DD233333A1

DD233333A1 - Steuerungsanordnung zur verringerung der totzeit von spielbehafteten antrieben

Info

Publication number: DD233333A1
Application number: DD27206484A
Authority: DD
Inventors: Dieter Sommer; Matthias Schaefer; Hans-Juergen Uhlig
Original assignee: Werkzeugmaschinenfabrik Union
Priority date: 1984-12-29
Filing date: 1984-12-29
Publication date: 1986-02-26

Abstract

Steuerungsanordnung zur Verringerung der Totzeit von spielbehafteten Antrieben, vorzugsweise im Werkzeugmaschinenbau, z. B. fuer die Positionierung von Drehachsen. Ziel der Erfindung ist es, eine vorhandene Getriebelose mit erhoehter Motorgeschwindigkeit zu beseitigen. Einem Trigger wird entsprechend der mechanischen Energie der proportionale Stromistwert zugefuehrt. Als Ausgang vom Trigger werden ueber den Koppelpunkt unterschiedliche Sollwerte, die bereitgestellt werden, dem Antrieb zugefuehrt, die zu entsprechenden Geschwindigkeiten fuehren.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Steuerungsanordnung ist einsetzbar für alle spielbehafteten Antriebe, vorzugsweise im Werkzeugmaschinenbau, z. B. für Positionierung von Drehachsen, wo sich eine Lose der mechanischen Elemente nicht oder nur sehr aufwendig vermeiden läßt. Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Gemäß DD-204988 ist eine Einrichtung zur Kompensation der Umkehrspanne bekannt, mit der mittels piezoelektrischem Geber eine wirkende Kraft in ein elektrisches Signal umgewandelt wird.

Diese Einrichtung hat den Nachteil, daß das Anbringen des Gebers unter industriellen Bedingungen mit Schwierigkeiten verbunden ist. Die Umwandlung der mechanischen Energie in elektrische hat einen erhöhten Schaltungs- und Geräteaufwand zur Folge.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine vorhandene Getriebelose mit erhöhter Motorgeschwindigkeit zu beseitigen, um die

Positionierzeiten zu verkürzen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die in einem mechanischen Antriebssystem vorhandene Lose durch eine Steuerungsanordnung, basierend auf der Auswertung elektrischer Signale, zeitunkritisch für den Positioniervorgang dieses mechanischen Systems zu gestalten. Mit der Erfindung wird ein Prinzip geschaffen, mit dem ohne großen Aufwand die Nachteile der Getriebetotzeit beim Positionieren, Abbremsen und Reversieren mit kleinen Geschwindigkeiten auf ein Minimum reduziert wird. Bezogen auf die praktische Anwendung der Erfindung, z.B. in der Werkzeugmaschine, bedeutet das, daß insbesondere bei Positionierungen hoher Genauigkeit ohne direktes oder indirektes Meßsystem das Verhältnis zwischen Positionierzeit und Sollwert (Positionsgenauigkeit) um ein vielfaches reduziert wird.

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daß die Steuerungsanordnung zur Verringerung der Totzeit von spiel behafteten Antrieben aus einem Trigger, einem Schaltglied, einem Koppelpunkt, dem eine Sollwertquelle zugeordnet ist, und einem Motorregler besteht, wobei der der mechanischen Energie proportionale Stromistwert dem Trigger zugeführt wird und als Ergebnis dem Antrieb über den Koppelpunkt unterschiedliche Sollwerte vorgegeben werden, die im Schaltglied bzw. in der Sollwertquelle bereitgestellt werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel, das sich auf die Achspositionierung des Drehtisches an einer Werkzeugmaschine bezieht, näher erläutert werden, ohne sich darauf zu beschränken.

Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in

Fig. 1: Ein Blockschaltbild für die Einrichtung zum Aufbereiten des Zeitpunktes der Sollwertaufschaltung

Fig.2: Den Zeitplan der erforderlichen Signale (idealisierte Form)

Fig.3: Das Weg-Zeit-Diagramm ohne die Erfindung (idealisierte Form)

Fig.4: Das Weg-Zeit-Diagramm mit der Erfindung (idealisierte Form)

Die Steuerungsanordnung besteht aus einem Trigger 1, einem Schaltglied 2, einem Koppelpunkt 3 und einem Motorregler 4, die nacheinander geschaltet sind. Der Motorregler ist einem Motor 5 zugeordnet, der einen Antrieb mit spielbehaftetem Getriebe 6 treibt. Dem Koppelpunkt 3 ist eine Sollwertquelle 7 zugeordnet.

Dem Trigger 1 wird eine den Stromistwert list repräsentierende Spannung Ue aus dem Motorregler 4zugeführt.

Zusätzlich wird eine Referenzspannung Uref aufbereitet, die größer ist als die den Stromistwert repräsentierende Spannung im Moment der Getriebetotzeit und kleiner ist ais die den Stromistwert repräsentierende Spannung beim Treiben mit anliegenden Zahnflanken des Getriebes. Beim Überschreiten der den Stromistwert proportionalen Spannung Ue überden Wert der Referenzspannung Uref kippt der Trigger 1 um und liefert am Ausgang eine Spannung Ua, die dem Schaltglied 2 zugeführt wird. Der für den Totzeitausgleich erforderliche Zwischensollwert Uson2 wird in dem Schaltglied 2 bereitgestellt.

Solange die den Stromistwert repräsentierende Spannung Ue kleiner als die Referenzspannung Uref ist, wird der

Zwischensollwert im Koppelpunkt 3 dem eigentlicher Sollwert Usom, der in der Sollwertquelle 7 bereitgesteilt wird, überlagert. Mit Anlegen der Zahnflanken und dem tatsächlichen Fortbewegen des Drehtisches steigt der Motorstrom an und die im Motorregler 4 gelieferte Spannung übersteigt den Wert der Referenzspannung Uref· Damit kippt der Trigger 1 um und im Schaltglied 2 wird der Zwischensollwert Uson 2 abgeschaltet. Nunmehr ist nur nocht der eigentliche Sollwert Usoi| τ wirskam, der dem Motorregler zugeführt wird.

Um ein ungewolltes Arbeiten dieses Prinzips zu verhindern, wird die Bereitstellung des Zwischensollwertes Uson2 mit einem zusätzlichen Signal aktiv geschaltet.

Claims

Patentanspruch:

Steuerungsanordnung zur Verringerung der Totzeit von spielbehafteten Antrieben bestehend aus einem Trigger, einem Schaltglied, einem Koppelpunkt, dem eine Sollwertquelle zugeordnet ist und einem Motorregler, dadurch gekennzeichnet, daß der der mechanischen Energie proportionale Stromistwert dem Trigger (1) zugeführt wird, wobei als Ergebnis dem Antrieb (6) über den Koppelpunkt (3) unterschiedliche Sollwerte vorgegeben werden, die im Schaltglied (2) bzw. in der Sollwertquelle (7) bereitgestellt werden.

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Steuerungsanordnung ist einsetzbar für alle spielbehafteten Antriebe, vorzugsweise im Werkzeugmaschinenbau, z. B. für Positionierung von Drehachsen, wo sich eine Lose der mechanischen Elemente nicht oder nur sehr aufwendig vermeiden läßt.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Gemäß DD-204988 ist eine Einrichtung zur Kompensation der Umkehrspanne bekannt, mit der mittels piezoelektrischem Geber eine wirkende Kraft in ein elektrisches Signal umgewandelt wird.

