DE102007006563B4 - Operating method for a production machine, control device for a production machine and production machine - Google Patents

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Abstract

Betriebsverfahren für eine Produktionsmaschine, die ein Verfahrelement (1) aufweist, das mittels mindestens zweier lagegeregelter Antriebe (2 bis 4) verfahrbar ist, wobei die mindestens zwei lagegeregelten Antriebe (2 bis 4) von einer Steuereinrichtung (10) der Produktionsmaschine derart ansteuerbar sind, dass das Verfahrelement (1) in mindestens zwei Dimensionen (x, y, z) frei verfahrbar ist, – wobei die Steuereinrichtung (10) eine Sollbahn (15) entgegen nimmt, entlang derer das Verfahrelement (1) verfahren werden soll, – wobei die Steuereinrichtung (10) weiterhin einen Sollgeschwindigkeitsverlauf (17) entgegen nimmt, mit dem das Verfahrelement (1) entlang der Sollbahn (15) verfahren werden soll, – wobei der Sollgeschwindigkeitsverlauf (17) entlang der Sollbahn (15) abschnittweise jeweils als stetige und mindestens einmal stetig differenzierbare Funktion eines entlang der Sollbahn (15) zurückgelegten Verfahrweges (s) definiert ist, – wobei die Sollbahn (15) mehr als einen Abschnitt (18 bis 22) aufweist, unmittelbar aneinander angrenzenden Abschnitten (18 bis 22) zugeordnete Funktionen stetig und mindestens einmal stetig differenzierbar ineinander übergehen, – wobei die Stetigkeit und die stetige Differenzierbarkeit auf den Verfahrweg (s) bezogen sind, – wobei die Steuereinrichtung (10) die mindestens zwei lagegeregelten Antriebe (2 bis 4) derart ansteuert, dass das Verfahrelement (1) entsprechend dem Sollgeschwindigkeitsverlauf (17) entlang der Sollbahn (15) verfahren wird.Operating method for a production machine which has a displacement element (1) which can be moved by means of at least two position-controlled drives (2 to 4), wherein the at least two position-controlled drives (2 to 4) can be controlled by a control device (10) of the production machine such that that the displacement element (1) is freely movable in at least two dimensions (x, y, z), - wherein the control device (10) accepts a set path (15) along which the displacement element (1) is to travel; Control device (10) further receives a desired speed curve (17), with which the traversing element (1) along the target path (15) is to be moved, - wherein the desired speed course (17) along the desired trajectory (15) sections each as steady and at least once a continuously differentiable function of a trajectory (s) traveled along the desired trajectory (15) is defined, the trajectory (15) being more than one dec cut (18 to 22), directly adjacent to each other adjacent sections (18 to 22) associated functions continuously and at least once continuously differentiable into each other, - wherein the continuity and the continuous differentiability on the travel (s) are related, - wherein the control device ( 10) controls the at least two position-controlled drives (2 to 4) in such a way that the displacement element (1) is displaced along the desired path (15) in accordance with the desired speed profile (17).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für eine Produktionsmaschine, die ein Verfahrelement aufweist, das mittels mindestens zweier lagegeregelter Antriebe verfahrbar ist,

  • – wobei die mindestens zwei lagegeregelten Antriebe von einer Steuereinrichtung der Produktionsmaschine derart ansteuerbar sind, dass das Verfahrelement in mindestens zwei Dimensionen frei verfahrbar ist,
  • – wobei die Steuereinrichtung eine Sollbahn entgegen nimmt, entlang derer das Verfahrelement verfahren werden soll,
  • – wobei die Steuereinrichtung die mindestens zwei lagegeregelten Antriebe derart ansteuert, dass das Verfahrelement entsprechend einem Sollgeschwindigkeitsverlauf entlang der Sollbahn verfahren wird.
The present invention relates to an operating method for a production machine, which has a traversing element that can be moved by means of at least two position-controlled drives,
  • Wherein the at least two position-controlled drives can be controlled by a control device of the production machine such that the displacement element is freely movable in at least two dimensions,
  • - wherein the control device receives a desired path, along which the traversing element is to be moved,
  • - Wherein the control device controls the at least two position-controlled drives such that the traversing element is moved according to a desired speed course along the desired path.

Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Steuereinrichtung für eine Produktionsmaschine, die ein Verfahrelement aufweist, das mittels zweier lagegeregelter Antriebe von der Steuereinrichtung derart ansteuerbar sind, dass das Verfahrelement in mindestens zwei Dimensionen frei verfahrbar ist, wobei die Steuereinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie im Betrieb

  • – eine Sollbahn entgegen nimmt, anhand derer das Verfahrelement verfahren werden soll, und
  • – die mindestens zwei lagegeregelten Antriebe derart ansteuert, dass das Verfahrelement entsprechend einem Sollgeschwindigkeitsverlauf entlang der Sollbahn verfahren wird.
The present invention further relates to a control device for a production machine, which has a traversing element which can be controlled by the control device by means of two position-controlled drives such that the traversing element is freely movable in at least two dimensions, wherein the control device is configured such that it is in operation
  • - Receives a desired path, on the basis of which the traversing element is to be moved, and
  • - The at least two position-controlled drives such controls that the traversing element is moved according to a desired speed course along the desired path.

Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung eine Produktionsmaschine, wobei die Produktionsmaschine ein Verfahrelement aufweist, wobei die Produktionsmaschine mindestens zwei lagegeregelte Antriebe aufweist, mittels derer das Verfahrelement in mindestens zwei Dimensionen frei verfahrbar ist, wobei die Produktionsmaschine eine Steuereinrichtung aufweist, von der die mindestens zwei lagegeregelten Antriebe ansteuerbar sind.Finally, the present invention relates to a production machine, wherein the production machine has a traversing element, wherein the production machine has at least two position-controlled drives, by means of which the traversing element is freely movable in at least two dimensions, wherein the production machine has a control device, of which the at least two position-controlled drives are controllable.

Die oben genannten Gegenstände sind allgemein bekannt. Rein beispielhaft wird auf die DE 10 2004 059 966 B3 und die DE 101 04 712 C1 verwiesen.The above objects are well known. Purely by way of example is on the DE 10 2004 059 966 B3 and the DE 101 04 712 C1 directed.

Produktionsmaschinen werden in der Regel derart betrieben, dass eine Steuereinrichtung für die Produktionsmaschine eine Sollbahn entgegen nimmt, anhand derer das Verfahrelement verfahren werden soll. Die Sollbahn kann hierfür in Abschnitte unterteilt sein. Pro Abschnitt werden der Steuereinrichtung weiterhin Dynamikparameter vorgegeben. Die Dynamikparameter umfassen in der Regel eine maximal zulässige Geschwindigkeit des Verfahrelements, eine maximal zulässige Beschleunigung des Verfahrelements und in manchen Fällen auch einen maximal zulässigen Ruck des Verfahrelements. Innerhalb jedes Abschnitts sind die Dynamikparameter jeweils konstant. Anhand der zulässigen Dynamikparameter bestimmt die Steuereinrichtung einen Sollgeschwindigkeitsverlauf. Der Sollgeschwindigkeitsverlauf ist hierbei dadurch bestimmt, dass die Dynamikparameter eingehalten werden, wenn das Verfahrelement entsprechend dem von der Steuereinrichtung ermittelten Sollgeschwindigkeitsverlauf entlang der der Steuereinrichtung vorgegebenen Sollbahn verfahren wird.Production machines are usually operated in such a way that a control device for the production machine accepts a desired path, by means of which the displacement element is to be moved. The desired path can be divided into sections for this purpose. For each section, the control device is also given dynamic parameters. As a rule, the dynamics parameters include a maximum permissible speed of the displacement element, a maximum permissible acceleration of the displacement element and, in some cases, a maximum permissible jerk of the displacement element. Within each section the dynamics parameters are constant. On the basis of the permissible dynamic parameters, the control device determines a desired speed profile. The setpoint speed profile is determined here by the fact that the dynamic parameters are maintained when the displacement element is moved along the setpoint path predetermined by the control device in accordance with the desired speed profile determined by the control device.

