WO2011023186A2 - Device for compensating acceleration forces by means of impulse coupling in measuring machines and tool machines in at least one translatory active machine axis - Google Patents

Device for compensating acceleration forces by means of impulse coupling in measuring machines and tool machines in at least one translatory active machine axis Download PDF

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WO2011023186A2
WO2011023186A2 PCT/DE2010/001038 DE2010001038W WO2011023186A2 WO 2011023186 A2 WO2011023186 A2 WO 2011023186A2 DE 2010001038 W DE2010001038 W DE 2010001038W WO 2011023186 A2 WO2011023186 A2 WO 2011023186A2
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Andreas Ehlerding
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    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/41Servomotor, servo controller till figures
    • G05B2219/41191Cancel vibration by positioning two slides, opposite acceleration

Definitions

  • Pulse decoupling in measuring and machine tools in at least
  • Tools and measuring devices are referred to hereinafter as end effectors. Movement devices of a measuring or machine tool, each one
  • axes translational or rotational movement of an end effector relative to a workpiece in an axis of a reference coordinate system of the working space of the machine.
  • Machine axes are those partial movement devices which permit a translatory or rotational movement of a machine element relative to a machine element higher in the hierarchy of the machine, the hierarchy starting at the machine frame as the highest stage and at the machine axes for the direct movement of an end effector as the lowest stage ends.
  • Axes and machine axes may be identical, but they may as well
  • Workpieces can be used are high accelerations of the moving
  • a branch deals with the most anticipated or fast-reacting correction of a predictable or detected motion deviation, ie the error compensation.
  • error prevention knows three sub-branches of solutions. 1. stability, 2. reduction of the moving masses and 3. impulse compensation.
  • the working space of a machine using parallel kinematics is relatively small when compared to a conventional machine of similar dimensions, especially when compared to machines with moving gantries.
  • variable rods In addition, the very complex dynamic behavior of the variable rods and this in conjunction with the heavily loaded joints of a highly accelerated and at the same time very precise movement limits.
  • Swivel head carries An example of this is known from US Pat. No. 7,357,049 B2.
  • WO 93/01021 A1 teaches the parallel superimposed (redundant) movement of longer base axles and shorter additional axles, wherein the additional axles are much smaller due to their smaller paths and spans and thus are lighter, that is to accelerate with less force.
  • a known sub-form of the use of balancing masses is that instead of separately placed and driven balancing masses the input and output side of a moving device relative to a machine (basic) frame in a common axis remain movable and movement predominantly by common
  • This variant is also referred to as jerk or impulse decoupling and is known inter alia from DE 198 10 996 A1.
  • Said storage of the support structure is very complicated and tends to result in a rather unstable overall structure of a corresponding machine.
  • a pulse-decoupled machine axis according to DE 198 10 996 A1 is suitable, on the one hand for the reasons already described, and on the other hand because a redundant supporting axis in the same direction of motion considerably influences the mode of operation of a known impulse decoupling without this being taken into account in WO 2008/14804 A1 , hardly for use as additional axle.
  • At least one spring means to avoid that the side facing away from the tool (drive side) of the pulse-decoupled configuration, in movements of the base axis (ie in the sense of the cited DE 198 10 996 A1, the machine frame) , runs uncontrolled over their axle limits.
  • the first proposal corresponds to an already known from various documents, such as EP 1 724 054 A1 pulse compensation of additional axes (there in a
  • WO 2008/14804 A1 does not disclose any teaching that would be practicable for the operation of pulse-decoupled axes.
  • the object of the invention is therefore, the advantages of the pulse decoupling for
  • a long translationally effective machine axis to be moved payload and one or more of this payload associated balancing masses in the direction of said machine axis parallel to each other slidably and payload and
  • Said second drive system must be able to flexibly avoid the highly accelerated movements of the either driven payload or balancing mass within an application-specific range of motion in the respective direction of movement, preferably while the lower currently active acceleration of said drive system is maintained in its effect at the same time, so that a superimposed acceleration effect arises from both drive systems compared to the payload.
  • a drive is preferably provided for said second drive system, which can generate a constant force regardless of its direction of movement and speed, so that as easily as possible a linear force superimposition of the two drive systems can take place.
  • a linear direct drive in which it is relatively easy, by means of control measures (such as commutation) between a proportionality independent of speed and position
  • the load-bearing structures are completely free from high acceleration forces.
  • the total movement in an axis according to the invention is divided into a high acceleration portion within a relatively small range of motion for the said first drive system and a low acceleration portion within the entire range of motion of the respective axis.
  • the more favorable movement distribution leads to a lower effective space requirement of a machine axis of the same length.
  • An inventively designed machine axis has the following advantages over the alternative prior art, after the impulse decoupling a much higher balancing mass over the payload is provided to restrict the movements of the balancing mass,
  • the total mass of an axis according to the invention is much lower at the same length, at best by an order of magnitude.
  • an axle according to the invention u.a. rather, to be part of a movable machine element, for example in multi-axis configurations.
  • Machine axis to be moved payload and one or more of this payload
  • the type of payload and balancing mass management will depend very much on the circumstances of the application. If, for example, a movement of a machine axis according to the invention is planned transversely to its direction of movement, then the guides and their supporting structures must be suitable for absorbing, in addition to gravity, the occurring acceleration forces in an application-oriented manner, ie in particular with sufficiently low deformation.
  • the forces between the payload and the balancing mass should preferably act on one axis through the center of mass of both masses, which runs parallel to their direction of movement, Otherwise, by means of said guide torques from the relatively high accelerated movement of these masses are introduced into each other in the supporting structures, which can greatly limit the usefulness of such impulse decoupling.
  • payload and balancing mass are each moved in a rather compact form on an axis and preferably also on the same guide and preferably connected to a single drive system with effectively repellent and attractive effect acts essentially along a rod-shaped structure by the centers of gravity of the two driven masses ,
  • Examples could be corresponding voice coil drives, symmetrically arranged common linear drives or ball screw spindle drives.
  • payload and balancing mass are moved side by side, permeable to each other in the transverse profile, so that they can be moved past each other, yet they preferably both have a focus on a common axis of movement through which also acts the effective force of the common drive system.
  • a symmetrically arranged linear drive would be particularly suitable since it avoids the occurrence of disturbing torques most effectively.
  • the balancing mass is guided on the payload, or vice versa, for the reasons already mentioned a symmetrical distribution of the balancing mass, possibly on two separately guided and driven balancing masses is possible.
  • said second drive system also act between leveling compound and supporting structures, as also shown in the concluding illustrated examples.
  • a drive between payload and supporting structures may be preferable because the payload and not the balancing weights are structurally closer to the end effector and thus control and Control influences on said second drive system have a more direct influence on the controlled or controlled size.
  • a machine axis according to the invention should be application-specific with the same
  • Be operated measuring systems such as a conventional linear axis.
  • Position sensors for particularly prominent operating cases such as center position or some defined axis positions are completely sufficient to achieve a correct overall function, since the actual relative position of the balancing weights usually results from such punctual data and calculations during the movement with sufficient accuracy for operational safety.
  • these data are basically rather uninteresting, since a common control of the payload on the two drive systems mainly takes place via a force distribution.
  • Machine dynamics by the additional moving masses and elasticities, so that predominantly the guides of the portals takes place directly on the working plane.
  • first two subspecies are only partially suitable for very long transverse axes with high accelerations, as with increasing distance of the end effector from the suspension, disturbing forces and instabilities occur.
  • the cutting head should be as universally applicable, which in turn leads to a certain minimum size and mass, which complicates a two-dimensional acceleration on stacked axes with momentum compensation.
  • the mobile portal Since the vast majority of base axis configurations have extremely different acceleration potentials in the horizontally acting base axes, so for example with respect to the flatbed laser cutting machines listed above, the mobile portal a much lower acceleration, provided the same precision requirements allowed as a movable structure on the portal, would also be corresponding additional axes suitable for different movement latitudes, in order to achieve comparable properties for each of the two axles in the overall result.
  • This provides an axis configuration that matches the one set up at the beginning
  • An inventive pulse-decoupled axis along a portal requires little additional space and is only slightly larger mass than the standard design.
  • an extremely powerful drive for the highly accelerated motion components in this axis can be provided, which allows a substantial approximation of the acceleration to the level of the additional axis in the other axial direction, and although the portal guides and thus the entire machine frame compared to the variant without impulse decoupling rather is relieved, so with the same requirements a less robust design would be possible.
  • set up machine type could be redesigned.
  • Flatbed laser cutting machines are known, as described for example in US 2005/0103764 A1, which move a projecting arm in an X axis over the material to be processed and an additional axis which is also movable in the X axis (X2 axis) move said arm in a Y axis.
  • the additional axis contains a further possibility of movement carried by it in the vertical Z axis, to which the laser cutting head is finally attached as the end effector of this example.
  • the ball screw or rack and pinion drives commonly used in such machines are usually not capable of applying a constant force to a driven load, regardless of the relative speed of the driven load to its
  • a corresponding drive is preferably provided.
  • the motors for the rack and pinion (there no. 58) and the racks are to be replaced by en pursue linear actuators.
  • This is structurally relatively easy to provide, especially since the linear drives for the said second drive system of a machine axis according to the invention must generate a lower driving force than the drives to be replaced.
  • the active part of the said first drive system according to the invention would then be advantageous, for example, to be mounted on top of the X2 axle device, so that a compact balancing weight above the X2 axle device by means of a passive axle
  • Drive parts is relatively movable in the Y direction to the X2 - axis device.
  • balancing mass is guided on the X2 axle device or whether a separate guide is to be provided in the cantilever arm can be used in a number of constructive ways
  • the load on the cantilever itself would be largely identical in both cases anyway.
  • a single linear drive for the said second drive system of the Y axis could also be provided along the axis of symmetry of the cantilever arm, whose active part is correspondingly mounted in the middle of the X2 axis device.
  • the space released by the replaced drives (there no. 58) can then be used for two symmetrically arranged and driven compact balancing masses with corresponding linear drives, so that the outside dimensions likewise do not change significantly.
  • the guidance of the balancing masses on the X2 axle device should be advantageous over a guide on the cantilever arm, as this would then be rather expensive.
  • the considerable, preferably roughly doubled, additional static load must then be taken into account.
  • the concrete mass of the balancing weights depends on many factors.
  • Acceleration for a Y axis would be 40 m / s 2 .
  • the balancing weight In order for the payload to be able to move 25 cm in a pulse-decoupled manner, the balancing weight must have the same freedom of movement for the same mass of payload and balancing weight.
  • the additional axis would preferably be itself pulse-decoupled or equipped with at least partial pulse compensation.
  • the invention is advantageously applicable to a large number of other machine types, preferably wherever motion sequences with high constant speeds along longer, complexly shaped paths or for other reasons require long paths and frequent high accelerations at the same time.
  • Fig. 1 shows the total view of a laser cutting machine, consisting of a
  • Device (10) is provided in the Y direction. Details of the device (10) are shown in the following FIGS. 2 and 3.
  • the laser cutting machine includes a device cabinet (4) of the control (5) and not shown units, such as drive amplifiers, other electrical components,
  • Laser source and gas supplies contains.
  • the movement of the device (10) along the device (3) in the Y direction also takes place by means of linear direct drives, but in each case on both sides and close to the dashed lines (11) of the device (10) fitting, so that an impairment of freedom of movement within the device (10) is avoided.
  • Said drive allows a maximum acceleration of 15 m / s 2 , and serves the device (10) according to the invention as said relatively low accelerated
  • FIG. 2 shows a device (10) according to the invention in a first particularly preferred embodiment variant of the invention.
  • the device (10) can be moved by means of the guide elements (12) on the guide (11) already shown in FIG.
  • An additional axis unit (20), as a payload according to the invention, for highly accelerating movement of the end effector, here a laser cutting head (21), contains guides (22) and drives (23) for moving the laser cutting head (21) in the X direction, as well as guides ( 25) and drives (26) for moving the balancing weights (24), which cause a pulse compensation of the additional axis in the X direction.
  • the laser cutting head (21) contains a delivery option, not shown, in the Z direction.
  • the entire additional axis unit (20) is guided by means of the guide elements (15) on the same guide as the outer part of the device (10) and by means of
  • the range of motion for the highly acceleratable drive in the Y direction is about 27 cm, but is limited to about 16 cm from the fixed coordinate system of the machine by the opposite movement of payload and balancing mass, which is here assumed to be about 1.5 times the payload ,
  • the additional axis (20) has a range of motion of about 28 cm in the X direction, but is also effectively available without compromise, so that's the lower
  • Acceleration of the X-axis compared to the Y-axis in the calculation of the maximum usable cutting speed is even slightly overcompensated, and thus effectively, using the previously described design rules, a largely constant cutting speed of up to 100 m / min would be available for both axes , wherein using currently commercially available drive components, accelerations of about 70 m / s 2 could be achieved in both axes.
  • Balancing masses (24), here as (34), have been displaced to the outer part of the device (10), that is to say associated with the balancing mass according to the invention for impulse decoupling.
  • Laser cutting head (21) in the X direction takes place here by means of the additional struts (37) having a guided in the Y direction connection to the laser cutting head (21).
  • the laser cutting head (21) can be moved in the X direction with drives of much larger area and correspondingly higher acceleration.
  • the masses of the listed drive elements of the payload (20) are removed, which now has a much higher acceleration with the same driving force.
  • the drive for the same acceleration can be made weaker. Due to the now considerably higher mass ratio between the inventive balancing weight and inventive payload, the usability of the
  • Range of motion for the present invention relatively high-speed drive.
  • the mass ratio between balancing mass and payload changes from assumed 1.5 to 1 in a device according to FIG. 2 to over 3 to 1 in a device according to FIG. 3. Thus, over 75% of the relative
  • Torques which should preferably be compensated by means of separate and appropriate control of the drives (16) and (33), and correspondingly sized balancing weights (34).
  • the acceleration in the cutting contour can be correspondingly up to 100 m / s 2 here .
  • the balancing mass is guided on the supporting structure and the respective other part, in this case the payload, is carried by the former by means of an inner guide running in parallel to the outer guide, so that the separate
  • the invention can also be advantageously used in machines in which the end effector is preferably moved from point to point rather than continuously, when high speeds are to be achieved with minimal vibration excitation of the machine structures, for example by particularly precise punctiform machining or point measurements to perform high throughput.
  • the invention can be used advantageously for a large number of scarcely enumerable applications, in a form that is easily recognizable to the person skilled in the art.

Abstract

The invention enables impulse coupling in measuring machines and tool machines to be used in a particularly efficient manner, comprising machine axes having relatively long translatory movements and which have high acceleration, a net load which is to be displaced along said type of axis and one or several compensation masses associated with said net load being guided in a sliding manner parallel to each other in the direction of said machine axis, and an inlet and outlet of a first drive system which can be accelerated relatively highly being provided on the net load and the compensation mass for the relative movement of said net load and compensation mass. According to the invention, at least one of the parts of said net load or said compensation load also comprise the inlet or the outlet of a second drive system with relatively low acceleration. The other side corresponding to said drive with relatively low acceleration is on the structure supporting the respective machine axis and is used for the common displacement with relatively low acceleration of said net load and compensation mass, along said supporting structure. The superposition of the movement parts with low and high acceleration enables high acceleration along said machine axis.

Description

Einrichtung zur Kompensation von Beschleunigungskräften mittels  Device for compensation of acceleration forces by means of
Impulsentkopplung bei Mess- und Werkzeugmaschinen in mindestens Pulse decoupling in measuring and machine tools in at least
einer translatorisch wirksamen Maschinenachse. a translationally effective machine axis.
