DE10027864A1

DE10027864A1 - System for projecting graphs has input arrangement for specifying technologically relevant part data for desired cam, automatically expands missing sub-sections

Info

Publication number: DE10027864A1
Application number: DE10027864A
Authority: DE
Inventors: Alexandra Wolf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-06-09
Filing date: 2000-06-06
Publication date: 2000-12-14

Abstract

The system (1) has an input arrangement (4) for specifying technologically relevant part data for a desired cam and a computer arrangement (8) for automatic expansion of missing sub-sections with movement elements. The computer computes the entire course of the movement described by the cam on the basis of the physical laws of motion and optimizes it with regard to freedom from jolts, energy consumption and/or vibration reduction. An Independent claim is also included for a method of projecting cams.

Description

Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Projektierung von Kurvenscheiben, insbesondere zur Entwicklung und Optimierung von elektri schen Kurvenscheiben, sowie ein Computerprogrammprodukt mit einem derartigen Projektierungssystem.The invention relates to a system and a method for projecting Cam discs, especially for the development and optimization of electri cams, and a computer program product with a such a project planning system.

Ein derartiges Projektierungssystem findet beispielsweise im Bereich der Automatisierungs- und Antriebstechnik Anwendung.Such a project planning system takes place, for example, in the area of Automation and drive technology application.

In der Vergangenheit wurden Kopplungen von mehreren Bewegungen im wesentlichen durch mechanische Kurvenscheiben realisiert. Aufgrund der Trends zu einem höheren Automatisierungsgrad und zur Ablösung mechani scher durch elektrische Komponenten werden Lösungen mit mechanischen Kurvenscheiben zunehmend durch elektrische Kurvenscheiben ersetzt. Da bei kann der Entwurf von Kurvenscheiben im wesentlichen durch die Vorga be aller Segmentabschnitte erfolgen, die dann durch entsprechende mathe matische Verfahren parametriert werden müssen (Berechnung der Koeffizi enten). Trotz Unterstützung mit mathematischen Hilfsmitteln und Tabellen werken ist der Entwurf der Kurvenscheibe und deren Parametrierung ein Prozess, der hohe Anforderungen an die Qualifikation des Entwicklers stellt.In the past, coupling of multiple movements in the essentially realized by mechanical cams. Due to the Trends towards a higher degree of automation and the replacement of mechani Solutions with mechanical components are sheared by electrical components Cam disks are increasingly being replaced by electrical cam disks. There in the design of cams can essentially by the Vorga be done in all segment sections, which are then by appropriate math must be parameterized (calculation of the coefficient ducks). Despite support with mathematical tools and tables the design of the cam disc and its parameterization Process that places high demands on the qualification of the developer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System sowie ein Verfahren zur Projektierung von Kurvenscheiben anzugeben, das den Prozess der Entwicklung von Kurvenscheiben vereinfacht und durch automatisierbare Schritte ergänzt.The invention has for its object a system and a method for the configuration of cam disks that indicate the process of Development of cam discs simplified and automated Steps added.

Diese Aufgabe wird durch ein System bzw. durch ein Verfahren zur Projektie rung von Kurvenscheiben mit den in den Ansprüchen 1 bzw. 12 angegebe nen Merkmalen gelöst. This task is carried out by a system or a procedure for project planning tion of cams with the specified in claims 1 and 12, respectively resolved characteristics.

Die Erfindung schlägt ein Projektierungssystem vor, das die technologischen Vorgaben aus dem Prozess, der Maschine oder der Anlage streng von den technischen Anforderungen an die Verbindungssegmente trennt. In Abhän gigkeit von der zu lösenden technologischen Aufgabe muss der Entwickler einer Kurvenscheibe nur noch die prozessbestimmenden Abschnitte dieser Kurvenscheibe definieren. Das können beispielsweise Bereiche sein, in de nen die Slaveachse auf Rastpositionen verweilt, über Umkehrpunkte läuft oder sich mit gleichförmiger Geschwindigkeit bewegen muss. Diese Bereiche hängen von den spezifischen Anforderungen des Prozesses ab.The invention proposes a project planning system that the technological Specifications from the process, the machine or the system strictly from the separates technical requirements for the connecting segments. Depending The developer must be aware of the technological task to be solved only the process-defining sections of a cam Define cam. For example, these can be areas in which the slave axis remains at rest positions, runs over reversal points or has to move at a constant speed. These areas depend on the specific requirements of the process.

Nach der erfolgten Dateneingabe dieser Bereiche ergänzt das Projektie rungssystem automatisch die fehlenden Teilbereiche. Als Verbindungsele mente für diese Bereiche können verschiedene mathematische Funktionszu sammenhängen in Betracht kommen, wie sie beispielsweise in der VDI 2143 beschrieben sind. Je nach Aufgabenstellung müssen dabei neben den Be wegungsgrößen an den Rändern des Bereiches (Position x, Geschwindigkeit v, Beschleunigung a) auch die Vorgaben für die Verbindung berücksichtigt werden (z. B. Stoß- und Ruckfreiheit der Bewegung, Einhalten von gewissen Dynamikvorgaben, Reduzierung von Schwingneigungen, energieoptimale Bewegung). Aufgrund dieser Vorgaben und unter Berücksichtigung der phy sikalischen Bewegungsgesetze wählt das Projektierungssystem den Typ der Verbindung aus und berechnet dessen Parameter. Insgesamt ergibt sich somit ein Projektierungssystem, das auch für einen ungeübteren Anwender eine optimale Projektierung von Kurvenscheiben ermöglicht.After the data has been entered in these areas, the project is completed the missing subareas. As a connecting element Elements for these areas can have different mathematical functions interrelationships, such as those found in VDI 2143 are described. Depending on the task, in addition to the Be Motion quantities at the edges of the area (position x, speed v, acceleration a) also takes into account the specifications for the connection (e.g. freedom from jolts and jerks of the movement, compliance with certain Dynamic specifications, reduction of vibration tendencies, energy-optimal Move). Based on these specifications and taking into account the phy The project planning system chooses the type of physical movement laws Connection and calculates its parameters. Overall, it results thus a configuration system that is also suitable for inexperienced users enables optimal configuration of cam disks.

Um die Menge der Möglichkeiten und der Einflussgrößen optimal berück sichtigen zu können, wird für die Ermittlung des Verbindungstyps und für die Berechnung der Parameter vorteilhaft ein Expertensystem eingesetzt. Wenn man dieses Expertensystem auf der Basis von Fuzzy-Regeln ausführt, kann man das Erfahrungswissen von hochqualifizierten Entwicklern direkt in das Projektierungssystem integrieren und gibt zusätzlich dem Anwender die Möglichkeit seine Vorgaben zu quantifizieren. So kann man beispielsweise der Reduzierung der Schwingneigung ein hohes Gewicht verleihen aber gleichzeitig auch nach Möglichkeit eine energieoptimale Bewegung fordern. To optimally take into account the number of possibilities and influencing factors To be able to see, is for the determination of the connection type and for the Calculation of the parameters advantageously used an expert system. If one can execute this expert system on the basis of fuzzy rules the experience of highly qualified developers directly into that Integrate project planning system and also gives the user the Possibility to quantify your requirements. So you can, for example the reduction in the tendency to vibrate, however, lends great weight at the same time, if possible, request an energy-optimized movement.

