DE102014005664B3

DE102014005664B3 - Koordinatenmessgerät und Verfahren zum Betrieb eines Koordinatenmessgerätes

Info

Publication number: DE102014005664B3
Application number: DE102014005664.3A
Authority: DE
Inventors: Günter Grupp; Ralf Bernhardt; Klaus Bendzulla; Gerd Moser
Original assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date: 2014-04-17
Filing date: 2014-04-17
Publication date: 2015-07-09
Anticipated expiration: 2034-04-18
Also published as: US10145664B2; WO2015158501A1; US20170089684A1

Abstract

Vorgestellt wird ein Koordinatenmessgerät und ein entsprechendes Verfahren zum Betrieb eines Koordinatenmessgerätes mit – einer Werkstückauflage – einer Mechanik zur Bewegung eines Sensors in zwei Koordinatenrichtungen, wobei die Mechanik dazu umfasst: – einen die Werkstückauflage überspannenden ersten Messschlitten (15), der entlang von zwei parallelen, auf gegenüberliegenden Seiten der Werkstückauflage angeordneten Führungen in einer ersten dieser Koordinatenrichtungen geführt ist, wobei dieser Messschlitten über einen ersten Antrieb (27) entlang der ersten Führung und über einen zweiten Antrieb (30) entlang der zweiten Führung angetrieben ist – einen entlang dem ersten Messschlitten in der zweiten Koordinatenrichtung beweglich geführten zweiten Messschlitten (3) mit einem Positionsmesssystem zur Bestimmung der Position (xist) des zweiten Messschlittens relativ zum ersten Messschlitten – einer Steuerung zur Ansteuerung der beiden Antriebe. Die Steuerung umfasst erfindungsgemäß eine Kraftvorsteuerung (28), die abhängig von der Position (xist) des zweiten Messschlittens und abhängig von einer einzustellenden Sollbeschleunigung (asoll) des ersten Messschlittens eine Ansteuerung des ersten Antriebes und/oder des zweiten Antriebes so bewirkt, dass sich die durch die beiden Antriebe verursachten Drehmomente des ersten Messschlittens bezogen auf eine Drehachse (Rz), die lotrecht auf beide Koordinatenrichtungen steht, zumindest teilweise kompensieren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Koordinatenmessgerät mit einer Werkstückauflage zur Lagerung eines zu vermessenden Werkstückes, einer Mechanik zur Bewegung eines Sensors in zumindest einer ersten Koordinatenrichtung und einer senkrecht dazu stehenden zweiten Koordinatenrichtung. Die Mechanik umfasst dazu einen ersten Messschlitten, der entlang von zwei parallelen Führungen in der ersten Koordinatenrichtung geführt ist, die auf gegenüberliegenden Seiten der Werkstückauflage angeordnet sind, wobei der erste Messschlitten die Werkstückauflage überspannt. Dieser erste Messschlitten ist über einen ersten Antrieb angetrieben, der den ersten Messschlitten entlang einer ersten Führung dieser Führungen antreibt. Außerdem ist der erste Messschlitten zusätzlich über einen zweiten Antrieb angetrieben, der den ersten Messschlitten entlang der zweiten Führung dieser Führungen antreibt. Die Mechanik umfasst ferner einen zweiten Messschlitten, der entlang dem ersten Messschlitten in der zweiten Koordinatenrichtung beweglich geführt ist, wobei diesem zweiten Messschlitten ein Positionsmesssystem zugeordnet ist, über das die Position des zweiten Messschlittens relativ zum ersten Messschlitten bestimmt werden kann. Das Koordinatenmessgerät umfasst ferner eine Steuerung, die zumindest den ersten Antrieb und den zweiten Antrieb ansteuert.
Die Erfindung betrifft ferner auch ein Verfahren zum Betrieb eines Koordinatenmessgerätes, das in der eingangs beschriebenen Art aufgebaut ist.
Ein derartiges Koordinatenmessgerät und ein entsprechendes Verfahren zum Betrieb eines solchen Koordinatenmessgerätes ist aus der Druckschrift EP 18 39 010 B1 bekannt. Hierin ist unter anderem ein Koordinatenmessgerät der eingangs genannten Art gezeigt. Bei dem im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen gezeigten Koordinatenmessgerät, handelt es sich hierbei um ein Koordinatenmessgerät vom sogenannten Portal-Typ. Dieses weist als Werkstückauflage zur Lagerung eines zu vermessenden Werkstückes einen Messtisch auf. Der Sensor, mit dem die Oberfläche des Werkstückes abgetastet wird, wird über eine Portal-Mechanik in den drei senkrecht aufeinander stehenden Koordinatenrichtungen x, z, y relativ zum zu vermessenden Werkstück verfahren. Dazu umfasst diese Mechanik einen ersten Messschlitten in Form eines Portals, welches den Messtisch überspannt und welches auf zwei seitlich des Messtisches angeordneten parallelen Führungen beweglich in einer ersten Koordinatenrichtung geführt ist. Dieser erste Messschlitten (Portal) ist über einen ersten Antrieb angetrieben, der diesen ersten Messschlitten entlang einer ersten Führung dieser Führungen antreibt sowie über einen zweiten Antrieb angetrieben, der den ersten Messschlitten entlang der zweiten Führung dieser beiden Führungen antreibt. Entlang der Traverse dieses ersten Messschlittens, die den Messtisch horizontal überspannt, ist ein zweiter Messschlitten in einer zweiten Koordinatenrichtung beweglich geführt, wobei diesem zweiten Messschlitten ein Positionsmesssystem in Form eines Maßstabes und eines zugehörigen Maßstabssensors zugeordnet ist, über das die Position des zweiten Messschlittens relativ zum ersten Messschlitten bestimmt werden kann. Außerdem weist dieses Koordinatenmessgerät eine Steuerung auf, mit der der besagte erste Antrieb und der zweite Antrieb angesteuert werden kann.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform erfolgt die Ansteuerung des ersten und des zweiten Antriebes des besagten ersten Messschlittens (also des Portals) mit einem mehrstufigen Regelkreis. Der Regelkreis beider Antriebe umfasst hierbei einen gemeinsam genutzen Lageregler, dessen Ausgang auf einen als Synchronregler bezeichneten Regler aufschaltet wird. Dieser Synchronregler umfasst zwei voneinander getrennte Geschwindigkeitsregler, wobei der Ausgang des ersten Geschwindigkeitsreglers auf den Eingang des ersten Antriebsregelkreises aufgeschaltet ist und der Ausgang des zweiten Geschwindigkeitsreglers auf den Eingang des zweiten Antriebsregelkreises aufgeschaltet ist.
Bei dem Lageregler handelt es sich um einen Standardlageregler für eine Bewegungsachse, wobei dieser die Lage des Portals nicht entlang der Bewegungsachse nur eines Antriebes regelt, sondern vielmehr entlang einer fiktiven Antriebsachse, die in der Mitte zwischen den beiden Bewegungsachsen der beiden Antriebe für den ersten Messschlitten liegt. Dazu weist die Mechanik zur Messung der Position des ersten Messschlittens zwei Positionsmesssysteme auf, wobei über ein erstes dieser Positionsmesssysteme Positionsmesswerte des ersten Messschlittens relativ zur ersten Führung ermittelt werden sowie über das zweite Positionsmesssystem Positionsmesswerte des ersten Messschlittens relativ zur zweiten Führung ermittelt werden. Aus diesen besagten ersten Positionsmesswerten des ersten Messschlittens und den zweiten Positionsmesswerten des ersten Messschlittens, wird dann ein Mittelwert errechnet, der als Rückführung auf den Lageregler rückgekoppelt wird. Führungsgröße für den Lageregler ist eine Sollposition.
Der Ausgang des Lagereglers wird als Führungsgröße auf beide Geschwindigkeitsregler des Synchronreglers aufgeschaltet.
Als Rückkopplungsgröße der Geschwindigkeitsregler wird in einer ersten Variante die zeitliche Ableitung des besagten Mittelwertes verwendet.
In einer zweiten Variante wird als Rückkopplungsgröße der Geschwindigkeitsregler eine Differenzgeschwindigkeit verwendet, die sich aus dem Differenzwert der gemessenen Geschwindigkeit des ersten Antriebes und des zweiten Antriebes ergibt. Hierbei wird zum einen die Differenzgeschwindigkeit selber, sowie die einfache zeitliche Ableitung dieser Differenzgeschwindigkeit und die zweifache zeitliche Ableitung Differenzgeschwindigkeit auf die beiden Geschwindigkeitsregler rückgekoppelt, wobei die Rückkopplung mit unterschiedlichem Vorzeichen geschieht, d. h. am einen Geschwindigkeitsregler wird die Rückkopplungsgröße von der Führungsgröße subtrahiert und am anderen Geschwindigkeitsregler wird die Rückkopplungsgröße zur Führungsgröße dazuaddiert.
Die beiden Geschwindigkeitsregler liefern als Ausgang dann Geschwindigkeitswerte für den Antriebsregelkreis des ersten Antriebes und für den Antriebsregelkreis des zweiten Antriebes zum Antreiben des besagten ersten Messschlittens.
Die Besonderheit des aus der betreffenden Druckschrift bekannten Koordinatenmessgerätes ist in der Verwendung von zwei separaten Antrieben zu sehen, über die der erste Messschlitten in der ersten Koordinatenmessrichtung angetrieben wird. Hierdurch können rein prinzipiell Drehmomente kompensiert werden, die bei einem Antrieb des ersten Messschlittens mit nur einem Antrieb auf nur einer Seite des ersten Messschlittens auftreten würden. Allerdings ist mit der gezeigten Steuerung eine Kompensation dieser Drehmomente nur sehr unzureichend möglich. Dies hat verschiedene Ursachen. Zum einen verschiebt sich bei einer Bewegung des zweiten Messschlittens in der zweiten Koordinatenrichtung der Schwerpunkt der gesamten Mechanik in der besagten ersten Koordinatenrichtung. Dies führt zu veränderten Massenträgheitsmomenten der Mechanik, die im Regler der Steuerung gemäß der oben genannten Druckschrift nicht berücksichtigt sind. Des Weiteren kann der oben genannte Regler auf resultierende Drehmomente, die sich aus den Kräften des ersten und des zweiten Antriebes ergeben, erst dann reagieren, wenn in Folge des resultierenden Drehmomentes der erste Messschlitten bereits um die Senkrechte zur ersten und zweiten Koordinatenrichtung stehende Drehachse rotiert.
Die Druckschrift DE 10 2010 017 903 B4 zeigt ein Koordinatenmessgerät mit einem langgestreckten, horizontal ausgerichteten Schlitten, der über einen Bandantrieb in horizontaler Richtung bewegt werden kann. Um ein Drehmoment des Bandes auf den Schlitten zu vermeiden ist das Band an einem ersten Ende des Schlittens fixiert, während es am anderen Ende des Schlittens an einem ersten Ende eines drehbeweglich gelagerten, wippenartigen Quersteges befestigt ist. Das andere Ende des wippenartigen Quersteges hingegen ist auf der dem Band abgewandten Seite des Schlittens über eine Gegenspannvorrichtung am gegenüberliegenden Endbereich des langgestreckten Schlittens befestigt, um auf diese Weise ein Gegendrehmoment zu verursachen.
Die Druckschrift DE 10 2011 089 039 A1 zeigt ein Betriebsverfahren für ein Koordinatenmessgerät und ein entsprechendes Koordinatenmessgerät, das Kollisionen der Mechanik des Koordinatenmessgerätes detektiert und die Mechanik bei einer detektierten Kollision dann anhält. Hierbei wird zumindest ein Schlitten der Mechanik, der den Sensor des Koordinatenmessgerätes relativ zur Werkstückauflage bewegt, durch einen Elektromotor in einer Richtung verstellt. Hierbei wird der Motorstrom gemessen. Dieser Motorstrom wird mit einem Stromgrenzwert oder einem Stromgrenzwertband verglichen, der/das aus einer gemessenen Ist-Geschwindigkeit und/oder einer gemessenen Ist-Beschleunigung des betreffenden Schlittens in der betreffenden Richtung ermittelt wird. Überschreitet der Motorstrom den Stromgrenzwert oder verlässt der Motorstrom das Stromgrenzwertband, so liegt eine Kollision vor und zumindest der Elektromotor in der betreffenden Richtung wird angehalten.
Die Druckschrift DE 10 2011 089 061 A1 zeigt ebenfalls ein Betriebsverfahren für ein Koordinatenmessgerät und ein entsprechendes Koordinatenmessgerät, das Kollisionen der Mechanik des Koordinatenmessgerätes detektiert und die Mechanik bei einer detektierten Kollision dann anhält. Hierbei wird zumindest ein Schlitten der Mechanik, der den Sensor des Koordinatenmessgerätes relativ zur Werkstückauflage bewegt, durch einen Elektromotor in einer Richtung verstellt. Währenddessen wird der Motorstrom gemessen. Dieser Motorstrom wird mit einem Stromgrenzwert oder einem Stromgrenzwertband verglichen, wobei dieser Stromgrenzwert oder dieses Stromgrenzwertband aufgrund einer Stellgröße für die einzustellende Geschwindigkeit des Schlittens abgeleitet wird. Diese Stellgröße wiederum wird durch einen Regler des Koordinatenmessgerätes aufgrund der Regelabweichung zwischen der gemessenen Ist-Position des Schlittens und der einzustellenden Soll-Position des Schlittens ermittelt. Überschreitet der Motorstrom den Stromgrenzwert oder verlässt der Motorstrom das Stromgrenzwertband, so liegt eine Kollision vor und der Elektromotor in der betreffenden Richtung wird angehalten.
