Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

DE102016221938B4 - Method for reducing unwanted rotation of a machine part - Google Patents

Method for reducing unwanted rotation of a machine part Download PDF

Info

Publication number
DE102016221938B4
DE102016221938B4 DE102016221938.3A DE102016221938A DE102016221938B4 DE 102016221938 B4 DE102016221938 B4 DE 102016221938B4 DE 102016221938 A DE102016221938 A DE 102016221938A DE 102016221938 B4 DE102016221938 B4 DE 102016221938B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
mass
rotation
portal
axis
machine part
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102016221938.3A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102016221938A1 (en
Inventor
Dominik Seitz
Nils Haverkamp
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH filed Critical Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority to DE102016221938.3A priority Critical patent/DE102016221938B4/en
Publication of DE102016221938A1 publication Critical patent/DE102016221938A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102016221938B4 publication Critical patent/DE102016221938B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/02Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
    • G01B21/04Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/01Frames, beds, pillars or like members; Arrangement of ways
    • B23Q1/012Portals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/001Arrangements compensating weight or flexion on parts of the machine
    • B23Q11/0028Arrangements compensating weight or flexion on parts of the machine by actively reacting to a change of the configuration of the machine

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)
  • Machine Tool Units (AREA)

Abstract

Verfahren zum Reduzieren einer unerwünschten Rotation eines translatorisch bewegten Maschinenteils (3) im Betrieb eines Koordinatenmessgeräts (100; 200; 300) um zumindest eine Maschinenteil-Drehachse (MDX, MDZ), wobei das Maschinenteil ein verfahrbares Portal (3) ist und wobei die Rotation in Folge einer Krafteinwirkung zur Erzeugung einer translatorischen Bewegung des Portals (3) auftritt, wobei an dem Portal (3) eine als Kreisel rotierbare erste Masse (M1) angekoppelt ist, und das Verfahren aufweist:
- Einwirken einer Kraft (F) in eine Translationsrichtung (Y) und translatorisches Bewegen des Portals (3) in die Translationsrichtung (Y) und gleichzeitig
- Rotieren der ersten Masse (M1) um eine erste Masse-Drehachse (DY), die quer, insbesondere vertikal, zu der zumindest einen Maschinenteil-Drehachse (MDX, MDZ) steht und in die Translationsrichtung (Y) ausgerichtet ist.

Figure DE102016221938B4_0000
Method for reducing an undesired rotation of a machine part (3) that is moved in a translational manner during operation of a coordinate measuring machine (100; 200; 300) about at least one machine part rotation axis (MD X , MD Z ), wherein the machine part is a movable portal (3) and wherein the rotation occurs as a result of a force acting to generate a translational movement of the portal (3), wherein a first mass (M1) that can be rotated as a gyroscope is coupled to the portal (3), and the method comprises:
- Applying a force (F) in a translation direction (Y) and translationally moving the portal (3) in the translation direction (Y) and simultaneously
- Rotating the first mass (M1) about a first mass rotation axis (D Y ) which is transverse, in particular vertical, to the at least one machine part rotation axis (MD X , MD Z ) and is aligned in the translation direction (Y).
Figure DE102016221938B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reduzieren einer unerwünschten Rotation eines Maschinenteils sowie eine für dieses Verfahren eingerichtete Maschine.The invention relates to a method for reducing an undesirable rotation of a machine part and to a machine designed for this method.

Will man eine Masse linear mittels eines Antriebs bewegen, so sollte der auf die zu bewegende Masse wirkende Kraftvektor idealerweise durch den Schwerpunkt der Masse, zumindest in der Nähe des Schwerpunktes, verlaufen. Ist dies nicht möglich, so leitet man ein zusätzlich wirkendes Drehmoment in die zu beschleunigende Masse ein, die in einer Rotation der Masse resultiert. Beim Translatorischen Bewegen von Maschinenteilen greift eine Kraft, durch welche die Translationsbewegung bewirkt werden soll, häufig außerhalb des Schwerpunktes, also exzentrisch, an. Durch eine solch exzentrisch einwirkende Kraft wird häufig eine unerwünschte Rotation des Maschinenteils bewirkt, die der gewollten Translation überlagert ist. Die Rotation wird durch einen Hebelarm bewirkt, der sich durch den Angriff der Kraft außerhalb des Schwerpunktes des starren Maschinenteils ergibt. Diese Problematik ist bei Koordinatenmessgeräten (nachfolgend auch KMG) und Werkzeugmaschinen, insbesondere solchen in Portalbauweise, schwer zu umgehen. Typischerweise befindet sich der Antrieb und der Krafteinleitungspunkt zur Bewegung weit entfernt vom Schwerpunkt des beweglichen Teils, insbesondere des Portals. Dies hat zur Folge, dass das bei Beschleunigung des Portals eingeleitete Drehmoment im Falle eines luftgelagerten Portals durch die Luftlager abgefangen werden muss. Dadurch verringert sich der Luftspalt im Luftlager und gegeneinander gelagerte Teile können sich berühren, wodurch die Lagerung beschädigt werden kann.If you want to move a mass linearly using a drive, the force vector acting on the mass to be moved should ideally pass through the center of gravity of the mass, or at least close to the center of gravity. If this is not possible, an additional torque is introduced into the mass to be accelerated, which results in a rotation of the mass. When machine parts are moved in a translational manner, a force intended to cause the translational movement often acts outside the center of gravity, i.e. eccentrically. Such an eccentrically acting force often causes an undesirable rotation of the machine part, which is superimposed on the desired translation. The rotation is caused by a lever arm that results from the force acting outside the center of gravity of the rigid machine part. This problem is difficult to avoid with coordinate measuring machines (hereinafter also referred to as CMMs) and machine tools, especially those with a gantry design. Typically, the drive and the point at which the force is introduced for the movement are far away from the center of gravity of the moving part, especially the gantry. This means that in the case of an air-bearing gantry, the torque introduced when the gantry accelerates must be absorbed by the air bearings. This reduces the air gap in the air bearing and parts that are supported against each other can come into contact, which can damage the bearings.

Man kann versuchen, die Stabilität des translatorisch zu bewegenden Teils über eine Erhöhung der Stabilität der Struktur oder eine Verringerung des Spiels in einer Führung zu realisieren. Leider lässt sich diese nicht oder nicht trivial ohne eine Erhöhung von Kosten und/oder Gewicht realisieren.One can try to achieve the stability of the part to be moved in translation by increasing the stability of the structure or reducing the play in a guide. Unfortunately, this cannot be achieved, or is not trivial, without increasing costs and/or weight.

Die US 4,638,221 A offenbart eine Struktur, welche einen Körper der Struktur, der eine Beschleunigung um eine Achse erfahren kann, unterstützt. Es sind Mittel zur Kompensation der Reaktionskraft enthalten, aufweisend eine weitere Achse durch die Struktur, welche sich in dieselbe Richtung, wie die Achse um die der Körper beschleunigt werden kann, ausdehnt, einen Reaktionsteilnehmer, welcher ein größeres Massenträgheitsmoment als der Körper und die unterstützende Struktur zur Rotation um besagte Achse hat, reaktionsantreibende Mittel, welche verantwortlich sind, bei der Beschleunigung des Körpers den Reaktionsteilnehmer unabhängig und simultan mit dem Körper in die entgegengesetzte Richtung zu diesem zu beschleunigen, und ein Geschwindigkeitsabsenkungskupplungsmittel, angebracht zwischen dem Reaktionsteilnehmer und den reaktionsantreibenden Mitteln zur langsameren Rotation des Reaktionsteilnehmers bei einer langsameren Beschleunigungsrate als der des Körpers, wobei besagte reaktionsantreibende Mittel angeordnet sind um eine Änderungsrate des Drehmoments in den Kompensationsmitteln zu produzieren, so dass die Torsionsreaktionskraft des Körpers und der Kompensationsmittel auf die Struktur identisch oder entgegengesetzt sind.The US 4,638,221 A discloses a structure which supports a body of the structure capable of undergoing acceleration about an axis. Reaction force compensating means are included, comprising a further axis through the structure which extends in the same direction as the axis about which the body can be accelerated, a reactant having a greater moment of inertia than the body and the supporting structure for rotation about said axis, reaction driving means responsible for accelerating the reactant independently and simultaneously with the body in the opposite direction to the body upon acceleration of the body, and a speed reduction coupling means mounted between the reactant and the reaction driving means for slowing the rotation of the reactant at a slower rate of acceleration than that of the body, said reaction driving means being arranged to produce a rate of change of torque in the compensating means such that the torsional reaction force of the body and the compensating means on the structure are identical or opposite.

