Bestimmung und Optimierung der Arbeitsgenauigkeit einer Werk¬ zeugmaschine oder eines Roboters oder dergleichen

Die Erfindung betrifft die Verwendung bekannter Elemente ei¬ ner Werkzeugmaschine oder eines Roboters oder dergleichen zur Bestimmung und Optimierung von deren Arbeitsgenauigkeit.

Bei der Entwicklung und auch bei der Inbetriebnahme von Werk¬ zeugmaschinen oder Robotern stellt sich unabhängig von der zugrundeliegenden Steuerungsaufgabe für einen Entwicklungs¬ bzw. Inbetriebnahmeingenieur in der Regel das Problem, höhere Reglerstrukturen bzw. Vorsteuerungen richtig einstellen zu müssen und ihre Wirkungen auf einfache Art und Weise zu er¬ kennen. Dazu sind in der Regel Meßsysteme als Hilfsmittel notwendig, welche aufgrund der erforderlichen Genauigkeit ei¬ nen erheblichen zusätzlichen Kostenaufwand für die Entwick¬ lung und die Inbetriebnahme mit sich bringen. Für die Bestim- mung der Arbeitsgenauigkeit einer Werkzeugmaschine beispiels¬ weise werden mehrere teuere Meßgeräte eingesetzt, deren An¬ schaffung häufig mehr als 150 000 DM kostet. Hinzu kommt, daß solche Meßgeräte ein speziell dafür ausgebildetes Personal erfordern.

Für eine Gleichlaufmessung beispielsweise sind teuere Be¬ schleunigungsaufnehmer, ein Ladungsverstärker sowie Analyse- gerate zur Spektralanalyse notwendig. So lassen sich bei¬ spielsweise induktive Wegtaster verwenden, jedoch nur solche, mit einem Lineal mit höchster Oberflächengualität, was ent¬ sprechend hohe Kosten nach sich zieht. Neben den Kosten er¬ geben sich bei einer Verwendung solcher Hilfsmittel zur Be¬ stimmung des Gleichlaufs Probleme bei Achsüberlagerungen. Auch können Spindeleinflüsse schlecht damit ermittelt werden.

Um die Positioniertreue zu ermitteln, werden herkömmlicher¬ weise induktive Wegtaster verwendet. Diese sind jedoch sehr langsam. Bei optischen Gebern besteht das Problem, daß die Stelle, an der die Lage gemessen wird - in der Regel ein Glasmaßstab - , schwer zugänglich ist .

Um die Konturtreue oder andere Konturzüge, beispielsweise ei¬ ne Ecke, zu vermessen, ist herkömmlicherweise eine sehr zeit¬ aufwendige Werkstückvermessung notwendig. Dazu ist ebenfalls wiederum ein Einsatz teuerer Meßinstrumente notwendig.

Zur Durchführung eines Kreisformtestes wird herkömmlicher¬ weise ein Kreisnormal mit zweidimmensionalem Tastkopf benö¬ tigt, welcher ein aufwendiges Justieren im Hinblick auf den Kreismittelpunkt erfordert. Hinzu kommt, daß für jeden Kreis¬ radius ein eigenes solches Kreisnormal notwendig ist. Die da¬ durch verursachten Kosten sind erheblich und belaufen sich, abhängig von der Genauigkeit, auf über 100 000 DM.

