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DE102011089061B4 - Coordinate measuring machine and method for operating a coordinate measuring machine - Google Patents

Coordinate measuring machine and method for operating a coordinate measuring machine Download PDF

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DE102011089061B4 DE102011089061.0A DE102011089061A DE102011089061B4 DE 102011089061 B4 DE102011089061 B4 DE 102011089061B4 DE 102011089061 A DE102011089061 A DE 102011089061A DE 102011089061 B4 DE102011089061 B4 DE 102011089061B4
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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Koordinatenmessgeräts (11), wobei eine Mechanik (3) zum Verstellen eines Sensors (9) relativ zu einer Werkstückauflage (1) in zumindest einer Richtung (x) vorgesehen ist und diese Mechanik (3) wenigstens einen Elektromotor (M) aufweist, über den die Verstellung des Sensors (9) oder der Werkstückauflage (1) in dieser Richtung angetrieben wird und wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:a) ein elektrischer Antriebstrom (Iist), der durch den Elektromotor (M) fließt, um eine Bewegung des Elektromotors (M) und auf diese Weise eine Bewegung des Sensors (9) oder der Werkstückauflage (1) zu bewirken, wird gemessen,b) eine Ist-Position (vist) des Sensors (9) oder der Werkstückauflage (1) in der durch den Elektromotor (M) angetriebenen Richtung (x) wird gemessen,c) eine Regelabweichung (Ax) zwischen der gemessenen Ist-Position (xist) und einer vorgegebenen Soll-Position (xsoll) wird durch Ermittlung der Differenz zwischen der gemessenen Ist-Position (xist) und der vorgegebenen Soll-Position (xsoll) bestimmt,d) aufgrund der Regelabweichung wird durch einen Regler (14) eine Stellgröße (vsteuer) ermittelt, die zur einzustellenden Geschwindigkeit des Sensors (9) oder der Werkstückauflage (1) in der durch den Elektromotor (M) angetriebenen Richtung (x) proportional ist,e) abhängig von der durch den Regler (14) ermittelten Stellgröße (vsteuer) wird ein Stromgrenzwert (Imax) oder ein Stromgrenzwertband (d. h. ein Bereich von Werten für den Antriebstrom, der durch einen unteren Stromgrenzwert Imin und einen oberen Stromgrenzwert Imax definiert ist) für den elektrischen Antriebstrom ermittelt, undf) wenn der elektrische Antriebstrom den in Schritt (e) ermittelten Stromgrenzwert (Imax) erreicht und/oder wenn der elektrische Antriebstrom den ermittelten Stromgrenzwert (Imax) überschreitet oder wenn das Stromgrenzwertband (Imin, Imax) verlassen wird, wird die Bewegung der Mechanik (3) zumindest in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung angehalten.Method for operating a coordinate measuring machine (11), a mechanism (3) for adjusting a sensor (9) relative to a workpiece support (1) in at least one direction (x) and this mechanism (3) having at least one electric motor (M) has, via which the adjustment of the sensor (9) or the workpiece support (1) is driven in this direction and wherein the method comprises the following steps: a) an electric drive current (Iist) that flows through the electric motor (M) to Movement of the electric motor (M) and in this way a movement of the sensor (9) or the workpiece support (1) is measured, b) an actual position (vist) of the sensor (9) or the workpiece support (1) in the direction (x) driven by the electric motor (M) is measured, c) a control deviation (Ax) between the measured actual position (xist) and a specified target position (xsoll) is determined by determining the difference between the measured actual Position (xist) un d) the specified target position (xsoll) is determined, d) on the basis of the control deviation, a controller (14) determines a manipulated variable (vcontrol) that is used by the electric motor to set the speed of the sensor (9) or the workpiece support (1) (M) is proportional to the driven direction (x), e) depending on the manipulated variable (vcontrol) determined by the controller (14), a current limit value (Imax) or a current limit value band (i.e. H. a range of values for the drive current, which is defined by a lower current limit value Imin and an upper current limit value Imax) determined for the electrical drive current, andf) when the electrical drive current reaches the current limit value (Imax) determined in step (e) and / or if the electrical drive current exceeds the determined current limit value (Imax) or if the current limit value band (Imin, Imax) is left, the movement of the mechanism (3) is stopped at least in the direction driven by the electric motor.

Description

Die Erfindung betrifft ein Koordinatenmessgerät und ein Verfahren zum Betreiben eines Koordinatenmessgeräts. Das Koordinatenmessgerät weist eine Mechanik (siehe rein Beispielhaft die Mechanik 3 vom Portaltyp in 1) auf zum Verstellen eines Sensors relativ zu einer Werkstückaufnahme in zumindest einer Richtung, wobei die Mechanik wenigstens einen Elektromotor aufweist, über den die Verstellung des Sensors oder der Werkstückaufnahme in dieser Richtung angetrieben wird. Dabei wird ein elektrischer Antriebsstrom gemessen, der durch den Elektromotor fließt, um auf diese Weise eine Bewegung des Elektromotors und auf diese Weise eine Bewegung des Sensors oder der Werkstückaufnahme zu bewirken. Der gemessene Antriebsstrom wird hierbei mit einem Stromgrenzwert oder einem Stromgrenzwertband verglichen und, wenn der elektrische Antriebsstrom den Stromgrenzwert erreicht und/oder überschreitet oder wenn das Stromgrenzwertband verlassen wird, wird die Bewegung der Mechanik zumindest in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung angehalten.The invention relates to a coordinate measuring machine and a method for operating a coordinate measuring machine. The coordinate measuring machine has a mechanism (see, purely as an example, the mechanism 3 of the portal type in 1 ) to adjust a sensor relative to a workpiece holder in at least one direction, the mechanism having at least one electric motor, via which the adjustment of the sensor or the workpiece holder is driven in this direction. In this case, an electric drive current is measured which flows through the electric motor in order to bring about a movement of the electric motor and in this way a movement of the sensor or the workpiece holder. The measured drive current is compared with a current limit value or a current limit value band and, when the electrical drive current reaches and / or exceeds the current limit value or when the current limit value band is left, the movement of the mechanics is stopped at least in the direction driven by the electric motor.

Ein solches Koordinatenmessgerät ist aus dem US-Patent US 7 627 957 B2 und aus dessen Prioritätsanmeldung, nämlich der Druckschrift DE 10 2006 003 362 A1 , bekannt. Hierin wird ein Koordinatenmessgerät der eingangs genannten Art und ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben eines solchen Koordinatenmessgerätes gezeigt. Der besagte Stromgrenzwert oder das besagte Stromgrenzwertband wird hierin abhängig von einer Soll-Geschwindigkeit und/oder abhängig von einer Soll-Beschleunigung, mit denen die Bewegung des Elektromotors und damit die Bewegung des Sensors oder der Werkstückaufnahme in der betreffenden Richtung ablaufen soll, ermittelt. Hierzu ist ein funktionaler Zusammenhang zwischen der Soll-Geschwindigkeit und/oder der Soll-Beschleunigung einerseits und dem Stromgrenzwert des Antriebsstromes oder dem Stromgrenzwertband des Antriebsstromes andererseits fest vorgegeben.Such a coordinate measuring machine is from the US patent US 7 627 957 B2 and from its priority application, namely the document DE 10 2006 003 362 A1 , known. A coordinate measuring device of the type mentioned at the beginning and a corresponding method for operating such a coordinate measuring device are shown here. Said current limit value or said current limit value band is determined here as a function of a setpoint speed and / or as a function of a setpoint acceleration with which the movement of the electric motor and thus the movement of the sensor or the workpiece holder should take place in the relevant direction. For this purpose, a functional relationship between the target speed and / or the target acceleration on the one hand and the current limit value of the drive current or the current limit value band of the drive current on the other hand is firmly specified.

Hierdurch wird wirkungsvoll ein Koordinatenmessgerät geschaffen, das bei Kollision von beweglichen Komponenten der besagten Mechanik, wie beispielsweise eines in einer Koordinatenrichtung beweglichen Messschlittens, oder des besagten Sensors oder der besagten Werkstückaufnahme mit Personen oder mit Gegenständen verhindert, dass der Elektromotor weiterhin betrieben wird, obwohl eine Kollision stattgefunden hat. Aufgrund der dynamischen Anpassung des Stromgrenzwertes oder des Stromgrenzwertbandes in Abhängigkeit von der Soll-Geschwindigkeit und/oder der Soll-Beschleunigung kann außerdem sichergestellt werden, dass Kollisionen bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen erkannt werden.This effectively creates a coordinate measuring device that prevents the electric motor from continuing to operate in the event of a collision of moving components of the said mechanics, such as a measuring slide movable in one coordinate direction, or the said sensor or the said workpiece holder with people or objects, even though one Collision has occurred. Due to the dynamic adaptation of the current limit value or the current limit value band as a function of the target speed and / or the target acceleration, it can also be ensured that collisions are recognized at different speeds and accelerations.

Koordinatenmessgeräte mit einer derartigen Funktionalität funktionieren zuverlässig. Allerdings ist die Inbetriebnahme des Verfahrens teils relativ aufwändig, weil der Zusammenhang zwischen der Soll-Geschwindigkeit und/oder der Soll-Beschleunigung einerseits und dem durch den Elektromotor fließenden Strom andererseits durch teils aufwändige Messreihen ermittelt werden muss. Der Regler nämlich reagiert auf eine vorgegebene Soll-Geschwindigkeit und/oder eine Soll-Beschleunigung mit einem bestimmten zeitlichen Verhalten, das bei der Bestimmung des Stromgrenzwertes oder des Stromgrenzwertbandes mitberücksichtigt werden muss. Bei Beschleunigungsvorgängen beispielsweise neigt die nur begrenzt steife Mechanik zu Schwingungen, die dementsprechend zu einer Variation des Antriebsstroms führen. Ein anderes Beispiel ist der zeitliche Versatz, der zwischen dem Zeitpunkt einer neuen Soll-Geschwindigkeit und/oder einer neuen Soll-Beschleunigung einerseits liegt und dem Zeitpunkt der damit verbundenen tatsächlichen Änderung des Antriebsstroms andererseits liegt.Coordinate measuring machines with this type of functionality work reliably. However, the commissioning of the method is sometimes relatively complex because the relationship between the target speed and / or the target acceleration on the one hand and the current flowing through the electric motor on the other hand has to be determined by sometimes complex series of measurements. The controller reacts to a specified target speed and / or a target acceleration with a specific time behavior that must be taken into account when determining the current limit value or the current limit value band. During acceleration processes, for example, the only limited stiffness of the mechanics tends to vibrate, which accordingly leads to a variation in the drive current. Another example is the time offset that lies between the point in time of a new setpoint speed and / or a new setpoint acceleration on the one hand and the point in time of the associated actual change in the drive current on the other.

Ein anderes Koordinatenmessgerät, welches praktisch genau dasselbe Verfahren benutzt, wie es in der Druckschrift US 7 627 957 B2 und der Druckschrift DE 10 2006 003 362 A1 gezeigt ist, ist in der Druckschrift US 2011 / 0 192 044 A1 gezeigt.Another coordinate measuring machine which practically uses exactly the same method as in the document US 7 627 957 B2 and the pamphlet DE 10 2006 003 362 A1 is shown in the document US 2011/0 192 044 A1 shown.

Außerdem ist aus der Druckschrift DE 100 24 976 A1 allgemein eine Drehmomentregeleinrichtung bekannt, welche einen Ist-Antriebsstrom eines Elektromotors mit einem Soll-Antriebsstrom des Elektromotors vergleicht und in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses ein Stellgrößensignal erzeugt. Es wird dafür gesorgt, dass der Antriebsstrom aufgrund des Vergleichs mit einem maximal erlaubten Antriebsstrom unterhalb des maximal erlaubten Wertes liegt, um so ein hartes Anschlagen eines Prüfelements an einem Körper zu vermeiden.It is also from the pamphlet DE 100 24 976 A1 Generally a torque control device is known which compares an actual drive current of an electric motor with a setpoint drive current of the electric motor and generates a manipulated variable signal as a function of the comparison result. It is ensured that the drive current, based on the comparison with a maximum permitted drive current, is below the maximum permitted value in order to avoid a test element hitting hard against a body.

Nachteilig an einer solchen Vorgehensweise ist es jedoch, dass der Antriebsstrom auch dann durch den Maximalwert begrenzt ist, wenn sich das Prüfelement nicht in der Nähe des zu vermessenden Werkstücks befindet. Die Geschwindigkeit, mit der das Prüfelement bewegt werden kann, und die Beschleunigung sind daher begrenzt.However, a disadvantage of such a procedure is that the drive current is also limited by the maximum value when the test element is not in the vicinity of the workpiece to be measured. The speed at which the test element can be moved and the acceleration are therefore limited.

Aus der Druckschrift JP 2008 - 32 475 A ist ein Oberflächenmessgerät bekannt, bei dem ein taktiler Taststift mit einer zu vermessenden Oberfläche in Berührung kommt. Um ein Abbrechen des Taststiftes bei zu hoher Belastung zu vermeiden, kann eine Anomalie in der Belastung des Taststiftes festgestellt werden. Dazu ist im Oberflächenmessgerät für jeden der Antriebsmotoren, über den der Taststift relativ zur zu vermessenden Oberfläche bewegt wird, eine Geschwindigkeitsermittlungseinheit vorgesehen, über die jeweils die Rotationsgeschwindigkeit des betreffenden Antriebsmotors gemessen wird. Außerdem ist für jeden dieser Antriebsmotoren auch eine Strommesseinheit vorgesehen, über die der jeweilige Motorstrom des betreffenden Antriebsmotors gemessen wird. Eine mit den Geschwindigkeitsermittlungseinheiten und den Strommesseinheiten verbundene Taststift-Anomalie- Ermittlungseinheit ermittelt hierbei eine anomale Belastung im Taststift, sofern die für einen jeweiligen Antriebsmotor gemessene Geschwindigkeit einen vordefinierten Schwellwert unterschreitet und gleichzeitig der gemessene Strom des betreffenden Antriebsmotors einen Schwellwert für den Strom überschreitet.From the pamphlet JP 2008 - 32 475 A a surface measuring device is known in which a tactile stylus comes into contact with a surface to be measured. In order to prevent the stylus from breaking off when the load is too high, an anomaly in the loading of the stylus can be detected. For this purpose, a speed determination unit is provided in the surface measuring device for each of the drive motors via which the stylus is moved relative to the surface to be measured relevant drive motor is measured. In addition, a current measuring unit is also provided for each of these drive motors, via which the respective motor current of the drive motor in question is measured. A stylus anomaly determination unit connected to the speed determination units and the current measuring units determines an abnormal load in the stylus if the speed measured for a respective drive motor falls below a predefined threshold value and at the same time the measured current of the drive motor concerned exceeds a threshold value for the current.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Koordinatenmessgerät und ein Verfahren zum Betreiben eines Koordinatenmessgeräts der oben angegebenen Art mit einem sich an die jeweilige Beschleunigung und/oder Geschwindigkeit anpassenden Stromgrenzwert oder Stromgrenzwertband für den Antriebsstrom anzugeben, mit dem der Stromgrenzwert oder das Stromgrenzwertband einfacher und insbesondere präziser an den Antriebsstrom angepasst wird.It is the object of the present invention to specify a coordinate measuring machine and a method for operating a coordinate measuring machine of the type specified above with a current limit value or current limit value band for the drive current that is adapted to the respective acceleration and / or speed, with which the current limit value or the current limit value band is simpler and easier in particular is adapted more precisely to the drive current.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der beigefügten unabhängigen Patentansprüche 1 und 16 gelöst.The object is achieved by the subject matter of the attached independent patent claims 1 and 16.

Gemäß einem wesentlichen Gedanken der vorliegenden Erfindung wird eine Ist-Position des Sensors oder der Messauflage in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung gemessen. Hieraus wird eine Regelabweichung zwischen der gemessenen Ist-Position und einer vorgegebenen Soll-Position durch Ermittlung der Differenz zwischen der gemessenen Ist-Position und der vorgegebenen Soll-Position bestimmt. Aufgrund der Regelabweichung wird durch einen Regler, der oftmals als Lageregler bezeichnet wird, dann eine Stellgröße, insbesondere eine Geschwindigkeitsstellgröße ermittelt, die zur einzustellenden Geschwindigkeit des Sensors oder der Werkstückauflage in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung proportional ist. Der Stromgrenzwert oder das Stromgrenzwertband für den elektrischen Antriebsstrom wird dann aus dieser Stellgröße ermittelt.According to an essential concept of the present invention, an actual position of the sensor or of the measurement support is measured in the direction driven by the electric motor. From this, a control deviation between the measured actual position and a predefined setpoint position is determined by determining the difference between the measured actual position and the predefined setpoint position. On the basis of the control deviation, a controller, which is often referred to as a position controller, then determines a manipulated variable, in particular a manipulated speed variable, which is proportional to the speed to be set for the sensor or the workpiece support in the direction driven by the electric motor. The current limit value or the current limit value band for the electrical drive current is then determined from this manipulated variable.

Dies ist aus folgenden Gründen überraschend. Der Fachmann hatte bei einer Betrachtung des aus dem Stand der Technik bekannten Verfahrens die Erwartung, dass nur die Soll-Geschwindigkeit und/oder die Soll-Beschleunigung eine zuverlässige Bestimmung des Stromgrenzwertes zur Erkennung einer Kollision erlaubt. Der Grund dafür ist, dass die Geschwindigkeit und die Beschleunigung des Sensors oder der Werkstückauflage in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung durch die Soll-Geschwindigkeit und die Soll-Beschleunigung vorgegeben sind, weil diese Größen aus den Fahrbefehlen des Messablaufes abgeleitet werden. Eine durch einen Regler ermittelte Stellgröße hingegen, in die insbesondere die Ist-Position eingegangen ist, ist durch das Regelungsverhalten des Koordinatenmessgerätes festgelegt und ist daher durch den Messablauf nicht eindeutig vorherbestimmt. Für den Fall einer Kollision bestanden daher Vorbehalte, ob die Auswertung der Stellgröße eines Reglers zu einer frühzeitigen Kollisionserkennung führt. Überraschend ist hierbei nunmehr die Erkenntnis, dass zur Festlegung des Stromgrenzwertes oder des Stromgrenzwertbandes gerade nicht mehr der funktionale Zusammenhang zwischen der Soll-Beschleunigung und/oder der Soll-Geschwindigkeit betrachtet wird, sondern die Stellgröße eines Reglers zur Ermittlung des Stromgrenzwertes oder des Stromgrenzwertbandes verwendet wird.This is surprising for the following reasons. When considering the method known from the prior art, the person skilled in the art had the expectation that only the setpoint speed and / or the setpoint acceleration would allow a reliable determination of the current limit value for detecting a collision. The reason for this is that the speed and the acceleration of the sensor or the workpiece support in the direction driven by the electric motor are specified by the target speed and the target acceleration, because these variables are derived from the travel commands of the measurement sequence. On the other hand, a manipulated variable determined by a controller, which in particular includes the actual position, is defined by the control behavior of the coordinate measuring machine and is therefore not clearly predetermined by the measurement sequence. In the event of a collision, there were therefore reservations as to whether the evaluation of the manipulated variable of a controller would lead to an early collision detection. What is surprising here is the knowledge that to determine the current limit value or the current limit value band, the functional relationship between the target acceleration and / or the target speed is no longer considered, but the manipulated variable of a controller is used to determine the current limit value or the current limit value band .

Die Bestimmung der Ist-Position kann hierbei auf unterschiedliche Arten stattfinden. Beispielsweise kann die Ist-Position aus den Maßstabswerten eines durch den Elektromotor angetriebenen Messschlittens der Mechanik bestimmt werden. Diese Maßstabswerte geben die aktuelle Position des betreffenden Messschlittens in der betreffenden Bewegungsrichtung des jeweiligen Messschlittens an. Alternativ könnte zur Bestimmung der Ist-Position beispielsweise auch ein Beschleunigungssensor verwendet werden der beispielsweise am betreffenden Messschlitten oder am Sensor befestigt ist. Der betreffende Beschleunigungssensor liefert hierbei unmittelbar die Ist-Beschleunigung. Die Ist-Position kann aus dem Signal des Beschleunigungssensors durch zweifache zeitliche Integration gewonnen werden.The actual position can be determined in different ways. For example, the actual position can be determined from the scale values of a mechanical measuring slide driven by the electric motor. These scale values indicate the current position of the relevant measuring slide in the relevant direction of movement of the respective measuring slide. Alternatively, an acceleration sensor could also be used to determine the actual position, for example, which is attached to the relevant measuring slide or to the sensor. The acceleration sensor in question directly supplies the actual acceleration. The actual position can be obtained from the signal from the acceleration sensor by integrating twice over time.

Prinzipiell kann auch der mit dem Elektromotor zur Erfassung der aktuellen Ist-Drehzahl verbundene Tachogenerator zur Messung der Ist-Position verwendet werden. Da die Ist-Drehzahl proportional zur aktuellen Geschwindigkeit des angetriebenen Messschlittens und damit zur Geschwindigkeit des Sensors in der betreffenden Richtung ist, kann das durch den Tachogenerator gelieferte Signal selber schon als Ist-Geschwindigkeit verwendet werden. Durch zeitliche Integration des Signals des Tachogenerators kann damit die Ist-Position ermittelt werden.In principle, the tachometer generator connected to the electric motor for recording the current actual speed can also be used to measure the actual position. Since the actual speed is proportional to the current speed of the driven measuring slide and thus to the speed of the sensor in the relevant direction, the signal supplied by the tachometer generator can itself be used as the actual speed. The actual position can be determined by integrating the signal from the tachometer generator over time.

Zur Ermittlung des Stromgrenzwertes oder des Stromgrenzwertbandes kann aus der vom Regler ermittelten Stellgröße ein erwarteter Antriebsstrom ermittelt werden, der einem erwarteten Wert für den tatsächlichen elektrischen Antriebsstrom entspricht, der für die aktuelle Stellgröße erwartet wird. Die Ermittlung des erwarteten Antriebsstroms kann generell auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Beispielsweise kann eine Tabelle vorgegeben sein, in der für eine Vielzahl von unterschiedlichen Werten der Stellgröße jeweils Werte für den erwarteten Antriebsstrom abgelegt sind. Zwischenwerte können gegebenenfalls über Interpolation ermittelt werden.To determine the current limit value or the current limit value band, an expected drive current can be determined from the manipulated variable determined by the controller, which corresponds to an expected value for the actual electrical drive current that is expected for the current manipulated variable. The expected drive current can generally be determined in different ways. For example, a table can be specified in which values for the expected drive current are stored for a large number of different values of the manipulated variable. If necessary, intermediate values can be determined via interpolation.

Die Ermittlung der Werte für eine solche Tabelle kann wie folgt erfolgen.The values for such a table can be determined as follows.

Wie bereits oben ausgeführt, ist die Stellgröße ja proportional zu einer einzustellenden Geschwindigkeit des Sensors oder der Werkstückauflage in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung. Daher kann der Sensor oder die Werkstückauflage in der betreffenden durch den Elektromotor angetriebenen Richtung einfach mit unterschiedlichen konstanten Geschwindigkeiten verfahren werden und hierbei sowohl die auftretenden Stellgrößen, als auch die zugehörigen auftretenden Antriebsströme gemessen werden. Die sich hierbei ergebenden Stellgrößen und die zugehörigen Antriebsströme werden dann in einer Tabelle abgelegt. Aus der so erzeugten Tabelle kann dann ein erwarteter Antriebstrom ausgelesen werden, in dem die aktuelle Stellgröße ermittelt wird und aus der Tabelle der zugehörige Antriebstrom ausgelesen wird.As already stated above, the manipulated variable is proportional to a speed to be set for the sensor or the workpiece support in the direction driven by the electric motor. Therefore, the sensor or the workpiece support can simply be moved in the relevant direction driven by the electric motor at different constant speeds and both the manipulated variables that occur and the associated drive currents that occur can be measured. The resulting manipulated variables and the associated drive currents are then stored in a table. An expected drive current can then be read from the table generated in this way, in which the current manipulated variable is determined and the associated drive current is read out from the table.

Die Antriebsströme im Elektromotor sind nicht nur von der Geschwindigkeit des Sensors oder der Werkstückauflage in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung abhängig, sondern in erheblichem Maße auch von der Beschleunigung des Sensors oder der Werkstückauflage in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung abhängig. Eine wesentlich präzisere Ermittlung des erwarteten Antriebsstroms im Elektromotor kann dann erzielt werden, wenn eine Tabelle vorgesehen wird, in der sowohl die Stellgröße berücksichtigt wird, als auch eine Beschleunigung.The drive currents in the electric motor are not only dependent on the speed of the sensor or the workpiece support in the direction driven by the electric motor, but also to a considerable extent on the acceleration of the sensor or the workpiece support in the direction driven by the electric motor. A much more precise determination of the expected drive current in the electric motor can be achieved if a table is provided in which both the manipulated variable and an acceleration are taken into account.

Eine Tabelle, in der sowohl die Stellgröße, wie auch eine tatsächliche Beschleunigung berücksichtigt wird, kann wie folgt aufgenommen werden. Der Sensor oder die Werkstückauflage wird in der betreffenden durch den Elektromotor angetriebenen Richtung mit einer konstanten Ist-Beschleunigung verfahren. Während des Beschleunigungsvorganges erhöht sich kontinuierlich die Ist-Geschwindigkeit und damit auch die hierzu proportionale Stellgröße. Während des Beschleunigungsvorganges wird dann für bestimmte Werte der Stellgröße der zugehörige Antriebstrom gemessen. Dieser Vorgang wird für eine Vielzahl von unterschiedlichen Ist-Beschleunigungen wiederholt. Die gemessenen Antriebsströme in Abhängigkeit von der jeweiligen Ist-Beschleunigung und der jeweiligen Stellgröße werden dann in der Tabelle hinterlegt.A table in which both the manipulated variable and an actual acceleration are taken into account can be included as follows. The sensor or the workpiece support is moved in the relevant direction driven by the electric motor with a constant actual acceleration. During the acceleration process, the actual speed increases continuously and thus also the manipulated variable proportional to it. During the acceleration process, the associated drive current is then measured for certain values of the manipulated variable. This process is repeated for a large number of different actual accelerations. The measured drive currents depending on the respective actual acceleration and the respective manipulated variable are then stored in the table.

Aus der so erzeugten Tabelle kann dann im Messbetrieb ein erwarteter Antriebstrom ausgelesen werden, in dem die Stellgröße und die Ist-Beschleunigung ermittelt werden und aus der Tabelle der zugehörige Antriebstrom ausgelesen wird.From the table generated in this way, an expected drive current can then be read out in the measuring mode, in which the manipulated variable and the actual acceleration are determined and the associated drive current is read out from the table.

Anstelle der gemessenen Ist-Beschleunigung aist kann bei der Ermittlung des erwarteten Antriebsstroms ganz allgemein eine aktuelle Beschleunigung aakt verwendet werden, die zumindest näherungsweise die aktuelle Beschleunigung des Sensors oder der Werkstückauflage in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung repräsentiert. Beispielsweise kann eine vorgegebene Soll-Beschleunigung asoll verwendet werden, die von der Steuerung aufgrund des Messablaufes vorgegeben wird. Dies ist deshalb möglich, weil die Soll-Beschleunigung asoll ja relativ ähnlich der tatsächlichen Ist-Beschleunigung aist ist.Instead of the measured actual acceleration a is the expected driving current, a current acceleration a act are used in the determination generally at least approximately representing the current acceleration of the sensor or the workpiece support in the driven by the electric motor direction. For example, a predefined setpoint acceleration a setpoint can be used, which is predefined by the control based on the measurement sequence. This is possible because the target acceleration a supposed relatively similar to the actual actual acceleration a is.