Die DE 103 53 050 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Kompensation eines durch den gyrostatischen Effekt hervorgerufenen Drehmomentes an einer beweglichen Achse bei Werkzeug- oder Produktionsmaschinen, wobei zu einem an der Achse angebrachten rotierenden Maschinennutzsystem, das einen Nutzdrehimpuls erzeugt, ein an der Achse angebrachtes rotierendes Maschinengegensystem, das einen Gegendrehimpuls erzeugt, vorgesehen ist, dessen Betrag mit dem Betrag des Nutzdrehimpulses mindestens teilweise übereinstimmt, wobei das bei einer Bewegung des Maschinennutzsystems durch die zeitliche Änderung des Nutzdrehimpulses hervorgerufene Nutzdrehmoment durch ein von der zeitlichen Änderung des Gegendrehimpuls hervorgerufenes Gegendrehmoment mindestens teilweise kompensiert wird.The DE 103 53 050 A1 discloses a device for compensating a torque caused by the gyrostatic effect on a movable axis in machine tools or production machines, wherein a rotating machine counter system attached to the axis which generates a useful angular momentum is provided, the amount of which at least partially corresponds to the amount of the useful angular momentum, in addition to a rotating machine utilization system attached to the axis which generates a useful angular momentum, wherein the useful torque caused by the temporal change in the useful angular momentum during a movement of the machine utilization system is at least partially compensated by a counter torque caused by the temporal change in the counter angular momentum.

Die DE 601 07 619 T2 offenbart einen rückwirkungsfreien Drehantriebsmechanismus für eine Positioniervorrichtung, der umfasst: ein Gehäuse; einen ersten Motor zum Positionieren einer Abtriebswelle relativ zu dem Gehäuse, wobei der erste Motor einen mit der Abtriebswelle verbundenen ersten Rotor und einen ersten Stator, der ebenfalls für eine Drehung relativ zu dem Gehäuse an einer Statorwelle befestigt ist, aufweist, wodurch Drehbeschleunigungsmomente, die durch den ersten Motor auf die Abtriebswelle aufgebracht werden, durch gleiche und entgegengesetzte Beschleunigungen der Statorwelle ausgeglichen werden; einen zweiten Motor mit einem zweiten Rotor, der mit der des ersten Motors verbunden ist, und einem zweiten Stator, der mit dem Gehäuse verbunden ist; Mittel zur Lieferung von Energie an jeden Motor; und ein Steuermittel zum Steuern der an den zweiten Motor gelieferten Energie, um auf die Abtriebswelle aufgebrachten äußeren Drehmomenten entgegenzuwirken, wobei das Steuermittel derart angeordnet ist, dass die gewünschte Drehgeschwindigkeit der Statorwelle gehalten wird. The DE 601 07 619 T2 discloses a non-reactive rotary drive mechanism for a positioning device comprising: a housing; a first motor for positioning an output shaft relative to the housing, the first motor having a first rotor connected to the output shaft and a first stator also mounted on a stator shaft for rotation relative to the housing, whereby rotational acceleration torques applied by the first motor to the output shaft are balanced by equal and opposite accelerations of the stator shaft; a second motor having a second rotor connected to that of the first motor and a second stator connected to the housing; means for supplying power to each motor; and control means for controlling the power supplied to the second motor to counteract external torques applied to the output shaft, the control means being arranged to maintain the desired rotational speed of the stator shaft.

Aufgabe der Erfindung ist es, unerwünschte Rotationsbewegungen von translatorisch bewegten Maschinenteilen zu verringern. Insbesondere soll eine Rotation eines Maschinenteils bei einer exzentrisch angreifenden Kraft, die einer Translationsbewegung dient, minimiert werden.The object of the invention is to reduce undesirable rotational movements of translationally moving machine parts. In particular, a rotation of a machine part at an eccentric The mechanically acting force that serves a translational movement must be minimized.

Nach einer grundlegenden Idee der Erfindung wird bei einem Koordinatenmessgerät (KMG) ein Maschinenteil, das ein verfahrbares Portal des KMG ist und das translatorisch bewegt werden soll, mit einer rotierenden oder rotierbaren Masse versehen. Die rotierende Masse wirkt als Kreisel und besitzt im rotierenden Zustand einen Drehimpuls. Die Erfindung macht sich die stabilisierende Wirkung einer rotierenden Masse dazu zunutze, das Portal vor einer unerwünschten Drehbewegung zu schützen bzw. dieser Drehbewegung entgegenzuwirken. Dabei wirkt die Drehimpulserhaltung der zumindest einen rotierenden Masse einer unerwünschten Rotation um zumindest eine Achse entgegen, die von der Drehachse der Masse, also der Kreiselachse, abweicht.According to a basic idea of the invention, a machine part in a coordinate measuring machine (CMM), which is a movable portal of the CMM and is to be moved in a translational manner, is provided with a rotating or rotatable mass. The rotating mass acts as a gyroscope and has an angular momentum when rotating. The invention makes use of the stabilizing effect of a rotating mass to protect the portal from an undesirable rotary movement or to counteract this rotary movement. The conservation of angular momentum of the at least one rotating mass counteracts an undesirable rotation about at least one axis that deviates from the axis of rotation of the mass, i.e. the gyroscope axis.

Die Erfindung wird bei einem Koordinatenmessgeräten (KMG) angewendet, welches nachfolgend auch als „Maschine“ bezeichnet wird. Das Portal des KMG wird nachfolgend auch als „Maschinenteil“ bezeichnet.The invention is applied to a coordinate measuring machine (CMM), which is also referred to below as the "machine". The portal of the CMM is also referred to below as the "machine part".

Unter einem Kreisel ist in diesem Zusammenhang ein um eine Drehachse rotierbarer Körper zu verstehen, der aufgrund seines Trägheitsmoments um die genannte Drehachse bei Rotation einen endlichen Drehimpuls aufweist.In this context, a gyroscope is understood to be a body that can rotate about an axis of rotation and that has a finite angular momentum when rotating about said axis of rotation due to its moment of inertia.

Eine Stabilisierung des Maschinenteils gegen eine unerwünschte Rotation kann durch geeignete Einstellung eines Drehimpulses erzielt werden. Je größer die Masse des Maschinenteils ist, desto größer wird üblicherweise der Drehimpuls eingestellt, um eine Stabilisierung zu erreichen. Der Drehimpuls ergibt sich als Produkt aus dem Trägheitsmoment der rotierenden Masse und der Winkelgeschwindigkeit.The machine part can be stabilized against unwanted rotation by setting an appropriate angular momentum. The greater the mass of the machine part, the greater the angular momentum is usually set to achieve stabilization. The angular momentum is the product of the moment of inertia of the rotating mass and the angular velocity.

