用于将两个可运动的单元在相对位置中彼此定位的方法和机器系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种用于将机器系统的可运动的第一单元和机器系统的可运动的第二单元彼此定位在可预定的相对位置中的方法，其中，
[0002]-借助第一测量系统使可运动的第一单元运动到第一运动空间内的第一位置上，并且
[0003]-借助第二测量系统使可运动的第二单元运动到第二运动空间内的第二位置上。
[0004]此外本发明涉及一种机器系统，所述机器系统包括:
[0005]-可运动的第一单元，其借助至少一个第一驱动装置在第一运动空间中可运动，
[0006]-配置给可运动的第一单元的第一测量系统，借助所述第一测量系统，可运动的第一单元可以定位在第一运动空间中的任意的可预定的位置上，
[0007]-可运动的第二单元，其借助至少一个第二驱动装置在第二运动空间中可运动，其中，第一运动空间和第二运动空间具有重合区域，并且
[0008]-配置给可运动的第二单元的第二测量系统，借助所述第二测量系统，可运动的第二单元可以定位在第二运动空间中的任意的可预定的位置上。
【背景技术】
[0009]所述类型的方法以及机器系统原则上已知，例如以工具机的形式，所述工具机的构成为可运动的第一单元的加工头和构成为可运动的第二单元的工具架移动到工具更换位置中。加工头在此借助第一测量系统定位，所述第一测量系统例如包括在运动轴线上的增量或绝对值传感器。工具架例如可以设置在链上，所述链借助第二测量系统定位，所述第二测量系统同样可以包括增量或绝对值传感器。通过加工机械手和工具更换系统设置在一个共同的框架上或通过其布置彼此处于预定的位置中，可以通过在第一测量系统中预定第一位置和在第二测量系统中预定第二位置而移动到加工头相对于工具架的确定的相对位置中，以便实施工具更换。
[0010]可惜实际中证明，加工机械手和工具更换系统的彼此位置随时间可能改变。对此的原因是由温度决定的变形亦或所参与的构件的塑性变形以及测量系统的老化现象和传感器漂移。偏差在此可能这样大，使得工具或加工头在工具更换时被损坏或甚至不再能实施工具更换。出于这个原因，这样的机器系统或其测量系统在安装之后或也在运行中以有规律的间隔校准。
[0011]以“校准” 一般地表示用于确定和记录测量仪器或实物基准相对于参考仪器或参考实物基准的偏差的测量过程。参考仪器或参考实物基准在此也称为“标准”。所确定的偏差在随后使用测量仪器时被考虑用于校正显示的值。
[0012]通过校准第一和第二测量系统，加工头相对于工具架的通过第一和第二位置确定的相对位置再次与希望的相对位置一致。
[0013]在此不利的是，需要测量机器系统的校准过程是非常耗费的。此外不能确保两个校准过程之间确定的精度。
[0014]已知的机器系统的另一个缺点也在于，整个第一和第二测量系统必须具有相对高的精度，所述相对高的精度取决于要占据的相对位置的所要求的精度。尤其是在大的工具更换仓中，对于工具架的正确定位所必需的测量系统可能引起显著的费用。
[0015]此外，相对位置的可达到的精度基于误差叠加而显著处于第一和第二测量系统的精度之下。如果第一测量系统例如具有+/-0.1mm的精度/分辨率并且第二测量系统具有+/-0.2mm的精度/分辨率，则可能对于预定的相对位置达到+/-0.3mm的精度/分辨率。
【发明内容】
[0016]因此本发明的任务是，给出用于两个可运动的单元在相对位置中彼此定位的改善的方法和改善的机器系统。尤其是应该避免校准过程或至少延长其间隔，并且应该提高相对位置的精度/分辨率，其中不必提高或甚至可以减少第一和/或第二测量系统的精度/分辨率。
[0017]本发明的任务利用一种开头所述类型的方法解决，在所述方法中
[0018]-借助第三测量系统使可运动的第一单元和/或可运动的第二单元运动到所述的预定的相对位置中。
[0019]本发明的任务此外利用一种开头所述类型的机器系统解决，所述机器系统附加地包括
[0020]-第三测量系统，所述第三测量系统设置用于确定在可运动的第一单元和可运动的第二单元之间的相对位置。
[0021]对于所述相对位置可达到的精度可以通过包括第三测量系统而显著提高。在机器系统中进行的工作步骤由此变得更准确和更可靠。
[0022]一种优选的方法变型方案的特征在于，第一位置和第二位置处于第三测量系统的检测范围内。
[0023]一种优选的机器系统的特征在于，第三测量系统的检测范围处于所述重合区域中。
[0024]以这种方式，对于相对位置可达到的精度(只)与第三测量系统有关。如果第一至第三测量系统例如具有+/-0.1mm的精度/分辨率，则对于预定的相对位置可以达到+/-0.1mm的精度/分辨率。误差叠加因此不会如在现有技术中导致+/-0.2mm的减少的精度/分辨率。
[0025]补充地提到，“分辨率”一般说明两个测量值之间最小的可显示的区别。而“精度”一般说明测量量和真实量之间的区别。高的分辨率因此不一定是高的精度的标志并且反之亦然。一般地，精度可以作为测量量和真实量之间的差别或作为两者的比例(例如以百分数的相对精度)说明。
[0026]通过提出的措施，此外可以避免校准过程或至少延长其间隔，而用于相对位置的可达到的精度不会受之影响，尤其是也在两个校准过程之间不受之影响。但当第一和/或第二位置不再处于第三测量装置的测量范围中时，第一和/或第二测量装置的校准过程则例如可能是必需的。当第三测量装置不再足够准确时，第三测量装置的校准过程则可能是必需。