Technisches Gebiet und Stand der Technik Technical field and state of the art
Die Fortentwicklung neuer Materialbearbeitungs- , -verbindungs- oder -aufbauverfahren wie Laserschneiden und -schweißen, Hochgeschwindigkeitsfräsen, Rapid Prototyping oder von Nachbearbeitungsverfahren beispielsweise Härten, Beschichten oder Polieren haben zu einer wachsenden Anzahl von Werkzeugmaschinen mit hohen Bewegungsgeschwindigkeiten ihrer Werkzeug- oder Werkstück tragenden Elemente geführt. The advancement of new material processing, bonding or assembly techniques such as laser cutting and welding, high speed milling, rapid prototyping or post-processing such as hardening, coating or polishing have resulted in a growing number of machine tools with high moving speeds of their tool or workpiece carrying members.
Auch bei Messmaschinen werden hohe Geschwindigkeiten angestrebt. Also in measuring machines high speeds are desired.
Werkzeuge und Messeinrichtungen werden im weiteren als Endeffektoren bezeichnet. Bewegungsvorrichtungen einer Mess- oder Werkzeugmaschine, die jeweils eine Tools and measuring devices are referred to hereinafter as end effectors. Movement devices of a measuring or machine tool, each one
translatorische oder rotatorische Bewegung eines Endeffektors relativ zu einem Werkstück in einer Achse eines Referenzkoordinatensystems des Arbeitsraumes der Maschine erlauben, werden im weiteren als Achsen bezeichnet. translational or rotational movement of an end effector relative to a workpiece in an axis of a reference coordinate system of the working space of the machine will be referred to hereinafter as axes.
Als Maschinenachsen werden solche Teilbewegungsvorrichtungen bezeichnet, die eine translatorische oder rotatorische Bewegung eines Maschinenelementes gegenüber einem in der Hierachie der Gesamtstruktur der Maschine höher stehenden Maschinenelement erlauben, wobei die Hierachie beim Maschinengestell als höchste Stufe beginnt und bei den Maschinenachsen zur direkten Bewegung eines Endeffektors als niedrigste Stufe endet.  Machine axes are those partial movement devices which permit a translatory or rotational movement of a machine element relative to a machine element higher in the hierarchy of the machine, the hierarchy starting at the machine frame as the highest stage and at the machine axes for the direct movement of an end effector as the lowest stage ends.
Achsen und Maschinenachsen können identisch sein, aber es können auch Axes and machine axes may be identical, but they may as well
Achsbewegungen, in Bezug zum besagten Referenzkoordinatensystem, aus den Achsbewegungen, with respect to said reference coordinate system, from the
Bewegungen mehrerer Maschinenachsen zusammengesetzt sein. Movements of several machine axes be composed.
Damit die hohen angestrebten Geschwindigkeiten auch bei kompliziert gestalteten Thus the high aimed speeds even with complicated designed
Werkstücken genutzt werden können, sind hohe Beschleunigungen der bewegten Workpieces can be used are high accelerations of the moving
Elemente notwendig. Elements necessary.
In vielen Anwendungen ist es notwendig einen Endeffektor, kontinuierlich und mit möglichst hoher konstanter Relativgeschwindigkeit, an einem mindestens teilweise kompliziert geformten Werkstück entlang zu führen, das relativ zum besagten Endeffektor eine wesentlich höhere Masse und/oder wesentlich größere Abmessungen hat. In many applications, it is necessary to guide an end effector, continuously and with the highest possible constant relative velocity, along an at least partially complicated shaped workpiece, which has a substantially higher mass and / or substantially larger dimensions relative to said end effector.
Dies setzt eine relativ massive und/oder langwegige Führungsstruktur voraus. Je massiver die bewegten Elemente sind, umso höher sind die Kräfte die einerseits notwendig sind um die erwünschten hohen Beschleunigungen zu erzielen und die anderseits entsprechende Rückwirkungen auf tragende oder führende Strukturen verursachen. This requires a relatively massive and / or long-lasting leadership structure. The more massive the moving elements are, the higher are the forces which are necessary on the one hand to achieve the desired high accelerations and on the other hand cause corresponding effects on supporting or guiding structures.
Dies führt zu unerwünschten, meist elastischen, Verformungen dieser Strukturen, was wiederum häufig zu Schwingungen auf den Resonanzfrequenzen aller beteiligten Maschinenelemente führt. This leads to undesirable, usually elastic, deformations of these structures, which in turn often leads to oscillations on the resonance frequencies of all machine elements involved.
All diese Verformungen und Schwingungen führen zur Abweichung zwischen Soll- und Ist-Weg bei der Bewegung eines Endeffektors relativ zum Werkstück.  All of these deformations and oscillations lead to a deviation between the desired and actual path during the movement of an end effector relative to the workpiece.
Es sind verschiedene Lösungsansätze bekannt, um dieses Problem zu mindern. Various approaches are known to mitigate this problem.
Grundsätzlich unterscheidbar sind zwei Hauptzweige, die jedoch in der konkreten Basically distinguishable are two main branches, which however in the concrete
Anwendung durchaus gemeinsam zum Einsatz kommen können. Application can certainly be used together.
Ein Zweig befasst sich mit der möglichst vorwegnehmenden oder schnell reagierenden Korrektur einer vorausberechenbaren oder festgestellten Bewegungsabweichung, also die Fehlerkompensation. A branch deals with the most anticipated or fast-reacting correction of a predictable or detected motion deviation, ie the error compensation.
Ein anderer Zweig, mit dem sich die hier vorliegende Patentanmeldung befasst, versucht die Bewegungsabweichungen von vornherein klein zu halten, also Fehlervermeidung. Another branch, which deals with the present patent application attempts to keep the motion deviations from the outset small, so error prevention.
Die Fehlervermeidung kennt wiederum grundsätzlich drei Unterzweige von Lösungen. 1. Stabilität, 2. Reduktion der bewegten Massen und 3. Impulsausgleich. In turn, error prevention knows three sub-branches of solutions. 1. stability, 2. reduction of the moving masses and 3. impulse compensation.
Fehlervermeidung durch Rigidität der Strukturen und Dämpfung von Schwingungen führt zu massiven Maschinen, die hohe Antriebskräfte benötigen, was somit hohe Anschaffungs- undError avoidance by rigidity of the structures and damping of vibrations leads to massive machines, which require high driving forces, which means high acquisition and
Aufstellungskosten, hohen Energieverbrauch und in vielen Fällen auch hohen Verschleiß bedeutet, also zu hohen Anschaffungs- und Betriebskosten führt. Installation costs, high energy consumption and in many cases also high wear means, thus leading to high acquisition and operating costs.
Diese Kosten übersteigen bei den angestrebten Beschleunigungen häufig den erzielbaren These costs often exceed achievable acceleration rates
Produktivitätsvorteil. Productivity advantage.
Zur Fehlervermeidung durch Reduktion der bewegten Massen sind ebenfalls eine ganze Reihe von Lösungsansätzen bekannt. To avoid errors by reducing the moving masses, a whole series of approaches are also known.
Neben der Verwendung neuartiger Werkstoffe, beispielsweise Kohlefaserverbundstoffe, kommt es auch zum Einsatz alternativer Achskonfigurationen, wie beispielsweise In addition to the use of novel materials, such as carbon fiber composites, it comes also to use alternative Achskonfigurationen, such as
Parallelkinematiken, und dort als Beispiel den sogenannten Hexapoden. Der Grundgedanke dabei ist, dass die verschiedenen benötigten Freiheitsgrade nicht durch eine Aneinanderreihung entsprechend beweglicher "Achsen" erzielt werden, was in seiner Konsequenz bedeutet, dass mit der Anzahl der Achsen die benötigte Stabilität nur durch eine jeweils überproportional schnell ansteigende Maschinenmasse erzielbar ist, sondern indem meist Kinematiken, aus in der Länge veränderlichen Stäben, die überwiegend an Kardan- oder Kugelgelenken frei beweglich sind, einen Endeffektor oder ein Werkstück gemeinsam nebeneinander, also parallel, tragen und diese durch entsprechend koordinierte Längen- oder Positionsänderungen der Stäbe, mit relativ großer Freiheit im Arbeitsraum bewegbar sind. Parallel kinematics, and there as an example the so-called hexapods. The basic idea here is that the various degrees of freedom required are not achieved by a series of correspondingly movable "axes", which means in its consequence that with the number of axles the required stability can only be achieved by a disproportionately fast increasing machine mass, but by usually kinematics, of length-variable rods, which are mainly free to gimbal or ball joints freely movable, an end effector or a workpiece together next to each other, so parallel, and wear them by appropriately coordinated changes in length or position of the rods, with relatively large freedom Working space are movable.
Der Arbeitsraum einer Maschine, die Parallelkinematik verwendet, ist jedoch verhältnismäßig klein, wenn man ihn mit einer konventionellen Maschine ähnlicher Abmessungen vergleicht, insbesondere im Vergleich zu Maschinen mit bewegten Portalen. The working space of a machine using parallel kinematics, however, is relatively small when compared to a conventional machine of similar dimensions, especially when compared to machines with moving gantries.
Außerdem setzt das sehr komplexe dynamische Verhalten der veränderlichen Stäbe und dies im Zusammenspiel mit den stark belasteten Gelenken einer hoch beschleunigten und zugleich sehr exakten Bewegung Grenzen. In addition, the very complex dynamic behavior of the variable rods and this in conjunction with the heavily loaded joints of a highly accelerated and at the same time very precise movement limits.
Es ist auch schon zur Entwicklung von Hybridformen gekommen, die sowohl traditionelle Achsanordnungen als auch Parallelkinematiken kombinieren, z.B. in der Form, dass eine traditionelle Portalmaschine eine Parallelkinematik anstelle eines mehrachsigen It has also come to the development of hybrid forms that combine both traditional axle assemblies and parallel kinematics, e.g. in the form that a traditional gantry machine is a parallel kinematic instead of a multi-axis
Schwenkkopfes trägt. Ein Beispiel hierfür ist aus US 7 357 049 B2 bekannt. Swivel head carries. An example of this is known from US Pat. No. 7,357,049 B2.
Solche Kombinationen weisen zugleich in eine gegenüber der Parallelkinematik nahezu genau entgegengesetzte Entwicklungstendenz, also sogar in das Aneinanderreihen von noch mehr Achsen, die schon seit geraumer Zeit, beispielsweise aus der internationalen Patentanmeldung WO 93/01021 A1 , bekannt geworden ist. At the same time, such combinations have a development tendency which is almost exactly opposite that of parallel kinematics, ie even the juxtaposition of even more axes, which has already become known for some time, for example from International Patent Application WO 93/01021 A1.
WO 93/01021 A1 lehrt die parallel überlagerte (redundante) Bewegung von längeren Basisachsen und kürzeren Zusatzachsen, wobei die Zusatzachsen durch ihre kleineren Wege und Spannweiten sehr viel kleiner bauen und damit leichter sind, also mit weniger Kraft zu beschleunigen. WO 93/01021 A1 teaches the parallel superimposed (redundant) movement of longer base axles and shorter additional axles, wherein the additional axles are much smaller due to their smaller paths and spans and thus are lighter, that is to accelerate with less force.
Dies führt je nach Abwägung eher zu höheren Beschleunigungen Depending on the consideration, this leads to higher accelerations
bei gleichen Kräften, oder geringeren Rückwirkungen bei gleichen Beschleunigungen, so dass sowohl Genauigkeit, als auch Geschwindigkeit hiervon profitieren können. Ganz ähnliches gilt auch für EP 927596 A2, nur dass hier nicht einige Bewegungsachsen mit großen Massen, sozusagen in kleiner und leichterer Form, dupliziert werden, sondern, dass eine redundant wirksame Überlagerung der Bewegung der langen Maschinenachsen durch Kombination aus einer zur Bearbeitungsfläche senkrecht rotierenden und einer hieran gekoppelten Linearachse erreichbar wird. with equal forces, or less repercussions at equal accelerations, so that both accuracy and speed can benefit from this. Quite the same applies to EP 927596 A2, except that not some motion axes with large masses, so to speak in smaller and lighter form, duplicated, but that a redundant effective superposition of the movement of the long machine axes by combining a perpendicular to the working surface and rotating a coupled thereto linear axis is reached.
Auch hiermit können relativ hoch beschleunigte Bewegungen des Wergzeugs gegenüber dem Werkstück erzielt werden, ohne dass hierzu große Massen entsprechend beschleunigt werden müssen.  Again, relatively high-speed movements of the tool relative to the workpiece can be achieved without this large masses must be accelerated accordingly.
Eine der ältesten Fehlervermeidungsstrategien bei Maschinen aller Art, ist die Bewegung von Ausgleichsmassen, oben als Impulsausgleich bezeichnet. Auch für Werkzeugmaschinen ist dieses Verfahren grundsätzlich seit langem bekannt. Dieses Verfahren bietet, je nach spezieller Ausführung, teilweise eine sehr gute Unterdrückung von Schwingungen oder sonstigen störenden Bewegungen von Werkzeugmaschinen, wobei jedoch ein Problem darin besteht, dass praktisch alle bewegten Massen mindestens doppelt vorhanden sein müssen, wenn die Bewegungsbahnen der Ausgleichsmassen nicht übermäßig lang werden sollen. Die zusätzliche Masse wird zwar durch die schwächeren dynamischen Kraftwirkungen aus den jeweils getragen Achsen theoretisch überkompensiert, jedoch immer nur in der Summe der Kräfte in einer Achsrichtung. One of the oldest error avoidance strategies in machines of all kinds is the movement of balancing weights, referred to above as the momentum compensation. For machine tools, this process has been known in principle for a long time. This method offers, depending on the specific embodiment, in part, a very good suppression of vibrations or other disturbing movements of machine tools, but a problem is that virtually all moving masses must be present at least twice, if the trajectories of the balancing weights are not excessively long should. Although the additional mass is theoretically overcompensated by the weaker dynamic force effects from the respective axles borne, but always only in the sum of the forces in one axial direction.
Die Teilbelastungen innerhalb einer Achsrichtung, also innerhalb einer Achsstufe, sind bei hohen Beschleunigungen sehr hoch und der Maschinenaufbau ist insgesamt aufwendig.  The partial loads within an axis direction, ie within an axis stage, are very high at high accelerations and the overall machine structure is complicated.
Eine bekannte Unterform der Verwendung von Ausgleichsmassen besteht darin, dass statt separat platzierter und angetriebener Ausgleichsmassen die An- und Abtriebsseite einer Bewegungsvorrichtung gegenüber einem Maschinen(grund)rahmen in einer gemeinsamen Achse bewegbar bleiben und die Bewegung vorwiegend durch gemeinsame A known sub-form of the use of balancing masses is that instead of separately placed and driven balancing masses the input and output side of a moving device relative to a machine (basic) frame in a common axis remain movable and movement predominantly by common
entgegengesetzt wirksame Kraftwirkung des Antriebes und der Massenverhältnisse von Antriebs- und Abtriebsseite bestimmt werden. In den Maschinenrahmen selbst werden daher keine oder zumindest sehr viel geringere dynamische Kräfte eingeleitet. opposite effective force effect of the drive and the mass ratios of drive and driven side are determined. Therefore, no or at least much lower dynamic forces are introduced into the machine frame itself.
Diese Variante wird auch als Ruck- oder Impulsentkopplung bezeichnet und ist unter anderem aus DE 198 10 996 A1 bekannt. This variant is also referred to as jerk or impulse decoupling and is known inter alia from DE 198 10 996 A1.