Angegeben wird von der Erfindung ein Verfahren zum Reduzieren einer unerwünschten Rotation eines translatorisch bewegten Maschinenteils im Betrieb eines KMG um zumindest eine Maschinenteil-Drehachse, wobei das Maschinenteil ein verfahrbares Portal ist und wobei die Rotation in Folge einer Krafteinwirkung zur Erzeugung einer translatorischen Bewegung des Portals auftritt, wobei an dem Portal eine als Kreisel rotierbare erste Masse angekoppelt ist, und das Verfahren aufweist:

  • - Einwirken einer Kraft in eine Translationsrichtung und translatorisches Bewegen des Portals in die Translationsrichtung und gleichzeitig
  • - Rotieren der ersten Masse um eine erste Masse-Drehachse, die quer, insbesondere vertikal, zu der zumindest einen Maschinenteil-Drehachse steht und die in die Translationsrichtung ausgerichtet ist.
The invention specifies a method for reducing an undesirable rotation of a machine part that is moved in translation during operation of a CMM about at least one machine part rotation axis, wherein the machine part is a movable gantry and wherein the rotation occurs as a result of a force acting to generate a translational movement of the gantry, wherein a first mass that can be rotated as a gyroscope is coupled to the gantry, and the method comprises:
  • - Applying a force in a translational direction and translational movement of the portal in the translational direction and at the same time
  • - Rotating the first mass about a first mass rotation axis which is transverse, in particular vertical, to the at least one machine part rotation axis and which is aligned in the translation direction.

Erfindungsgemäß ist es insbesondere vorgesehen, die erste Masse, oder weitere solcher rotierbarer Massen (wie eine nachfolgend noch genannte zweite rotierbare Masse), permanent, auf vorzugsweise hoher Drehzahl, zu rotieren. Eine permanente Rotation bedeutet, dass die Masse im Betrieb der Maschine oder in Betriebsbereitschaft der Maschine unabhängig davon rotiert, ob das Maschinenteil bewegt wird.According to the invention, it is particularly provided that the first mass, or further such rotatable masses (such as a second rotatable mass mentioned below), rotate permanently, preferably at a high speed. Permanent rotation means that the mass rotates when the machine is operating or when the machine is ready for operation, regardless of whether the machine part is being moved.

Die rotierbare erste Masse ist vorzugsweise ein Rotationskörper. Selbiges gilt vorzugsweise für eine nachfolgend noch erwähnte zweite rotierbare Masse.The rotatable first mass is preferably a rotational body. The same preferably applies to a second rotatable mass mentioned below.

Die erste Masse-Drehachse verläuft vorzugsweise durch den Schwerpunkt der ersten Masse. Entsprechendes gilt vorzugsweise auch für eine weiter unten noch genannte zweite rotierbare Masse.The first mass rotation axis preferably runs through the center of gravity of the first mass. The same preferably also applies to a second rotatable mass mentioned below.

Wenn mehrere Maschinenteildrehachsen vorhanden sind, dann steht die Massedrehachse quer zu zumindest einer der Maschinenteildrehachsen. Bei zwei Maschinenteil-Drehachsen steht also die Massedrehachse quer, insbesondere vertikal, zu zumindest einer der beiden Maschinenteil-Drehachsen. Bei drei Maschinenteildrehachsen steht die Masse-Drehachse quer, insbesondere senkrecht, zu zumindest zwei der drei Maschinenteil-Drehachsen. Dies gilt sowohl für eine oben erwähnte erste Masse-Drehachse wie auch für eine nachfolgend noch erwähnte zweite Masse-Drehachse.If there are several machine part rotation axes, then the mass rotation axis is perpendicular to at least one of the machine part rotation axes. If there are two machine part rotation axes, the mass rotation axis is perpendicular, in particular vertical, to at least one of the two machine part rotation axes. If there are three machine part rotation axes, the mass rotation axis is perpendicular, in particular vertical, to at least two of the three machine part rotation axes. This applies both to a first mass rotation axis mentioned above and to a second mass rotation axis mentioned below.

In einer Ausführungsform des Verfahrens ist die erste Masse-Drehachse in die Translationsrichtung ausgerichtet. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass durch eine einzige rotierbare Masse einer unerwünschten Rotation des Maschinenteils um zwei Maschinenteil-Drehachsen entgegengewirkt werden kann, wie in Ausführungsbeispielen noch gezeigt.In one embodiment of the method, the first mass rotation axis is aligned in the translation direction. This provides the advantage that an undesirable rotation of the machine part about two machine part rotation axes can be counteracted by a single rotatable mass, as shown in embodiments.

In einer weiteren Ausführungsform liegen die erste Masse-Drehachse und der Vektor der Kraft, die in Translationsrichtung einwirkt, auf einer Geraden. Anders ausgedrückt sind die erste Masse-Drehachse und der Kraftvektor in dieser Ausführungsform fluchtend. Besonders bevorzugt verläuft die erste Masse-Drehachse durch den Schwerpunkt der ersten Masse. In diesem Fall liegen der Schwerpunkt der Masse und der Kraftvektor auf einer Geraden. Hierdurch wird bewirkt, dass kein unerwünschtes Drehmoment auf die rotierende erste Masse durch die angreifende Kraft eingeleitet wird. Anders ausgedrückt wird die Exzentrizität des Schwerpunktes des Maschinenteils durch die angekoppelte erste Masse nicht geändert oder gar erhöht und die erste Masse verhält sich insoweit neutral.In a further embodiment, the first mass rotation axis and the vector of the force acting in the translation direction lie on a straight line. In other words, the first mass rotation axis and the force vector are aligned in this embodiment. The first mass rotation axis particularly preferably runs through the center of gravity of the first mass. In this case, the center of gravity of the mass and the force vector lie on a straight line. This ensures that no undesirable torque is introduced onto the rotating first mass by the applied force. In other words, the eccentricity of the center of gravity of the machine part is determined by the coupled first Mass is not changed or even increased and the first mass behaves neutrally in this respect.

In einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren angegeben, wobei an dem Maschinenteil eine als Kreisel rotierbare erste Gegenmasse angekoppelt ist, welche um die gleiche erste Masse-Drehachse rotierbar ist wie die erste Masse und welche auf einer der rotierbaren ersten Masse abgewandten Seite des Maschinenteils angekoppelt ist. Das Verfahren umfasst weiterhin:

  • - Rotieren der ersten Gegenmasse um die erste Masse-Drehachse, wobei aus derselben Betrachtungsperspektive die Drehrichtung der ersten Gegenmasse gegenläufig zu der die Drehrichtung der ersten Masse ist.
In a further embodiment, a method is specified, wherein a first counter mass that can rotate as a gyroscope is coupled to the machine part, which counter mass can rotate about the same first mass rotation axis as the first mass and which is coupled on a side of the machine part facing away from the rotatable first mass. The method further comprises:
  • - Rotating the first countermass about the first mass rotation axis, whereby from the same viewing perspective the direction of rotation of the first countermass is opposite to the direction of rotation of the first mass.