[0027]在提出的方法和提出的机器系统中，保持第一和/或第二测量装置的绝对的数值对于达到可运动的第一和第二单元之间确定的相对位置实质上不重要。通常足够的是，通过第一和第二位置所预定的相对位置或最终达到的相对位置处于第三测量系统的测量范围中的“任意位置”。不需要如在校准过程中的情况下使用参考标准。
[0028]本发明其他有利的实施方案和进一步扩展方案由从属权利要求以及由说明书结合附图得出。
[0029]有利的是，
[0030]-至少一个配置给可运动的第一单元的第一驱动装置为了移动到第一位置而与第一测量系统耦合，
[0031]-至少一个配置给可运动的第二单元的第二驱动装置为了移动到第二位置而与第二测量系统耦合并且
[0032]-第一驱动装置和/或第二驱动装置为了移动到预定的相对位置而与第三测量系统、尤其是仅与第三测量系统耦合。
[0033]同样地，如下机器系统是有利的，所述机器系统包括如下机构，所述机构用于
[0034]-将第一驱动装置备选/附加于第一测量系统地与第三测量系统耦合，和/或
[0035]-将第二驱动装置备选/附加于第二测量系统地与第三测量系统耦合。
[0036]因此在所述方法的该变型方案中，借助第一和第二测量系统移动到第一和第二位置。从那里借助第三测量系统移动到预定的相对位置。为此可能的是，利用第三测量系统确定用于第一和/或第二测量系统的校正值并且借助第一和/或第二测量系统移动到经校正的第一和/或第二位置。有利地，为此实际上不需要改变机器系统的传动调节，因为借助第三测量系统仅为第一和/或第二测量系统预定适配的理论值。但也可设想，机器系统的驱动装置与第一和/或第二测量系统脱耦并且取而代之地连接到第三测量系统上。由此定位调节于是直接通过第三测量系统进行。最后所述两个方法的混合形式也是可能的。例如针对定位调节不仅可以考虑由第一/第二测量系统确定的值而且也可以考虑由第三测量系统确定的值。这样也许可以相对于只使用第一/第二测量系统或只使用第三测量系统的方法显著改善定位精度。作为示例再次假定，所有测量系统具有+/-0.1mm的精度/分辨率。如果第一 /第二测量系统和第三测量系统的“标度”相互转移(verschieben)，尤其是转移0.05_，则可以通过同时使用第一 /第二测量系统和第三测量系统的测量值将精度/分辨率提高至+/-0.05mm。
[0037]特别有利的是，可运动的第一单元相对于可运动的第二单元的相对位置通过第三测量系统直接测量。由此实际相对位置与理论相对位置的偏差最大与第三测量系统的精度/分辨率相同。如果精度/分辨率例如处于+/-0.1mm,则可以以+/-0.1mm的精度/分辨率确定相对位置。
[0038]但也有利的是，通过经由第三测量系统测量可运动的第一单元相对于基准点的位置和测量可运动的第二单元相对于该基准点的位置并且通过所述两个位置的随后相减确定可运动的第一单元相对于可运动的第二单元的相对位置。在此有利的是，第三测量系统可以位置固定地装配在框架上。由此第三测量系统良好被保护以防污染和损坏。必要时考虑可能的误差叠加。如果第三测量装置的精度/分辨率例如又处于+/-0.1_，则可以以+/-0.2mm精度/分辨率确定相对位置。
[0039]此外特别有利的是，在达到预定的相对位置时存储第一和/或第二测量系统的测量值作为未来的第一和/或第二位置。第一和第二位置因此不必然是恒定的。取而代之地，持续地再调整第一和/或第二位置，从而通过第一和第二位置达到的相对位置逐渐持续地接近或跟踪希望的理论相对位置或通过第三测量系统确定的实际相对位置。以这种方式保证，第一和第二位置不会随时间基于所参与的构件的由温度决定的或塑性的变形以及老化现象和第一和/或第二测量系统的传感器漂移而从第三测量范围的测量范围内“游移”出。在这里要提到，在该过程中不涉及校准第一和/或第二测量装置，因为达到可运动的第一和第二单元彼此确定的相对位置不一定要与精确工作的或校准的第一和第二测量系统结合。正确的相对位置也可以利用“错误的”第一和第二位置达到。
[0040]一种优选的实施形式的特征在于，第一位置和/或第二位置处于第三测量系统的检测范围外。这样的情况尤其是适合用于如下机器系统，在所述机器系统中多个可运动的第二单元、尤其是工件架相互例如以运输链的形式耦合。通过检测一个工件架的位置也可以推断出其余的工件架的位置。由在给定的时刻检测的工件架的实际位置与理论位置的偏差可以推断出，在同一个联合体中的其他工件架也与理论位置具有相应的偏差。可以利用该信息而仍然并且另外以高的精度达到预定的相对位置。在该变型中也有利的是，第三测量系统不设置在可运动的单元的共同的工作区域中并且在那里占用空间。
[0041]一种优选的实施形式的特征在于，可运动的第一单元在达到第一位置之前和/或可运动的第二单元在达到第二位置之前通过第三测量系统检测。在可运动的单元(例如运输链的工件架)的预定的并且因此已知的运动过程中，在前部地带中已经可以避免实际位置和理论位置之间稍后的偏差。
[0042]一种优选的实施形式的特征在于，可运动的第一单元在达到第一位置之前和/或可运动的第二单元在达到第二位置之前的检测通过第三测量系统在预定的时刻关于基准点进行。该措施提高精度并且特别是对于连续运动的单元有利。
[0043]一种优选的实施形式的特征在于，第三测量系统检测至少一个所述可运动的单元的位置和/或大小和/或形状和/或检测在至少一个所述可运动的单元上的工件或工具的布置结构或类型。因此不仅存在检测这样的可运动的单元(例如运输链的工件架)的可