Der Vorteil der Erfindung für den Anwender liegt in der schnellen, fehlerfreien Entwicklung von Kurvenscheiben, wobei neben den technologischen Anfor derungen aus dem Prozess auch noch technische Vorgaben für die Verbin dungselemente definiert werden können. Durch den Einsatz des erfindungs gemäßen Projektierungssystems können auch weniger qualifizierte Anwen der in kurzer Zeit anspruchsvolle Lösungen für Kurvenscheiben entwickeln.The advantage of the invention for the user lies in the fast, error-free Development of cams, in addition to the technological requirements technical requirements for the connection elements can be defined. By using the fiction According to the project planning system, less qualified users can who quickly develop sophisticated cam disc solutions.

Eine Kurvenscheibe, die mit Hilfe des Projektierungssystems nach dem vor geschlagenen Verfahren entwickelt wurde, besteht aus einer Folge von Be wegungselementen, die durch mathematische Funktionsgleichungen und de ren Parameter definiert sind. Da aber nicht jede Antriebsregelung diese Be wegungselemente direkt verarbeiten kann, muss man vor einer Datenüber tragung in ein solches Antriebssystem noch einen weiteren Bearbeitungs schritt zufügen. Weit verbreitet sind Antriebsregelungen, die Tabellenwerte im Sinne einer Linearinterpolation von Kurvenzusammenhängen verarbeiten können. Für einen solchen Typ von Antriebssystemen wird im Projektie rungssystem die Interpolation berechnet. Die Anzahl der Interpolationsstütz punkte ist vom Anwender wählbar.A cam disk, which was created with the help of the project planning system proposed procedure consists of a sequence of loading motion elements by mathematical function equations and de parameters are defined. But since not every drive control system has this loading motion elements can be processed directly before data is transferred still another processing in such a drive system add step. Drive controls, the table values, are widespread Process in the sense of linear interpolation of curve relationships can. For such a type of drive system is in the project system calculates the interpolation. The number of interpolation supports points can be selected by the user.

Dem Stand der Technik entsprechend werden für die Berechnung der Linea rinterpolation in der Regel äquidistante Abstände der Stützpunkte eingesetzt. Da aber Kurvenscheiben typischerweise aus Abschnitten unterschiedlicher Krümmung bestehen, werden durch die Gleichverteilung der Stützpunkte diese Abschnitte unterschiedlich gut durch die Linearinterpolation nachgebil det.According to the state of the art for the calculation of the linea rinterpolation usually equidistant distances between the bases. However, since cams are typically made up of sections different Curvature exist due to the even distribution of the support points these sections differ by the linear interpolation det.

Durch die Verteilung der Stützpunkte über den gesamten Verlauf der Kur venscheibe in der Weise, dass in Abschnitten mit starker Krümmung viele Punkte und in Abschnitten mit geringer Krümmung wenige Punkte angeord net sind, wird erreicht, dass man bei einer fest vorgegebenen Anzahl von Stützpunkten eine Güte der linearinterpolierten Bewegung erzielen kann, für die im Falle der Äquidistanz der Stützpunke die 2- bis 5-fache Anzahl von Punkten benötigt würde. By distributing the bases over the entire course of the course vensscheibe in such a way that in sections with strong curvature many Points and few points arranged in sections with low curvature net, it is achieved that with a predetermined number of Vertices can achieve a quality of linear interpolated motion for which in the case of equidistance of the support points is 2 to 5 times the number of Points would be needed.

Vorteilhaft kann man für die Optimierung der Verteilung der Stützpunkte Me thoden der Künstlichen Intelligenz einsetzen.It is advantageous to optimize the distribution of the base points Me use artificial intelligence methods.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltungsform wird neben der Linearinterpolation auch eine Interpolation mit Polynomen geringer Ordnung eingesetzt.In an advantageous embodiment, in addition to linear interpolation interpolation with low-order polynomials is also used.

Bei der Berechnung der Verbindungselemente treten Fälle auf, bei denen der Übergang von einer Bewegungsaufgabe zur nächsten nur durch die Kombi nation von positiven und negativen Beschleunigungswerten erreicht werden kann, was zu einem unerwünschten Über- bzw. Unterschwingen im Bewe gungsverlauf führt. Hierzu wird vorgeschlagen, die Verbindungselemente so durch angepasste Geraden zu ergänzen, dass ein ruckfreier Bewegungs verlauf ohne Über- bzw. Unterschwingen auftritt. Die Entscheidung über den Einsatz der Geraden und deren Parametrierung wird vom integrierten Ex pertensystem vorgenommen. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass dadurch nur positive oder nur negative Werte für die Beschleunigung in diesen Abschnit ten auftreten, was zu einer Verbesserung der Güte der Bewegung führt.When calculating the fasteners, cases occur in which the Transition from one movement task to the next only with the combination nation of positive and negative acceleration values can, which leads to an undesirable overshoot or undershoot in the movement lead course. For this purpose, it is proposed that the connecting elements supplemented by adapted straight lines that a smooth movement course occurs without overshoot or undershoot. The decision about the Use of the straight line and its parameterization is done by the integrated Ex Pertsystem made. Furthermore, it is advantageous that only positive or only negative values for the acceleration in this section ten occur, which leads to an improvement in the quality of the movement.

Bei der Berechnung von Verbindungselementen, die an Umkehrpunkte gren zen, tritt die Besonderheit auf, dass je nach dem Typ der Verbindungsele mente, wie beispielsweise Polynome 5. Grades, die Beschleunigung im Um kehrpunkt ein freiwählbarer Parameter sein kann. Die Erfindung schlägt vor, die Beschleunigung im Umkehrpunkt so einzustellen, dass der Ruck im Um kehrpunkt stetig verläuft und das Projektierungssystem die dafür notwendi gen Parameter automatisch berechnet. Andere Beschleunigungswerte im Umkehrpunkt, wie beispielsweise der Wert 0, führen im Gegensatz dazu zu ungünstigeren Bewegungsverläufen mit einem unstetigen Ruckverlauf im Umkehrpunkt.When calculating fasteners adjacent to reversal points zen, the peculiarity arises that, depending on the type of connecting element elements, such as 5th degree polynomials, the acceleration in the um point can be a freely selectable parameter. The invention proposes set the acceleration in the reversal point so that the jerk in the Um and the project planning system does the necessary work parameters automatically calculated. Other acceleration values in the In contrast, reversal point, such as the value 0, lead to unfavorable movements with an inconsistent jerk in the Turning point.

Da es aber auch Fälle gibt, bei denen der automatisch berechnete Wert für einen stetigen Ruckverlauf nicht die optimalen Eigenschaften aufweist (z. B. bei stark unsymmetrischen Verbindungselementen), schlägt die Erfindung vor, ausgehend vom automatisch berechneten Wert ein interaktives Einstel len der Beschleunigung zu ermöglichen. But since there are also cases where the automatically calculated value for a steady jerk does not have the optimal properties (e.g. with strongly asymmetrical connecting elements), the invention proposes an interactive setting based on the automatically calculated value enable the acceleration.