Durch vorangehend genannte Ausführungsform wird folgender Vorteil erzielt: Tritt eine unerwünschte Drehung des Maschinenteils auf, eine Drehung, die trotz Drehimpulserhaltung der rotierenden ersten Masse nicht verhindert werden kann, dann tritt an der ersten Masse, die kreiselförmig bewegt wird, eine Präzessionskraft auf. Durch diese Präzessionskraft, die quer sowohl zu der ersten Massedrehachse als auch quer zur der den Kreisel verkippenden Kraft ist, wird eine Fehlbewegung in Form einer Rotation des Maschinenteils bewirkt. Anders ausgedrückt: Durch eine unerwünschte Rotation des Maschinenteils wird die Kreiselachse ausgelenkt und der Kreisel, gebildet aus der rotierenden ersten Masse, reagiert in einer Präzessionsbewegung, welche wiederum zu einer Fehlbewegung des Maschinenteils führt. Durch die erwähnte erste Gegenmasse und die beschriebene Rotation der ersten Gegenmasse wird dieser Effekt neutralisiert. Die erste Gegenmasse reagiert ebenfalls in oben dargestellter Art und Weise wie die erste Masse, nur dass die Präzessionsbewegung entgegengesetzt ist und Präzessionskräfte entgegengesetzt sind und sich neutralisieren. Die erste Gegenmasse weist bei der Rotation vorzugsweise den gleichen Drehimpuls auf wie die erste Masse. Die erste Masse und die erste Gegenmasse sind vorzugsweise symmetrisch an dem Maschinenteil, auf entgegengesetzten Seiten, angekoppelt.The above-mentioned embodiment achieves the following advantage: If an undesired rotation of the machine part occurs, a rotation that cannot be prevented despite the conservation of angular momentum of the rotating first mass, then a precessional force occurs on the first mass, which is moved in a gyroscopic manner. This precessional force, which is transverse to both the first mass rotation axis and the force tilting the gyro, causes an incorrect movement in the form of a rotation of the machine part. In other words: An undesired rotation of the machine part deflects the gyro axis and the gyro, formed from the rotating first mass, reacts in a precessional movement, which in turn leads to an incorrect movement of the machine part. This effect is neutralized by the first counter mass mentioned and the described rotation of the first counter mass. The first counter mass also reacts in the manner described above as the first mass, except that the precessional movement is opposite and precessional forces are opposite and neutralize each other. The first counter mass preferably has the same angular momentum as the first mass during rotation. The first mass and the first counter mass are preferably coupled symmetrically to the machine part, on opposite sides.

In einer weiteren Ausführungsform ist an dem Maschinenteil eine als Kreisel rotierbare zweite Masse angekoppelt und das Verfahren umfasst weiterhin:

  • - Rotieren der zweiten Masse um eine zweite Masse-Drehachse, die quer, insbesondere vertikal, zu der ersten Masse-Drehachse steht und die quer, insbesondere vertikal, zu der zumindest einen Maschinenteil-Drehachse, steht.
In a further embodiment, a second mass rotatable as a gyroscope is coupled to the machine part and the method further comprises:
  • - Rotating the second mass about a second mass rotation axis which is transverse, in particular vertical, to the first mass rotation axis and which is transverse, in particular vertical, to the at least one machine part rotation axis.

In vorangehend genannter Ausführungsform werden drei unerwünschte Rotationsfreiheitsgrade des Maschinenteils unterdrückt, wie nachfolgend in Beispielen noch erläutert.In the above-mentioned embodiment, three undesirable rotational degrees of freedom of the machine part are suppressed, as explained below in examples.

In einer Weiterbildung der vorangehend genannten Ausführungsform ist an dem Maschinenteil eine als Kreisel rotierbare zweite Gegenmasse angekoppelt, welche um die gleiche zweite Masse-Drehachse rotierbar ist wie die zweite Masse und welche auf einer der rotierbaren ersten Masse abgewandten Seite des Maschinenteils angekoppelt ist. Das Verfahren umfasst weiterhin:

  • - Rotieren der zweiten Gegenmasse um die zweite Masse-Drehachse, wobei aus derselben Betrachtungsperspektive die Drehrichtung der zweiten Gegenmasse gegenläufig ist zu der die Drehrichtung der zweiten Masse.
In a further development of the above-mentioned embodiment, a second counter mass that can be rotated as a gyroscope is coupled to the machine part, which counter mass can be rotated about the same second mass rotation axis as the second mass and which is coupled to a side of the machine part facing away from the rotatable first mass. The method further comprises:
  • - Rotating the second countermass about the second mass rotation axis, whereby from the same viewing perspective the direction of rotation of the second countermass is opposite to the direction of rotation of the second mass.

Erwähnte zweite Gegenmasse hat die gleichen Funktionen und Vorteile wie eine oben erläuterte erste Gegenmasse.The mentioned second countermass has the same functions and advantages as a first countermass explained above.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Koordinatenmessgerät, aufweisend:

  • - ein in eine Translationsrichtung verfahrbares Portal,
  • - einen an dem Portal starr befestigten ersten Motor,
  • - eine erste Masse, die von dem ersten Motor um eine erste Masse-Drehachse kreiselförmig rotierbar ist, d.h. in eine Kreisel-Rotation versetzbar ist, wobei die erste Masse-Drehachse in die Translationsrichtung ausgerichtet ist.
In a further aspect, the invention relates to a coordinate measuring machine comprising:
  • - a portal that can be moved in a translation direction,
  • - a first motor rigidly attached to the portal,
  • - a first mass which can be rotated in a gyroscopic manner about a first mass rotation axis by the first motor, ie can be set into a gyroscopic rotation, wherein the first mass rotation axis is aligned in the translation direction.

Die Maschine kann als weitere Komponente aufweisen:

  • - einen Antrieb, durch welchen eine Antriebskraft in das Maschinenteil in Translationsrichtung eingeleitet werden kann,
  • - eine Steuerung/Regelung zur Steuerung/Regelung der Winkelgeschwindigkeit der ersten Masse und gegebenenfalls einer weiterhin vorhanden, unten genannten zweiten Masse. Durch genannte Steuerung kann der Drehimpuls der Masse eingestellt werden.
The machine may have additional components:
  • - a drive through which a driving force can be introduced into the machine part in the translational direction,
  • - a control/regulation for controlling/regulating the angular velocity of the first mass and, if applicable, of a second mass mentioned below. The angular momentum of the mass can be adjusted by means of said control.

Genannte Maschine kann alle strukturellen Komponenten aufweisen, die zuvor bereits anhand eines erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert wurden. Ebenso kann die Maschine zur Durchführung eines jeglichen vorangehend genannten Verfahrens, in allgemeiner oder spezieller Ausführungsform, eingerichtet sein.Said machine can have all structural components that have already been explained above with reference to a method according to the invention. Likewise, the machine can be set up to carry out any of the methods mentioned above, in a general or specific embodiment.

Dadurch, dass die erste Masse-Drehachse in die Translationsrichtung ausgerichtet ist, wird der Vorteil erzielt, dass durch eine einzige Masse zwei unerwünschte Rotationen des Maschinenteils, die als besonders unerwünscht angesehen werden, verringert oder unterdrückt werden können.The fact that the first mass rotation axis is aligned in the translation direction has the advantage that two undesirable rotations of the machine part, the are considered particularly undesirable, can be reduced or suppressed.

In einer weiteren Ausführungsform sind der Motor und die erste Masse derart positioniert, dass der Schwerpunkt eines Verbunds aus dem Motor und der ersten Masse auf einem Vektor einer Kraft liegt, durch die das Maschinenteils in Translationsrichtung verfahrbar ist. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass ein Verbund aus Motor und erster Masse nicht auf die Exzentrizität des Schwerpunktes des Maschinenteils relativ zu der angreifenden Kraft beiträgt oder diese gar vergrößert.In a further embodiment, the motor and the first mass are positioned such that the center of gravity of a combination of the motor and the first mass lies on a vector of a force by means of which the machine part can be moved in the translation direction. This provides the advantage that a combination of motor and first mass does not contribute to the eccentricity of the center of gravity of the machine part relative to the acting force or even increases it.

In einer Ausführungsform weist die Maschine auf:

  • - einen an dem Maschinenteil starr befestigten zweiten Motor,
  • - eine zweite Masse, die von dem zweiten Motor um eine zweite Masse-Drehachse kreiselförmig rotierbar ist.
In one embodiment, the machine comprises:
  • - a second motor rigidly attached to the machine part,
  • - a second mass which can be rotated in a gyroscopic manner by the second motor about a second mass rotation axis.