Ebenso kann durch eine Ausschnittsvergrößerung der Sollbahn und Istbahn die Konturgenauigkeit ermittelt werden, wobei hier der gesamte Bahnverlauf nicht mehr eingesehen werden kann, da Vergrößerungsfaktoren im Bereich von 100 bis 1000 notwendig sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, Möglichkeiten zur Bestimmung sowie darüber hinaus zur Optimierung der Ar¬ beitsgenauigkeit von Werkzeugmaschinen oder Robotern oder an¬ deren numerisch gesteuerten Maschinen zu finden, welche kei- nen zusätzlichen Kostenaufwand für teuere Meßsysteme er¬ fordern, die eine Genauigkeitsangabe für den Endkunden ohne Vermessung der Werkstücke ermöglichen und darüber hinaus auch eine frühzeitige Fehlererkennung sowie Fehlerlokalisierung ermöglichen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Verwendung vorhandener Lagemeßsysteme einer Werkzeugmaschine oder eines Roboters oder dergleichen zur Bestimmung und Optimierung von deren Arbeitsgenauigkeit gelöst, wobei in einer numerischen Steuerung durch eine Lagemessung Weginformationen beliebig vieler Achsen über ein vorgebbares Meßintervall abgetastet und gespeichert werden, die so gewonnenen Daten derart um¬ geformt und aufbereitet werden, daß Rückschlüsse auf die tat¬ sächliche Arbeitsgenauigkeit und auf Ursachen für Ungenauig- keiten möglich sind, und auf die Ursachen einwirkende Kompen¬ sationsparameter so bemessen werden, daß sie den Ursachen für Ungenauigkeiten entgegenwirken, wobei die Verfahrensschritte für das Umformen und Aufbereiten der Daten wahlweise nach ei¬ nem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4 näher definiert sind.

In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird erreicht, daß unter Verwendung von einem Lage- meßsystem einer Werkzeugmaschine oder eines Roboters oder dergleichen speziell der Gleichlauf bestimmt und optimiert werden kann, wobei dazu ebenfalls keine teueren Meßsysteme eingesetzt werden müssen. Dies geschieht, indem die die We¬ ginformation repräsentierenden Daten nach folgenden weiteren Verfahrensschritten umgeformt und aufbereitet werden:

2.1 für jede Achse wird die Steigung der Wegänderung über die Zeit ermittelt,

2.2 für jede Achse wird anschließend mit Hilfe einer Fehler- quadratminimierung eine eventuelle Wegabweichung über die Zeit ermittelt,

2.3 über eine Spektralanalyse der Wegabweichungswerte, insbe- sondere durch eine Fourieranalyse, werden die Ursachen ermittelt und getrennt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegen¬ den Erfindung wird die Verwendung vorhandener Lagermeßsysteme einer Werkzeugmaschine oder eines Roboters oder dergleichen zur Bestimmung und Optimierung der Positioniergenauigkeit

weitergebildet. Dies geschieht ebenfalls ohne Einsatz teuerer externer Meßsysteme. Dazu werden die die Weginformationen re¬ präsentierenden Daten nach den folgenden weiteren Verfahrens- schritten umgeformt und aufbereitet: 3.1 die ermittelten Lagewerte werden in ihrem zeitlichen Ver¬ lauf exakt da, wo eine Regelung eingreift, den Lagesoll¬ werten gegenübergestellt, 3.2 eine eventuelle Abweichung wird durch eine entsprechende Justierung von Kompensationsparametern wie Haftreibungs- kompensation und/oder Momentvorsteuerung und/oder Dreh¬ zahlvorsteuerung minimiert .

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegen¬ den Erfindung wird die Verwendung vorhandener Lagemeßsysteme einer Werkzeugmaschine, eines Roboters oder dergleichen zur Bestimmung und Optimierung der Konturtreue weitergebildet. Dies wird wiederum ohne den Einsatz zusätzlicher teuerer ex¬ terner Meßsysteme ermöglicht und auch ein aufwendiges Justie¬ ren ist nicht erforderlich. Dazu werden die die Weginforma- tionen repräsentierenden Daten nach folgenden weiteren Ver¬ fahrensschritten umgeformt und aufbereitet :