Auch die Druckschrift DE 10 2006 003 362 A1 zeigt ein Betriebsverfahren für ein Koordinatenmessgerät und ein entsprechendes Koordinatenmessgerät, das Kollisionen der Mechanik des Koordinatenmessgerätes detektiert und die Mechanik bei einer detektierten Kollision dann anhält. Hierbei wird zumindest ein Schlitten der Mechanik, der den Sensor des Koordinatenmessgerätes relativ zur Werkstückauflage bewegt, durch einen Elektromotor in einer Richtung verstellt. Hierbei wird der Motorstrom gemessen. Dieser Motorstrom wird mit einem Stromgrenzwert oder einem Stromgrenzwertband verglichen, der/das aus einer vorgegebenen Soll-Geschwindigkeit und/oder einer vorgegebenen Soll-Beschleunigung des betreffenden Schlittens in der betreffenden Richtung abgeleitet wird. Überschreitet der Motorstrom den Stromgrenzwert oder verlässt der Motorstrom das Stromgrenzwertband, so liegt eine Kollision vor und zumindest der Elektromotor in der betreffenden Richtung wird angehalten.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Patentanmeldung daher die Aufgabe zugrunde, ein Koordinatenmessgerät der eingangs genannten Art, sowie ein entsprechendes Verfahren zum Betrieb eines solchen Koordinatenmessgerätes anzugeben, mit dem zuverlässig derartige resultierende Drehmomente der Mechanik um eine Achse lotrecht zur ersten Koordinatenrichtung und zur zweiten Koordinatenrichtung entweder teilweise oder sogar vollständig vermieden werden.
Die Aufgabe wird durch ein Koordinatenmessgerät mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1 gelöst sowie durch ein entsprechendes Verfahren mit sämtlichen Merkmalen des unabhängigen Anspruches 15 gelöst.
Die Besonderheit der erfindungsgemäßen Lösung ist hierbei darin zu sehen, dass die Steuerung eine Kraftvorsteuerung umfasst, die in Abhängigkeit von der erfassten Position des zweiten Messschlittens und in Abhängigkeit von einer einzustellenden Sollbeschleunigung des ersten Messschlittens eine Ansteuerung des ersten Antriebes und/oder des zweiten Antriebes derart bewirkt, dass sich die Drehmomente, die durch die Beschleunigung des ersten Messschlittens durch den ersten Antrieb und durch den zweiten Antrieb bezogen auf eine Drehachse, die lotrecht auf die erste und auf die zweite Koordinatenrichtung steht, zumindest teilweise oder sogar vollständig kompensieren.
Eine solche Maßnahme hat eine Reihe von besonderen Vorteilen. Durch das Vorsehen einer Kraftvorsteuerung derart, dass sich die Drehmomente, die durch die Beschleunigung des ersten Messschlittens durch den ersten Antrieb und durch den zweiten Antrieb bezogen auf eine Drehachse, die lotrecht auf die erste und die zweite Koordinatenrichtung steht, zumindest teilweise oder sogar vollständig kompensieren, kann sichergestellt werden, dass hierdurch Drehmomente kompensiert oder sogar komplett vermieden werden, die sich sonst ohne eine solche Kraftvorsteuerung ergeben würden. Durch die Einbeziehung der Position des zweiten Messschlittens in die Ansteuerung des ersten und/oder des zweiten Antriebes kann ferner sichergestellt werden, dass bei der Ansteuerung des ersten und/oder des zweiten Antriebes die tatsächliche Lage des Schwerpunktes, die in Abhängigkeit vom zweiten Messschlitten in der zweiten Koordinatenrichtung variiert, bei der Ansteuerung des ersten Antriebes und/oder des zweiten Antriebes mit einbezogen werden. Da ferner die Kraftvorsteuerung die Sollbeschleunigung in der ersten Koordinatenrichtung bei der Ermittlung der Ansteuerung des ersten Antriebes und/oder des zweiten Antriebes mitberücksichtigt, kann die Kraftvorsteuerung insbesondere den ersten und/oder den zweiten Antrieb proportional zur jeweils einzustellenden Beschleunigung ansteuern. Sofern die Kraftvorsteuerung sowohl den ersten Antrieb, wie auch den zweiten Antrieb ansteuert, ergibt sich hierdurch insbesondere der Vorteil, dass die restlichen Regler im jeweiligen Regelkreis nur noch sehr geringe Anteile zu den von den Antrieben einzustellenden Kräften beitragen müssen. Im Idealfall steuertdie Kraftvorsteuerung den ersten Antrieb und den zweiten Antrieb dann derart gut an, dass die restlichen Regler nur noch dazu da sind, geringe Regelabweichungen auszuregeln.
Die unabhängigen Ansprüche 1 und 15 enthaltenen hierbei folgendes Teilmerkmal:
„...wobei die Steuerung eine Kraftvorsteuerung umfasst, die in Abhängigkeit von der erfassten Position des zweiten Messschlittens und in Abhängigkeit von einer einzustellenden Sollbeschleunigung des ersten Messschlittens eine Ansteuerung des ersten Antriebes und/oder des zweiten Antriebes derart bewirkt, dass sich die Drehmomente, die durch die Beschleunigung des ersten Messschlittens durch den ersten Antrieb und durch den zweiten Antrieb bezogen auf eine Drehachse, die lotrecht auf die erste und die zweite Koordinatenrichtung steht, zumindest teilweise oder sogar vollständig kompensieren.”
Es sei an dieser Stelle ausdrücklich darauf hingewiesen, dass alternativ zu diesem Teilmerkmal auch folgendes Teilmerkmal verwendet werden kann, sofern die funktionale Beschreibung der Wirkung der Ansteuerung des ersten und/oder des zweiten Antriebes durch die Kraftvorsteuerung nicht gewünscht sein sollte:
„...wobei die Steuerung eine Kraftvorsteuerung umfasst, die in Abhängigkeit von der erfassten Position des zweiten Messschlittens und in Abhängigkeit von einer einzustellenden Sollbeschleunigung des ersten Messschlittens eine Ansteuerung des ersten Antriebes und/oder des zweiten Antriebes bewirkt.”
Hinsichtlich Details der unabhängigen Ansprüche 1 und 15 ist hierbei folgendes auszuführen.
Beim Sensor kann es sich um vollkommen unterschiedliche Sensoren handeln. Beispielsweise kann der Sensor ein taktiler Sensor sein. Hierbei könnte es sich dann um einen messenden Sensor handeln, dessen Tastelement in allen drei Koordinatenrichtungen beweglich gelagert ist und dessen Auslenkung in den drei Koordinatenrichtungen durch Messsysteme gemessen wird. Es könnte sich aber auch um einen schaltenden Tastkopf handeln, der bei Berührung des Werkstückes mit seinem Tastelement ein Antastsignal liefert. Alternativ kann der Sensor aber auch ein optischer Sensor sein. Ein solcher optischer Sensor könnte eine Digitalkamera sein, die die Konturen des Werkstückes anhand des Kamerabildes ermittelt. Ein üblicher optischer Sensor könnte aber auch ein Triangulationssensor sein, der ein Lichtmuster auf die Werkstückoberfläche projiziert und das Lichtmuster unter einem gegebenen Winkel mit einer Digitalkamera beobachtet.
Bei der besagten Werkstückauflage zur Lagerung eines zu vermessenden Werkstückes kann es sich hierbei natürlich auch um unterschiedlichste Varianten handeln. Üblich sind beispielsweise Werkstücktische mit einer ebenen Auflage oder aber auch Drehtische, auf denen das Werkstück gelagert werden kann. Es können aber auch genauso gut andere Werkstückhalterungen vorgesehen sein, auf denen das Werkstück gelagert werden kann.
Hinsichtlich des ersten Messschlittens, der entlang von zwei parallelen Führungen in der ersten Koordinatenrichtung geführt ist, die auf gegenüberliegenden Seiten der Werkstückauflage angeordnet sind, wobei der erste Messschlitten die Werkstückauflage überspannt, sind hierbei auch unterschiedliche Formen solcher Messschlitten möglich. Beispielsweise kommt ein solcher Messschlitten in sogenannten Brückenkoordinatenmessgeräten vor, bei denen seitlich des Werkstücktisches auf Stützen hochgelegte Führungen ruhen, wobei der erste Messschlitten diese beide Führungen als Brücke miteinander verbindet. Gleichfalls sind auch Portalkoordinatenmessgeräte bekannt, bei denen der erste Messschlitten in Form eines Portals ausgebildet ist, der die Werkstückauflage in einem zentralen Bereich überspannt. Die Säulen solcher portalartiger Messschlitten ruhen üblicherweise auf zwei Führungen, die seitlich der Werkstückauflage am Koordinatenmessgerät befestigt sind. Es sind jedoch genauso gut auch Mischformen der beschriebenen Messschlitten möglich. Beispielsweise kann nur eine der beiden Führungen hochgesetzt sein, während die andere Führung im Bereich der Werkstückauflage angeordnet ist.
Bei den Führungen kann es sich selbstverständlich um unterschiedlichste Führungen handeln, die aus dem Stand der Technik bestens bekannt sind. Häufig eingesetzt werden sogenannte Luftlagerführungen, bei denen Luftlager auf einer ebenen Fläche gleiten. Es kann sich jedoch genauso gut um Gleitführungen, um Rollenführungen oder um Kugelschienenführungen handeln.
Auch hinsichtlich der besagten Antriebe sind hierbei unterschiedlichste Antriebssysteme bekannt. Häufig eingesetzt werden hierbei beispielsweise elektromotorisch angetriebene Reibradantriebe. Alternativ können aber beispielsweise auch Spindelantriebe verwendet werden.
Hinsichtlich der Positionsmesssysteme sind ebenfalls unterschiedlichste Varianten bekannt. Beispielsweise kann die Position eines Messschlittens bei einem Spindelantrieb aus der Umdrehungszahl der Spindel ermittelt werden. Es sind gleichfalls auch optische Entfernungsmessungen, beispielweise über Interferometer, möglich. In der überwiegenden Anzahl der Fälle heutiger Koordinatenmessgeräte werden jedoch als Positionsmesssysteme Maßstäbe, insbesondere Inkrementalmaßstäbe mit zugeordneten Ablesesensoren (beispielsweise optisch, magnetisch, kapazitiv etc.) verwendet.
Auch als Steuerung sind selbstverständlich unterschiedlichste Varianten denkbar. Beispielsweise könnte eine Steuerung als analoger Regelkreis aufgebaut sein. In jedoch der weit überwiegenden Anzahl der Fälle heutiger Steuerungen, wird man einen oder mehrere Mikroprozessoren einsetzen, in denen die Regler als digitale Software hinterlegt sind. Insbesondere auch die besagte Kraftvorsteuerung, die in Abhängigkeit von der erfassten Position des zweiten Messschlittens und in Abhängigkeit von einer einzustellenden Sollbeschleunigung des ersten Messschlittens eine Ansteuerung des ersten Antriebes und des zweiten Antriebes derart bewirkt, dass die Drehmomente, die durch die Beschleunigung des ersten Messschlittens durch den ersten Antrieb und durch den zweiten Antrieb bezogen auf eine Drehachse, die lotrecht auf die erste und die zweite Koordinatenrichtung steht, zumindest teilweise oder sogar vollständig kompensiert werden, in Form eines Softwaremoduls realisiert.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus Ansprüchen 2–14 sowie Ansprüchen 16–20.
In einer konkreten Realisierung der Kraftvorsteuerungseinheit ermittelt die Kraftvorsteuerungseinheit einen ersten Kraftvorsteuerungswert, der auf den Antriebsregelkreis des ersten Antriebes aufgeschaltet wird, und/oder einen zweiten Kraftvorsteuerungswert, der auf den zweiten Antriebsregelkreis des zweiten Antriebes aufgeschaltet wird.
Bei diesem besagten ersten Kraftvorsteuerungswert kann es sich hierbei um einen Stromwert handeln, der auf den Stromregler eines ersten Antriebsregelkreises aufgeschaltet wird und/oder bei dem zweiten Kraftvorsteuerungswert um einen Stromwert handeln, der auf den Stromregler des zweiten Antriebsregelkreises aufgeschaltet wird. Da das Drehmoment und damit die hierdurch erzeugte Kraft bei vielen Elektromotoren proportional zum Strom ist, der in dem jeweiligen Elektromotor des Antriebes eingeprägt wird, kann hierdurch auf einfache Weise die gewünschte Kraft an dem jeweiligen Antrieb eingestellt werden. Natürlich müssen aber der besagte erste Kraftvorsteuerungswert und der zweite Kraftvorsteuerungswert nicht zwingend ein Stromwert sein. Vielmehr kann es sich natürlich auch um eine beliebige andere Größe handeln, wie beispielsweise ein einzustellendes Drehmoment des Antriebes, eine einzustellende Kraft des Antriebes oder eine einzustellende Drehzahl des Antriebes.
Die Kraftvorsteuerungseinheit kann vorzugsweise den ersten Kraftvorsteuerungswert aus dem Produkt der Sollbeschleunigung mit einem ersten Proportionalitätsfaktor ermitteln und/oder den zweiten Kraftvorsteuerungswert aus dem Produkt der Sollbeschleunigung mit einem zweiten Proportionalitätsfaktor ermitteln.
Da der erste Proportionalitätsfaktor und/oder der zweite Proportionalitätsfaktor von der jeweiligen Stellung des zweiten Messschlittens in der zweiten Koordinatenrichtung abhängt, können der erste Proportionalitätsfaktor und/oder der zweite Proportionalitätsfaktor wie folgt ermittelt werden.
Der erste Proportionalitätsfaktor kann in Form eines dem ersten Proportionalitätsfaktor zugeordneten ersten festen Wertes für eine erste Position des zweiten Messschlittens gespeichert sein und in Form eines dem ersten Proportionalitätsfaktor zugeordneten zweiten festen Wertes für eine zweite Position des zweiten Messschlittens gespeichert sein, wobei der erste Proportionalitätsfaktor unter Verwendung der aktuellen Position des zweiten Messschlittens durch lineare Interpolation oder lineare Extrapolation aus dem dem ersten Proportionalitätsfaktor zugeordneten ersten festen Wert für die erste Position und dem dem ersten Proportionalitätsfaktor zugeordneten zweiten festen Wert für die zweite Position ermittelt wird.