In einer weiteren Ausführungsform sind die erste Masse und/oder die zweite Masse, sofern die zweite Masse ebenfalls vorhanden ist, vakuum-verkapselt. Hierdurch wird eine Reibungsverringerung zur Umgebungsluft erzielt. Im Betrieb der Maschine werden die Massen üblicherweise mit hoher Winkelgeschwindigkeit rotiert. Durch vorangehend genannte Ausführungsform kann dies reibungsärmer und energiesparender erfolgen. In einer speziellen Variante sind sowohl der Motor als auch die Masse vakuum-verkapselt.In a further embodiment, the first mass and/or the second mass, if the second mass is also present, are vacuum-encapsulated. This reduces friction with the ambient air. When the machine is in operation, the masses are usually rotated at high angular speeds. The above-mentioned embodiment allows this to be done with less friction and in a more energy-efficient manner. In a special variant, both the motor and the mass are vacuum-encapsulated.

Die Verwirklichung weiterer, bei dem Verfahren genannter gegenständlicher Merkmale bei einer erfindungsgemäßen Maschine bezieht sich insbesondere auch auf eine vorangehend genannte erste Gegenmasse und/oder eine vorangehend genannte zweite Gegenmasse. Insbesondere kann die Maschine aufweisen:

  • - einen an dem Maschinenteil starr befestigten ersten Gegenmasse-Motor,
  • - eine erste Gegenmasse, die von dem ersten Gegenmasse-Motor um die erste Masse-Drehachse kreiselförmig rotierbar ist.
The realization of further objective features mentioned in the method in a machine according to the invention also relates in particular to a previously mentioned first counterweight and/or a previously mentioned second counterweight. In particular, the machine can have:
  • - a first counterweight motor rigidly attached to the machine part,
  • - a first countermass which can be rotated in a gyroscopic manner about the first mass rotation axis by the first countermass motor.

Insbesondere kann die Maschine aufweisen:

  • - einen an dem Maschinenteil starr befestigten zweiten Gegenmasse-Motor,
  • - eine zweite Gegenmasse, die von dem zweiten Gegenmasse-Motor um die zweite Masse-Drehachse kreisförmig rotier ist.
In particular, the machine may have:
  • - a second counterweight motor rigidly attached to the machine part,
  • - a second countermass which is circularly rotated by the second countermass motor about the second mass rotation axis.

Es ist die erste Gegenmasse insbesondere aus der gleichen Betrachtungsperspektive gegenläufig zu der ersten Masse rotierbar. Es ist insbesondere die zweite Gegenmasse aus gleicher Betrachtungsperspektive gegenläufig zu der zweiten Masse rotierbar, wie vorangehend bei dem Verfahren beschrieben.The first counter mass can be rotated in the opposite direction to the first mass, in particular from the same viewing perspective. The second counter mass can be rotated in the opposite direction to the second mass, in particular from the same viewing perspective, as previously described in the method.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:

  • 1 ein Koordinatenmessgerät in Portalbauweise mit möglichen rotatorischen Bewegungsfehlern des Portals,
  • 2 ein erfindungsgemäßes Koordinatenmessgerät, ausschnittweise, mit einer rotierbaren Masse,
  • 3 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Koordinatenmessgeräts, ausschnittweise, mit einer rotierenden Masse,
  • 4 ein erfindungsgemäßes Koordinatenmessgerät mit zwei rotierenden Massen und
  • 5 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Koordinatenmessgerät mit einer ersten Masse und einer ersten Gegenmasse.
The invention is described below using exemplary embodiments. They show:
  • 1 a coordinate measuring machine in gantry design with possible rotational movement errors of the gantry,
  • 2 a coordinate measuring machine according to the invention, in sections, with a rotatable mass,
  • 3 another embodiment of a coordinate measuring machine according to the invention, in detail, with a rotating mass,
  • 4 a coordinate measuring machine according to the invention with two rotating masses and
  • 5 a section of a coordinate measuring machine according to the invention with a first mass and a first counter mass.

Das in 1 gezeigte Koordinatenmessgerät 1 ist in Portalbauweise ausgeführt. Vorhanden sind die Basis 2 und das entlang der Basis verfahrbare Portal 3, welches in Y-Richtung verfahrbar ist (siehe Koordinatensystem oben rechts). Das Portal 3 weist die Säulen 4, 5 und die Traverse 6 auf. Der nicht näher dargestellte Antrieb für das Portal befindet sich innerhalb der Führung 7. An der Traverse 6 ist die Pinole 8 angebracht, die in X-Richtung entlang der Traverse 6 verfahrbar ist. Das an der Pinole angebrachte Tastsystem 9 ist in Z-Richtung verfahrbar.This in 1 The coordinate measuring machine 1 shown is of gantry design. It has the base 2 and the gantry 3, which can be moved along the base and in the Y direction (see coordinate system top right). The gantry 3 has the columns 4, 5 and the traverse 6. The drive for the gantry, not shown in detail, is located within the guide 7. The quill 8 is attached to the traverse 6 and can be moved in the X direction along the traverse 6. The touch system 9 attached to the quill can be moved in the Z direction.

Zum Verfahren des Portals 3 in Y-Richtung wird durch den nicht näher dargestellten Antrieb eine Kraft F, die in Form eines Pfeils eingezeichnet ist, in den Fuß der Säule 4 eingeleitet. Der Schwerpunkt S des Portals 3 liegt höher als der Angriffspunkt der Kraft F, betrachtet in Z-Richtung. Hierdurch entstehen zumindest zwei Bewegungsfehler des Portals. Zum einen wird das Portal um die Maschinenteil-Drehachse MDX verkippt. Eine Verkippung um die Maschinenteil-Drehachse MDX wird auch als Nicken bezeichnet. Weiterhin wird das Portal um die Maschinenteil-Drehachse MDZ verdreht, wobei die Drehrichtung, wie auch bei der Drehung um MDX durch einen Pfeil dargestellt ist. Die Rotation um MDZ wird auch als Gierbewegung bezeichnet. Beide unerwünschten Rotationen resultieren dadurch, dass die Kraft F exzentrisch zum Schwerpunkt S an dem Portal angreift. Die Verschiebung des Portals in Y-Richtung ist gewünscht. Sie ist die gewollte Bewegung des Portals. Eine Rotation des Portals um die Maschinenteil-Drehachse MDY findet in diesem Fall nicht statt, da sie durch die angreifende Kraft F, welche hier angewandt wird, nicht erzeugt wird. Prinzipiell ist aber eine Rotation um MDY durch anderweitige Einflüsse möglich. Die Rotation um MDY wird auch als Rollbewegung bezeichnet.To move the gantry 3 in the Y direction, a force F, shown in the form of an arrow, is introduced into the base of column 4 by the drive (not shown in more detail). The center of gravity S of the gantry 3 is higher than the point of application of the force F, viewed in the Z direction. This results in at least two movement errors in the gantry. Firstly, the gantry is tilted about the machine part rotation axis MD X. Tilting about the machine part rotation axis MD X is also referred to as pitching. Furthermore, the gantry is rotated about the machine part rotation axis MD Z , with the direction of rotation being shown by an arrow, as is the case with rotation about MD X. Rotation about MD Z is also referred to as yaw. Both undesirable rotations result from the force F acting on the gantry eccentrically to the center of gravity S. The displacement of the gantry in the Y direction is desired. It is the intended movement of the gantry. In this case, the portal does not rotate around the machine part rotation axis MD Y , as it is not supported by the force F applied here. is generated. In principle, however, a rotation around MD Y is possible due to other influences. The rotation around MD Y is also referred to as rolling motion.