Es kann als aktuelle Beschleunigung aakt auch die zeitliche Ableitung asteuer der Stellgröße Vsteuer verwendet werden. Der Grund hierfür ist, dass die besagte Stellgröße Vsteuer zur einzustellenden Geschwindigkeit des Sensors oder der Werkstückauflage in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung proportional ist, so dass damit also auch eine zeitliche Ableitung der Stellgröße Vsteuer proportional zur aktuellen Beschleunigung aakt ist.It may also be the time derivative of the manipulated variable V can be used as a tax, tax actual acceleration a act. The reason for this is that the said control value V is controlled in proportion to the adjusted speed of the sensor or the workpiece support in the driven by the electric motor direction in order thus also a time derivative of the manipulated variable V so that the control is proportional to the actual acceleration a act.

Es kann ferner als aktuelle Beschleunigung aakt auch ein Mittelwert aakt-mittel aus wenigstens zwei der genannten Größen gemessene Ist-Beschleunigung aist, vorgegebene Soll-Beschleunigung asoll und zeitliche Ableitung asteuer der Stellgröße Vsteuer verwendet werden. It may also as the current acceleration a act, an average a nude - middle of at least two sizes of said measured actual acceleration a is given a desired acceleration to and time derivative of the manipulated variable V are used controlling a control.

Im Messbetrieb wird dann die Stellgröße vsteuer und die aktuelle Beschleunigung aakt, also entweder die Ist-Beschleunigung aist oder die Soll-Beschleunigung asoll oder die Ableitung asteuer der Stellgröße Vsteuer oder ein Mittelwert aakt-mittel aus wenigstens zwei der Größen Soll-Beschleunigung asoll, Ist-Beschleunigung aist und Ableitung asteuer der Stellgröße Vsteuer ermittelt und aus der Tabelle der zugehörige Antriebstrom ausgelesen werden.In measuring mode, the manipulated variable is then V control and the actual acceleration a act, either the actual acceleration a or the target acceleration a will or the derivative of a control of the manipulated variable V control or an average of a nude - middle of at least two of the sizes target acceleration a is to actual acceleration a is determined and derivative control are a control of the manipulated variable V and read from the table of the associated drive current.

Erheblich einfacher jedoch ist es, wenn der erwartete Antriebsstrom aus einer Funktion berechnet werden kann. In einer sehr einfachen Form einer solchen Ermittlung des erwarteten Antriebsstroms nur in Abhängigkeit von der Stellgröße Vsteuer kann einfach ein variabler Geschwindigkeitsanteil berücksichtigt werden, der proportional zur aktuellen Stellgröße Vsteuer ist. Der dazu benötigte Proportionalitätsfaktor Kv kann einfach bestimmt werden, indem der Sensor oder die Werkstückauflage in der betreffenden, durch den Elektromotor angetriebenen Richtung mit einer hohen, konstanten Ist-Geschwindigkeit verfahren wird und die betreffende Stellgröße Vsteuer ermittelt und der zugehörige Antriebsstrom Iist gemessen wird. Der Proportionalitätsfaktor Kv kann dann wie folgt bestimmt werden: K v = I ist / v steuer

Figure DE102011089061B4_0001
However, it is considerably easier if the expected drive current can be calculated from a function. In a very simple form of such a determination of the expected drive current only as a function of the manipulated variable V tax , a variable speed component can simply be taken into account, which is proportional to the current manipulated variable V tax . The required for this proportionality factor K v can be easily determined by the sensor or the workpiece support in the respective, driven by the electric motor direction at a high, constant actual speed is moved and the command value V in question determined tax and the corresponding driving current I is measured will. The proportionality factor K v can then be determined as follows: K v = I. is / v tax
Figure DE102011089061B4_0001

Ein erwarteter Antriebsstrom Ierw kann dann nach Ermittlung des Proportionalitätsfaktors Kv im regulären Messbetrieb des Koordinatenmessgerätes abhängig von der aktuellen Stellgröße Vsteuer wie folgt ermittelt werden: I erw ( v steuer ) = v steuer · K v

Figure DE102011089061B4_0002
An expected drive current I erw can then be obtained after determining the proportionality factor K v in the regular measuring mode of the coordinate measuring machine can be determined as follows depending on the current manipulated variable V tax: I. exp ( v tax ) = v tax · K v
Figure DE102011089061B4_0002

Wie oben bereits ausgeführt wurde, ist der tatsächliche Antriebsstrom im Elektromotor nicht nur von der Geschwindigkeit des Sensors oder der Werkstückauflage in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung abhängig, sondern in erheblichem Maße auch von der aktuellen Beschleunigung des Sensors oder der Werkstückauflage in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung abhängig. Daher kann die Genauigkeit, mit der sich der erwartete Wert des Antriebsstroms Ierw bestimmen lässt, erheblich verbessert werden, wenn bei einer Ermittlung des erwarteten Antriebsstroms ein variabler Beschleunigungsanteil berücksichtigt wird, der proportional zu einer aktuellen Beschleunigung aakt ist.As already explained above, the actual drive current in the electric motor is not only dependent on the speed of the sensor or the workpiece support in the direction driven by the electric motor, but also to a considerable extent on the current acceleration of the sensor or the workpiece support in the direction driven by the electric motor driven direction dependent. The accuracy with which the expected value of the drive current I erw can be determined can therefore be considerably improved if, when determining the expected drive current, a variable acceleration component is taken into account, which is proportional to a current acceleration a akt .

Wie oben bereits ausgeführt, kann als aktuelle Beschleunigung aakt die gemessene Ist-Beschleunigung aist verwendet werden. Es kann aber auch eine vorgegebenen Soll-Beschleunigung asoll verwendet werden. Außerdem kann auch die zeitliche Ableitung asteuer der Stellgröße Vsteuer verwendet werden. Es kann ferner auch ein Mittelwert aus wenigstens zwei der Größen gemessene Ist-Beschleunigung aist, vorgegebene Soll-Beschleunigung asoll und zeitliche Ableitung asteuer der Stellgröße Vsteuer verwendet werden.As already stated above, the measured actual acceleration a ist can be used as the current acceleration a act. However, a predefined setpoint acceleration a setpoint can also be used. In addition, the time derivative a tax of the manipulated variable V tax can also be used. It may also, an average of at least two of the variables measured actual acceleration a is given a desired acceleration to and time derivative of the manipulated variable V are used controlling a control.

Eine Gleichung, über die aus der ermittelten Stellgröße Vsteuer und einer gemessenen Ist-Beschleunigung aist oder einer vorgegebenen Soll-Beschleunigung asoll oder einer zeitlichen Ableitung asteuer der Stellgröße Vsteuer oder einem Mittelwert aakt-mittel aus wenigstens zwei der Größen gemessene Ist-Beschleunigung aist, vorgegebene Soll-Beschleunigung ason oder zeitliche Ableitung (asteuer) der Stellgröße (vsteuer) der erwartete Antriebsstrom berechnet werden kann, ist folgende: I erw ( v steuer , a akt ) = v steuer · K v + a akt · K a

Figure DE102011089061B4_0003
An equation that uses the determined manipulated variable V tax and a measured actual acceleration a ist or a predetermined target acceleration a soll or a time derivative a tax of the manipulated variable V tax or an average value a akt - mean of at least two of the measured variables actual acceleration a is ASON predetermined desired acceleration or time derivative (a control) of the manipulated variable (V control) of the drive is current can be calculated, is the following: I. exp ( v tax , a act ) = v tax · K v + a act · K a
Figure DE102011089061B4_0003

Hierin bedeuten:

  • Kv = Proportionalitätsfaktor für den variablen Geschwindigkeitsanteil
  • Vsteuer = aktuelle Stellgröße des Reglers
  • Ka = Proportionalitätsfaktor für den variablen Beschleunigungsanteil
  • aakt = die aktuelle Beschleunigung des Sensors oder der Werkstückauflage in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung, also entweder die gemessene Ist-Beschleunigung aist oder die vorgegebene Soll-Beschleunigung asoll oder eine zeitliche Ableitung asteuer der Stellgröße Vsteuer oder ein Mittelwert aakt-mittel aus wenigstens zwei der Größen gemessene Ist-Beschleunigung aist, vorgegebene Soll-Beschleunigung asoll und zeitliche Ableitung asteuer der Stellgröße Vsteuer
Herein mean:
  • K v = proportionality factor for the variable speed component
  • V tax = current manipulated value
  • K a = proportionality factor for the variable acceleration component
  • a akt = the current acceleration of the sensor or the workpiece support in the direction driven by the electric motor, i.e. either the measured actual acceleration a ist or the specified target acceleration a soll or a time derivative a tax of the manipulated variable V tax or an average value a akt - middle of at least two of the variables measured actual acceleration a is given a desired acceleration to a controlled and time derivative of the manipulated variable V tax

In dieser Gleichung ist nunmehr neben dem Proportionalitätsfaktor Kv für den Geschwindigkeitsanteil zusätzlich auch ein Proportionalitätsfaktor Ka für den Beschleunigungsanteil vorgesehen. Wichtig bei der Bestimmung der beiden Proportionalitätsfaktoren ist hierbei, dass zunächst der Proportionalitätsfaktor Kv für den Geschwindigkeitsanteil bestimmt wird. Die Bestimmung kann hierbei genauso erfolgen, wie dies oben im Zusammenhang mit Gleichung 1 und Gleichung 2 ausgeführt wurde. Nachdem die aktuelle Beschleunigung aakt bei konstanter Ist-Geschwindigkeit gleich Null ist, fällt der Beschleunigungsanteil aakt • Ka dann nämlich weg. Sobald der Proportionalitätsfaktor Kv für den Geschwindigkeitsanteil bestimmt ist, kann der Proportionalitätsfaktor für den Beschleunigungsanteil ermittelt werden. Dazu wird der Sensor oder die Werkstückauflage in der betreffenden durch den Elektromotor angetriebenen Richtung mit einer hohen konstanten Ist-Beschleunigung aist beschleunigt. Für eine vordefinierte Stellgröße Vsteuer während des Beschleunigungsvorganges wird dann der Antriebstrom Iist gemessen. Aus der Ist-Beschleunigung aist der Stellgröße Vsteuer und dem gemessenen Antriebsstrom Iist kann dann der Proportionalitätsfaktor Ka wie folgt bestimmt werden: K a = ( I ist v steuer · K v ) / a ist

Figure DE102011089061B4_0004
In addition to the proportionality factor K v for the speed component, a proportionality factor K a for the acceleration component is now also provided in this equation. When determining the two proportionality factors, it is important that the proportionality factor K v for the speed component is determined first. The determination can be carried out in exactly the same way as was explained above in connection with equation 1 and equation 2. After the current acceleration a akt is equal to zero at a constant actual speed, the acceleration component a akt • K a then drops out. As soon as the proportionality factor K v has been determined for the speed component, the proportionality factor for the acceleration component can be determined. For this purpose, the sensor or the workpiece support is accelerated in the relevant direction driven by the electric motor with a high, constant actual acceleration a ist. For a predefined manipulated variable V control during the acceleration operation, the drive current is then I is measured. Of the actual acceleration a of the manipulated variable V is controlled, and the measured driving current I may then be the proportionality factor K a is determined as follows: K a = ( I. is - v tax · K v ) / a is
Figure DE102011089061B4_0004

Sobald die Proportionalitätsfaktoren Kv und Ka bestimmt sind, kann dann ein erwarteter Antriebsstrom lerw im regulären Messbetrieb des Koordinatenmessgerätes abhängig von der Stellgröße Vsteuer und der aktuellen Beschleunigung aakt (entweder Messung der Ist-Beschleunigung aist oder Ermittlung der Soll-Beschleunigung asoll oder Ermittlung der Ableitung asteuer der Stellgröße Vsteuer oder Mittelung aakt-mittel über wenigstens zwei der Größen gemessene Ist-Beschleunigung aist, vorgegebene Soll-Beschleunigung asoll und ermittelte Ableitung asteuer der Stellgröße Vsteuer) über Gleichung 3 berechnet werden.Once the proportionality v K and K a is determined, then an expected driving current can l erw during regular measurement operation of the coordinate measuring device depending on the manipulated variable V control and the actual acceleration a act (either measurement is actual acceleration a or determination of the desired acceleration a soll or determination of the derivative a control of the manipulated variable V control or averaging a nude - medium through at least two of the variables measured actual acceleration a is predetermined desired acceleration a to and calculated derivative a control of the manipulated variable V control) calculated by equation 3 will.

Es hat sich außerdem gezeigt, dass neben der Stellgröße Vsteuer und der aktuellen Beschleunigung aakt eine weitere wesentliche Einflussgröße der Anteil des Antriebsstromes ist, der dazu notwendig ist, den Sensor oder die Werkstückauflage überhaupt in der betreffenden, durch den Elektromotor angetriebenen Richtung zu bewegen. Hierfür können unterschiedliche Gründe vorliegen. Beispielsweise können entgegen der Fahrtrichtung, in die ein Messschlitten durch den Elektromotor angetrieben wird, Reibkräfte wirken. Es können auch Kräfte auftreten, weil ein Kabelbaum, der die Stromversorgungsleitungen und/oder die Signalleitungen für die Mechanik enthält, durch die Bewegung verformt wird und hierdurch Kräfte auftreten. Ein anderer Grund kann bei einem vertikal beweglichen Messschlitten sein, dass die Gewichtskräfte des Messschlittens durch den Elektromotor aufgenommen werden und hierdurch bei einer Aufwärtsbewegung des Messschlittens die Gewichtskraft des Messschlittens der Bewegung entgegenwirkt oder bei einer Abwärtsbewegung in Bewegungsrichtung mitwirkt.It has also been found that control in addition to the manipulated variable V and the actual acceleration a act is a further essential parameter, the proportion of drive current that this is necessary to move the sensor or the workpiece support at all in the relevant driven by the electric motor direction . There can be various reasons for this. For example, opposite to the direction of travel, in the one Measuring slide is driven by the electric motor, frictional forces act. Forces can also occur because a cable harness, which contains the power supply lines and / or the signal lines for the mechanics, is deformed by the movement and forces occur as a result. Another reason for a vertically movable measuring slide can be that the weight forces of the measuring slide are absorbed by the electric motor and as a result the weight of the measuring slide counteracts the movement when the measuring slide moves upwards or cooperates with a downward movement in the direction of movement.

Daher ist es besonders vorteilhaft, wenn bei der Ermittlung des erwarteten Antriebsstroms ein Grundanteil R berücksichtigt wird, der einem Antriebsstrom bei Bewegung des Sensors oder der Werkstückauflage in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung bei einer niedrigen konstanten Geschwindigkeit entspricht. Als Grundanteil kann ein von der Geschwindigkeitsrichtung der Stellgröße Vsteuer unabhängiger konstanter Grundanteil R* verwendet werden. Nachdem jedoch dieser Grundanteil von der Geschwindigkeitsrichtung der Stellgröße Vsteuer abhängen kann, kann besonders vorteilhaft als Grundanteil auch ein von der Geschwindigkeitsrichtung der Stellgröße Vsteuer abhängiger Grundanteil R± verwendet werden, wobei dieser richtungsabhängige Grundanteil R± einen ersten konstanten Wert R+ annimmt, wenn die gemessene Stellgröße Vsteuer positiv ist und einen zweiten konstanten Wert R- annimmt, wenn die gemessene Stellgröße Vsteuer negativ ist.It is therefore particularly advantageous if, when determining the expected drive current, a basic component R is taken into account, which corresponds to a drive current when the sensor or the workpiece support is moved in the direction driven by the electric motor at a low constant speed. A constant basic component R * that is independent of the speed direction of the manipulated variable V control can be used as the basic component. However, since this basic component can depend on the speed direction of the manipulated variable V tax , a basic component R ± dependent on the speed direction of the manipulated variable V tax can particularly advantageously be used as the base component, this direction-dependent basic component R ± assuming a first constant value R + if the measured manipulated variable V tax is positive and assumes a second constant value R - when the measured manipulated variable V tax is negative.

Dieser Grundanteil R kann sowohl im Zusammenhang mit der oben beschriebenen Tabelle verwendet werden, als auch im Zusammenhang mit der eben beschriebenen Funktion. Soweit ein konstanter Grundanteil R* verwendet wird, wird der betreffende Messschlitten in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung mit sehr geringer Geschwindigkeit verfahren und der hierbei gemessene Antriebsstrom Iist als konstanter Grundanteil verwendet. Soweit ein richtungsabhängiger Grundanteil R± verwendet werden soll, wird der betreffende Messschlitten durch den Elektromotor zunächst in positiver Geschwindigkeitsrichtung mit sehr geringer Geschwindigkeit verfahren und der hierbei gemessene Antriebsstrom list als erster konstanter Wert R+ übernommen und danach in negativer Geschwindigkeitsrichtung mit sehr geringer Geschwindigkeit verfahren und der hierbei gemessene Antriebsstrom Iist als zweiter konstanter Wert R- übernommen.This basic component R can be used both in connection with the table described above and in connection with the function just described. If a constant basic component R * is used, the relevant measuring slide is moved in the direction driven by the electric motor at a very low speed and the drive current I act measured here is used as a constant basic component. If a direction-dependent basic component R ± is to be used, the relevant measuring slide is first moved by the electric motor in the positive direction of speed at a very low speed and the drive current list measured here is taken over as the first constant value R + and then moved in the negative direction of speed at very low speed and the drive current I measured here is taken over as the second constant value R -.

Wesentlich bei der Verwendung eines Grundanteils R ist, dass dieser ganz am Anfang bestimmt wird, also bevor die oben beschriebene Tabelle erstellt wird oder bevor die Proportionalitätsfaktoren Kv und/oder Ka in der Funktion ermittelt werden. Dann wird der Grundanteil bei der Ermittlung der Einträge der Tabelle oder im Falle der Funktion, bei der Bestimmung des Proportionalitätsfaktors Kv für den variablen Geschwindigkeitsanteil und/oder des Proportionalitätsfaktors Ka für den variablen Beschleunigungsanteil immer mitberücksichtigt, indem der jeweilige gemessene Antriebsstrom Iist um den Grundanteil R vermindert wird.When using a basic component R, it is essential that it is determined at the very beginning, i.e. before the table described above is created or before the proportionality factors K v and / or K a are determined in the function. The basic component is then always taken into account when determining the entries in the table or, in the case of the function, when determining the proportionality factor K v for the variable speed component and / or the proportionality factor K a for the variable acceleration component, in that the respective measured drive current I ist um the basic portion R is reduced.

Eine Funktion Ierw(vsteuer, aakt), mit der sich besonders präzise Ergebnisse für den erwarteten Antriebsstrom Ierw ermitteln lassen, sieht wie folgt aus: I erw ( v steuer , a akt ) = R + v steuer K v + a akt K a

Figure DE102011089061B4_0005
An I exp function (v tax, a act), to incorporate a particularly accurate results for the expected driving current I ext determine, is as follows: I. exp ( v tax , a act ) = R. + v tax K v + a act K a
Figure DE102011089061B4_0005

Hierin bedeuten:

  • R = der besagte Grundanteil, also entweder der konstante Grundanteil R* oder der richtungsabhängige Grundanteil R±
  • Kv = Proportionalitätsfaktor für den variablen Geschwindigkeitsanteil
  • Vsteuer = aktuelle Stellgröße des Reglers
  • Ka = Proportionalitätsfaktor für den variablen Beschleunigungsanteil
  • aakt = die besagte aktuelle Beschleunigung, also entweder die gemessene Ist-Beschleunigung aist oder die vorgegebene Soll-Beschleunigung asoll oder die Ableitung asteuer der Stellgröße Vsteuer oder ein Mittelwert aakt-mittel aus wenigstens zwei der Größen gemessene Ist-Beschleunigung aist, vorgegebene Soll-Beschleunigung asoll und Ableitung asteuer der Stellgröße Vsteuer
Herein mean:
  • R = the said basic component, i.e. either the constant basic component R * or the direction-dependent basic component R ±
  • K v = proportionality factor for the variable speed component
  • V tax = current manipulated value
  • K a = proportionality factor for the variable acceleration component
  • a akt = the said current acceleration, i.e. either the measured actual acceleration a ist or the specified target acceleration a soll or the derivative a tax of the manipulated variable V tax or an average value a akt - average of at least two of the measured actual acceleration values a, given a desired acceleration to a control and discharge control of the manipulated variable V

Durch die Ermittlung der aktuellen Beschleunigung aakt und der aktuellen Stellgröße Vist und einsetzen dieser Werte in Gleichung 5 kann dann auf besonders einfache Weise der erwartete Antriebstrom Ierw ermittelt werden. Is by determining the actual acceleration a act and the actual control value V, and substituting these values in Equation 5 can then in a particularly simple manner the correct drive current I are heated determined.

Im Falle eines richtungsabhängigen Grundanteils R± können die Werte R±, Kv und Ka wie folgt bestimmt werden. Zunächst wird der richtungsabhängige Grundanteil R± bestimmt, indem der betreffende Messschlitten durch den Elektromotor zunächst in positiver Geschwindigkeitsrichtung mit sehr geringer Geschwindigkeit verfahren wird. Der hierbei gemessene Antriebsstrom Iist wird als erster konstanter Wert R+ übernommen. Danach wird der Messschlitten in negativer Geschwindigkeitsrichtung mit sehr geringer Geschwindigkeit verfahren und der hierbei gemessene Antriebsstrom Iist wird als zweiter konstanter Wert R- übernommen. Danach wird der Proportionalitätsfaktor Kv für den variablen Geschwindigkeitsanteil bestimmt, indem der Messschlitten mit hoher konstanter Ist-Geschwindigkeit verfahren wird und die Stellgröße Vsteuer ermittelt und der tatsächliche Antriebsstrom Iist gemessen wird. Nachdem die aktuelle Beschleunigung aakt bei konstanter Geschwindigkeit etwa Null ist, kann der Proportionalitätsfaktor Kv für den variablen Geschwindigkeitsanteil dann wie folgt ermittelt werden: K v = ( I ist R ) / v steuer

Figure DE102011089061B4_0006
In the case of a direction-dependent basic component R ± , the values R ± , K v and K a can be determined as follows. First, the direction-dependent basic component R ± is determined in that the relevant measuring slide is initially moved by the electric motor in the positive direction of speed at a very low speed. The case measured drive current I + is accepted as the first constant value R. The measuring slide is then moved in the negative direction of speed at a very low speed and the drive current I act measured here is taken over as the second constant value R -. Thereafter, the proportionality factor K v is determined for the variable velocity component by the measuring carriage with high constant actual speed is moved and the command value V determined tax, and the actual driving current I is measured. After the current Acceleration a act is approximately zero at constant speed, the proportionality factor K v for the variable speed component can then be determined as follows: K v = ( I. is - R. ) / v tax
Figure DE102011089061B4_0006

Wie oben schon beschrieben, wird der Grundanteil R bei der Bestimmung des Proportionalitätsfaktors Kv für den variablen Geschwindigkeitsanteil mitberücksichtigt, indem der jeweilige gemessene Antriebsstrom Iist um den Grundanteil R vermindert wird, also Iist - R. Im Falle eines konstanten Grundanteils wäre anstellte von R natürlich R* einzusetzen und im Falle eines richtungsabhängigen Grundanteils R± wäre anstelle von R in Abhängigkeit von der Richtung der Geschwindigkeit, die durch die Stellgröße Vsteuer repräsentiert ist, entweder R+ oder R- einzusetzen.As already described above, the basic component R is taken into account when determining the proportionality factor K v for the variable speed component, in that the respective measured drive current I ist is reduced by the basic component R, i.e. I ist - R. In the case of a constant basic component, would be set by R, of course, R * and use in case of a direction-dependent basic component R ± would place of R depending on the direction of the velocity, which is represented by the control command value V, either R or R + - use.

Zuletzt wird der Proportionalitätsfaktor für den variablen Beschleunigungsanteil bestimmt, indem der Messschlitten mit hoher konstanter Ist-Beschleunigung aist verfahren wird und für einen Zeitpunkt die Stellgröße Vsteuer, die Ist-Beschleunigung aist und der tatsächliche Antriebsstrom Iist gemessen wird. Der Proportionalitätsfaktor Ka für den variablen Beschleunigungsanteil kann dann wie folgt ermittelt werden: K a = ( I ist R v steuer K v ) / a ist

Figure DE102011089061B4_0007
Finally, the proportionality factor for the variable acceleration component is determined by the measuring carriage with high constant actual acceleration a is moved and controlled for a time, the manipulated variable V, the actual acceleration a and the actual driving current I is measured. The proportionality factor K a for the variable acceleration component can then be determined as follows: K a = ( I. is - R. - v tax K v ) / a is
Figure DE102011089061B4_0007

Auch in Gleichung 7 wird, wie oben schon beschrieben, der Grundanteil R bei der Bestimmung des Proportionalitätsfaktors Ka für den variablen Beschleunigungsanteil mitberücksichtigt, indem der jeweilige gemessene Antriebsstrom Iist um den Grundanteil R vermindert wird, also Iist - R. Im Falle eines konstanten Grundanteils wäre anstellte von R natürlich R* einzusetzen und im Falle eines geschwindigkeitsrichtungsabhängigen Grundanteils R± wäre anstelle von R in Abhängigkeit von der Richtung, die durch die Stellgröße Vsteuer repräsentiertet ist, entweder R+ oder R- einzusetzen.In equation 7, as already described above, the basic component R is also taken into account when determining the proportionality factor K a for the variable acceleration component, in that the respective measured drive current I ist is reduced by the basic component R, i.e. I is - R. In the case of a of course, instead of R, R * would have to be substituted for a constant basic component, and in the case of a basic component R ± dependent on the direction of speed, either R + or R - would have to be used instead of R depending on the direction represented by the manipulated variable V tax .

Aus dem erwarteten Antriebstrom Ierw kann dann sehr einfach ein Stromgrenzwert ermittelt werden, indem der zu erwartende Antriebstrom lerw um einen ersten Stromwert d erhöht wird. Hierbei ist folgendes zu beachten. Abhängig von der Richtung der Geschwindigkeit, die sich aus der Stellgröße Vsteuer ergibt, ist der Antriebstrom Iist in der Regel positiv oder negativ. (Hinweis: Bei vertikal beweglichen Messschlitten, deren Gewichtskraft nicht beispielsweise durch ein Gegengewicht oder eine Feder kompensiert ist, kann der Antriebsstrom Iist auch für beide Richtungen der Ist-Geschwindigkeit das gleiche Vorzeichen aufweisen). Die Erhöhung um einen ersten Stromwert d bedeutet im Falle eines positiven erwarteten Antriebstroms Ierw, dass der erste Stromwert d addiert wird, während im Falle eines negativen erwarteten Antriebstroms lerw der erste Stromwert d subtrahiert werden muss. Man kann aber auch einfach nur den Betrag des erwarteten Antriebstroms lerw verwenden, so dass eine Erhöhung dann generell durch Addition des ersten Stromwertes d erfolgt.A current limit value can then be determined very easily from the expected drive current I erw by increasing the expected drive current I erw by a first current value d. Please note the following here. Depending on the direction of the velocity, the tax results from the control value V, the drive current I is usually positive or negative. (Note: In the case of vertically movable measuring slides whose weight is not compensated for by a counterweight or a spring, for example, the drive current I ist can also have the same sign for both directions of the actual speed). The increase by a first current value d means in the case of a positive expected drive current I exp that the first current value d is added, while in the case of a negative expected drive current lerw the first current value d must be subtracted. However, one can also simply use the amount of the expected drive current I erw , so that an increase then generally takes place by adding the first current value d.