Der zweite Proportionalitätsfaktor kann in Form eines dem zweiten Proportionalitätsfaktor zugeordneten ersten festen Wertes für eine erste Position des zweiten Messschlittens gespeichert sein und in Form eines dem zweiten Proportionalitätsfaktor zugeordneten zweiten festen Wertes für eine zweite Position des zweiten Messschlittens gespeichert sein, wobei der zweite Proportionalitätsfaktor unter Verwendung der aktuellen Position des zweiten Messschlittens durch lineare Interpolation oder lineare Extrapolation aus dem dem zweiten Proportionalitätsfaktor zugeordneten ersten festen Wert für die erste Position und dem dem zweiten Proportionalitätsfaktor zugeordneten zweiten festen Wert für die zweite Position ermittelt wird.
Auf diese Weise lassen sich der erste Proportionalitätsfaktor und/oder der zweite Proportionalitätsfaktor sehr einfach ermitteln. So kann in einem vorgelagerten Kalibrierlauf der zweite Messschlitten zunächst in der zweiten Koordinatenrichtung an einem ersten Ende des ersten Messschlittens positioniert werden und für diese erste Position beispielsweise durch empirisches Ausprobieren der erste Proportionalitätsfaktor und/oder der zweite Proportionalitätsfaktor ermittelt werden und in Form von ersten festen Werten für diese erste Position des zweiten Messschlittens gespeichert werden. Das Auftreten von Momenten kann beispielsweise festgestellt werden durch Vergleich von ersten Maßstabswerten, die die Position des ersten Messschlittens in der ersten Koordinatenrichtung entlang der ersten Führung repräsentieren mit zweiten Maßstabswerten, die die Position des ersten Messschlittens in der ersten Koordinatenrichtung entlang der zweiten Führung repräsentieren. Anstelle der besagten Differenz der ersten und der zweiten Maßstabswerte des ersten Messschlittens können Drehmomente aber auch auf andere Weise ermittelt werden. Beispielsweise kann am ersten Messschlitten im Bereich der ersten Führung und im Bereich der zweiten Führung jeweils ein Beschleunigungssensor befestigt werden und aus der Differenz der beiden Beschleunigungssensoren das jeweilige Drehmoment ermittelt werden.
Der zweite Messschlitten wird danach in der zweiten Koordinatenrichtung am entgegengesetzten Ende des ersten Messschlittens positioniert und hierbei wird wieder für diese Position empirisch der erste Proportionalitätsfaktor und/oder der zweite Proportionalitätsfaktor bestimmt und in Form von zweiten festen Werten abgespeichert werden. Um nun für eine beliebige Position des zweiten Messschlittens in der zweiten Koordinatenrichtung, die zwischen dem einen Ende und dem anderen Ende des ersten Messschlittens liegt, einen ersten Proportionalitätsfaktor und/oder einen zweiten Proportionalitätsfaktor zu ermitteln, kann einfach eine lineare Interpolation angewandt werden, wie dies näher anhand der Figurenbeschreibung erläutert werden wird.
Ein entsprechender Regler, in dem die besagte Kraftvorsteuerung Einsatz findet, ist vorzugsweise wie folgt ausgestaltet: Der erste Antriebsregelkreis des ersten Antriebes sollte hierbei Bestandteil eines ersten Regelkreises sein, der zusätzlich einen ersten Lageregler und einen ersten Geschwindigkeitsregler aufweist, wobei die Führungsgröße des ersten Antriebsregelkreises entweder durch die Summe des Ausgangs des ersten Geschwindigkeitsreglers und des ersten Kraftvorsteuerungswertes gebildet ist oder nur durch den Ausgang des ersten Geschwindigkeitsreglers gebildet ist und die Führungsgröße des ersten Geschwindigkeitsreglers durch den Ausgang des ersten Lagereglers gebildet ist und die Führungsgröße des ersten Lagereglers durch eine Sollposition gebildet ist.
In einem wie eben beschriebenen ersten Regelkreis mit einem ersten Lageregler und einem ersten Geschwindigkeitsregler kann die Führungsgröße des zweiten Antriebsregelkreises auf unterschiedliche Weise gebildet werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform, die insbesondere gegen Schwingungen äußerst stabil ist, wird die Führungsgröße des zweiten Antriebsregelkreises ausschließlich durch den zweiten Kraftvorsteuerungswert gebildet. Dies hat den besonderen Vorteil, dass die Führungsgröße des zweiten Antriebsregelkreises durch die Kraftvorsteuerung fest vorgegeben ist. Dementsprechend kann es nicht durch Rückführung von Größen zu Veränderungen dieser Führungsgröße kommen. Daher ist diese Variante ganz besonders stabil gegen Schwingungen.
An dieser Stelle sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Ausdruck „zweiter Kraftvorsteuerungswert” nicht zwingend bedeutet, dass es neben diesem zusätzlich auch einen ersten Kraftvorsteuerungswert geben muss. Der Begriff zweiter Kraftvorsteuerungswert wurde alleine deshalb gewählt, um diesen terminologisch vom ersten Kraftvorsteuerungswert abzugrenzen. Wie im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel nach 4 weiter unten aber noch detailliert gezeigt werden wird, gibt es auch Ausführungsformen, bei denen die Kraftvorsteuerung nur einen der beiden Antriebe, nämlich den terminologisch mit „zweiter Antrieb” bezeichneten Antrieb ansteuert. In diesem Falle gibt es dann folgerichtig nur einen Kraftvorsteuerungswert, der hier mit „zweiter Kraftvorsteuerungswert” bezeichnet ist.
Alternativ kann die Führungsgröße des zweiten Antriebsregelkreises durch die Summe des Ausgangs des ersten Geschwindigkeitsreglers und des zweiten Kraftvorsteuerungswertes gebildet werden. Auch eine derartige Architektur des Reglers ist grundsätzlich funktionsfähig, hat allerdings den Nachteil, dass eine derartige Reglerarchitektur eher zu Schwingungen neigt, da die Führungsgröße unter anderem durch den Ausgang des ersten Geschwindigkeitsreglers mitgebildet wird und dieser erste Regler bedingt durch die Rückkopplung variieren kann.
Im Falle der letzten beiden genannten Varianten, bei denen die Führungsgröße des zweiten Antriebsregelkreises entweder ausschließlich durch den zweiten Kraftvorsteuerungswert gebildet wird oder die Führungsgröße des zweiten Antriebsregelkreises durch die Summe des Ausgangs des ersten Geschwindigkeitsreglers und des zweiten Kraftvorsteuerungswertes gebildet wird, sollte die Mechanik zumindest ein weiteres Positionsmesssystem aufweisen, über das ein erster Positionsmesswert des ersten Messschlittens relativ zur Führung ermittelt wird, wobei das auf den ersten Lageregler rückgeführte Signal der erste Positionsmesswert des ersten Messschlittens ist und das auf den ersten Geschwindigkeitsregler rückgeführte Signal die zeitliche Ableitung des ersten Positionsmesswertes ist.
In einer grundsätzlich anderen Architektur des Reglers ist der Antriebsregelkreis des zweiten Antriebes Bestandteil eines zweiten Regelkreises, der zusätzlich einen zweiten Lageregler und einen zweiten Geschwindigkeitsregler aufweist, wobei die Führungsgröße des zweiten Antriebsregelkreises durch die Summe des Ausgangs des zweiten Geschwindigkeitsreglers und des zweiten Kraftvorsteuerungswertes gebildet ist und die Führungsgröße des zweiten Geschwindigkeitsreglers durch den Ausgang des zweiten Lagereglers gebildet ist.
In diesem Falle sollte die Mechanik ein zusätzliches Positionsmesssystem aufweisen, über das ein erster Positionsmesswert des ersten Messschlittens relativ zur ersten Führung ermittelt wird und noch ein weiteres Positionsmesssystem aufweisen, über das ein zweiter Positionsmesswert des ersten Messschlittens relativ zur zweiten Führung ermittelt wird.
Bei einem derartigen Reglerentwurf, bei dem nunmehr der zweite Antrieb Bestandteil eines grundsätzlich zweiten Regelkreises ist, in dem zusätzlich ein zweiter Lageregler und ein zweiter Geschwindigkeitsregler vorgesehen sind, gibt es grundsätzlich zwei sinnvolle Möglichkeiten, den ersten Positionsmesswert und den zweiten Positionsmesswert des ersten Messschlittens auf die Lage- und Geschwindigkeitsregler rückzuführen.
In einer ersten Variante wird auf den ersten Lageregler der Mittelwert aus dem ersten Positionsmesswert und dem zweiten Positionsmesswert des ersten Messschlittens rückgeführt und auf den ersten Geschwindigkeitsregler die zeitliche Ableitung des besagten Mittelwertes rückgeführt. Hierdurch regeln der erste Lageregler und der erste Geschwindigkeitsregler nicht entlang der Bewegungsachse des ersten Antriebes sondern entlang einer fiktiven Antriebsachse, die in der Mitte zwischen den Bewegungsachsen des ersten Antriebes und des zweiten Antriebes liegt. Auf den zweiten Lageregler hingegen ist das rückgeführte Signal der Differenzwert zwischen dem ersten Positionsmesswert und dem zweiten Positionsmesswert des ersten Messschlittens und das auf den zweiten Geschwindigkeitsregler rückgeführte Signal ist die zeitliche Ableitung des besagten Differenzwertes. Durch diese Maßnahme kann also die Abweichung des ersten Positionsmesswertes und des zweiten Positionsmesswertes erfasst und ausgeregelt werden.
In einem zweiten grundsätzlichen Entwurf eines Reglers mit einem zweiten Lageregler und einem zweiten Geschwindigkeitsregler ist das auf den ersten Lageregler rückgeführte Signal der erste Positionsmesswert des ersten Messschlittens und das auf den ersten Geschwindigkeitsregler rückgeführte Signal die zeitliche Ableitung des Positionsmesswertes, wohingegen das auf den zweiten Lageregler rückgeführte Signal der zweite Positionsmesswert des ersten Messschlittens ist und das auf den ersten Geschwindigkeitsregler rückgeführte Signal die zeitliche Ableitung dieses zweiten Positionsmesswertes ist.
Bevorzugt ist die Steuerung des Koordinatenmessgerätes hierbei so ausgebildet, dass das resultierende Drehmoment geringer als 10%, insbesondere geringer als 5% desjenigen Drehmomentes ist, das der erste Antrieb oder der zweite Antrieb ohne den jeweils anderen Antrieb bei gegebener Kraft maximal erzeugen könnte.
Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung können aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung entnommen werden. Hierin zeigen:
1: Ein erfindungsgemäßes Koordinatenmessgerät 48 in Brückenkonstruktion
2: Rein schematische Darstellung eines Reglers, bei dem sowohl auf den ersten Antriebsregelkreis 26, 27 ein erster Kraftvorsteuerungswert I_L-vor aufgeschaltet wird, wie auch auf den zweiten Antriebsregelkreis 29, 30 ein zweiter Kraftvorsteuerungswert I_R-vor aufgeschaltet wird, wobei die Führungsgröße des zweiten Antriebsregelkreises 29, 30 ausschließlich durch den zweiten Kraftvorsteuerungswert I_R-vor gebildet wird
3: Rein schematische Darstellung der Kraftvorsteuerung 28 aus 2
4: Rein schematische Darstellung eines Reglers, bei dem auf den ersten Antriebsregelkreis 26, 27 gar kein Kraftvorsteuerungswert aufgeschaltet wird und nur auf den zweiten Antriebsregelkreis 29, 30 ein Kraftvorsteuerungswert I_R-vor aufgeschaltet wird.
5: Rein schematische Darstellung eines Reglers, bei dem die Führungsgröße des zweiten Antriebsregelkreises 29, 30 durch die Summe des Ausganges I_L-soll des ersten Geschwindigkeitsreglers 25 und des zweiten Kraftvorsteuerungswertes I_R-vor gebildet wird
6: Rein schematische Darstellung eines Reglers mit einem zweiten Lageregler 35 und einem zweiten Geschwindigkeitsregler 36, bei dem ein erster Positionsmesswert y_L-ist auf den ersten Lageregler 24 und dessen zeitliche Ableitung auf den ersten Geschwindigkeitsregler 25 rückgeführt werden und bei dem ein zweiter Positionsmesswert y_R-ist auf den zweiten Lageregler 35 und dessen zeitliche Ableitung auf den zweiten Geschwindigkeitsregler 36 rückgekoppelt werden
7: Rein schematische Darstellung eines weiteren Regelkreises bei dem auf dem ersten Lageregler 24 ein Mittelwert y _ist des ersten Positionsmesswertes y_L-ist und des zweiten Positionsmesswertes y_R-ist rückgekoppelt wird und auf den ersten Geschwindigkeitsregler 25 eine zeitliche Ableitung des Mittelwertes y _ist rückgekoppelt wird und auf den zweiten Lageregler 35 der Differenzwert Δy_ist zwischen dem ersten Positionsmesswert y_L-ist und dem zweiten Positionsmesswert y_R-ist rückgekoppelt wird und auf den zweiten Geschwindigkeitsregler 36 die zeitliche Ableitung des Differenzwertes Δy_ist rückgekoppelt wird
8: Eine grundsätzlich zweite Variante eines erfindungsgemäßen Koordinatenmessgerätes 48' in Portal-Bauweise
9: Rein schematische Darstellung des ersten Messschlittens 15 und des zweiten Messschlittens 3 aus 1 zur beispielhaften Erläuterung eines Drehmomentes, das durch den ersten Antrieb 27 und den zweiten Antrieb 30 bezogen auf eine Drehachse R_z, die lotrecht auf die erste Koordinatenrichtung y und die zweite Koordinatenrichtung x entstehen könnte.