4.1 durch Überlagerung mehrerer Achsen entsprechend der zu¬ grundeliegenden Kontur werden die Daten der Lagemeßsy¬ steme unterschiedlicher Achsen übereinander dargestellt, 4.2 Abweichungen von der idealen Konturform werden durch eine entsprechende Justierung von Kompensationsparametern wie Haftreibungskonpensation und/oder Momentvorsteuerung und/ oder Drehzahlvorsteuerung minimiert.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorlie¬ genden Erfindung ist die Verwendung vorhandener Lagemeßsyste¬ me einer Werkzeugmaschine, eines Roboters oder dergleichen ebenfalls zur Bestimmung und Optimierung der Konturtreue wei ^¬ tergebildet, wobei jedoch jede beliebige Sollbahn optimiert werden können soll. Es soll eine Konturabweichung ermittelt werden, welche als direktes Maß für die Arbeitsgenauigkeit

der Maschine an jeder beliebigen Kontur herangezogen werden kann. Damit soll auch eine Bestimmung der Bahngenauigkeit an beispielsweise Werkzeugmaschinen bei solchen Bearbeitungsar¬ ten ermöglicht werden, bei denen insbesondere der sogenannte Kreisformtest nur wenig aussagekräftig ist (z.B. Umrunddre¬ hen, Nockenwellenschleifen oder in Formenbau) , da hier aus Achssicht keine kreisähnliche Bahn gefahren wird bzw. das Au¬ genmerk auf wesentlich kompliziertere Geometrieverläufe ge¬ legt wird. Dadurch soll eine Überprüfung der Arbeitsgenauig- keit an numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen an jeder be¬ liebigen Kontur ermöglicht werden. Dazu werden die die Wegin¬ formationen repräsentierenden Daten nach folgenden weiteren Verfahrensschritten umgeformt und aufbereitet:

5.1 aus den die Weginformationen repräsentierenden Daten wird entsprechend der zugrundeliegenden Kontur eine tatsäch¬ lich beschriebene Istbahn der vorgesehenen Achsen ermit¬ telt und mit dem Verlauf einer zugehörigen Sollbahn ver¬ glichen,

5.2 zwischen der Istbahn und der Sollbahn wird ein geometri- scher Bezug hergestellt, indem ein Sollwertvektor er¬ mittelt wird, welcher denselben Winkel aufweist wie der aktuelle Istwertvektor,

5.3 eine Konturabweichung in einem beliebigen Bahnpunkt wird als der Abstand zwischen dem Istwertvektor und dem Soll- wertvektor in dem genannten Bahnpunkt ermittelt,

5.4 Konturabweichungen von der Sollbahn werden durch eine entsprechende Justierung von Kompensationsparametern wie Haftreibungskompensation und/oder Momentvorsteuerung und/oder Drehzahlvorsteuerung minimiert.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß der vor¬ liegenden Erfindung wird eine tatsächliche Istbahn auf beson¬ ders effektive Art und Weise aus den die Weginformationen re¬ präsentierenden Daten ermittelt, indem die Weginformationen repräsentierenden Daten als Schleppabstandswerte gemessen werden und die tatsächlich beschriebene Istbahn der vorge-

sehenen Achsen anhand dieser Schleppabstandswerte und den Sollbahnwerten ermittelt wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß der vor- liegenden Erfindung werden die im vorangehenden erreichbaren Vorteile auch bei solchen Werkzeugmaschinen, Robotern oder dergleichen erreicht, welche sowohl Linearachsen als auch mindestens eine Rundachse aufweisen. Dies geschieht, indem die zur Rundachse zugehörigen, in Polarkoordinaten vorlie- genden Sollbahnwerte und Istbahnwerte in das kartesische Ko¬ ordinatensystem umgewandelt werden, indem die Radiusinfor¬ mation aus den Werten der Linearachse und die Winkelmforma- tion aus den Werten der Rundachse gewonnen werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß der vor¬ liegenden Erfindung wird eine Konturabweichung mit maximal möglicher Genauigkeit anhand der m einer numerisch gesteuer¬ ten Werkzeugmaschine, einem Roboter oder dergleichen vorlie¬ genden diskreten Werten ermittelt. Dies wird erreicht, indem als Konturabweichung die echte Konturabweichung im Winkel von 90° zur Sollbahn anhand des Istbahnpunktes und den beiden je¬ weils dem Istbahnpunkt mit geringstem Abstand vorangehenden und mit geringstem Abstand folgenden Sollbahnpunkten er¬ mittelt wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß der vor¬ liegenden Erfindung wird darüber hinaus erreicht, daß Me߬ ergebnisse, die die tatsächliche Arbeitsgenauigkeit dar¬ stellen, veranschaulicht werden können, ohne daß dafür sepa- rate Visualiserungsmittel benötigt werden. Bei der Entwick¬ lung bzw. Instandsetzung oder aber auch einer Analyse zum frühzeitigen Erkennen von Fehlern lassen sich so eventuelle Ungenauigkeiten vom Entwicklungs- bzw. Inbetriebnahmeinge¬ nieur zur Erforschung der Ursachen ohne zusätzlichen Aufwand analysieren. Dies erfolgt dadurch, daß eine Anzeige der Me-