Der grundsätzliche Vorteil einer Impulsentkopplung liegt darin begründet, dass es prinzipiell keinen Unterschied zwischen den Antriebskräften von Nutz- und Ausgleichsmasse geben kann, es somit zu einem völligen Impulsausgleich kommt, ohne den Zwang getrennte technische Abläufe exakt zu synchronisieren und theoretisch auch nur ein Antrieb ohne weitere Getriebestufen, gemeinsam für beide angetriebene Massen, benötigt wird. Dies wäre jedoch eine recht idealisierte Betrachtungsweise, da andererseits auch ein Zwang herrscht die gegeneinander bewegbaren Massen miteinander verbunden zu lagern und zu bewegen, so dass sich die Gesamtabmessungen einer translatorisch wirksamen Bewegungsvorrichtung mit Impulsentkoppelten, bei ähnlichen Massen von Nutz- und Ausgleichsmasse, entsprechend leicht verdoppeln können. The fundamental advantage of a pulse decoupling is that there is basically no difference between the driving forces of Nutz- and balancing mass, it thus comes to a complete impulse balance, without the need to synchronize separate technical processes exactly and theoretically only one drive without further Gear stages, common for both driven masses, is needed. However, this would be a rather idealized approach, on the other hand there is a compulsion to store and move the mutually movable masses interconnected so that the overall dimensions of a translationally effective motion device with momentum decoupled, with similar masses of useful and balancing mass, correspondingly easily double can.
Lange Bewegungsspielräume lassen sich daher impulsentkoppelt bisher nur so realisieren, dass als Ausgleichsmasse ein großes Maschinenbauteil genutzt wird, das in der jeweiligen Bewegungsrichtung nicht leicht zum Schwingen angeregt werden kann, beispielsweise eine Traverse oder Brücke, an der entlang die Nutzlast bewegt wird und von der sich mindestens ein massereicher Teil als Ausgleichsmasse jeweils in Gegenrichtung bewegt, im umgekehrt proportionalen Verhältnis zum Massenverhältnis von Nutzlast zu Ausgleichsmasse.  Long range of motion can thus pulse decoupled so far only realize so that as a balancing mass, a large machine component is used, which can not be easily excited to oscillate in the respective direction of movement, for example, a traverse or bridge along which the payload is moved and from the at least one massive part moves as a balancing mass in each case in the opposite direction, in the inversely proportional ratio to the mass ratio of payload to balancing mass.
Dies erfordert entweder eine große aufwendig gelagerte Ausgleichsmasse oder eine entsprechend verschiebbar gelagerte Tragstruktur mit einer relativ großen Masse, um ihre Eigenbewegung möglichst gering zu halten, beides im jeweiligen Fall mit einem Antriebsteil über den gesamten Bewegungssielraum versehen. This requires either a large complex mounted mass or a correspondingly slidably mounted support structure with a relatively large mass to keep their own motion as low as possible, both provided in each case with a drive part over the entire Bewegungssielraum.
Die besagte Lagerung der Tragstruktur ist sehr aufwendig und führt tendenziell dennoch zu einer eher instabileren Gesamtstruktur einer entsprechenden Maschine.  Said storage of the support structure is very complicated and tends to result in a rather unstable overall structure of a corresponding machine.
In DE 10 2004 057 062 A1 ist diese Problematik behandelt worden. Die dort angegebene Lösung führt jedoch wieder zurück zu völlig getrennten und praktisch gleich dimensionierten (Linear)Antrieben im Sinne eines Impulsausgleiches (nicht -entkopplung), lediglich mit der Neuerung, dass der Antrieb der Ausgleichsmasse nur mit den hochbeschleunigten Anteilen der Gesamtbewegung der Nutzmasse beaufschlagt wird, wodurch eine eigene langwegige Führung für die Bewegung der Ausgleichsmasse oder eine überproportional größere Ausgleichsmasse, unnötig wird. In DE 10 2004 057 062 A1 this problem has been dealt with. However, the solution specified there leads back to completely separate and practically equal dimensioned (linear) drives in the sense of a pulse compensation (non-decoupling), only with the innovation that the drive of the balancing mass is acted upon only with the highly accelerated portions of the total movement of the useful mass , making their own langwegige leadership for the movement of the balancing mass or a disproportionately larger balancing mass, unnecessary.
Entsprechend einer bevorzugten Variante der dort beschriebenen Erfindung, kann für die Ausgleichsmasse sogar die Führung der Nutzmasse und die sekundäre (passive) Seite des Linearantriebs mitbenutzt werden. According to a preferred variant of the invention described therein, even the guidance of the useful mass and the secondary (passive) side of the linear drive can be shared for the balancing mass.
Letzteres geht zwar wiederum auf Kosten der nutzbaren Führungslänge, bietet aber den Vorteil, dass durch„sanfte" Nachführung der Ausgleichsmasse mit der Bewegung der Nutzmasse der Abstand zwischen den Einleitungspunkten der hohen Beschleunigungskräfte der beiden Linearantriebe relativ klein bleibt, was die Führungen selbst und die tragenden Strukturen entlastet und ihre Konstruktion und Ausführung vereinfacht. Dieses Verfahren stellt jedoch keine Impulsentkopplung dar, in der die großen Kräfte, die zwischen Nutz und Ausgleichsmasse wirken, gegenüber tragenden Strukturen überhaupt nicht zu Tage treten. Aus WO 2008/14804 A1 (ab Seite 8 - Mitte, Ansprüche 6 und 21) ist bekannt, bei Maschinen mit redundanten Achsen, also wie oben entsprechend WO 93/01021 A1 beschrieben, eine Impulsentkopplung entsprechend DE 198 10 996 A1 innerhalb der kürzeren Zusatzachsen gegenüber tragenden Basisachsen vorzusehen. The latter is again at the expense of the usable guide length, but offers the advantage that the distance between the points of introduction of the high acceleration forces of the two linear drives remains relatively small due to "gentle" tracking of the balancing mass with the movement of the useful mass, which the guides themselves and the load-bearing Relieves structures and simplifies their design and execution.This method, however, does not represent impulse decoupling, in which the large forces acting between Nutz and balancing mass, not to support structures at all to light. From WO 2008/14804 A1 (from page 8 - center, claims 6 and 21) is known in machines with redundant axes, so as described above according to WO 93/01021 A1, a pulse decoupling according to DE 198 10 996 A1 within the shorter additional axes to provide against supporting base axles.
Eine entsprechend DE 198 10 996 A1 impulsentkoppelte Maschinenachse eignet sich jedoch, einerseits aus den schon zuvor geschilderten Gründen und anderseits, weil eine redundante tragende Achse in gleicher Bewegungsrichtung die Arbeitsweise einer bekannten Impulsentkopplung erheblich beeinflusst, ohne dass dies in WO 2008/14804 A1 berücksichtigt wird, kaum zur Verwendung als Zusatzachse. However, a pulse-decoupled machine axis according to DE 198 10 996 A1 is suitable, on the one hand for the reasons already described, and on the other hand because a redundant supporting axis in the same direction of motion considerably influences the mode of operation of a known impulse decoupling without this being taken into account in WO 2008/14804 A1 , hardly for use as additional axle.
Zusätzlich werden dort die Begriffe Massenausgleich (s. o. Impulsausgleich) und In addition, there are the terms mass balance (see o. Pulse compensation) and
Impulsentkopplung in Beschreibung und Ansprüchen unterschiedlich verwendet, so dass zum Teil unklar bleibt, was genau gemeint ist, zumal wenn alternativ oder zusätzlich ein Einsatz von Feder- oder Dämpfungsmitteln vorgeschlagen wird, mit Bezug auf die Impulsentkopplung used in description and claims differently, so that partly remains unclear what exactly is meant, especially if alternatively or additionally an application of spring or damping means is proposed with reference to the
DE 198 10 996 A1 , in der dies niemals als Alternative sondern ausschließlich ergänzend gemeint ist, um die Bewegungen der Antriebsseite sowohl was die Auslenkung (Federmittel) als auch was den Energieaufbau (Dämpfungsmittel) angeht in Grenzen zu halten. DE 198 10 996 A1, in which this is never meant as an alternative but exclusively supplementary, in order to keep the movements of the drive side in terms of both the deflection (spring means) and as regards the energy structure (damping means) within limits.
Vor allem bleibt aber unverständlich inwiefern eine derartige Zusatzachse im überlagerten Betrieb, also wenn die Basisachse zugleich beschleunigt ist - was ja gerade angestrebt wird - rückwirkungsfrei gegenüber der Basisachse sein soll. Above all, it remains incomprehensible to what extent such an additional axis in superimposed operation, ie when the base axis is accelerated at the same time - which is just the goal - should be non-reactive with respect to the base axis.
Tatsächlich bedarf sie nicht als Option, sondern unerlässlich, mindestens eines Federmittels, um zu vermeiden, dass die dem Werkzeug abgewandte Seite (Antriebsseite) der impulsentkoppelten Konfiguration, bei Bewegungen der Basisachse (also im Sinne der zitierten DE 198 10 996 A1 , des Maschinengestelles), unkontrolliert über ihre Achsgrenzen läuft.  In fact, it does not need as an option, but essential, at least one spring means to avoid that the side facing away from the tool (drive side) of the pulse-decoupled configuration, in movements of the base axis (ie in the sense of the cited DE 198 10 996 A1, the machine frame) , runs uncontrolled over their axle limits.
Darüber hinaus wird zur Impulsentkopplung (bzw. zunächst Impulsausgleich) alternativ vorgeschlagen eine zusätzliche Ausgleichsmasse entgegen der bewegten Nutzmasse, oder das tragende Portal selbst als Ausgleichsmasse zu nutzen. In addition, for impulse decoupling (or initially impulse compensation) alternatively proposed to use an additional balancing mass against the moving mass, or the supporting portal itself as a balancing mass.
Der erste Vorschlag entspricht einem schon aus diversen Dokumenten, beispielsweise EP 1 724 054 A1 bekannten Impulsausgleich von Zusatzachsen (dort in einer The first proposal corresponds to an already known from various documents, such as EP 1 724 054 A1 pulse compensation of additional axes (there in a
besonderen orthogonalen parallelkinematischen Zusatzachsenkonfiguration) special orthogonal parallel kinematic additional axis configuration)
und der zweite Vorschlag ist kaum geeignet die erwünschte Wirkung zu erzielen, weil ja gerade gegenüber dem Portal, als besonders schwingungsanfälliges Maschinenelement, die hohen Beschleunigungskräfte, besonders quer zu seiner Längsachse, vermieden werden sollen. Somit offenbart WO 2008/14804 A1 keine Lehre, die zum Betrieb impulsentkoppelter Achsen praktisch verwertbar wäre. and the second proposal is hardly suitable to achieve the desired effect, because yes, especially with respect to the portal, as a particularly vibration-prone machine element, the high acceleration forces, especially transverse to its longitudinal axis to be avoided. Thus, WO 2008/14804 A1 does not disclose any teaching that would be practicable for the operation of pulse-decoupled axes.
Im Ergebnis lässt sich zusammenfassen, dass aus dem Stand der Technik zur Konzeption von Achskonfigurationen, zur hochdynamischen Bewegung eines Endeffektors in mindestens einer translatorisch wirksamen Achse, mit relativ großem Bewegungsspielraum (die also einen wesentlichen Teil, ab etwa ein Drittel der Abmessungen der entsprechenden Gesamtführungsvorrichtung in der Bewegungsrichtung einer entsprechenden Achse, einnimmt) keine praktisch umsetzbare Möglichkeit bekannt ist, die wesentlichen Vorteile einer Impulsentkopplung zu nutzen, ohne überproportional massereiche Elemente der jeweiligen Maschinenachse selbst oder entsprechende Ausgleichsmassen, zur zu bewegenden Nutzlast parallel bewegbar auszuführen. As a result, it can be summarized that from the prior art for the conception of axle configurations, the highly dynamic movement of an end effector in at least one translationally effective axis, with a relatively large range of motion (ie a substantial part, from about one third of the dimensions of the corresponding overall guide device in the direction of movement of a corresponding axis, takes) no practically feasible possibility is known to use the main advantages of pulse decoupling, without disproportionately massive elements of the respective machine axis itself or corresponding balancing masses to perform parallel movable movable payload.
Dies führt jedoch zu aufwendigen, massiven und vergleichsweise instabilen Strukturen. However, this leads to complex, massive and relatively unstable structures.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Vorteile der Impulsentkopplung auch für The object of the invention is therefore, the advantages of the pulse decoupling for
Maschinen mit relativ langwegigen Bewegungsachsen praktisch und wirtschaftlich vorteilhaft nutzbar zu machen. Making machines with relatively long-travel axes of movement practically and economically advantageous.
Beschreibung der Erfindung Description of the invention
Hierzu wird, gemäß dem Hauptanspruch der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen eine längst einer translatorisch wirksamen Maschinenachse zu bewegende Nutzlast und eine oder mehrere dieser Nutzlast zugeordneten Ausgleichsmassen in Richtung besagter Maschinenachse parallel zueinander verschiebbar zu führen und an Nutzlast und For this purpose, it is proposed according to the main claim of the present invention, a long translationally effective machine axis to be moved payload and one or more of this payload associated balancing masses in the direction of said machine axis parallel to each other slidably and payload and
Ausgleichsmasse, An- und Abtrieb eines ersten, relativ hoch beschleunigbaren Balancing mass, drive and output of a first, relatively high acceleration
Antriebssystems zur relativen Bewegung von Nutzlast und Ausgleichsmasse zueinander vorzusehen, wobei mindestens eines der Teile von besagter Nutzlast oder besagter Ausgleichsmasse, welches eine Seite des besagten hoch beschleunigbaren Antriebs enthält, zugleich auch eine Seite (An- oder Abtrieb) eines zweiten relativ niedrig Drive system for relative movement of the payload and balancing mass to each other to provide, wherein at least one of said parts of said payload or said balancing mass, which includes one side of said high-acceleration drive, at the same time also one side (input or output) of a second relatively low
beschleunigbaren Antriebssystems enthält und die jeweils andere Seite dieses relativ niedrig beschleunigbaren Antriebs sich auf der die jeweilige Maschinenachse tragenden Struktur befindet und hierdurch eine Antriebsmöglichkeit besteht, zur gemeinsamen, relativ niedrig beschleunigbaren Bewegung, von besagter Nutzlast und Ausgleichsmasse, relativ zur besagten tragenden Struktur, entlang der besagten Maschinenachse. contains acceleratable drive system and the other side of this relatively low-speed drive is on the respective machine axis supporting structure and thereby a drive option for common, relatively low accelerating movement of said payload and balancing mass, relative to said supporting structure, along the said machine axis.
Für selbst nicht derart niedrig beschleunigbar angetriebene Teile von besagter Nutzlast und Ausgleichsmasse, wird die jeweils passende relative Position für besagte For not so low accelerated driven parts of said payload and balancing mass, the respective appropriate relative position for said
gemeinsame niedrig beschleunigbare Bewegung, im Rahmen der Relativpositionierung des hochbeschleunigbaren Antriebs, für diese Teile zueinander, bewirkt. An besagtes erstes Antriebssystem sind ansonsten keine besonderen Ansprüche zu stellen. Selbstverständlich sind hohe Linearität und ein niedriges Leistungsgewicht vorteilhaft, weswegen ein Lineardirektantrieb in den meisten Anwendungsfällen bevorzugt sein wird. common low accelerating movement, in the context of relative positioning of the highly acceleratable drive, for these parts to each other, causes. To said first drive system are otherwise no special requirements. Of course, high linearity and a low power-to-weight ratio are advantageous, which is why a linear direct drive will be preferred in most applications.
Besagtes zweites Antriebssystem muss insgesamt in der Lage sein, gegenüber hoch beschleunigten Bewegungen der entweder angetriebenen Nutzlast oder Ausgleichsmasse innerhalb eines anwendungsspezifisch zu bestimmenden Bewegungsspielraumes in der jeweiligen Bewegungsrichtung flexibel auszuweichen, vorzugsweise während die niedrigere gerade aktive Beschleunigung des besagten Antriebssystems zeitgleich in seiner Wirkung aufrechterhalten bleibt, so dass eine überlagerte Beschleunigungswirkung aus beiden Antriebssystemen gegenüber der Nutzlast entsteht. Said second drive system must be able to flexibly avoid the highly accelerated movements of the either driven payload or balancing mass within an application-specific range of motion in the respective direction of movement, preferably while the lower currently active acceleration of said drive system is maintained in its effect at the same time, so that a superimposed acceleration effect arises from both drive systems compared to the payload.