Anstelle eines Stromgrenzwertes kann aber auch, wie oben bereits ausgeführt, ein Stromgrenzwertband verwendet werden, indem zum erwarteten Antriebstrom ein erster Stromwert d addiert wird, um einen oberen Stromgrenzwert zu erhalten und vom erwarteten Antriebstrom ein zweiter Stromwert e subtrahiert wird, um einen unteren Stromgrenzwert zu erhalten. Soweit der erste Stromwert d und der zweite Stromwert e vom Betrag her gleich sind, spielt die Richtung der Geschwindigkeit, die sich aus der Stellgröße Vsteuer ergibt, keine Rolle, da der obere Stromgrenzwert und der untere Stromgrenzwert dann unabhängig von der Geschwindigkeitsrichtung immer gleich weit vom erwarteten Antriebstrom lerw entfernt sind.Instead of a current limit value, however, a current limit value band can also be used, as already explained above, in that a first current value d is added to the expected drive current in order to obtain an upper current limit value and a second current value e is subtracted from the expected drive current to give a lower current limit value obtain. D as far as the first current value and second current value e are the same in magnitude, makes the direction of the velocity, the control resulting from the control value V, not matter, since the upper current threshold and the lower current limit value far then independent of the velocity direction is always equal to are removed from the expected drive current I ext.

Soweit der erste Stromwert d und der zweite Stromwert e unterschiedlich sind, muss dann natürlich bei umgekehrter Richtung der Geschwindigkeit, die sich aus der Stellgröße Vsteuer ergibt, der erste konstante Stromwert d subtrahiert werden (hierdurch wird dann der untere Stromgrenzwert des Stromgrenzwertbandes erhalten) und der zweite konstante Stromwert e addiert werden (hierdurch wird dann der obere Stromgrenzwert des Stromgrenzwertbandes erhalten).D as far as the first current value and second current value e are different, must then of course in the opposite direction, the speed, the control resulting from the control value V, the first constant current value D is subtracted be (this the lower current limit of the current limit value band is then obtained), and the second constant current value e can be added (this then gives the upper current limit value of the current limit value band).

Somit wird bei der Ermittlung des Stromgrenzwertes oder eines ersten Stromgrenzwertes (oberer Stromgrenzwert für eine Richtung der Geschwindigkeit, unterer Stromgrenzwert für die andere Richtung der Geschwindigkeit) des Stromgrenzwertbandes der erwartete Antriebstrom um einen ersten Stromwert derart erhöht, dass der Betrag des Stromgrenzwertes oder des ersten Stromgrenzwertes des Stromgrenzwertbandes höher als der Betrag des erwarteten Antriebsstroms ist.Thus, when determining the current limit value or a first current limit value (upper current limit value for one direction of speed, lower current limit value for the other direction of speed) of the current limit value band, the expected drive current is increased by a first current value in such a way that the amount of the current limit value or the first current limit value of the current limit value band is higher than the amount of the expected drive current.

Zur Ermittlung eines zweiten Stromgrenzwertes (unterer Stromgrenzwert für eine Richtung der Geschwindigkeit, oberer Stromgrenzwert für die andere Richtung der Geschwindigkeit) des Stromgrenzwertbandes wird außerdem der erwartete Antriebstrom zusätzlich um einen zweiten Stromwert e derart vermindert, so dass der Betrag des zweiten Stromgrenzwertes des Stromgrenzwertbandes niedriger als der Betrag des erwarteten Antriebsstroms ist.To determine a second current limit value (lower current limit value for one direction of speed, upper current limit value for the other direction of speed) of the current limit value band, the expected drive current is additionally reduced by a second current value e so that the amount of the second current limit value of the current limit value band is lower than is the amount of expected drive current.

Der erste Stromwert d und/oder der zweite Stromwert e sind im einfachsten Fall konstant. Anstelle eines konstanten ersten Stromwertes d und gegebenenfalls eines konstanten zweiten Stromwertes e können aber auch Stromwerte verwendet werden, die in Abhängigkeit von Parametern, wie beispielsweise der Ist-Geschwindigkeit und/oder der Ist-Beschleunigung variieren. Beispielsweise kann der Betrag des ersten Stromwertes d und gegebenenfalls des zweiten Stromwertes e für geringe Geschwindigkeiten größer sein, als für hohe Geschwindigkeiten weil insbesondere für geringe Geschwindigkeiten sich höhere Abweichungen des gemessenen Antriebstroms gegenüber dem erwarteten Antriebstrom ergeben, als bei höheren Geschwindigkeiten.The first current value d and / or the second current value e are constant in the simplest case. Instead of a constant first current value d and possibly a constant second current value e, however, current values can also be used which vary as a function of parameters such as the actual speed and / or the actual acceleration. For example, the magnitude of the first current value d and possibly the second current value e can be greater for low speeds than for high speeds because, in particular for low speeds, there are higher deviations of the measured drive current compared to the expected drive current than at higher speeds.

Hinsichtlich der Mechanik zum Verstellen eines Sensors relativ zu einer Werkstückaufnahme ist folgendes anzumerken. Zum heutigen Zeitpunkt gibt es eine Fülle an unterschiedlichen Mechaniken mit denen ein Sensor relativ zu einer Werkstückaufnahme verstellt werden kann.With regard to the mechanics for adjusting a sensor relative to a workpiece holder, the following should be noted. At the present time there is an abundance of different mechanisms with which a sensor can be adjusted relative to a workpiece holder.

Üblich sind beispielsweise Mechaniken, bei denen die Werkstückaufnahme als feststehender Werkstücktisch ausgebildet ist, wobei der Sensor über die Mechanik meist in drei senkrecht aufeinander stehenden Koordinatenrichtungen verfahren werden kann. Dazu weist eine solche Mechanik für jede der Koordinatenrichtungen einen Messschlitten auf, der entlang einer Linearführung geführt ist wobei der betreffende Messschlitten über den besagten Elektromotor in der betreffenden Richtung angetrieben ist und ein Maßstab mit einem zugehörigen Ablesekopf vorgesehen ist, über den in der betreffenden Richtung die aktuelle Position des Messschlittens festgestellt werden kann. Ein beispielhafter Aufbau eines solchen Koordinatenmessgerätes ist ein Koordinatenmessgerät vom sogenannten Portaltyp wie es weiter unten im Zusammenhang mit 1 ausführlich erläutert ist.Mechanics in which the workpiece holder is designed as a stationary workpiece table, for example, are common, with the sensor usually being able to be moved in three mutually perpendicular coordinate directions via the mechanics. To this end, such a mechanism has a measuring slide for each of the coordinate directions, which is guided along a linear guide, the relevant measuring slide being driven in the relevant direction via the said electric motor and a scale with an associated reading head being provided via which the current position of the measuring slide can be determined. An exemplary structure of such a coordinate measuring machine is a coordinate measuring machine of the so-called portal type, as described below in connection with 1 is explained in detail.

Bekannt sind auch Koordinatenmessgeräte, bei denen die Relativbewegung zwischen dem Sensor und der Werkstückauflage nicht oder nicht ausschließlich durch eine Verstellung des Sensors, sondern durch eine Verstellung der Werkstückauflage in einer oder mehreren Koordinatenrichtungen erzeugt wird. Dazu weist die betreffende Mechanik dann, genau wie oben im Zusammenhang mit der Verstellung des Sensors beschrieben, für jede der betreffenden Koordinatenrichtungen einen Messschlitten auf, der entlang einer Linearführung geführt ist, wobei der betreffende Messschlitten über den besagten Elektromotor in der betreffenden Richtung angetrieben ist und ein Maßstab mit einem zugehörigen Ablesekopf vorgesehen ist, über den in der betreffenden Richtung die aktuelle Position des Messschlittens festgestellt werden kann.Coordinate measuring machines are also known in which the relative movement between the sensor and the workpiece support is generated not or not exclusively by adjusting the sensor, but rather by adjusting the workpiece support in one or more coordinate directions. For this purpose, the relevant mechanics then, exactly as described above in connection with the adjustment of the sensor, have a measuring slide for each of the relevant coordinate directions, which is guided along a linear guide, the relevant measuring slide being driven in the relevant direction via the said electric motor and a scale with an associated reading head is provided, via which the current position of the measuring slide can be determined in the relevant direction.

Es sind ferner auch Koordinatenmessgeräte bekannt, bei denen die Relativbewegung zwischen der Werkstückauflage und dem Sensor durch Drehgelenke erzeugt wird. Beispiele hierfür sind Drehtische, die das Werkstück entlang einer vertikalen Drehachse drehbar lagern, Dreh-Schwenkgelenke mit denen der Sensor dreh- und schwenkbar am Ende des in drei Koordinatenrichtungen beweglich gelagerten Messarms befestigt ist oder Roboterarme, die nur Drehgelenke aufweisen. Auch hier ist zur Erzeugung der Drehbewegung in den Drehgelenken ein Elektromotor vorgesehen und ein Drehencoder, über den der jeweilige Drehwinkel des Drehgelenkes gemessen werden kann.Coordinate measuring machines are also known in which the relative movement between the workpiece support and the sensor is generated by swivel joints. Examples of this are turntables that support the workpiece rotatably along a vertical axis of rotation, swivel joints with which the sensor is rotatably and pivotably attached to the end of the measuring arm, which is movably mounted in three coordinate directions, or robot arms that only have swivel joints. Here, too, an electric motor and a rotary encoder, via which the respective angle of rotation of the rotary joint can be measured, are provided for generating the rotary movement in the swivel joints.

Es sind außerdem auch Koordinatenmessgeräte bekannt, bei denen die Relativbewegung zwischen dem Sensor und der Werkstückauflage nur auf zwei Koordinatenrichtungen beschränkt ist. Die dritte Koordinatenrichtung wird hierbei beispielsweise optisch über einen optischen Abstandsensor ermittelt. Prinzipiell ist sogar eine Mechanik denkbar, bei der die Relativbewegung zwischen dem Sensor und der Werkstückauflage in nur einer Koordinatenrichtung erfolgt. Beispielsweise könnte der Sensor eine Digitalkamera sein, die die gesamte Breite des Werkstückes erfasst und die den Abstand zum Werkstück beispielsweise durch die Fokuslage misst.Coordinate measuring machines are also known in which the relative movement between the sensor and the workpiece support is limited to only two coordinate directions. The third coordinate direction is determined, for example, optically using an optical distance sensor. In principle, a mechanism is even conceivable in which the relative movement between the sensor and the workpiece support takes place in only one coordinate direction. For example, the sensor could be a digital camera that records the entire width of the workpiece and that measures the distance to the workpiece, for example through the focus position.

Als Sensor kommen hierbei unterschiedlichste Typen infrage Es können taktile Sensoren verwendet werden, wie beispielsweise ein messender Tastkopf, bei dem in drei Koordinatenrichtungen die Auslenkung eines das Werkstück berührenden Tastelementes gemessen werden kann oder ein schaltender Tastkopf, der bei Berührung des Werkstückes mit seinem Tastelement ein Signal abgibt. Es können aber genauso beispielsweise optische Sensoren, wie eine Digitalkamera oder ein Lasertriangulationstaster oder andere geeignete Sensoren verwendet werden.A wide variety of types can be used as sensors.Tactile sensors can be used, such as a measuring probe head, in which the deflection of a probe element touching the workpiece can be measured in three coordinate directions, or a switching probe head which sends a signal when the workpiece touches its probe element gives away. However, optical sensors such as a digital camera or a laser triangulation button or other suitable sensors can also be used, for example.

Die Erfindung erlaubt es für beliebige Verläufe der Geschwindigkeit und damit auch beliebige Verläufe der Beschleunigung eine zuverlässige Kollisionsüberwachung bereitzustellen. Um eine hohe Beschleunigung des Sensors oder der Werkstückauflage zu erzielen, ist ein entsprechend hoher Stromgrenzwert erforderlich. Ist nur eine langsame Geschwindigkeit vorgegeben und sind nur geringe Beschleunigungswerte erlaubt, kann der Stromgrenzwert niedrig gewählt werden.The invention makes it possible to provide reliable collision monitoring for any course of the speed and thus also any course of the acceleration. In order to achieve high acceleration of the sensor or the workpiece support, a correspondingly high current limit value is required. If only a slow speed is specified and only low acceleration values are allowed, the current limit value can be selected to be low.

Insbesondere wird ein Verfahren zum Betreiben eines Koordinatenmessgeräts vorgeschlagen, wobei eine Mechanik zum Verstellen eines Sensors relativ zu einer Werkstückauflage in zumindest einer Richtung vorgesehen ist und diese Mechanik wenigstens einen Elektromotor aufweist, über den die Verstellung des Sensors oder der Werkstückauflage in dieser Richtung angetrieben wird und wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

  1. (a) ein elektrischer Antriebstrom, der durch den Elektromotor fließt, um eine Bewegung des Elektromotors und auf diese Weise eine Bewegung des Sensors oder der Werkstückauflage zu bewirken, wird gemessen,
  2. (b) eine Ist-Position des Sensors oder der Werkstückauflage in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung wird gemessen,
  3. (c) eine Regelabweichung zwischen der gemessenen Ist-Position und einer vorgegebenen Soll-Position wird durch Ermittlung der Differenz zwischen der gemessenen Ist-Position und der vorgegebenen Soll-Position bestimmt,
  4. (d) aufgrund der Regelabweichung wird durch einen Regler eine Stellgröße ermittelt, die zur einzustellenden Geschwindigkeit des Sensors oder der Werkstückauflage in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung proportional ist,
  5. (e) abhängig von der durch den Regler ermittelten Stellgröße wird ein Stromgrenzwert oder ein Stromgrenzwertband (d. h. ein Bereich von Werten für den Antriebstrom, der durch einen unteren Stromgrenzwert und einen oberen Stromgrenzwert definiert ist) für den elektrischen Antriebstrom ermittelt,
  6. (f) wenn der elektrische Antriebstrom den ermittelten Stromgrenzwert erreicht und/oder wenn der elektrische Antriebstrom den ermittelten Stromgrenzwert überschreitet, oder wenn das Stromgrenzwertband verlassen wird, wird die Bewegung der Mechanik zumindest in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung angehalten.
In particular, a method for operating a coordinate measuring machine is proposed, with a mechanism for adjusting a sensor relative to a workpiece support in at least one direction and this mechanism having at least one electric motor, via which the adjustment of the sensor or the workpiece support is driven in this direction and the method comprising the steps of:
  1. (a) an electric drive current that flows through the electric motor in order to cause a movement of the electric motor and in this way a movement of the sensor or the workpiece support is measured,
  2. (b) an actual position of the sensor or the workpiece support in the direction driven by the electric motor is measured,
  3. (c) a control deviation between the measured actual position and a predetermined target position is determined by determining the difference between the measured actual position and the predetermined target position,
  4. (d) on the basis of the system deviation, a controller determines a manipulated variable that is proportional to the speed to be set for the sensor or the workpiece support in the direction driven by the electric motor,
  5. (e) depending on the manipulated variable determined by the controller, a current limit value or a current limit value band (i.e. a range of values for the drive current that is defined by a lower current limit value and an upper current limit value) is determined for the electrical drive current,
  6. (f) if the electrical drive current reaches the determined current limit value and / or if the electrical drive current exceeds the determined current limit value, or if the current limit value band is left, the movement of the mechanics is stopped at least in the direction driven by the electric motor.

„Überschreiten“ des Stromgrenzwertes beinhaltet, dass der Antriebstrom in einem Fall z. B. größer als der Stromgrenzwert wird und in einem anderen Fall z. B. kleiner als der Stromgrenzwert wird. „Überschreiten“ ist also im Sinne eines „Überquerens“ zu verstehen. Die Ermittlung eines Stromgrenzwertes und die Überwachung, ob der Stromgrenzwert erreicht und/oder überschritten wird, schließt auch die Möglichkeit eines Stromgrenzwertbandes ein, d. h. eines Bereichs von Werten für den Antriebstrom, der durch einen unteren Stromgrenzwert und einen oberen Stromgrenzwert definiert ist. Es wird dann überwacht, ob der Antriebstrom das Stromgrenzwertband, d. h. den Bereich, verlässt, in welchem Fall die Bewegung der Mechanik zumindest in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung angehalten wird. Ein Verlassen des Stromgrenzwertbandes ist hierbei so zu verstehen, dass der Antriebsstrom den oberen Stromgrenzwert des Stromgrenzwertbandes erreicht und/oder überschreitet oder den unteren Stromgrenzwert des Stromgrenzwertbandes erreicht und/oder „überschreitet“. Die Überprüfung, ob das Stromgrenzwertband verlassen wird, ist damit faktisch dasselbe wie die Überwachung, ob ein Stromgrenzwert erreicht und/oder überschritten wird, nur dass diese Überwachung für einen oberen Stromgrenzwert und für einen unteren Stromgrenzwert vorgenommen wird. Dieses Merkmal wurde aus Gründen der Klarheit in die unabhängigen Ansprüche aufgenommen."Exceeding" the current limit value means that the drive current in one case z. B. is greater than the current limit and in another case z. B. is smaller than the current limit value. “Crossing” is to be understood in the sense of “crossing”. The determination of a current limit value and the monitoring of whether the current limit value is reached and / or exceeded also includes the possibility of a current limit value band, i. H. a range of values for the drive current which is defined by a lower current limit value and an upper current limit value. It is then monitored whether the drive current exceeds the current limit value band, i. H. leaves the area, in which case the movement of the mechanics is stopped at least in the direction driven by the electric motor. Leaving the current limit value band is to be understood as meaning that the drive current reaches and / or exceeds the upper current limit value of the current limit value band or reaches and / or “exceeds” the lower current limit value of the current limit value band. Checking whether the current limit value band is left is in fact the same as monitoring whether a current limit value is reached and / or exceeded, only that this monitoring is carried out for an upper current limit value and for a lower current limit value. This feature has been included in the independent claims for the sake of clarity.

Die Bestimmung von Koordinaten in einem Koordinatensystem ist nicht darauf beschränkt, dass die Koordinaten kartesische Koordinaten sind. Vielmehr können Koordinaten jeglicher Art bestimmt werden, beispielsweise Polarkoordinaten, Zylinderkoordinaten usw.. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Stromüberwachung besteht darin, dass die Überwachung auch während einer beschleunigten Bewegung des Sensors oder der Werkstückauflage in der betreffenden, durch den Elektromotor angetriebenen Richtung aktiv bleiben kann. Es können prinzipiell beliebig hohe Beschleunigungswerte zugelassen werden, ohne dass die Stromüberwachung ausgeschaltet werden muss.The determination of coordinates in a coordinate system is not limited to the fact that the coordinates are Cartesian coordinates. Rather, coordinates of any kind can be determined, for example polar coordinates, cylinder coordinates, etc. A significant advantage of the current monitoring system according to the invention is that the monitoring can remain active even during an accelerated movement of the sensor or the workpiece support in the relevant direction driven by the electric motor. In principle, any high acceleration values can be permitted without the current monitoring having to be switched off.

Wie oben ausführlich dargestellt, wird aus der durch den Regler ermittelten Stellgröße und gegebenenfalls einer aktuellen Beschleunigung ein erwarteter Antriebsstrom ermittelt und hieraus der Stromgrenzwert oder das Stromgrenzwertband ermittelt. Bei der Ermittlung können zur weiteren Erhöhung der Präzision noch weitere Parameter verwendet werden, wie die Umgebungstemperatur, die Temperatur von Teilen des Koordinatenmessgeräts, die Position des Sensors und/oder der Werkstückauflage in einem ortsfesten Koordinatensystem, die relative Position des Sensors oder der Werkstückauflage in Bezug auf das zu vermessende Werkstück oder in Bezug auf andere Teile des Messaufbaus und/oder durch Betriebszustände (wie z. B. eine aktuell gewählte Getriebestufe eines mehrstufigen Getriebes, welches bei der Kraftübertragung des Elektromotors auf den Sensor oder auf die Werkstückauflage in der betreffenden, durch den Elektromotor angetriebenen Richtung eingesetzt wird), bestimmt sein. Die Berücksichtigung solcher Parameter erhöht die Sicherheit weiter. Auf diese Weise kann der Stromgrenzwert dichter bei dem tatsächlich für den Betrieb benötigten Stromwert liegen.As shown in detail above, an expected drive current is determined from the manipulated variable determined by the controller and, if applicable, a current acceleration, and the current limit value or the current limit value band is determined from this. In the determination, further parameters can be used to further increase the precision, such as the ambient temperature, the temperature of parts of the coordinate measuring machine, the position of the sensor and / or the workpiece support in a fixed coordinate system, the relative position of the sensor or the workpiece support in relation on the workpiece to be measured or in relation to other parts of the measurement setup and / or through operating states (such as a currently selected gear stage of a multi-stage gearbox, which occurs when the electric motor transmits power to the sensor or to the workpiece support in the relevant the electric motor driven direction is used), be determined. Taking such parameters into account further increases security. In this way, the current limit value can be closer to the current value actually required for operation.

Wenn der Stromgrenzwert überschritten wird oder wenn der Stromgrenzwert erreicht oder überschritten wird oder das Stromgrenzwertband verlassen wird, wird die Mechanik zumindest in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung angehalten. Soweit die Mechanik eine Verstellung des Sensors relativ zur Werkstückauflage in mehreren Richtungen zulässt, wird die Mechanik vorzugsweise in allen Richtungen angehalten.If the current limit value is exceeded or if the current limit value is reached or exceeded or the current limit value band is left, the mechanism is stopped at least in the direction driven by the electric motor. If the mechanics allow the sensor to be adjusted in several directions relative to the workpiece support, the mechanics are preferably stopped in all directions.

Das Anhalten der Mechanik in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung kann auf unterschiedliche Weise geschehen. Im einfachsten Fall wird der elektrische Antriebstrom des zum Antrieb in der betreffenden Richtung vorgesehenen Elektromotors abgeschaltet. Um die Bremswirkung zu erhöhen kann außerdem der Elektromotor kurzzeitig so angesteuert werden, dass die Antriebsrichtung umgedreht wird. Außerdem kann auch der Elektromotor kurzgeschlossen werden. Auch kann eine Bremse vorgesehen sein, die dann ausgelöst wird. Weiterhin kann eine Kupplung vorgesehen sein, über die der betreffende Messschlitten, der zum Verstellen des Sensors oder der Werkstückauflage in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung vorgesehen ist, vom Elektromotor ausgekoppelt werden, so dass keine Kräfte mehr vom Elektromotor auf den Messschlitten übertragen werden. Es kann auch die Begrenzung der Kraft und/oder des Drehmoments des Elektromotors auf einen vorgegebenen Wert erfolgen. Dieser Wert kann unveränderlich sein oder vom Betriebszustand, der Position der Koordinatenmesseinrichtung und/oder von weiteren Faktoren abhängen.The mechanical system can be stopped in the direction driven by the electric motor happen different ways. In the simplest case, the electric drive current of the electric motor provided for driving in the relevant direction is switched off. In order to increase the braking effect, the electric motor can also be activated briefly in such a way that the drive direction is reversed. The electric motor can also be short-circuited. A brake can also be provided, which is then triggered. Furthermore, a coupling can be provided via which the relevant measuring slide, which is provided for adjusting the sensor or the workpiece support in the direction driven by the electric motor, is decoupled from the electric motor so that no more forces are transmitted from the electric motor to the measuring slide. The force and / or the torque of the electric motor can also be limited to a predetermined value. This value can be unchangeable or it can depend on the operating state, the position of the coordinate measuring device and / or on other factors.

Das Anhalten der Mechanik in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung kann zusätzlich davon abhängig gemacht werden, dass der elektrische Antriebstrom den ermittelten Stromgrenzwert kontinuierlich über ein Zeitintervall vorgegebener Länge hinweg erreicht und/oder überschreitet oder dass der elektrische Antriebstrom das ermittelte Stromgrenzwertband kontinuierlich über ein Zeitintervall vorgegebener Länge hinweg verlässt. Alternativ oder zusätzlich kann der gemessene elektrische Antriebstrom einer Glättung von zeitlichen Schwankungen durch ein Filter unterworfen werden. In beiden Fällen kann hierdurch sichergestellt werden, dass eine sehr kurzzeitige (insbesondere durch einen Messfehler verursachte) Überschreitung oder das sehr kurzzeitige Erreichen des Stromgrenzwertes noch keine Auswirkungen auf den Betrieb des Koordinatenmessgeräts haben.The stopping of the mechanics in the direction driven by the electric motor can also be made dependent on the fact that the electric drive current reaches and / or exceeds the determined current limit value continuously over a time interval of a predetermined length or that the electric drive current continuously exceeds the determined current limit value band over a time interval of a predetermined length Length away. As an alternative or in addition, the measured electrical drive current can be subjected to a smoothing of temporal fluctuations by means of a filter. In both cases, it can be ensured that a very brief (in particular caused by a measurement error) exceeding or very brief reaching of the current limit value does not yet have any effects on the operation of the coordinate measuring machine.

Vorzugsweise ist eine Mehrzahl von Elektromotoren des Koordinatenmessgeräts vorgesehen, die zusammengenommen die Bewegung des Sensors und/oder der Werkstückauflage bewirken. Dabei sind die Bewegungen der Elektromotoren eindeutig Bewegungskomponenten der Bewegung des Sensors oder der Werkstückauflage zugeordnet. A plurality of electric motors of the coordinate measuring machine are preferably provided, which together cause the movement of the sensor and / or the workpiece support. The movements of the electric motors are clearly assigned to movement components of the movement of the sensor or the workpiece support.

Z. B. ist jeweils zumindest ein Elektromotor für eine Linearbewegung des Sensors oder der Werkstückauflage in der betreffenden Richtung der Linearbewegung vorgesehen, wobei jede der Linearbewegungen ausschließlich in einer von drei paarweise zueinander senkrecht stehenden Richtungen stattfinden kann. Im Ergebnis kann innerhalb eines erreichbaren Bewegungsbereichs somit jeder gewünschte Punkt auf direktem Weg angefahren werden. Allgemein wird im Fall der Mehrzahl von Elektromotoren, die gemeinsam die Bewegung des Sensors und/ oder der Werkstückauflage bewirken, vorzugsweise für jeden der Mehrzahl von Elektromotoren separat ein Stromgrenzwert des elektrischen Antriebstroms ermittelt, wobei dieser Stromgrenzwert abhängig von der Stellgröße der Bewegungskomponente ist, die von dem jeweiligen Elektromotor bewirkt wird.For example, at least one electric motor is provided for a linear movement of the sensor or the workpiece support in the relevant direction of the linear movement, each of the linear movements being able to take place exclusively in one of three directions that are perpendicular to one another in pairs. As a result, any desired point can be approached directly within an accessible range of motion. In general, in the case of the plurality of electric motors that jointly cause the movement of the sensor and / or the workpiece support, a current limit value of the electrical drive current is preferably determined separately for each of the plurality of electric motors, this current limit value being dependent on the manipulated variable of the movement component, which is determined by the respective electric motor is effected.

Im Fall eines Koordinatenmessgeräts mit jeweils zumindest einem Elektromotor für die x-Achse, die y-Achse und die z-Achse in einem kartesischen Koordinatensystem werden also separat Stromgrenzwerte oder Stromgrenzwertbänder für die Motorströme abhängig von den ermittelten Stellgrößen in x-Richtung, in y-Richtung und in z-Richtung ermittelt.In the case of a coordinate measuring machine with at least one electric motor each for the x-axis, the y-axis and the z-axis in a Cartesian coordinate system, separate current limit values or current limit value bands for the motor currents are determined depending on the determined manipulated variables in the x-direction, in the y- Direction and determined in the z-direction.