Auf Grund der im Stand der Technik bekannten Vorgehensweise kann der Sollgeschwindigkeitsverlauf oftmals nur in begrenztem Umfang optimiert werden. Dies gilt ganz besonders dann, wenn die optimalen Dynamikparameter entlang der Sollbahn deutlich variieren, beispielsweise auf Grund von kinematischen Bedingungen oder aus sonstigen Gründen. Weiterhin ist es in vielen Fällen nicht einfach, die optimalen Dynamikparameter zu bestimmen.Due to the procedure known in the prior art, the desired speed curve can often be optimized only to a limited extent. This is especially true when the optimum dynamics parameters vary significantly along the desired trajectory, for example due to kinematic conditions or for other reasons. Furthermore, in many cases it is not easy to determine the optimal dynamics parameters.

Es ist theoretisch denkbar, das Abfahren der Sollbahn über eine Kopplung der lagegeregelten Antriebe an eine sogenannte virtuelle Achse zu bewirken. Diese Vorgehensweise bringt jedoch bezüglich der Optimierung des Sollgeschwindigkeitsverlaufs keine Vorteile. Weiterhin ist diese Vorgehensweise mit vernünftigem Aufwand nur für geometrisch einfache Sollbahnen (z. B. lineare Verfahrbewegungen oder zirkulare Verfahrbewegungen) realisierbar.It is theoretically conceivable to effect the shutdown of the desired path via a coupling of the position-controlled drives to a so-called virtual axis. However, this procedure brings no advantages in terms of optimizing the desired speed profile. Furthermore, this procedure can be implemented with reasonable effort only for geometrically simple nominal paths (eg linear travel movements or circular travel movements).

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten zu schaffen, auf Grund derer mit relativ geringem Aufwand eine einfache und wirksame Optimierung des Sollgeschwindigkeitsverlaufs möglich ist.The object of the present invention is to provide possibilities, on the basis of which, with relatively little effort, a simple and effective optimization of the desired speed profile is possible.

Die Aufgabe wird durch ein Betriebsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 und eine Produktionsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 19 gelöst.The object is achieved by an operating method having the features of claim 1, a control device having the features of claim 10 and a production machine having the features of claim 19.

Erfindungsgemäß nimmt die Steuereinrichtung im Rahmen des Betriebsverfahrens zusätzlich zur Sollbahn den Sollgeschwindigkeitsverlauf entgegen. Der Sollgeschwindigkeitsverlauf ist hierbei entlang der Sollbahn abschnittweise jeweils als stetige und mindestens einmal stetig differenzierbare Funktion eines entlang der Sollbahn zurückgelegten Verfahrweges definiert. In dem Fall, dass die Sollbahn mehr als einen Abschnitt aufweist, gehen unmittelbar aneinander angrenzenden Abschnitten zugeordnete Funktionen stetig und mindestens einmal stetig differenzierbar ineinander über. Nur dieser Fall gehört zur Erfindung. Die Stetigkeit und die stetige Differenzierbarkeit sind hierbei auf den Verfahrweg bezogen. Mit diesem von der Steuereinrichtung nicht ermittelten, sondern von der Steuereinrichtung entgegen genommenen Sollgeschwindigkeitsverlauf wird das Verfahrelement von der Steuereinrichtung entlang der Sollbahn verfahren.In accordance with the invention, the control device, in the context of the operating method, receives the desired speed course in addition to the setpoint path. In this case, the desired speed profile is in each case defined in sections along the nominal path as a continuous function of a travel path traveled along the nominal path and at least once continuously differentiable. In the case where the desired path has more than one section, functions assigned directly to adjacent sections pass continuously and at least once continuously differentially into each other. Only this case is part of the invention. The continuity and the constant differentiability are related to the travel path here. With this not determined by the controller, but instead of the control device receiving the desired speed profile, the displacement element is moved by the control device along the desired path.

Die Steuereinrichtung ist derart ausgestaltet, dass sie im Betrieb das obenstehend beschriebene, erfindungsgemäße Betriebsverfahren ausführt. Die Produktionsmaschine weist eine derartige Steuereinrichtung auf.The control device is designed in such a way that, during operation, it carries out the operating method according to the invention described above. The production machine has such a control device.

Es ist möglich, dass die Funktion bzw. die Funktionen durch einen Anwender direkt oder indirekt frei vorgegeben werden. Vorzugsweise jedoch sind die Funktionen jeweils durch Parameter einer für alle Abschnitte einheitlichen parametrierbaren Grundfunktion eines vorbestimmten Komplexitätsgrades bestimmt.It is possible that the function or the functions are freely specified by a user directly or indirectly. Preferably, however, the functions are each determined by parameters of a parameterizable basic function of a predetermined degree of complexity which is uniform for all sections.

Die Grundfunktion kann in sehr vielseitigem Umfang parametrierbar sein. Vorzugsweise umfasst die parametrierbare Grundfunktion ein parametrierbares Polynom mindestens vierten Grades (4. Grad = die 4. Potenz des Verfahrweges ist die höchste vorkommende Potenz). Alternativ oder zusätzlich kann die parametrierbare Grundfunktion mindestens eine parametrierbare Sinusfunktion umfassen.The basic function can be parameterized in a very versatile way. Preferably, the parameterizable basic function comprises a parameterizable polynomial of at least fourth degree (4th degree = the 4th power of the travel path is the highest occurring power). Alternatively or additionally, the parameterizable basic function may comprise at least one parameterizable sine function.

Es ist möglich, dass die Steuereinrichtung pro Abschnitt die Parameter der jeweiligen Funktion zumindest teilweise direkt entgegen nimmt. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die Steuereinrichtung pro Abschnitt Wertepaare entgegen nimmt, die jeweils einen Verfahrweg und eine dem vorgegebenen Verfahrweg zugeordnete Sollgeschwindigkeit oder eine dem vorgegebenen Verfahrweg zugeordnete Ableitung der Sollgeschwindigkeit umfassen, und dass die Steuereinrichtung die Parameter der jeweiligen Funktion zumindest teilweise selbsttätig anhand der entgegen genommenen Wertepaare bestimmt.It is possible that the control device per section at least partially directly receives the parameters of the respective function. Alternatively or additionally, it is possible for the control device to receive value pairs per section, each comprising a travel path and a setpoint speed assigned to the predetermined travel path or a derivative of the setpoint speed associated with the predefined travel path, and the control device at least partially autonomously activating the parameters of the respective function determined on the basis of the accepted value pairs.

Im letztgenannten Fall ist es möglich, dass die Anzahl der entgegen genommenen Wertepaare und die Anzahl der zu bestimmenden Parameter miteinander übereinstimmen. In diesem Fall können die Parameter eindeutig bestimmt werden. Alternativ ist es möglich, dass die Anzahl an entgegen genommenen Wertepaaren größer als die Anzahl an zu bestimmenden Parametern ist und die Steuereinrichtung die Parameter im Sinne einer Optimierung bestimmt.In the latter case, it is possible that the number of accepted value pairs and the number of parameters to be determined coincide with each other. In this case, the parameters can be uniquely determined. Alternatively, it is possible that the number of accepted value pairs is greater than the number of parameters to be determined and the control device determines the parameters in the sense of an optimization.

Eine spezielle Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Steuereinrichtung Wertepaare entgegen nimmt, die jeweils einen Verfahrweg und eine dem vorgegebenen Verfahrweg zugeordnete Sollgeschwindigkeit umfassen, und dass die Steuereinrichtung den Sollgeschwindigkeitsverlauf anhand der entgegen genommenen Wertepaare bestimmt.A special embodiment of the present invention consists in that the control device accepts value pairs, each comprising a travel path and a setpoint speed associated with the predetermined travel path, and that the control device determines the setpoint speed profile on the basis of the received value pairs.

Die einfach stetige Differenzierbarkeit der Funktionen ist ein Minimalerfordernis. Besser ist es, wenn jede Funktion mindestens zweimal stetig differenzierbar ist und in dem Fall, dass die Sollbahn mehr als einen Abschnitt aufweist, die unmittelbar aneinander angrenzenden Abschnitten zugeordneten Funktionen mindestens zweimal stetig differenzierbar ineinander übergehen.The simply continuous differentiability of the functions is a minimum requirement. It is better if each function is continuously differentiable at least twice and, in the case that the desired path has more than one section, the functions assigned to directly adjacent sections merge into each other at least twice in a continuously differentiable manner.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnung. Es zeigt in Prinzipdarstellung:Further advantages and details will become apparent from the following description of embodiment in conjunction with the drawings. It shows in schematic representation:

1 ein Blockschaltbild einer Produktionsmaschine, 1 a block diagram of a production machine,

2 ein Ablaufdiagramm, 2 a flow chart,

3 beispielhaft eine Sollbahn, 3 for example, a nominal path,

4 beispielhaft einen Sollgeschwindigkeitsverlauf als Funktion eines entlang der Sollbahn zurückgelegten Verfahrweges und 4 by way of example, a desired speed course as a function of a trajectory traveled along the desired trajectory and

5 bis 10 Ablaufdiagramme. 5 to 10 Flowcharts.