ßergebnisse bzw. Daten direkt am Bildschirm einer vorhandenen numerischen Steuerung erfolgt .

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß der Er- findung wird erreicht, daß nicht nur die numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine, der Roboter etc. selbst, sondern auch ein auf diesen Maschinen vorliegendes Teileprogramm optimiert werden kann. Dies geschieht dadurch, daß durch eine Justie¬ rung von Teileprogrammparametern entsprechend einer vorab er- mittelten Konturabweichung dieses Teilprogramm.es so vorge¬ nommen wird, daß eine maximal zulässige Konturabweichung in jedem Punkt der zu beschreibenden Kontur gewährleistet wird.

Weitere Vorteile sowie erfinderische Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung möglicher Ausfuh¬ rungsbeispiele, welche jeweils für einen anderen Parameter zur Bestimmung der Arbeitsgenauigkeit einer Werkzeugmaschine, eines Roboters oder dergleichen ausgestaltet sind.

Weitere Einzelheiten ergeben sich auch anhand der Figuren. Im einzelnen zeigen:

FIG 1 eine Darstellung eines Konturzuges in der Ebene zur

Verdeutlichung der Problematik zwischen zeitlichem und geometrischen Bezug von Sollbahn und Istbahn,

FIG 2 die Bestimmung eines zu einem Istbahnpunkt zugehörigen Sollbahnpunktes in Abhängigkeit von der Wegdifferenz zwischen aktuellem Istwert und jeweiligem Sollwert und FIG 3 em Schema zur Ermittlung der exakten Konturabweichung aus drei Punkten in der Ebene.

Bei numerisch gesteuereten Werkzeugmaschinen, Robotern oder anderen numerisch gesteuerten Maschinen ist in der Regel ein Lagemeßsystem vorhanden. Dieses kann entweder als Absolut- oder als relatives bzw. inkrementelles Lagesystem ausgeprägt sein und beispielsweise auf optischer oder auf induktiver Ba-