Insbesondere kann für zumindest eine der Bewegungskomponenten eine Mehrzahl von Elektromotoren vorgesehen sein, um die Bewegung des Sensors relativ zur Werkstückauflage zu bewirken wie es beispielsweise bei Koordinatenmessgeräten in Portalbauweise der Fall ist. In diesem Fall wird vorzugsweise für jeden der Elektromotoren derselben Bewegungskomponente der Stromgrenzwert oder das Stromgrenzwertband ermittelt (im Fall baugleicher Elektromotoren kann u. U. derselbe Stromgrenzwert oder dasselbe Stromgrenzwertband verwendet werden) und wird separat überwacht, ob der Stromgrenzwert oder einer der beiden Stromgrenzwerte des Stromgrenzwertbandes für den betrachteten Elektromotor erreicht und/oder überschritten wird. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung wird zumindest ein gemessener Wert des elektrischen Antriebstroms während des Betriebes des Koordinatenmessgeräts, insbesondere während einer Bewegung des Sensors oder der Werkstückauflage in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung, mit einem erwarteten Wert verglichen wird, um die Messung des elektrischen Antriebstroms auf Messfehler zu überprüfen. Der erwartete Wert kann z. B. unter Verwendung der ermittelten Stellgröße und gegebenenfalls der gemessenen aktuellen Beschleunigung ermittelt werden. Unter der Voraussetzung, dass der Sensor oder die Werkstückauflage sich in der betreffenden durch den Elektromotor angetriebenen Richtung ungehindert bewegt, kann auf diese Weise die Messung des elektrischen Antriebstroms auf fehlerfreie Funktionsweise überprüft werden. Bei Geräten mit mehr als einem Motor für eine Bewegungsrichtung (z.B. Doppelantrieb an einem Gantry-Gerät in Portal- oder Brückenbauweise) ist es vorteilhaft, nicht die einzelnen Motorströme sondern die Summe der Motorströme der beiden Motoren des Doppelantriebes zu begrenzen.In particular, a plurality of electric motors can be provided for at least one of the movement components in order to bring about the movement of the sensor relative to the workpiece support, as is the case, for example, with coordinate measuring machines with a portal design. In this case, the current limit value or the current limit value band is preferably determined for each of the electric motors of the same movement component (in the case of structurally identical electric motors, the same current limit value or the same current limit value band may be used) and it is monitored separately whether the current limit value or one of the two current limit values of the current limit value band is reached and / or exceeded for the electric motor under consideration. In a preferred embodiment, at least one measured value of the electric drive current is compared with an expected value during operation of the coordinate measuring machine, in particular during a movement of the sensor or the workpiece support in the direction driven by the electric motor, in order to check the measurement of the electric drive current for measurement errors to check. The expected value can e.g. B. can be determined using the determined manipulated variable and possibly the measured current acceleration. Provided that the sensor or the workpiece support moves unhindered in the relevant direction driven by the electric motor, the measurement of the electric drive current can be checked for error-free functionality in this way. In the case of devices with more than one motor for one direction of movement (e.g. double drive on a gantry device in portal or bridge design), it is advantageous not to limit the individual motor currents but rather the sum of the motor currents of the two motors of the double drive.

Die Ermittlung des Stromgrenzwertes (oder des Stromgrenzwertbandes), der von der Stellgröße des Reglers in der betreffenden durch den Elektromotor angetriebenen Richtung abhängt, wird vorzugsweise von zumindest einer Recheneinrichtung durchgeführt. Alternativ oder zusätzlich kann die Recheneinrichtung auch die Maßnahmen einleiten und/oder steuern, die zum Anhalten der Mechanik in der vom Elektromotor angetriebenen Richtung erforderlich sind, wenn der Stromgrenzwert erreicht und/oder überschritten wird oder das Stromgrenzwertband verlassen wird. Diese Funktionalität der Recheneinrichtung kann durch Hardware und/oder Software realisiert werden.The determination of the current limit value (or the current limit value band), which depends on the manipulated variable of the controller in the relevant direction driven by the electric motor, is preferably carried out by at least one computing device carried out. Alternatively or additionally, the computing device can also initiate and / or control the measures that are required to stop the mechanics in the direction driven by the electric motor when the current limit value is reached and / or exceeded or the current limit value band is left. This functionality of the computing device can be implemented by hardware and / or software.

Zum Umfang der vorliegenden Erfindung gehört auch ein Koordinatenmessgerät mit einer Mechanik, einer Werkstückauflage zur Aufnahme eines zu vermessenden Werkstückes und einem Sensor, wobei der Sensor und die Werkstückauflage von der Mechanik in zumindest einer Richtung relativ zueinander verstellbar ist, wobei die Mechanik wenigstens einen Elektromotor aufweist, über den die Verstellung des Sensors oder der Werkstückauflage in dieser Richtung angetrieben wird. Das Koordinatenmessgerät weist Folgendes auf:

  1. (a) eine Strom-Messeinrichtung, die ausgestaltet ist, einen elektrischen Antriebstrom, der durch den Elektromotor fließt, um eine Bewegung des Elektromotors zu erzeugen und auf diese Weise eine Bewegung des Sensors oder der Werkstückauflage in der betreffenden durch den Elektromotor angetriebenen Richtung zu bewirken, zu messen,
  2. (b) eine Ist-Positionsmesseinrichtung, die dazu ausgestaltet ist, die Ist-Position des Sensors oder der Messauflage in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung zu messen,
  3. (c) eine Differenzermittlungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist eine Regelabweichung zwischen der gemessenen Ist-Position und einer vorgegebenen Soll-Position durch Ermittlung der Differenz zwischen der gemessenen Ist-Position und der vorgegebenen Soll-Position zu bestimmen,
  4. (d) einen Regler, insbesondere einen Lageregler, der aufgrund der Regelabweichung eine Stellgröße ermittelt, die zur einzustellenden Geschwindigkeit des Sensors oder der Werkstückauflage in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung proportional ist,
  5. (e) eine Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung, die ausgestaltet ist, abhängig von der durch den Regler ermittelten Stellgröße einen Stromgrenzwert oder ein Stromgrenzwertband (d. h. ein Bereich von Werten für den Antriebstrom, der durch einen unteren Stromgrenzwert und einen oberen Stromgrenzwert definiert ist) für den elektrischen Antriebstrom zu ermitteln, und
  6. (f) eine Betätigungseinrichtung, die mit der Strom-Messeinrichtung und mit der Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung verbunden ist und die ausgestaltet ist, die Bewegung der Mechanik zumindest in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung anzuhalten, wenn der elektrische Antriebstrom den ermittelten Stromgrenzwert erreicht und/oder wenn der elektrische Antriebstrom den ermittelten Stromgrenzwert überschreitet oder wenn der Antriebstrom das Stromgrenzwertband verlässt.
The scope of the present invention also includes a coordinate measuring machine with a mechanism, a workpiece support for receiving a workpiece to be measured and a sensor, the sensor and the workpiece support being adjustable relative to one another in at least one direction by the mechanism, the mechanism having at least one electric motor , via which the adjustment of the sensor or the workpiece support is driven in this direction. The coordinate measuring machine has the following:
  1. (A) a current measuring device which is designed to generate an electric drive current which flows through the electric motor in order to generate a movement of the electric motor and in this way to cause a movement of the sensor or the workpiece support in the relevant direction driven by the electric motor , to eat,
  2. (b) an actual position measuring device which is designed to measure the actual position of the sensor or the measurement support in the direction driven by the electric motor,
  3. (c) a difference determination device which is set up to determine a control deviation between the measured actual position and a predetermined target position by determining the difference between the measured actual position and the predetermined target position,
  4. (d) a controller, in particular a position controller, which, based on the control deviation, determines a manipulated variable that is proportional to the speed to be set for the sensor or the workpiece support in the direction driven by the electric motor,
  5. (e) a current limit value determination device which is designed, depending on the manipulated variable determined by the controller, a current limit value or a current limit value band (ie a range of values for the drive current that is defined by a lower current limit value and an upper current limit value) for the electrical Determine drive current, and
  6. (f) an actuating device which is connected to the current measuring device and to the current limit value determination device and which is designed to stop the movement of the mechanics at least in the direction driven by the electric motor when the electric drive current reaches the determined current limit value and / or if the electrical drive current exceeds the determined current limit value or if the drive current leaves the current limit value band.

Zum Beispiel weist die Betätigungseinrichtung eine Abschalteinrichtung auf, die mit der Strom-Messeinrichtung und mit der Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung verbunden ist und die ausgestaltet ist, den elektrischen Antriebstrom abzuschalten, wenn der elektrische Antriebstrom den ermittelten Stromgrenzwert erreicht und/oder wenn der elektrische Antriebstrom den ermittelten Stromgrenzwert überschreitet oder wenn der elektrische Antriebsstrom das Stromgrenzwertband verlässt.For example, the actuating device has a disconnection device which is connected to the current measuring device and to the current limit value determination device and which is designed to switch off the electrical drive current when the electrical drive current reaches the determined current limit value and / or when the electrical drive current reaches the determined value Current limit value exceeds or when the electric drive current leaves the current limit value band.

Das Koordinatenmessgerät ist natürlich eingerichtet, auch die Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 15 auszuführen. Insbesondere zur Ausführung eines Verfahrens gemäß wenigstens eines der Ansprüche 2 bis 10 ist dann die Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung entsprechend eingerichtet, so dass das Verfahren ausgeführt werden kann.The coordinate measuring machine is of course set up to also carry out the method according to one of Claims 2 to 15. In particular, to carry out a method according to at least one of claims 2 to 10, the current limit value determination device is set up accordingly so that the method can be carried out.

Soweit die Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung so ausgestaltet ist, dass bei der Ermittlung des erwarteten Antriebsstroms Ierw zusätzlich ein variabler Beschleunigungsanteil Ka •aakt berücksichtigt wird, der proportional zu einer aktuellen Beschleunigung aakt des Sensors oder der Werkstückauflage in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung ist, können zusätzliche Einrichtungen vorhanden sein, die die aktuelle Beschleunigung aakt bereitstellen.Insofar as the current limit value determination device is designed so that when determining the expected drive current I erw , a variable acceleration component K a • a act is also taken into account, which is proportional to a current acceleration a act of the sensor or the workpiece support in the direction driven by the electric motor is, additional devices can be present that provide the current acceleration a act .

Soweit als aktuelle Beschleunigung aakt eine Soll-Beschleunigung asoll verwendet wird, kann als aktuelle Beschleunigung aakt der Wert der Soll-Beschleunigung asoll verwendet werden, der von der Steuerung selber bereit gestellt wird.As far as the actual acceleration a act, a target acceleration a will is used, the target acceleration a is to be used, which is provided by the controller itself as the current acceleration a act of value.

Soweit als aktuelle Beschleunigung aakt eine gemessene Ist-Beschleunigung aist verwendet werden sollte, kann zusätzlich eine Ist-Beschleunigungsmesseinrichtung vorgesehen sein, die dazu ausgestaltet ist, die Ist-Beschleunigung aist des Sensors oder der Messauflage in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung zu messen. Die Ist-Beschleunigung kann auf unterschiedliche Weise ermittelt werden. Beispielsweise kann die Ist-Beschleunigung aus den Maßstabswerten eines durch den Elektromotor angetriebenen Messschlittens der Mechanik bestimmt werden, indem die Maßstabswerte zweifach nach der Zeit abgeleitet werden. Die Maßstabswerte werden also zweifach zeitlich abgeleitet. Alternativ kann auch ein Beschleunigungssensor verwendet werden, der beispielsweise am betreffenden Messschlitten oder am Sensor befestigt ist. Der betreffende Beschleunigungssensor liefert hierbei unmittelbar die Ist-Beschleunigung aist.As far as the actual acceleration a act of a measured actual acceleration a is to be used, may additionally be provided an actual acceleration measuring device which is adapted to the actual acceleration a is to the sensor or the measuring pad in the driven by the electric motor direction measure up. The actual acceleration can be determined in different ways. For example, the actual acceleration can be determined from the scale values of a mechanical measuring slide driven by the electric motor, in that the scale values are derived twice according to the time. The scale values are thus derived twice over time. Alternatively, an acceleration sensor can also be used can be used, which is attached, for example, to the relevant measuring slide or to the sensor. The acceleration sensor in question here directly supplies the actual acceleration a.

Soweit als aktuelle Beschleunigung aakt eine zeitliche Ableitung asteuer der besagten Stellgröße Vsteuer verwendet wird, kann eine Ableitungs-Berechnungseinheit vorgesehen sein, die dazu ausgestaltet ist, eine zeitliche Ableitung asteuer der besagten Stellgröße Vsteuer zu ermitteln.If a time derivative a tax of said manipulated variable V tax is used as the current acceleration a act , a derivative calculation unit can be provided which is designed to determine a time derivative a tax of said manipulated variable V tax.

Soweit als aktuelle Beschleunigung aakt ein Mittelwert aakt-mittel aus wenigstens zwei der Größen gemessene Ist-Geschwindigkeit, vorgegebene Soll-Geschwindigkeit und ermittelte Ableitung asteuer der der Stellgröße Vsteuer verwendet wird, kann zusätzlich eine Mittelwert - Berechnungseinheit vorgesehen sein, die dazu ausgestaltet ist, einen Mittelwert aakt-mittel aus wenigstens zwei der Größen gemessene Ist-Beschleunigung aist, vorgegebene Soll-Beschleunigung asoll oder zeitliche Ableitung asteuer der Stellgröße Vsteuer zu errechnen.Insofar as a mean value a akt - mean of at least two of the variables measured actual speed, specified target speed and determined derivation a tax used for the manipulated variable V tax is used as the current acceleration a act, a mean value calculation unit can also be provided for this purpose is designed to calculate a mean value a akt - mean from at least two of the measured values actual acceleration a ist , predetermined target acceleration a soll or time derivative a tax of the manipulated variable V tax.

Hinsichtlich der steuerungsnahen Komponenten, wie beispielsweise die Strom-Messeinrichtung, die Ist-Positionsmesseinrichtung, die Ist-Beschleunigungsmesseinrichtung, die Ableitungs-Berechnungseinheit, die Differenzermittlungseinrichtung, der Regler, die Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung, die Betätigungseinrichtung oder die Abschalteinrichtung des Koordinatenmessgerätes ist ausdrücklich hervorzuheben, dass diese natürlich vielfältig variieren können. Beispielsweise können mehrere Komponenten aus Gründen der Effizienz als ein gemeinsamer Programmcode auf einem Mikrocontroller realisiert sein. Dies ist beispielsweise weiter unten im Zusammenhang mit 2, 3 und 4 für die Differenzermittlungseinrichtung und den Regler der Fall, die in der Komponente mit der Bezeichnung „Lageregler 14“ zusammengefasst sind. Außerdem wird die Ist-Beschleunigung, die zur Ermittlung des Stromgrenzwertes oder des Stromgrenzwertbandes des in 2 gezeigten Ausführungsbeispiels erforderlich ist, durch eine zweifache zeitliche Ableitung der vom Ablesekopf des Maßstabes gelieferten Ist-Position ermittelt. Diese zeitlichen Ableitungen der Ist-Position finden als zwei Verfahrensschritte 40 und 41 in der Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung 15 statt (siehe unten zu 5). Daneben errechnet die Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung 15 außerdem auch den Stromgrenzwert oder die Stromgrenzwerte des Stromgrenzwertbandes. Damit umfasst die Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung 15 zusätzlich auch Komponenten der Ist-Beschleunigungsmesseinrichtung. Die damit gezeigte Beschleunigungsmesseinrichtung umfasst damit neben dem Ablesekopf des Linearmaßstabes also auch Teile der Stromgrenzwert- Ermittlungseinrichtung.With regard to the control-related components, such as the current measuring device, the actual position measuring device, the actual acceleration measuring device, the derivative calculation unit, the difference determination device, the controller, the current limit value determination device, the actuation device or the switch-off device of the coordinate measuring machine, it should be emphasized that these can of course vary in many ways. For example, for reasons of efficiency, several components can be implemented as a common program code on a microcontroller. For example, this is related to below 2 , 3 and 4th this is the case for the difference determination device and the controller, which are summarized in the component with the designation “position controller 14”. In addition, the actual acceleration that is used to determine the current limit value or the current limit value band of the in 2 shown embodiment is required, determined by a double time derivative of the actual position supplied by the reading head of the scale. These temporal derivations of the actual position take place as two procedural steps 40 and 41 in the current limit value determination device 15th instead of (see below on 5 ). In addition, the current limit value determination device calculates 15th also the current limit value or the current limit values of the current limit value band. The current limit value determination device thus includes 15th in addition, components of the actual acceleration measuring device. The acceleration measuring device thus shown thus includes not only the reading head of the linear scale but also parts of the current limit value determination device.

Alternativ könnten einzelne Komponenten aber auch als separate Programme auf einem gemeinsamen Multitasking-Mikrocontroller ausgeführt werden oder auf separaten Mikrocontrollern ausgeführt werden. Weiterhin können einzelne oder alle Komponenten auch analog ausgeführt sein. Außerdem können analoge und digitale Komponenten auf einem gemeinsamen Baustein untergebracht sein.Alternatively, however, individual components could also be executed as separate programs on a common multitasking microcontroller or executed on separate microcontrollers. Furthermore, some or all of the components can also be designed analogously. In addition, analog and digital components can be accommodated on a common module.

Insbesondere kann das Koordinatenmessgerät einen Computer oder einen Mikrocontroller aufweisen, der die Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung enthält.In particular, the coordinate measuring machine can have a computer or a microcontroller which contains the current limit value determination device.

Ferner gehört zum Umfang der Erfindung ein Computerprogramm, das bei Ablauf auf einem Computer oder einem Mikrocontroller zumindest den Stromgrenzwert oder das Stromgrenzwertband ermittelt und optional auch die bei Erreichen und/oder Überschreiten des Stromgrenzwertes oder beim Verlassen des Stromgrenzwertbandes die jeweils zu ergreifenden Maßnahmen einleitet und/oder steuert. Insbesondere weist das Computerprogramm Programmcode-Mittel auf, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sein können.The scope of the invention also includes a computer program which, when running on a computer or a microcontroller, determines at least the current limit value or the current limit value band and optionally also initiates the measures to be taken when the current limit value is reached and / or exceeded or when the current limit value band is left and / or controls. In particular, the computer program has program code means which can be stored on a computer-readable data carrier.

Außerdem gehört zum Umfang der Erfindung ein Datenträger, auf dem eine Datenstruktur gespeichert ist, die nach einem Laden in einen Arbeits- und/oder Hauptspeicher eines Computers oder eines Mikrocontrollers zumindest den Stromgrenzwert ermittelt und optional auch die bei Erreichen und/oder Überschreiten des Stromgrenzwertes oder beim Verlassen des Stromgrenzwertbandes die jeweils zu ergreifenden Maßnahmen einleitet und/oder steuert.In addition, the scope of the invention includes a data carrier on which a data structure is stored which, after being loaded into a working and / or main memory of a computer or a microcontroller, determines at least the current limit value and optionally also that when the current limit value is reached and / or exceeded initiates and / or controls the measures to be taken when leaving the current limit value band.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Die einzelnen Figuren zeigen:

  • 1 ein Koordinatenmessgerät in Portalbauweise,
  • 2 rein schematische Darstellung des Antriebes des in x-Richtung beweglichen Querschlittens 7 aus 1 mit einer erfindungsgemäßen Kollisionsüberwachung,
  • 3 Ablaufdiagramm zur Ermittlung des Stellwertes Vsteuer durch den Lageregler 14 gemäß 2,
  • 4 Ablaufdiagramm zur Ermittlung des Stellwertes Vsteuer durch den Lageregler 14 gemäß 2 mit einem gegenüber 3 modifizierten Verfahren,
  • 5 Ablaufdiagramm zur Ermittlung des oberen Stromgrenzwertes Imax und des unteren Stromgrenzwertes Imin eines Stromgrenzwertbandes in der Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung 15 aus 2,
  • 6 Darstellung des tatsächlich fließenden Antriebsstroms Iist und des erwarteten Antriebsstroms Ierw und des hieraus ermittelten oberen Stromgrenzwertes Imax und des unteren Stromgrenzwertes Imin eines Stromgrenzwertbandes für einen beispielhaften Verlauf der Soll-Geschwindigkeit vsoll.für den Antrieb aus 2,
  • 7 Darstellung des tatsächlich fließenden Antriebsstroms Iist und des erwarteten Antriebsstroms Ierw und des hieraus ermittelten oberen Stromgrenzwertes Imax und des unteren Stromgrenzwertes Imin eines Stromgrenzwertbandes für einen beispielhaften Verlauf der Soll-Geschwindigkeit Vsoll bei einer Kollision des in 2 gezeigten Querschlittens 7 mit einem Gegenstand,
  • 8 Darstellung wie in 7, wobei zusätzlich der obere Stromgrenzwert Imax-prior-art eingezeichnet ist, der von einer herkömmlichen Kollisionsüberwachung aufgrund der Soll-Geschwindigkeit und der Soll-Beschleunigung ermittelt würde und der entsprechende Verlauf des gemessenen Antriebsstroms Iist-prior-art,
  • 9 eine Messkette bei der Verarbeitung eines Messwertes des Antriebsstroms Iist,
  • 10 Darstellung des tatsächlich fließenden Antriebsstroms Iist und des erwarteten Antriebsstroms Ierw für einen beispielhaften Verlauf der Soll-Geschwindigkeit Vsoll des in 2 gezeigten Querschlittens 7,
  • 11 Darstellung des erwarteten Antriebsstroms Ierw-prior-art für denselben Verlauf der Soll-Geschwindigkeit Vsoll gemäß 10, wobei der erwartete Antriebsstrom Ierw-prior-art mit einem herkömmlichen Verfahren aus der Soll-Geschwindigkeit und der Soll-Beschleunigung ermittelt wurde,
  • 12 Darstellung wie in 12, wobei zusätzlich der tatsächlich gemessene Antriebsstrom Iist dargestellt ist,
  • 13 Ablaufdiagramm zur Ermittlung des oberen Stromgrenzwertes Imax und des unteren Stromgrenzwertes Imin eines Stromgrenzwertbandes in der Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung 15 aus 2 gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel, bei dem die zeitliche Ableitung asteuer der Stellgröße Vsteuer verwendet wird,
  • 14 Ablaufdiagramm zur Ermittlung des oberen Stromgrenzwertes Imax und des unteren Stromgrenzwertes Imin eines Stromgrenzwertbandes in der Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung 15 aus 2 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, bei dem die Soll-Beschleunigung asoll verwendet wird,
  • 15 Ablaufdiagramm zur Ermittlung des oberen Stromgrenzwertes Imax und des unteren Stromgrenzwertes Imin eines Stromgrenzwertbandes in der Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung 15 aus 2 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, bei dem ein Mittelwert aakt-mittel verwendet wird.
Embodiments of the invention will now be described with reference to the accompanying figures. The individual figures show:
  • 1 a coordinate measuring machine in portal design,
  • 2 purely schematic representation of the drive of the cross slide movable in the x-direction 7th the end 1 with a collision monitoring according to the invention,
  • 3 Flow chart for determining the manipulated variable V control by the position controller 14th according to 2 ,
  • 4th Flow chart for determining the manipulated variable V control by the position controller 14th according to 2 with one opposite 3 modified procedures,
  • 5 Flow chart for determining the upper current limit value Imax and the lower current limit value I min of a current limit value band in the current limit value determination device 15th the end 2 ,
  • 6th Representation of the actually flowing drive current I ist and the expected drive current I erw and the determined upper current limit value Imax and the lower current limit value I min of a current limit value band for an exemplary course of the target speed v soll. For the drive 2 ,
  • 7th Representation of the actually flowing drive current I ist and the expected drive current I erw and the determined upper current limit value Imax and the lower current limit value I min of a current limit value band for an exemplary course of the setpoint speed V soll in the event of a collision of the in 2 shown cross slide 7th with an object
  • 8th Representation as in 7th , whereby the upper current limit value I max -prior-art is also drawn in, which would be determined by conventional collision monitoring on the basis of the setpoint speed and the setpoint acceleration, and the corresponding course of the measured drive current I is -prior-art ,
  • 9 a measuring chain in the processing of a measured value of the drive current I is
  • 10 Representation of the actually flowing drive current I ist and the expected drive current I erw for an exemplary course of the setpoint speed V soll of the in 2 shown cross slide 7th ,
  • 11 Description of the expected driving current I ext - prior - art for the same course of the target velocity V according to 10 , whereby the expected drive current I exp - prior - art was determined with a conventional method from the target speed and the target acceleration,
  • 12th Representation as in 12th , whereby the actually measured drive current I ist is also shown,
  • 13th Flow chart for determining the upper current limit value I max and the lower current limit value I min of a current limit value band in the current limit value determination device 15th the end 2 according to another embodiment, in which the time derivative a tax of the manipulated variable V tax is used,
  • 14th Flow chart for determining the upper current limit value Imax and the lower current limit value I min of a current limit value band in the current limit value determination device 15th the end 2 according to a further embodiment in which the target acceleration a soll is used,
  • 15th Flow chart for determining the upper current limit value Imax and the lower current limit value Imin of a current limit value band in the current limit value determination device 15th the end 2 according to a further exemplary embodiment, in which an average value a akt -mittel is used.

Das in 1 dargestellte Koordinatenmessgerät 11 in Portalbauweise weist eine Werkstückauflage in Form eines Messtisches 1 auf. Das Koordinatenmessgerät 11 umfasst hierbei eine Mechanik 3, über die ein Sensor 9 relativ zur Werkstückauflage (Messtisch 1) in allen drei Koordinatenrichtungen x, y und z verfahren werden kann. Im Falle der Mechanik 3 handelt es sich um eine sogenannte Portal-Mechanik, bei der nur der Sensor 9 in allen drei Koordinatenrichtungen x, y und z verfahren wird, während die Werkstückauflage (Messtisch 1) in Ruhe bleibt. Die Mechanik 3 umfasst hierbei einen ersten Messschlitten, nämlich ein den Messtisch 1 überspannendes Portal 4, das in der mit dem Pfeil y bezeichneten Koordinatenrichtung auf der Werkstückauflage (Messtisch 1) beweglich geführt ist. Ein nicht näher dargestellter Elektromotor der Mechanik 3 verursacht die Linearbewegung dieses ersten Messschlittens (Portal 4) der Mechanik 3 in y-Richtung. Außerdem ist ein Linearmaßstab 12 der Mechanik 3 vorgesehen, der von einem ebenfalls nicht näher gezeigten Ablesekopf der Mechanik 3 abgelesen wird und hierdurch die aktuelle Position dieses ersten Messschlittens (Portal 4) der Mechanik 3 liefert.This in 1 Coordinate measuring machine shown 11 in portal design has a workpiece support in the form of a measuring table 1 on. The coordinate measuring machine 11 includes a mechanism 3 over which a sensor 9 relative to the workpiece support (measuring table 1 ) can be moved in all three coordinate directions x, y and z. In the case of mechanics 3 it is a so-called portal mechanism in which only the sensor 9 is moved in all three coordinate directions x, y and z while the workpiece support (measuring table 1 ) remains in peace. The mechanics 3 comprises a first measuring slide, namely a measuring table 1 spanning portal 4th in the coordinate direction indicated by the arrow y on the workpiece support (measuring table 1 ) is movably guided. A mechanical electric motor, not shown 3 causes the linear movement of this first measuring slide (portal 4th ) the mechanics 3 in y-direction. It is also a linear scale 12th the mechanics 3 provided by a reading head of the mechanism, also not shown in detail 3 is read and thereby the current position of this first measuring slide (portal 4th ) the mechanics 3 supplies.

Die Mechanik 3 umfasst außerdem einen zweiten Messschlitten (Querschlitten 7), der entlang des den Messtisch 1 überspannenden Querträgers des Portals 4 in der mit dem Pfeil x bezeichneten Richtung beweglich geführt ist. Die momentane Position dieses zweiten Messschlittens (Querschlitten 7) relativ zu dem Querträger des Portals 4 kann anhand eines zweiten Linearmaßstabes 6 der Mechanik 3 festgestellt werden, der ebenfalls von einem Ablesekopf 20 der Mechanik 3 (nur in 2 zu sehen) abgelesen wird. Die Bewegung des zweiten Messschlittens (Querschlitten 7) in x-Richtung wird durch einen weiteren Elektromotor M der Mechanik 3 (nur in 2 zu sehen) angetrieben.The mechanics 3 also includes a second measuring slide (cross slide 7th ) running along the the measuring table 1 spanning cross member of the portal 4th is movably guided in the direction indicated by the arrow x. The current position of this second measuring slide (cross slide 7th ) relative to the cross member of the portal 4th can on the basis of a second linear scale 6th the mechanics 3 can also be determined by a reading head 20th the mechanics 3 (only in 2 to see) is read. The movement of the second measuring slide (cross slide 7th ) in the x-direction is controlled by a further electric motor M of the mechanics 3 (only in 2 to see) powered.