Gemäß 1 weist eine Produktionsmaschine ein Verfahrelement 1 auf. Die Produktionsmaschine weist weiterhin mindestens zwei lagegeregelte Antriebe 2 bis 4 auf. Mittels der lagegeregelten Antriebe 2 bis 4 ist das Verfahrelement 1 in mindestens zwei Dimensionen frei verfahrbar. Beispielsweise kann das Verfahrelement 1 mittels der drei Antriebe 2 bis 4 in den drei Richtungen x, y, z eines rechtwinkligen, kartesischen Koordinatensystems verfahrbar sein.According to 1 a production machine has a traversing element 1 on. The production machine also has at least two position-controlled drives 2 to 4 on. By means of the position-controlled drives 2 to 4 is the traversing element 1 freely movable in at least two dimensions. For example, the traversing element 1 by means of the three drives 2 to 4 in the three directions x, y, z of a right-angled Cartesian coordinate system.

Gemäß dem Beispiel von 1 ist mittels des ersten Antriebs 2 ein Portal 5 auf Schienen 6 in x-Richtung verfahrbar. An einer Traverse 7 des Portals 5 ist eine Laufkatze 8 angeordnet, die mittels des zweiten Antriebs 3 in y-Richtung verfahrbar ist. Auf der Laufkatze 8 ist der dritte Antrieb 4 angeordnet, mittels dessen ein Greifelement 9 in z-Richtung verfahrbar ist. Das Greifelement 9 entspricht letztlich dem Verfahrelement 1.According to the example of 1 is by means of the first drive 2 a portal 5 on tracks 6 movable in x-direction. At a traverse 7 of the portal 5 is a trolley 8th arranged by means of the second drive 3 Can be moved in the y-direction. On the trolley 8th is the third drive 4 arranged, by means of which a gripping element 9 in the z-direction is movable. The gripping element 9 ultimately corresponds to the traversing element 1 ,

Die Ausgestaltung von 1 zeigt sehr anschaulich, dass das Verfahrelement 1 frei und unabhängig in mindestens zwei – hier sogar drei – Dimensionen verfahrbar ist. Es sind jedoch ohne weiteres auch andere Ausgestaltungen möglich und denkbar. Insbesondere könnten die Antriebe 2 bis 4 das Verfahrelement 1 gemäß einer kinematischen Transformation (siehe beispielsweise die DE 103 38 302 B4 ) verfahren.The design of 1 shows very clearly that the traversing element 1 free and independent in at least two - here even three - dimensions is movable. However, other embodiments are readily possible and conceivable. In particular, the drives could 2 to 4 the traversing element 1 according to a kinematic transformation (see for example the DE 103 38 302 B4 ).

Die Produktionsmaschine weist weiterhin eine Steuereinrichtung 10 auf. Von der Steuereinrichtung 10 sind die lagegeregelten Antriebe 2 bis 4 ansteuerbar. Die Steuereinrichtung 10 ist in der Regel als Bewegungssteuerung (motion control) ausgebildet.The production machine also has a control device 10 on. Of the control device 10 are the position-controlled drives 2 to 4 controllable. The control device 10 is usually designed as a motion control (motion control).

Die Steuereinrichtung 10 ist in der Regel weiterhin als programmierbare Steuereinrichtung ausgebildet. Sie weist daher einen Mikroprozessor 11 auf, der ein Systemprogramm 12 abarbeitet, das in einer Speichereinrichtung 13 der Steuereinrichtung 10 hinterlegt ist. Die Speichereinrichtung 13 der Steuereinrichtung 10 entspricht einem Datenträger.The control device 10 As a rule, it is furthermore designed as a programmable control device. It therefore has a microprocessor 11 on, which is a system program 12 works in a storage device 13 the control device 10 is deposited. The storage device 13 the control device 10 corresponds to a volume.

Das Systemprogramm 12 wird von dem Mikroprozessor 11 der Steuereinrichtung 10 ausgeführt. Das Systemprogramm 12 weist Maschinencode 14 auf, der von der Steuereinrichtung 10 (genauer: vom Mikroprozessor 11 der Steuereinrichtung 10) unmittelbar ausführbar ist. Die Ausführung des Maschinencodes 14 durch den Mikroprozessor 11 der Steuereinrichtung 10 bewirkt, dass die Steuereinrichtung 10 die Produktionsmaschine auf eine Weise betreibt, die nachfolgend näher erläutert werden wird.The system program 12 is from the microprocessor 11 the control device 10 executed. The system program 12 has machine code 14 on top of the controller 10 (more precisely, from the microprocessor 11 the control device 10 ) is directly executable. The execution of the machine code 14 through the microprocessor 11 the control device 10 causes the control device 10 operates the production machine in a manner that will be explained in more detail below.

Gemäß 2 nimmt die Steuereinrichtung 10 zunächst in einem Schritt S1 eine Sollbahn 15 entgegen, entlang derer das Verfahrelement 1 verfahren werden soll. Die Vorgabe der Sollbahn 15 an die Steuereinrichtung 10 kann auf die gleiche Art und Weise erfolgen, auf die im Stand der Technik einer Werkzeugmaschine oder allgemein einer Produktionsmaschine die Sollbahn 15 vorgegeben wird. Sie kann insbesondere durch ein Anwenderprogramm 16 definiert sein, das der Steuereinrichtung 10 von einem nicht dargestellten Anwender vorgegeben wird. Auch eine interaktive Vorgabe der Sollbahn 15 durch den Anwender ist möglich. 3 zeigt ein einfaches Beispiel der Sollbahn 15.According to 2 takes the control device 10 first, in a step S1, a desired path 15 opposite, along which the traversing element 1 should be moved. The specification of the nominal path 15 to the controller 10 can be done in the same manner, in the state of the art of a machine tool or generally a production machine, the desired path 15 is given. It can in particular by a user program 16 be defined that the control device 10 is specified by a user, not shown. Also an interactive specification of the desired course 15 by the user is possible. 3 shows a simple example of the nominal path 15 ,

In einem Schritt S2 nimmt die Steuereinrichtung 10 weiterhin einen Sollgeschwindigkeitsverlauf 17 entgegen, mit dem das Verfahrelement 1 entlang der Sollbahn 15 verfahren werden soll. Die Möglichkeiten zur Vorgabe des Sollgeschwindigkeitsverlaufs 17 sind die gleichen wie zur Vorgabe der Sollbahn 15. Die Vorgabe des Sollgeschwindigkeitsverlaufs 17 ist jedoch unabhängig von der Vorgabe der Sollbahn 15. Der Sollgeschwindigkeitsverlauf 17 kann der Steuereinrichtung 10 daher auf die gleiche Weise vorgegeben werden wie die Sollbahn 15 oder auf andere Weise.In a step S2, the control device takes 10 continue a desired speed course 17 against, with the traversing element 1 along the desired course 15 should be moved. The possibilities for specifying the desired speed profile 17 are the same as for specifying the desired course 15 , The specification of the desired speed profile 17 is however independent of the specification of the nominal path 15 , The desired speed course 17 can the controller 10 Therefore, be given in the same way as the target path 15 or otherwise.