Besonders vorteilhaft ist eine direkte grafische Visualisierung der resultieren den Kurvenscheibe während des Einstellen der Beschleunigung, wodurch ei ne direkte Kontrolle der Ergebnisse möglich ist.A direct graphic visualization of the results is particularly advantageous the cam while adjusting the acceleration, whereby ei ne direct control of the results is possible.

Eine einfache und intuitive Bedienung ist ein wichtiges Kriterium für eine er folgreiche Entwicklung von Kurvenscheiben. Die Erfindung schlägt vor, dass die Funktionen Dateneingabe, Kurvenverbindung und Interpolation auf ge trennten Bedienebenen angeordnet sind. Der Entwickler arbeitet zuerst auf der untersten Ebene, in die er seine technologischen Vorgaben einträgt (Dateneingabe, im folgenden auch als Eingabemodus bezeichnet). In der darüberliegenden Ebene werden die automatisch generierten Verbindungs elemente berechnet und dargestellt (Kurvenverbindung), wobei die Daten der darunterliegenden Ebene noch sichtbar sind, aber nicht durch den Bediener verändert werden können. Diese Arbeitsweise ist mit dem Zeichnen auf Transparentpapier vergleichbar. Die dritte Ebene berechnet die Interpolation. In dieser Ebene ist die gesamte Kurvenscheibe und deren technologische Vorgaben aus den beiden unteren Ebenen sichtbar.Simple and intuitive operation is an important criterion for an operator consequent development of cams. The invention proposes that the functions data entry, curve connection and interpolation on ge separate operating levels are arranged. The developer works up first the lowest level in which he enters his technological specifications (Data entry, hereinafter also referred to as input mode). In the The automatically generated connection is above the level elements calculated and displayed (curve connection), the data of the underlying level are still visible, but not by the operator can be changed. This way of working is based on drawing Tracing paper comparable. The third level calculates the interpolation. In this level is the entire cam and its technological Specifications from the two lower levels visible.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert.In the following, the invention is illustrated by the figures Exemplary embodiments described and explained in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Projektierungssystems mit automati sierter Generierung von Kurvenscheiben, Fig. 1 is a schematic diagram of a configuration system with auto-automated generation of cam discs,

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm mit den prinzipiellen Ablaufschritten zur Pro jektierung von Kurvenscheiben, Fig. 2 is a flowchart illustrating the basic sequence of steps for Pro project planning of cam discs,

Fig. 3 eine Tabelle mit möglichen Bewegungsaufgaben, deren Kurzzei chen, den zugehörigen Werten für Geschwindigkeit und Be schleunigung und die resultierende grafische Darstellungsform, Fig. 3 is a table of possible motion tasks whose Kurzzei Chen, acceleration the corresponding values for velocity and loading, and the resulting graph form,

Fig. 4 ein Anzeigefeld mit einer beispielhaften Eingabe von technologi schen Anforderungen für ein Bewegungsproblem mit 3 Rastposi tionen (R), 1 Umkehrpunkt (U) und einem Bereich mit konstanter Geschwindigkeit (G) im Eingabemodus, Fig. 4 is a display panel with an exemplary input of technologic specific requirements for a motion locking problem with 3-items (R), 1 reversal point (U) and an area having a constant speed (G) in the input mode,

Fig. 5 ein Anzeigefeld mit Darstellung der kompletten Kurvenscheibe nach Fig. 4, mit der Ergänzung von 4 Verbindungselementen im Kurvenmodus durch ein Expertensystem, Fig. 5 is a display illustrating the complete cam according to Fig. 4, with the addition of connecting elements 4 in the turning mode by an expert system,

Fig. 6 ein Anzeigefeld mit zeitlichen Ableitungen (Geschwindigkeit, Be schleunigung) der kompletten Kurvenscheibe nach Fig. 5, Fig. 6 is a display panel with time derivatives (velocity, acceleration Be) of the complete cam according to Fig. 5,

Fig. 7 ein weiteres Anzeigefeld mit Darstellung der Berechnung der li nearen Interpolation der Kurvenscheibe nach Fig. 5 unter Verwen dung von 30 Stützpunkten und äquidistanten Abständen im Inter polationsmodus, Fig. 7 shows a further display field showing the calculation of the li-linear interpolation of the cam according to Fig. 5 below USAGE dung of 30 bases and equidistant intervals in the Inter polationsmodus,

Fig. 8 eine beispielhafte Kurvenscheibe mit optimierter Linearinterpolati on nach Fig. 7 mit einer Verdichtung der Punkte bei starken Krümmungen, Fig. 8 shows an exemplary cam with optimized Linearinterpolati on in FIG. 7 with a compression of the points with strong curvatures,

Fig. 9 einen beispielhaften Optimierungsverlauf der Linearinterpolation nach Fig. 8 mit 10000 Optimierungsschritten unter Zuhilfenahme eines Neuronalen Netzes, Fig. 9 shows an exemplary optimization course of the linear interpolation of FIG. 8 with 10000 optimization steps with the aid of a neural network,

Fig. 10a eine beispielhafte Darstellung für das Verbinden von Bewegungs aufgaben mit Polynomen ohne ergänzende Geraden mit dem Er gebnis des Über- bzw. Unterschwingens im Bewegungsverlauf, FIG. 10a an exemplary illustration for connecting motion tasks with polynomials without additional lines to the He result of the over- and undershoot in the movement pattern

Fig. 10b eine beispielhafte Darstellung für das Verbinden von Bewegungs aufgaben mit Polynomen und ergänzenden Geraden, die so an geordnet sind, dass kein Über- bzw. Unterschwingens im Bewe gungsverlauf auftritt, Fig. 10b is an exemplary view for connecting motion tasks with polynomials and additional line which are arranged so that there is no over or undershoot occurs in the supply BEWE running,

Fig. 11a eine beispielhafte Darstellung für eine automatische Berechnung der Beschleunigung im Umkehrpunkt mit dem Ziel, einen stetigen Ruckverlauf zu erreichen, FIG. 11a to reach an exemplary diagram for an automatic calculation of the acceleration at the reversal point with the aim of a constant jerk profile,

Fig. 11b eine beispielhafte Darstellung für ein manuelles Setzen der Be schleunigung im Umkehrpunkt auf den Wert 0, wodurch ein Sprung im Ruckverlauf auftritt, Fig. 11b is an exemplary diagram for a manual setting of Be acceleration at the reversal point to the value 0, whereby occurs a crack in the jerk profile,

Fig. 12 eine beispielhafte Darstellung für ein interaktives Einstellen der Beschleunigung im Umkehrpunkt und der direkten Darstellung des resultierenden Kurvenverlaufes und Fig. 12 is an exemplary illustration of an interactive adjustment of the acceleration at the reversal point and the direct representation of the resulting curve shape and

Fig. 13 eine schematische Darstellung der Bedienebenen für Datenein gabe, Kurvenverbindung und Interpolation auf getrennten Ebenen. Fig. 13 is a schematic representation of the operating levels for data input, curve connection and interpolation on separate levels.