Außerdem umfasst die Mechanik 3 einen dritten, in vertikaler Richtung beweglichen Messschlitten, nämlich die Pinole 8, die an dem zweiten Messschlitten (Querschlitten 7) in vertikaler, mit dem Pfeil z bezeichneter Richtung beweglich gelagert ist. Am unteren Ende der Pinole 8 ist ein Sensor 9 befestigt, der im vorliegenden Fall als taktiler messender Tastkopf ausgestaltet ist. Der dritte Messschlitten (Pinole 8) mit dem hieran befestigten Sensor 9 kann, angetrieben durch einen weiteren, nicht näher zu sehenden Elektromotor der Mechanik 3, relativ zu dem zweiten Messschlitten (Querschlitten 7) in z-Richtung des kartesischen Koordinatensystems bewegt werden. Über einen dritten Linearmaßstab 10 der Mechanik 3, der von einem weiteren, nicht näher zu sehenden Ablesekopf der Mechanik 3 abgelesen wird, kann die Position des dritten Messschlittens (Pinole 8) in der mit dem Pfeil z bezeichneten Richtung ausgelesen werden. Durch die insgesamt drei Elektromotoren der Mechanik 3 kann der Sensor 9 daher in allen drei Koordinatenrichtungen x, y und z verfahren werden und bewegt sich hierdurch in allen drei Koordinatenrichtungen x, y und z relativ zur Werkstückauflage (Messtisch 1) und damit auch relativ zu einem zu vermessenden Werkstück 5, das auf der Werkstückauflage (Messtisch 1) gelagert ist. Wie bereits oben ausgeführt, könnte die Mechanik 3 aber auch so ausgestaltet sein, dass die Werkstückauflage in einer oder mehreren Richtungen beweglich geführt ist. Beispielsweise könnte das Portal 4 in y-Richtung unbeweglich sein und dafür der Messtisch 1 auf einem in y-Richtung beweglich gelagerten Messschlitten angeordnet sein, der über einen entsprechenden Elektromotor angetrieben wird und dessen Position in y-Richtung über einen entsprechenden Maßstab und einen zugeordneten Auslesekopf ermittelt wird.It also includes the mechanics 3 a third measuring slide that can be moved in the vertical direction, namely the quill 8th that are attached to the second measuring slide (cross slide 7th ) is mounted movably in the vertical direction indicated by the arrow z. At the bottom of the quill 8th is a sensor 9 attached, which is designed in the present case as a tactile measuring probe head. The third measuring slide (quill 8th ) with the attached sensor 9 can, driven by a further, unspecified electric motor of the mechanics 3 , relative to the second measuring slide (cross slide 7th ) can be moved in the z-direction of the Cartesian coordinate system. Via a third linear scale 10 the mechanics 3 , that of another, not visible reading head of the mechanics 3 is read, the position of the third measuring slide (quill 8th ) can be read out in the direction indicated by the arrow z. With a total of three electric motors in the mechanics 3 can the sensor 9 can therefore be moved in all three coordinate directions x, y and z and thereby moves in all three coordinate directions x, y and z relative to the workpiece support (measuring table 1 ) and thus also relative to a workpiece to be measured 5 that is placed on the workpiece support (measuring table 1 ) is stored. As stated above, the mechanics could 3 but also be designed so that the workpiece support is movably guided in one or more directions. For example, the portal could 4th be immobile in the y-direction and therefore the measuring table 1 be arranged on a measuring slide mounted movably in the y-direction, which is driven by a corresponding electric motor and whose position in the y-direction is determined using a corresponding scale and an associated readout head.

Das Koordinatenmessgerät umfasst außerdem noch eine Steuerung 2, und einen Messrechner 13, der in Verbindung mit der Steuerung 2 steht. Der Messrechner 13 übergibt hierbei an die Steuerung 2 unter anderem die vordefinierten Messabläufe, beispielsweise in Form von zu vermessenden Punkten auf dem Werkstück 5, wobei die Steuerung 2 dann auf Basis des übergebenen Messablaufes diesen abarbeitet. Dazu steht die Steuerung 2 in Verbindung mit den Antrieben der Mechanik 3, in denen auch die besagten Elektromotoren der Mechanik 3 enthalten sind. Außerdem steht die Steuerung 2 auch in Verbindung mit dem Sensor 9 und den Ableseköpfen der Linearmaßstäbe 6, 10 und 12 der Mechanik 3. Die Steuerung 2 verfährt dann mit den Antrieben den Sensor 9 entsprechend dem Messablauf und tastet hierdurch das Werkstück 5 mit dem Sensor 9 ab. Dabei nimmt die Steuerung 2 vom Sensor 9 und von den Ableseköpfen der Maßstäbe 6, 10 und 12 die Messwerte auf und ermittelt hierdurch Koordinatenmesswerte der angetasteten Punkte auf der Oberfläche des Werkstückes 5. Die aufgrund des Messablaufes erhaltenen Messwerte werden dann zur weiteren Auswertung von der Steuerung 2 an den Messrechner 13 zurückgegeben. Um die besagten Aufgaben erfüllen zu können, umfasst die Steuerung 2 einen oder mehrere echtzeitfähige Mikroprozessoren, mit denen die Aufgaben erledigt werden.The coordinate measuring machine also includes a controller 2 , and a measuring computer 13th that is in conjunction with the controller 2 stands. The measuring computer 13th hands over to the control 2 Among other things, the predefined measuring processes, for example in the form of points to be measured on the workpiece 5 , with the controller 2 then processes it on the basis of the transferred measurement sequence. The control is available for this 2 in connection with the drives of the mechanics 3 in which also the said electric motors of the mechanics 3 are included. The controls are also in place 2 also in connection with the sensor 9 and the reading heads of the linear scales 6th , 10 and 12th the mechanics 3 . The control 2 then moves the sensor with the drives 9 according to the measuring sequence and thereby scans the workpiece 5 with the sensor 9 away. The controller takes over 2 from the sensor 9 and from the reading heads of the rulers 6th , 10 and 12th the measured values and thereby determines coordinate measured values of the probed points on the surface of the workpiece 5 . The measured values obtained on the basis of the measurement sequence are then used by the control for further evaluation 2 to the measuring computer 13th returned. In order to be able to fulfill said tasks, the control includes 2 one or more real-time capable microprocessors with which the tasks are carried out.

2 zeigt eine abstrahierte Darstellung des Antriebes für den in x-Richtung beweglichen zweiten Messschlitten (Querschlitten 7) der Mechanik 3 aus 1 nebst Steuerung 2 und Messrechner 13. Der Antrieb umfasst hierbei insbesondere einen Elektromotor M, der ein umlaufendes Band 21 antreibt, an dem wiederum der Querschlitten 7 befestigt ist und hierdurch in der x-Richtung bewegt wird. Gleiche Bauteile wie in 1 werden hierbei mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass es sich hierbei um eine stark vereinfachte Darstellung handelt, in der nur sehr schematisch einige Komponenten des ansonsten sehr komplexen Systems dargestellt sind. 2 shows an abstract representation of the drive for the second measuring slide (cross slide 7th ) the mechanics 3 the end 1 plus control 2 and measuring computer 13th . The drive here comprises in particular an electric motor M, which has a rotating belt 21 drives, on which in turn the cross slide 7th is attached and is thereby moved in the x-direction. Same components as in 1 are denoted by the same reference numerals. It is expressly pointed out that this is a greatly simplified representation in which only a few components of the otherwise very complex system are shown very schematically.

Die Ansteuerung des Elektromotors M erfolgt hierbei wie folgt. Vom Messrechner 13 wird unter anderem an die Steuerung 2 der konkret abzufahrende Messablauf übergeben, wobei dieser Messablauf unter anderem Fahrbefehle P(x,y,z) enthält, die für die drei Koordinatenrichtungen x, y und z eine durch die drei Messschlitten (Portal 4, Querschlitten 7 und Pinole 8) anzufahrende Position definieren. Solche Fahrbefehle P(x,y,z) werden an einen sogenannten Splineinterpolator 25 der Steuerung 2 übergeben. Dieser Splineinterpolator 25 errechnet ausgehend von der aktuellen Position eine Vielzahl von nacheinander anzufahrenden Positionen für die x-Richtung, die y-Richtung und die z-Richtung. Außerdem ermittelt der Splineinterpolator 25 durch einfache zeitliche Ableitung dieser nacheinander anzufahrenden Positionen für die x-Richtung, die y-Richtung und die z-Richtung die Soll-Geschwindigkeiten für die x-Richtung, die y-Richtung und die z-Richtung, sowie durch zweifache zeitliche Ableitung die Soll-Beschleunigungen für die x-Richtung, die y-Richtung und die z-Richtung. Im hier nur sehr abstrakt dargestellten Beispiel sind nur die Soll-Positionen für die x-Richtung Xsoll, die Soll-Geschwindigkeiten für die x-Richtung Vsoll und die Soll-Beschleunigungen für die x-Richtung asoll zu sehen. Der Splineinterpolator 25 gibt die aus den Fahrbefehlen P(x,y,z) nacheinander anzufahrenden x-Positionen Xsoll an einen Lageregler 14 weiter. Dieser Lageregler 14 ist außerdem mit dem am Querschlitten 7 befestigten Ablesekopf 20 verbunden, und erhält hiervon die vom Linearmaßstab 6 ausgelesene Ist-Position xist des Querschlittens 7 in x-Richtung. Durch Subtraktion der vom Ablesekopf 20 zurückgemeldeten tatsächlichen Ist-Position xist in x-Richtung von der anzufahrenden Soll-Position Xsoll errechnet der Lageregler 14 die Regelabweichung und errechnet hieraus dann über einen Algorithmus, wie beispielsweise einen PID-Regler oder einen Zustandsregler eine Stellgröße Vsteuer. Diese Stellgröße Vsteuer ist zur einzustellenden Geschwindigkeit des Sensors 9 oder der Werkstückauflage 1 in der durch den Elektromotor M angetriebenen Richtung x proportional. Die möglichen konkreten Abläufe des Lagereglers 14 werden noch ausführlicher unten im Zusammenhang mit 3 und 4 dargestellt.The electric motor M is controlled as follows. From the measuring computer 13th is among other things to the control 2 The specific measuring sequence to be carried out is transferred, this measuring sequence including, among other things, travel commands P (x, y, z) that are sent by the three measuring slides (portal 4th , Cross slide 7th and quill 8th ) Define the position to be approached. Such movement commands P (x, y, z) are sent to a so-called spline interpolator 25th the control 2 to hand over. This spline interpolator 25th based on the current position, calculates a large number of positions to be approached one after the other for the x-direction, the y-direction and the z-direction. The spline interpolator also determines 25th the target speeds for the x-direction, the y-direction and the z-direction by simple temporal derivation of these positions to be approached one after the other for the x-direction, the y-direction and the z-direction, as well as the target by two-fold temporal derivation -Accelerations for the x-direction, the y-direction and the z-direction. In the example shown here only very abstractly, only the target positions for the x-direction X soll , the target speeds for the x-direction V soll and the target accelerations for the x-direction a soll can be seen. The spline interpolator 25th sends the x-positions to be approached one after the other from the move commands P (x, y, z) to a position controller 14th Further. This position controller 14th is also with the one on the cross slide 7th attached reading head 20th connected, and receives from this the one from the linear scale 6th read out actual position x is of the cross slide 7th in X direction. By subtracting from the reading head 20th The actual actual position reported back x is in the x direction from the set position to be approached X set is calculated by the position controller 14th the control deviation, and calculates therefrom then using an algorithm such as a PID controller or a state regulator, a manipulated variable V control. This manipulated variable V is adjusted to control speed of the sensor 9 or the workpiece support 1 in the direction x driven by the electric motor M proportionally. The possible specific processes of the position controller 14th are discussed in more detail below in connection with 3 and 4th shown.

Diese vom Lageregler 14 ermittelte Stellgröße Vsteuer wird dann vom Lageregler 14 der Steuerung 2 an einen Geschwindigkeitsregler 18 in einer digitalen Leistungsstufe PS übergeben. Der Geschwindigkeitsregler 18 wiederum ist außerdem mit dem Tachogenerator TG verbunden und erhält von diesem ein Signal VTG, also die aktuelle Drehzahl des Elektromotors M, die im Wesentlichen proportional zur Ist-Geschwindigkeit des Querschlittens 7 in x-Richtung ist. Bei dem Tachogenerator TG handelt es sich beispielsweise um einen Drehtransformator, der eine der Drehzahl des Elektromotors M entsprechende Spannung generiert.This from the position controller 14th The manipulated variable Vcontrol is then determined by the position controller 14th the control 2 to a speed controller 18th passed in a digital power level PS. The speed controller 18th in turn, it is also connected to the tachometer generator TG and receives a signal V TG from it , i.e. the current speed of the Electric motor M, which is essentially proportional to the actual speed of the cross slide 7th is in the x-direction. The tachometer generator TG is, for example, a rotary transformer that generates a voltage corresponding to the speed of the electric motor M.

Durch Subtraktion des vom Tachogenerator TG zurückgemeldeten Signals VTG von der Stellgröße Vsteuer wird eine zweite Regelabweichung Δv erzeugt. Der Geschwindigkeitsregler 18 errechnet dann aus dieser zweiten Regelabweichung Δv über einen Algorithmus, der einen PID-Regler nachbildet, eine zweite Stellgröße Ia, die einem einzustellenden Antriebsstrom entspricht. Diese zweite Stellgröße Ia wird an ein Stellglied SR in der digitalen Leistungsstufe PS weitergegeben. Aufgrund dem einzustellenden Antriebsstrom Ia stellt das Stellglied SR dann den Antriebsstrom ein, der über die elektrischen Verbindungen C1 und C2 durch den Elektromotor M fließt. Die Leitungen C1 und C2, die den Elektromotor M mit dem Stellglied SR verbinden, sind über ein zweipoliges Relais R2 geführt, wobei dieses zweipolige Relais R2 während des üblichen Betriebes so geschaltet ist, dass entlang der Leitung C1 und entlang der Leitung C2 Strom fließen kann. Außerdem ist ein einpoliges Relais R3 zwischen den Leitungen C1 und C2 vorgesehen, das während des üblichen Betriebes geöffnet ist. Dieses Relais R3 kann im Kollisionsfalle leitend geschaltet werden, sodass dann die Leitungen C1 und C2 kurzgeschlossen sind. Eingangsseitig ist das Stellglied SR in der Leistungsstufe PS über Leitungen C3 und C4 über ein zweipoliges Relais R1 mit einer Energieversorgungseinheit EV verbunden. Diese Energieversorgungseinheit EV kann beispielsweise einen Transformator und einen Gleichrichter aufweisen. Die Energieversorgungseinheit EV wird hierbei über einen Netzanschluss PN gespeist, der mit einem elektrischen Wechselspannungs-Energieversorgungsnetz verbunden werden kann. Die digitale Leistungsstufe PS weist außerdem eine Strommesseinrichtung IM auf oder ist mit einer solchen Strommesseinrichtung kombiniert, mit der der durch die elektrischen Verbindungen C1, C2 und durch den Elektromotor M fließende Antriebsstrom Iist gemessen werden kann. Anstelle der Relais R1, R2 und R3 können genauso auch Feldeffekttransistoren verwendet werden. Control by subtracting the returned by the tachometer generator TG signal V TG of the command value V, a second control deviation .DELTA.v is generated. The speed controller 18th then uses an algorithm that simulates a PID controller to calculate a second manipulated variable I a , which corresponds to a drive current to be set, from this second control deviation .DELTA.v. This second manipulated variable I a is passed on to an actuator SR in the digital power stage PS. On the basis of the drive current I a to be set , the actuator SR then sets the drive current that is supplied via the electrical connections C1 and C2 flows through the electric motor M. The lines C1 and C2 that connect the electric motor M to the actuator SR are via a two-pole relay R2 led, this two-pole relay R2 is switched during normal operation so that along the line C1 and along the line C2 Electricity can flow. Also is a single pole relay R3 between the lines C1 and C2 provided that is open during normal operation. This relay R3 can be switched conductive in the event of a collision, so that the lines C1 and C2 are short-circuited. On the input side, the actuator SR is in the power stage PS via lines C3 and C4 via a two-pole relay R1 connected to a power supply unit EV. This energy supply unit EV can have a transformer and a rectifier, for example. The energy supply unit EV is fed via a network connection PN, which can be connected to an electrical alternating voltage energy supply network. The digital power stage PS also has a current measuring device IM or is combined with such a current measuring device with which the electrical connections C1 , C2 and the drive current I ist flowing through the electric motor M can be measured. Instead of the relay R1 , R2 and R3 Field effect transistors can also be used.

Während des Betriebes des Koordinatenmessgeräts stellt die digitale Leistungsstufe PS somit entsprechend der vom Lageregler 14 vorgegebenen Stellgröße Vsteuer oder genauer entsprechend der durch den Geschwindigkeitsregler 18 hieraus ermittelten zweiten Stellgröße Ia den Antriebsstrom in den elektrischen Verbindungen C1, C2 ein und regelt ihn, wobei die digitale Leistungsstufe PS das von dem Tachogenerator TG erzeugte Tachosignal VTG kontinuierlich oder quasi kontinuierlich auswertet. Bei dem hier verwendeten Elektromotor M handelt es sich im Ausführungsbeispiel um einen Gleichstrommotor. Selbstverständlich können aber auch andere Elektromotoren verwendet werden, wie beispielsweise Drehstrommotoren.During the operation of the coordinate measuring machine, the digital power level PS thus sets the value of the position controller 14th predetermined manipulated variable V controlled or more accurately corresponding to the speed control by the 18th from this, the second manipulated variable I a determined the drive current in the electrical connections C1 , C2 and regulates it, the digital power stage PS continuously or quasi-continuously evaluating the tachometer signal V TG generated by the tachometer generator TG. The electric motor M used here is a direct current motor in the exemplary embodiment. Of course, other electric motors can also be used, such as three-phase motors, for example.

Außerdem ist in erfindungsgemäßer Weise eine Kollisionsüberwachungsschaltung realisiert, die im Falle einer Kollision des zweiten Messschlittens (also des Querschlittens 7) oder des hiervon mitbewegten dritten Messschlittens (Pinole 8) oder des hieran befestigten Sensors 9 mit einer Person oder einem Gegenstand automatisiert die komplette Mechanik 3 zum Stillstand bringt. Dazu ist in der Steuerung 2 eine Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung 15 vorgesehen, die einerseits die aktuell durch den Ablesekopf 20 ermittelten Ist-Positionen Xist des Linearmaßstabes 6 in der Koordinatenrichtung x einliest. Außerdem wird die vom Lageregler 14 ermittelte Stellgröße Vsteuer an die Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung 15 übergeben. Die Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung 15 ermittelt aus der Stellgröße Vsteuer und aus der gemessenen Ist-Position Xist dann über einen Algorithmus, der weiter unten ausführlich im Zusammenhang mit 5 erläutert werden wird, einen oberen Stromgrenzwert Imax und einen unteren Stromgrenzwert Imin eines Grenzwertbandes. Der so berechnete obere Stromgrenzwert Imax und der berechnete untere Stromgrenzwert Imin wird nunmehr von der Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung 15 an einen Vergleicher 16 übermittelt. Außerdem wird der tatsächlich in der digitalen Leistungsstufe PS gemessene elektrische Antriebsstrom Iist des Elektromotors M an den Vergleicher 16 übermittelt. Der Vergleicher 16, wiederum ein Mikrocontroller, überprüft nunmehr, ob der tatsächlich gemessene Antriebsstrom Iist den oberen Stromgrenzwert Imax des Stromgrenzwertbandes überschreitet oder den unteren Stromgrenzwert Imin des Stromgrenzwertbandes „überschreitet“.In addition, a collision monitoring circuit is implemented in the manner according to the invention, which in the event of a collision of the second measuring slide (that is to say the cross slide 7th ) or the third measuring slide (quill 8th ) or the sensor attached to it 9 with a person or an object automates the entire mechanics 3 brings to a standstill. This is in the control 2 a current limit value determination device 15th provided, on the one hand, the current by the reading head 20th determined actual positions X is the linear scale 6th reads in the coordinate direction x. In addition, the position controller 14th manipulated variable V determined tax to the current limit determination means 15th to hand over. The current limit value determination device 15th determined from the control value V and control from the measured actual position of X is then an algorithm in detail below in connection with 5 will be explained, an upper current limit value Imax and a lower current limit value I min of a limit value band. The upper current limit value Imax calculated in this way and the calculated lower current limit value I min are now determined by the current limit value determination device 15th to a comparator 16 transmitted. In addition, the electric drive current I ist of the electric motor M actually measured in the digital power stage PS is sent to the comparator 16 transmitted. The comparator 16 , In turn, a microcontroller, checks now whether the actually measured driving current I exceeds the upper limit value Imax of the current limit current tape or the lower current limit value I min of the current limit band "exceeds".

Sofern der Vergleicher 16 feststellt, dass der tatsächlich gemessene Antriebsstrom Iist den oberen Stromgrenzwert Imax des Stromgrenzwertbandes überschreitet oder den unteren Stromgrenzwert Imin des Stromgrenzwertbandes „überschreitet“, übermittelt der Vergleicher 16 an das Relais R1, an das Relais R2 und an das Relais R3 ein Signal AUS. Hierdurch öffnen sowohl das Relais R1, wie auch das Relais R2 die leitende Verbindung, so dass hierdurch sowohl die Stromversorgung der Leistungsstufe PS und insbesondere auch die Stromversorgung des Elektromotors M unterbrochen wird. Außerdem wird das Relais R3 geschlossen, so dass hierdurch der Motor M kurzgeschlossen ist. Hierdurch kommt der zweite Messschlitten (Querschlitten 7) und der hiervor getragene dritte Messschlitten (Pinole 8) mit dem hieran befestigten Sensor 9 sehr schnell zum Stillstand. Hierdurch wird also die Bewegung der Mechanik 3 in der durch den Elektromotor M angetriebenen x-Richtung angehalten.Unless the comparator 16 determines that the actually measured driving current I is the upper current limit value I max of the current limit value exceeds band or the lower current limit value I min of the current limit band "exceeds" transmitted, the comparator 16 to the relay R1 , to the relay R2 and to the relay R3 a signal OFF. This will open both the relay R1 as well as the relay R2 the conductive connection, so that both the power supply of the power stage PS and, in particular, the power supply of the electric motor M is interrupted. Also, the relay will R3 closed, so that the motor M is short-circuited as a result. This brings the second measuring slide (cross slide 7th ) and the third measuring slide (quill 8th ) with the attached sensor 9 very quickly to a standstill. So this is the movement of the mechanics 3 stopped in the x-direction driven by the electric motor M.

Das Signal AUS wird aber auch an den Antrieb des ersten Messschlittens (Portal 4) für die y-Richtung und an den Antrieb des dritten Messschlittens (Pinole 8) für der z-Richtung übermittelt. Diese Antriebe sind ganz analog wie der in 2 gezeigte Antrieb für den in x-Richtung beweglichen zweiten Messschlitten (Querschlitten 7) aufgebaut, sodass auch hier die entsprechenden Relais über das Signal AUS entsprechend betätigt werden. Hierdurch wird damit auch der Antriebsstrom für die Elektromotoren des Antriebes in y-Richtung und des Antriebes in z-Richtung abgeschaltet und hierdurch die Bewegung der Mechanik 3 auch in der durch den entsprechenden Elektromotor angetriebenen y-Richtung und der durch den entsprechenden Elektromotor angetriebenen z-Richtung angehalten.The OFF signal is also sent to the drive of the first measuring slide (portal 4th ) for the y-direction and to the drive of the third measuring slide (quill 8th ) for the z-direction. These drives are completely analogous to the one in 2 The shown drive for the second measuring slide, which can be moved in the x-direction (cross slide 7th ) so that the corresponding relays are activated accordingly via the OFF signal. As a result, the drive current for the electric motors of the drive in the y-direction and the drive in the z-direction is switched off and the movement of the mechanics is thereby switched off 3 also stopped in the y-direction driven by the corresponding electric motor and the z-direction driven by the corresponding electric motor.

An dieser Stelle soll der Vollständigkeit halber nochmals angemerkt werden, dass der Splineinterpolator 25, der Lageregler 14 und die Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung 15 der Steuerung 2 durch einen einzigen Mikrocontroller bereitgestellt werden können. Die Einheiten sind hierbei als Programme realisiert, wobei jede Einheit (Splineinterpolator 25, Lageregler 14, Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung 15 von einem separaten Prozessorkern auf dem Mikrocontroller ausgeführt wird. Natürlich können die Einheiten (Splineinterpolator 25, Lageregler 14, Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung 15) auch durch separate Mikrocontroller realisiert sein oder auch als analoge Schaltung aufgebaut sein.At this point, for the sake of completeness, it should be noted again that the spline interpolator 25th , the position controller 14th and the current limit value determination device 15th the control 2 can be provided by a single microcontroller. The units are implemented as programs, with each unit (spline interpolator 25th , Position controller 14th , Current limit value determination device 15th is executed by a separate processor core on the microcontroller. Of course, the units (spline interpolator 25th , Position controller 14th , Current limit value determination device 15th ) can also be implemented by separate microcontrollers or constructed as an analog circuit.

Die konkrete Funktion des Lagereglers 14 aus 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel soll nun im Zusammenhang mit 3 erläutert werden. Gemäß einem ersten Schritt 30 findet zunächst eine Berechnung einer Regelabweichung Δx statt, indem die Differenz zwischen der gemessenen Ist-Position Xist von der durch den Splineinterpolator 25 vorgegebenen Soll-Position Xsoll ermittelt wird. Im Vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen die Ist-Position Xist und die Soll-Position Xsoll dasselbe Vorzeichen auf, so dass sich damit die Differenz also wie folgt ermitteln lässt: Δ x = x soll x ist

Figure DE102011089061B4_0008
The specific function of the position controller 14th the end 2 according to one embodiment is now intended in connection with 3 explained. According to a first step 30th a system deviation Δx is first calculated by the difference between the measured actual position X being and that by the spline interpolator 25th predetermined target position X is to be determined. Herein embodiment, the actual position is X and the target position X to the same sign have, the difference that order so as can be determined follows: Δ x = x target - x is
Figure DE102011089061B4_0008

Aus der Regelabweichung Δx wird dann über einen digitalen Regler aus der Regelabweichung Δx die besagte Stellgröße Vsteuer errechnet. Dieser digitale Regler ist hierbei rein beispielhaft als PID-Regler ausgestaltet. Wie dem Fachmann aus der Regelungstechnik bestens bekannt ist, handelt es sich bei einem PID-Regler um einen Regler, dessen Stellgröße sich aus einem Proportionalanteil, einem Integralanteil und einem Differentialanteil zusammensetzt. Der Proportionalanteil der Stellgröße Vsteuer ist ein Anteil, der proportional zur Regelabweichung ist. Der Integralanteil der Stellgröße Vsteuer ist ein Anteil, der proportional zum zeitlichen Integral über die Regelabweichung ist. Der Differentialanteil der Stellgröße Vsteuer ist ein Anteil, der proportional zum zeitlichen Differential (also zur zeitlichen Ableitung)der Regelabweichung Δx ist. Anstelle eines PID-Reglers können aber auch andere Regler vorgesehen sein, wie beispielsweise nur P-Regler, die nur einen Proportionalanteil aufweisen.From the control deviation .DELTA.x, the said manipulated variable V tax is then calculated from the control deviation .DELTA.x via a digital controller. This digital controller is designed purely by way of example as a PID controller. As is well known to those skilled in the art of control technology, a PID controller is a controller whose manipulated variable is composed of a proportional component, an integral component and a differential component. The proportional component of the manipulated variable V tax is a component that is proportional to the control deviation. The integral component of the manipulated variable V tax is a component that is proportional to the time integral over the control deviation. The differential component of the manipulated variable V is controlled a proportion that is proportional to the time differential (that is, to the time derivative) of the control deviation Ax. Instead of a PID controller, however, other controllers can also be provided, such as only P controllers that only have a proportional component.