In einem Schritt S3 bestimmt die Steuereinrichtung 10 anhand der vorgegebenen Sollbahn 15 und des vorgegebenen Sollgeschwindigkeitsverlaufs 17 zeitliche Verläufe von Lagewerten x(t), y(t), z(t), mit denen die Antriebe 2 bis 4 angesteuert werden müssen, damit das Verfahrelement 1 entsprechend dem (ergänze: von außen) vorgegebenen Sollgeschwindigkeitsverlauf 17 entlang der (ergänze: ebenfalls von außen) vorgegebenen Sollbahn 15 verfahren wird. In einem Schritt S4 steuert die Steuereinrichtung 10 die Antriebe 2 bis 4 entsprechend den im Schritt S3 ermittelten zeitlichen Verläufen der Lagewerte x(t), y(t), z(t) an. Die Steuereinrichtung 10 steuert also die lagegeregelten Antriebe 2 bis 4 derart an, dass das Verfahrelement 1 entsprechend dem Sollgeschwindigkeitsverlauf 17 entlang der Sollbahn 15 verfahren wird.In a step S3, the control device determines 10 based on the predetermined nominal path 15 and the predetermined target speed course 17 temporal courses of position values x (t), y (t), z (t), with which the drives 2 to 4 must be controlled so that the traversing element 1 according to the (specified from the outside) predetermined target speed course 17 along the (specified: also from the outside) predetermined set course 15 is moved. In a step S4, the control device controls 10 the drives 2 to 4 in accordance with the time profiles of the position values x (t), y (t), z (t) determined in step S3. The control device 10 thus controls the position-controlled drives 2 to 4 such that the traversing element 1 according to the desired speed course 17 along the desired course 15 is moved.

In einem Schritt S5 überprüft die Steuereinrichtung 10, ob die Sollbahn 15 nochmals durchlaufen werden soll. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 10 überprüfen, ob die Sollbahn 15 einmal, mehrfach oder bis zur Vorgabe eines Abbruchbefehls durch den Anwender durchlaufen werden soll. Je nach dem Ergebnis der Prüfung des Schrittes S5 geht die Steuereinrichtung 10 entweder zum Schritt S4 zurück oder zu einem Schritt S6 über.In a step S5, the control device checks 10 , whether the desired course 15 to go through again. For example, the control device 10 Check if the set course 15 should be passed through once, repeatedly or until the user has specified an abort command. Depending on the result of the examination of step S5, the control device goes 10 either back to step S4 or to step S6.

Im Schritt S6 prüft die Steuereinrichtung, ob sie die weitere Abarbeitung des Systemprogramms 12 beenden soll. Wenn dies der Fall ist, beendet sie die weitere Abarbeitung des Systemprogramms 12. Anderenfalls geht die Steuereinrichtung 10 zum Schritt S1 zurück.In step S6, the control device checks whether it is the further processing of the system program 12 to finish. If this is the case, it stops further processing of the system program 12 , Otherwise, the controller goes 10 back to step S1.

Gemäß 3, das beispielhaft eine einfache Sollbahn 15 zeigt, weist die Sollbahn 15 einen Startpunkt A, Zwischenpunkte B bis E und einen Endpunkt F auf. Jeder Zwischenpunkt B bis E definiert eine Grenze zwischen je zwei Abschnitten 18 bis 22 der Sollbahn 15.According to 3 , the example of a simple desired course 15 shows, points the desired path 15 a starting point A, intermediate points B to E and an end point F on. Each intermediate point B to E defines a boundary between every two sections 18 to 22 the desired course 15 ,

Gemäß 3 sind vier Zwischenpunkte B bis E vorhanden. Die Lage und die Anzahl der Zwischenpunkte B bis E ist jedoch nahezu beliebig. Insbesondere ist es möglich, dass kein einziger Zwischenpunkt B bis E vorhanden ist. In diesem Fall weist die Sollbahn 15 einen einzigen Abschnitt auf, der sich vom Startpunkt A bis zum Endpunkt F erstreckt.According to 3 There are four intermediate points B to E. However, the location and the number of intermediate points B to E is almost arbitrary. In particular, it is possible that no single intermediate point B to E is present. In this case, the reference path 15 a single section extending from the starting point A to the end point F.

Gemäß 4 ist der Sollgeschwindigkeitsverlauf 17 entlang der Sollbahn 15 eine stetige Funktion eines entlang der Sollbahn 15 zurückgelegten Verfahrweges s. Die Funktion ist weiterhin (mindestens einmal) stetig differenzierbar. Sowohl die Stetigkeit als auch die stetige Differenzierbarkeit sind hierbei auf den Verfahrweg s bezogen. Die Stetigkeit und die stetige Differenzierbarkeit gelten sowohl innerhalb der Abschnitte 18 bis 22 als auch an den Abschnittgrenzen B bis E. Der Sollgeschwindigkeitsverlauf 17 ist daher entlang der Sollbahn 15 abschnittweise als stetige und mindestens einmal stetig differenzierbare Funktion des Verfahrweges s definiert. In dem Fall, dass die Sollbahn 15 mehr als einen Abschnitt 18 bis 22 aufweist, gehen weiterhin Funktionen, die unmittelbar aneinander angrenzenden Abschnitten 18 bis 22 zugeordnet sind (beispielsweise die den Abschnitt 18 und 19 zugeordneten Funktionen) stetig und mindestens einmal stetig differenzierbar ineinander über.According to 4 is the target speed course 17 along the desired course 15 a continuous function of one along the nominal path 15 traveled path s. The function is continuously (at least once) continuously differentiable. Both the continuity and the constant differentiability are related to the travel s. The continuity and the constant differentiability apply both within the sections 18 to 22 as well as at the section boundaries B to E. The target speed course 17 is therefore along the nominal path 15 sectionally defined as a continuous and at least once continuously differentiable function of the travel s. In the case that the nominal orbit 15 more than one section 18 to 22 continue to go functions, the immediately adjacent sections 18 to 22 are assigned (for example, the section 18 and 19 assigned Functions) continuously and at least once continuously differentiable into each other.

Es ist theoretisch möglich, den Sollgeschwindigkeitsverlauf 17 als Funktion des Verfahrweges s im Rahmen einer einzigen, hinreichend komplexen Funktion über die gesamte Sollbahn 15 zu definieren. In aller Regel ist es jedoch erheblich effizienter, die Funktionen jeweils durch Parameter einer für alle Abschnitte 18 bis 22 einheitlichen parametrierbaren Grundfunktion eines vorbestimmten Komplexitätsgrades zu bestimmen. Dies wird nachfolgend in Verbindung mit 5 näher erläutert.It is theoretically possible to set the target speed 17 as a function of the travel s in the context of a single, sufficiently complex function over the entire nominal path 15 define. As a rule, however, it is considerably more efficient to use functions each by parameter one for all sections 18 to 22 uniform parameterizable basic function of a predetermined degree of complexity. This will be described below in connection with 5 explained in more detail.

Gemäß 5 nimmt die Steuereinrichtung 10 in einem Schritt S11 die Sollbahn 15 entgegen. Der Schritt S11 von 5 entspricht dem Schritt S1 von 2. Im Rahmen des Schrittes S11 nimmt die Steuereinrichtung 10 unter anderem den Startpunkt A und den Endpunkt F entgegen.According to 5 takes the control device 10 in a step S11, the target path 15 opposite. The step S11 of 5 corresponds to the step S1 of 2 , In the course of step S11, the control device takes 10 inter alia, the starting point A and the end point F contrary.

In einem Schritt S12 nimmt die Steuereinrichtung 10 die Zwischenpunkte B bis E entgegen. Die Vorgabe der Zwischenpunkte B bis E kann wieder Bestandteil des Anwenderprogramms 16 oder Bestandteil eines eigenen Anwenderprogramms sein. Auch eine direkte interaktive Eingabe durch den Anwender ist möglich.In a step S12, the controller takes 10 the intermediate points B to E opposite. The specification of the intermediate points B to E can again be part of the user program 16 or be part of your own user program. Direct interactive input by the user is also possible.

Nachfolgend ausgeführte Schritte S13 bis S16 entsprechen einer möglichen Implementierung des Schrittes S2 von 2.Subsequent steps S13 to S16 correspond to a possible implementation of step S2 of FIG 2 ,

Im Schritt S13 selektiert die Steuereinrichtung 10 den ersten Abschnitt 18, also den Abschnitt zwischen dem Startpunkt A und dem ersten Zwischenpunkt B.In step S13, the controller selects 10 the first section 18 , ie the section between the starting point A and the first intermediate point B.

Im Schritt S14 nimmt die Steuereinrichtung 10 für den selektierten Abschnitt (beim ersten Durchlaufen des Schrittes S14 also für den Abschnitt 18) den Sollgeschwindigkeitsverlauf 17 entgegen.In step S14, the controller takes 10 for the selected section (in the first passage through step S14, ie for the section 18 ) the desired speed course 17 opposite.