Dies kann beispielsweise durch Verbindung einer beliebigen Antriebsmethode für besagtes zweites Antriebssystem mit einem im Bewegungsspielraum angepassten Federmittel zwischen diesem Antrieb und der angetriebenen Last erreicht werden, wobei jedoch zu beachten ist, dass die Kraft die durch das Federmittel übertragen wird, von der Auslenkung des Federmittels abhängt, was die Steuerung einer solchen Konfiguration erschwert. This can be accomplished, for example, by combining any drive method for said second drive system with a range-adapted spring means between that drive and the driven load, however, it should be appreciated that the force transmitted by the spring means depends on the deflection of the spring means , which makes the control of such a configuration more difficult.
Daher ist für besagtes zweites Antriebssystem vorzugsweise ein Antrieb vorgesehen, der unabhängig von seiner Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit eine konstante Kraft erzeugen kann, so dass möglichst problemlos eine lineare Kraftüberlagerung der beiden Antriebssysteme erfolgen kann. Therefore, a drive is preferably provided for said second drive system, which can generate a constant force regardless of its direction of movement and speed, so that as easily as possible a linear force superimposition of the two drive systems can take place.
Auch hierfür ist besonders ein linearer Direktantrieb geeignet, bei dem es relativ einfach möglich ist, mittels ansteuerungstechnischer Maßnahmen (beispielsweise Kommutierung) eine von Geschwindigkeit und Position unabhängige Proportionalität zwischen  Also suitable for this purpose is a linear direct drive, in which it is relatively easy, by means of control measures (such as commutation) between a proportionality independent of speed and position
Eingangssignal und Kraft herzustellen. Input signal and force to produce.
Gegenüber dem bisher naheliegendsten bekannten Stand der Technik aus dem Dokument DE 10 2004 057 062 A1 ergeben sich vor allem folgende Vorteile: Compared with the hitherto most obvious known prior art from the document DE 10 2004 057 062 A1, the following advantages result in particular:
1. Es erfolgt eine Aufhebung der hohen Beschleunigungskräfte direkt am Ort ihres 1. There is a lifting of the high acceleration forces directly at the place of their
Entstehens, also im Berech des Antriebsteile zwischen Nutzlast und Ausgleichsmasse, dort maximal über die Länge des benötigten Bewegungsspielraumes. Originating, so in the calculation of the drive parts between payload and balancing mass, there maximum over the length of the required range of motion.
Die tragenden Strukturen werden von hohen Beschleunigungskräften völlig freigestellt.  The load-bearing structures are completely free from high acceleration forces.
2. Der lange Antriebsweg für die relativ niedrigen Beschleunigungen kann wegen der weitaus niedrigeren erforderlichen Kräfte und Leistungen sehr viel preiswerter realisiert werden. 3. Alle Motorregelungs- und Steuerkomponenten für den hohen Leistungsbereich sind nur einfach notwendig und es kann auch bei Fehlern prinzipiell nicht zu asynchronen hohen Beschleunigungen von Nutzlast und Ausgleichsmasse kommen. 2. The long drive path for the relatively low accelerations can be realized much cheaper because of the much lower required forces and powers. 3. All motor control and control components for the high power range are just necessary and it can not come in case of errors in principle not asynchronous high accelerations of payload and balancing mass.
Dies vereinfacht den Aufbau und erhöht die Betriebssicherheit.  This simplifies the construction and increases the operational safety.
4. Die Gesamtbewegung in einer erfindungsgemäßen Achse, teilt sich auf in einen Anteil mit hoher Beschleunigung innerhalb eines relativ kleinen Bewegungsspielraumes für das besagte erste Antriebssystem und einen Anteil mit niedriger Beschleunigung innerhalb des gesamten Bewegungsspielraumes der jeweiligen Achse. 4. The total movement in an axis according to the invention, is divided into a high acceleration portion within a relatively small range of motion for the said first drive system and a low acceleration portion within the entire range of motion of the respective axis.
Diese Formulierung und ihre konkrete Bedeutung entsprechen keinesfalls zufällig der Formulierung die auch für redundante translatorisch wirksame Zusatzachsen gilt.  This formulation and its concrete meaning by no means coincide with the formulation which also applies to redundant translationally effective additional axes.
Somit können alle Kenntnisse, die sich in diesem Bereich bisher gesammelt haben weitgehend unverändert auf eine erfindungsgemäße Achskonfiguration übertragen werden, so dass von vornherein ein breites Spektrum von Möglichkeiten besteht. Thus, all knowledge that has been collected so far in this area can be transferred largely unchanged to an axle configuration according to the invention, so that there is a wide range of possibilities from the outset.
5. Die günstigere Bewegungsaufteilung, entsprechend der vorliegenden Erfindung, führt zu einem geringeren effektiven Platzbedarf einer gleichlangen Maschinenachse. 5. The more favorable movement distribution, according to the present invention, leads to a lower effective space requirement of a machine axis of the same length.
(Beim Stand der Technik entsprechend DE 10 2004 057 062 A1 muss bei einer (In the prior art according to DE 10 2004 057 062 A1 must be in a
Bewegung von Nutzlast und Ausgleichsmasse auf einer gemeinsamen Führung Movement of payload and balancing mass on a common leadership
ein relativ großer„Sicherheitsabstand" eingehalten werden um einen ausreichenden Impulsausgleich in allen Bewegungssituationen zu garantieren.) a relatively large "safety distance" are maintained in order to guarantee sufficient impulse compensation in all movement situations.)
Eine erfindungsgemäß ausgeführte Maschinenachse hat gegenüber dem alternativen Stand der Technik, nachdem zur Impulsentkopplung eine vielfach höhere Ausgleichsmasse gegenüber der Nutzlast vorgesehen ist, um die Bewegungen der Ausgleichsmasse einzuschränken, folgende Vorzüge: An inventively designed machine axis has the following advantages over the alternative prior art, after the impulse decoupling a much higher balancing mass over the payload is provided to restrict the movements of the balancing mass,
1. Zunächst einmal gilt auch hier Punkt 2 der vorangegangenen Aufstellung: 1. First of all, point 2 of the previous list also applies here:
Der lange Antriebsweg für die relativ niedrigen Beschleunigungen kann wegen der weitaus niedrigeren erforderlichen Kräfte und Leistungen sehr viel preiswerter realisiert werden.  The long drive path for the relatively low accelerations can be realized much cheaper because of the much lower required forces and powers.
2. Die Gesamtmasse einer erfindungsgemäßen Achse ist bei gleicher Länge wesentlich geringer, günstigstenfalls durchaus um eine Größenordnung. 2. The total mass of an axis according to the invention is much lower at the same length, at best by an order of magnitude.
Hierdurch eignet sich eine erfindungsgemäße Achse u.a. eher dazu, Teil zu sein eines bewegbaren Maschinenelementes, beispielsweise in mehrachsigen Konfigurationen.  As a result, an axle according to the invention u.a. rather, to be part of a movable machine element, for example in multi-axis configurations.
3. Durch die weitaus geringeren bewegbar gelagerten Massen vereinfacht sich der Aufbau einer erfindungsgemäß ausgestatteten Maschine und zugleich erhöht sich die Stabilität. Zu Punkt 2. ist einschränkend anzumerken, dass sich eine erfindungsgemäß impulsentkoppelte Achse zwar weitaus besser für mehrachsige Konfigurationen, zum Beispiel zur Bewegung eines Endeffektors gegenüber eine Fläche, eignen als die nach dem Stand der Technik bekannten Varianten, dass aber dennoch in den meisten denkbaren Anwendungsfällen es sinnvoller ist, eine erfindungsgemäß impulsentkoppelte Achse eher als tragende Achse innerhalb einer Achshierachie zu konzipieren, da es für die weiter unten in der Maschinenhierachie liegenden Achsen, also die, welche dem Endeffektor näher stehen es meist sinnvollere Alternativen gibt, die im Zusammenspiel mit einer sinnvoll konzipierten und eingesetzten erfindungsgemäßen Maschinenachse eine optimale Kombination bilden. Dies ist auch ein Grund weshalb in diesem Dokument von einer bewegten Nutzlast und nicht einem bewegten Endeffektor die Rede ist, da dieser hier meist nur indirekt bewegt wird. 3. Due to the much lower masses movably mounted, the structure of a machine according to the invention is simplified and at the same time the stability increases. Concerning point 2, it should be noted in a restrictive sense that an axis which is pulse-decoupled according to the invention is much better suited for multiaxial configurations, for example for moving an end effector relative to a surface, than the variants known from the prior art, but nevertheless in most conceivable applications It makes more sense to conceive of a pulse-decoupled axis according to the invention as a supporting axle within a trailing axle, since there are usually more sensible alternatives for the axles lying further down in the machine hierarchy, ie those which are closer to the end effector, which makes sense in conjunction with one designed and used machine axis according to the invention form an optimal combination. This is also a reason why in this document of a moving payload and not a moving end effector is mentioned, since this is usually only indirectly moved.
Entsprechend besonders geeignete Maschinenkonzepte sollen als mögliche Weiterbildungen der Erfindung im folgenden an einigen Beispielen beschrieben werden. Correspondingly particularly suitable machine concepts should be described as possible developments of the invention in the following with some examples.
Zuvor werden aber noch einige grundsätzliche, je nach anwendungsspezifischen Umständen denkbare Varianten und möglichst einzuhaltende Grundsätze zur Anwendung der Erfindung aufgeführt. Before that, however, a few basic variants, which are conceivable depending on the application-specific circumstances, and possible principles to be observed for the application of the invention are listed.
Erfindungsgemäß ist jede denkbare Art eine längst einer translatorisch wirksamen According to the invention, every conceivable type has long been translationally effective
Maschinenachse zu bewegende Nutzlast und eine oder mehrere dieser Nutzlast Machine axis to be moved payload and one or more of this payload
zugeordneten Ausgleichsmassen in Richtung besagter Maschinenachse so parallel zueinander verschiebbar zu führen, dass Nutzlast und Ausgleichsmasse, durch An- und Abtrieb eines hoch beschleunigbaren Antriebssystems, zur relativen Bewegung zueinander, verbunden werden können, wobei dessen Bewegungsspielraum kleiner ist als der gesamte Bewegungsspielraum in besagter Maschinenachse. associated balancing masses in the direction of said machine axis to lead parallel to each other so that payload and balancing mass, by driving and driving a highly accelerated drive system for relative movement to each other, can be connected, with its range of motion is less than the entire range of motion in said machine axis.
Meist wird ein solche Antriebssystem in Form von zwei jeweils auf Nutzlast und Usually such a drive system in the form of two in each case on payload and
Antriebsmasse verteilten Seiten eines gemeinsamen Linearantriebs vorgesehen werden. Drive mass distributed sides of a common linear drive can be provided.
Die Art der Führung von Nutzlast und Ausgleichsmasse wird sehr von den Umständen der Anwendung abhängen. Wenn beispielsweise eine Bewegung einer erfindungsgemäßen Maschinenachse quer zu ihrer Bewegungsrichtung geplant ist, so werden die Führungen und ihre tragenden Strukturen geeignet sein müssen neben der Schwerkraft die auftretenden Beschleunigungskräfte in anwendungsgerechter Weise, also insbesondere mit ausreichend geringer Verformung, aufzufangen. The type of payload and balancing mass management will depend very much on the circumstances of the application. If, for example, a movement of a machine axis according to the invention is planned transversely to its direction of movement, then the guides and their supporting structures must be suitable for absorbing, in addition to gravity, the occurring acceleration forces in an application-oriented manner, ie in particular with sufficiently low deformation.
Die Kräfte zwischen Nutzlast und Ausgleichsmasse sollten möglichst auf einer Achse durch den Schwerpunkt beider Massen wirken, die parallel zu ihrer Bewegungsrichtung verläuft, da sonst über besagte Führung Drehmomente aus der relativ hoch beschleunigten Bewegung dieser Massen zueinander in die tragenden Strukturen eingeleitet werden, was den Nutzen einer solchen Impulsentkopplung sehr einschränken kann. The forces between the payload and the balancing mass should preferably act on one axis through the center of mass of both masses, which runs parallel to their direction of movement, Otherwise, by means of said guide torques from the relatively high accelerated movement of these masses are introduced into each other in the supporting structures, which can greatly limit the usefulness of such impulse decoupling.
Dazu gibt es drei grundlegende Lösungsansätze: There are three basic approaches:
1. Nutzlast und Ausgleichsmasse werden jeweils in eher kompakter Form auf einer Achse bewegt und vorzugsweise auch auf der gleichen Führung und vorzugsweise verbunden mit einem einzigen Antriebssystem mit effektiv abstoßender und anziehender Wirkung das im wesentlichen entlang einer stabförmigen Struktur durch die Schwerpunkte der beiden angetriebenen Massen wirkt. 1. payload and balancing mass are each moved in a rather compact form on an axis and preferably also on the same guide and preferably connected to a single drive system with effectively repellent and attractive effect acts essentially along a rod-shaped structure by the centers of gravity of the two driven masses ,
Beispiele könnten entsprechende Voice-Coil-Antriebe, symmetrisch angeordnete gängige Linearantriebe oder auch Kugelgewindespindeltriebe sein.  Examples could be corresponding voice coil drives, symmetrically arranged common linear drives or ball screw spindle drives.
2. Nutzlast und Ausgleichsmasse werden nebeneinander bewegt, gegeneinander im Querprofil durchlässig geformt, so das sie aneinander vorbei bewegt werden können, wobei sie dennoch vorzugsweise beide einen Schwerpunkt auf einer gemeinsamen Bewegungsachse aufweisen, durch die auch die effektive Kraftwirkung des gemeinsamen Antriebssystems wirkt. 2. payload and balancing mass are moved side by side, permeable to each other in the transverse profile, so that they can be moved past each other, yet they preferably both have a focus on a common axis of movement through which also acts the effective force of the common drive system.
Besonders geeignet währe ein symmetrisch angeordneter Linearantrieb, da dieser das Auftreten von störenden Drehmomenten am wirkungsvollsten vermeidet.  A symmetrically arranged linear drive would be particularly suitable since it avoids the occurrence of disturbing torques most effectively.
Wenn Nutzlast und Ausgleichsmasse sich während ihrer Relativbewegung aneinander vorbei bewegen, ist es schwierig eine gemeinsame Führung für beide Elemente vorzusehen, daher kann es in diesen Fällen vorzuziehen sein, getrennte Führungen für Nutzlast und Ausgleichsmasse vorzusehen, was auch bedeuten kann, dass die erwünschte Symmetrie der Antriebskräfte durch eine kompakt ausgeführte Nutzlast erreichbar ist, die durch symmetrisch angeordnete Linearantriebe gegenüber einer Mehrzahl von Ausgleichsmassen, vorzugsweise zwei gleichen, als Teilen des besagten ersten Antriebssystems antreibbar ist. If payload and balancing mass move past each other during their relative movement, it is difficult to provide common guidance for both elements, therefore in these cases it may be preferable to provide separate payload and balancing mass guides, which may also mean that the desired symmetry of the Driving forces can be achieved by a compact designed payload, which is driven by symmetrically arranged linear drives against a plurality of balancing weights, preferably two equal, as parts of said first drive system.
3. Die Ausgleichsmasse wird auf der Nutzlast geführt, oder umgekehrt, wobei aus den schon genannten Gründen eine symmetrische Verteilung der Ausgleichsmasse, ggf. auf zwei getrennt geführte und angetriebenen Ausgleichsmassen möglich ist. 3. The balancing mass is guided on the payload, or vice versa, for the reasons already mentioned a symmetrical distribution of the balancing mass, possibly on two separately guided and driven balancing masses is possible.