4 zeigt eine gegenüber 3 veränderte Variante der Funktion des Lagereglers 14 aus 2. Genau wie im Ausführungsbeispiel nach 3 findet in einem ersten Schritt 30 zunächst eine Berechnung einer Regelabweichung Δx statt, indem die Differenz zwischen der gemessenen Ist-Position Xist von der durch den Splineinterpolator 25 vorgegebenen Soll-Position Xsoll ermittelt wird. In einem zweiten Schritt 32 wird dann, ganz ähnlich wie in Schritt 31 aus 3 aus der Regelabweichung Δx über einen digitalen Regler eine Zwischengröße Vzwischen ermittelt. Dieser digitale Regler ist hierbei rein beispielhaft als PID-Regler ausgestaltet. In einem letzten Schritt 33 wird dann durch Addition der Zwischengröße Vzwischen mit der durch den Splineinterpolator 25 aus 2 vorgegebenen Soll-Geschwindigkeit Vsoll die endgültige Stellgröße Vsteuer errechnet: v steuer = v zwischen + v soll

Figure DE102011089061B4_0009
4th shows one opposite 3 modified variant of the function of the position controller 14th the end 2 . Exactly as in the embodiment according to 3 takes place in a first step 30th a system deviation Δx is initially calculated by dividing the difference between the measured actual position X is from that by the spline interpolator 25th predetermined target position X is to be determined. In a second step 32 will then, very similar to step 31 the end 3 an intermediate variable V between is determined from the control deviation Δx via a digital controller. This digital controller is designed purely by way of example as a PID controller. In a final step 33 is then by adding the intermediate variable V between with that of the spline interpolator 25th the end 2 specified target speed V is to calculate the final manipulated variable V tax: v tax = v between + v target
Figure DE102011089061B4_0009

Die so ermittelte Stellgröße Vsteuer wird dann vom Lageregler 14 an den Geschwindigkeitsregler 18 in der digitalen Leistungsstufe PS weitergegeben, wie dies oben im Zusammenhang mit 2 bereits erläutert wurde.The control value V thus determined is then controlled by the position controller 14th to the cruise control 18th passed on in the digital power level PS, as described above in connection with 2 has already been explained.

Wie oben im Zusammenhang mit 2 bereits angekündigt, wird außerdem die konkrete Funktion der Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung 15 aus 2 unter Bezugnahme auf 5 erläutert, die die einzelnen Schritte im Detail zeigt. Die Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung 15 berechnet gemäß Schritt 40 aus den eingelesenen Ist-Positionen Xist des Sensors 9 in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung x durch zeitliche Ableitung dieser Ist-Position xist nach der Zeit (also durch Bildung des zeitlichen Differentials) die Ist-Geschwindigkeit Vist: v ist = Δ x ist / Δ t

Figure DE102011089061B4_0010
As above in connection with 2 already announced, the specific function of the current limit value determination device is also being announced 15th the end 2 with reference to 5 which shows the individual steps in detail. The current limit value determination device 15th calculated according to step 40 from the read-in actual positions X ist of the sensor 9 in the direction x driven by the electric motor through the time derivative of this actual position x , the actual speed V is after time (i.e. by forming the time differential): v is = Δ x is / Δ t
Figure DE102011089061B4_0010

Im Schritt 41 ermittelt die Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung 15 durch Ableitung der im Schritt 40 ermittelten Ist-Geschwindigkeit Vist nach der Zeit die Ist-Beschleunigung aist in x-Richtung: a ist = Δ v ist / Δ t

Figure DE102011089061B4_0011
In step 41 determines the current limit value determination device 15th by deriving the in step 40 determined actual speed V is after the time the actual acceleration a is in x-direction: a is = Δ v is / Δ t
Figure DE102011089061B4_0011

Damit wurde zur Ermittlung der Ist-Beschleunigung aist also die gemessene Ist-Position Xist zweifach zeitlich abgeleitet.In order to determine the actual acceleration a ist , the measured actual position X is derived twice over time.

In einem Schritt 42a wird dann aus der so ermittelten Ist-Beschleunigung aist und aus der vom Lageregler 14 erzeugten Stellgröße Vsteuer über eine Funktion Ierw (vsteuer , aist), die im gezeigten Ausführungsbeispiel von der erzeugten Stellgröße Vsteuer und der ermittelten Ist-Beschleunigung aist abhängig ist, ein erwarteter Antriebsstrom Ierw ermittelt. Die hier beispielhaft verwendete Funktion ist wie folgt: I erw ( v steuer , a ist ) = R ± + v steuer K v + a ist K a

Figure DE102011089061B4_0012
In one step 42a is then derived from the actual acceleration a ist determined in this way and from that of the position controller 14th generated manipulated variable V tax via a function I erw (v tax , a ist ), which in the illustrated embodiment is dependent on the generated manipulated variable V tax and the determined actual acceleration a, determines an expected drive current I erw . The function used here as an example is as follows: I. exp ( v tax , a is ) = R. ± + v tax K v + a is K a
Figure DE102011089061B4_0012

Hierin bedeutet:

  • R± = ein von der Geschwindigkeitsrichtung der Stellgröße Vsteuer abhängiger Grundanteil R±, wobei dieser richtungsabhängige Grundanteil R± einen ersten konstanten Wert R+ annimmt, wenn die gemessene Stellgröße Vsteuer positiv ist und einen zweiten konstanten Wert R- annimmt, wenn die gemessene Stellgröße Vsteuer negativ ist.
  • Vsteuer = vom Lageregler 14 nach 2 bereitgestellte Stellgröße
  • Kv = Proportionalitätsfaktor für den variablen Geschwindigkeitsanteil, wobei dieser Faktor den Anstieg des Antriebsstroms in Abhängigkeit von der Stellgröße Vsteuer beschreibt
  • aist = gemessene Ist-Beschleunigung
  • Ka = Proportionalitätsfaktor für den variablen Beschleunigungsanteil, wobei dieser Faktor den Anstieg des Antriebsstroms in Abhängigkeit von der Ist-Beschleunigung beschreibt
Herein means:
  • R ± = a basic component R ± dependent on the speed direction of the manipulated variable V tax , this direction-dependent base component R ± assuming a first constant value R + if the measured manipulated variable V tax is positive and a second constant value R - if the measured one Manipulated variable V tax is negative.
  • V controlled by the position controller = 14th after 2 provided manipulated variable
  • K v = proportionality factor for the variable rate part, wherein this factor describes the increase of the drive current in dependence on the manipulated variable V tax
  • a ist = measured actual acceleration
  • K a = proportionality factor for the variable acceleration component, this factor describing the increase in the drive current as a function of the actual acceleration

Die Kostanten R+ , R-, Kv und Ka können hierbei relativ einfach bestimmt werden. Die Konstante R+ wird bestimmt, indem der Querschlitten 7 mit sehr geringer Geschwindigkeit in positiver x-Richtung bewegt wird und über den Antriebsstromsensor IM der hierbei fließende Antriebsstrom Iist gemessen wird. Der hierbei gemessene Antriebsstrom entspricht der Konstante R+. Die Konstante R- wird analog hierzu bestimmt, indem der Querschlitten 7 mit sehr geringer Geschwindigkeit in umgekehrter Fahrtrichtung, also in negativer x-Richtung bewegt wird und über den Antriebsstromsensor IM der hierbei fließende Antriebsstrom gemessen wird. Der hierbei gemessene Antriebsstrom entspricht der Konstante R- The constants R + , R - , K v and K a can be determined relatively easily. The constant R + is determined by the cross slide 7th is moved at a very low speed in the positive x-direction and the drive current I ist flowing here is measured via the drive current sensor IM. The drive current measured here corresponds to the constant R + . The constant R - is determined analogously to this by the cross slide 7th is moved at a very low speed in the opposite direction of travel, that is, in the negative x-direction, and the drive current flowing in this case is measured via the drive current sensor IM. The drive current measured here corresponds to the constant R -

Der Proportionalitätsfaktor Kv wird bestimmt, nachdem R+ und R- ermittelt wurden. Dazu wird der Querschlitten 7 mit etwa konstanter Geschwindigkeit vist entweder in positiver x-Richtung oder in negativer x-Richtung verfahren. Währenddessen wird über den Antriebsstromsensor IM der hierbei fließende Antriebsstrom Iist gemessen und die Stellgröße Vsteuer ermittelt. Da die Geschwindigkeit konstant ist, ist die Beschleunigung aist dann null. Bei Bewegung in positiver x-Richtung muss sich aus der oben genannten Funktion folgender Zusammenhang ergeben: I erw ( v steuer , a ist ) = R + + v steuer K v

Figure DE102011089061B4_0013
The proportionality factor K v is determined after R + and R - have been determined. The cross slide is used for this 7th with an approximately constant speed v is moved either in the positive x-direction or in the negative x-direction. Meanwhile, on the drive current IM of the sensor drive current I flowing in this case is measured and the control value V determined tax. Since the speed is constant, the acceleration a is then zero. When moving in the positive x-direction, the above function must result in the following relationship: I. exp ( v tax , a is ) = R. + + v tax K v
Figure DE102011089061B4_0013

Durch Umstellen der Gleichung ergibt sich dann: K v = ( I erw R + ) / v steuer

Figure DE102011089061B4_0014
By rearranging the equation we get: K v = ( I. exp - R. + ) / v tax
Figure DE102011089061B4_0014

Da der Proportionalitätsfaktor Kv hier bestimmt wird, muss anstelle des zu erwartenden Antriebsstroms Ierw in dieser Gleichung natürlich der gemessene Antriebsstrom Iist eingesetzt werden, also K v = ( I ist R + ) / v steuer

Figure DE102011089061B4_0015
Since the proportionality factor K v is determined here, the measured drive current I ist must of course be used in this equation instead of the drive current I exp to be expected, that is to say K v = ( I. is - R. + ) / v tax
Figure DE102011089061B4_0015

Der Proportionalitätsfaktor Ka wird dann bestimmt, nachdem R+ und R- und Kv ermittelt wurden. Dazu wird der Querschlitten 7 mit etwa konstanter Ist-Beschleunigung aist entweder in positiver x-Richtung oder in negativer x-Richtung verfahren und währenddessen zu einem Zeitpunkt die Stellgröße Vsteuer, die Ist-Beschleunigung aist und über den Antriebsstromsensor IM der hierbei fließende Antriebsstrom Iist gemessen. Bei Bewegung in positiver x-Richtung muss sich aus der oben genannten Funktion Ierw( Vsteuer, aist) folgender Zusammenhang ergeben: I erw ( v steuer , a ist ) = R + + v steuer K v + a ist K a

Figure DE102011089061B4_0016
The proportionality factor K a is then determined after R + and R - and K v have been determined. The cross slide is used for this 7th with approximately constant actual acceleration a is either moved in the positive x direction or the negative x direction, during which at a time when the control value V control, the actual acceleration a is and the driving current sensor in the case flowing driving current I is measured. Upon movement in the positive x-direction must be made of the above-mentioned function I exp (V control, a is) yield the following relationship: I. exp ( v tax , a is ) = R. + + v tax K v + a is K a
Figure DE102011089061B4_0016

Durch Umstellen der Gleichung ergibt sich dann: K a = ( I erw R + v steuer K v ) / a ist

Figure DE102011089061B4_0017
By rearranging the equation we get: K a = ( I. exp - R. + - v tax K v ) / a is
Figure DE102011089061B4_0017

Da der Proportionalitätsfaktor Ka hier bestimmt wird, muss anstelle des zu erwartenden Antriebsstroms Ierw in dieser Gleichung natürlich wieder der gemessene Antriebsstrom Iist eingesetzt werden, also K a = ( I erw R + v steuer K v ) / a ist

Figure DE102011089061B4_0018
Since the proportionality factor K a is determined here, the measured drive current I ist must of course be used again in this equation instead of the drive current I exp to be expected, that is to say K a = ( I. exp - R. + - v tax K v ) / a is
Figure DE102011089061B4_0018

Nachdem nunmehr die Kostanten R+ , R-, Kv und Ka bestimmt wurden, kann abhängig von der jeweiligen durch den Lageregler 14 ermittelten Stellgröße Vsteuer und der jeweiligen Ist-Beschleunigung aist aus Gleichung 8 ein erwarteter Wert für den Antriebsstrom Ierw berechnet werden.Now that the constants R + , R - , K v and K a have been determined, the position controller can, depending on the respective, 14th determined manipulated variable V tax and the respective actual acceleration a is an expected value for the drive current I erw can be calculated from equation 8.

Auf Basis des so berechneten erwarteten Antriebsstroms Ierw wiederum wird dann in Schritt 43 ein oberer Stromgrenzwert Imax und ein unterer Stromgrenzwert Imin ermittelt. Zur Ermittlung des oberen Stromgrenzwertes Imax wird zu dem erwarteten Antriebsstrom Ierw im einfachsten Fall ein konstanter Stromwert d dazugezählt: I max = I erw + d

Figure DE102011089061B4_0019
On the basis of the expected drive current I erw calculated in this way, step 43 an upper current limit value Imax and a lower current limit value I min are determined. To determine the upper current limit value Imax, a constant current value d is added to the expected drive current I exp in the simplest case: I. Max = I. exp + d
Figure DE102011089061B4_0019

Zur Ermittlung des unteren Stromgrenzwertes Imin wird zu dem erwarteten Antriebsstroms Ierw im einfachsten Fall ein konstanter Stromwert e abgezogen: I min = I erw e

Figure DE102011089061B4_0020
To determine the lower current limit value I min , a constant current value e is subtracted from the expected drive current I erw in the simplest case: I. min = I. exp - e
Figure DE102011089061B4_0020

Die Stromwerte d und e sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel konstant und vom Betrag her gleich groß.In the present exemplary embodiment, the current values d and e are constant and have the same magnitude.

6 zeigt rein beispielhaft eine Darstellung des tatsächlich fließenden Antriebsstroms Iist und des erwarteten Antriebsstroms Ierw und des hieraus ermittelten oberen Stromgrenzwertes Imax und des unteren Stromgrenzwertes Imin für einen willkürlich gewählten beispielhaften Verlauf der Soll-Geschwindigkeit Vsoll für die im Zusammenhang mit 2 bis 5 erläuterte Schaltung. Gleiche Bezeichnungen wie in den 2, 3, 4 und 5 wurden hierbei mit gleichen Bezugszeichen versehen. Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Soll-Geschwindigkeit Vsoll , wie oben im Zusammenhang mit 2 beschrieben, um die Komponente des Geschwindigkeitsvektors in x-Richtung, die vom Splineinterpolator 25 der Steuerung 2 durch die nacheinander anzufahrenden Ist-Positionen xsoll vorgegeben ist. 6th shows, purely by way of example, a representation of the actually flowing drive current I ist and the expected drive current I erw and the upper current limit value I max determined from this and the lower current limit value I min for an arbitrarily selected exemplary course of the setpoint speed V soll for the in connection with 2 until 5 explained circuit. Same names as in the 2 , 3 , 4th and 5 have been provided with the same reference numerals. In the exemplary embodiment described here, the target speed V soll is as above in connection with 2 described to be the component of the velocity vector in the x-direction, which is generated by the spline interpolator 25th the control 2 is specified by the actual positions x set to be approached one after the other.

Zum Zeitpunkt t0 also am linken Rand des Diagramms beginnen die Soll-Geschwindigkeitswerte vsoll (siehe Strichpunktierte Linie) linear von einem ersten Geschwindigkeitswert aus anzusteigen. Der lineare Anstieg dauert an bis der Zeitpunkt t1 erreicht ist. Entsprechend dem linearen Anstieg der Soll-Geschwindigkeit vsoll ist die Soll-Beschleunigung asoll in x-Richtung damit konstant. Um diese Soll-Beschleunigung auch tatsächlich zu erzielen muss der zugehörige Elektromotor M mit einem etwas höheren Strom versorgt werden. Dementsprechend verläuft der tatsächliche Antriebsstrom im Motor M (dies entspricht dem gemessenen Strom list (siehe die strichlinierte Linie mit dem Bezugszeichen list) auf einem höheren Niveau. Mit dem Bezugszeichen Ierw (siehe durchgezogene Linie mit dem Bezugszeichen Ierw) hingegen ist der erwartete Antriebsstrom bezeichnet, der von der Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung 15 aus der tatsächlichen Stellgröße Vsteuer und der Ist-Beschleunigung aist ermittelt wurde (siehe Schritt 42a in 5). Ausgehend von diesem erwarteten Antriebsstrom Ierw wurde von der Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung 15 außerdem der obere Stromgrenzwert Imax und der untere Stromgrenzwert Imin des Stromgrenzwertbandes ermittelt.At time t 0, that is to say on the left edge of the diagram, the setpoint speed values v soll (see dash-dotted line) begin to increase linearly from a first speed value. The linear increase continues until time t 1 is reached. Corresponding to the linear increase in the set speed v set , the set acceleration a set is constant in the x direction. In order to actually achieve this target acceleration, the associated electric motor M must be supplied with a somewhat higher current. Accordingly, the actual drive current in the motor M (this corresponds to the measured current list (see the dashed line with the reference symbol list) is at a higher level. With the reference symbol I erw (see solid line with the reference symbol I erw ), on the other hand, is the expected drive current denotes that of the current limit value determination device 15th controlled from the actual manipulated variable V and the actual acceleration a is determined was (see step 42a in 5 ). Starting from this expected drive current I erw , the current limit value determination device was used 15th in addition, the upper current limit value Imax and the lower current limit value Imin of the current limit value band are determined.

Der obere Stromgrenzwert Imax im Zeitintervall [t0; t1] ist hierbei einigermaßen konstant auf einem etwas höheren Wert. Der untere Stromgrenzwert Imin hingegen liegt sogar im negativen Bereich. Wenn dieser obere Stromgrenzwert Imax des Stromgrenzwertbandes vom tatsächlich gemessenen Antriebsstrom Iist überschritten wird oder wenn dieser Stromgrenzwert Imax erreicht wird, werden entsprechende Maßnahmen ergriffen. Diese Maßnahmen werden auch eingeleitet, wenn der untere Stromgrenzwert Imin des Stromgrenzwertbandes vom tatsächlichen Strom Iist überschritten wird oder wenn dieser Stromgrenzwert Imin erreicht wird.The upper current limit value Imax in the time interval [t 0 ; t 1 ] is more or less constant at a slightly higher value. The lower current limit value Imin, on the other hand, is even in the negative range. If this upper current limit value Imax of the current limit value band is exceeded by the actually measured drive current I actual or if this current limit value Imax is reached, appropriate measures are taken. These measures are also initiated when the lower current limit value Imin of the current limit value band is exceeded by the actual current I act or when this current limit value Imin is reached.

Am Ende der ersten Beschleunigungsphase, zum Zeitpunkt t1, hat die tatsächliche Ist-Geschwindigkeit vist einen Wert erreicht, der etwa der Soll-Geschwindigkeit Vsoll entspricht. Im weiteren Verlauf der Bewegung (bzw. der Bewegungskomponente in x-Richtung) bleibt die Soll-Geschwindigkeit Vsoll dann bis zum Ende des Diagramms konstant. Dementsprechend fällt der Antriebsstrom Iist dann auf einen etwas niedrigeren Wert ab und bleibt dann etwa konstant. Obwohl ab dem Zeitpunkt t1 keine Beschleunigung mehr stattfindet, ist dennoch ein relativ hoher Antriebsstrom erforderlich. Dieser muss im Wesentlichen deswegen aufgebracht werden, weil die Bewegung des Elektromotors M und der von dem Motor angetriebenen beweglichen Teile, also insbesondere des zweiten Messschlittens (Querschlitten 7), nicht reibungsfrei verläuft. Der obere Stromgrenzwert Imax sinkt hierbei auf ein niedrigeres Niveau als während der Beschleunigungsphase im Zeitintervall [to; t1].At the end of the first acceleration phase, at time t 1 , the actual actual speed vist has reached a value which roughly corresponds to the setpoint speed V soll. In the further course of the movement (or the movement component in the x direction), the setpoint speed V soll then remains constant until the end of the diagram. Accordingly, the drive current I ist then drops to a somewhat lower value and then remains approximately constant. Although acceleration no longer takes place from time t 1 , a relatively high drive current is still required. This must essentially be applied because the movement of the electric motor M and the moving parts driven by the motor, i.e. in particular of the second measuring slide (cross slide 7th ), does not run smoothly. The upper current limit value Imax falls to a lower level than during the acceleration phase in the time interval [to; t 1 ].

An dieser Stelle sei nochmals ausdrücklich erwähnt, dass es sich bei dem geschilderten Vorgehen um ein rein beispielhaftes Ausführungsbeispiel handelt das vielfältig variieren kann, wie dies ausführlich in der Beschreibungseinleitung dargelegt wurde. Beispielsweise kann anstelle des in 2 und 5 verwendeten Stromgrenzwertbandes mit einem oberen Stromgrenzwert Imax und einem unteren Stromgrenzwert Imin auch nur ein Stromgrenzwert verwendet werden.At this point, it should be expressly mentioned again that the procedure described is a purely exemplary embodiment that can vary in many ways, as was explained in detail in the introduction to the description. For example, instead of the in 2 and 5 used current limit value band with an upper current limit value Imax and a lower current limit value Imin, only one current limit value can be used.

Im Folgenden wird im Zusammenhang mit 7 erläutert, was im Falle einer Kollision passiert. 7 zeigt hierbei ganz ähnlich wie 6 durch die strichpunktierte Linie mit dem Bezugszeichen Vsoll das zu fahrende Geschwindigkeitsprofil gemäß der Soll-Geschwindigkeit des in x-Richtung beweglichen zweiten Messschlittens (Querschlitten 7), siehe 1 und 2. Außerdem ist in 7 der tatsächlich fließende Strom Iist des Elektromotors M als strichlinierte Linie eingezeichnet. Außerdem eingezeichnet ist der von der Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung 15 ermittelte erwartete Antriebsstrom Ierw , sowie der obere Stromgrenzwert Imax und der untere Stromgrenzwert Imin des Stromgrenzwertbandes, wobei der obere Stromgrenzwert Imax und der untere Stromgrenzwert Imin des Stromgrenzwertbandes von der Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung 15 an den Vergleicher 16 geliefert wird.In the following, in connection with 7th explains what happens in the event of a collision. 7th shows here very similar to 6th the dash-dotted line with the reference symbol V is intended to indicate the speed profile to be traveled in accordance with the setpoint speed of the one that is movable in the x direction second measuring slide (cross slide 7th ), please refer 1 and 2 . In addition, in 7th the actually flowing current I of the electric motor M shown as a dashed line. The current limit value determination device is also shown 15th determined expected driving current I ext, and the upper current limit value Imax and the lower current limit value Imin of the current limit band, the upper current limit value Imax and the lower current limit of the current limit value Imin tape from the current limit determination means 15th to the comparator 16 is delivered.

Wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, soll gemäß der Vorgabe der Soll-Geschwindigkeitswerte Vsoll der zweite Messschlitten (Querschlitten 7) in x-Richtung von einem ersten Geschwindigkeitswert auf einen maximalen Geschwindigkeitswert erhöht werden, und danach konstant bleiben. In dem hier dargestellten Diagramm kollidiert jedoch der zweite Messschlitten (Querschlitten 7) zum Zeitpunkt tk mit einem Gegenstand. Dies hat folgendes zur Folge:

  1. a) Zum einen wird die Ist-Geschwindigkeit des zweiten Messschlittens (Querschlitten 7) stark verringert. Die Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung 15 ermittelt deshalb aus den Ist-Positionen xist eine negative Ist-Beschleunigung aist (also eine Bremsbeschleunigung). Hierdurch wird folglich ein verringerter Wert für den erwarteten Antriebsstrom Ierw ermittelt, was gleichzeitig zu einer Absenkung des oberen Stromgrenzwertes Imax und des unteren Stromgrenzwertes Imin des Stromgrenzwertbandes führt.
  2. b) Zum Anderen vergrößert sich die Regelabweichung Δx aufgrund der abnehmenden Geschwindigkeit, was zu einem Anstieg der Stellgröße Vsteuer führt. Der Geschwindigkeitsregler 18 der digitalen Leistungsstufe PS versucht dabei der vom Lageregler 14 übermittelten Stellgröße Vsteuer zu folgen und erhöht zusätzlich die zweite Stellgröße Ia für den Antriebstrom im Elektromotor M, so dass der gemessene Antriebstrom list zusätzlich noch ansteigt.
As can be seen from the diagram , the second measuring slide (cross slide 7th ) are increased in the x-direction from a first speed value to a maximum speed value, and then remain constant. In the diagram shown here, however, the second measuring slide (cross slide 7th ) at time t k with an object. This has the following consequences:
  1. a) On the one hand, the actual speed of the second measuring slide (cross slide 7th ) greatly reduced. The current limit value determination device 15th therefore determined from the actual positions x is a negative actual acceleration a (that is, a deceleration). As a result, a reduced value for the expected drive current I erw is determined, which at the same time leads to a lowering of the upper current limit value Imax and the lower current limit value Imin of the current limit value band.
  2. b) On the other hand, the deviation .DELTA.x increased due to the declining rate, resulting in tax to an increase of the control variable V. The speed controller 18th the digital power level PS is tried by the position controller 14th to follow transmitted manipulated variable V control and increases additionally the second manipulated variable I a for the driving current in the electric motor M, so that the measured driving current list additionally increases.

Damit überschreitet der tatsächlich fließende Strom list zum Zeitpunkt ts1 den oberen Stromgrenzwert Imax. Ab diesem Zeitpunkt ts1 geht der Vergleicher 16 (siehe auch 2) davon aus, dass eine Kollision vorliegt und sendet ein Signal AUS an das Relais R1, das Relais R2 und das Relais R3 (siehe hierzu 2), wodurch, wie oben bereits beschrieben, die Stromzufuhr zur Leistungsstufe PS und insbesondere zum Elektromotor M abgeschaltet wird und wodurch der Elektromotor kurzgeschlossen wird. Hierdurch fällt der Antriebsstrom Iist ab dem Zeitpunkt ts1 stark ab und der Motor M kommt zum Stillstand.The actual flowing current list thus exceeds the upper current limit value Imax at time t s1. From this point in time t s1 the comparator goes 16 (see also 2 ) assumes that there is a collision and sends an OFF signal to the relay R1 , the relay R2 and the relay R3 (see also 2 ), whereby, as already described above, the power supply to the power stage PS and in particular to the electric motor M is switched off and the electric motor is short-circuited. In this way, the drive current I is precipitated from the time t s1 sharply and the motor M is stopped.