sis arbeiten. In der numerischen Steuerung liegt somit eine Weginformation in der Regel bereits vor Zur Bestimmung der Arbeitsgenauigkeit einer solchen numerisch gesteuerten Ma¬ schine werden erfindungsgemaß Weginformationen, wo notwendig auch solche mehrerer Achsen, über ein vorgebbares Meßinter¬ vall abgetastet und gespeichert. Die so erhaltenen Daten be¬ inhalten implizit Informationen über die Arbeitsgenauigkeit sowie für eventuelle Ungenauigkeiten verantwortliche Ursa¬ chen. Aus diesem Grunde werden die abgetasteten und gespei- cherten Weginformationen so umgeformt und aufbereitet, daß Rückschlüsse auf die tatsachliche Arbeitsgenauigkeit sowie auf die Ursachen für eventuelle Ungenauigkeiten möglich sind Dazu können beliebige Verfahren zur Signalverarbeitung ein¬ gesetzt werden, welche sich im wesentlichen nach dem zu un- tersuchenden Parameter im Hinblick auf die Arbeitsgenauig¬ keit, z.B des Gleichlaufs, der Positioniergenauigkeit oder auch der Konturtreue, richten. Aus den so erhaltenen Ergeb¬ nissen lassen sich Fehlerursachen bzw. Ursachen für Unge¬ nauigkeiten ableiten und über eine Beeinflussung von diesen Ursachen entgegenwirkenden Kompensationsparametern laßt sich die Genauigkeit der Maschine sowohl wahrend der Entwicklung als auch bei der Inbetriebnahme optimieren Darüber hinaus lassen sich die erhaltenen Ergebnisse graphisch sowie nume¬ risch darstellen, wodurch einem Entwicklungsingenieur bzw. einem Inbetriebnahmeingenieur die Möglichkeit gegeben wird, weitere Rückschlüsse auf mögliche Ursachen für Fehler bzw Ungenauigkeiten zu ziehen. Zur graphischen Visualisierung dieser Ergebnisse läßt sich besonders vorteilhaft ein bereits vorhandener Bildschirm der numerischen Steuerung oder eines entsprechenden Programmiergerätes einsetzen.

Im folgenden werden nun vorteilhafte Methoden zur Umformung und Aufbereitung der abgetasteten und gespeicherten Weginfor¬ mationen im Hinblick auf einzelne, die Genauigkeit beeinflus- sende Parameter wie Gleichlauf, Poεitiomergenauigkeit oder Konturtreue dargestellt.

Zur Bestimmung und Optimierung des Gleichlaufes unter Einbe¬ ziehung eines vorhandenen Lagemeßsystemes werden, wie bereits dargestellt, Weginformationen für jede Achse über ein vorgeb¬ bares Meßintervall abgetastet und gespeichert . Diese Daten werden so weiterverarbeitet, daß für jede Achse die Steigung der Wegänderung über die Zeit ermittelt wird. Diese kann ebenfalls über einen Bildschirm an der NC-Steuerung oder ei¬ nem entsprechenden Programmiergerät graphisch visualisiert werden. Für jede Achse erfolgt anschließend eine Berechnung eventueller Wegabweichungen mit Hilfe beispielsweise einer Fehlerquadratminimierung. Eine solche Wegabweichung wird ebenfalls über die Zeit ermittelt. Mittels einer Spektral¬ analyse der so bestimmten Wegabweichungswerte werden dann eventuelle Ursachen ermittelt und getrennt. Eine beispiel- hafte Möglichkeit zur Durchführung einer solchen Spektral¬ analyse bietet eine Fourieranalyse, welche als sogenannte Fast-Fourier-Transformation besonders vorteilhaft auf einer numerischen Steuerung implementiert werden kann. Somit können mögliche Ursachen für Ungenauigkeiten, die beispielsweise in den verwendeten Antrieben, dem Umrichter oder aber in Elemen¬ ten der Maschine selbst liegen können, getrennt und zugeord¬ net werden.

Um mit der erfindungsgemäßen Verwendung vorhandener Lagemeß- Systeme die Positioniergenauigkeit zu bestimmen und zu opti¬ mieren, werden die anhand der abgetasteten gespeicherten We¬ ginformationen ermittelten Lagewerte in ihrem zeitlichen Ver¬ lauf exakt an der Stelle, wo eine Regelung eingreift, den entsprechenden durch die numerische Steuerung produzierten Lagesollwerten gegenübergestellt und eventuelle Abweichungen werden durch eine entsprechende Justierung von Kompensations- parametern minimiert. Solche Kompensationsparameter können beispielsweise durch eine Kompensation des Stick-Slip-Verhal- tens, welches die Haftreibung beschreibt, vorgenommen werden. Andere Möglichkeiten zur Kompensation bestehen in einem ent¬ sprechenden Einwirken auf eine Momentvorsteuerung oder eine

Drehzahlvorsteuerung, welche ebenfalls im Rahmen einer nume¬ rischen Steuerung bereits vorhanden sein können.