In 2 sind bei der Maschine, dem KMG 100, das Portal 3 und die Führung 7 des KMG aus 1 ausschnittweise dargestellt. Weitere Teile sind der Vereinfachung halber weggelassen. Die Masse M1 in Form einer Scheibe ist über die Achse 10 an den Motor 11 angekoppelt, der die Achse 10 antreibt. Der Motor 11 ist starr an der Säule 4 befestigt. Die Masse M1 ist um die Masse-Drehachse DY rotierbar. Wenn die Masse M1 im Uhrzeigersinn, wie hier gezeigt, oder im Gegenuhrzeigersinn rotiert wird, wird eine Stabilisierung gegen die Verdrehung des Portals 3 um die Maschinenteil-Drehachsen MDX und MDZ erzielt. Durch eine Rotation des Portals um MDX würde die Drehachse DY des rotierenden Kreisels M1 verkippt. Dem wiedersetzt sich der Kreisel aufgrund der Drehimpulserhaltung. Ebenso ist dies der Fall bei einer Rotation des Portals um MDZ.In 2 On the machine, the CMM 100, the portal 3 and the guide 7 of the CMM are made of 1 shown in detail. Other parts have been omitted for the sake of simplicity. The mass M1 in the form of a disk is coupled via the axis 10 to the motor 11, which drives the axis 10. The motor 11 is rigidly attached to the column 4. The mass M1 can rotate about the mass axis of rotation D Y. If the mass M1 is rotated clockwise, as shown here, or counterclockwise, this stabilizes the gantry 3 against rotation about the machine part axes of rotation MD X and MD Z. If the gantry rotates about MD X , the axis of rotation D Y of the rotating gyroscope M1 would tilt. The gyroscope resists this due to the conservation of angular momentum. This is also the case if the gantry rotates about MD Z.

In 3 ist bei der Maschine, dem KMG 200, die Masse M1 auf gleiche Weise an der Säule 5 angebracht und rotiert in diesem Fall um die Masse-Drehachse DX. Hierdurch werden Rotationen des Portals um MDY, was in diesem Beispiel weniger relevant ist, und MDZ gehemmt oder unterdrückt, zumindest vermindert. Nicht unterdrückt wird eine Rotation des Portals 3 um die Maschinenteil-Drehachse MDX.In 3 In the machine, the CMM 200, the mass M1 is attached to the column 5 in the same way and in this case rotates about the mass rotation axis D X . As a result, rotations of the gantry about MD Y , which is less relevant in this example, and MD Z are inhibited or suppressed, or at least reduced. A rotation of the gantry 3 about the machine part rotation axis MD X is not suppressed.

In 4 ist es bei der Maschine, dem KMG 300, daher vorgesehen, eine zweite Masse M2 an der Traverse 6 anzubringen, die um die zweite Masse-Drehachse DZ rotiert wird.In 4 The machine, the KMG 300, is therefore designed to have a second mass M2 attached to the traverse 6, which is rotated about the second mass rotation axis D Z.

Durch den Kreisel der rotierenden Masse M2 wird eine Verdrehung des Portals um MDX und MDY gehemmt. Die Masse M2 ist über die Achse 12 mit dem Motor 13 verbunden, welcher starr an der Traverse 6 befestigt ist. Beim Aufbau der 4 wird also durch die Masse M1 eine Rotation des Portals 3 um MDY und MDZ verhindert, während durch die Masse M2 eine Rotation des Portals 3 um MDX und MDY verhindert wird. Der Rotationsfreiheitsgrad des Portals um MDY wird also durch beide Kreise, mit der Masse M1 und mit der Masse M2, gehemmt. In dem vorliegenden Aufbau ist aber die Rotation des Portals 3 um MDY weniger relevant. Daher ist die Ausführungsform der 2 besonders vorteilhaft. Darin ist die Drehachse DY der Masse M1 in Translationsrichtung Y ausgerichtet und es werden die durch die Translationen Y hervorgerufenen Rotationen um MDX und MDZ mit nur einem Kreisel verhindert. Besonders vorteilhaft ist eine hier nicht gezeigte bauliche Ausführungsform, in welcher die Rotationsachse DY der Masse M1 und der Vektor der Kraft F auf einer Flucht liegen.The gyro of the rotating mass M2 prevents the portal from rotating around MD X and MD Y. The mass M2 is connected via the axis 12 to the motor 13, which is rigidly attached to the traverse 6. When setting up the 4 Thus, the rotation of the portal 3 around MD Y and MD Z is prevented by the mass M1, while the rotation of the portal 3 around MD X and MD Y is prevented by the mass M2. The rotational degree of freedom of the portal around MD Y is thus inhibited by both circles, with the mass M1 and with the mass M2. In the present structure, however, the rotation of the portal 3 around MD Y is less relevant. Therefore, the embodiment of the 2 particularly advantageous. In this case, the axis of rotation D Y of the mass M1 is aligned in the direction of translation Y and the rotations about MD X and MD Z caused by the translations Y are prevented with just one gyroscope. A structural embodiment not shown here is particularly advantageous in which the axis of rotation D Y of the mass M1 and the vector of the force F are aligned.

In 5 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, in dem gegenüber der Masse M1, die auf gleiche Art und Weise wie in 2 angebracht ist, eine Gegenmasse GM1 rotierbar an das Portal 3, hier die Säule 4 des Portals, angekoppelt ist. Die Gegenmasse GM1 ist um die gleiche Masse-Drehachse DY rotierbar wie die Masse M1. Die Gegenmasse GM1 ist ebenfalls über einen Motor 14, der ein Gegenmasse-Motor ist, und die Achse 15 an die Säule 4 angekoppelt. Der Gegenmasse-Motor 14 ist starr mit der Säule 4 verbunden. Angenommen, das Portal 3 aus 2 wird trotz der Drehimpulserhaltung des durch die Masse M1 gebildeten Kreisels um die Achse MDX verkippt, passiert Folgendes: Die Drehung des Portals 3 um die Achse MDX, dargestellt auch in 1, bewirkt auch eine Verkippung der Kreiseldrehachse DY des aus M1 gebildeten Kreisels. Dies ist durch den nach unten weisenden Geschwindigkeitsvektor v1 dargestellt, der an dem ausgewählten Massepunkt P1 angreift und die Auslenkung des Kreisels darstellt. Andererseits bewegt sich der Massepunkt P1 der Masse M1 mit der Bahngeschwindigkeit v2. Es resultiert aus beiden Geschwindigkeiten die Geschwindigkeit v3, welche die Präzessionsbewegung beschreibt. Es resultiert eine Präzession im Gegen-Uhrzeigersinn um die Achse DY. Diese Präzessionsbewegung des aus der Masse M1 gebildeten Kreisels würde zu einem rotatorischen Bewegungsfehler des Portals 3 führen, auch wenn dieser nur gering sein sollte. Um eine Kraft auszugleichen, die durch die Präzession des aus der Masse M1 gebildeten Kreisels auf das Portal ausgeübt wird, wird der aus der Gegenmasse GM1 gebildete Kreise im entgegengesetzten Drehsinn gedreht wie der aus der Masse M1 gebildete Kreisel, hier im Uhrzeigersinn. Konstruktionsbedingt wird der ausgewählte Massepunkt P2 der Gegenmasse GM1 nach oben bewegt, wenn der Massepunkt P1 nach unten bewegt wird. Die durch die Verkippung dem Massepunkt P2 aufgezwungene Bewegung (Auslenkung) ist durch den Geschwindigkeitsvektor v1' dargestellt. Andererseits weist der Massepunkt P2 die Bahngeschwindigkeit v2' auf und es resultiert die Geschwindigkeit v3'. Die Präzessionsbewegung des aus der Gegenmasse GM1 gebildeten Kreisels ist genau gegenläufig zu der Präzessionsbewegung des aus der Masse M1 gebildeten Kreisels. Die Effekte der Präzessionsbewegungen auf das Portal 3 bzw. die Säule 4 heben sich daher auf.In 5 an embodiment is shown in which, in relation to the mass M1, which is arranged in the same way as in 2 is attached, a counter mass GM1 is rotatably coupled to the portal 3, here the column 4 of the portal. The counter mass GM1 is rotatable about the same mass rotation axis D Y as the mass M1. The counter mass GM1 is also coupled to the column 4 via a motor 14, which is a counter mass motor, and the axis 15. The counter mass motor 14 is rigidly connected to the column 4. Assume that the portal 3 consists of 2 is tilted around the axis MD X despite the conservation of angular momentum of the gyroscope formed by the mass M1, the following happens: The rotation of the portal 3 around the axis MD X , also shown in 1 , also causes a tilting of the gyro rotation axis D Y of the gyro formed from M1. This is represented by the downward pointing velocity vector v 1 , which acts on the selected mass point P 1 and represents the deflection of the gyro. On the other hand, the mass point P 1 of the mass M1 moves with the orbital velocity v 2 . The result of both speeds is the velocity v 3 , which describes the precessional movement. This results in a precession in an anti-clockwise direction around the axis D Y . This precession movement of the gyro formed from the mass M1 would lead to a rotational movement error of the portal 3, even if this should only be small. In order to compensate for a force exerted on the portal by the precession of the gyro formed from the mass M1, the circle formed from the countermass GM1 is rotated in the opposite direction to the gyro formed from the mass M1, here clockwise. Due to the design, the selected mass point P 2 of the counter mass GM1 is moved upwards when the mass point P 1 is moved downwards. The movement (deflection) imposed on the mass point P 2 by the tilting is represented by the velocity vector v 1 '. On the other hand, the mass point P 2 has the orbital velocity v 2 ' and the resulting velocity is v 3 '. The precessional movement of the gyroscope formed from the counter mass GM1 is exactly the opposite of the precessional movement of the gyroscope formed from the mass M1. The effects of the precessional movements on the portal 3 and the column 4 therefore cancel each other out.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird wie folgt vorgegangen: Es wird die Kraft F auf das Portal 3 aufgebracht und dadurch das Portal in Translationsrichtung Y bewegt. Gleichzeitig werden die in den verschiedenen Ausführungsformen gezeigten Massen M1, M2, GM1 und die jeweils dargestellte Masse-Drehachse rotiert.When carrying out the method according to the invention, the following procedure is followed: The force F is applied to the portal 3 and the portal is thereby moved in the translation direction Y. At the same time, the masses M1, M2, GM1 shown in the various embodiments and the mass rotation axis shown in each case are rotated.