1 zeigt eine erste Variante eines erfindungsgemäßen Koordinatenmessgerätes 48. Das Koordinatenmessgerät weist eine Basis 22 auf, die auf einem darunterliegenden Hallenboden über Schwingungsdämpfer gelagert ist. Auf der Basis 22 ist hierbei eine Werkstückauflage 1 in Form eines Messtisches gelagert, auf dem ein zu vermessendes Werkstück 7 gelagert ist. Das Koordinatenmessgerät weist ferner eine Mechanik 49 auf, über die ein Sensor 5, der hier in Form eines taktilen Sensors ausgebildet ist, in einer ersten Koordinatenrichtung, die mit dem Pfeil y bezeichnet ist und in einer zweiten Koordinatenrichtung, die senkrecht zur ersten Koordinatenrichtung y steht und hier mit dem Pfeil x bezeichnet ist, sowie in einer dritten Koordinatenrichtung, die senkrecht zur ersten Koordinatenrichtung y und zur zweiten Koordinatenrichtung x steht und hier mit dem Pfeil z bezeichnet ist, bewegt werden kann. Hierzu umfasst die Mechanik 49, wie aus 1 zu sehen, folgendes. Sie umfasst einen ersten Messschlitten 15, der im vorliegenden Koordinatenmessgerät 48 als Brücke ausgestaltet ist. Der erste Messschlitten 15 ist hierbei entlang von zwei parallelen Führungen 17 und 18 in der ersten Koordinatenrichtung y geführt, wobei die beiden Führungen 17 und 18 auf gegenüberliegenden Seiten der Werkstückauflage 1 angeordnet sind und der erste Messschlitten 15 damit die Werkstückauflage 1 überspannt. Die erste Führung 17 ist hierbei über Stützen 19a und 19b auf der Basis 22 gelagert, während die zweite Führung 18 auf zwei weiteren Stützen 20a und 20b auf der Basis 22 gelagert ist. Der erste Messschlitten 15 ist hierbei über ein Luftlager 23 auf der Oberseite der ersten Führung 17 beweglich gelagert. Zur Lagerung des ersten Messschlittens 15 auf der zweiten Führung 18 ist unterhalb des ersten Messschlittens 15 ein U-förmiger Lagerkäfig 21 angeordnet, an dem mehrere, hier nicht näher zu sehende Luftlager angeordnet sind, die den ersten Messschlitten 15 entlang der Führung 18 führen. Dieser erste Messschlitten 15 ist über einen in 1 nicht näher zu sehenden ersten Antrieb 27 angetrieben, der den ersten Messschlitten 15 entlang der ersten Führung 17 dieser beiden Führungen 17 und 18 antreibt und über einen zweiten, hier ebenfalls nicht näher zu sehenden Antrieb 30 angetrieben, der den ersten Messschlitten 15 entlang der zweiten Führung 18 dieser Führungen 17 und 18 antreibt. Bei dem ersten Antrieb 27 und dem zweiten Antrieb 30 handelt es sich hierbei um Reibradantriebe, die aus Gründen der Perspektive nicht zu sehen sind, wobei im Falle des Antriebes 27 der Antrieb am ersten Messschlitten 15 befestigt ist und ein hiervon angetriebenes Reibrad an der Führung 17 anliegt, während der zweite Antrieb 30 ebenfalls am ersten Messschlitten 15 befestigt ist und ein Reibrad antreibt, das an der Führung 18 angreift. Die Mechanik 49 weist außerdem ein Positionsmesssystem 12, 16 auf, das aus einem Maßstab 12 und einem Maßstabserfassungssensor 16 besteht, über das ein erster Positionsmesswert y_L-ist des ersten Messschlittens 15 relativ zur ersten Führung 17 ermittelt wird und ein weiteres Positionsmesssystem 11, 33 bestehend aus einem Maßstab 11 und einem zugeordneten Maßstabserfassungssensor 33 auf, über das ein zweiter Positionsmesswert y_R-ist des ersten Messschlittens 15 relativ zur zweiten Führung 18 ermittelt wird. Der Maßstabserfassungssensor 33 ist hierbei aus Gründen der Perspektive in 1 nicht zu sehen, wird allerding in den 2 und 4–7 jeweils dargestellt.
Die Mechanik 49 weist außerdem noch einen zweiten Messschlitten 3 auf, der oftmals als x-Schlitten bezeichnet wird und der entlang dem ersten Messschlitten 15 in der zweiten Koordinatenrichtung x beweglich geführt ist. Auch diesem zweiten Messschlitten 3 ist ein Positionsmesssystem 13, 34 zugeordnet, das einen Maßstab 13 umfasst und einen aus Gründen der Ansicht nicht sichtbaren Maßstabserfassungssensor 34, der am zweiten Messschlitten 3 befestigt ist und die Maßstabswerte erfassen kann. Über das diesem zweiten Messschlitten zugeordnete Positionsmesssystem 13, 34 kann die Position x_ist des zweiten Messschlittens 3 relativ zum ersten Messschlitten 15 bestimmt werden. Die Lagerung des zweiten Messschlittens 3 erfolgt in dem vorgesehenen Ausführungsbeispiel ebenfalls über eine Vielzahl von Luftlagern, über die sich der zweite Messschlitten 3 gegenüber dem ersten Messschlitten 15 abstützt. Außerdem ist auch im zweiten Messschlitten 3 ein Antrieb vorgesehen, über den der zweite Messschlitten 3 in der mit dem Pfeil x bezeichneten Koordinatenrichtung entlang dem Messschlitten 1 bewegt werden kann. Außerdem weist die hier gezeigte Mechanik 49 einen dritten Messschlitten 4 auf (häufig als Pinole bezeichnet), an dessen unteren Ende der Sensor 5 befestigt ist. Dieser dritte Messschlitten 4 kann hierbei ebenfalls über einen Reibradantrieb, der am zweiten Messschlitten 3 befestigt ist und mit einem Reibrad am dritten Messschlitten 4 angreift, angetrieben werden und umfasst außerdem ein Positionserfassungssystem, das einen am dritten Messschlitten 4 befestigten Maßstab 14 und einen am zweiten Messschlitten 3 befestigten Maßstabserfassungssensor umfasst, der kein eigenes Bezugszeichen aufweist. Der dritte Messschlitten 4 ist ebenfalls über eine Reihe von Luftlagern, die im zweiten Messschlitten 3 befestigt sind, in der dritten Koordinatenrichtung z beweglich gelagert.
Zur Bewegung des Sensors 5 relativ zum Werkstück 7 in der dritten, mit dem Pfeil z bezeichneten Koordinatenrichtung ist jedoch nicht zwingend der dritte Messschlitten 4 notwendig. Alternativ kann beispielsweise auch die Werkstückauflage 1 in der dritten, mit dem Pfeil z bezeichneten Koordinatenrichtung verfahrbar gelagert sein. Der Sensor 5 wäre in diesem Fall unmittelbar am zweiten Messschlitten 3 befestigt.
Mit dem Bezugszeichen 10 ist eine Steuerung bezeichnet, die dazu da ist die Positionswerte der Positionsmesssysteme 12, 16; 11, 33; 13, 34; 14 auszulesen, die Signale des Sensors 5 auszulesen und den besagten ersten Antrieb 27, den zweiten Antrieb 30 des ersten Messschlittens 15, sowie den Antrieb des zweiten Messschlittens 3 und den Antrieb des dritten Messschlittens 4 anzusteuern. Dazu sind in der Steuerung 10 unter anderem Regler vorgesehen. Die Steuerung 10 umfasst hierbei üblicherweise digitale Regler in Form von echtzeitfähigen Mikroprozessoren, die die Regelung der Antriebe des Koordinatenmessgerätes entsprechend von Messablaufsinformationen, die durch einen Messrechner 9 bereitgestellt werden, abfahren. Aus den Messwerten der Positionsmesssysteme 12, 16; 11, 33; 13, 34; 14 und aus den Signalen des Sensors 5 werden dann in der Steuerung aufgenommene Messpunkte des Werkstückes 7 errechnet und zur weiteren Auswertung an den Messrechner 9 übermittelt.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Steuerung 10 soll nunmehr in einem Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit 2 erläutert werden. In 2 sind hierbei rein schematisch ausgewählte Komponenten des in der Steuerung 10 aus 1 enthaltenen Reglers gezeigt sowie hiermit zusammenwirkende Komponenten der Mechanik 49. Die betreffenden Komponenten der Mechanik 49 wurden bereits im Zusammenhang mit 1 beschrieben und weisen hierbei dieselben Bezugszeichen auf wie diese bereits im Zusammenhang mit 1 erläutert wurden. Es handelt sich hierbei um den ersten Messschlitten 15, den zweiten Messschlitten 3, das Positionsmesssystem 12, 16, über das ein erster Positionsmesswert y_L-ist ermittelt wird, das Positionsmesssystem 11, 33, über das ein zweiter Positionsmesswert des ersten Messschlittens 15 relativ zur zweiten Führung 18 ermittelt wird, das Positionsmesssystem 13, 34, über das ein Positionsmesswert x_ist des zweiten Messschlittens 3 relativ zum ersten Messschlitten 15 ermittelt wird, sowie den ersten Antrieb 27, der den ersten Messschlitten 15 entlang einer ersten Führung 17 antreibt und den zweiten Antrieb 30, der den ersten Messschlitten 15 entlang der zweiten Führung 18 antreibt. Für diese Komponenten wurden dieselben Bezugszeichen verwendet wie im Zusammenhang mit 1 erläutert. Der Regler, über den der erste Antrieb 27 und der zweite Antrieb 30 angetrieben werden, ist hierbei wie folgt aufgebaut. Der erste Antrieb 27 ist hierbei in einen ersten Antriebsregelkreis eingebunden, der neben dem Antrieb 27 zusätzlich einen Stromregler 26 umfasst, wobei der Stromregler 26 auf den Antrieb 27 einen Strom I_L aufschaltet und wobei der tatsächlich im Motor des ersten Antriebes 27 eingestellte Strom I_L-ist auf den ersten Stromregler 26 rückgekoppelt wird. Der zweite Antrieb 30 ist in genau derselben Weise in einen zweiten Antriebsregelkreis eingebunden, der neben dem Antrieb 30 zusätzlich einen zweiten Stromregler 29 umfasst. Hierbei schaltet der zweite Stromregler 29 einen Strom I_R auf den zweiten Antrieb 30 auf, wobei der tatsächlich im Motor des zweiten Antriebes 30 eingestellte Antriebsstrom I_R-ist auf den Eingang des Stromreglers 29 rückgekoppelt wird. Der besagte erste Antriebsregelkreis 26, 27 des ersten Antriebes 27 ist hierbei Bestandteil eines ersten Regelkreises, der zusätzlich einen ersten Lageregler 24 und einen ersten Geschwindigkeitsregler 25 aufweist. Dieser besagte erste Regelkreis mit dem ersten Lageregler 24 und dem ersten Geschwindigkeitsregler 25 arbeitet sehr ähnlich dem Regelkreis, der beim Antrieb des ersten Messschlittens 15 mit nur einem einzigen Antrieb 27 benötigt würde. Dieser Regelkreis soll vorab erläutert werden, bevor auf die Kraftvorsteuerung 28, den Differenzierer 31, den Differenzierer 50 und den zweiten Antriebsregelkreis 29, 30 eingegangen wird. Sieht man von dem noch weiter unten näher erläuterten ersten Kraftvorsteuerungswert I_L-vor ab, so wird die Führungsgröße des ersten Antriebsregelkreises (Stromregler 26 und erster Antrieb 27) durch den Ausgang des ersten Geschwindigkeitsreglers 25, nämlich durch das Signal I_L-soll gebildet und die Führungsgröße des ersten Geschwindigkeitsreglers 25 durch den Ausgang des ersten Lagereglers 24 gebildet, nämlich durch das Signal v_L-soll. Die Führungsgröße des ersten Lagereglers 24 wiederum wird durch eine Sollposition y_soll gebildet. Wie man aus dem Summationspunkt 53 ersehen kann, ist das auf den ersten Lageregler 24 rückgeführte Signal der erste Positionsmesswert y_L-ist des Messschlittens 15, der durch das Positionsmesssystem (Maßstab 12, Maßstabserfassungssensor 16) erfasst wird. Wie man ferner aus dem Summationspunkt 52 des Geschwindigkeitsreglers 25 sehen kann, ist das auf den Geschwindigkeitsregler 25 rückgeführte Signal die zeitliche Ableitung des ersten Positionsmesswertes y_L-ist. Die zeitliche Ableitung dieses ersten Positionsmesswertes y_L-ist wird hierbei durch den Differenzierer 32 ermittelt.
An dieser Stelle sollen kurz ein paar Bemerkungen zu den Summationspunkten 51–54, 57 und 58 und zu den Verzweigungspunkten 55, 60–70 gesagt werden, die im Zusammenhang mit den 2–7 verwendet sind. Die Summationspunkte 51–54, 57 und 58 deuten symbolisch eine Summation und/oder Subtraktion von unterschiedlichen Signalen an, wobei jedem der Signale, die in dem jeweiligen Summationspunkt anliegen ein Vorzeichen + oder – beigefügt ist. Am Summationspunkt 51 in 2 beispielsweise werden die Signale I_L-soll und I_L-vor wegen des Vorzeichens + aufsummiert und hiervon das Signal I_L-ist wegen des Vorzeichens – subtrahiert. Die hieraus resultierende Regelabweichung liegt am ersten Stromregler 26 an. Die Verzweigungspunkte 55, 60–70 zeigen hingegen eine Verzweigung ein und desselben Signals in unterschiedliche Signalpfade.
Der eben beschriebene Regler, der nur aus Gründen des besseren Verständnisses durch die strichlinierte Linie mit dem Bezugszeichen 56 von den restlichen Komponenten abgegrenzt ist, wäre grundsätzlich geeignet, den ersten Messschlitten 15 mit nur einem Antrieb 27 anzutreiben. In erfindungsgemäßer Weise umfasst diese Regelung jedoch zusätzlich nunmehr eine Kraftvorsteuerung 28, die eine Ansteuerung des ersten Antriebes 27 und des zweiten Antriebes 30 derart bewirkt, dass sich die Drehmomente, die durch die Beschleunigung des ersten Messschlittens 15 durch den ersten Antrieb 27 und durch den zweiten Antrieb 30, bezogen auf eine Drehachse R_z, die lotrecht auf die erste Koordinatenrichtung y und die zweite Koordinatenrichtung x steht, zumindest teilweise oder sogar vollständig kompensieren.