Diese Einrichtung hat den Nachteil, daß das Anbringen des Gebers unter industriellen Bedingungen mit Schwierigkeiten verbunden ist. Die Umwandlung der mechanischen Energie in elektrische hat einen erhöhten Schaltungs- und Geräteaufwand zur Folge.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine vorhandene Getriebelose mit erhöhter Motorgeschwindigkeit zu beseitigen, um die Positionierzeiten zu verkürzen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die in einem mechanischen Antriebssystem vorhandene Lose durch eine Steuerungsanordnung, basierend auf der Auswertung elektrischer Signale, zeitunkritisch für den Positioniervorgang dieses mechanischen Systems zu gestalten. Mit der Erfindung wird ein Prinzip geschaffen, mit dem ohne großen Aufwand die Nachteile der Getriebetotzeit beim Positionieren, Abbremsen und Reversieren mit kleinen Geschwindigkeiten auf ein Minimum reduziert wird. Bezogen auf die praktische Anwendung der Erfindung, z. B. in der Werkzeugmaschine, bedeutet das, daß insbesondere bei Positionierungen hoher Genauigkeit ohne direktes oder indirektes Meßsystem das Verhältnis zwischen Positionierzeit und Sollwert (Positionsgenauigkeit) um ein vielfaches reduziert wird.

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daß die Steuerungsanordnung zur Verringerung der Totzeit von spielbehafteten Antrieben aus einem Trigger, einem Schaltglied, einem Koppelpunkt, dem eine Sollwertquelle zugeordnet ist, und einem Motorregler besteht, wobei der der mechanischen Energie proportionale Stromistwert dem Trigger zugeführt wird und als Ergebnis dem Antrieb über den Koppelpunkt unterschiedliche Sollwerte vorgegeben werden, die im Schaltglied bzw. in der Sollwertquelle bereitgestellt werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel, das sich auf die Achspositionierung des Drehtisches an einer Werkzeugmaschine bezieht, näher erläutert werden, ohne sich darauf zu beschränken.

Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in

Fig. 1: Ein Blockschaltbild für die Einrichtung zum Aufbereiten des Zeitpunktes der Sollwertaufschaltung Fig.
2: Den Zeitplan der erforderlichen Signale (idealisierte Form)

Fig.3: Das Weg-Zeit-Diagramm ohne die Erfindung (idealisierte Form)

Fig.4: Das Weg-Zeit-Diagramm mit der Erfindung (idealisierte Form)

Die Steuerungsanordnung besteht aus einem Trigger 1, einem Schaltglied 2, einem Koppelpunkt 3 und einem Motorregler 4, die nacheinander geschaltet sind. Der Motorregler ist einem Motor 5 zugeordnet, der einen Antrieb mit spielbehaftetem Getriebe 6 treibt. Dem Koppelpunkt 3 ist eine Sollwertquelle 7 zugeordnet.

Dem Trigger 1 wird eine den Stromistwert l_ist repräsentierende Spannung Ue aus dem Motorregler 4zugeführt.

Zusätzlich wird eine Referenzspannung U_ref aufbereitet, die größer ist als die den Stromistwert repräsentierende Spannung im Moment der Getriebetotzeit und kleiner ist als die den Stromistwert repräsentierende Spannung beim Treiben mit anliegenden Zahnflanken des Getriebes. Beim Überschreiten der den Stromistwert proportionalen Spannung Ue über den Wender Referenzspannung U_ref kippt der Trigger 1 um und liefert am Ausgang eine Spannung Ua, die dem Schaltglied 2 zugeführt wird.

Der für den Totzeitausgleich erforderliche Zwischensollwert U_son₂ wird in dem Schaltglied 2 bereitgestellt.

So'Umge die den Stromistwert repräsentierende Spannung Ue kleiner als die Referenzspannung U_ref ist, wird der Zwischensollwert im Koppelpunkt 3 dem eigentlicher Sollwert U_SOim, der in der Sollwertquelle 7 bereitgestellt wird, überlagert.

Mit Anlegen der Zahnflanken und dem tatsächlichen Fortbewegen des Drehtisches steigt der Motorstrom an und die im Motorregler 4 gelieferte Spannung übersteigt den Wert der Referenzspannung U_ref. Damit kippt der Trigger 1 um und im Schaltglied 2 wird der Zwischensollwert U_son 2 abgeschaltet. Nunmehr ist nur nocht der eigentliche Sollwert U_son ·, wirskam, der dem Motorregler zugeführt wird.

Um ein ungewolltes Arbeiten dieses Prinzips zu verhindern, wird die Bereitstellung des Zwischensollwertes U_soii2 mit einem zusätzlichen Signal aktiv geschaltet.