Verfahrensgemäß ist es insbesondere vorgesehen, die Massen M1, M2, GM1 permanent auf vorzugsweise hoher Drehzahl zu rotieren.According to the method, it is particularly provided that the masses M1, M2, GM1 are permanently rotated at preferably high speed.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Maschine, KoordinatenmessgerätMachine, coordinate measuring machine
22
BasisBase
33
Portalportal
4, 54, 5
Säulencolumns
66
Traversetraverse
77
Führungguide
88th
PinoleQuill
99
TastsystemTouch system
1010
Achseaxis
1111
Motorengine
1212
Achseaxis
1313
Motorengine
1414
Motorengine
1515
Achseaxis
100, 200, 300100, 200, 300
Maschine, KoordinatenmessgerätMachine, coordinate measuring machine
DX, DY, DZDX, DY, DZ
Masse-DrehachseMass rotation axis
FF
KraftPower
GM1GM1
GegenmasseCounterweight
M1, M2, M3M1, M2, M3
MasseDimensions
MDX, MDY, MDZMDX, MDY, MDZ
Maschinenteil-DrehachseMachine part rotation axis
P1, P2P1, P2
MassepunktGround point
SS
Schwerpunktmain emphasis
v1, v1'v1, v1'
Geschwindigkeitsvektor der AuslenkungVelocity vector of deflection
v2, v2'v2, v2'
Bahngeschindigkeitsvektor eines MassepunktesOrbital velocity vector of a mass point
v3, v3'v3, v3'
Geschwindigkeitsvektor der PräzessionVelocity vector of precession
YY
TranslationsrichtungTranslation direction

Claims (9)

Verfahren zum Reduzieren einer unerwünschten Rotation eines translatorisch bewegten Maschinenteils (3) im Betrieb eines Koordinatenmessgeräts (100; 200; 300) um zumindest eine Maschinenteil-Drehachse (MDX, MDZ), wobei das Maschinenteil ein verfahrbares Portal (3) ist und wobei die Rotation in Folge einer Krafteinwirkung zur Erzeugung einer translatorischen Bewegung des Portals (3) auftritt, wobei an dem Portal (3) eine als Kreisel rotierbare erste Masse (M1) angekoppelt ist, und das Verfahren aufweist: - Einwirken einer Kraft (F) in eine Translationsrichtung (Y) und translatorisches Bewegen des Portals (3) in die Translationsrichtung (Y) und gleichzeitig - Rotieren der ersten Masse (M1) um eine erste Masse-Drehachse (DY), die quer, insbesondere vertikal, zu der zumindest einen Maschinenteil-Drehachse (MDX, MDZ) steht und in die Translationsrichtung (Y) ausgerichtet ist.Method for reducing an undesired rotation of a translationally moved machine part (3) during operation of a coordinate measuring machine (100; 200; 300) about at least one machine part axis of rotation (MD X , MD Z ), wherein the machine part is a movable gantry (3) and wherein the rotation occurs as a result of a force applied to generate a translational movement of the gantry (3), wherein a first mass (M1) rotatable as a gyroscope is coupled to the gantry (3), and the method comprises: - applying a force (F) in a translation direction (Y) and translationally moving the gantry (3) in the translation direction (Y) and simultaneously - rotating the first mass (M1) about a first mass axis of rotation (D Y ) which is transverse, in particular vertical, to the at least one machine part axis of rotation (MD X , MD Z ) and is aligned in the translation direction (Y). Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Masse-Drehachse (DY) und der Vektor der Kraft (F) auf einer Geraden liegen.Procedure according to Claim 1 , where the first mass rotation axis (D Y ) and the force vector (F) lie on a straight line. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei an dem Portal (3) eine als Kreisel rotierbare erste Gegenmasse (GM1) angekoppelt ist, welche um die gleiche erste Masse-Drehachse (DY) rotierbar ist wie die erste Masse (M1) und welche auf einer der rotierbaren ersten Masse (M1) abgewandten Seite des Portals (3) angekoppelt ist, und das Verfahren weiterhin umfasst: - Rotieren der ersten Gegenmasse (GM1) um die erste Masse-Drehachse (DY), wobei aus derselben Betrachtungsperspektive die Drehrichtung der ersten Gegenmasse (GM1) gegenläufig zu der die Drehrichtung der ersten Masse (M1) ist.Method according to one of the preceding claims, wherein a first countermass (GM1) which can be rotated as a gyroscope is coupled to the portal (3), which is rotatable about the same first mass rotation axis (D Y ) as the first mass (M1) and which is coupled on a side of the portal (3) facing away from the rotatable first mass (M1), and the method further comprises: - rotating the first countermass (GM1) about the first mass rotation axis (D Y ), wherein from the same viewing perspective the direction of rotation of the first countermass (GM1) is opposite to the direction of rotation of the first mass (M1). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei an dem Portal (3) eine als Kreisel rotierbare zweite Masse (M2) angekoppelt ist, und das Verfahren weiterhin umfasst: - Rotieren der zweiten Masse (M2) um eine zweite Masse-Drehachse (DZ), die quer, insbesondere vertikal, zu der ersten Masse-Drehachse (Dy) steht und die quer, insbesondere vertikal, zu der zumindest einen Maschinenteil-Drehachse (MDX), steht.Method according to one of the preceding claims, wherein a second mass (M2) rotatable as a gyroscope is coupled to the portal (3), and the method further comprises: - rotating the second mass (M2) about a second mass rotation axis (D Z ) which is transverse, in particular vertical, to the first mass rotation axis (D y ) and which is transverse, in particular vertical, to the at least one machine part rotation axis (MD X ). Verfahren nach Anspruch 4, wobei an dem Portal (3) eine als Kreisel rotierbare zweite Gegenmasse (GM2) angekoppelt ist, welche um die gleiche zweite Masse-Drehachse (DZ) rotierbar ist wie die zweite Masse (M2) und welche auf einer der rotierbaren ersten Masse (M2) abgewandten Seite des Portals (3) angekoppelt ist, und das Verfahren weiterhin umfasst: - Rotieren der zweiten Gegenmasse (GM2) um die zweite Masse-Drehachse (DZ), wobei aus derselben Betrachtungsperspektive die Drehrichtung der zweiten Gegenmasse (GM2) gegenläufig ist zu der die Drehrichtung der zweiten Masse (M2).Procedure according to Claim 4 , wherein a second countermass (GM2) which can be rotated as a gyroscope is coupled to the portal (3), which can be rotated about the same second mass axis of rotation (D Z ) as the second mass (M2) and which is coupled on a side of the portal (3) facing away from the rotatable first mass (M2), and the method further comprises: - rotating the second countermass (GM2) about the second mass axis of rotation (D Z ), wherein from the same viewing perspective the direction of rotation of the second countermass (GM2) is opposite to the direction of rotation of the second mass (M2). Koordinatenmessgerät (100; 200; 300), aufweisend - ein in eine Translationsrichtung (Y) verfahrbares Portal (3), - einen an dem Portal starr befestigten ersten Motor (11), - eine erste Masse (M1), die von dem ersten Motor (11) um eine erste Masse-Drehachse (DY) kreiselförmig rotierbar ist, wobei die erste Masse-Drehachse (DY) in die Translationsrichtung (Y) ausgerichtet ist.Coordinate measuring machine (100; 200; 300), comprising - a portal (3) movable in a translation direction (Y), - a first motor (11) rigidly attached to the portal, - a first mass (M1) which is gyroscopically rotatable by the first motor (11) about a first mass rotation axis (D Y ), wherein the first mass rotation axis (D Y ) is aligned in the translation direction (Y). Koordinatenmessgerät (100) nach Anspruch 6, wobei der erste Motor (11) und die erste Masse (M1) derart positioniert sind, dass der Schwerpunkt eines Verbunds aus dem ersten Motor (11) und der ersten Masse auf einem Vektor einer Kraft (F) liegt, durch die das Portal (3) in Translationsrichtung (Y) verfahrbar ist.Coordinate measuring machine (100) according to Claim 6 , wherein the first motor (11) and the first mass (M1) are positioned such that the center of gravity of a combination of the first motor (11) and the first mass lies on a vector of a force (F) by means of which the portal (3) can be moved in the translation direction (Y). Koordinatenmessgerät (300) nach einem der Ansprüche 6-7, aufweisend - einen an dem Portal starr befestigten zweiten Motor (13), - eine zweite Masse (M2), die von dem zweiten Motor (13) um eine zweite Masse-Drehachse (DZ) kreiselförmig rotierbar ist.Coordinate measuring machine (300) according to one of the Claims 6 - 7 , comprising - a second motor (13) rigidly attached to the portal, - a second mass (M2) which can be rotated in a gyroscopic manner by the second motor (13) about a second mass rotation axis (D Z ). Koordinatenmessgerät (100; 200; 300) nach einem der Ansprüche 6-8, wobei die erste Masse (M1) und/oder, sofern vorhanden, die zweite Masse (M2) Vakuum-verkapselt sind.Coordinate measuring machine (100; 200; 300) according to one of the Claims 6 - 8th , wherein the first mass (M1) and/or, if present, the second mass (M2) are vacuum-encapsulated.
DE102016221938.3A 2016-11-09 2016-11-09 Method for reducing unwanted rotation of a machine part Active DE102016221938B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016221938.3A DE102016221938B4 (en) 2016-11-09 2016-11-09 Method for reducing unwanted rotation of a machine part