Der letztgenannte Sachverhalt soll nochmals kurz unter Bezugnahme auf 9 illustriert werden. 9 zeigt hierbei eine rein schematische Darstellung des ersten Messschlittens 15, des zweiten Messschlittens 3 und des dritten Messschlittens 4 aus 1 zur beispielhaften Erläuterung eines Drehmomentes, das durch den ersten Antrieb 27 und den zweiten Antrieb 30 bezogen auf eine Drehachse R_z, die lotrecht auf die erste Koordinatenrichtung y und die zweite Koordinatenrichtung x entstehen könnte. Wie aus 9 ersichtlich, befindet sich der zweite Messschlitten 3 in der zweiten Koordinatenrichtung x nahezu vollständig am Ende des ersten Messschlittens 1, hier in der Darstellung also ganz links. In der x-y-Ebene ergibt sich hierdurch eine Lage des Schwerpunktes SP, der etwas links von der Hälfte des ersten Messschlittens 15 liegt. Sofern bei einer Beschleunigung des ersten Messschlittens 15 in der ersten Koordinatenrichtung y der erste Antrieb 27 eine erste Kraft F_L erzeugt und der zweite Antrieb 30 eine zweite Kraft F_R erzeugt, so ergibt sich im Schwerpunkt SP ein erstes Drehmoment M_L = F_L × a_L und ein zweites Drehmoment M_R = F_R × a_R. Das Bezugszeichen a_L bezeichnet hierbei den Hebelarm zwischen dem Schwerpunkt SP und dem Angriffspunkt der Kraft F_L. Das Bezugszeichen a_R bezeichnet den Hebelarm zwischen dem Schwerpunkt SP und dem Angriffspunkt der Kraft F_R. Sofern das resultierende Drehmoment M_Res = M_L + M_R, also die Summe des ersten Drehmomentes M_L und des zweiten Drehmomentes M_R ungleich Null ist, so kommt es zu einer Rotation des ersten Messschlittens 15 um eine im Schwerpunkt SP liegende Drehachse R_z, die lotrecht auf die erste Koordinatenrichtung y und die zweite Koordinatenrichtung x steht.
Es sei an dieser Stelle ausdrücklich erwähnt, dass die Drehachse R_z nur aus Gründen der Anschaulichkeit genau in den Schwerpunkt SP des ersten Messschlittens 15 und der hierauf befindlichen Komponenten (zweiter Messschlitten 3, dritter Messschlitten 4 und Sensor 5) gelegt wurde. Diese Drehachse R_z könnte beispielsweise genauso gut in der zweiten Koordinatenrichtung x nach links oder nach rechts vom Schwerpunkt SP gelegt werden. In diesem Falle müsste dann allerdings zusätzlich noch das Drehmoment mitberücksichtigt werden, das sich durch die Beschleunigung des Schwerpunktes SP bezogen auf die jeweilige Drehachse ergibt.
Zurückkommend auf den Regler gemäß 2 sorgt die besagte Kraftvorsteuerung 28 mit anderen Worten also dafür, dass der erste Antrieb 27 eine erste Kraft F_L und der zweite Antrieb 30 eine zweite Kraft F_R in der Art erzeugt, dass das resultierende Drehmoment M_Res im Idealfall zu Null wird und die Beschleunigung des ersten Messschlittens 15 in der ersten Koordinatenrichtung y eine reine Translation ergibt.
Um die Ansteuerung des ersten Antriebes 27 und des zweiten Antriebes 30 in dieser Weise zu bewirken, ist die Kraftvorsteuerung 28 vorgesehen, die einen ersten Kraftvorsteuerungswert I_L-vor ermittelt, der auf den ersten Antriebsregelkreis (Stromregler 26, Antrieb 27) des ersten Antriebes 27 aufgeschaltet wird und einen zweiten Kraftvorsteuerungswert I_R-vor ermittelt, der auf den zweite Antriebsregelkreis (Stromregler 29, Antrieb 30) des zweiten Antriebes 30 aufgeschaltet wird. Der erste Kraftvorsteuerungswert I_L-vor wird hierbei auf den Summationspunkt 51 des ersten Stromreglers 26 aufgeschaltet, sodass die Führungsgröße des ersten Antriebsregelkreises (Stromregler 26, Antrieb 27) nicht alleine durch den Ausgang I_L-soll des ersten Geschwindigkeitsreglers 25 gebildet wird, sondern vielmehr durch die Summe des Ausgangs I_L-soll des ersten Geschwindigkeitsreglers 25 und des ersten Kraftvorsteuerungswertes I_L-vor gebildet wird. Die Führungsgröße des zweiten Antriebsregelkreises (Stromregler 29, Antrieb 30) wird hingegen ausschließlich durch den zweiten Kraftvorsteuerungswert I_R-vor gebildet. Damit wird der von der Kraftvorsteuerung 28 ermittelte erste Kraftvorsteuerungswert I_L-vor auf den ersten Antriebsregelkreis (Stromregler 26, Antrieb 27) des ersten Antriebes 27 aufgeschaltet und der zweite durch die Kraftvorsteuerung 28 ermittelte zweite Kraftvorsteuerungswert I_R-vor auf den zweiten Antriebsregelkreis (Stromregler 29, Antrieb 30) des zweiten Antriebs 30 aufgeschaltet.
Insoweit ist der erste Kraftvorsteuerungswert I_L-vor ein Stromwert, der auf den Stromregler 26 des ersten Antriebsregelkreises (Stromregler 26, Antrieb 27) aufgeschaltet wird. Genauso ist auch der zweite Kraftvorsteuerungswert I_R-vor ein Stromwert, der auf den Stromregler 29 des zweiten Antriebsregelkreises (Stromregler 29, Antrieb 30) aufgeschaltet wird. Der erste Kraftvorsteuerungswert I_L-vor definiert damit also den vom ersten Stromregler 26 in den ersten Antrieb 27 einzuprägenden Stromwert, und der zweite Kraftvorsteuerungswert I_R-vor definiert den vom zweiten Stromregler 29 in den zweiten Antrieb 30 einzuprägenden Stromwert, wobei diese Stromwerte proportional zur Kraft sind, die die Antriebe 27 und 30 entsprechend den jeweiligen Stromwerten erzeugen sollen. Der erste Kraftvorsteuerungswert I_L-vor, wie auch der zweite Kraftvorsteuerungswert I_R-vor hängen von zwei Faktoren ab. Zum einen hängen diese Werte vom Betrag der Sollbeschleunigung a_soll ab, mit der der erste Messschlitten 15 gemeinsam mit den hiervon getragenen Komponenten (zweiter Messschlitten 3, dritter Messschlitten 4 und Sensor 5) in der ersten Koordinatenmessrichtung y beschleunigt werden sollen. Zum anderen hängen diese Werte vom Schwerpunkt SP des Messschlittens 15 und der hiervon getragenen Komponenten (zweiter Messschlitten 3, dritter Messschlitten 4 und Sensor 5) in der zweiten Koordinatenrichtung x ab. Die genaue Lage des Schwerpunktes SP ist für die Ermittlung des ersten Kraftvorsteuerungswertes I_L-vor und des zweiten Kraftvorsteuerungswertes I_R-vor allerdings nicht notwendig. Da sich der Schwerpunkt SP linear mit der Position x_ist des zweiten Messschlittens 3 in der zweiten Koordinatenrichtung x bewegt, reicht zur Ermittlung des ersten Kraftvorsteuerungswertes I_L-vor und des zweiten Kraftvorsteuerungswertes I_R-vor die Ermittlung der aktuellen Lage x_ist des zweiten Messschlittens 3 in der zweiten Koordinatenrichtung x.
Die Sollbeschleunigung a_soll wird hierbei aus der Sollposition y_soll durch zweifache zeitliche Ableitung über die beiden Differenzierer 50 und 31 ermittelt. Die aktuelle Position x_ist des zweiten Messschlittens 3 relativ zum ersten Messschlitten 15 wird, wie bereits oben erwähnt, über ein Positionsmesssystem (Maßstab 13 und Maßstabserfassungssensor 34) bestimmt.
3 zeigt hierbei eine rein schematische Prinzipdarstellung der Kraftvorsteuerung 28 aus 2, in der in Abhängigkeit von der erfassten Position x_ist des zweiten Messschlittens 3 und in Abhängigkeit von einer einzustellenden Sollbeschleunigung a_soll des ersten Messschlittens 15 der erste Kraftvorsteuerungswert I_L-vor und der zweite Kraftvorsteuerungswert I_R-vor ermittelt werden. Wie anhand von der Funktionsgruppe 45 ersehen werden kann, wird der erste Kraftvorsteuerungswert I_L-vor aus dem Produkt der Sollbeschleunigung a_soll mit einem ersten Proportionalitätsfaktor C_L-ist nach folgender Gleichung ermittelt: I_L-vor = C_L-ist·a_soll Gleichung 1
Der erste Proportionalitätsfaktor C_L-ist ergibt sich über eine Interpolationsvorschrift, die durch die Funktionseinheit 43 in 3 dargestellt ist nach folgender Funktion:
Hierin bedeuten:

x_ist:: Erfasste Position des zweiten Messschlittens 3 in der zweiten Koordinatenrichtung x
x₁:: Eine erste Position des zweiten Messschlittens 3 an einem ersten Ende des ersten Messschlittens 15 in der zweiten Koordinatenrichtung x
C_L1:: Ein erster Proportionalitätsfaktor für die erste Position x₁ des zweiten Messschlittens 3 als fester Wert
x₂:: Eine zweite Position des zweiten Messschlittens 3 am zur Position x₁ entgegengesetzten Ende des ersten Messschlittens 15 in der mit dem Pfeil x bezeichneten zweiten Koordinatenrichtung
C_L2:: Ein erster Proportionalitätsfaktor für die besagte zweite Position x₂ des zweiten Messschlittens 3 als fester Wert

Die besagten Werte x₁, C_L1, x₂ und C_L2 werden aus einer Tabelle 42 entnommen, in der die betreffenden Werte hinterlegt sind.
Wie aus der Funktionsgruppe 46 ersichtlich, wird der zweite Kraftvorsteuerungswert I_R-vor aus dem Produkt der Sollbeschleunigung a_soll mit einem zweiten Proportionalitätsfaktor C_R-ist ermittelt. Es wird hierbei folgende Funktion verwendet: I_R-vor = C_R-ist·a_soll Gleichung 3
Der zweite Proportionalitätsfaktor C_R-ist wird, wie durch die Funktionsgruppe 44 dargelegt, ebenfalls durch eine lineare Interpolation über eine nachfolgende Gleichung ermittelt:
Hierin bedeuten:

x_ist:: Erfasste Position des zweiten Messschlittens 3 in der zweiten Koordinatenrichtung x
x₁:: Eine erste Position des zweiten Messschlittens 3 an einem ersten Ende des ersten Messschlittens 15 in der zweiten Koordinatenrichtung x
C_R1:: Ein zweiter Proportionalitätsfaktor für die erste Position x₁ des zweiten Messschlittens 3 als fester Wert
x₂:: Eine zweite Position des zweiten Messschlittens 3 am zur Position x₁ gegenüberliegenden Ende des ersten Messschlittens 15
C_R2:: Zweiter Proportionalitätsfaktor für die besagte zweite Position x₂ des zweiten Messschlittens 3 als fester Wert

Die Werte x₁, C_R1, x₂ und C_R2 sind ebenfalls in der Tabelle mit dem Bezugszeichen 42 gespeichert.
Damit ist also der erste Proportionalitätsfaktor C_L-ist in Form eines dem ersten Proportionalitätsfaktor C_L-ist zugeordneten ersten festen Wertes C_L1 für eine erste Position x₁ des zweiten Messschlittens 3 gespeichert und in Form eines dem ersten Proportionalitätsfaktor C_L-ist zugeordneten zweiten festen Wertes C_L2 für eine zweite Position x₂ des zweiten Messschlittens gespeichert. Der für die aktuelle Position x_ist des zweiten Messschlittens 3 geeignete erste Proportionalitätsfaktor C_L-ist wird dann unter Verwendung der aktuellen Position x_ist des zweiten Messschlittens 3 durch lineare Interpolation oder lineare Extrapolation aus dem dem ersten Proportionalitätsfaktor zugeordneten ersten festen Wert C_L1 und dem dem ersten Proportionalitätsfaktor zugeordneten zweiten festen Wert C_R2 ermittelt.
Außerdem ist der zweite Proportionalitätsfaktor C_R-ist in Form eines dem zweiten Proportionalitätsfaktor C_R-ist zugeordneten ersten festen Wertes C_R1 für eine erste Position x₁ des zweiten Messschlittens 3 gespeichert und in Form eines dem zweiten Proportionalitätsfaktor C_R-ist zugeordneten zweiten festen Wertes C_R2 für eine zweite Position x₂ des zweiten Messschlittens 3 gespeichert. Der für die aktuelle Position x_ist des zweiten Messschlittens 3 geeignete zweite Proportionalitätsfaktor C_R-ist wird dann unter Verwendung der aktuellen Position des zweiten Messschlittens x_ist durch lineare Interpolation oder lineare Extrapolation aus dem dem zweiten Proportionalitätsfaktor C_R-ist zugeordneten ersten festen Wert C_R1 und dem dem zweiten Proportionalitätsfaktor C_R-ist zugeordneten zweiten festen Wert C_R2 ermittelt.