Zur Bestimmung und Optimierung der Konturtreue unter Verwen- düng vorhandener Lagemeßsysteme werden die über das vorgeb¬ bare Meßintervall getasteten und gespeicherten Weginforma¬ tionen, welche für jede einzelne Achse ermittelt wurden, ent¬ sprechend des darzustellenden Konturzuges über mehrere Achsen überlagert. Es kann jede beliebige Kontur dargestellt werden, beispielsweise ein Kreis, eine Ecke etc. Die durch die Über¬ lagerung der Daten mehrerer Achsen entstehende Kontur wird der idealen Konturform gegenübergestellt. Dadurch kann bei¬ spielsweise em Kreisformtest durchgeführt werden

Es wird der Verlauf der Sollbahn, welcher anhand der in der numerischen Steuerung vorhandenen Daten eines Teileprogramms bekannt ist, mit der tatsächlich beschriebenen Istbahn ver¬ glichen, wobei letztere aus den am Lagemeßsystem mindestens zweier Achsen gemessenen Weginformationen abgeleitet wird. Um eme mögliche Konturabweichung darstellen zu können, ist je¬ doch nicht der zeitliche Bezug zwischen der Sollbahn und der tatsächlich beschriebenen Istbahn, sondern der geometrische Bezug zwischen Soll- und Istbahn maßgebend. Aus diesem Grund wird ein Sollwertvektor ermittelt, der denselben Winkel auf- weist wie der aktuelle Istwertvektor. Der Abstand der beiden Vektoren kann nun auf die Normale des Sollwertverlaufes abge¬ bildet und vergrößert dargestellt werden und stellt em Maß, eme Konturabweichung in dem betrachteten Bahnpunkt von Soll- bahn bzw. Istbahn dar. Dadurch kann jede beliebige zweidimen- sionale oder mehrdimensionale Geometrie gemessen und ma߬ stabsgetreu angezeigt werden. Anhand dieser auf die Normale des Sollwertverlaufs abgebildeten Bahn wird nun die Konturab ^¬ weichung mit entsprechend hoher Auflösung dargestellt, wo ^¬ durch man ein Bild erhält, das bereits von den Meßprotokollen der herkommlicherweise durchgeführten Werkstuckmessung be¬ kannt ist .

Eine solche Vorgehensweise ist besonders dann hilfreich, wenn das Interpolationsverhalten zwischen einer Linearachse und einer Rundachse untersucht werden soll. Einen solchen Anwen¬ dungsfall stellt beispielsweise das Nockenwellenschleifen dar. In solchen Fällen kann ein Kreisformtest nicht angewen¬ det werden, da bei diesen ein sinusförmiger oder cosinusför- miger Sollwertverlauf vorausgesetzt wird.

Die Konturdarstellung bzw. eine ermittelte Konturabweichung kann ebenfalls zur Optimierung eines Teileprogrammes verwen¬ det werden, um an kritischen Übergängen den maximal zulässi¬ gen Konturfehler einzuhalten. Wird festgesellt, daß die tat¬ sächliche Konturabweichung die maximal zulässige Konturabwei¬ chung überschreitet, so werden Teileprogrammparameter ent- sprechend so angepaßt, daß die tatsächlich auftretende Kon¬ turabweichung im maximal zulässigen Bereich bleibt. Solche Teileprogrammparameter können beispielsweise eine Überprüfung der maximal möglichen Geschwindigkeit, ein Fahren mit oder ohne Drehzahlvorsteuerung oder ein Fahren mit oder ohne Ruck- begrenzung etc. sein.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die die Weginformationen repräsentierenden Daten als Schleppabstandswerte mit Hilfe des Lagemeßsystemes gemessen werden. Aus der bekannten Soll- bahn und dem gemessenen Schleppabstand läßt sich dann die tatsächlich Istbahn mit entsprechend hoher Auflösung berech¬ nen. Für den Fall, daß mindestens eine Achse als Rundachse betrieben wird und ebenfalls eine Linearachse vorgesehen ist, so müssen die Sollbahn- ^« und Istbahnwerte, die nun in Polar- koordinatendarstellung vorliegt, in das kartesische Koordi¬ natensystem umgewandelt werden. Dazu wird die Radiusinfor¬ mation aus den Werten der Linearachse und die Winkelinfor¬ mation aus den Werten der Rundachse gewonnen. Ausgehend davon können dann die Daten für die Konturdarstellung aufbereitet werden. Zu diesem Verarbeitungszeitpunkt stehen die Meßwerte lediglich in einem zeitlichen Bezug zueinander. Für die Er-