Fig. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Projektierungssystems 1 mit auto matisierter Generierung von Kurvenscheiben. Das Projektierungssystem 1 dient zur Entwicklung und Optimierung von Kurvenscheiben 7, insbesondere von elektrischen Kurvenscheiben im Bereich der Automatisierungs- und An triebstechnik. Das Projektierungssystem 1 umfaßt Eingabemittel 4 zur Vor gabe von technologisch relevanten Teildaten einer gewünschten Kurven scheibe durch einen Anwender 10. Das Projektierungssystem 1 weist dar über hinaus Rechnermittel 8 zur automatischen Ergänzung fehlender Teilab schnitte auf. Die Rechnermittel 8 enthalten ein Expertensystem 11 zur auto matische Ergänzung der durch die Teildaten vorgegeben Teilabschnitte durch Bewegungselemente. Dem Expertensystem 11 ist eine erste Daten verarbeitungseinheit 12 nachgeschaltet, die auf der Datenbasis einer defi nierten Kurvenscheibe eine Interpolation in Form von Geraden berechnet. Der ersten Datenverarbeitungseinheit 12 ist eine zweite Datenverarbeitungs einheit 13 parallelgeschaltet, die auf der Datenbasis einer definierten Kur venscheibe eine Interpolation in Form von Polynomen geringer Ordnung be rechnet. Das Projektierungssystem 1 umfaßt mehrere Bedienebenen B1, B2, B3, die so angeordnet sind, dass die Funktionen Dateneingabe, Kurvenver bindung und Interpolation auf getrennten Ebenen angeordnet sind. Die Daten der jeweils darunterliegenden Ebenen werden dabei sowohl in datentechni scher als auch in grafischer Hinsicht jeweils automatisch an die darüberlie genden Ebenen übergeben. Dies führt zu einer einfachen und intuitiven Be dienung und somit zu einer erfolgreichen Entwicklung von Kurvenscheiben. Fig. 1 shows a schematic diagram of a project planning system 1 with automated generation of cams. The project planning system 1 is used for the development and optimization of cams 7 , in particular of electrical cams in the field of automation and drive technology. The configuration system 1 comprises input means 4 for the provision of technologically relevant partial data of a desired cam disc by a user 10 . The configuration system 1 also has computer means 8 for automatically adding missing sections. The computer means 8 contain an expert system 11 for the automatic supplementation of the partial sections specified by the partial data by means of movement elements. The expert system 11 is followed by a first data processing unit 12 which calculates an interpolation in the form of straight lines on the basis of a defined cam disc. The first data processing unit 12 is a second data processing unit 13 connected in parallel, which calculates an interpolation in the form of low-order polynomials on the basis of a defined cam disc. The configuration system 1 comprises a plurality of operating levels B1, B2, B3, which are arranged in such a way that the functions data input, curve connection and interpolation are arranged on separate levels. The data of the levels below are automatically transferred to the levels above, both in terms of data technology and graphics. This leads to simple and intuitive operation and thus to the successful development of cams.

Mit Hilfe des in Fig. 1 dargestellten Projektierungssystems wird der Gesamt verlauf der durch die Kurvenscheibe beschriebenen Bewegung auf der Basis der physikalischen Bewegungsgesetze berechnet und hinsichtlich Ruckfrei heit, Energieverbrauch und/oder Schwingungsreduzierung optimiert.With the aid of the configuration system shown in FIG. 1, the overall course of the movement described by the cam disk is calculated on the basis of the physical laws of movement and optimized with regard to jerk-freeness, energy consumption and / or vibration reduction.

Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm mit den prinzipiellen Ablaufschritten zur Projektierung von Kurvenscheiben. Dabei erfolgt in einem ersten Schritt durch einen Anwender 10 in einem Eingabemodus 20 des Projektierungssy stems (vgl. Fig. 1) eine Eingabe von Teildaten, d. h. eine Vorgabe von tech nologisch relevanten Teildaten einer gewünschten Kurvenscheibe beispiels weise in Form durch das Projektierungssystem vorgegebener Bewegungs aufgaben. Dies ist in Fig. 2 durch das im Bildschirmfenster 30, welches auf einem Monitor 9 des Projektierungssystems darstellbar ist graphisch veran schaulicht und wird im Zusammenhang mit den Fig. 3 und 4 noch weiter er läutert. Nach Vorgabe der Eckdaten der gewünschten Kurvenscheibe erfolgt durch die bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Programmittel 8 in einem Kurvenmodus 21 des Projektierungssystems eine automatisierte Ergänzung der durch die Teildaten vorgegebenen Kurvenscheibenverbin dungen. Dies ist durch das Bildschirmfenster 31 symbolisiert und wird im Zu sammenhang mit Fig. 5 noch genauer gezeigt und erläutert. In einem Inter polationsmodus 22a erfolgt eine Linearinterpolation, symbolisiert durch ein Bildschirmfenster 32. Die Anzahl der Interpolationsstützpunkte ist dabei vom Anwender wählbar, was durch die Verbindung zwischen Anwender 10 und Programmittel 8 angedeutet ist. In einem Interpolationsmodus 22b kann die Verteilung der Stützpunkte über den gesamten Verlauf der Kurvenscheibe so verändert werden, dass in Abschnitten mit starker Krümmung viele Punkte und in Abschnitten mit geringer Krümmung wenige Punkte angeordnet sind, was in einem Bildschirmfenster 33 symbolisiert und im Zusammenhang mit Fig. 8 noch genauer gezeigt und erläutert wird. Hierdurch wird erreicht, dass im Vergleich zu einer fest vorgegebenen Anzahl von Stützpunkten eine Güte der linearinterpolierten Bewegung erzielt werden kann, für die im Falle der Äquidistanz der Stützpunke die 2- bis 5-fache Anzahl von Punkten benötigt würde. Fig. 2 shows a flow chart with the basic flow steps for the configuration of cams. In a first step, a user 10 in an input mode 20 of the project planning system (cf. FIG. 1) inputs partial data, that is, specifies technologically relevant partial data of a desired cam, for example in the form of motion tasks specified by the project planning system . This is illustrated graphically in FIG. 2 by the screen window 30 , which can be displayed on a monitor 9 of the configuration system, and is explained further in connection with FIGS . 3 and 4. According to the specification of the basic data of the desired cam disc, the program means 8 already described in connection with FIG. 1 automatically supplements the cam disc connections specified by the partial data in a curve mode 21 of the configuration system. This is symbolized by the screen window 31 and is shown and explained in more detail in connection with FIG. 5. Linear interpolation takes place in an interpolation mode 22 a, symbolized by a screen window 32 . The number of interpolation points can be selected by the user, which is indicated by the connection between user 10 and program means 8 . In an interpolation mode 22b, the distribution of the support points over the entire course of the cam disc can be changed such that many points are arranged in sections with strong curvature and few points in sections with low curvature, which symbolizes in a screen window 33 and in connection with FIG . 8 is shown in more detail and explained. In this way it is achieved that, in comparison to a fixed predetermined number of support points, a quality of the linearly interpolated movement can be achieved, for which 2 to 5 times the number of points would be required if the support points were equidistant.