Die Werte x₁, C_L1, C_R1, x₂, C_L2 und C_R2 können auf einfache Weise in einem Kalibrierverfahren empirisch ermittelt werden und in der Tabelle 42 abgespeichert werden. Die empirische Ermittlung geht hierbei wie folgt vor sich. Zunächst wird der zweite Messschlitten 3 in der zweiten Koordinatenrichtung x an einem ersten Ende des ersten Messschlittens 15 positioniert und hierfür die Position x₁ ermittelt. Außerdem werden in der Funktionsgruppe 45 und die Funktionsgruppe 46 anstelle eines errechneten ersten Proportionalitätsfaktors C_L-ist beziehungsweise eines errechneten zweiten Proportionalitätsfaktors C_R-ist unterschiedliche Werte eingesetzt und diese Werte so lange variiert, bis sich die Drehmomente, die durch die Beschleunigung des ersten Messschlittens 15 durch den ersten Antrieb 27 und durch den zweiten Antrieb 30 bezogen auf die betreffende Drehachse R_z, die lotrecht auf die erste und die zweite Koordinatenrichtung steht im Wesentlichen vollständig kompensieren.
Das Auftreten von Drehmomenten wird durch Vergleich des ersten Maßstabswertes y_L-ist, der die Position des ersten Messschlittens 15 in der ersten Koordinatenrichtung y entlang der ersten Führung 17 repräsentiert mit einem zweiten Maßstabswert y_R-ist, der die Position des ersten Messschlittens 15 in der ersten Koordinatenrichtung y entlang der zweiten Führung 18 repräsentiert, ermittelt.
Die gemessene Position x₁ und der erste Proportionalitätsfaktor C_L-ist und der zweite Proportionalitätsfaktor C_R-ist werden in der Tabelle 42 als Werte x₁, C_L1 und C_R1 abgespeichert. Der zweite Messschlitten 3 wird nunmehr genau an das entgegengesetzte Ende des ersten Messschlittens 15 in der zweiten Koordinatenrichtung x bewegt und hier die Position x₂ des zweiten Messschlittens 3 ermittelt und in der oben beschriebenen Weise auch für diese zweite Position x₂ ein erster Proportionalitätsfaktor C_L2 und ein zweiter Proportionalitätsfaktor C_R2 ermittelt. Diese Werte werden nunmehr ebenfalls als Werte x₂, C_L2 und C_R2 in der Tabelle 42 abgelegt.
Die Ermittlung des ersten Proportionalitätsfaktors C_L-ist und des zweiten Proportionalitätsfaktors C_R-ist für die erste Schlittenposition x₁ und für die zweite Schlittenposition x₂ kann selbstverständlich alternativ auch über ein physikalisches Rechenmodell ermittelt werden. Beispielsweise kann aus den Konstruktionsdaten für die Lage x₁ und die Lage x₂ der jeweilige Schwerpunkt in der zweiten Koordinatenrichtung x ermittelt werden, hieraus wiederum das Verhältnis der Kräfte, die der erste Antrieb 27 und der zweite Antrieb 30 aufbringen müssen, um bei dem gegebenen Schwerpunkt den ersten Messschlitten 14 drehmomentfrei bewegen zu können. Über die Kennlinien der Elektromotoren der Antriebe 27 und 30 können dann für die betreffenden Stellungen die erste Proportionalitätskonstante C_L-ist und die zweite Proportionalitätskonstante C_R-ist ermittelt werden.
4 zeigt eine rein schematische Darstellung gemäß einer zweiten Ausführungsform eines Reglers, der den ersten Antrieb 27 und den zweiten Antrieb 30 des Koordinatenmessgerätes in erfindungsgemäßer Weise ansteuern kann. Hierin sind nahezu dieselben Komponenten wie in dem Ausführungsbeispiel eines Reglers gemäß 2 gezeigt. Insofern sind gleiche Komponenten mit gleichen Bezugszeichen belegt. Der einzige Unterschied des Reglers gemäß 4 gegenüber dem Regler gemäß 2 ist hierbei darin zu sehen, dass die Kraftvorsteuerung 28, anders als in 2, nur einen Kraftvorsteuerungswert I_R-vor auf den zweiten Antriebsregelkreis (Stromregler 29, Antrieb 30) aufschaltet. Die Führungsgröße des ersten Antriebsregelkreises (Stromregler 26, Antrieb 27) wird in diesem Ausführungsbeispiel einzig und allein durch den Ausgang des ersten Geschwindigkeitsreglers 25 gebildet. In diesem Falle ist damit also die vom ersten Antrieb 27 einzustellende Kraft nicht mehr durch den ersten Kraftvorsteuerungswert I_L-vor als wesentlicher Anteil der Führungsgröße des ersten Antriebsregelkreises 26, 27 vorgegeben, sondern muss vollständig durch den ersten Geschwindigkeitsregler 25 gebildet werden.
Auch wenn sich mit dieser in 4 gezeigten Ausführungsform die Drehmomente, die durch die Beschleunigung des ersten Messschlittens 15 durch den ersten Antrieb 27 und durch den zweiten Antrieb 30 bezogen auf eine Drehachse Rz, die lotrecht auf die erste und die zweite Koordinatenrichtung steht, nicht ganz so gut kompensiert lassen, wie dies mit der Ausführungsform gemäß 2 der Fall ist, ist dieser Regler trotzdem geeignet diese Drehmomente relativ gut zu vermindern. Der Grund hierfür ist, dass der Kraftvorsteuerungswert I_R-vor nach wie vor in Abhängigkeit von der erfassten Position x_ist des zweiten Messschlittens 3 und in Abhängigkeit von einer einzustellenden Sollbeschleunigung a_soll bestimmt wird. Man kann nämlich davon ausgehen, dass der erste Lageregler 24 und der erste Geschwindigkeitsregler 25 für eine bestimmte Sollbeschleunigung a_soll immer in etwa dieselbe Führungsgröße I_L-soll an den ersten Antriebsregelkreis 26, 27 liefert. Der Grund hierfür ist, dass die Sollbeschleunigung a_soll implizit durch die Sollposition y_soll festgelegt ist, wobei die Sollposition y_soll ja als Führungsgröße des ersten Lagereglers 24 genutzt wird.
Mit dieser Prämisse kann die Kraftvorsteuerung 28 abhängig von der erfassten Position x_ist des zweiten Messschlittens 3 und in Abhängigkeit von einer einzustellenden Sollbeschleunigung a_soll des ersten Messschlittens 15 einen zugeordneten Kraftvorsteuerungswert I_R-vor ermitteln und auf den zweiten Antriebsregelkreis 29, 30 aufschalten.
Die Bestimmung des Kraftvorsteuerungswertes I_R-vor geht hierbei ganz genauso vor sich, wie dies im Zusammenhang mit der Beschreibung der Kraftvorsteuerung 28 in 3 für den zweiten Kraftvorsteuerungswert I_R-vor erläutert wurde. Auch die Bestimmung der beiden Proportionalitätsfaktoren C_R1 und C_R2 geht ganz genauso vor sich, wie dies oben im Zusammenhang mit 3 erläutert wurde.
Im Übrigen könnte natürlich auch der Regler gemäß 2 genauso betrieben werden, dass dieser wie der Regler gemäß 4 arbeitet. Dazu müsste einfach nur für den dem ersten Proportionalitätsfaktor C_L-ist zugeordneten ersten festen Wert C_L1 und für den dem ersten Proportionalitätsfaktor C_L-ist zugeordneten zweiten festen Wert C_L2 jeweils der Wert 0 vorgegeben werden. Nach Gleichung 2 ergibt sich dann nämlich für den ersten Proportionalitätsfaktor C_L-ist der Wert 0 und damit für den ersten Kraftvorsteuerungswert I_L-ist ebenfalls der Wert 0. Der Effekt hiervon ist, dass der erste Kraftvorsteuerungswert I_L-ist damit keinen Beitrag mehr zu der Führungsgröße des ersten Antriebsregelkreises mehr liefert, was dann genau 4 entspricht.
Damit umfasst die in 4 gezeigte Steuerung somit eine Kraftvorsteuerung 28, die in Abhängigkeit von der erfassten Position x_ist des zweiten Messschlittens 3 und in Abhängigkeit von einer einzustellenden Sollbeschleunigung a_soll des ersten Messschlittens 15 eine Ansteuerung nur des zweiten Antriebes 30 derart bewirkt, dass sich die Drehmomente, die durch die Beschleunigung des ersten Messschlittens 15 durch den ersten Antrieb 27 und durch den zweiten Antrieb 30 bezogen auf eine Drehachse Rz, die lotrecht auf die erste und die zweite Koordinatenrichtung steht, zumindest teilweise oder sogar vollständig kompensieren.
Der einzige Kraftvorsteuerungswert I_R-vor ist im vorliegenden Fall ein Stromwert, der auf den Stromregler 29 des zweiten Antriebsregelkreises 29, 30 aufgeschaltet wird. Die Kraftvorsteuerungseinheit 28 ermittelt diesen Kraftvorsteuerungswert I_R-vor aus dem Produkt der Sollbeschleunigung a_soll mit einem Proportionalitätsfaktor C_R-ist. Der Proportionalitätsfaktor C_R-ist ist hierbei in Form eines dem Proportionalitätsfaktor zugeordneten ersten festen Wertes C_R1 für eine erste Position x₁ des zweiten Messschlittens 3 gespeichert und in Form eines dem Proportionalitätsfaktor C_R-ist zugeordneten zweiten festen Wertes C_R2 für eine zweite Position x₂ des zweiten Messschlittens 3 gespeichert, wobei der Proportionalitätsfaktor C_R-ist unter Verwendung der aktuellen Position x_ist des zweiten Messschlittens 3 durch lineare Interpolation oder lineare Extrapolation aus dem dem Proportionalitätsfaktor C_R-ist zugeordneten ersten festen Wert C_R1 und dem dem Proportionalitätsfaktor C_R-ist zugeordneten zweiten festen Wert C_R2 ermittelt wird.
5 zeigt eine rein schematische Darstellung gemäß einer dritten Ausführungsform eines Reglers, der den ersten Antrieb 27 und den zweiten Antrieb 30 des Koordinatenmessgerätes in erfindungsgemäßer Weise ansteuern kann. Hier sind nahezu dieselben Komponenten wie in dem Ausführungsbeispiel eines Reglers gemäß 2 gezeigt. Insofern sind gleiche Komponenten mit gleichen Bezugszeichen belegt. Der einzige Unterschied des Reglers gemäß 5 gegenüber dem Regler aus 2 ist hierbei darin zu sehen, dass der Ausgang I_L-soll des ersten Geschwindigkeitsreglers 25 zusätzlich auch als Führungsgröße auf den Summationspunkt 54 des Stromreglers 29 des zweiten Antriebsregelkreises (Stromregler 29, Antrieb 30) aufgeschaltet wird. Insoweit ist bei diesem Regelkreis die Führungsgröße des zweiten Antriebsregelkreises (Stromregler 29, Antrieb 30) durch die Summe des Ausganges I_L-soll des ersten Geschwindigkeitsreglers 25 und des zweiten Kraftvorsteuerungswertes I_R-vor gebildet. Der betreffende Regler ist soweit gut funktionstüchtig. Wie bereits in der Beschreibungsanleitung detailliert beschrieben, neigt dieser Regler allerdings im Unterschied zum Regler gemäß 2 dazu, bedingt durch die Aufschaltung des Ausgangs I_L-soll des ersten Geschwindigkeitsreglers 25 als Führungsgröße für den zweiten Antriebsregelkreis (Stromregler 29, Antrieb 30), dass der erste Messschlitten 15 zu Schwingungen angeregt wird.
6 zeigt eine grundsätzlich vierte Variante einer Regelung der Antriebe 27 und 30 des ersten Messschlittens 15. Der Regelkreis gemäß 6 stellt hierbei eine Erweiterung des Regelkreises gemäß 2 dar. Gleiche Komponenten wie in 2 tragen hierbei dieselben Bezugszeichen wie in 2. Gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist der Regler gemäß 6 dadurch ergänzt, dass der zweite Antriebsregelkreis (Stromregler 29, Antrieb 30) des zweiten Antriebes 30 Bestandteil eines zweiten Regelkreises ist, der zusätzlich einen zweiten Lageregler 35 und einen zweiten Geschwindigkeitsregler 36 aufweist. Wie aus dem Summationspunkt 54 des Stromreglers 29 ersehen werden kann, wird die Führungsgröße des zweiten Antriebsregelkreises (Stromregler 29, Antrieb 30) durch die Summe des Ausgangs I_R-soll des zweiten Geschwindigkeitsreglers 36 und des zweiten Kraftvorsteuerungswertes I_R-vor gebildet. Die Führungsgröße des zweiten Geschwindigkeitsreglers 36 wird durch den Ausgang v_R-soll des zweiten Lagereglers 35 gebildet. Die Führungsgröße des zweiten Lagereglers 35 hingegen wird genau, wie die Führungsgröße des ersten Lagereglers 24 durch die Sollposition y_soll gebildet. Wie aus dem Summationspunkt 58 des zweiten Lagereglers 35 ersichtlich, ist das auf den zweiten Lageregler 35 rückgeführte Signal der zweite Positionsmesswert y_R-ist des Positionsmesssystems (Maßstab 11, Maßstabserfassungssensor 33) und das auf den zweiten Geschwindigkeitsregler 36 rückgeführte Signal die zeitliche Ableitung dieses zweiten Positionsmesswertes y_R-ist. Zur zeitlichen Ableitung ist hierbei ein Differenzierer 37 vorgesehen.