Im Zusammenhang mit 8 wird nunmehr detailliert einer der besonderen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem aus der Druckschrift US 7 627 957 B2 und der Druckschrift DE 10 2006 003 362 A1 bekannten Verfahren gezeigt. Die Darstellung nach 8 entspricht nahezu identisch dem Inhalt aus 7, sodass die Erläuterungen zu 7 analog für 8 gelten. Über 7 hinausgehend ist in 8 zusätzlich eine punktierte Kurve mit dem Bezugszeichen Imax-prior-art eingezeichnet. Diese Kurve zeigt beispielhaft einen oberen Stromgrenzwert, der auf Basis der Soll-Geschwindigkeit Vsoll und der Soll-Beschleunigung asoll nach dem Verfahren gemäß der Druckschrift US 7 627 957 B2 und der Druckschrift DE 10 2006 003 362 A1 ermittelt werden könnte. Außerdem ist für den gemessenen Antriebsstrom Iist-prior-art der Verlauf eingezeichnet, der sich aufgrund des oberen Stromgrenzwertes des Antriebsstromes Imax-prior-art ergeben würde. Wie aus dieser Kurve ersichtlich ist, bleibt der obere Stromgrenzwert Imax-prior-art auch nach dem Zeitpunkt der Kollision tk unverändert, weil der obere Stromgrenzwert eben gerade nicht auf Basis der gemessenen Ist-Beschleunigung aist und der gemessenen Stellgröße Vsteuer bestimmt wird, sondern auf Basis der unveränderlichen, vom Splineinterpolator 25 ermittelten Soll-Geschwindigkeit Vsoll und der Soll-Beschleunigung asoll. Damit hätte der gemessene Antriebsstrom Iist-prior-art gemäß der herkömmlichen Lösung erst zum Zeitpunkt ts2 den oberen Stromgrenzwert Imax-prior-art überschritten. Wie dieses Beispiel sehr eindrücklich zeigt, kann durch die Ermittlung des Stromgrenzwertes oder des Stromgrenzwertbandes aus der tatsächlichen Stellgröße Vsteuer und der tatsächlich gemessenen Ist-Beschleunigung aist damit also früher eine Kollision erkannt werden, nämlich schon zum Zeitpunkt ts1.In connection with 8th one of the particular advantages of the method according to the invention over that from the document will now be described in detail US 7 627 957 B2 and the pamphlet DE 10 2006 003 362 A1 known method shown. The representation after 8th corresponds almost identically to the content 7th so the explanations too 7th analog for 8th are valid. Above 7th going beyond is in 8th a dotted curve with the reference Imax-prior-art is also drawn in. This curve shows an example of an upper current limit value based on the target speed V soll and the target acceleration a soll according to the method according to the publication US 7 627 957 B2 and the pamphlet DE 10 2006 003 362 A1 could be determined. In addition, the course is shown for the measured drive current I ist prior art , which would result on the basis of the upper current limit value of the drive current Imax prior art. As can be seen from this graph, the upper current limit value Imax-prior-art remains even after the time of the collision t k unchanged because the upper current limit value precisely not based on the detected actual acceleration a, and the measured control value V is determined tax , but on the basis of the unchangeable, from the spline interpolator 25th determined target speed V soll and the target acceleration a soll . Thus, according to the conventional solution, the measured drive current Iist prior art would not have exceeded the upper current limit value Imax prior art until time t s2. As this example shows very impressive, the current limit or current limit band from the actual control variable V can by identifying tax and the actual acceleration actually measured a is thus a collision be detected much earlier, namely already at time t s1.

Der Antriebsstromsensor IM in der digitalen Leistungsstufe PS in 2 ist beispielsweise so aufgebaut, wie im Zusammenhang mit 9 dargestellt. Ein Strommesser MA liefert ein analoges Messsignal, das optional über ein analoges Filter AF zur zeitlichen Glättung des Messsignals einem Analog-/Digitalwandler AD zugeführt wird. In dem Wandler AD wird das analoge Signal in ein digitales Signal umgewandelt und über ein weiteres optionales digitales Filter DF zeitlich geglättet. Dieses geglättete, digitale Messsignal wird, wie auch im Zusammenhang mit 2 zu sehen, dem Vergleicher 16 als gemessener Antriebsstrom Iist zugeführt.The drive current sensor IM in the digital power level PS in 2 is structured, for example, as in connection with 9 shown. An ammeter MA supplies an analog measurement signal, which is optionally fed to an analog / digital converter AD via an analog filter AF for smoothing the measurement signal over time. In the converter AD, the analog signal is converted into a digital signal and smoothed over time using a further optional digital filter DF. This smoothed, digital measurement signal is, as also in connection with 2 to see the comparator 16 as measured drive current I is supplied.

Wie oben bereits erwähnt, ist das Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit einem Gleichstrommotor M (siehe 2) dargestellt. Anstelle dessen können aber selbstverständlich auch andere Elektromotoren verwendet werden, wie beispielsweise Drehstrommotoren oder Linearmotoren. Bei derartigen Drehstrommotoren und auch bei Linearmotoren werden alle drei Phasen des Wechselspannungsnetzes verwendet. Der zum erzeugten Drehmoment des Elektromotors proportionale Strom kann bei derartigen Elektromotoren einfach ermittelt werden, da die von den Anbietern solcher Drehstrommotoren oder Linearmotoren zur Verfügung gestellten digitalen Leistungsstufen den zum tatsächlich erzeugten Drehmoment des Elektromotors proportionalen Antriebstrom berechnen und als digitalen Wert zur Verfügung stellen. Dieser von der digitalen Leistungsstufe bereitgestellte Wert des Antriebstroms kann genauso weiterverarbeitet werden wie der vom Antriebsstromsensor IM gemessene Antriebstrom Iist.As already mentioned above, the embodiment is in connection with a DC motor M (see 2 ) shown. Instead of this, however, other electric motors can of course also be used, such as, for example, three-phase motors or linear motors. In three-phase motors of this type and also in linear motors, all three phases of the AC voltage network are used. The current proportional to the generated torque of the electric motor can be Such electric motors can be easily determined, since the digital power levels made available by the providers of such three-phase motors or linear motors calculate the drive current proportional to the torque actually generated by the electric motor and make it available as a digital value. This provided by the digital power level value of the drive current can be further processed the same way as is the drive current sensor IM measured drive current I.

In 10 ist nunmehr noch eine Darstellung des tatsächlich fließenden Antriebsstroms Iist und des erwarteten Antriebsstroms Ierw für einen beispielhaften Verlauf der Soll-Geschwindigkeit Vsoll des in 2 gezeigten zweiten Messschlittens (Querschlittens 7) gezeigt. Wie man aus der strichpunktierten Linie mit dem Bezugszeichen Vsoll sehen kann, wird der Querschlitten 7 im Zeitintervall [te0; te1] aus dem Stillstand heraus in positiver x-Richtung konstant beschleunigt, dann im Zeitintervall [te1; te2] mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt, im Zeitintervall [te2; te3] mit einer konstanten negativen Beschleunigung bis zum Stillstand gebremst. Im Zeitintervall [te3; te4] steht der Querschlitten 7 dann still. Im Zeitintervall [te4; te5] wird der Querschlitten 7 dann aus dem Stillstand heraus in umgekehrter Richtung, also in negativer x-Richtung konstant beschleunigt, dann im Zeitintervall [te5; te6] mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt, und im Zeitintervall [te6; te7] mit einer konstanten Bremsbeschleunigung wieder bis zum Stillstand gebremst. Der durch die Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung 15 (siehe 2 ) ermittelte zu erwartende Antriebsstrom Ierw (siehe Schritt 42a in 5) ist hierbei als durchgezogene Linie mit dem Bezugszeichen Ierw eingezeichnet. Außerdem eingezeichnet ist der tatsächlich gemessene Antriebsstrom Iist als punktierte Linie. Die Ermittlung des erwarteten Antriebsstroms Ierw durch die Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung 15 ist hierbei derart gut, dass die Abweichungen in ein und demselben Diagramm nur sehr schlecht zu sehen sind. Daher wurden in 10 nur diejenigen Stellen des tatsächlich gemessenen Antriebsstrom Iist als punktierte Linie eingezeichnet, in denen sich signifikante Abweichungen des gemessenen Antriebsstroms Iist gegenüber dem erwarteten Antriebsstrom Ierw ergeben. Diese drei Abweichungen (zwei davon im Zeitintervall [te3; te4] und eine nach dem Zeitpunkt te7 wurden explizit mit dem Bezugszeichen Iist bezeichnet. Der wellige Verlauf des erwarteten Antriebsstroms Ierw und des gemessenen Antriebsstroms Iist ist hierbei darauf zurückzuführen, dass insbesondere bei Beschleunigungsvorgängen Schwingungen entstehen. Da der erwartete Antriebsstrom Ierw aus der Stellgröße Vsteuer und der gemessenen Ist-Beschleunigung aist abgeleitet wird, fließen diese Schwingungen in die Ermittlung des erwarteten Antriebsstroms Ierw mit ein, so dass der erwartete Antriebsstrom Ierw meistens sehr gut mit dem tatsächlich gemessenen Antriebsstrom Iist übereinstimmt.In 10 is now a representation of the actually flowing drive current I ist and the expected drive current I erw for an exemplary course of the setpoint speed V soll des in 2 second measuring slide shown (cross slide 7th ) shown. How to V from the dash-dotted line with the reference number can see the cross slide 7th in the time interval [t e0 ; t e1] accelerated constantly from standstill in the positive x-direction, then in the time interval [t e1 ; t e2] moves at a constant speed, in the time interval [t e2 ; t e3 ] braked to a standstill with a constant negative acceleration. In the time interval [t e3 ; t e4] is the cross slide 7th then quiet. In the time interval [t e4 ; t e5] becomes the cross slide 7th then from standstill in the opposite direction, ie accelerated constantly in the negative x-direction, then in the time interval [t e5 ; t e6 ] moves at a constant speed, and in the time interval [t e6 ; t e7] braked again to a standstill with a constant braking acceleration. The one by the current limit value determination device 15th (please refer 2 ) determined drive current I exp to be expected (see step 42a in 5 ) is shown here as a solid line with the reference symbol I erw . In addition, the actually measured drive current I ist is shown as a dotted line. The determination of the expected drive current I erw by the current limit value determination device 15th is so good here that the deviations can only be seen very poorly in one and the same diagram. Therefore, in 10 only those points of the actually measured driving current I is shown as a dotted line, in which significant deviations of the measured drive current I is compared to the expected driving current I erw yield. These three deviations (two of them in the time interval [t e3, t e4]. And one after the time t e7 explicitly with the reference numeral I designates The wavy profile of the expected driving current I ext and the measured driving current I is in this case due to the fact that arise, in particular during acceleration oscillations. as the expected driving current I ext from the manipulated variable V control and the detected actual acceleration a is derived, this vibration to flow into the calculation of the expected driving current I erw with one, so that the correct drive current I ext mostly corresponds very well to the actually measured drive current I ist.

Demgegenüber wird in 11 für exakt denselben Verlauf der Soll-Geschwindigkeit vsoll gemäß 10 beispielhaft ein erwarteter Antriebsstrom lerw-prior-art als durchgehende Linie dargestellt, der gemäß dem Verfahren aus der Druckschrift US 7 627 957 B2 und der Druckschrift DE 10 2006 003 362 A1 aus der Soll-Geschwindigkeit und der Soll-Beschleunigung ermittelt werden würde. Wie man dem Verlauf des erwarteter Antriebsstroms Ierw-prior-art unmittelbar ansieht, werden hierdurch insbesondere die Schwingungen, die der tatsächlich gemessene Antriebsstrom Iist aufweist, nicht erfasst. Der Grund hierfür ist, dass dieser erwartete Antriebsstrom Ierw-prior-art aus der Soll-Geschwindigkeit Vsoll und der Soll-Beschleunigung asoll ermittelt wurden, so dass tatsächliche Schwingungen hierdurch keine Berücksichtigung finden.In contrast, in 11 for exactly the same course of the target speed v soll according to 10 an expected drive current lerw-prior-art is shown as a continuous line according to the method from the publication US 7 627 957 B2 and the pamphlet DE 10 2006 003 362 A1 would be determined from the target speed and the target acceleration. How the path of the expected driving current I ext - prior - art looks directly, thereby, in particular the vibrations, which is the actually measured driving current I has to be not detected. The reason is that this drive is current I ext - prior - from the target speed V to art and the target acceleration a should have been identified thus find, so that actual vibrations not be considered.

12 entspricht von der Darstellung her 11, wobei zusätzlich noch der tatsächlich gemessene Antriebsstrom Iist dargestellt ist. Wie man hieraus ersehen kann, weicht der tatsächlich gemessene Antriebsstrom Iist von dem erwarteten Antriebsstrom Ierw-prior-art aufgrund der Schwingungen meist relativ stark ab. Dies ist zwar insoweit unproblematisch, als der obere und der untere Stromgrenzwert einfach entsprechend weit vom erwarteten Antriebsstrom Ierw-prior-art beabstandet werden können. Durch die erfindungsgemäße Ermittlung des erwarteten Antriebsstroms Ierw auf Basis der Stellgröße Vsteuer und der Ist-Beschleunigung aist stimmt der erwartete Antriebsstrom Ierw wesentlich genauer mit dem tatsächlich gemessenen Motorstrom Iist überein, so dass der obere Stromgrenzwert und der untere Stromgrenzwert näher an den erwarteten Antriebsstrom Ierw herangebracht werden können und eine Kollision dadurch frühzeitiger erkannt werden kann. 12th corresponds to the representation 11 , with the actually measured drive current I ist also being shown. As you can see from this, giving way to the actual measured drive current I ext from the expected driving current I - prior - art due to the vibrations from mostly relatively strong. This is unproblematic insofar as the upper and lower current limit values can simply be spaced correspondingly far from the expected drive current I exp - prior - art. The inventive calculation of the expected driving current I ext on the basis of the manipulated variable V control and the actual acceleration a is true, the expected driving current I erw much more accurately with the actually measured motor current I coincide, so that the upper current threshold and the lower current limit value to closer the expected drive current I erw can be brought up and a collision can thereby be detected earlier.

Hinsichtlich des Verlaufes des gemessenen Antriebsstroms Iist in 10 und 12 sind noch folgende Anmerkungen zu machen. Im Zeitintervall [te0; te1] steigt der Antriebsstrom Iist zunächst sprunghaft auf ein relativ hohes Niveau und steigt danach noch mit einer geringeren Steigung bis zum Ende dieses Zeitintervalls. Der Grund dafür ist, dass zur Erzeugung der konstanten Beschleunigung in diesem Intervall aufgrund der dabei steigenden Geschwindigkeit und der dadurch steigenden Reibungskräfte der Kraftaufwand steigt. Im Zeitintervall [te1; te2] wird der gemessene Antriebsstrom Iist auf ein niedrigeres Niveau gesenkt, wobei dieser Antriebsstrom erforderlich ist, um die bei der betreffenden konstanten Geschwindigkeit auftretenden Reibungskräfte zu überwinden. Im Zeitintervall [te2; te3] wird der gemessene Antriebsstrom Iist dann sogar negativ, um die notwendige konstante, negative Bremsbeschleunigung zu erzielen. Der Betrag des Antriebsstroms Iist nimmt im Zeitintervall [te2; te3] deshalb zu, weil mit geringer werdender Geschwindigkeit die Reibungskräfte im Querschlitten 7 abnehmen und daher die Bremsbeschleunigung zunehmend durch den Elektromotor M erzeugt werden muss. Im Zeitintervall [te3; te4] steht dann der Querschlitten 7 aus 2 wieder still. Der insbesondere aus 9 gut sichtbare relativ hohe Antriebsstrom kurz nach dem Erreichen des Stillstandes rührt daher, weil der Querschlitten 7 sich bereits im Stillstand befindet und zwischen der vom Splineinterpolator 25 vorgegebenen Position xsoll und der tatsächlich gemessenen Ist-Position xist eine Regelabweichung vorliegt, die der Lageregler 14 aus 2 in Form einer Stellgröße vsteuer an den Geschwindigkeitsregler 18 übergibt. Dieser verursacht daraufhin eine Stellgröße für den Antriebsstrom Ia , die relativ hoch ist, weil zum Bewegen des Querschlittens 7 die Reibung überwunden werden muss.. Die gemachten Bemerkungen treffen dann analog auf die folgenden Zeitintervalle zu, die praktisch dasselbe Geschwindigkeitsprofil nur in umgekehrter Fahrtrichtung (also in negativer x-Richtung) zeigen.With regard to the course of the measured drive current I , in 10 and 12th the following comments have to be made. In the time interval [t e0 ; t e1] , the drive current I ist initially rises abruptly to a relatively high level and then rises with a smaller slope until the end of this time interval. The reason for this is that the effort required to generate the constant acceleration in this interval increases due to the increasing speed and the resulting increasing frictional forces. In the time interval [t e1 ; t e2] , the measured drive current I ist is reduced to a lower level, this drive current being required to overcome the frictional forces occurring at the constant speed in question. In the time interval [t e2 ; t e3] , the measured drive current I is then even negative in order to achieve the necessary constant, negative braking acceleration. The amount of the drive current I ist increases in the time interval [t e2 ; t e3] because the friction forces in the cross slide as the speed decreases 7th lose weight and therefore the Increasing braking acceleration must be generated by the electric motor M. In the time interval [t e3 ; t e4] is the cross slide 7th the end 2 quiet again. The particular from 9 clearly visible relatively high drive current shortly after reaching standstill is due to the cross slide 7th is already at a standstill and between that of the spline interpolator 25th specified position x should and the actually measured actual position x is a control deviation that the position controller 14th the end 2 in the form of a manipulated variable v control to the speed controller 18th hands over. This then causes a manipulated variable for the drive current I a , which is relatively high because it is used to move the cross slide 7th the friction has to be overcome .. The remarks made then apply analogously to the following time intervals, which show practically the same speed profile only in the opposite direction of travel (i.e. in the negative x-direction).

Abgesehen von den unterschiedlichen Ausführungsvarianten des Lagereglers 14 gemäß 3 und 4 bezieht sich die Figurenbeschreibung durchweg nur auf ein Ausführungsbeispiel gemäß 2, bei dem der erwartete Antriebsstrom Ierw auf Basis der Stellgröße vsteuer und auf Basis der gemessenen Ist-Beschleunigung aist ermittelt wird. Wie bereits ausführlich in der Beschreibungseinleitung erläutert, kann aber anstelle der gemessenen Ist-Beschleunigung aist auch eine andere Größe verwendet werden, die die aktuelle Beschleunigung aakt des Sensors 9 oder der Werkstückauflage 1 in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung x beschreibt.Apart from the different design variants of the position controller 14th according to 3 and 4th the description of the figures relates throughout only to an exemplary embodiment according to FIG 2 In which the drive is current I ext on the basis of the manipulated variable V control and based on the detected actual acceleration a is determined. As already explained in detail in the introduction to the description, instead of the measured actual acceleration aist, another variable can also be used, which is the current acceleration a act of the sensor 9 or the workpiece support 1 describes in the direction x driven by the electric motor.

13 zeigt hierbei ein zu 5 alternatives Ablaufdiagramm der durch die Ermittlungseinrichtung 15 aus 2 durchzuführenden Verfahrensschritte zur Ermittlung des oberen Stromgrenzwertes Imax und des unteren Stromgrenzwertes Imin eines Stromgrenzwertbandes. Gleiche Verfahrensschritte wie in 5 weisen hierbei auch gleiche Bezugszeichen auf. Der wesentliche Unterschied gegenüber 5 ist hierbei darin zu sehen, dass anstelle der Ist-Beschleunigung aist bei der Ermittlung des erwarteten Antriebsstroms Ierw als aktuelle Beschleunigung aakt des Sensors 9 oder der Werkstückauflage 1 in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung x die zeitliche Ableitung asteuer der Stellgröße vsteuer des Lagereglers 14 verwendet wird. Insoweit sind die Schritte 40 und 41 aus 5 zur Berechnung der Ist-Beschleunigung aist nicht mehr in 13 zu finden und anstelle dessen ein zusätzlicher Schritt 45 eingefügt, in dem die in Schritt 44 eingelesene Stellgröße vsteuer zeitlich abgeleitet wird, um hierdurch die Ableitung dieser Stellgröße zu erhalten. Die Ableitung erfolgt über zeitliche Ableitung der Stellgröße vsteuer : a steuer = Δ v steuer / Δ t

Figure DE102011089061B4_0021
13th shows here a to 5 alternative flowchart by the determination device 15th the end 2 procedural steps to be carried out to determine the upper current limit value Imax and the lower current limit value I min of a current limit value band. Same process steps as in 5 also have the same reference numerals. The main difference compared to 5 here is to see that instead of the actual acceleration a exp in determining the expected drive current I as the current acceleration a act of the sensor 9 or the workpiece support 1 in the driven by the electric motor the direction of the time derivative of x a control of the control variable v control of the position controller 14th is used. So far are the steps 40 and 41 the end 5 to calculate the actual acceleration a is no longer in 13th and an additional step instead 45 inserted in the step 44 read-in manipulated variable v tax is derived over time in order to obtain the derivation of this manipulated variable. The derivation takes place via the temporal derivation of the manipulated variable v tax : a tax = Δ v tax / Δ t
Figure DE102011089061B4_0021

In Schritt 42b erfolgt dann genauso, wie im Zusammenhang mit 5 erläutert wurde über die Gleichung 8 die Berechnung des erwarteten Antriebsstromes Ierw. Als Gleichung wird hierbei nahezu identisch Gleichung 8 verwendet, nur mit dem einzigen Unterschied, dass anstelle der Ist-Beschleunigung aist die zeitliche Ableitung asteuer der Stellgröße vsteuer einzusetzen ist. Insoweit lautet die Funktion hier: I erw ( v steuer , a steuer ) = R ± + v steuer K v + a steuer K a

Figure DE102011089061B4_0022
In step 42b then takes place in the same way as in connection with 5 The calculation of the expected drive current I exp was explained using equation 8. Equation 8 as an equation is in this case almost identical used only with the only difference that instead of the actual acceleration a is the time derivative of the manipulated variable is a v use tax control. In this respect, the function here is: I. exp ( v tax , a tax ) = R. ± + v tax K v + a tax K a
Figure DE102011089061B4_0022

Wegen des geringfügigen Unterschiedes gegenüber Gleichung 8 und dem entsprechenden Verfahrensschritt 42a in 5 wurde der Verfahrensschritt daher auch mit dem leicht geänderten Bezugszeichen 42b bezeichnet.Because of the slight difference from equation 8 and the corresponding process step 42a in 5 the process step has therefore also been given the slightly changed reference number 42b designated.

14 zeigt hierbei ein weiteres zu 5 alternatives Ablaufdiagramm der durch die Ermittlungseinrichtung 15 aus 2 durchzuführenden Verfahrensschritte zur Ermittlung des oberen Stromgrenzwertes Imax und des unteren Stromgrenzwertes Imin eines Stromgrenzwertbandes. Gleiche Verfahrensschritte wie in 5 weisen hierbei auch gleiche Bezugszeichen auf. Der wesentliche Unterschied gegenüber 5 ist hierbei darin zu sehen, dass anstelle der Ist-Beschleunigung aist bei der Ermittlung des erwarteten Antriebsstroms Ierw als aktuelle Beschleunigung aakt des Sensors 9 oder der Werkstückauflage 1 in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung x die vorgegebene Soll-Beschleunigung asoll verwendet wird. Wie bereits im Zusammenhang mit 2 erläutert, wird diese Soll-Beschleunigung asoll durch den Splineinterpolator 25 durch zweifache Ableitung der Soll-Positionen in x-Richtung xson ermittelt und steht damit in der Steuerung 2 zur Verfügung. Insoweit sind die Schritte 40 und 41 aus 5 zur Berechnung der Ist-Beschleunigung aist nicht mehr in 14 zu finden und anstelle dessen ist ein zusätzlicher Schritt 46 eingefügt, in dem die Soll-Beschleunigung asoll eingelesen wird. In Schritt 42c erfolgt dann genauso, wie im Zusammenhang mit 5 erläutert wurde über die Gleichung 8 die Berechnung des erwarteten Antriebsstromes Ierw. statt. Als Gleichung wird hierbei nahezu identisch Gleichung 8 verwendet, nur mit dem einzigen Unterschied, dass anstelle der Ist-Beschleunigung aist die Soll-Beschleunigung asoll einzusetzen ist. Insoweit lautet die Funktion hier: I erw ( v steuer , a soll ) = R ± + v steuer K v + a soll K a

Figure DE102011089061B4_0023
14th shows another to 5 alternative flowchart by the determination device 15th the end 2 procedural steps to be carried out to determine the upper current limit value Imax and the lower current limit value I min of a current limit value band. Same process steps as in 5 also have the same reference numerals. The main difference compared to 5 here is to see that instead of the actual acceleration a exp in determining the expected drive current I as the current acceleration a act of the sensor 9 or the workpiece support 1 in the direction x driven by the electric motor, the predefined setpoint acceleration a setpoint is used. As already mentioned in connection with 2 explained, this set acceleration a set is made by the spline interpolator 25th determined by two-fold derivation of the target positions in x-direction x son and is thus in the control 2 to disposal. So far are the steps 40 and 41 the end 5 to calculate the actual acceleration a is no longer in 14th and instead of that is an additional step 46 inserted, in which the target acceleration a soll is read. In step 42c then takes place in the same way as in connection with 5 The calculation of the expected drive current I exp was explained using equation 8. instead of. Equation 8 as an equation is in this case almost identical used only with the only difference that instead of the actual acceleration a is the target acceleration a is to be inserted. In this respect, the function here is: I. exp ( v tax , a target ) = R. ± + v tax K v + a target K a
Figure DE102011089061B4_0023

Wegen des geringfügigen Unterschiedes gegenüber Gleichung 8 und dem entsprechenden Verfahrensschritt 42a in 5 wurde der Verfahrensschritt daher auch mit dem leicht geänderten Bezugszeichen 42c bezeichnet.Because of the slight difference from equation 8 and the corresponding process step 42a in 5 the process step has therefore also been given the slightly changed reference number 42c designated.

15 zeigt noch eine weitere Abwandlung des in 5 gezeigten Ablaufdiagramms. Diese Variante enthält Verfahrensschritte aus der Variante gemäß 5 und der Variante gemäß 13. Gleiche Verfahrensschritte wie in 5 und 13 weisen hierbei auch gleiche Bezugszeichen auf. Der wesentliche Unterschied gegenüber 5 und 13 ist hierbei darin zu sehen, dass anstelle der Ist-Beschleunigung aist (vgl. 5) oder anstelle der Ableitung asteuer der Stellgröße vsteuer (vgl. 13) bei der Ermittlung des erwarteten Antriebsstroms Ierw als aktuelle Beschleunigung aakt des Sensors 9 oder der Werkstückauflage 1 in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung x nunmehr ein Mittelwert aus der zeitlichen Ableitung asteuer der Stellgröße vsteuer des Lagereglers 14 und der gemessenen Ist-Beschleunigung aist verwendet wird. Der Mittelwert aakt-mittel wird über eine arithmetische Mittelung wie folgt aus der im Schritt 45 ermittelten Ableitung asteuer der Stellgröße und aus der im Schritt 41 gemessenen Ist-Beschleunigung aist berechnet: a akt mittel = ( a ist + a steuer ) / 2

Figure DE102011089061B4_0024
15th shows another modification of the in 5 flowchart shown. This variant contains method steps from the variant according to 5 and the variant according to 13th . Same process steps as in 5 and 13th also have the same reference numerals. The main difference compared to 5 and 13th can be seen here in the fact that instead of the actual acceleration, a is (cf. 5 ) or instead of the derivation a tax of the manipulated variable v tax (cf. 13th ) when determining the expected drive current I erw as the current acceleration a act of the sensor 9 or the workpiece support 1 in the driven direction by the electric motor now x is a mean value of the time derivative of a control of the control variable v control of the position controller 14th and the measured actual acceleration a ist is used. The mean value a akt --mittel is calculated using arithmetic averaging as follows from the in step 45 identified a derivative control of the manipulated variable and out of the step 41 measured actual acceleration a is calculated: a act - middle = ( a is + a tax ) / 2
Figure DE102011089061B4_0024

Hierbei wurde eine arithmetische Mittelung verwendet. Natürlich können auch andere Mittelungsverfahren angewendet werden, wie beispielsweise eine gewichtete Mittelung.An arithmetic mean was used for this. Of course, other averaging methods can also be used, such as weighted averaging, for example.