Grundsätzlich ist es erfindungsgemäß möglich das besagte zweite Antriebssystem auch zwischen Ausgleichsmasse und tragenden Strukturen wirken zu lassen, wie auch in den abschließenden illustrierten Beispielen gezeigt. In vielen Fällen kann aber ein Antrieb zwischen Nutzlast und tragenden Strukturen vorzuziehen sein, da die Nutzlast und nicht die Ausgleichsmassen strukturell dem Endeffektor näher stehen und somit Steuer- und Regeleinflüsse über besagtes zweites Antriebssystem einen direkteren Einfluss auf die gesteuerte oder geregelte Größe haben. In principle, it is possible according to the invention to make said second drive system also act between leveling compound and supporting structures, as also shown in the concluding illustrated examples. In many cases, however, a drive between payload and supporting structures may be preferable because the payload and not the balancing weights are structurally closer to the end effector and thus control and Control influences on said second drive system have a more direct influence on the controlled or controlled size.
Eine erfindungsgemäße Maschinenachse sollte anwendungsspezifisch mit den gleichenA machine axis according to the invention should be application-specific with the same
Meßsystemen betreibbar sein, wie eine konventionelle Linearachse. Be operated measuring systems, such as a conventional linear axis.
Relevant ist allein die Position der Nutzlast gegenüber den tragenden Strukturen.  Only the position of the payload relative to the load-bearing structures is relevant.
Es kann zweckdienlich sein ein zusätzliches Meßsystem innerhalb des besagten ersten Antriebssystems vorzusehen, beispielsweise für Kommutierunszwecke der entsprechenden Linearantriebe oder zur exakten Verfolgung der relativen Position zwischen Nutzlast und Ausgleichsmasse. It may be expedient to provide an additional measuring system within the said first drive system, for example for Kommutierunszwecke the corresponding linear drives or for accurately tracking the relative position between payload and balancing mass.
Jedoch dürfte in vielen Anwendungsfällen auch ein oder eine geringe Anzahl von However, in many applications, one or a small number of
Positionssensoren für besonders herausgehobene Betriebsfälle, wie Mittelstellung oder einige definierte Achslagen völlig ausreichen, um eine korrekte Gesamtfunktion zu erzielen, da die tatsächliche relative Lage der Ausgleichsmassen sich gewöhnlich aus derartigen punktuellen Daten und Berechnungen während der Bewegung mit für die Betriebsicherheit ausreichender Genauigkeit ergibt. Position sensors for particularly prominent operating cases, such as center position or some defined axis positions are completely sufficient to achieve a correct overall function, since the actual relative position of the balancing weights usually results from such punctual data and calculations during the movement with sufficient accuracy for operational safety.
Für die präzise Funktion einer erfindungsgemäßen Maschinenachse sind diese Daten grundsätzlich eher uninteressant, da hauptsächlich über eine Kraftaufteilung eine gemeinsame Ansteuerung der Nutzlast über die beiden Antriebssysteme erfolgt.  For the precise operation of a machine axis according to the invention, these data are basically rather uninteresting, since a common control of the payload on the two drive systems mainly takes place via a force distribution.
Aus dem zitierten Stand der Technik ist schon quantitativ ersichtlich, dass erfindungsgemäße Maschinenachsen auch für den Bereich Laserschneiden genutzt werden können, da sich die meisten konkreten Beispiele mit dieser Anwendung befassen. From the cited prior art it is already quantitatively evident that machine axes according to the invention can also be used for the field of laser cutting, since most concrete examples deal with this application.
Daher sollen sich auch die hier geschilderten konkreten Beispiele zur Anwendung der Erfindung mit diesem Thema befassen, was jedoch selbstverständlich nicht bedeutet, dass die beschriebenen Beispielkonzepte sich, in für den Fachmann leicht zu entwerfenden Abwandlungen, nicht auch für eine Vielzahl anderer Anwendungen eignen. Therefore, the concrete examples of the application of the invention described here are also intended to deal with this subject, which of course does not mean that the example concepts described are not suitable for a variety of other applications, in modifications that are easy for the person skilled in the art.
Eine der Verbreitetesten Anwendungen des Laserschneidens ist das Schneiden von plattenförmigen Rohmaterial auf sogenannten Flachbettlasermaschinen. One of the most widespread applications of laser cutting is the cutting of plate-shaped raw material on so-called flatbed laser machines.
Die ganz überwiegende Anzahl derartiger Laserschneidmaschinen teilt sich in der  The vast majority of such laser cutting machines is divided in the
Grundkonstruktion in zwei Gruppen auf:  Basic construction in two groups:
Beiden gemeinsam ist das, meist auf einem Wechseltisch, während der Bearbeitung ortsfest im Bearbeitungsraum positionierte Material. Die schon etwas traditionellere Fraktion positioniert mittels einer Gantry Anordnung aus zwei Antrieben und entsprechenden Führungen neben dem Arbeitsbereich ein Portal über dem Material, meist entlang der größeren Abmessung des Bearbeitungsbereiches, der bei den meisten Maschinen ein horizontales Bearbeitungsfeld von 3 x 2 Metern bis zu 5 x 3 Metern umfasst und meist nur eine Höhe von einigen Zentimetern aufweist. Common to both is that, usually on a shuttle table, while processing stationary positioned in the editing room material. The somewhat more traditional fraction uses a gantry arrangement of two drives and corresponding guides to position a portal above the material next to the work area, usually along the larger dimension of the processing area, which on most machines has a horizontal processing field of 3 x 2 meters up to 5 x 3 meters and usually only has a height of a few centimeters.
Da die freistehenden Führungen der auf den Portalen bewegbaren Strukturen noch etwas länger sein müssen, als das zu bearbeitende Material, entstehen so Portale mit frei tragenden Längen von 2,5 bis 3,5 Metern, die entsprechend oft insgesamt eine 3 bis 4 Meter lange bewegbare Struktur darstellen. Since the free-standing guides of the movable structures on the portals must be slightly longer than the material to be processed, thus creating portals with cantilevered lengths of 2.5 to 3.5 meters, which is often a total of 3 to 4 meters long movable Represent structure.
Um bei solchen Maschinen eine gute Zugänglichkeit des Arbeitsraumes zu erreichen, wäre es wünschenswert die Portale mit Ständern zu bewegen, so dass die Führungen unterhalb des Arbeitsraumes angeordnet sein können. Dies wiederspricht jedoch einer hohen In order to achieve good accessibility of the working space in such machines, it would be desirable to move the portals with stands, so that the guides can be arranged below the working space. However, this contradicts a high
Maschinendynamik, durch die zusätzlichen bewegten Massen und Elastizitäten, so dass überwiegend die Führungen der Portale direkt auf der Bearbeitungsebene stattfindet. Machine dynamics, by the additional moving masses and elasticities, so that predominantly the guides of the portals takes place directly on the working plane.
Daher entwickelte sich mit der Zeit eine zweite Bauart, bei der die Führung des Portals über und hinter den Bearbeitungsraum verlegt wird. Vom Kragarm der von der Rückseite des Bearbeitungsraumes her mit übereinander angeordneten Führungen gehalten wird über eine relativ breit ausgelegte zentrale Führung über dem Arbeitsraum, bis hin zu entsprechenden Kombinationen aus Einzelführungen hinter und über dem Arbeitsraum reicht das Spektrum. As a result, a second type of construction developed over time, moving the portal's management over and behind the processing room. From the cantilever is held by the back of the processing room ago with superimposed guides is about a relatively wide-sized central guide over the working space, up to corresponding combinations of individual guides behind and above the working space, the spectrum ranges.
Besonders die zwei ersten Unterarten eignen sich nur bedingt für sehr lange Querachsen mit hohen Beschleunigungen, da mit zunehmendem Abstand des Endeffektors von der Aufhängung, störende Kräfte und Instabilitäten auftreten. Especially the first two subspecies are only partially suitable for very long transverse axes with high accelerations, as with increasing distance of the end effector from the suspension, disturbing forces and instabilities occur.
Dies gilt natürlich sinngemäß auch für die anderen insgesamt dargestellten Varianten, nur eben im gleichen Maße erst bei höheren Spannweiten.  Naturally, this also applies to the other variants shown overall, but only to the same extent only at higher spans.
Wie schon im Stand der Technik ausführlich beschrieben, wurde eine Lösung für diese Problematik in der Verwendung von redundant wirkenden Zusatzachsen gesehen, so dass die relativ instabilen langen Portale und Kragarme nur noch einen Bewegungsanteil mit relativ niedriger Beschleunigung bei einer Gesamtbewegung mit hoher Beschleunigung übernehmen müssen. As described in detail in the prior art, a solution to this problem was seen in the use of redundant auxiliary axes, so that the relatively unstable long gantries and cantilevers only have to take a proportion of movement with relatively low acceleration in a total movement with high acceleration.
Dass hierbei wiederum Rückwirkungen der Zusatzachsen auf die sogenannten Basisachsen auftreten und dass auch hierfür Lösungen im Sinne des Impulsausgleiches entwickelt wurden, ist ebenfalls zum Stand der Technik schon beschrieben worden. Wirklich gut funktionierende Beispiele dieser Technologien für das Laserschneiden sind bisher selten und das hängt neben einigen erst zu lösenden Problemen mit der Koordination der redundant wirksamen Achsen auch damit zusammen, dass beim Laserschneiden auf Flachbettmaschinen, das überwiegend mit CO2 Lasern im Infrarotbereich stattfindet, für jede Zusatzachse entweder ein präzise ausgerichteter und recht aufwendiger Umlenkspiegel notwendig ist oder eine andere komplizierte und damit auch weniger robuste Optik zur Führung des Strahls auf das Material vorgesehen ist. The fact that in this case repercussions of the additional axes to the so-called base axes occur and that also for this purpose solutions in the sense of impulse compensation have been developed, has also been described in the prior art. Really well-functioning examples of these technologies for laser cutting are so far rare and this is due in addition to some problems yet to be solved with the coordination of the redundant axes also for that in laser cutting on flatbed machines, which takes place predominantly with CO 2 lasers in the infrared range, for each Additional axis either a precisely aligned and quite complex deflecting mirror is necessary or another complicated and therefore less robust optics for guiding the beam is provided on the material.
Auch sollte der Schneidkopf möglichst universell einsetzbar sein, was wiederum zu einer gewissen Mindestgröße und -masse führt, die eine zweidimensionale Beschleunigung auf gestapelten Achsen mit Impulsausgleich erschwert. Also, the cutting head should be as universally applicable, which in turn leads to a certain minimum size and mass, which complicates a two-dimensional acceleration on stacked axes with momentum compensation.
Der zweidimensional parallelkinematische Lösungsansatz aus EP 1 724 054 A1 hilft nur bei relativ leichten Schneidköpfen und eher kurzwegigen Zusatzachsen weiter, so dass auch schon relativ hoch beschleunigbare Basisachsen notwendig sind, wenn mit höheren konstanten Geschwindigkeiten, wie sie inzwischen im Dünnblechbereich üblich sind, gearbeitet werden soll.  The two-dimensional parallel kinematic solution approach from EP 1 724 054 A1 only helps with relatively light cutting heads and rather short-path additional axes, so that even relatively high accelerating base axes are necessary if work is to be carried out at higher constant speeds, which are now customary in the thin sheet sector ,
Nebenbei kann festgehalten werden dass ein identischer Bewegungsspielraum in beiden Achsen, wie in EP 1 724 054 A1 vorgesehen, üblicherweise gerade nicht den tatsächlichen Erfordernissen an eine zweidimensionale Zusatzachsenkonfiguration entspricht, da der Bedarf für den Bewegungsspielraum sich ungekehrt proportional zur maximal nutzbaren Beschleunigung der jeweiligen Basisachsen verhält. Incidentally, it can be noted that an identical range of motion in both axes, as provided in EP 1 724 054 A1, usually just does not meet the actual requirements of a two-dimensional additional axis configuration, since the need for the range of motion behaves ungekehrt proportional to the maximum usable acceleration of the respective base axes ,
Da die allermeisten Basisachskonfigurationen extrem unterschiedliche Beschleunigungspotentiale in den horizontal wirkenden Basisachsen besitzen, also beispielsweise in Bezug auf die oben aufgeführten Flachbettlaserschneidmaschinen, das fahrbare Portal eine sehr viel geringere Beschleunigung, gleiche Präzisionsanforderungen vorausgesetzt, erlaubt als eine auf dem Portal verfahrbare Struktur, wären auch entsprechend Zusatzachsen mit unterschiedlichen Bewegungsspielräumen passend, um für jede der beiden Achsen im Gesamtresultat vergleichbare Eigenschaften zu erzielen.  Since the vast majority of base axis configurations have extremely different acceleration potentials in the horizontally acting base axes, so for example with respect to the flatbed laser cutting machines listed above, the mobile portal a much lower acceleration, provided the same precision requirements allowed as a movable structure on the portal, would also be corresponding additional axes suitable for different movement latitudes, in order to achieve comparable properties for each of the two axles in the overall result.
In diese Richtung weiter gedacht kann es für viele Anwendungen schon ausreichend sein, wenn eine redundant wirkende Zusatzachse nur in der Achse zur Bewegung des Portals vorgesehen ist, um gegenüber der Achse längst des Portals vergleichbare Thinking further in this direction, it may already be sufficient for many applications, if a redundant additional axis is provided only in the axis for moving the portal, compared to the axis longest of the portal comparable
Beschleunigungen zu erzielen. Damit steht eine Achskonfiguration zur Verfügung, die den eingangs aufgestellten To achieve accelerations. This provides an axis configuration that matches the one set up at the beginning
Forderungen nach einer Zusatzachsenkonfiguration schon weitgehend entspricht, dafür geeignet zu sein auch vielseitig nutzbare und schwere Schneidköpfe bewegen zu können und mit möglichst wenig Umlenkspiegeln zur Strahlführung auszukommen. Demands for an additional axis configuration already largely corresponds to be suitable to be able to move even versatile and heavy cutting heads and to get along with the least possible deflecting mirrors for beam guidance.
Während in einer derartigen Achskonfiguration ein Impulsausgleich der redundanten Zusatzachse zur Bewegung in Richtung der Portalbewegung, nach dem bisherigen Stand der Technik relativ einfach möglich ist, um eine möglichst hohe Beschleunigung weitgehend rückwirkungsfrei zu realisieren, wäre dies für die lange Achse entlang des Portals, die zugleich auch die besagte Zusatzachse trägt, nach dem bisherigen Stand der Technik nur sehr aufwendig und mit hohen bewegten Massen in dieser Achse realisierbar, so dass dies wiederum die Basisachse zur Bewegung des Portals negativ beeinflussen würde, was wiederum die Anforderungen an den Bewegungsspielraum der Zusatzachse höher treibt, womit diese größer und schwerer wird, was nochmals zu einer stabileren Konstruktion des Portals führt, so dass insgesamt eine wesentlich massivere Konstruktion und ein Aufwand entsteht, der die meisten vorstellbaren Anwendungen unwirtschaftlich machen würde. While in such an axis configuration, a pulse compensation of the redundant additional axis for movement in the direction of the portal movement, relatively simple in the prior art is possible to realize the highest possible acceleration largely without feedback, this would be for the long axis along the portal, the same time also the said additional axle contributes, according to the prior art only very complicated and with high moving masses in this axis feasible, so that in turn would negatively affect the base axis to move the portal, which in turn drives the requirements for the range of motion of the additional axis , which makes it larger and heavier, which in turn leads to a more stable construction of the portal, so that a total of a much more massive construction and effort arises that would make most conceivable applications uneconomical.