Im Schritt S15 prüft die Steuereinrichtung 10, ob sie den Schritt S14 bereits für alle Abschnitte 18 bis 22 abgearbeitet hat. Wenn dies nicht der Fall ist, geht die Steuereinrichtung 10 zum Schritt S16 über. Dort selektiert sie den nächsten Abschnitt, also beispielsweise den Abschnitt 19, der zwischen den Zwischenpunkten B und C liegt. Sodann geht die Steuereinrichtung 10 zum Schritt S14 zurück.In step S15, the controller checks 10 whether they already have step S14 for all sections 18 to 22 has finished. If this is not the case, the controller goes 10 to step S16 via. There she selects the next section, for example the section 19 , which lies between the intermediate points B and C. Then the controller goes 10 back to step S14.

Wenn hingegen im Rahmen des Schrittes S14 bereits für alle Abschnitte 18 bis 22 der Sollgeschwindigkeitsverlauf 17 entgegen genommen wurde, ist das Verfahren gemäß 5 beendet. Es folgen die Schritte S3 bis S6 von 2.If, however, in the context of step S14 already for all sections 18 to 22 the desired speed course 17 has been accepted, the method is according to 5 completed. Following are the steps S3 to S6 of 2 ,

Der Schritt S14 von 5 ist vorzugsweise entsprechend 6 ausgestaltet. Gemäß 6 ist es möglich, dass die Steuereinrichtung 10 pro Abschnitt 18 bis 22 die Parameter der jeweiligen Funktion (zumindest teilweise) direkt entgegen nimmt. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die Steuereinrichtung 10 pro Abschnitt 18 bis 22 jeweils einen Verfahrweg s und eine dem vorgegebenen Verfahrweg s zugeordnete Sollgeschwindigkeit v* entgegen nimmt. Anstelle der Sollgeschwindigkeit v* kann der Steuereinrichtung 10 alternativ eine zeitliche Ableitung der Sollgeschwindigkeit v* vorgegeben werden, beispielsweise die Beschleunigung oder der Ruck.The step S14 of 5 is preferably corresponding 6 designed. According to 6 is it possible for the controller 10 per section 18 to 22 the parameters of the respective function (at least partially) directly receives. Alternatively or additionally, it is possible for the control device 10 per section 18 to 22 in each case receives a travel path s and a setpoint speed v * assigned to the predetermined travel path s. Instead of the desired speed v *, the control device 10 Alternatively, a time derivative of the desired speed v * can be specified, for example, the acceleration or the jerk.

Jeder Verfahrweg s entlang der Sollbahn 15 bildet zusammen mit dem dem jeweiligen Verfahrweg s zugeordneten geschwindigkeitsbezogenen Wert (Sollgeschwindigkeit v* oder zeitliche Ableitung der Sollgeschwindigkeit v*) ein Wertepaar. Die Wertepaare können als Stützstellen der gesuchten Funktion angesehen werden. Anhand der entgegen genommenen Wertepaare kann die Steuereinrichtung 10 daher die Parameter der jeweiligen Funktion zumindest teilweise ermitteln. Diese Vorgehensweisen werden nachfolgend in Verbindung mit den 7 und 8 näher erläutert.Each travel s along the nominal path 15 forms together with the respective travel path s associated speed-related value (target speed v * or time derivative of the target speed v *) a pair of values. The pairs of values can be regarded as nodes of the desired function. On the basis of the accepted value pairs, the control device 10 Therefore, at least partially determine the parameters of the respective function. These approaches will be described below in connection with the 7 and 8th explained in more detail.

Die Grundfunktion kann – je nach Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung – einfach oder komplex ausgestaltet sein. Beispielsweise kann sie mindestens eine Exponentialfunktion umfassen, mindestens ein Polynom vorbestimmten Grades, mindestens eine Sinusfunktion usw. Vorzugsweise sind die Funktionen derart bestimmt, dass sie nicht nur einmal, sondern mehrfach (also zweimal, dreimal usw.) stetig differenzierbar sind. Die oben erwähnten Bestandteile der Grundfunktion können additiv, multiplikativ oder durch Division miteinander verknüpft sein.The basic function can - depending on the embodiment of the present invention - be simple or complex. For example, it may comprise at least one exponential function, at least one polynomial of predetermined degree, at least one sine function, etc. Preferably, the functions are determined such that they are continuously differentiable not only once but several times (ie twice, three times, etc.). The above-mentioned components of the basic function can be additive, multiplicative or linked by division.

Um die erfindungsgemäße Vorgehensweise näher zu erläutern, sei beispielhaft angenommen, dass die Grundfunktion ein Polynom mindestens vierten Grades (z. B. fünften oder sechsten Grades) und eine Sinusfunktion umfasst, wobei bezüglich des Polynoms dessen Koeffizienten parametrierbar sein sollen, bezüglich der Sinusfunktion Amplitude, Periode und Phasenlage parametrierbar sein sollen und die Verknüpfung von Polynom und Sinusfunktion additiv ist. Der guten Ordnung halber wird jedoch nochmals darauf hingewiesen, dass diese Annahmen rein beispielhaft sind und lediglich der Erläuterung der vorliegenden Erfindung dienen.In order to explain the procedure according to the invention in more detail, it is assumed by way of example that the basic function comprises a polynomial of at least fourth degree (eg fifth or sixth degree) and a sine function, the coefficients of which being parameterizable with respect to the polynomial, with respect to the sine function amplitude, Period and phase position should be parametrizable and the combination of polynomial and sine function is additive. For the sake of good order, however, it should again be pointed out that these assumptions are purely exemplary and merely serve to explain the present invention.

Gemäß 7 ist es beispielsweise möglich, dass die Steuereinrichtung 10 sich in einem Schritt S21 zunächst die Information verschafft, ob nur das Polynom, nur die Sinusfunktion oder sowohl das Polynom als auch die Sinusfunktion parametriert werden sollen.According to 7 For example, it is possible for the control device 10 In a step S21, the information first provides whether only the polynomial, only the sine function or both the polynomial and the sine function are to be parameterized.

In einem optionalen Schritt S22 kann weiterhin gegebenenfalls der Grad des Polynoms beschränkt werden. In an optional step S22, furthermore, the degree of the polynomial can optionally be restricted.

In einem Schritt S23 prüft die Steuereinrichtung 10, ob das Polynom parametriert werden soll. Wenn das Polynom parametriert werden soll, geht die Steuereinrichtung 10 zu einem Schritt S24 über. Im Schritt S24 nimmt die Steuereinrichtung 10 die Parameter des Polynoms entgegen.In a step S23, the controller checks 10 whether the polynomial is to be parameterized. If the polynomial is to be parameterized, the controller goes 10 to a step S24. In step S24, the controller takes 10 contrary to the parameters of the polynomial.

In einem Schritt S25 prüft die Steuereinrichtung 10, ob die Sinusfunktion parametriert werden soll. Wenn dies der Fall ist, geht die Steuereinrichtung 10 zu einem Schritt S26 über, in dem sie die Parameter der Sinusfunktion entgegen nimmt.In a step S25, the controller checks 10 whether the sine function should be parameterized. If so, the controller goes 10 to a step S26, in which it receives the parameters of the sine function.

Falls im Rahmen des Schrittes S21 eine Vorgabe derart erfolgte, dass nur das Polynom parametriert werden soll, werden selbstverständlich die Parameter der Sinusfunktion gleich Null gesetzt. Wenn umgekehrt nur die Sinusfunktion parametriert werden soll, werden die Koeffizienten des Polynoms gleich Null gesetzt. Wenn im Rahmen des Schrittes S22 ein Grad des Polynoms definiert wurde, der kleiner als der maximal mögliche Grad des Polynoms ist, werden die Koeffizienten der Potenzen des Verfahrweges s, die größer als der im Rahmen des Schrittes S22 vorgegebene gewünschte Grad sind, gleich Null gesetzt.If, as part of step S21, a specification has been made such that only the polynomial is to be parameterized, the parameters of the sine function are of course set to zero. Conversely, if only the sine function is to be parameterized, the coefficients of the polynomial are set equal to zero. If a degree of the polynomial smaller than the maximum possible degree of the polynomial has been defined in step S22, the coefficients of the powers of the travel s that are greater than the desired degree given in step S22 are set equal to zero ,

Sozusagen als „Gegenstück” zur Ausgestaltung von 7 ist es gemäß 8 alternativ möglich, dass die Steuereinrichtung 10 in einem Schritt S31 einen Verfahrweg s und einen diesem Verfahrweg s zugeordneten geschwindigkeitsbezogenen Wert entgegen nimmt. Der geschwindigkeitsbezogene Wert kann, wie bereits erwähnt, beispielsweise die Sollgeschwindigkeit v* dieses Verfahrweges s oder eine zeitliche Ableitung der Sollgeschwindigkeit v* dieses Verfahrweges s sein.As a kind of "counterpart" to the design of 7 is it according to 8th alternatively possible that the control device 10 in a step S31 accepts a travel path s and a speed-related value assigned to this travel path s. As already mentioned, the speed-related value can be, for example, the setpoint speed v * of this travel path s or a time derivative of the setpoint speed v * of this travel path s.

