一單元相對于基準點的位置和測量可運動的第二單元相對于該基準點的位置并且通過所述兩個位置的隨后相減確定可運動的第一單元相對于可運動的第二單元的相對位置。在此有利的是，第三測量系統(tǒng)可以位置固定地裝配在框架上。由此第三測量系統(tǒng)良好被保護以防污染和損壞。必要時考慮可能的誤差疊加。如果第三測量裝置的精度/分辨率例如又處于+/-0.1_，則可以以+/-0.2mm精度/分辨率確定相對位置。
[0039]此外特別有利的是，在達到預(yù)定的相對位置時存儲第一和/或第二測量系統(tǒng)的測量值作為未來的第一和/或第二位置。第一和第二位置因此不必然是恒定的。取而代之地，持續(xù)地再調(diào)整第一和/或第二位置，從而通過第一和第二位置達到的相對位置逐漸持續(xù)地接近或跟蹤希望的理論相對位置或通過第三測量系統(tǒng)確定的實際相對位置。以這種方式保證，第一和第二位置不會隨時間基于所參與的構(gòu)件的由溫度決定的或塑性的變形以及老化現(xiàn)象和第一和/或第二測量系統(tǒng)的傳感器漂移而從第三測量范圍的測量范圍內(nèi)“游移”出。在這里要提到，在該過程中不涉及校準第一和/或第二測量裝置，因為達到可運動的第一和第二單元彼此確定的相對位置不一定要與精確工作的或校準的第一和第二測量系統(tǒng)結(jié)合。正確的相對位置也可以利用“錯誤的”第一和第二位置達到。
[0040]一種優(yōu)選的實施形式的特征在于，第一位置和/或第二位置處于第三測量系統(tǒng)的檢測范圍外。這樣的情況尤其是適合用于如下機器系統(tǒng)，在所述機器系統(tǒng)中多個可運動的第二單元、尤其是工件架相互例如以運輸鏈的形式耦合。通過檢測一個工件架的位置也可以推斷出其余的工件架的位置。由在給定的時刻檢測的工件架的實際位置與理論位置的偏差可以推斷出，在同一個聯(lián)合體中的其他工件架也與理論位置具有相應(yīng)的偏差。可以利用該信息而仍然并且另外以高的精度達到預(yù)定的相對位置。在該變型中也有利的是，第三測量系統(tǒng)不設(shè)置在可運動的單元的共同的工作區(qū)域中并且在那里占用空間。
[0041]一種優(yōu)選的實施形式的特征在于，可運動的第一單元在達到第一位置之前和/或可運動的第二單元在達到第二位置之前通過第三測量系統(tǒng)檢測。在可運動的單元(例如運輸鏈的工件架)的預(yù)定的并且因此已知的運動過程中，在前部地帶中已經(jīng)可以避免實際位置和理論位置之間稍后的偏差。
[0042]一種優(yōu)選的實施形式的特征在于，可運動的第一單元在達到第一位置之前和/或可運動的第二單元在達到第二位置之前的檢測通過第三測量系統(tǒng)在預(yù)定的時刻關(guān)于基準點進行。該措施提高精度并且特別是對于連續(xù)運動的單元有利。
[0043]一種優(yōu)選的實施形式的特征在于，第三測量系統(tǒng)檢測至少一個所述可運動的單元的位置和/或大小和/或形狀和/或檢測在至少一個所述可運動的單元上的工件或工具的布置結(jié)構(gòu)或類型。因此不僅存在檢測這樣的可運動的單元(例如運輸鏈的工件架)的可