Die Option auf einen Impulsausgleich zu verzichten und/oder andere Kompensationsmethoden zu verwenden, besteht bei den hohen angestrebten Beschleunigungen, in dem Bereich jenseits von 60m2/sec, nicht, wenn zugleich hohe und konstant erzielbare Präzision gefordert ist. The option to dispense with a pulse compensation and / or to use other compensation methods, does not exist at the high desired accelerations, in the range beyond 60m 2 / sec, when at the same time high and consistently achievable precision is required.
Genau ein solches Problem zu lösen, ist eine besonders geeignete beispielhafte To solve such a problem is a particularly suitable example
Anwendung der vorliegenden Erfindung. Application of the present invention.
Eine erfindungsgemäß impulsentkoppelte Achse entlang eines Portals benötigt kaum zusätzlichen Bauraum und ist nur unwesentlich massereicher als die Standardbauform. Zugleich kann ein extrem kraftvoller Antrieb für die hochbeschleunigten Bewegungsanteile in dieser Achse vorgesehen sein, der eine weitgehende Angleichung der Beschleunigung auf das Niveau der Zusatzachse in der anderen Achsrichtung erlaubt, und dies obwohl die Portalführungen und damit das gesamte Maschinengestell gegenüber der Variante ohne Impulsentkopplung eher noch entlastet wird, also bei gleichen Anforderungen eine weniger robuste Ausführung möglich wäre. An inventive pulse-decoupled axis along a portal requires little additional space and is only slightly larger mass than the standard design. At the same time, an extremely powerful drive for the highly accelerated motion components in this axis can be provided, which allows a substantial approximation of the acceleration to the level of the additional axis in the other axial direction, and although the portal guides and thus the entire machine frame compared to the variant without impulse decoupling rather is relieved, so with the same requirements a less robust design would be possible.
Um die mögliche praktische Anwendung der Erfindung in einigen Details noch eingehender zu erläutern, wird der Einfachheit halber von einem bekannten Maschinentyp als In order to explain the possible practical application of the invention in some detail in more detail, is for simplicity of a known type of machine as
Konstruktionsbasis ausgegangen und gezeigt wie dieser beispielhaft in einen Design basis assumed and shown as an example in a
erfindungsgemäß eingerichteten Maschinentyp umgestaltet werden könnte. Es sind Flachbettlaserscheidmaschinen bekannt, wie beispielsweise in US 2005/0103764 A1 beschrieben, die einen auskragenden Arm in einer X - Achse über das zu bearbeitende Material hinweg bewegen und eine Zusatzachse die ebenfalls in der X - Achse bewegbar ist (X2 -Achse), entlang dem besagten Arm in einer Y Achse bewegen. According to the invention set up machine type could be redesigned. Flatbed laser cutting machines are known, as described for example in US 2005/0103764 A1, which move a projecting arm in an X axis over the material to be processed and an additional axis which is also movable in the X axis (X2 axis) move said arm in a Y axis.
Die Zusatzachse enthält eine weitere von ihr getragene Bewegungsmöglichkeit in der vertikalen Z - Achse, an der schließlich der Laserschneidkopf als Endeffektor dieses Beispieles angebracht ist. The additional axis contains a further possibility of movement carried by it in the vertical Z axis, to which the laser cutting head is finally attached as the end effector of this example.
Die häufig in derartigen Maschinen verwendeten Kugelspindel- oder Zahnstangentriebe sind üblicherweise nicht dazu geeignet eine konstante Kraft auf eine angetriebene Last auszuüben, unabhängig von der Relativgeschwindigkeit der angetriebenen Last zu ihrerThe ball screw or rack and pinion drives commonly used in such machines are usually not capable of applying a constant force to a driven load, regardless of the relative speed of the driven load to its
Führung, die auch durch äußere Beschleunigungen verändert werden kann. Leadership, which can also be changed by external accelerations.
Wie schon zuvor ausgeführt, sind hierfür insbesondere ansteuerungstechnisch linearisierte As already stated above, this is in particular linearized for control purposes
(kommutierte) Lineardirektantriebe geeignet. (commutated) linear direct drives suitable.
Insbesondere für die Bewegung der Y - Achse entlang dem besagten Arm der Maschine ist also vorzugsweise ein entsprechender Antrieb vorzusehen.  In particular, for the movement of the Y-axis along said arm of the machine, therefore, a corresponding drive is preferably provided.
Im anzupassenden Beispiel sind also die Motoren für den Zahnstangentrieb (dort Nr. 58) und die Zahnstangen durch ensprechende Linearantriebe zu ersetzen. Dies ist konstruktiv relativ einfach vorzusehen, zumal die Linearantriebe für das besagte zweite Antriebsystem einer erfindungsgemäßen Maschinenachse eine geringere Antriebskraft erzeugen müssen, als die zu ersetzende Antriebe.  In the example to be adapted, the motors for the rack and pinion (there no. 58) and the racks are to be replaced by ensprechende linear actuators. This is structurally relatively easy to provide, especially since the linear drives for the said second drive system of a machine axis according to the invention must generate a lower driving force than the drives to be replaced.
Der aktive Teil des besagten erste erfindungsgemäßen Antriebssystem wäre dann beispielsweise vorteilhaft oben auf der X2 - Achsvorrichtung anzubringen, so dass eine kompakte Ausgleichsmasse oberhalb der X2 - Achsvorrichtung mittels eines passiven The active part of the said first drive system according to the invention would then be advantageous, for example, to be mounted on top of the X2 axle device, so that a compact balancing weight above the X2 axle device by means of a passive axle
Antriebsteiles relativ in Y - Richtung zur X2 - Achsvorrichtung bewegbar ist. Drive parts is relatively movable in the Y direction to the X2 - axis device.
Ob besagte Ausgleichsmasse dazu auf der X2 - Achsvorrichtung geführt wird oder eine eigene Führung im Kragarm vorzusehen ist, kann von einer Reihe konstruktiver  Whether said balancing mass is guided on the X2 axle device or whether a separate guide is to be provided in the cantilever arm can be used in a number of constructive ways
Nebenbedingungen abhängen und soll an dieser Stelle nicht diskutiert werden.  Depend on secondary conditions and should not be discussed here.
Die Belastung für den Kragarm selbst wäre in beiden Fällen ohnehin weitgehend identisch. The load on the cantilever itself would be largely identical in both cases anyway.
Ohne wesentliche Stabilitätsverluste des Kragarms kann eine längs des Arms verlaufendeWithout significant loss of stability of the cantilever can be a running along the arm
Ausbuchtung vorgesehen sein, in der die Ausgleichsmasse sich entlang bewegt. Be provided bulge in which the balancing mass moves along.
Statt zwei identisch angesteuerten Antriebssträngen, könnte auch ein einzelner Linearantrieb für das besagte zweite Antriebssystem der Y - Achse vorzugsweise entlang der Symmetrieachse des Kragarms vorgesehen sein, dessen aktiver Teil entsprechend in der Mitte der X2 - Achsvorrichtung angebracht ist. Hierbei kann dann der durch die ersetzten Antriebe (dort Nr. 58) freiwerdende Raum für zwei symmetrisch angeordnete und angetriebenen kompakte Ausgleichsmassen mit entsprechenden Linearantrieben genutzt werden, so dass sich die Außenabmessungen ebenfalls nicht wesentlich verändern. Instead of two identically controlled drive trains, a single linear drive for the said second drive system of the Y axis could also be provided along the axis of symmetry of the cantilever arm, whose active part is correspondingly mounted in the middle of the X2 axis device. In this case, the space released by the replaced drives (there no. 58) can then be used for two symmetrically arranged and driven compact balancing masses with corresponding linear drives, so that the outside dimensions likewise do not change significantly.
Bei dieser Variante dürfte die Führung der Ausgleichsmassen an der X2 - Achsvorrichtung vorteilhaft gegenüber einer Führung am Kragarm sein, da sich diese dann eher aufwendig gestalten würde. Bei der Führung und Konstruktion der X2 - Achsvorrichtung muss die erhebliche - vorzugsweise in etwa verdoppelte zusätzliche statische Last dann jedoch berücksichtigt sein.  In this variant, the guidance of the balancing masses on the X2 axle device should be advantageous over a guide on the cantilever arm, as this would then be rather expensive. When guiding and constructing the X2 axle device, however, the considerable, preferably roughly doubled, additional static load must then be taken into account.
Welche konkrete Masse die Ausgleichsmassen haben, hängt von vielen Faktoren ab. The concrete mass of the balancing weights depends on many factors.
Einer der wichtigsten Parameter ist die Beschleunigung, die maximal durch das One of the most important parameters is the maximum acceleration through the
erfindungsgemäße zweite Antriebssystem erbracht werden kann. Eine typische According to the invention second drive system can be provided. A typical one
Beschleunigung für eine Y - Achse nach dem Beispieldokument wäre 40 m/s2. Acceleration for a Y axis according to the example document would be 40 m / s 2 .
Da im Effekt mindestens eine zweifache dynamische Entlastung der Basiskonstruktion bei gleichzeitig verdoppelter Maximalbeschleunigung angenommen sein soll und die zu beschleunigende Masse in der Y - Achse sich gleichzeitig verdoppeln könnte wäre eine Annahme von 10 m/s2 ein konservativer Ansatz. Since, in effect, at least a two-fold dynamic relief of the basic structure should be assumed with simultaneously doubled maximum acceleration and the mass to be accelerated in the Y-axis could double at the same time, an assumption of 10 m / s 2 would be a conservative approach.
Bei geplanten Schneidgeschwindigkeiten von bis zu 100 m/min also 1.67 m/s ergibt sich für den Bewegungsspielraum der Nutzlast S (hier der X2 - Achsvorrichtung) nach einer etwas vereinfachenden Formel aus dem Stand der Technik zum Thema redundanter Zusatzachsen (ausführlich in WO 2008/148 558 A1) S = 4 x V2 / A also 4 x (1.67 m/s) 2 / 10 m/s2 = 1.12 m. Wie aus anderen Dokumenten zum Stand der Technik (beispielsweise WO 2008/151810 A1 oder WO 2009/027006 A1) bekannt, kann der Bedarf durch meist steuerungstechnische Maßnahmen reduziert werden, was effektiv meist bedeutet dass etwa 20 bis 30 % des theoretischen„Worst Case" - Wertes tatsächlich benötigt werden, so dass von einem praktikablen Wert von etwa 25 cm ausgegangen werden kann. At planned cutting speeds of up to 100 m / min, ie 1.67 m / s, the payload S (in this case, the X2 axis device) is based on a simplistic formula from the prior art relating to redundant additional axes (in detail in WO 2008 / 148 558 A1) S = 4 x V 2 / A so 4 x (1.67 m / s) 2/10 m / s 2 = 1.12 m. As known from other documents of the prior art (for example WO 2008/151810 A1 or WO 2009/027006 A1), the demand can be reduced by mostly control measures, which effectively usually means that about 20 to 30% of the theoretical "worst case" - Values are actually needed, so that a workable value of about 25 cm can be assumed.
Damit die Nutzlast impulsentkoppelt um 25 cm bewegbar ist, muss bei gleicher Masse von Nutzlast und Ausgleichsgewicht, auch das Ausgleichsgewicht den gleichen Bewegungsspielraum haben.  In order for the payload to be able to move 25 cm in a pulse-decoupled manner, the balancing weight must have the same freedom of movement for the same mass of payload and balancing weight.
Entsprechend wäre auch sonst nach dem Prinzip der Impulserhaltung das Verhältnis zwischen Bewegungsspielraum von Nutzlast zum Ausgleichsgewicht umgekehrt proportional zu ihrem Massenverhältnis. Dies würde bei wesentlich geringerer Massen des Ausgleichsgewichtes zu unpraktikabel langen Bewegungsspielräumen führen und bei wesentlich höheren Massen zu den ungünstigen Belastungsverhältnissen, wie sie schon ausführlich zum Stand der Technik geschildert wurden, womit eine erfindungsgemäße Achskonzeption zwecklos wäre. Correspondingly, otherwise, according to the principle of momentum conservation, the ratio between the range of movement of the payload to the balance weight would be inversely proportional to its mass ratio. This would lead to impractically long range of motion at much lower masses of the balance weight and at much higher masses to the unfavorable load conditions, as they have already been described in detail to the prior art, so that an inventive axle concept would be pointless.
Als Faustregel kann bis zu einem Verhältnis zwischen Masse der Ausgleichsmassen und Nutzlast von etwa 2:1 noch ein deutlicher Vorteil und bei Verhältnissen von 4:1 noch ein leichter Vorteil einer erfindungsgemäß konzipierten Maschineachse gegenüber dem Stand der Technik vorhanden sein. Anwendungsspezifisch kann allerdings im Einzelfall auch ein weit höherer oder niedrigerer Wert hierfür gelten. As a rule of thumb, up to a ratio between the mass of the balancing weights and the payload of about 2: 1 still a clear advantage and at ratios of 4: 1 still a slight advantage of an inventively designed machine axis over the prior art. Depending on the application, however, a much higher or lower value may apply in individual cases.
Zurück zum Beispiel wäre also wohl eine Ausgleichsmasse in der Dimension der Nutzlast ein recht guter Kompromiss, der je nach Abmessungen und Führungslänge der Back to the example would be so probably a balancing weight in the dimension of the payload a pretty good compromise, depending on the dimensions and guide length of
Ausgleichsmassen zu einer Mindernutzung der Kragarmlänge von lediglich etwa 20 cm führen dürfte, oder eben eine entsprechende Verlängerung vorgesehen werden muss. Balancing masses to a reduction in use of Kragarmlänge of only about 20 cm should lead, or just a corresponding extension must be provided.
Entsprechendes gilt selbstverständlich für ähnliche Maschinenkonfigurationen mit einem beidseitig angetriebenen Portal anstelle des Kragarms. The same applies, of course, for similar machine configurations with a double-sided driven portal instead of the cantilever.
Die Zusatzachse wäre in einer erfindungsgemäßen Konfiguration vorzugsweise selbst impulsentkoppelt oder mit einem mindestens teilweisen Impulsausgleich ausgestattet. In a configuration according to the invention, the additional axis would preferably be itself pulse-decoupled or equipped with at least partial pulse compensation.
An diesen Beispielen wird nochmals deutlich, dass erfindungsgemäß eine vergleichsweise kompakte und dennoch wirkungsvolle Impulsentkopplung möglich wird, die erhebliche Vorteile gegenüber dem bisherigen Stand der Technik bietet und wegen der entstehenden Raum und Gewichtseinsparungen wesentlich vielseitiger einsetzbar ist. These examples make it clear again that according to the invention, a comparatively compact and yet effective impulse decoupling becomes possible, which offers considerable advantages over the prior art and can be used much more versatile because of the resulting space and weight savings.
Wie schon erwähnt ist die Erfindung für eine Vielzahl weiterer Maschinentypen vorteilhaft anwendbar, vorzugsweise überall dort, wo Bewegungsabläufe mit hohen konstanten Geschwindigkeiten entlang längerer komplex geformter Bahnen oder aus sonstigen Gründen lange Wege und häufige hohe Beschleunigungen zugleich erforderlich sind. As already mentioned, the invention is advantageously applicable to a large number of other machine types, preferably wherever motion sequences with high constant speeds along longer, complexly shaped paths or for other reasons require long paths and frequent high accelerations at the same time.
Abschließend sollen weitere besonders bevorzugte Ausführungsvarianten der Finally, further particularly preferred embodiments of the
Erfindung anhand von Zeichnungen dargestellt und erläutert werden. Invention shown and explained with reference to drawings.