In einem Schritt S32 prüft die Steuereinrichtung 10, ob das Entgegennehmen der Wertepaare beendet ist. Wenn dies nicht der Fall ist, geht die Steuereinrichtung 10 zum Schritt S31 zurück und nimmt ein weiteres Wertepaar (Verfahrweg s plus dem Verfahrweg s zugeordneter geschwindigkeitsbezogener Wert) entgegen. Anderenfalls geht die Steuereinrichtung 10 zu einem Schritt S33 über.In a step S32, the controller checks 10 whether the acceptance of the value pairs has ended. If this is not the case, the controller goes 10 back to step S31 and receives another pair of values (travel s plus the speed-related value associated with the travel s). Otherwise, the controller goes 10 to a step S33 via.

Der Schritt S33 ist in 8 der Übersichtlichkeit halber in Teilschritte S33a und S33b aufgeteilt. Im Teilschritt S33a ermittelt die Steuereinrichtung 10 den Wert einer logischen Variablen OK. Die logische Variable OK nimmt den Wert „WAHR” dann und nur dann an, wenn die Anzahl an vorgegebenen Wertepaaren mindestens so groß wie die Anzahl der zu bestimmenden Parameter der Grundfunktion ist. Im Teilschritt S33b erfolgt die Abfrage des Wertes der logischen Variablen OK.The step S33 is in 8th for clarity, divided into substeps S33a and S33b. In sub-step S33a, the controller determines 10 the value of a logical variable OK. The logical variable OK assumes the value "TRUE" if and only if the number of predetermined value pairs is at least as large as the number of the parameters to be determined in the basic function. In sub-step S33b, the value of the logical variable OK is queried.

Wenn die logische Variable OK nicht den Wert „WAHR” aufweist, geht die Steuereinrichtung 10 zu einem Schritt S34 über, in dem eine Fehlerbehandlung erfolgt. Beispielsweise kann an den Anwender eine Fehlermeldung ausgegeben werden. Im Falle der interaktiven Vorgabe der Wertepaare kann weiterhin (mindestens) ein weiteres Wertepaar vom Anwender angefordert werden. Dies ist in 8 gestrichelt angedeutet.If the logical variable OK does not have the value "TRUE", the controller goes 10 to a step S34, in which an error treatment is performed. For example, an error message can be output to the user. In the case of the interactive specification of the value pairs, at least one further pair of values can still be requested by the user. This is in 8th indicated by dashed lines.

Wenn die logische Variable OK den Wert „WAHR” aufweist, geht die Steuereinrichtung 10 zu einem Schritt S35 über. Der Schritt S35 ist – analog zum Schritt S33 – in 8 in Form von zwei Teilschritten S35a und S35b dargestellt.If the logical variable OK is "TRUE", the controller goes 10 to a step S35. The step S35 is - analogous to step S33 - in 8th represented in the form of two sub-steps S35a and S35b.

Im Teilschritt S35a ermittelt die Steuereinrichtung 10 den Wert einer logischen Variablen OPTI. Die logische Variable OPTI nimmt den Wert „WAHR” dann und nur dann an, wenn die Anzahl an vorgegebenen Wertepaaren größer als die Anzahl an zu bestimmenden Parametern ist. Im Teilschritt S35b erfolgt die Abfrage des Wertes der logischen Variablen OPTI.In sub-step S35a, the controller determines 10 the value of a logical variable OPTI. The logical variable OPTI assumes the value "TRUE" if and only if the number of predefined value pairs is greater than the number of parameters to be determined. In sub-step S35b, the value of the logical variable OPTI is queried.

Wenn die logische Variable OPTI den Wert „UNWAHR” aufweist, geht die Steuereinrichtung 10 zu einem Schritt S36 über. Im Schritt S36 bestimmt die Steuereinrichtung 10 anhand der entgegen genommenen Wertepaare die zu bestimmenden Parameter der Grundfunktion. Die Parameter werden hierbei exakt bestimmt.If the logical variable OPTI is "FALSE", the controller goes 10 to a step S36. In step S36, the controller determines 10 on the basis of the received value pairs the parameters of the basic function to be determined. The parameters are determined exactly.

Wenn die logische Variable OPTI den Wert „WAHR” aufweist, geht die Steuereinrichtung 10 zu einem Schritt S37 über. Auch im Schritt S37 bestimmt die Steuereinrichtung 10 anhand der entgegen genommenen Wertepaare die Parameter der Grundfunktion. Im Unterschied zum Schritt S36 bestimmt die Steuereinrichtung 10 im Rahmen des Schrittes S37 die Parameter jedoch im Sinne einer Optimierung. Es wird beispielsweise ein Kurvenverlauf derart bestimmt, dass die Summe der Abstände des bestimmten Kurvenverlaufs von den vorgegebenen Wertepaaren minimal ist. Derartige Verfahren sind allgemein bekannt, beispielsweise die Methode der kleinsten Quadrate.If the logical variable OPTI is "TRUE", the controller goes 10 to a step S37. Also in step S37, the controller determines 10 on the basis of the accepted value pairs, the parameters of the basic function. Unlike the step S36, the controller determines 10 in the context of step S37, however, the parameters in the sense of an optimization. For example, a curve is determined in such a way that the sum of the distances of the specific curve from the given value pairs is minimal. Such methods are well known, for example the least squares method.

Auch Kombinationen der obenstehend beschriebenen Vorgehensweisen sind möglich. So kann beispielsweise der Steuereinrichtung 10 ein Teil der Parameter vorgegeben werden (beispielsweise der konstante und der Linearanteil eines Polynoms) sowie eine (auf den Verfahrweg s bezogene) Frequenz einer Sinusschwingung und im Übrigen der Steuereinrichtung 10 z. B. fünf oder sechs Wertepaare vorgegeben werden, so dass die Steuereinrichtung 10 die verbleibenden Parameter der Grundfunktion anhand der Wertepaare bestimmen kann. Auch andere Kombinationen der beiden Vorgehensweisen sind möglich. Beispielsweise kann (siehe 8) der Steuereinrichtung 10 in einem Schritt S38 vorgegeben werden, ob sie nur die Koeffizienten des Polynoms, nur die Parameter der Sinusfunktion oder sowohl die Koeffizienten des Polynoms als auch die Parameter der Sinusfunktion bestimmen soll. Je nach Vorgabe wird ein Teil der Parameter in einem Schritt S39 auf den Wert Null gesetzt, die anderen Parameter werden von der Steuereinrichtung 10 gemäß der in Verbindung mit 8 beschriebenen Vorgehensweise bestimmt.Combinations of the procedures described above are possible. For example, the control device 10 a part of the parameters are given (for example, the constant and the linear component of a polynomial) and a (related to the travel s) frequency of a sine wave and the rest of the control device 10 z. B. five or six pairs of values are given, so that the control device 10 determine the remaining parameters of the basic function based on the value pairs. Other combinations of the two approaches are possible. For example, (see 8th ) of the control device 10 in a step S38, whether it should determine only the coefficients of the polynomial, only the parameters of the sine function or both the coefficients of the polynomial and the parameters of the sine function. Depending on the specification, a part of the parameters is set to the value zero in a step S39, the other parameters are set by the control device 10 in accordance with in connection with 8th determined procedure determined.