Eine grundsätzliche fünfte Variante eines Reglers zur Ansteuerung des ersten Antriebes 27 und des zweiten Antriebes 30 ist in 7 zu sehen. Diese vierte Ausführungsvariante wird mit Bezugnahme auf 6 erläutert. Gleiche Bauteile wie in 6 sind hierbei wiederum mit den gleichen Bezugszeichen belegt. Ein erster wesentlicher Unterschied gegenüber dem Regler gemäß 6 ist hierbei darin zu sehen, dass auf den ersten Lageregler 24 und den ersten Geschwindigkeitsregler 25 nicht die ersten Positionsmesswerte y_L-ist und ihre zeitliche Ableitung rückgeführt werden. Anstelle dessen wird ein Mittelwert y _ist aus dem ersten Positionsmesswert y_L-ist und dem zweiten Positionsmesswert y_R-ist auf den ersten Lageregler 24 rückgekoppelt. Dieser Mittelwert wird über ein Mittelwertglied 39 nach folgender Formel ermittelt: y _ist = (y_L-ist + y_R-ist)/2 Gleichung 5
Auf den ersten Geschwindigkeitsregler 25 wird die zeitliche Ableitung des Mittelwertes y _ist rückgekoppelt, die durch den Differenzierer 41 ermittelt wird. Außerdem wird der Ausgang I_L-soll des ersten Geschwindigkeitsreglers 25 zusätzlich über den Verzweigungspunkt 62 auch als Teil der Führungsgröße an den Summationspunkt 54 des zweiten Stromreglers 29 aufgeschaltet. Das Verhalten dieses ersten Regelkreises kann hierbei so verstanden werden, dass die Lage des ersten Messschlittens 15 hier nicht entlang nur einer Bewegungsachse des ersten Antriebes 27 geregelt wird, sondern vielmehr entlang einer fiktiven Antriebsachse, die in der Mitte zwischen den beiden Bewegungsachsen der Antriebe 27 und 30 liegt. Dies ergibt sich daraus, dass der jeweilige Positionsistwert als Mittelwert y _ist der beiden Positionsmesswerte y_L-ist und y_R-ist der beiden Achsen vorgegeben wird. Folgerichtig liegt auch der Ausgang I_L-soll des ersten Geschwindigkeitsreglers sowohl an dem ersten Antriebsregelkreis (Stromregler 26, Antrieb 27) als auch am zweiten Antriebsregelkreis (Stromregler 29, Antrieb 30) als Führungsgröße an. Ein weiterer wesentlicher Unterschied ist auch im zweiten Regelkreis mit dem zweiten Lageregler 35 und dem zweiten Geschwindigkeitsregler 36 zu sehen. Wie hieraus zu sehen, ist die Führungsgröße des zweiten Lagereglers 35 gleich Null. Als Rückführungsgröße für den zweiten Lageregler 35 wird hingegen der Differenzwert Δy_ist verwendet, der sich als Differenzwert zwischen dem ersten Positionsmesswert y_L-ist und dem zweiten Positionsmesswert y_R-ist ergibt. Der Differenzwert Δy_ist wird hierbei in der Differenzberechnungseinheit 38 nach folgender Formel ermittelt: Δy_ist = y_L-ist – y_R-ist Gleichung 6
Als Rückführungsgröße auf den zweiten Geschwindigkeitsregler 36 wird hingegen die zeitliche Ableitung des Differenzsignals Δy verwendet, die durch den Differenzierer 40 ermittelt wird. Der Ausgang I_R-soll des zweiten Geschwindigkeitsreglers 36 wird nunmehr nicht nur als Teil der Führungsgröße des Stromreglers 29 des zweiten Antriebsregelkreises (Stromregler 29, Antrieb 30) verwendet, sondern gleichfalls auch als Teil der Führungsgröße des Stromreglers 26 des ersten Antriebsregelkreises (Stromregler 26, Antrieb 27). Wichtig ist hierbei zu bemerken, dass der Ausgang I_R-soll des zweiten Geschwindigkeitsreglers 36 als Teil der Führungsgröße für den Stromregler 29 des zweiten Antriebsregelkreises und den Stromregler 26 des ersten Antriebsregelkreises mit unterschiedlichem Vorzeichen eingeht. Wie an dem Vorzeichen des Summationspunktes 54 des Stromreglers 29 ersichtlich ist, geht der Ausgang I_R-soll des zweiten Geschwindigkeitsreglers 36 mit positivem Vorzeichen als Teil der Führungsgröße in den Stromregler 29 des zweiten Antriebsregelkreises ein, während dieselbe Ausgangsgröße auf den Summationspunkt 51 des Stromreglers 26 des ersten Antriebsregelkreises mit negativem Vorzeichen als Teil der Führungsgröße des Stromreglers 26 eingeht. Hierdurch kann nunmehr sichergestellt werden, dass Abweichungen zwischen dem ersten Positionsmesswert y_L-ist und dem zweiten Positionsmesswert y_R-ist entgegengewirkt wird. Dies funktioniert, indem als Führungsgröße für den zweiten Lageregler 35 die Größe Null vorgegeben ist. Diese Führungsgröße Null bezeichnet die gewünschte Positionsdifferenz zwischen dem ersten Positionsmesswert y_L-ist und den zweiten Positionsmesswert y_R-ist. Die auf den zweiten Lageregler 35 rückgeführte Positionsdifferenz Δy_ist und auch dessen zeitliche Ableitung, die auf den zweiten Geschwindigkeitsreglers 36 rückgeführt ist, repräsentieren hiermit die tatsächlich vorherrschende Differenz zwischen dem ersten Positionsmesswert y_L-ist und dem zweiten Positionsmesswert y_R-ist. Durch Aufschalten des Ausganges I_R-soll als Teil der Führungsgröße des Stromreglers 29 des zweiten Antriebsregelkreises und auf den Stromregler 26 des ersten Antriebsregelkreises mit unterschiedlichem Vorzeichen wird erreicht, dass Differenzen zwischen dem ersten Positionsmesswert y_L-ist und dem zweiten Positionsmesswert y_R-ist reduziert oder komplett beseitigt werden. Bei dem Regler gemäß 7 ist also das auf den ersten Lageregler 24 rückgeführte Signal der Mittelwert y _ist aus dem ersten Positionsmesswert y_L-ist und dem zweiten Positionsmesswert y_R-ist des ersten Messschlittens 15 und das auf den ersten Geschwindigkeitsregler 25 rückgeführte Signal die zeitliche Ableitung des besagten Mittelwertes y _ist. Das auf den zweiten Lageregler 35 rückgeführte Signal ist der Differenzwert Δy_ist zwischen dem ersten Positionsmesswert y_L-ist und dem zweiten Positionsmesswert y_R-ist des ersten Messschlittens 15 und das auf den zweiten Geschwindigkeitsregler 36 rückgeführte Signal ist die zeitliche Ableitung des besagten Differenzwertes Δy_ist.
Wie bereits oben ausgeführt, können die in den 2–7 gezeigten Regler nicht nur in einem Brückenmessgerät verwendet werden, wie es in 1 gezeigt ist, sondern beispielsweise auch in einem Portalmessgerät, bei dem der erste Messschlitten in Form eines die Werkstückauflage überspannenden Portals ausgebildet ist und die erste Führung und die zweite Führung in vertikaler Richtung im Bereich der Werkstückauflage angeordnet sind, wie dies 8 zeigt. In 8 ist ein derartiges Portalmessgerät 48' gezeigt, wobei die analogen Komponenten, wie das Brückenmessgerät 48 gemäß 1 die analogen Bezugszeichen aufweisen und zur Unterscheidung mit einem Strich dahinter versehen sind. Der einzige wesentliche Unterschied ist hierbei in der Ausgestaltung des ersten Messschlittens 15' zu sehen, der hierbei, anders als in 1, nicht nur durch einen brückenartigen Balken die erste Führung und die zweite Führung miteinander verbindet, sondern der hierbei zusätzlich zwei vertikal ausgerichtete Säulen aufweist, die die Horizontale, die Werkstückauflage überspannende Traverse, tragen. Dementsprechend ist auch die erste Führung 17' und die zweite Führung 18' nicht auf Stützen hochgelegt, sondern vielmehr befinden sich die erste Führung 17' und die zweite Führung 18' in vertikaler Richtung im Bereich der Werkstückauflage 1' und werden beispielsweise durch die Werkstückauflage 1' selber gebildet. Im Übrigen gelten die für das Koordinatenmessgerät 48 in 1 gemachten Ausführungen vollkommen analog auch für das in 8 gezeigte Koordinatenmessgerät 48' vom Portaltyp.
Bezugszeichenliste

1; 1': Werkstückauflage
3; 3': zweiter Messschlitten
4; 4': dritter Messschlitten
5; 5': Sensor
7; 7': Werkstück
9; 9': Messrechner
10; 10': Steuerung
11; 11': Maßstab
12; 12': Maßstab
13; 13': Maßstab
14; 14': Maßstab
15; 15': erster Messschlitten
16: Maßstabserfassungssensor
17; 17': erste Führung
18; 18': zweite Führung
19a, 19b: Stütze
20a, 20b: Stütze
22: Basis
23: Luftlager
24: erster Lageregler
25: erster Geschwindigkeitsregler
26: erster Stromregler
27: erster Antrieb
28: Kraftvorsteuerung
29: zweiter Stromregler
30: zweiter Antrieb
31: Differenzierer
32: Differenzierer
33: Maßstabserfassungssensor
34: Maßstabserfassungssensor
35: zweiter Lageregler
36: zweiter Geschwindigkeitsregler
37: Differenzierer
38: Differenzberechnungseinheit
39: Mittelwertglied
40: Differenzierer
42: Tabelle
43: Errechnung des ersten Proportionalitätsfaktors
44: Errechnung des zweiten Proportionalitätsfaktors
45: Errechnung des ersten Kraftvorsteuerungswertes
46: Errechnung des zweiten Kraftvorsteuerungswertes
48; 48': Koordinatenmessgerät
49; 49': Mechanik
50: Differenzierer
51–54: Summationspunkt
55: Verzweigungspunkt
56: Erster Regelkreis
57–58: Summationspunkt
60–70: Verzweigungspunkt
x_ist: Positiosmesswert des zweiten Messschlittens 3
y_L-ist: erster Positionsmesswert des ersten Messschlittens 15
y_{R_ist}: zweiter Positionsmesswert des ersten Messschlittens 15
y _ist: Mittelwert
Δy_ist: Differenzwert
y_soll: Sollposition
a_soll: Sollbeschleunigung
C_L-ist: erster Proportionalitätsfaktor
C_R-ist: zweiter Proportionalitätsfaktor
I_L-vor: erster Kraftvorsteuerungswert
I_R-vor: zweiter Kraftvorsteuerungswert
v_L-soll: Führungsgröße Sollgeschwindigkeit
v_R-soll: Führungsgröße Sollgeschwindigkeit
R_z: Drehachse
SP: Schwerpunkt
F_L: erzeugte Kraft des ersten Antriebs 27
F_R: erzeugte Kraft des zweiten Antriebs 30
a_L: Hebelarm zwischen Schwerpuntk SP und Angriff der Kraft F_L
a_R: Hebelarm zwischen Schwerpuntk SP und Angriff der Kraft F_R
M_L: Drehmoment, das durch Kraft F_L erzeugt wird
M_R: Drehmoment, das durch Kraft F_R erzeugt wird
M_Res: resultierendes Drehmoment im Schwerpunkt SP

Claims

Koordinatenmessgerät (48; 48') mit – einer Werkstückauflage (1; 1') zur Lagerung eines zu vermessenden Werkstückes (7; 7') – einer Mechanik (49; 49') zur Bewegung eines Sensors (5, 5') in zumindest einer ersten Koordinatenrichtung (y) und einer senkrecht dazu stehenden zweiten Koordinatenrichtung (x), wobei die Mechanik dazu umfasst: – einen ersten Messschlitten (15; 15'), der entlang von zwei parallelen Führungen (17, 18; 17', 18') in der ersten Koordinatenrichtung (y) geführt ist, die auf gegenüberliegenden Seiten der Werkstückauflage (1; 1') angeordnet sind, und der erste Messschlitten (15; 15') die Werkstückauflage (1, 1') überspannt, wobei dieser erste Messschlitten (15; 15') über einen ersten Antrieb (27) angetrieben ist, der den ersten Messschlitten (15; 15') entlang einer ersten Führung (17; 17') dieser Führungen antreibt und über einen zweiten Antrieb (30) angetrieben ist, der den ersten Messschlitten (15; 15') entlang der zweiten Führung (18; 18') dieser Führungen antreibt – einen zweiten Messschlitten (3; 3'), der entlang dem ersten Messschlitten (15; 15') in der zweiten Koordinatenrichtung (x) beweglich geführt ist, wobei diesem zweiten Messschlitten (3; 3') ein Positionsmesssystem (13, 34; 13') zugeordnet ist, über das die Position (x_ist) des zweiten Messschlittens (3; 3') relativ zum ersten Messschlitten (15; 15') bestimmt werden kann – einer Steuerung (10; 10') die zumindest den ersten Antrieb (27) und den zweiten Antrieb (30) ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung des Koordinatenmessgerätes eine Kraftvorsteuerung (28) umfasst, die in Abhängigkeit von der erfassten Position (x_ist) des zweiten Messschlittens (3; 3') und in Abhängigkeit von einer einzustellenden Sollbeschleunigung (a_soll) des ersten Messschlittens (15; 15') eine Ansteuerung des ersten Antriebes (27) und/oder des zweiten Antriebes (30) derart bewirkt, dass sich die Drehmomente, die durch die Beschleunigung des ersten Messschlittens (15; 15') durch den ersten Antrieb (27) und durch den zweiten Antrieb (30) bezogen auf eine Drehachse (R_z), die lotrecht auf die erste und die zweite Koordinatenrichtung steht, zumindest teilweise oder sogar vollständig kompensieren.
Koordinatenmessgerät nach Anspruch 1, wobei die Kraftvorsteuerung (28) einen ersten Kraftvorsteuerungswert (I_L-vor) ermittelt, der auf den ersten Antriebsregelkreis (26, 27) des ersten Antriebes (27) aufgeschaltet wird und/oder einen zweiten Kraftvorsteuerungswert (I_R-vor) ermittelt, der auf den zweiten Antriebsregelkreis (29, 30) des zweiten Antriebes (30) aufgeschaltet wird.