Fig. 1 zeigt die Totalansicht einer Laserschneidmaschine, bestehend aus einem Fig. 1 shows the total view of a laser cutting machine, consisting of a
Maschinenbett (1) mit einer feststehenden Brücke (2) längs der in X - Richtung an einer relativ breit ausgelegten zentralen Führung über dem Arbeitsraum eine Machine bed (1) with a fixed bridge (2) along the X direction on a relatively wide central guide above the working space
Führungseinrichtung (3) zur Bewegung einer erfindungsgemäßen Guide device (3) for moving a device according to the invention
Einrichtung (10) in Y-Richtung vorgesehen ist. Details der Einrichtung (10) werden in den folgenden Fig. 2 und Fig. 3 gezeigt.Device (10) is provided in the Y direction. Details of the device (10) are shown in the following FIGS. 2 and 3.
Zur Laserschneidmaschine gehört ein Geräteschrank (4) der die Steuerung (5) sowie nicht dargestellte Einheiten, wie Antriebsverstärker, weitere elektrische Komponenten,The laser cutting machine includes a device cabinet (4) of the control (5) and not shown units, such as drive amplifiers, other electrical components,
Laserquelle und Gasvorräte enthält. Laser source and gas supplies contains.
Im Arbeitsraum befindet sich ein Wechseltisch (6) mit dem zu bearbeitenden Material.  In the working area there is a change table (6) with the material to be processed.
Der Antrieb zur Bewegung der Führungseinrichtung (3) in X -Richtung erfolgt mittels eines zentral zwischen zwei Führungen in der Brücke (2) angeordneten Lineardirektantriebs, der eine maximale Beschleunigung der Einrichtung (3) von etwa 10m/s2 erlaubt, bis zu der eine praktikabel schwingungsarme Bewegung der Einrichtung (3) auch bis in die Endlagen der Y - Achse möglich ist. The drive for moving the guide device (3) in the X-direction by means of a centrally between two guides in the bridge (2) arranged linear direct drive, which allows a maximum acceleration of the device (3) of about 10m / s 2 , up to the one practicable low - vibration movement of the device (3) is also possible up to the end positions of the Y axis.
Die Bewegung der Einrichtung (10) entlang der Einrichtung (3) in Y - Richtung erfolgt ebenfalls mittels Lineardirektantrieben, jedoch jeweils auf beiden Seiten und eng an den gestrichelt dargestellten Führungen (11) der Einrichtung (10) anliegend, so dass eine Beeinträchtigung der Bewegungsfreiräume innerhalb der Einrichtung (10) vermieden wird. Besagter Antrieb ermöglicht eine maximale Beschleunigung von 15 m/s2, und dient der Einrichtung (10) erfindungsgemäß als besagtes relativ niedrig beschleunigbares The movement of the device (10) along the device (3) in the Y direction also takes place by means of linear direct drives, but in each case on both sides and close to the dashed lines (11) of the device (10) fitting, so that an impairment of freedom of movement within the device (10) is avoided. Said drive allows a maximum acceleration of 15 m / s 2 , and serves the device (10) according to the invention as said relatively low accelerated
Antriebssystem. Dies wird hiernach in Fig. 2 und Fig. 3 detaillierter dargestellt. Drive system. This will be illustrated in more detail hereinafter in FIGS. 2 and 3.
Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Einrichtung (10) in einer ersten besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung. 2 shows a device (10) according to the invention in a first particularly preferred embodiment variant of the invention.
An der schon in Fig. 1 dargestellten Führung (11) bewegbar ist die Einrichtung (10) mittels der Führungselemente (12). The device (10) can be moved by means of the guide elements (12) on the guide (11) already shown in FIG.
Der besagte relativ niedrig beschleunigbare Antrieb der Einrichtung (10) erfolgt mittels der aktiven Antriebselemente (13) auf der Einrichtung (10) und den entlang der Führung (11) angeordneten passiven Antriebselementen (14).  Said relatively low-speed drive of the device (10) by means of the active drive elements (13) on the device (10) and along the guide (11) arranged passive drive elements (14).
Eine Zusatzachseneinheit (20), als erfindungsgemäße Nutzlast, zur hoch beschleunigbaren Bewegung des Endeffektors, hier eines Laserschneidkopfes (21), enthält Führungen (22) als auch Antriebe (23) zur Bewegung des Laserschneidkopfes (21) in X-Richtung, sowie Führungen (25) und Antriebe (26) zur Bewegung der Ausgleichsmassen (24), die einen Impulsausgleich der Zusatzachse in X-Richtung bewirken. An additional axis unit (20), as a payload according to the invention, for highly accelerating movement of the end effector, here a laser cutting head (21), contains guides (22) and drives (23) for moving the laser cutting head (21) in the X direction, as well as guides ( 25) and drives (26) for moving the balancing weights (24), which cause a pulse compensation of the additional axis in the X direction.
Der Laserschneidkopf (21) enthält eine nicht dargestellte Zustellmöglichkeit in Z-Richtung. The laser cutting head (21) contains a delivery option, not shown, in the Z direction.
Die gesamte Zusatzachseneinheit (20) wird mittels der Führungselemente (15) auf der gleichen Führung wie der äußere Teil der Einrichtung (10) geführt und mittels der The entire additional axis unit (20) is guided by means of the guide elements (15) on the same guide as the outer part of the device (10) and by means of
Antriebe (16), erfindungsgemäß als besagtes relativ hoch beschleunigbares Antriebssystem, von dem jeweils nur die passive Seite auf dem äußeren Teil der Einrichtung (10) dargestellt ist, gegenüber dem besagten äußeren Teil der besagten Einrichtung (10) angetrieben, der somit als erfindungsgemäße Ausgleichsmasse genutzt wird und erfindungsgemäß zugleich jeweils eine Seite, sowohl des relativ hoch beschleunigbaren Antriebs (16) als auch des relativ niedrig beschleunigbaren Antriebs (13), enthält. Actuators (16) according to the invention as said relatively high-speed drive system, of which only the passive side on the outer part of the device (10) is, relative to the said outer part of the said device (10) driven, which is thus used as a balancing mass according to the invention and at the same time each one side, both the relatively high-acceleration drive (16) and the relatively low-speed drive (13) contains ,
Der Bewegungsspielraum für den hochbeschleunigbaren Antrieb in Y-Richtung beträgt etwa 27 cm, der jedoch gegenüber dem festen Koordinatensystem der Maschine durch die entgegengesetzte Bewegung von Nutzlast und Ausgleichsmasse, die hier als das etwa 1.5 fache der Nutzlast angenommen sei, auf etwa 16 cm begrenzt wird. The range of motion for the highly acceleratable drive in the Y direction is about 27 cm, but is limited to about 16 cm from the fixed coordinate system of the machine by the opposite movement of payload and balancing mass, which is here assumed to be about 1.5 times the payload ,
Die Zusatzachse (20) verfügt in X-Richtung über einen Bewegungsspielraum von etwa 28 cm, der jedoch ohne Abstriche auch effektiv verfügbar ist, so das die geringere The additional axis (20) has a range of motion of about 28 cm in the X direction, but is also effectively available without compromise, so that's the lower
Beschleunigbarkeit der X-Achse gegenüber der Y-Achse bei der Errechnung der maximal nutzbaren Schneidgeschwindigkeit sogar etwas überkompensiert wird, und somit effektiv, unter Anwendung der schon zuvor beschriebenen Auslegungsregeln, für beide Achsen eine weitgehend konstante Schneidgeschwindigkeit von bis zu 100 m/min nutzbar wäre, wobei unter Verwendung derzeit kommerziell verfügbarer Antriebskomponenten, in beiden Achsen Beschleunigungen von etwa 70 m/s2 erzielbar wären. Acceleration of the X-axis compared to the Y-axis in the calculation of the maximum usable cutting speed is even slightly overcompensated, and thus effectively, using the previously described design rules, a largely constant cutting speed of up to 100 m / min would be available for both axes , wherein using currently commercially available drive components, accelerations of about 70 m / s 2 could be achieved in both axes.
Konventionelle Maschinen ähnlich der Bauart, wie sie in Fig.1 dargestellt wird, jedoch ohne eine erfindungsgemäße Einrichtung (10) können bei erfindungsgemäß erzielbarer Conventional machines similar to the type as shown in Figure 1, but without a device according to the invention (10) can be achieved according to the invention
Schneidqualität bis selbst in kleinste Konturdetails hinein, üblicherweise nur mit maximalen Beschleunigungen zwischen 5 und 15 m/s2 betrieben werden. Cutting quality into even the smallest contour details into it, usually only with maximum accelerations between 5 and 15 m / s 2 are operated.
Je nach Anteilen kleiner Konturdetails und Anforderungen an die Konstanz der Depending on the proportions of small contour details and requirements for the constancy of the
Schneidgeschwindigkeit, können daher erfindungsgemäß die Bearbeitungszeiten häufig um 50% bis 70% und fallweise sogar um bis zu 90% gesenkt werden. Cutting speed, therefore, the processing times can often be lowered according to the invention by 50% to 70% and occasionally even by up to 90%.
Gegenüber Maschinen die ähnliche Beschleunigungen in beiden Hauptachsen auf Basis vorbekannter Zusatzachsen und vergleichbare Außenabmessungen aufweisen, ergibt sich, insbesondere wenn diese, für hohe Genauigkeit unabdingbar, über vorbekannte Systeme zum Impulsausgleich oder zur Impulsentkopplung verfügen, erfindungsgemäß ein wesentlich größerer nutzbarer Bewegungsspielraum der hochbeschleunigbaren Antriebsteile. Compared to machines which have similar accelerations in both main axes on the basis of previously known additional axes and comparable external dimensions, especially if they are indispensable for high accuracy, have prior art systems for pulse compensation or impulse decoupling, according to the invention a much larger usable range of motion of highly accelerated drive parts.
Eine in dieser Hinsicht besonders hoch optimierte Variante der erfindungsgemäßen A particularly highly optimized variant of the invention in this regard
Einrichtung (10) wird abschließend in Fig. 3 dargestellt. Device (10) is finally shown in FIG.
Viele Details entsprechen der Ausführung in Fig. 2, weshalb, zugunsten der Übersichtlichkeit in Fig. 3 weitgehend auf eine Nummerierung verzichtet wird, wo sich keine Änderungen gegenüber Fig. 2 ergeben. Elemente mit gleicher Funktion wie in Fig.2, aber geänderter Anordnung, erhalten eine Nummer die statt mit einer 2 mit einer 3 beginnt. Also beispielsweise aus 24 wird 34 usw. Many details correspond to the embodiment in Fig. 2, which is why, for the sake of clarity in Fig. 3 is largely dispensed with a numbering, where no changes compared to FIG. 2 result. Elements with the same function as in Fig. 2, but with a different arrangement, are given a number starting with a 3 instead of a 2. So for example, 24 turns 34, and so on.
Der entscheidende Unterschied zwischen einer Einrichtung nach Fig. 2 und Fig. 3 ist darin zu sehen, das sämtliche Antriebskomponenten zur hochbeschleunigten Bewegung des Laserschneidkopfes (21) sowie der Ausgleichsmassen, also die Führungen (22, 25) und Antriebe (23, 26) als Führungen (32, 35) und Antriebe (33, 36), sowie die besagten The crucial difference between a device according to Fig. 2 and Fig. 3 can be seen therein, all the drive components for highly accelerated movement of the laser cutting head (21) and the balancing weights, so the guides (22, 25) and drives (23, 26) as Guides (32, 35) and drives (33, 36), as well as said
Ausgleichsmassen (24), hier als (34), auf den äußeren Teil der Einrichtung (10) verlagert wurden, also somit der erfindungsgemäßen Ausgleichsmasse zur Impulsentkopplung zugeordnet sind. Die Kraftvermittlung der Antriebe (33) zur Bewegung des Balancing masses (24), here as (34), have been displaced to the outer part of the device (10), that is to say associated with the balancing mass according to the invention for impulse decoupling. The power transmission of the drives (33) for moving the
Laserschneidkopfes (21) in X-Richtung erfolgt hier mittels der zusätzlichen Streben (37), die eine in Y-Richtung geführte Verbindung zum Laserschneidkopf (21) aufweisen. Laser cutting head (21) in the X direction takes place here by means of the additional struts (37) having a guided in the Y direction connection to the laser cutting head (21).
Hierdurch kann der Laserschneidkopf (21) in X-Richtung mit wesentlich großflächigeren Antrieben und entsprechend höherer Beschleunigung bewegt werden. As a result, the laser cutting head (21) can be moved in the X direction with drives of much larger area and correspondingly higher acceleration.
Weiterhin werden die Massen der aufgeführten Antriebselemente von der Nutzlast (20) entfernt, die nun bei gleicher Antriebskraft eine wesentlich höhere Beschleunigung aufweist. Alternativ kann der Antrieb für die gleiche Beschleunigung schwächer ausgelegt werden. Durch das nunmehr erheblich höhere Massenverhältnis zwischen erfindungsgemäßer Ausgleichsmasse und erfindungsgemäßer Nutzlast, erhöht sich die Nutzbarkeit des Furthermore, the masses of the listed drive elements of the payload (20) are removed, which now has a much higher acceleration with the same driving force. Alternatively, the drive for the same acceleration can be made weaker. Due to the now considerably higher mass ratio between the inventive balancing weight and inventive payload, the usability of the
Bewegungsspielraumes für den erfindungsgemäß relativ hoch beschleunigbaren Antrieb. Range of motion for the present invention relatively high-speed drive.
Das Massenverhältnis zwischen Ausgleichsmasse und Nutzlast verändert sich von angenommenen 1.5 zu 1 bei einer Einrichtung entsprechend Fig. 2 auf über 3 zu 1 bei einer Einrichtung entsprechend Fig. 3. Somit stehen über 75% des relativen The mass ratio between balancing mass and payload changes from assumed 1.5 to 1 in a device according to FIG. 2 to over 3 to 1 in a device according to FIG. 3. Thus, over 75% of the relative
Bewegungsspielraums effektiv zur Verfügung, also mindestens 20 cm. Travel range effectively available, so at least 20 cm.
Beim Betrieb dieser Ausführungsweise der Erfindung, treten innere und äußere In operation of this embodiment of the invention, internal and external occur
Drehmomente auf, die vorzugsweise mittels separater und passender Ansteuerung der Antriebe (16) und (33), sowie entsprechend dimensionierter Ausgleichsmassen (34) kompensiert werden sollten. Torques, which should preferably be compensated by means of separate and appropriate control of the drives (16) and (33), and correspondingly sized balancing weights (34).
Auch bei Verwendung einer derartigen Drehmomentkompensation bleibt die Nutzbarkeit der durch die Antriebe (16) erzielbaren Beschleunigung innerhalb des Gesamtsystems zur Bewegung der Nutzlast höher, als bei einer Einrichtung (10) entsprechend Fig. 2. Insgesamt ist die Leistungsfähigkeit einer Einrichtung entsprechend Fig. 3, bei sonst ähnlichem Aufwand, um das etwa 1.5 fache gegenüber einer Einrichtung entsprechend Fig. 2 erhöht, bei gleichzeitig harmonischer über die Gesamtkonstruktion verteilten Even when using such a torque compensation, the usability of the acceleration achievable by the drives (16) remains higher within the overall system for moving the payload than in the case of a device (10) according to FIG. 2. Overall, the performance of a device according to FIG. 3, with an otherwise similar expense, increased by about 1.5 times compared to a device according to FIG. 2, while at the same time distributed more harmoniously over the overall construction
Anforderungen an die Antriebe, so dass eine noch effizientere Anpassung an die jeweiligen Erfordernisse einer Anwendung, bei kompakter und massearmer Bauweise möglicht wird. Die Beschleunigung in der Schneidkontur kann hier entsprechend bis zu 100 m/s2 betragen. Requirements for the drives, so that an even more efficient adaptation to the respective requirements of an application, in a compact and low-mass construction is possible. The acceleration in the cutting contour can be correspondingly up to 100 m / s 2 here .