mittelung einer Konturabweichung ist jedoch nur der geometri¬ sche Bezug maßgebend.

In der Darstellung gemäß FIG 1 ist ein Konturzug zur Verdeut- lichung der Problematik zwischen zeitlichem und geometrischem Bezug zwischen der Sollbahn K _soll und der Istbahn K _1SC gezeigt. Die einzelnen Stützpunkte der Sollbahn K _soll sind mit Quadra¬ ten markiert, die Stützpunkte der Istbahn K _ist entsprechend mit Dreiecken. Aus dem Verlauf der beiden genannten Kontur- bahnen ist ersichtlich, daß der zu einem beliebigen Sollbahn¬ punkt x _soll zugehörige Istbahnpunkt x _1ΞC dem entsprechenden Sollbahnwert nacheilt. Es kann jedoch nicht immer davon aus¬ gegangen werden, daß der Sollbahnwert x _soll wie in dem gemäß der Darstellung nach FIG 1 gezeigten Beispiel dem Istbahnwert x _lst vorauseilt. Daher sind unterschiedliche Konstellationen zur Ermittlung des geometrischen Bezuges zwischen Sollbahn und tatsächlicher Istbahn abhängig von möglichen bekannten Schleppabstandsverläufen notwendig.

In der Darstellung gemäß FIG 2 sind die häufigsten Konstella¬ tionen für eine möglichst effektive Bestimmung des zu einem Istwert x _ιst zugehörigen Sollwertes x _sol ι dargestellt. Dabei ist auf der mit f bezeichneten Ordinate in den Darstellungen 2.1 bis 2.5 jeweils die Wegdifferenz zwischen aktuellem Ist- wert x _lst (x) zum jeweiligen Sollwert x _soll (x±n) aufgetragen. Der Wert n, mit welchem die Abszisse bezeichnet ist, be¬ schreibt, ob es sich bei dem betrachteten Sollwert um einen dem entsprechenden Istwert vorangehenden Sollwert handelt (negativer Wert von n) oder aber um einen auf den betrachte- ten Istwert folgenden Sollwert (positiver Wert für n) . Die

Wegdifferenz f wird dabei entsprechend der folgenden Berech¬ nungsvorschrift bestimmt, welche beispielhaft für eine mit¬ tels zweier Achsen beschriebenen Kontur dargestellt wird:

Bestimmt wird dabei jeweils das Minimum der ermittelten Weg¬ differenzwerte f, wozu möglichst jedem Istwert x _ist (x) der nächstgelegene Sollwert x _aoll (x+n) zugeordnet wird. Die Dar- Stellung 2.1 zeigt einen Sollwert, welcher dem Istwert voran¬ geht. Die Darstellung 2.2 den umgekehrten Fall, in dem der Istwert dem Sollwert vorauseilt. In der Darstellung 2.3 fal¬ len Sollwert und Istwert zusammen. In den Darstellungen 2.4 und 2.5 ergibt sich für die jeweils ermittelte Wegdifferenz ein komplexerer Verlauf, von dem jeweils das Minimum als der dem zu betrachtenden Istwert nächstkommende Sollwert ermit¬ telt wird. Das in den Darstellungen 2.1 bis 2.5 gezeigte Mi¬ nimum ist jeweils mit einem Kreis gekennzeichnet.