In Schritt 42d erfolgt dann genauso, wie im Zusammenhang mit 5 erläutert wurde über die Gleichung 8 die Berechnung des erwarteten Antriebsstromes Ierw. Als Gleichung wird hierbei nahezu identisch Gleichung 8 verwendet, nur mit dem einzigen Unterschied, dass anstelle der Ist-Beschleunigung aist der Mittelwert aakt-mittel verwendet wird. I erw ( v steuer , a akt mittel ) = R ± + v steuer K v + a akt mittel K a

Figure DE102011089061B4_0025
In step 42d then takes place in the same way as in connection with 5 The calculation of the expected drive current I exp was explained using equation 8. The equation used here is almost identical to Equation 8, the only difference being that instead of the actual acceleration a ist, the mean value a act - means is used. I. exp ( v tax , a act - middle ) = R. ± + v tax K v + a act - middle K a
Figure DE102011089061B4_0025

Wegen des geringfügigen Unterschiedes gegenüber Gleichung 8 und dem entsprechenden Verfahrensschritt 42a in 5 wurde der Verfahrensschritt daher auch mit dem leicht geänderten Bezugszeichen 42d bezeichnet. Anstelle von einer Mittelung über die gemessene Ist-Beschleunigung aist und die Ableitung asteuer der Stellgröße vsteuer kann genauso über die Ist-Beschleunigung aist und die Soll-Beschleunigung asoll gemittelt werden oder über die Ableitung asteuer der Stellgröße vsteuer und die Soll-Beschleunigung asoll gemittelt werden.Because of the slight difference from equation 8 and the corresponding process step 42a in 5 the process step has therefore also been given the slightly changed reference number 42d designated. Instead of averaging over the measured actual acceleration a, and the derivation of a control of the control variable v can be controlled as well on the actual acceleration a, and the target acceleration a is to be averaged or V control via the outlet a control of the manipulated variable and the target acceleration a is to be averaged.

Claims (22)

Verfahren zum Betreiben eines Koordinatenmessgeräts (11), wobei eine Mechanik (3) zum Verstellen eines Sensors (9) relativ zu einer Werkstückauflage (1) in zumindest einer Richtung (x) vorgesehen ist und diese Mechanik (3) wenigstens einen Elektromotor (M) aufweist, über den die Verstellung des Sensors (9) oder der Werkstückauflage (1) in dieser Richtung angetrieben wird und wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: a) ein elektrischer Antriebstrom (Iist), der durch den Elektromotor (M) fließt, um eine Bewegung des Elektromotors (M) und auf diese Weise eine Bewegung des Sensors (9) oder der Werkstückauflage (1) zu bewirken, wird gemessen, b) eine Ist-Position (vist) des Sensors (9) oder der Werkstückauflage (1) in der durch den Elektromotor (M) angetriebenen Richtung (x) wird gemessen, c) eine Regelabweichung (Ax) zwischen der gemessenen Ist-Position (xist) und einer vorgegebenen Soll-Position (xsoll) wird durch Ermittlung der Differenz zwischen der gemessenen Ist-Position (xist) und der vorgegebenen Soll-Position (xsoll) bestimmt, d) aufgrund der Regelabweichung wird durch einen Regler (14) eine Stellgröße (vsteuer) ermittelt, die zur einzustellenden Geschwindigkeit des Sensors (9) oder der Werkstückauflage (1) in der durch den Elektromotor (M) angetriebenen Richtung (x) proportional ist, e) abhängig von der durch den Regler (14) ermittelten Stellgröße (vsteuer) wird ein Stromgrenzwert (Imax) oder ein Stromgrenzwertband (d. h. ein Bereich von Werten für den Antriebstrom, der durch einen unteren Stromgrenzwert Imin und einen oberen Stromgrenzwert Imax definiert ist) für den elektrischen Antriebstrom ermittelt, und f) wenn der elektrische Antriebstrom den in Schritt (e) ermittelten Stromgrenzwert (Imax) erreicht und/oder wenn der elektrische Antriebstrom den ermittelten Stromgrenzwert (Imax) überschreitet oder wenn das Stromgrenzwertband (Imin, Imax) verlassen wird, wird die Bewegung der Mechanik (3) zumindest in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung angehalten. Method for operating a coordinate measuring machine (11), a mechanism (3) being provided for adjusting a sensor (9) relative to a workpiece support (1) in at least one direction (x) and this mechanism (3) having at least one electric motor (M) has, via which the adjustment of the sensor (9) or the workpiece support (1) is driven in this direction and wherein the method comprises the following steps: a) an electric drive current (I ist ) that flows through the electric motor (M) to a movement of the electric motor (M) and in this way a movement of the sensor (9) or the workpiece support (1) is measured, b) an actual position (v ist ) of the sensor (9) or the workpiece support (1) ) in the direction (x) driven by the electric motor (M) is measured, c) a control deviation (Ax) between the measured actual position (x ist ) and a predetermined target position (x soll ) is determined by determining the difference between the measured actual position n (x ist ) and the specified target position (x soll ) is determined, d) on the basis of the control deviation, a controller (14) determines a manipulated variable (v control ) that corresponds to the speed to be set for the sensor (9) or the workpiece support ( 1) is driven by the electric motor (M) in the direction (x) proportional to e) of the determined by the controller (14) manipulated variable (V control) is dependent on a current limit (I max), or a current limit value band (ie, a range of Values for the drive current, which is defined by a lower current limit value Imin and an upper current limit value Imax) determined for the electrical drive current, and f) if the electrical drive current reaches the current limit value (Imax) determined in step (e) and / or if the electrical Drive current exceeds the determined current limit value (Imax) or if the current limit value band (Imin, Imax) is left, the movement of the mechanism (3) is at least started by the electric motor in the plane direction. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zur Ermittlung des Stromgrenzwertes oder des Stromgrenzwertbandes aus der ermittelten Stellgröße (vsteuer) ein erwarteter Antriebsstrom (Ierw) ermittelt wird, der einem erwarteten Wert für den tatsächlichen elektrischen Antriebsstrom entspricht, der für die aktuelle ermittelte Stellgröße (vsteuer) erwartet wird.Procedure according to Claim 1 Wherein for determining the current limit or power limit band from the determined manipulated variable (V control), an expected driving current (I ext) is determined, which corresponds to an expected value for the actual electrical drive current which is expected for the current determined manipulated variable (V control) . Verfahren nach Anspruch 2, wobei bei der Ermittlung des erwarteten Antriebsstroms (Ierw) ein variabler Geschwindigkeitsanteil ( Kv . vsteuer) berücksichtigt wird, der proportional zur ermittelten Stellgröße (vsteuer) ist.Procedure according to Claim 2 Wherein in determining the expected drive current (I erw) is a variable speed portion (K v. V control) is taken into consideration which is proportional to the determined manipulated variable (V control). Verfahren nach Anspruch 3, wobei in der durch den Elektromotor (M) angetriebenen Richtung (x) zusätzlich eine aktuelle Beschleunigung (aakt) des Sensors (9) oder der Werkstückauflage (1) in der durch den Elektromotor (M) angetriebenen Richtung bestimmt wird, die entweder einer gemessenen Ist-Beschleunigung (aist) des Sensors (9) oder der Werkstückauflage (1) entspricht oder einer Soll-Beschleunigung (asoll) des Sensors (9) oder der Werkstückauflage (1) entspricht oder einer zeitlichen Ableitung (asteuer) der Stellgröße (vsteuer) entspricht oder einem Mittelwert (aakt-mittel) aus wenigstens zwei der Größen gemessene Ist-Beschleunigung (aist), vorgegebene Soll-Beschleunigung (asoll) oder zeitliche Ableitung (asteuer) der Stellgröße (vsteuer) entspricht und bei der Ermittlung des erwarteten Antriebsstroms (Ierw) zusätzlich ein variabler Beschleunigungsanteil (Ka · aakt) berücksichtigt wird, der proportional zu dieser aktuellen Beschleunigung (aakt) ist.Procedure according to Claim 3 , wherein in the direction (x) driven by the electric motor (M) there is an additional current acceleration (a act ) of the sensor (9) or of the workpiece support (1) in the through the electric motor (M) driven direction is determined, which corresponds either to a measured actual acceleration (a ist ) of the sensor (9) or the workpiece support (1) or a target acceleration (a soll ) of the sensor (9) or the workpiece support (1) corresponds or corresponds to a time derivative (asteuer) of the manipulated variable (v tax ) or an average value (a act-average ) from at least two of the variables measured actual acceleration (aist), specified target acceleration (a soll ) or temporal Derivation (asteuer) corresponds to the manipulated variable (v tax ) and, when determining the expected drive current (I erw ), a variable acceleration component (Ka · a act ) is also taken into account, which is proportional to this current acceleration (aakt). Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei bei der Ermittlung des erwarteten Antriebsstroms (Ierw) zusätzlich ein Grundanteil (R) berücksichtigt wird, der einem Antriebsstrom bei Bewegung des Sensors (9) oder der Werkstückauflage (1) in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung (x) bei einer niedrigen konstanten Geschwindigkeit entspricht.Method according to one of the Claims 2 until 4th , with the determination of the expected drive current (I erw ) additionally taking into account a basic component (R) which corresponds to a drive current when the sensor (9) or the workpiece support (1) is moved in the direction (x) driven by the electric motor at a low constant speed. Verfahren nach Anspruch 5, wobei als Grundanteil entweder ein von der Geschwindigkeitsrichtung unabhängiger konstanter Grundanteil (R*) verwendet wird oder ein von der Geschwindigkeitsrichtung der Stellgröße (vsteuer) abhängiger Grundanteil (R±) verwendet wird, und wobei dieser richtungsabhängige Grundanteil (R±) einen ersten konstanten Wert (R+) annimmt, wenn die Stellgröße (vsteuer) positiv ist und einen zweiten konstanten Wert (R-) annimmt, wenn die Stellgröße (vsteuer) negativ ist.Procedure according to Claim 5 , Wherein as a base portion either an independent from the velocity direction constant base part (R *) used or a dependent on the speed direction of the manipulated variable (V control) Base portion (R ±) is used, and said direction-dependent background component (R ±) a first constant Assumes value (R + ) when the manipulated variable (v tax ) is positive and assumes a second constant value (R - ) when the manipulated variable (v tax ) is negative. Verfahren nach Anspruch 3, 4 und 6, wobei der erwartete Antriebsstrom (lerw) mit folgender Funktion Ierw(vsteuer, aist) ermittelt wird: I erw ( v steuer , a akt ) = R + v steuer K v + a akt K a
Figure DE102011089061B4_0026
wobei hierin bedeuten: R = der konstante Grundanteil (R*) oder der richtungsabhängige Grundanteil (R±) Kv = Proportionalitätsfaktor für den variablen Geschwindigkeitsanteil vsteuer = vom Regler ermittelte Stellgröße Ka = Proportionalitätsfaktor für den variablen Beschleunigungsanteil aakt = die aktuelle Beschleunigung, also entweder die gemessene Ist-Beschleunigung aist oder die vorgegebene Soll-Beschleunigung asoll oder die zeitliche Ableitung asteuer der Stellgröße vsteuer oder ein Mittelwert aakt-mittei aus wenigstens zwei der Größen gemessene Ist-Beschleunigung aist, vorgegebene Soll-Beschleunigung asoll und zeitliche Ableitung asteuer der Stellgröße vsteuer .
Procedure according to Claim 3 , 4th and 6th , whereby the expected drive current (lerw) is determined with the following function Ierw (vsteuer, a ist ): I. exp ( v tax , a act ) = R. + v tax K v + a act K a
Figure DE102011089061B4_0026
wherein mean herein: R = the constant base part (R *), or the directional base part (R ±) K determined v = proportionality factor for the variable velocity component V control = the controller manipulated variable Ka = proportionality factor for the variable acceleration component A act = the current acceleration, thus, either the measured actual acceleration a or the predetermined desired acceleration a will or the time derivative of a control of the control variable v tax or an average AAKT Announcement of at least two of the variables measured actual acceleration a is predetermined desired acceleration a should and time derivation a tax of the manipulated variable v tax .
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei bei der Ermittlung des Stromgrenzwertes (Imax) oder eines ersten Stromgrenzwertes des Stromgrenzwertbandes (Imax, Imin) der erwartete Antriebstrom (Ierw) um einen ersten Stromwert (d) derart erhöht wird, dass der Betrag des Stromgrenzwertes (Imax) oder des ersten Stromgrenzwertes des Stromgrenzwertbandes (Imax, Imin) höher als der Betrag des erwarteten Antriebsstroms (Ierw) ist.Method according to one of the Claims 2 until 7th , whereby when determining the current limit value (Imax) or a first current limit value of the current limit value band (Imax, Imin), the expected drive current (I erw ) is increased by a first current value (d) in such a way that the amount of the current limit value (I max ) or the first current limit value of the current limit value band (Imax, Imin) is higher than the amount of the expected drive current (I erw ). Verfahren nach der Anspruch 8, wobei zur Ermittlung eines zweiten Stromgrenzwertes des Stromgrenzwertbandes (Imax, Imin) der erwartete Antriebstrom (Ierw) zusätzlich um einen zweiten Stromwert (e) derart vermindert wird, so dass der Betrag des zweiten Stromgrenzwertes des Stromgrenzwertbandes (Imax, Imin) niedriger als der Betrag des erwarteten Antriebsstroms (Ierw) ist.Procedure according to the Claim 8 , whereby to determine a second current limit value of the current limit value band (Imax, Imin) the expected drive current (I erw ) is additionally reduced by a second current value (e) so that the amount of the second current limit value of the current limit value band (Imax, Imin) is lower than the Amount of the expected drive current (I exp ) is. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei der erste Stromwert (d) und/oder der zweite Stromwert (e) konstant sind.Procedure according to Claim 8 or 9 , wherein the first current value (d) and / or the second current value (e) are constant. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der elektrische Antriebstrom abgeschaltet wird, wenn der elektrische Antriebstrom den ermittelten Stromgrenzwert (Imax) kontinuierlich über ein Zeitintervall vorgegebener Länge hinweg erreicht und/oder überschreitet oder das ermittelte Stromgrenzwertband (Imax, Imin) kontinuierlich über ein Zeitintervall vorgegebener Länge hinweg verlässt.Method according to one of the preceding claims, wherein the electrical drive current is switched off when the electrical drive current reaches and / or exceeds the determined current limit value (I max ) continuously over a time interval of a predetermined length or continuously over the determined current limit value band (I max , I min ) leaves a time interval of a predetermined length. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt (f) gemäß Anspruch 1 als elektrischer Antriebstrom ein Wert verwendet wird, der nach Glättung von zeitlichen Schwankungen des in Schritt (a) ermittelten Messwertes erhalten worden ist.The method according to any one of the preceding claims, wherein in step (f) according to Claim 1 a value is used as the electric drive current which has been obtained after smoothing fluctuations over time in the measured value determined in step (a). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein funktionaler Zusammenhang zwischen der Stellgröße (vsteuer) und gegebenenfalls der aktuellen Beschleunigung (aakt) einerseits und dem Stromgrenzwert (Imax) andererseits zusätzlich durch einen oder mehrere Parameter bestimmt wird, die durch einen oder mehrere der im Folgenden aufgezählten Faktoren eindeutig bestimmt sind: eine Umgebungstemperatur, eine Temperatur von Teilen des Koordinatenmessgeräts (11), eine Position des Sensors (9) und/oder der Werkstückauflage (1) in einem ortsfesten Koordinatensystem, eine relative Position der des Sensors (9) oder der Werkstückauflage (1) in Bezug auf das Werkstück (5) oder in Bezug auf andere Teile eines Messaufbaus und/oder ein Betriebszustand des Koordinatenmessgeräts (11).Method according to one of the preceding claims, wherein a functional relationship between the manipulated variable (V control) and, optionally, the current acceleration (a act) on the one hand and the current limit (I max) on the other hand additionally determined by one or more parameters, by one or more the factors listed below are clearly determined: an ambient temperature, a temperature of parts of the coordinate measuring machine (11), a position of the sensor (9) and / or the workpiece support (1) in a fixed coordinate system, a relative position of the sensor (9 ) or the workpiece support (1) in relation to the workpiece (5) or in relation to other parts of a measurement setup and / or an operating state of the coordinate measuring machine (11). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei, bevor der elektrische Antriebstrom abgeschaltet wird, eine Stromrichtung des elektrischen Antriebstroms zunächst umgekehrt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein, before the electrical drive current is switched off, a current direction of the electrical drive current is first reversed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Mehrzahl von Elektromotoren (M) vorgesehen ist, um die Bewegung des Sensors (9) relativ zur Werkstückauflage (1) zu bewirken, wobei die Bewegungen der Elektromotoren (M) eindeutig Bewegungskomponenten (x,y,z) der Bewegung des Sensors (9) und/oder der Werkstückauflage (1) zugeordnet werden können, wobei die Schritte (a) bis (f) gemäß Anspruch 1 für jeden der Mehrzahl von Elektromotoren (M) separat ausgeführt werden, wobei die Stellgröße (vsteuer) in Schritten (b) und (c) jeweils für die Bewegungskomponenten (x,y,z) gemessen werden und wobei abhängig davon jeweils der Stromgrenzwert (Imax) oder das Stromgrenzwertband (Imax, Imin) ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein a plurality of electric motors (M) is provided in order to bring about the movement of the sensor (9) relative to the workpiece support (1), the movements of the electric motors (M) being clearly movement components (x, y, z) can be assigned to the movement of the sensor (9) and / or the workpiece support (1), steps (a) to (f) according to FIG Claim 1 are performed for each of the plurality of electric motors (M) separately, wherein the manipulated variable (V control) in steps (b) and (c) for each of the components of motion (x, y, z) are measured and wherein, depending on each case, the current limit ( I max ) or the current limit value band (I max , I min ) is determined. Koordinatenmessgerät (11), mit einer Mechanik (3), einer Werkstückauflage (1) zur Aufnahme eines zu vermessenden Werkstückes (5) und einem Sensor (9), wobei der Sensor (9) und die Werkstückauflage (1) von der Mechanik (3) relativ zueinander in zumindest einer Richtung (x) verstellbar ist, wobei die Mechanik (3) wenigstens einen Elektromotor (M) aufweist, über den die Verstellung des Sensors (9) oder der Werkstückauflage (1) in dieser Richtung (x) angetrieben wird, und wobei das Koordinatenmessgerät (11) Folgendes aufweist: (a) eine Strom-Messeinrichtung (IM), die ausgestaltet ist, einen elektrischen Antriebstrom (Iist), der durch den Elektromotor (M) fließt, um eine Bewegung des Elektromotors (M) und auf diese Weise eine Bewegung des Sensors (9) oder der Werkstückauflage (1) zu bewirken, zu messen, (b) eine Ist-Positionsmesseinrichtung (20), die dazu ausgestaltet ist, die Ist-Position (xist) des Sensors (9) oder der Werkstückauflage (1) in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung (x) zu messen, (c) eine Differenzermittlungseinheit (14, Schritt 30) die dazu eingerichtet ist, eine Regelabweichung (Δx) zwischen der gemessenen Ist-Position (xist) und einer vorgegebenen Soll-Position (xsoll) durch Ermittlung der Differenz zwischen der gemessenen Ist-Position (xist) und der vorgegebenen Soll-Position (xsoll) zu bestimmen, (d) einen Regler (14, Schritt 31 oder 32, 33), der aufgrund der Regelabweichung eine Stellgröße (vsteuer) ermittelt, die zur einzustellenden Geschwindigkeit des Sensors (9) oder der Werkstückauflage (1) in der durch den Elektromotor (M) angetriebenen Richtung (x) proportional ist, (e) eine Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung (15, Schritte 42a, 43 oder 42b,43 oder 42c, 43 oder 42d, 43), die ausgestaltet ist, abhängig von der durch den Regler ermittelten Stellgröße (vsteuer) einen Stromgrenzwert (Imax) oder ein Stromgrenzwertband (d. h. ein Bereich von Werten für den Antriebstrom, der durch einen unteren Stromgrenzwert Imin und einen oberen Stromgrenzwert Imax definiert ist) für den elektrischen Antriebstrom zu ermitteln, und (f) eine Betätigungseinrichtung (16, R1, R2, R3), die mit der Strom-Messeinrichtung (IM) und mit der Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung (15, Schritte 42a, 43 oder 42b,43 oder 42c, 43 oder 42d, 43) verbunden ist und die ausgestaltet ist, die Bewegung der Mechanik (3) zumindest in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung anzuhalten, wenn der elektrische Antriebstrom den von der Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung (15) ermittelten Stromgrenzwert (Imax) erreicht und/oder wenn der elektrische Antriebstrom den von der Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung (15) ermittelten Stromgrenzwert (Imax) überschreitet bzw. wenn der Antriebstrom das Stromgrenzwertband (Imin, Imax) verlässt.Coordinate measuring machine (11), with a mechanism (3), a workpiece support (1) for receiving a workpiece (5) to be measured and a sensor (9), the sensor (9) and the workpiece support (1) from the mechanism (3 ) is adjustable relative to each other in at least one direction (x), the mechanism (3) having at least one electric motor (M), via which the adjustment of the sensor (9) or the workpiece support (1) is driven in this direction (x) , and wherein the coordinate measuring machine (11) comprises: (a) a current measuring device (IM) which is configured to generate an electric drive current (I ist ) flowing through the electric motor (M) in order to move the electric motor (M ) and in this way to cause a movement of the sensor (9) or the workpiece support (1), to measure, (b) an actual position measuring device (20) which is designed to measure the actual position (x ist ) of the sensor (9) or the workpiece support (1) in the R driven by the electric motor ichtung (x) to measure, (c) a difference determination unit (14, step 30) which is set up to determine a control deviation (Δx) between the measured actual position (x ist ) and a predetermined target position (x soll ) by determining the difference between the measured actual position (x ist ) and the specified target position (x soll ) to determine (d) a controller (14, step 31 or 32, 33), which based on the control deviation, a manipulated variable (v tax ) determined, which is proportional to the speed to be set of the sensor (9) or the workpiece support (1) in the direction (x) driven by the electric motor (M), (e) a current limit value determination device (15, steps 42a, 43 or 42b , 43 or 42c, 43 or 42d, 43) which is designed, depending on the determined by the controller manipulated variable (V control) a current limit value (I max), or a current limit value band (ie, a range of values for the drive current flowing through a lower current limit value I min and e inen upper current limit value I max is defined) for the electrical drive current, and (f) an actuating device (16, R1, R2, R3), which with the current measuring device (IM) and with the current limit value determining device (15, steps 42a, 43 or 42b, 43 or 42c, 43 or 42d, 43) and which is designed to stop the movement of the mechanism (3) at least in the direction driven by the electric motor when the electric drive current exceeds the limit value determination device (15) reached the determined current limit value (I max ) and / or when the electrical drive current exceeds the current limit value (I max ) determined by the current limit value determination device (15) or when the drive current leaves the current limit value band (I min , I max ). Koordinatenmessgerät nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Betätigungseinrichtung (16, R1, R2, R3) eine Abschalteinrichtung aufweist, die mit der Strom-Messeinrichtung und mit der Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung (15) verbunden ist und die ausgestaltet ist, den elektrischen Antriebstrom abzuschalten, wenn der elektrische Antriebstrom den ermittelten Stromgrenzwert (Imax) erreicht und/oder wenn der elektrische Antriebstrom den ermittelten Stromgrenzwert (Imax) überschreitet bzw. wenn der Antriebstrom das Stromgrenzwertband (Imax, Imin) verlässt.Coordinate measuring machine according to the preceding claim, wherein the actuating device (16, R1, R2, R3) has a switch-off device which is connected to the current measuring device and to the current limit value determining device (15) and which is designed to switch off the electrical drive current when the electrical drive current reaches the determined current limit value (I max ) and / or if the electrical drive current exceeds the determined current limit value (I max ) or if the drive current leaves the current limit value band (I max , I min ). Koordinatenmessgerät nach Anspruch 16 oder 17, wobei die Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung (15) ausgestaltet ist, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 10 auszuführen.Coordinate measuring machine according to Claim 16 or 17th , wherein the current limit value determination device (15) is designed, the method according to one of Claims 2 until 10 to execute. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 18, bei dem die Stromgrenzwert-Ermittlungseinrichtung so ausgestaltet ist, dass bei der Ermittlung des erwarteten Antriebsstroms (Ierw) zusätzlich ein variabler Beschleunigungsanteil (Ka · aakt) berücksichtigt wird, der proportional zu einer aktuellen Beschleunigung (aakt) des Sensors (9) oder der Werkstückauflage (1) in der durch den Elektromotor (M) angetriebenen Richtung ist.Coordinate measuring machine according to Claim 18 , in which the current limit value determination device is designed in such a way that, when determining the expected drive current (I erw ), a variable acceleration component (K a a act ) is also taken into account, which is proportional to a current acceleration (a act ) of the sensor (9 ) or the workpiece support (1) is in the direction driven by the electric motor (M). Koordinatenmessgerät nach Anspruch 19, wobei zusätzlich eine Ist-Beschleunigungsmesseinrichtung (20 und 15, Schritte 40 und 41) vorgesehen ist, die dazu ausgestaltet ist, die Ist-Beschleunigung (aist) des Sensors (9) oder der Werkstückauflage (1) in der durch den Elektromotor angetriebenen Richtung (x) zu messen und wobei diese gemessene Ist-Beschleunigung (aist) als aktuelle Beschleunigung (aakt) verwendet wird.Coordinate measuring machine according to Claim 19 , with an actual acceleration measuring device (20 and 15, steps 40 and 41) being provided which is designed to measure the actual acceleration (a ist ) of the sensor (9) or the workpiece support (1) in the one driven by the electric motor measuring direction (x) and said measured actual acceleration (a ist) is used as an actual acceleration (a act). Koordinatenmessgerät nach Anspruch 19 oder 20, wobei zusätzlich eine Ableitungs-Berechnungseinheit (15, Schritt 45) vorgesehen ist, die dazu ausgestaltet ist, eine zeitliche Ableitung (asteuer) der besagten Stellgröße (vsteuer) zu ermitteln und wobei diese zeitliche Ableitung (asteuer) der Stellgröße (vsteuer) als aktuelle Beschleunigung (aakt) verwendet wird.Coordinate measuring machine according to Claim 19 or 20th , wherein a derivative calculation unit (15, step 45) is additionally provided which is designed to determine a time derivative (a tax ) of said manipulated variable (v tax ) and this time derivative (a tax ) of the manipulated variable (v tax ) is used as the current acceleration (a act ). Koordinatenmessgerät nach Anspruch 20 oder 21, wobei zusätzlich eine Mittelwert-Berechnungseinheit (15, Schritt 47) vorgesehen ist, die dazu ausgestaltet ist, einen Mittelwert (aakt-mittel) aus wenigstens zwei der Größen gemessene Ist-Beschleunigung (aist), vorgegebene Soll-Beschleunigung (asoll) oder zeitliche Ableitung (asteuer) der Stellgröße (vsteuer) zu errechnen und wobei dieser Mittelwert (aakt-mittel) als aktuelle Beschleunigung (aakt) verwendet wird.Coordinate measuring machine according to Claim 20 or 21 Wherein an additional average calculating unit (15, step 47) is provided which is adapted to an average value (a nude-medium) comprised of at least two of the sizes measured actual acceleration (a ist), predetermined desired acceleration (a soll ) or time derivative (a tax ) of the manipulated variable (v tax ) and this mean value (a act-average ) being used as the current acceleration (a act ).
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