Fig. 3 zeigt eine Tabelle mit möglichen Bewegungsaufgaben in einer ersten Spalte SP1, deren Kurzzeichen in einer zweiten Spalte SP2, den zugehöri gen Werten für Geschwindigkeit in einer dritten Spalte SP3 und für Be schleunigung in einer vierten Spalte SP4 und die resultierende grafische Darstellungsform in einer fünften Spalte SP5. Als mögliche Bewegungsauf gaben sind in der ersten Spalte SP1 Rast R, konstante Geschwindigkeit G, Umkehr U und Bewegung B enthalten, wobei die Bewegungsaufgaben Rast R und konstante Geschwindigkeit G jeweils durch eine Linie und die Bewe gungsaufgaben Umkehr U und Bewegung B im Projektierungssystem jeweils durch einen Punkt grafisch dargestellt werden. Die Bewegungszusammen hänge werden aufgrund der Anforderungen an die Prozesse definiert. In der Regel lassen sich diese technologischen Anforderungen auf die in Fig. 3 be schriebenen vier Bewegungsaufgaben abbilden. Mit Hilfe von diesen vier Bewegungsaufgaben werden die Teile einer Kurvenscheibe beschrieben, die aus technologischer Sicht eine bestimmte Bewegungszuordnung erfordern. Fig. 3 shows a table with possible movement tasks in a first column SP1, their abbreviations in a second column SP2, the associated values for speed in a third column SP3 and for acceleration in a fourth column SP4 and the resulting graphic representation in one fifth column SP5. Possible movement tasks in the first column SP1 include rest R, constant speed G, reversal U and movement B, the movement tasks rest R and constant speed G each by a line and the movement tasks reversal U and movement B in the project planning system a point can be displayed graphically. The movement relationships are defined based on the requirements placed on the processes. In general, these technological requirements can be mapped to the four movement tasks described in FIG. 3. With the help of these four motion tasks, the parts of a cam disk are described that require a specific motion assignment from a technological point of view.

Fig. 4 zeigt ein Anzeigefeld 30, wie es mit Hilfe des in Fig. 1 beschriebenen Projektierungssystems auf einem Monitor des Projektierungssystems dar stellbar ist. Im Anzeigefeld 30 ist eine beispielhafte Eingabe von technologi schen Anforderungen für ein Bewegungsproblem mit drei Rastpositionen R (Bezugszeichen 6a, 6d, 6e), einem Umkehrpunkt U (Bezugszeichen 6c) und einem Bereich mit konstanter Geschwindigkeit G (Bezugszeichen 6b) im Eingabemodus des Projektierungssystems gezeigt. Eine aus diesen Bewe gungsaufgaben zu erzeugende elektrische Kurvenscheibe stellt einen Bewe gungszusammenhang von einer Leit- oder Masterachse zu einer Folge- oder Slaveachse dar. Die mechanische Kopplung wird dabei durch ein Bewe gungsdiagramm ersetzt, das für jede Position der Masterachse eine eindeu tige Position der Slaveachse vorschreibt. Fig. 4 shows a display panel 30 , as it can be represented with the aid of the configuration system described in Fig. 1 on a monitor of the configuration system. The display field 30 shows an exemplary input of technological requirements for a movement problem with three locking positions R (reference characters 6 a, 6 d, 6 e), a reversal point U (reference characters 6 c) and an area with constant speed G (reference characters 6 b) shown in the input mode of the configuration system. An electrical cam disc to be generated from these movement tasks represents a movement connection from a master or master axis to a slave or slave axis. The mechanical coupling is replaced by a movement diagram that has a unique position of the slave axis for each position of the master axis prescribes.

Fig. 5 zeigt ein Anzeigefeld 31 mit Darstellung der kompletten Kurvenschei be nach Fig. 4, mit der Ergänzung von 4 Verbindungselementen V1. .V4 im Kurvenmodus durch ein Expertensystem. Dabei werden die Lücken zwischen den definierten Bewegungsaufgaben durch die aus den Verbindungsele menten V1. .V4 gebildeten vier Segmente geschlossen, die den spezifischen Anforderungen der Lösung genügen müssen, um beispielsweise höhere Be arbeitungsgeschwindigkeiten und einen geringeren Maschinenverschleiß zu erreichen. Typische Anforderungen an diese Verbindungssegmente sind Stoß- und Ruckfreiheit der Bewegung, Einhalten von gewissen Dynamikvor gaben, Reduzierung von Schwingneigungen und energieoptimale Bewegung. Die Segmente, die für die Verbindung der Bewegungsaufgaben eingesetzt werden, müssen dafür bestimmten mathematischen und physikalischen Vor aussetzungen genügen. Eingesetzt werden beispielsweise Polynome ver schiedener Ordnung und harmonische Funktionen. Eine detaillierte Be schreibung der Bewegungsaufgaben und der Vorschriften für die Verbin dungssegmente ist in der VDI 2143 enthalten. Eine Kurvenscheibe, die mit Hilfe des Projektierungssystems nach dem vorgeschlagenem Verfahren ent wickelt wurde, besteht aus einer Folge von Bewegungselementen, die durch mathematische Funktionsgleichungen und deren Parameter definiert sind. Fig. 5 shows a display panel 31 showing the complete cam be shown in FIG. 4, with the addition of 4 connecting elements V1. .V4 in curve mode by an expert system. The gaps between the defined movement tasks are determined by the elements V1. .V4 formed four segments closed, which must meet the specific requirements of the solution, for example, to achieve higher machining speeds and lower machine wear. Typical requirements for these connecting segments are that the movement should be free of jolts and jolts, compliance with certain dynamic requirements, reduction in tendency to oscillate and energy-optimized movement. The segments that are used to link the movement tasks must meet certain mathematical and physical requirements. For example, polynomials of various orders and harmonic functions are used. VDI 2143 contains a detailed description of the movement tasks and the regulations for the connecting segments. A cam, which was developed with the help of the project planning system according to the proposed method, consists of a sequence of motion elements that are defined by mathematical functional equations and their parameters.

Fig. 6 zeigt ein Anzeigefeld 34 mit zeitlichen Ableitungen (Geschwindigkeit, Beschleunigung) der kompletten Kurvenscheibe nach Fig. 5. Diese Anzeige option ist Teil des in Fig. 1 gezeigten Projektierungssystems, denn ein wich tiges Kriterium für die Güte des Bewegungsablaufes ist die Qualität der zu geordneten Funktionen für Geschwindigkeit Ge und Beschleunigung Be. Fig. 6 shows a display field 34 with time derivatives (speed, acceleration) of the complete cam according to Fig. 5. This display option is part of the configuration system shown in Fig. 1, because an important criterion for the quality of the motion sequence is the quality of the for ordered functions for speed Ge and acceleration Be.