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016221938.3A DE102016221938B4 (en) 2016-11-09 2016-11-09 Method for reducing unwanted rotation of a machine part

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102016221938A1 DE102016221938A1 (en) 2018-05-09
DE102016221938B4 true DE102016221938B4 (en) 2024-06-20

Family

ID=62003379

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016221938.3A Active DE102016221938B4 (en) 2016-11-09 2016-11-09 Method for reducing unwanted rotation of a machine part

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102016221938B4 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4638221A (en) 1984-11-09 1987-01-20 Ferranti Plc Reaction force compensator
DE10006753A1 (en) 2000-02-15 2001-08-16 Zeiss Carl Rotary swivel device has correction unit which is included in each finite component to correct measurement error due to elastic deformation using mathematical model
DE10244426A1 (en) 2002-09-24 2004-04-08 Siemens Ag processing machine
DE60107619T2 (en) 2000-02-03 2005-05-25 Renishaw Plc, Wotton-Under-Edge RETROFREE-FREE ROTARY DRIVE
DE10353050A1 (en) 2003-11-13 2005-06-16 Siemens Ag Device for compensating a caused by the gyrostatic effect torque
US20110277534A1 (en) 2003-09-22 2011-11-17 Renishaw Plc Method of error compensation in a coordinate measuring machine

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4638221A (en) 1984-11-09 1987-01-20 Ferranti Plc Reaction force compensator
DE60107619T2 (en) 2000-02-03 2005-05-25 Renishaw Plc, Wotton-Under-Edge RETROFREE-FREE ROTARY DRIVE
DE10006753A1 (en) 2000-02-15 2001-08-16 Zeiss Carl Rotary swivel device has correction unit which is included in each finite component to correct measurement error due to elastic deformation using mathematical model
DE10244426A1 (en) 2002-09-24 2004-04-08 Siemens Ag processing machine
US20110277534A1 (en) 2003-09-22 2011-11-17 Renishaw Plc Method of error compensation in a coordinate measuring machine
DE10353050A1 (en) 2003-11-13 2005-06-16 Siemens Ag Device for compensating a caused by the gyrostatic effect torque

Also Published As

Publication number Publication date
DE102016221938A1 (en) 2018-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3145629B1 (en) Orbital shaker with balancing device
DE102012104430B4 (en) Vibration control for adjusting the acceleration of a vibration body
AT517539B1 (en) VTOL aircraft with movable mass for control
DE102007025934B4 (en) machine tool
DE102012101979B4 (en) Method and device for generating a relative movement
EP3262333B1 (en) Rotation stabilization device
EP1118104B1 (en) Assembly device
DE10216571A1 (en) Device for moving a working head in space
DE102016221938B4 (en) Method for reducing unwanted rotation of a machine part
WO2011023185A2 (en) Device for compensating torque resulting from the acceleration of redundant additional axes in measuring machines and machine tools, by means of a plurality of compensation masses which move in a coordinated linear manner
DE3638462A1 (en) NUTATION DAMPING DEVICE FOR DOUBLE SPIRAL SPACE VEHICLES
EP2927725A2 (en) Positioning device for space flight applications
DE102011109070B4 (en) Device and set of devices for controlling mechanical vibrations
EP0335116A2 (en) Method of aligning a two axis platform
EP3245422A1 (en) Method for controlling a rotation damper functioning according to the gyroscopic principle
EP0727350A1 (en) Rotorcraft with gyroscopic rotor stabilisation
WO2011020470A1 (en) Holding device for a displaceble sensor
DE102016221950B4 (en) Machine with a device for reducing undesired rotation of a machine part
DE69009209T2 (en) Counter-rotation mechanical stabilization system with separate rotors.
DE19938058B4 (en) Movement device for moving a holding device
DE102020110657B4 (en) Jerk decoupling of active linear drives
DE10027775A1 (en) Counterbalancing system for movable rotating machine tool parts incorporates additional counterweights to eliminate wobble of drive shaft
DE102015101053B4 (en) Camera mount
DE102021110019B4 (en) Jerk decoupling of active linear drives for 3D printing devices
DE2314436A1 (en) Vibration damping system for high yield speed centrifuges - having both electromagnetic and mechanical damping components

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division