Selbstverständlich sollte der Bewegungsraum für die Ausgleichsmassen (34) in Fig. 3 möglichst verkleidet werden, so dass sich letztlich wieder eine äußere Erscheinung der Einrichtung (10), wie in Fig. 2 ergeben kann. Wegen der effektiveren Nutzbarkeit des relativen Bewegungsspielraums zwischen dem äußeren Teil der Einrichtung (10) und der Zusatzachseneinheit (20), könnten auch die Abmessungen nahezu identisch sein. Of course, the movement space for the compensating masses (34) in Fig. 3 should be disguised as possible, so that ultimately again an external appearance of the device (10), as shown in Fig. 2. Because of the more effective use of the relative range of motion between the outer part of the device (10) and the auxiliary axis unit (20), the dimensions could also be nearly identical.
Je nach Art der zur Verfügung stehenden Führungselemente oder Anwendungserfordernisse kann es auch vorteilhaft sein, keine gemeinsam parallel genutzte Führung von Nutzlast und Ausgleichsmasse vorzusehen, sondern eine Führung dieser Teile untereinander, so dass vorzugsweise der Teil, der auch den erfindungsgemäß niedrig beschleunigbaren Antrieb enthält, in diesen Fällen die Ausgleichsmasse, an der tragenden Struktur geführt wird und das jeweils andere Teil, hier also die Nutzlast, mittels einer zur äußeren Führung parallel verlaufenden inneren Führung, vom ersterem getragen wird, so dass die getrennten Depending on the type of available guide elements or application requirements, it may also be advantageous to provide no jointly used parallel management of payload and balancing mass, but a guidance of these parts with each other, so that preferably the part which also contains the inventively low-accelerating drive, in In these cases, the balancing mass is guided on the supporting structure and the respective other part, in this case the payload, is carried by the former by means of an inner guide running in parallel to the outer guide, so that the separate
Führungen jeweils auf unterschiedliche Anforderungen hin optimierbar sind. Guides are each optimized for different requirements.
Die anhand der Abbildungen hier detailliert beschriebenen Ausführungsformen, stellen wiederum nur einen kleinen beispielhaften Anwendungsbereich der Erfindung dar. Again, the embodiments described in detail herein with reference to the drawings represent only a small exemplary scope of the invention.
Auch völlig andere Bearbeitungsverfahren, wie beispielsweise Hochgeschwindigkeitsfräsen, Schleifen, Polieren oder Aufbauverfahren, wie beim Rapid-Prototyping, können von der Erfindung in hohem Maße profitieren. Completely different processing methods, such as, for example, high-speed milling, grinding, polishing or assembly methods, such as rapid prototyping, can benefit greatly from the invention.
Die Erfindung ist auch in Maschinen vorteilhaft einsetzbar, in denen der Endeffektor gegenüber einem Werkteil vorzugsweise nicht kontinuierlich sondern von Punkt zu Punkt bewegt wird, wenn hohe Geschwindigkeiten bei zugleich minimaler Schwingungsanregung der Maschinenstrukturen erzielt werden sollen, beispielsweise um besonders präzise punktförmige Bearbeitungen oder punktuelle Messungen bei hohem Durchsatz auszuführen. The invention can also be advantageously used in machines in which the end effector is preferably moved from point to point rather than continuously, when high speeds are to be achieved with minimal vibration excitation of the machine structures, for example by particularly precise punctiform machining or point measurements to perform high throughput.
Hieraus ist ersichtlich, dass die Erfindung vorteilhaft für eine Vielzahl kaum abschließend aufzählbarer Anwendungen einsetzbar ist, in einer für den Fachmann jeweils leicht erkennbar abwandelbaren Form. From this it can be seen that the invention can be used advantageously for a large number of scarcely enumerable applications, in a form that is easily recognizable to the person skilled in the art.

Claims

Patentansprüche: claims:
1. Einrichtung zur Kompensation von Beschleunigungskräften mittels 1. Device for compensation of acceleration forces by means of
Impulsentkopplung bei Mess- und Werkzeugmaschinen in mindestens einer translatorisch wirksamen Maschinenachse wobei eine längs einer solchen translatorisch wirksamen Maschinenachse zu bewegende Nutzlast und eine oder mehrere dieser Nutzlast zugeordnete Ausgleichsmassen in Richtung besagter Maschinenachse parallel zueinander verschiebbar geführt sind und an Nutzlast und Ausgleichsmasse, An- und Abtrieb eines ersten, relativ hoch beschleunigbaren Antriebssystems zur relativen Bewegung von Nutzlast und Ausgleichsmasse zueinander vorgesehen ist, dessen Bewegungsspielraum kleiner ist als der gesamte Bewegungsspielraum in besagter Maschinenachse dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Teile von besagter Nutzlast oder besagter Ausgleichsmasse, welches eine Seite des besagten hoch beschleunigbaren Antriebs enthält, zugleich auch An- oder Abtrieb eines zweiten relativ niedrig beschleunigbaren  Pulse decoupling in measuring and machine tools in at least one translationally effective machine axis wherein a payload along one of such translationally effective machine axes and one or more payloads associated with these balancing masses are guided in the direction of said machine axis parallel to each other and payload and balancing mass, input and output a first, relatively high-speed drive system for relative movement of payload and balancing mass is provided to each other, whose range of motion is smaller than the entire range of motion in said machine axis characterized in that at least one of said parts of said payload or said balancing mass, which one side of said high contains acceleratable drive, at the same time also drive or output of a second relatively low acceleration
Antriebssystems enthält, wobei die jeweils andere Seite des besagten relativ niedrig beschleunigbaren Antriebs sich auf der die jeweilige Maschinenachse tragenden Struktur befindet und hierdurch eine Antriebsmöglichkeit besteht, zur gemeinsamen, relativ niedrig beschleunigbaren Bewegung, von besagter Nutzlast und Ausgleichsmasse, relativ zur besagten tragenden Struktur, entlang der besagten Maschinenachse, wobei für selbst nicht derart niedrig beschleunigbar angetriebene Teile von besagter Nutzlast und Ausgleichsmasse, die jeweils passende relative Position für besagte gemeinsame Bewegung, im Rahmen der Relativpositionierung des hochbeschleunigbaren Antriebs, für diese Teile zueinander, bewirkt wird. Drive system includes, wherein the other side of said relatively low-accelerator drive is on the respective machine axis supporting structure and thereby a driving possibility for common, relatively low accelerating movement of said payload and balancing mass, relative to said supporting structure, along said machine axis, wherein for itself not so low accelerated driven parts of said payload and balancing mass, each matching relative position for said common movement, in the context of relative positioning of the highly acceleratable drive, for these parts to each other, is effected.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in besagtem zweiten Antriebssystem ein im Bewegungsspielraum angepasstes 2. Device according to claim 1, characterized in that in said second drive system adapted in the range of motion
Federmittel zwischen diesem Antrieb und der angetriebenen Last vorgesehen ist, um die Wirkung der durch das besagte erste Antriebssystem erzeugten hohen  Federmittel between this drive and the driven load is provided to the effect of the generated by said first drive system high
Beschleunigungskraft auf die Führung des besagtem zweiten Antriebssystems zu vermindern.  Acceleration force on the leadership of the said second drive system to reduce.
3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in besagtem zweiten Antriebssystem ein Antrieb vorgesehen ist, der unabhängig von seiner Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit, eine konstante Kraft erzeugen kann. 3. Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that in said second drive system, a drive is provided which can generate a constant force regardless of its direction of movement and speed.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass besagter Antrieb ein linearer Direktantrieb ist. 4. Device according to claim 3, characterized in that said drive is a linear direct drive.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für besagten Direktantrieb mittels ansteuerungstechnischer Maßnahmen 5. Device according to claim 4, characterized in that for said direct drive by means of control measures
eine von Geschwindigkeit und Position unabhängige Proportionalität  a proportionality independent of speed and position
zwischen Eingangssignal und Kraft herstellbar ist.  can be produced between input signal and force.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kräfte aus besagtem ersten Antriebssystem zwischen Nutzlast und Ausgleichsmasse auf einer Achse durch den Schwerpunkt beider Massen wirken, die parallel zu ihrer Bewegungsrichtung verläuft. 6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the forces from said first drive system between payload and balancing mass act on an axis through the center of gravity of both masses, which is parallel to its direction of movement.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass 7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that
Nutzlast und Ausgleichsmasse auf der gleichen Führung bewegt werden, Payload and balancing mass are moved on the same guide,
verbunden durch ein oder mehrere Teile des besagten ersten Antriebssystems mit abstoßender und anziehender Wirkung und entlang einer stabförmigen Struktur für jedes besagte Teil connected by one or more parts of said first drive system with repulsive and attractive effect and along a rod-shaped structure for each said part
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass 8. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that
Nutzlast und Ausgleichsmasse nebeneinander bewegt werden Payload and balancing mass are moved side by side
gegeneinander im Querprofil durchlässig geformt,  permeable to each other in the transverse profile,
so dass sie aneinander vorbei bewegt werden können.  so that they can be moved past each other.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass gemeinsame oder getrennte Führungen für Nutzlast und 9. Device according to claim 8, characterized in that common or separate guides for payload and
Ausgleichsmasse vorgesehen sind.  Balancing mass are provided.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Ausgleichsmassen, vorzugsweise zwei gleiche, 10. Device according to one of claims 8 or 9, characterized in that a plurality of balancing weights, preferably two identical,
mit dem besagten ersten Antriebssystem vorgesehen sind.  are provided with the said first drive system.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsmasse auf der Nutzlast geführt wird, 11. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the balancing mass is guided on the payload,
12. Einrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Verteilung der Ausgleichsmasse auf eine Mehrzahl getrennt geführter und angetriebener Ausgleichsmassen vorgesehen ist. 12. Device according to claim 11, characterized in that a distribution of the balancing mass is provided on a plurality of separately guided and driven balancing masses.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des besagten ersten Antriebssystems ein zusätzliches Meßsystem zur kontinuierlichen Messung der Position vorgesehen ist. 13. Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that within the said first drive system, an additional measuring system for continuously measuring the position is provided.
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des besagten ersten Antriebssystems 14. Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that within said first drive system
alternativ oder zusätzlich zu einem vorhandenen Meßsystem  alternatively or in addition to an existing measuring system
zur kontinuierlichen Messung der Position,  for continuous measurement of position,
eine geringe Anzahl von Positionssensoren für besonders herausgehobene a small number of position sensors for particularly prominent
Betriebsfälle, wie Mittelstellung oder definierte Achslagen vorgesehen sind. Operating cases, such as center position or defined axial positions are provided.
15. Mess- oder Werkzeugmaschine mit Einrichtung zur Kompensation von Beschleunigungskräften mittels Impulsentkopplung in mindestens einer translatorisch wirksamen Maschinenachse wobei längs einer ersten solchen translatorisch wirksamen Maschinenachse 15. measuring or machine tool with means for compensating acceleration forces by means of impulse decoupling in at least one translationally effective machine axis along a first such translationally effective machine axis
a) eine in einer zweiten Achsrichtung und redundant zu einer Basisachse mit relativ niedriger Beschleunigung wirksame Zusatzachse mit relativ hoher Beschleunigung, und  a) in a second axial direction and redundant to a base axis with relatively low acceleration effective additional axis with relatively high acceleration, and
b) eine oder mehrere Ausgleichsmassen zur Impulsentkopplung der besagten  b) one or more balancing masses for pulse decoupling of said
Zusatzachse (als eine in sich abgeschlossene zu bewegende Einheit)  Additional axis (as a self-contained unit to be moved)
in Richtung der besagten ersten Maschinenachse  in the direction of said first machine axis
parallel zueinander verschiebbar geführt sind und an besagter Zusatzachse und Ausgleichsmassen, An- und Abtriebe eines ersten, relativ hoch beschleunigbaren Antriebssystems zur relativen Bewegung von besagter Zusatzachse und Ausgleichsmassen zueinander vorgesehen ist, dessen Bewegungsspielraum kleiner ist als der gesamte Bewegungsspielraum in besagter Maschinenachse dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Teile von besagter Zusatzachse (als eine in sich  are parallel to each other and slidably guided on said additional axis and balancing weights, drives of a first, relatively high acceleration drive system for relative movement of said additional axis and balancing masses to each other, whose range of motion is smaller than the entire range of motion in said machine axis, characterized in that at least one of the parts of said auxiliary axle (as one in itself
abgeschlossene zu bewegende Einheit) oder besagter Ausgleichsmassen,  closed unit to be moved) or said balancing weights,
welches eine Seite des besagten hoch beschleunigbaren Antriebs enthält,  which contains one side of said high-speed drive,
zugleich auch An- oder Abtrieb eines zweiten relativ niedrig  at the same time also drive or takeoff of a second relatively low
beschleunigbaren Antriebssystems enthält, wobei die jeweils andere Seite des besagten relativ niedrig beschleunigbaren  acceleratable drive system, wherein the other side of said relatively low accelerating
Antriebs sich auf der die besagte erste Maschinenachse tragenden Struktur befindet und hierdurch eine Antriebsmöglichkeit besteht, zur gemeinsamen, relativ niedrig beschleunigbaren Bewegung, von besagter Zusatzachse und Ausgleichsmassen, relativ zur besagten tragenden Struktur, entlang der besagten ersten Maschinenachse, wobei für selbst nicht derart niedrig beschleunigbar angetriebene Teile von  Drive is on the said first machine axis bearing structure and thus there is a drive for common, relatively low accelerating movement of said additional axis and balancing masses, relative to said supporting structure, along said first machine axis, for itself not so low accelerated driven parts of
besagter Zusatzachse und Ausgleichsmasse, die jeweils passende relative Position für besagte gemeinsame Bewegung, im Rahmen der Relativpositionierung  said additional axis and balancing mass, each matching relative position for said common movement, in the context of relative positioning
des hochbeschleunigbaren Antriebs, für diese Teile zueinander, bewirkt wird. the highly acceleratable drive, for these parts to each other, is effected.
16. Mess- oder Werkzeugmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Einrichtung nach einem der Ansprüche von 2 bis 14 aufweist, 16. A measuring or machine tool according to claim 15, characterized in that it comprises a device according to one of claims 2 to 14,
wobei als besagte Nutzlast die besagte Zusatzachse (als eine in sich  wherein said payload said auxiliary axle (as a in itself
abgeschlossene zu bewegende Einheit) zur Anwendung kommt.  completed unit to be moved) is used.
17. Mess- oder Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 15 oder 16, 17. measuring or machine tool according to one of claims 15 or 16,
dadurch gekennzeichnet, dass besagte Zusatzachse in ihrer inneren Wirkrichtung eine mindestens teilweise  characterized in that said additional axis in their inner direction of action one at least partially
Impulsentkopplung oder einen mindestens teilweisen Impulsausgleich aufweist  Pulse decoupling or at least partial pulse compensation
18. Mess- oder Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 15 bis 17, 18. Measuring or machine tool according to one of claims 15 to 17,
dadurch gekennzeichnet, dass besagte Zusatzachse an einem Portal oder Kragarm geführt wird  characterized in that said additional axis is guided on a portal or cantilever
19. Mess- oder Werkzeugmaschine nach Anspruch 18, 19. Measuring or machine tool according to claim 18,
dadurch gekennzeichnet, dass die innere Wirkrichtung einer besagten Zusatzachse ausschließlich  characterized in that the inner direction of action of a said additional axis exclusively
parallel zur Achse der Bewegung des besagten Portals oder Kragarms ist.  parallel to the axis of movement of said portal or cantilever.
20. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 15 bis 19, 20. Machine tool according to one of claims 15 to 19,
dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine Laserschneidmaschine handelt, mit einem Laserstrahl  characterized in that it is a laser cutting machine, with a laser beam
im Infrarotbereich und entsprechende Umlenkspiegel zur Strahlführung  in the infrared range and corresponding deflection mirrors for beam guidance
verwendet werden.  be used.
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