Fig. 7 zeigt ein weiteres Anzeigefeld 32 mit Darstellung der Berechnung der linearen Interpolation der Kurvenscheibe 7 nach Fig. 5 unter Verwendung von 30 Stützpunkten P1. .Pn und äquidistanten Abständen im Interpolations modus. Dieser Interpolationsmodus wird dadurch erforderlich, da nicht jede Antriebsregelung die ermittelten Bewegungselemente direkt verarbeiten kann. Aus diesem Grund wird vor einer Datenübertragung in ein solches An triebssystem noch ein weiterer Bearbeitungsschritt hinzufügt. Weit verbreitet sind Antriebsregelungen, die Tabellenwerte in Sinne einer Linearinterpolation von Kurvenzusammenhängen verarbeiten können. Für einen solchen Typ von Antriebssystemen wird im Projektierungssystem die in Fig. 7 gezeigte Interpolation berechnet. Die Anzahl der Interpolationsstützpunkte ist dabei vom Anwender wählbar. In Fig. 7 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem für die Berechnung der Linearinterpolation äquidistante Abstände der Stützpunkte eingesetzt sind. Da aber Kurvenscheiben typischerweise aus Abschnitten unterschiedlicher Krümmung bestehen, werden durch die Gleichverteilung der Stützpunkte diese Abschnitte unterschiedlich gut durch die Linearinterpolation nachgebildet. FIG. 7 shows a further display field 32 with the calculation of the calculation of the linear interpolation of the cam plate 7 according to FIG. 5 using 30 interpolation points P1. .Pn and equidistant distances in interpolation mode. This interpolation mode is required because not every drive control can process the determined movement elements directly. For this reason, another processing step is added before a data transfer to such a drive system. Drive controls that can process table values in the sense of linear interpolation of curve relationships are widespread. For such a type of drive system, the interpolation shown in FIG. 7 is calculated in the configuration system. The number of interpolation points can be selected by the user. In Fig. 7, an embodiment is shown in which equidistant for the calculation of the linear distances between the points are used. However, since cams typically consist of sections of different curvature, the equal distribution of the support points simulates these sections to different extents using linear interpolation.

Fig. 8 zeigt daher eine beispielhafte Kurvenscheibe 7 mit optimierter Linea rinterpolation nach Fig. 7 mit einer Verdichtung der Punkte bei starken Krümmungen. Dabei wird die Verteilung der Stützpunkte über den gesamten Verlauf der Kurvenscheibe so verändert, dass in Abschnitten mit starker Krümmung viele Punkte und in Abschnitten mit geringer Krümmung wenige Punkte angeordnet sind. Dadurch erreicht man, dass man bei einer fest vor gegebenen Anzahl von Stützpunkten eine Güte der linearinterpolierten Be wegung erzielen kann, für die im Falle der Äquidistanz der Stützpunke die 2- bis 5-fache Anzahl von Punkten benötigt würde. Vorteilhaft kann man für die Optimierung der Verteilung der Stützpunkte Methoden der Künstlichen Intel ligenz einsetzen. Fig. 8 therefore shows an exemplary cam 7 with optimized linear interpolation according to Fig. 7 with a compression of the points with strong curvatures. The distribution of the support points over the entire course of the cam disc is changed so that many points are arranged in sections with a strong curvature and few points in sections with a small curvature. As a result, one can achieve a quality of linearly interpolated movement at a fixed number of support points, for which 2 to 5 times the number of points would be required if the support points were equidistant. Artificial intelligence methods can advantageously be used to optimize the distribution of the bases.

Eine andere Ausprägung von Antriebsreglern kann neben den Tabellenwer ten aus der Linearinterpolation zusätzlich auch Polynome geringer Ordnung (z. B. Polynome 3. Grades) verarbeiten. Die Erfindung schlägt vor, dass ne ben der Linearinterpolation auch eine Interpolation mit Polynomen geringer Ordnung eingesetzt wird.Another type of drive controller can be in addition to the table In addition, low-order polynomials also result from linear interpolation (e.g. 3rd degree polynomials). The invention proposes that ne In addition to linear interpolation, interpolation with polynomials less Order is used.

Fig. 9 zeigt einen beispielhaften Optimierungsverlauf der Linearinterpolation nach Fig. 8 mit 10000 Optimierungsschritten unter Zuhilfenahme eines Neu ronalen Netzes. Es ist deutlich zu sehen, dass sich im Verlaufe der Optimie rung die Werte für den maximalen und den minimalen Fehler einander annä hern, was ein Indiz dafür ist, dass sowohl stark gekrümmte als auch schwach gekrümmte Abschnitte mit nahezu gleicher Güte abgebildet werden. FIG. 9 shows an exemplary optimization curve of the linear interpolation according to FIG. 8 with 10,000 optimization steps with the aid of a neural network. It can clearly be seen that the values for the maximum and the minimum error approach each other in the course of the optimization, which is an indication that both strongly curved and slightly curved sections are imaged with almost the same quality.

Fig. 10a zeigt eine beispielhafte Darstellung für das Verbinden von Bewe gungsaufgaben mit Polynomen ohne ergänzende Geraden mit dem Ergebnis des Über- bzw. Unterschwingens im Bewegungsverlauf. Bei der Berechnung der Verbindungselemente treten Fälle auf, bei denen der Übergang von einer Bewegungsaufgabe zur nächsten nur durch die Kombination von positiven und negativen Beschleunigungswerten erreicht werden kann, was zu einem unerwünschten Über- bzw. Unterschwingen im Bewegungsverlauf führt (vgl. Fig. 10a). Die Erfindung schlägt vor, die Verbindungselemente so durch an gepasste Geraden zu ergänzen, dass ein ruckfreier Bewegungsverlauf ohne Über- bzw. Unterschwingen auftritt. Die Entscheidung über den Einsatz der Geraden und deren Parametrierung wird vom integrierten Expertensystem vorgenommen. Fig. 10a shows an exemplary representation for connecting BEWE supply tasks with polynomials without additional straight lines with the result of the over- and undershoot in the movement pattern. When calculating the connecting elements, there are cases in which the transition from one movement task to the next can only be achieved by combining positive and negative acceleration values, which leads to undesired overshoot or undershoot in the movement process (see FIG. 10a). . The invention proposes to supplement the connecting elements with lines that are matched in such a way that a smooth course of movement occurs without overshoot or undershoot. The decision about the use of the straight line and its parameterization is made by the integrated expert system.

Fig. 10b zeigt eine beispielhafte Darstellung für das Verbinden von Bewe gungsaufgaben mit Polynomen und ergänzenden Geraden, die so angeord net sind, dass kein Über- bzw. Unterschwingens im Bewegungsverlauf auf tritt. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass dadurch nur positive oder nur negative Werte für die Beschleunigung in diesen Abschnitten auftreten, was zu einer Verbesserung der Güte der Bewegung führt. Fig. 10b shows an exemplary representation for the connection of movement tasks with polynomials and additional straight lines, which are arranged in such a way that no overshoot or undershoot occurs in the course of the movement. Furthermore, it is advantageous that only positive or only negative values for the acceleration occur in these sections, which leads to an improvement in the quality of the movement.

Fig. 11a zeigt eine beispielhafte Darstellung für eine automatische Berech nung der Beschleunigung im Umkehrpunkt mit dem Ziel, einen stetigen Ruckverlauf zu erreichen. Fig. 11a shows an example of an automatic calculation of the acceleration at the reversal point with the aim of achieving a steady jerk.