Wie bereits erwähnt, sind die den Abschnitten 18 bis 22 zugeordneten Funktionen, welche den Sollgeschwindigkeitsverlauf 17 beschreiben, stetig und mindestens einmal, besser mindestens zweimal, stetig differenzierbar. Der Sollgeschwindigkeitsverlauf 17 soll jedoch nicht nur innerhalb der Abschnitte 18 bis 22, sondern auch im Übergang von Abschnitt 18 bis 22 zu Abschnitt 18 bis 22 stetig und (mindestens einmal, besser mindestens zweimal) stetig differenzierbar sein. Um dies zu erreichen, kann beispielsweise so vorgegangen werden, wie dies nachfolgend in Verbindung mit 9 erläutert wird.As already mentioned, those are the sections 18 to 22 assigned functions, which the target speed course 17 describe, steadily and at least once, better at least twice, constantly differentiable. The desired speed course 17 but not just within the sections 18 to 22 but also in the transition from section 18 to 22 to section 18 to 22 steadily and (at least once, better at least twice) be continuously differentiable. In order to achieve this, it is possible, for example, to proceed as described below in connection with 9 is explained.

Gemäß 9 selektiert die Steuereinrichtung 10 in einem Schritt S41 den ersten Zwischenpunkt B. In einem Schritt S42 wichtet die Steuereinrichtung 10 in einem Intervall 23 um die selektierte Abschnittsgrenze (z. B. den Zwischenpunkt B) herum die Funktionen, die innerhalb der beiden an den selektierten Zwischenpunkt B bis E angrenzenden Abschnitten 18 bis 22 definiert sind. Die Wichtung erfolgt derart, dass sich der gewünschte Übergang des Sollgeschwindigkeitsverlaufs 17 ergibt. Beispielhaft sei angenommen, dass f und g die Funktionen sind, die den Sollgeschwindigkeitsverlauf 17 als Funktion des zurückgelegten Verfahrweges s vor und hinter dem selektierten Zwischenpunkt B bis E definieren. Mit s0 sei weiterhin der Verfahrweg s bezeichnet, der bis zum selektierten Zwischenpunkt B bis E zurückgelegt wurde. In diesem Fall kann beispielsweise innerhalb des Intervalls 23 anhand der Funktionen f und g eine neue Funktion h ermittelt werden, die allmählich von der Funktion f in die Funktion g übergeht. Beispielsweise kann eine Wichtung gemäß der Formel h = 1 / 2(1 – sin(k(s – s0)))·f + 1 / 2(1 + sin(k(s – s0)))·g erfolgen. Auch andere Übergangsfunktionen sind denkbar.According to 9 selects the controller 10 in a step S41, the first intermediate point B. In a step S42, the controller weights 10 in an interval 23 around the selected section boundary (eg, the intermediate point B) the functions that are within the two adjacent to the selected intermediate point B to E sections 18 to 22 are defined. The weighting takes place in such a way that the desired transition of the desired speed profile takes place 17 results. By way of example, let it be assumed that f and g are the functions which determine the desired speed profile 17 as a function of the traversed travel s before and after the selected intermediate point B to E define. With s0 continue to be the traverse path s, which was covered to the selected intermediate point B to E. In this case, for example, within the interval 23 Using the functions f and g, a new function h is determined, which gradually passes from the function f to the function g. For example, a weighting according to the formula h = 1/2 (1-sin (k (s-s0))) f + 1/2 (1 + sin (k (s-s0))) · g respectively. Other transition functions are conceivable.

Gemäß dem gegebenen Beispiel (siehe obige Formel) muss der Faktor k derart bestimmt sein, dass der Sinus an den Grenzen des Intervalls 23 jeweils erstmals sein Maximum bzw. Minimum erreicht. Der Faktor k weist daher den Wert π/b auf, wenn b die Breite des Intervalls 23 ist. Die Breite b ist derart bestimmt, dass sie nur einen engen Bereich in der Nähe des jeweiligen Zwischenpunkts B bis E überdeckt.According to the given example (see above formula), the factor k must be determined such that the sine is at the limits of the interval 23 each time reached its maximum or minimum. The factor k therefore has the value π / b if b is the width of the interval 23 is. The width b is determined to cover only a narrow area in the vicinity of the respective intermediate point B to E.

In einem Schritt S43 prüft die Steuereinrichtung 10, ob sie die jeweilige Übergangsfunktion h bereits für alle Zwischenpunkte B bis E ermittelt hat. Wenn dies nicht der Fall ist, geht die Steuereinrichtung 10 zu einem Schritt S44 über, in dem sie den nächsten Zwischenpunkt B bis E, beispielsweise den Zwischenpunkt C, selektiert. Sodann geht sie zum Schritt S42 zurück.In a step S43, the control device checks 10 whether it has already determined the respective transition function h for all intermediate points B to E. If this is not the case, the controller goes 10 to a step S44, in which it selects the next intermediate point B to E, for example, the intermediate point C. Then it returns to step S42.

Die Schritte S41 bis S44 werden im Ja-Zweig des Schrittes S15 von 5 ausgeführt.The steps S41 to S44 are changed in the Yes branch of the step S15 of FIG 5 executed.

10 zeigt eine weitere Vorgehensweise, die alternativ zu den Vorgehensweisen der 5 bis 9 möglich ist. 10 shows a further procedure, which is an alternative to the procedures of 5 to 9 is possible.

Gemäß 10 nimmt die Steuereinrichtung 10 zunächst in einem Schritt S51 die Sollbahn 15 entgegen. Der Schritt S51 entspricht dem Schritt S1 von 2.According to 10 takes the control device 10 First, in a step S51, the desired path 15 opposite. The step S51 corresponds to the step S1 of FIG 2 ,

In einem Schritt S52 nimmt die Steuereinrichtung 10 ein Wertepaar entgegen, wobei das Wertepaar aus einem Verfahrweg s und einer Sollgeschwindigkeit v* besteht, die dem vorgegebenen Verfahrweg s zugeordnet ist.In a step S52, the controller takes 10 opposite to a pair of values, wherein the value pair consists of a travel path s and a target speed v *, which is assigned to the predetermined travel path s.

In einem Schritt S53 prüft die Steuereinrichtung 10, ob die Vorgabe der Wertepaare beendet werden soll. Wenn dies nicht der Fall ist, geht die Steuereinrichtung 10 zum Schritt S52 zurück. Anderenfalls setzt sie die weitere Ausführung des Verfahrens mit einem Schritt S54 fort.In a step S53, the control device checks 10 whether the specification of the value pairs should be ended. If this is not the case, the controller goes 10 back to step S52. Otherwise, it continues the further execution of the method with a step S54.

Im Schritt S54 bestimmt die Steuereinrichtung 10 anhand der entgegen genommenen Wertepaare den Sollgeschwindigkeitsverlauf 17. Sie führt hierbei eine Interpolation zwischen den vorgegebenen Wertepaaren durch, so dass der sich ergebende Sollgeschwindigkeitsverlauf 17 den vorbestimmten Anforderungen (Stetigkeit, mindestens einmalige stetige Differenzierbarkeit) entspricht. Man kann sich die Implementierung des Schrittes S54 derart vorstellen, dass der entlang der Sollbahn 15 zurückgelegte Verfahrweg s der x-Koordinate und die korrespondierende Sollgeschwindigkeit v* der y-Koordinate eines zweidimensionalen Koordinatensystems entspricht und eine – an sich bekannte – Spline-Berechnung erfolgt.In step S54, the controller determines 10 on the basis of the received value pairs the desired speed course 17 , It performs an interpolation between the predetermined value pairs, so that the resulting desired speed profile 17 meets the predetermined requirements (continuity, at least one-time continuous differentiability). One can imagine the implementation of step S54 such that the along the desired path 15 traversed path s of the x-coordinate and the corresponding desired speed v * the y-coordinate of a two-dimensional coordinate system corresponds and a - known per se - spline calculation takes place.

Die erfindungsgemäße Vorgehensweise weist viele Vorteile auf. Insbesondere sind die üblichen Vorgehensweisen zur Bahninterpolation (im Rahmen der Ermittlung der Sollbahn 15 und gegebenenfalls auch im Rahmen der Ermittlung des Sollgeschwindigkeitsverlaufs 17) weiterhin anwendbar. Die Sollbahn 15 selbst ist frei wählbar. Es ist keine Beschränkung auf lineare oder zirkulare Sollbahnen 15 gegeben.The procedure according to the invention has many advantages. In particular, the usual procedures for web interpolation (in the context of determining the desired path 15 and optionally also in the context of determining the desired speed profile 17 ) still applicable. The desired course 15 itself is freely selectable. It is not limited to linear or circular nominal paths 15 given.