Eine Ermittlung einer Konturabweichung setzt jedoch wie der Kreisformtest voraus, daß die tatsächliche Konturabweichung normal zur Sollbahn berechnet und aufgetragen wird. Dies ist dann der Fall, wenn die Konturabweichung im Winkel von 90° zur Sollbahn ermittelt wird. Um auch dabei Fehler zu mini- mieren, muß ermittelt werden, welcher Sollwert x _soll (x+n±l) dem Istwert x _ist (x) am nächsten liegt. Dies geschieht anhand der bereits im vorangehenden dargestellten Vorgehensweise.

In der Darstellung gemäß FIG 3 ist die Vorgehensweise zur Er- mittlung dieser echten Konturabweichung aus drei Punkten in der Ebene veranschaulicht. Gezeigt ist ein vergrößerter Aus¬ schnitt aus der Darstellung eines Konturzuges gemäß der Dar¬ stellung nach FIG 1. Gezeigt ist zum einen der aktuell be¬ trachtete Istwert x _i3t (x) sowie der diesem Istbahnpunkt mit geringstem Abstand vorangehende Sollwert x _soll (x+n) sowie der dem Istbahnpunkt mit geringstem Abstand folgende Sollbahn¬ punkt x _soll (x+n+1) . Mit diesen drei Punkten im Raum wird nun eine Konturabweichung ermittelt, angezeigt und ausgewertet. Die so ermittelte echte Konturabweichung, welche einen Winkel

von 90° zur Sollbahnkurve aufweist, ist in der Darstellung gemäß FIG 3 mit KA gekennzeichnet .

Über eine entsprechende Justierung von Kompensationsparame- tern, die den Ursachen für die fehlende Konturtreue entgegen¬ wirken, werden Abweichungen minimiert. Die Kompensations¬ parameter können wiederum in Form einer Haftreibungskompen¬ sation, einer Momentvorsteuerung oder beispielsweise auch ei¬ ner Drehzahlvorsteuerung vorgenommen werden. Denkbar sind je- doch auch andere Kompensationsmaßnahmen, abhängig von der in der zugrundliegenden numerischen Steuerung zur Verfügung ge¬ stellten Funktionalität.

Durch den erfindungsgemäßen Einsatz vorhandener Lagemeß- Systeme zur Bestimmung und Optimierung der Arbeitsgenauigkeit ergeben sich somit folgende weitere Vorteile. Eine Messung der Lage hat zur Folge, daß kein fehlerbehaftetes Umrechnen von Beschleunigungsmomenten bzw. Drehzahlwerten in Lageab¬ weichungen notwendig ist. Die bestimmten Ungenauigkeiten kön- nen somit sehr exakt bestimmt werden. Zusätzlich ist kein Ju¬ stieren von Meßaufnehmern wie Meßtastern oder Linealen oder für den Kreisformtest von Kreisnormalen mit zweidimensionalem Tastkopf notwendig. Eine Messung kann innerhalb weniger Minu¬ ten vollzogen werden, wodurch sich Entwicklungszeiten und In- betriebnahmezeiten reduzieren. Hinzu kommt, daß der Ablauf einer Messung im Rahmen einer Bedienoberfläche einer numeri¬ schen Steuerung menügeführt erfolgen kann, indem er in die Menüsteuerung eingebunden wird. Auf diese Art und Weise läßt sich erreichen, daß eine Anzeige der Meßergebnisse direkt am Bildschirm der numerischen Steuerung oder eines Programmier¬ gerätes erfolgt, wodurch sich für das die Messungen durchfüh¬ rende Personal weitere Veranschaulichungsmöglichkeiten und somit weitere Rückschlüsse auf mögliche Ursachen für Unge ^¬ nauigkeiten ergeben.