Fig. 11b zeigt eine beispielhafte Darstellung für ein manuelles Setzen der Beschleunigung im Umkehrpunkt auf den Wert 0, wodurch ein Sprung im Ruckverlauf auftritt, Fig. 11b shows an exemplary diagram for a manual setting of the acceleration at the reversal point to the value 0, whereby occurs a crack in the jerk profile,

Bei der Berechnung von Verbindungselementen, die an Umkehrpunkte gren zen, tritt die Besonderheit auf, dass je nach dem Typ der Verbindungsele mente (wie beispielsweise Polynome 5. Grades) die Beschleunigung im Um kehrpunkt ein freiwählbarer Parameter sein kann. Die Erfindung schlägt vor, die Beschleunigung im Umkehrpunkt so einzustellen, dass der Ruck im Um kehrpunkt stetig verläuft und das Projektierungssystem die dafür notwendi gen Parameter automatisch berechnet (Fig. 11a). Andere Beschleunigungs werte im Umkehrpunkt, wie beispielsweise der Wert 0 (Fig. 11b), führen im Gegensatz dazu zu ungünstigeren Bewegungsverläufen mit einem unsteti gen Ruckverlauf im Umkehrpunkt.When calculating connecting elements that border on reversal points, there is the peculiarity that, depending on the type of connecting elements (such as 5th degree polynomials), the acceleration at the reversal point can be a freely selectable parameter. The invention proposes to set the acceleration at the reversal point so that the jerk at the reversal point is constant and the configuration system automatically calculates the parameters necessary for this ( FIG. 11a). In contrast, other acceleration values at the reversal point, such as the value 0 ( FIG. 11b), lead to more unfavorable movement profiles with an inconsistent jerk profile at the reversal point.

Fig. 12 zeigt eine beispielhafte Darstellung für ein interaktives Einstellen der Beschleunigung im Umkehrpunkt und der direkten Darstellung des resultie renden Kurvenverlaufes. Da es auch Fälle gibt, bei denen der automatisch berechnete Wert für einen stetigen Ruckverlauf nicht die optimalen Eigen schaften aufweist (z. B. bei stark unsymmetrischen Verbindungselementen), schlägt die Erfindung vor, ausgehend vom automatisch berechneten Wert ein interaktives Einstellen der Beschleunigung zu ermöglichen (Fig. 12). Beson ders vorteilhaft ist eine direkte grafische Visualisierung der resultierenden Kurvenscheibe während des Einstellen der Beschleunigung, wodurch eine di rekte Kontrolle der Ergebnisse möglich ist. Fig. 12 shows an exemplary representation for an interactive setting of the acceleration at the reversal point and the direct representation of the resulting curve. Since there are also cases in which the automatically calculated value for a steady jerk curve does not have the optimum properties (e.g. in the case of strongly asymmetrical connecting elements), the invention proposes to enable the acceleration to be set interactively based on the automatically calculated value ( Fig. 12). It is particularly advantageous to have a direct graphical visualization of the resulting cam disc while setting the acceleration, which enables direct control of the results.

Fig. 13 zeigt eine schematische Darstellung der Bedienebenen B1, B2, B3 für Dateneingabe, Kurvenverbindung und Interpolation auf getrennten Ebe nen. Eine einfache und intuitive Bedienung ist ein wichtiges Kriterium für eine erfolgreiche Entwicklung von Kurvenscheiben. Die Erfindung schlägt vor, dass die Funktionen Dateneingabe, Kurvenverbindung und Interpolation auf getrennten Bedienebenen B1. .B3 angeordnet sind. Der Entwickler arbeitet zuerst auf der untersten Ebene, in die er seine technologischen Vorgaben einträgt (Dateneingabe). In der darüberliegenden Ebene werden die automa tisch generierten Verbindungselemente berechnet und dargestellt (Kurven verbindung), wobei die Daten der darunterliegenden Ebene noch sichtbar sind, aber nicht durch den Bediener verändert werden können. Diese Ar beitsweise ist mit dem Zeichnen auf Transparentpapier vergleichbar. Die dritte Ebene berechnet die Interpolation. In dieser Ebene sind die gesamte Kurvenscheibe und deren technologische Vorgaben aus den beiden unteren Ebenen sichtbar. Fig. 13 shows a schematic representation of the operating levels B1, B2, B3 for data input, curve connection and interpolation on separate levels. Simple and intuitive operation is an important criterion for the successful development of cams. The invention proposes that the functions data input, curve connection and interpolation on separate operating levels B1. .B3 are arranged. The developer first works at the lowest level in which he enters his technological specifications (data entry). In the level above, the automatically generated connection elements are calculated and displayed (curve connection), whereby the data of the level below is still visible, but cannot be changed by the operator. This way of working is comparable to drawing on tracing paper. The third level calculates the interpolation. The entire cam disc and its technological specifications from the two lower levels are visible in this level.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung somit ein Projektierungssystem, das die technologischen Vorgaben aus dem Prozess, der Maschine oder der Anlage streng von den technischen Anforderungen an die Verbindungsseg mente trennt. In Abhängigkeit von der zu lösenden technologischen Aufgabe muss der Entwickler einer Kurvenscheibe nur noch die prozessbestimmen den Abschnitte dieser Kurvenscheibe definieren. Das können beispielsweise Bereiche sein, in denen die Slaveachse auf Rastpositionen verweilt, über Umkehrpunkte läuft oder sich mit gleichförmiger Geschwindigkeit bewegen muss. Diese Bereiche hängen von den spezifischen Anforderungen des Pro zesses ab. In summary, the invention thus relates to a project planning system that the technological specifications from the process, the machine or the Plant strictly by the technical requirements of the connecting line ment separates. Depending on the technological task to be solved the developer of a cam disc only has to determine the process define the sections of this cam. For example Areas in which the slave axis remains at rest positions, over Reversal points are running or moving at a uniform speed got to. These areas depend on the specific requirements of the pro abesses.

Nach der erfolgten Dateneingabe dieser Bereiche ergänzt das Projektie rungssystem automatisch die fehlenden Teilbereiche. Als Verbindungsele mente für diese Bereiche können verschiedene mathematische Funktionszu sammenhängen in Betracht kommen, wie sie beispielsweise in der VDI 2143 beschrieben sind. Je nach Aufgabenstellung müssen dabei neben den Be wegungsgrößen an den Rändern des Bereiches (Position x, Geschwindigkeit v, Beschleunigung a) auch die Vorgaben für die Verbindung berücksichtigt werden (z. B. Stoß- und Ruckfreiheit der Bewegung, Einhalten von gewissen Dynamikvorgaben, Reduzierung von Schwingneigungen, energieoptimale Bewegung). Aufgrund dieser Vorgaben und unter Berücksichtigung der phy sikalischen Bewegungsgesetze wählt das Projektierungssystem den Typ der Verbindung aus und berechnet dessen Parameter.After the data has been entered in these areas, the project is completed the missing subareas. As a connecting element Elements for these areas can have different mathematical functions interrelationships, such as those found in VDI 2143 are described. Depending on the task, in addition to the Be Motion quantities at the edges of the area (position x, speed v, acceleration a) also takes into account the specifications for the connection (e.g. freedom from jolts and jerks of the movement, compliance with certain Dynamic specifications, reduction of vibration tendencies, energy-optimal Move). Based on these specifications and taking into account the phy The project planning system chooses the type of physical movement laws Connection and calculates its parameters.