Koordinatenmessgerät nach Anspruch 2, wobei der erste Kraftvorsteuerungswert (I_L-vor) ein Stromwert ist, der auf den Stromregler (26) des ersten Antriebsregelkreises (26, 27) aufgeschaltet wird und/oder der zweite Kraftvorsteuerungswert (I_R-vor) ein Stromwert ist, der auf den Stromregler (29) des zweiten Antriebsregelkreises (29, 30) aufgeschaltet wird.
Koordinatenmessgerät nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Kraftvorsteuerung (28) den ersten Kraftvorsteuerungswert (I_L-vor) aus dem Produkt der Sollbeschleunigung (a_soll) mit einem ersten Proportionalitätsfaktor (C_L-ist) und/oder den zweiten Kraftvorsteuerungswert (I_R-vor) aus dem Produkt der Sollbeschleunigung (a_soll) mit einem zweiten Proportionalitätsfaktor (C_R-ist) ermittelt.
Koordinatenmessgerät nach Anspruch 4, wobei der erste Proportionalitätsfaktor (C_L-ist) in Form eines dem ersten Proportionalitätsfaktor (C_L-ist) zugeordneten ersten festen Wertes (C_L1) für eine erste Position (x₁) des zweiten Messschlittens (3; 3') gespeichert ist und in Form eines dem ersten Proportionalitätsfaktor (C_L-ist) zugeordneten zweiten festen Wertes (C_L2) für eine zweite Position (x₂) des zweiten Messschlittens (3; 3') gespeichert ist, wobei der erste Proportionalitätsfaktor (C_L-ist) unter Verwendung der aktuellen Position (x_ist) des zweiten Messschlittens (3; 3') durch lineare Interpolation oder lineare Extrapolation aus dem dem ersten Proportionalitätsfaktor (C_L-ist) zugeordneten ersten festen Wert (C_L1) und dem dem ersten Proportionalitätsfaktor (C_L-ist) zugeordneten zweiten festen Wert (C_R2) ermittelt wird und/oder der zweite Proportionalitätsfaktor (C_R-ist) in Form eines dem zweiten Proportionalitätsfaktor (C_R-ist) zugeordneten ersten festen Wertes (C_R1) für eine erste Position (x₁) des zweiten Messschlittens (3; 3') gespeichert ist und in Form eines dem zweiten Proportionalitätsfaktor (C_R-ist) zugeordneten zweiten festen Wertes (C_R2) für eine zweite Position (x₂) des zweiten Messschlittens (3; 3') gespeichert ist, wobei der zweite Proportionalitätsfaktor (C_R-ist) unter Verwendung der aktuellen Position (x_ist) des zweiten Messschlittens (3; 3') durch lineare Interpolation oder lineare Extrapolation aus dem dem zweiten Proportionalitätsfaktor (C_R-ist) zugeordneten ersten festen Wert (C_R1) und dem dem zweiten Proportionalitätsfaktor (C_R-ist) zugeordneten zweiten festen Wert (C_R2) ermittelt wird.
Koordinatenmessgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der erste Antriebsregelkreis (26, 27) des ersten Antriebes (27) Bestandteil eines ersten Regelkreises ist, der zusätzlich einen ersten Lageregler (24) und einen ersten Geschwindigkeitsregler (25) aufweist, wobei – die Führungsgröße des ersten Antriebsregelkreises (26, 27) entweder durch die Summe des Ausgangs des ersten Geschwindigkeitsreglers (25) und des ersten Kraftvorsteuerungswertes (I_L-vor) gebildet ist oder nur durch den Ausgang des ersten Geschwindigkeitsreglers (25) gebildet ist und – die Führungsgröße des ersten Geschwindigkeitsreglers (25) durch den Ausgang des ersten Lagereglers (24) gebildet ist und – die Führungsgröße des ersten Lagereglers durch eine Sollposition (y_soll) gebildet ist.
Koordinatenmessgerät nach Anspruch 6, wobei die Führungsgröße des zweiten Antriebsregelkreises (29, 30) ausschließlich durch den zweiten Kraftvorsteuerungswert (I_R-vor) gebildet wird.
Koordinatenmessgerät nach Anspruch 6, wobei die Führungsgröße des zweiten Antriebsregelkreises (29, 30) durch die Summe des Ausgangs (I_L-soll) des ersten Geschwindigkeitsreglers (25) und des zweiten Kraftvorsteuerungswertes (I_R-vor) gebildet wird.
Koordinatenmessgerät nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 8, wobei die Mechanik ein weiteres Positionsmesssystem (12, 16) aufweist, über das ein erster Positionsmesswert (y_L-ist) des ersten Messschlittens (15; 15') relativ zur ersten Führung (17; 17') ermittelt wird, und wobei das auf den ersten Lageregler (24) rückgeführte Signal der erste Positionsmesswert (y_L-ist) des ersten Messschlittens (15) ist und das auf den ersten Geschwindigkeitsregler (25) rückgeführte Signal die zeitliche Ableitung des ersten Positionsmesswertes (y_L-ist) ist.
Koordinatenmessgerät nach Anspruch 6, wobei der Antriebsregelkreis (29, 30) des zweiten Antriebes (30) Bestandteil eines zweiten Regelkreises ist, der zusätzlich einen zweiten Lageregler (35) und einen zweiten Geschwindigkeitsregler (36) aufweist, wobei die Führungsgröße des zweiten Antriebsregelkreises (29, 30) durch die Summe des Ausgangs (I_R-soll) des zweiten Geschwindigkeitsreglers (36) und des zweiten Kraftvorsteuerungswertes (I_R-vor) gebildet ist und die Führungsgröße des zweiten Geschwindigkeitsreglers (36) durch den Ausgang (v_R-soll) des zweiten Lagereglers (35) gebildet ist.
Koordinatenmessgerät nach Anspruch 10, wobei die Mechanik ein zusätzliches Positionsmesssystem (12, 16; 12') aufweist, über das ein erster Positionsmesswert (y_L-ist) des ersten Messschlittens (15; 15') relativ zur ersten Führung (17; 17') ermittelt wird, und noch ein weiteres Positionsmesssystem (11, 33; 11') aufweist, über das ein zweiter Positionsmesswert (y_R-ist) des ersten Messschlittens (15) relativ zur zweiten Führung (18; 18') ermittelt wird.
Koordinatenmessgerät nach Anspruch 11, wobei die Steuerung wie folgt ausgestaltet ist: a) das auf den ersten Lageregler (24) rückgeführte Signal ist der Mittelwert (y _ist) aus dem ersten Positionsmesswert (y_L-ist) und dem zweiten Positionsmesswert (y_R-ist) des ersten Messschlittens (15; 15') und das auf den ersten Geschwindigkeitsregler (25) rückgeführte Signal ist die zeitliche Ableitung des besagten Mittelwertes (y _ist) und das auf den zweiten Lageregler (35) rückgeführte Signal ist der Differenzwert (Δy_ist) zwischen dem ersten Positionsmesswert (y_L-ist) und dem zweiten Positionsmesswert (y_R-ist) des ersten Messschlittens (15; 15') und das auf den zweiten Geschwindigkeitsregler (36) rückgeführte Signal ist die zeitliche Ableitung des besagten Differenzwertes (Δy_ist) oder b) das auf den ersten Lageregler (24) rückgeführte Signal ist der erste Positionsmesswert (y_L-ist) des ersten Messschlittens (15; 15') und das auf den ersten Geschwindigkeitsregler (25) rückgeführte Signal ist die zeitliche Ableitung des ersten Positionsmesswertes (y_L-ist) und das auf den zweiten Lageregler (24) rückgeführte Signal ist der zweite Positionsmesswert (y_R-ist) des ersten Messschlittens (15; 15') und das auf den zweiten Geschwindigkeitsregler (36) rückgeführte Signal ist die zeitliche Ableitung dieses zweiten Positionsmesswertes (y_R-ist).
Koordinatenmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Koordinatenmessgerät ein Portalmessgerät oder ein Brückenmessgerät ist.
Koordinatenmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerung so ausgestaltet ist, dass das resultierende Drehmoment durch die besagte Drehachse (R_z) geringer als 10%, insbesondere geringer als 5%, desjenigen Drehmomentes ist, das der erste Antrieb (27) oder der zweite Antrieb (30) ohne den jeweils anderen Antrieb bei gegebener Kraft maximal erzeugen könnte.
Verfahren zum Betrieb eines Koordinatenmessgerätes (48; 48') mit – einer Werkstückauflage (1; 1') zur Lagerung eines zu vermessenden Werkstückes (7; 7') – einer Mechanik (49; 49') zur Bewegung eines Sensors (5; 5') in zumindest einer ersten Koordinatenrichtung (y) und einer senkrecht dazu stehenden zweiten Koordinatenrichtung (x), wobei die Mechanik dazu umfasst: – einen ersten Messschlitten (15; 15'), der entlang von zwei parallelen Führungen (17, 18; 17', 18') in der ersten Koordinatenrichtung (y) geführt ist, die auf gegenüberliegenden Seiten der Werkstückauflage (1; 1') angeordnet sind, und der erste Messschlitten (15; 15') die Werkstückauflage (1; 1') überspannt, wobei dieser erste Messschlitten (15; 15') über einen ersten Antrieb (27) angetrieben ist, der den ersten Messschlitten (15; 15') entlang einer ersten Führung (17; 17') dieser Führungen antreibt und über einen zweiten Antrieb (30) angetrieben ist, der den ersten Messschlitten (15; 15') entlang der zweiten Führung (18; 18') dieser Führungen antreibt – einen zweiten Messschlitten (3; 3'), der entlang dem ersten Messschlitten (15; 15') in der zweiten Koordinatenrichtung (x) beweglich geführt ist, wobei diesem zweiten Messschlitten (3; 3') ein Positionsmesssystem (13, 34; 13') zugeordnet ist, über das die Position (x_ist) des zweiten Messschlittens (3; 3') relativ zum ersten Messschlitten (15; 15') bestimmt werden kann – einer Steuerung (10; 10') die zumindest den ersten Antrieb (27) und den zweiten Antrieb (30) ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (10; 10') des Koordinatenmessgerätes eine Kraftvorsteuerung (28) umfasst, die in Abhängigkeit von der erfassten Position (x_ist) des zweiten Messschlittens (3; 3') und in Abhängigkeit von einer einzustellenden Sollbeschleunigung (a_soll) des ersten Messschlittens (15; 15') eine Ansteuerung des ersten Antriebes (27) und/oder des zweiten Antriebes (30) derart bewirkt, dass sich die Drehmomente, die durch die Beschleunigung des ersten Messschlittens (15; 15') durch den ersten Antrieb (27) und durch den zweiten Antrieb (30) bezogen auf eine Drehachse (R_z), die lotrecht auf die erste und die zweite Koordinatenrichtung steht, zumindest teilweise oder sogar vollständig kompensieren.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei in der Steuerung ein erster Kraftvorsteuerungswert (I_L-vor) ermittelt wird, der auf den ersten Antriebsregelkreis (26, 27) des ersten Antriebes (27) aufgeschaltet wird und/oder ein zweiter Kraftvorsteuerungswert (I_R-vor) ermittelt wird, der auf den zweiten Antriebsregelkreis (29, 30) des zweiten Antriebes (30) aufgeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der erste Kraftvorsteuerungswert (I_L-vor) ein Stromwert ist, der auf den Stromregler (26) des ersten Antriebsregelkreises (26, 27) aufgeschaltet wird und/oder auch der zweite Kraftvorsteuerungswert (I_R-vor) ein Stromwert ist, der auf den Stromregler (29) des zweiten Antriebsregelkreises (29, 30) aufgeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei der erste Kraftvorsteuerungswert (I_L-vor) aus dem Produkt der Sollbeschleunigung (a_soll) mit einem ersten Proportionalitätsfaktor (C_L-ist) ermittelt wird und/oder der zweite Kraftvorsteuerungswert (I_R-vor) aus dem Produkt der Sollbeschleunigung (a_soll) mit einem zweiten Proportionalitätsfaktor (C_R-ist) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei der erste Proportionalitätsfaktor (C_L-ist) in Form eines dem ersten Proportionalitätsfaktor (C_L-ist) zugeordneten ersten festen Wertes (C_L1) für eine erste Position (x₁) des zweiten Messschlittens (3; 3') gespeichert ist und in Form eines dem ersten Proportionalitätsfaktor (C_L-ist) zugeordneten zweiten festen Wertes (C_L2) für eine zweite Position (x₂) des zweiten Messschlittens (3; 3') gespeichert ist, wobei der erste Proportionalitätsfaktor (C_L-ist) unter Verwendung der aktuellen Position (x_ist) des zweiten Messschlittens (3; 3') durch lineare Interpolation oder lineare Extrapolation aus dem dem ersten Proportionalitätsfaktor (C_L-ist) zugeordneten ersten festen Wert (C_L1) und dem dem ersten Proportionalitätsfaktor (C_L-ist) zugeordneten zweiten festen Wert (C_R2) ermittelt wird und/oder der zweite Proportionalitätsfaktor (C_R-ist) in Form eines dem zweiten Proportionalitätsfaktor (C_R-ist) zugeordneten ersten festen Wertes (C_R1) für eine erste Position (x₁) des zweiten Messschlittens (3; 3') gespeichert ist und in Form eines dem zweiten Proportionalitätsfaktor (C_R-ist) zugeordneten zweiten festen Wertes (C_R2) für eine zweite Position (x₂) des zweiten Messschlittens (3; 3') gespeichert ist, wobei der zweite Proportionalitätsfaktor (C_L-ist) unter Verwendung der aktuellen Position (x_ist) des zweiten Messschlittens (3; 3') durch lineare Interpolation oder lineare Extrapolation aus dem dem zweiten Proportionalitätsfaktor (C_R-ist) zugeordneten ersten festen Wert (C_R1) und dem dem zweiten Proportionalitätsfaktor (C_R-ist) zugeordneten zweiten festen Wert (C_R2) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei das Koordinatenmessgerät, auf dem das Verfahren ausgeführt wird gemäß einem der Ansprüche 6 bis 14 ausgestaltet ist.