Um die Menge der Möglichkeiten und der Einflussgrößen optimal berück sichtigen zu können, setzt man für die Ermittlung des Verbindungstyps und für die Berechnung der Parameter vorteilhaft ein Expertensystem ein. Wenn man dieses Expertensystem auf der Basis von Fuzzy-Regeln ausführt, kann man das Erfahrungswissen von hochqualifizierten Entwicklern direkt in das Projektierungssystem integrieren und gibt zusätzlich dem Anwender die Möglichkeit seine Vorgaben zu quantifizieren. So kann man beispielsweise der Reduzierung der Schwingneigung ein hohes Gewicht verleihen aber gleichzeitig auch nach Möglichkeit eine energieoptimale Bewegung fordern. Der Vorteil der Erfindung für den Anwender liegt in der schnellen, fehlerfreien Entwicklung von Kurvenscheiben, wobei neben den technologischen Anfor derungen aus dem Prozess auch noch technische Vorgaben für die Verbin dungselemente definiert werden können. Durch den Einsatz des erfindungs gemäßen Projektierungssystems können auch weniger qualifizierte Anwen der in kurzer Zeit anspruchsvolle Lösungen für Kurvenscheiben entwickeln.To optimally take into account the number of possibilities and influencing factors To be able to see, one sets for the determination of the connection type and an expert system is advantageous for calculating the parameters. If one can execute this expert system on the basis of fuzzy rules the experience of highly qualified developers directly into that Integrate project planning system and also gives the user the Possibility to quantify your requirements. So you can, for example the reduction in the tendency to vibrate, however, lends great weight at the same time, if possible, request an energy-optimized movement. The advantage of the invention for the user lies in the fast, error-free Development of cams, in addition to the technological requirements technical requirements for the connection elements can be defined. By using the fiction According to the project planning system, less qualified users can who quickly develop sophisticated cam disc solutions.

Claims

1. Project planning system ( 1 ) for developing and optimizing cam disks ( 7 ), in particular electrical cam disks in the field of automation and drive technology, characterized in that the project planning system ( 1 ) has input means ( 4 ) for specifying technologically relevant partial data ( 6 a. 6 e) of a desired cam ( 7 ) and that the projecting system ( 1 ) contains computer means ( 8 ) for the automatic addition of missing sections (V1. .V4) by movement elements, the computer means ( 8 ) showing the overall course calculate the motion described by the cam ( 7 ) on the basis of the physical laws of motion and optimize it for freedom from jerks, energy consumption and / or vibration reduction.

2. Project planning system according to claim 1, characterized in that the project planning system ( 1 ) has an expert system ( 11 ) for the automatic supplementation of the subsections (V1. .V4) which, based on the selected specifications for optimization, the type of a subsection (V1 .V4) selectable movement element and configure its parameters.

3. Project planning system according to one of claims 1 or 2, characterized in that the curve connection is followed by a first data processing unit ( 12 ) which calculates an interpolation in the form of straight lines on the basis of a defined cam disc.

4. Project planning system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the curve connection is followed by a second data processing unit ( 13 ) which calculates an interpolation in the form of low-order polynomials on the basis of a defined cam disc.

5. Project planning system according to one of claims 3 or 4, characterized in that the first data processing unit ( 12 ) for interpolation carries out an automatic optimization of the interpolation support points in such a way that, based on a predetermined criterion, the error between the database of the cam disc ( 7 ) and the Result of the interpolation becomes as small as possible.

6. Project planning system according to one of claims 1 to 5, characterized, that the automatic optimization of the interpolation with the help of a neuro nal network.

7. Project planning system according to one of claims 1 to 6, characterized, that the criterion for the automatic optimization of the interpolation is the Curvature of the curve is used.

8. Project planning system according to one of claims 1 to 7, characterized in that an undesirable overshoot or undershoot in the course of movement of the cam disc ( 7 ) is avoided by cutting off the respective movement elements, in particular polynomials 5 , in the affected areas. Degrees, can be combined with straight lines.

9. Project planning system according to one of claims 1 to 8, characterized, that the configuration system has several operating levels (B1, B2, B3) points that are arranged so that the functions data entry, curves connection and interpolation are arranged on separate levels, and the data of the levels below in both technical and also automatically in graphic terms to the ones above Levels are passed.

10. Project planning system according to one of claims 1 to 9, characterized, that the value of the acceleration is calculated at reversal points (U) is that you achieve a steady course of the jerk function.

11. Project planning system according to one of claims 1 to 10, characterized in that the project planning system has means for interactively changing the value of the acceleration at the reversal point and for direct observation of the effects on the course of the curve by the user ( 10 ).

12. A method for projecting cam disks ( 7 ), in particular electrical cam disks in the field of automation and drive technology, characterized in that the project planning system ( 1 ) has input means ( 4 ) for specifying technologically relevant partial data ( 6 a.. 6 e) has a desired cam ( 7 ) and that the projecting system ( 1 ) contains computer means ( 8 ) for automatically supplementing missing sections (V1. .V4) with movement elements, the computer means ( 8 ) showing the overall course of the through the cam ( 7 ) calculate the movement described on the basis of the physical laws of movement and optimize it with regard to freedom from jerks, energy consumption and / or vibration reduction.

13. The method according to claim 12, characterized in that the projecting system ( 1 ) has an expert system ( 11 ) for the automatic supplementation of the subsections (V1. .V4) which, based on the selected specifications for optimization, the type of a subsection (V1 .V4) selectable movement element and configure its parameters.

14. The method according to any one of claims 12 or 13, characterized in that the curve connection is followed by a first data processing unit ( 12 ) which calculates an interpolation in the form of straight lines based on the data of a defined cam.

15. The method according to any one of claims 12 to 14, characterized in that the curve connection is followed by a second data processing unit ( 13 ) which calculates an interpolation in the form of low-order polynomials based on the data of a defined cam.

16. The method according to any one of claims 14 or 15, characterized in that the first data processing unit ( 12 ) for interpolation performs an automatic optimization of the interpolation bases so that, based on a predetermined criterion, the error between the database of the cam disc ( 7 ) and Result of the interpolation becomes as small as possible.

17. The method according to any one of claims 12 to 16, characterized, that the automatic optimization of the interpolation with the help of a neuro nal network.

18. The method according to any one of claims 12 to 17, characterized, that the criterion for the automatic optimization of the interpolation is the Curvature of the curve is used.

19. The method according to any one of claims 12 to 18, characterized in that an undesirable overshoot or undershoot in the course of movement of the cam disc ( 7 ) is avoided in that the respective movement elements, in particular polynomials 5, cut off in the affected areas. Degrees, can be combined with straight lines.

20. The method according to any one of claims 12 to 19, characterized, that the configuration system has several operating levels (B1, B2, B3) points that are arranged so that the functions data entry, curves connection and interpolation are arranged on separate levels, and the data of the levels below in both technical and also automatically in graphic terms to the ones above Levels are passed.

21. The method according to any one of claims 12 to 20, characterized, that the value of the acceleration is calculated at reversal points (U) is that you achieve a steady course of the jerk function.

22. The method according to any one of claims 12 to 21, characterized in that, starting from this, the operator ( 10 ) can interactively change the value of the acceleration at the reversal point and can directly observe the effects on the course of the curve.

23. Computer program product with a project planning system according to one of claims 1 to 11.