Claims (19)

Betriebsverfahren für eine Produktionsmaschine, die ein Verfahrelement (1) aufweist, das mittels mindestens zweier lagegeregelter Antriebe (2 bis 4) verfahrbar ist, wobei die mindestens zwei lagegeregelten Antriebe (2 bis 4) von einer Steuereinrichtung (10) der Produktionsmaschine derart ansteuerbar sind, dass das Verfahrelement (1) in mindestens zwei Dimensionen (x, y, z) frei verfahrbar ist, – wobei die Steuereinrichtung (10) eine Sollbahn (15) entgegen nimmt, entlang derer das Verfahrelement (1) verfahren werden soll, – wobei die Steuereinrichtung (10) weiterhin einen Sollgeschwindigkeitsverlauf (17) entgegen nimmt, mit dem das Verfahrelement (1) entlang der Sollbahn (15) verfahren werden soll, – wobei der Sollgeschwindigkeitsverlauf (17) entlang der Sollbahn (15) abschnittweise jeweils als stetige und mindestens einmal stetig differenzierbare Funktion eines entlang der Sollbahn (15) zurückgelegten Verfahrweges (s) definiert ist, – wobei die Sollbahn (15) mehr als einen Abschnitt (18 bis 22) aufweist, unmittelbar aneinander angrenzenden Abschnitten (18 bis 22) zugeordnete Funktionen stetig und mindestens einmal stetig differenzierbar ineinander übergehen, – wobei die Stetigkeit und die stetige Differenzierbarkeit auf den Verfahrweg (s) bezogen sind, – wobei die Steuereinrichtung (10) die mindestens zwei lagegeregelten Antriebe (2 bis 4) derart ansteuert, dass das Verfahrelement (1) entsprechend dem Sollgeschwindigkeitsverlauf (17) entlang der Sollbahn (15) verfahren wird.Operating method for a production machine comprising a displacement element ( 1 ), which by means of at least two position-controlled drives ( 2 to 4 ), wherein the at least two position-controlled drives ( 2 to 4 ) from a control device ( 10 ) of the production machine are controllable such that the displacement element ( 1 ) in at least two dimensions (x, y, z) is freely movable, - wherein the control device ( 10 ) a desired course ( 15 ), along which the traversing element ( 1 ), - the control device ( 10 ) further a desired speed course ( 17 ), with which the traversing element ( 1 ) along the nominal path ( 15 ), wherein - the desired speed course ( 17 ) along the nominal path ( 15 ) in sections as a continuous and at least once continuously differentiable function of one along the nominal path ( 15 ) traversed path (s) is defined, - wherein the nominal path ( 15 ) more than one section ( 18 to 22 ), directly adjoining sections ( 18 to 22 ) assigned functions continuously and at least once continuously differentiable into each other, - wherein the continuity and the continuous differentiability on the travel (s) are related, - wherein the control device ( 10 ) the at least two position-controlled drives ( 2 to 4 ) such that the traversing element ( 1 ) according to the desired speed course ( 17 ) along the nominal path ( 15 ). Betriebsverfahren nach Anspruch 1, wobei die Funktionen jeweils durch Parameter einer für alle Abschnitte (18 bis 22) einheitlichen parametrierbaren Grundfunktion eines vorbestimmten Komplexitätsgrades bestimmt sind.Operating method according to claim 1, wherein the functions are each defined by parameters for all sections ( 18 to 22 ) uniform parametrizable basic function of a predetermined degree of complexity are determined. Betriebsverfahren nach Anspruch 2, wobei die parametrierbare Grundfunktion ein parametrierbares Polynom mindestens vierten Grades umfasst.Operating method according to claim 2, wherein the parameterizable basic function comprises a parameterizable polynomial of at least fourth degree. Betriebsverfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die parametrierbare Grundfunktion mindestens eine parametrierbare Sinusfunktion umfasst.Operating method according to claim 2 or 3, wherein the parameterizable basic function comprises at least one parameterizable sine function. Betriebsverfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, wobei die Steuereinrichtung (10) pro Abschnitt (18 bis 22) die Parameter der jeweiligen Funktion zumindest teilweise direkt entgegen nimmt.Operating method according to claim 2, 3 or 4, wherein the control device ( 10 ) per section ( 18 to 22 ) at least partially directly receives the parameters of the respective function. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Steuereinrichtung (10) pro Abschnitt (18 bis 22) Wertepaare entgegen nimmt, die jeweils einen Verfahrweg (s) und eine dem vorgegebenen Verfahrweg (s) zugeordnete Sollgeschwindigkeit (v*) oder eine dem vorgegebenen Verfahrweg (s) zugeordnete Ableitung der Sollgeschwindigkeit (v*) umfassen, und dass die Steuereinrichtung (10) die Parameter der jeweiligen Funktion zumindest teilweise selbsttätig anhand der entgegen genommenen Wertepaare bestimmt.Operating method according to one of claims 2 to 5, wherein the control device ( 10 ) per section ( 18 to 22 ) Pairs of values each comprising a travel path (s) and a setpoint speed (v *) assigned to the predetermined travel path (s) or a derivation of the setpoint speed (v *) associated with the predetermined travel path (s), and in that the control device ( 10 ) determines the parameters of the respective function at least partially automatically on the basis of the accepted value pairs. Betriebsverfahren nach Anspruch 6, wobei die Anzahl an entgegen genommenen Wertepaaren größer als die Anzahl an zu bestimmenden Parametern ist und dass die Steuereinrichtung (10) die Parameter im Sinne einer Optimierung bestimmt.Operating method according to claim 6, wherein the number of received value pairs is greater than the number of parameters to be determined and that the control device ( 10 ) determines the parameters in terms of optimization. Betriebsverfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, wobei die Steuereinrichtung (10) Wertepaare entgegen nimmt, die jeweils einen Verfahrweg (s) und eine dem vorgegebenen Verfahrweg (s) zugeordnete Sollgeschwindigkeit (v*) umfassen, und dass die Steuereinrichtung (10) den Sollgeschwindigkeitsverlauf (17) anhand der entgegen genommenen Wertepaare bestimmt.Operating method according to claim 2, 3 or 4, wherein the control device ( 10 ) Pairs of values, each comprising a travel path (s) and a predetermined travel path (s) associated target speed (v *), and that the control device ( 10 ) the desired speed course ( 17 ) determined on the basis of the accepted value pairs. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, wobei jede Funktion mindestens zweimal stetig differenzierbar ist und dass die Sollbahn (15) mehr als einen Abschnitt (18 bis 22) aufweist, die unmittelbar aneinander angrenzenden Abschnitten (18 bis 22) zugeordneten Funktionen mindestens zweimal stetig differenzierbar ineinander übergehen.Operating method according to one of the above claims, wherein each function is continuously differentiable at least twice and that the desired path ( 15 ) more than one section ( 18 to 22 ), the immediately adjacent sections ( 18 to 22 ) associated functions at least twice continuously differentiable into each other. Steuereinrichtung für eine Produktionsmaschine, die ein Verfahrelement (1) aufweist, das mittels mindestens zweier lagegeregelter Antriebe (2 bis 4) verfahrbar ist, wobei die mindestens zwei lagegeregelten Antriebe (2 bis 4) von der Steuereinrichtung derart ansteuerbar sind, dass das Verfahrelement (1) in mindestens zwei Dimensionen (x, y, z) frei verfahrbar ist, wobei die Steuereinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie im Betrieb – eine Sollbahn (15) entgegen nimmt, entlang derer das Verfahrelement (1) verfahren werden soll, – weiterhin einen Sollgeschwindigkeitsverlauf (17) entgegen nimmt, mit dem das Verfahrelement (1) entlang der Sollbahn (15) verfahren werden soll, – wobei der Sollgeschwindigkeitsverlauf (17) entlang der Sollbahn (15) abschnittweise jeweils als stetige und mindestens einmal stetig differenzierbare Funktion eines entlang der Sollbahn (15) zurückgelegten Verfahrweges (s) definiert ist, – wobei die Sollbahn (15) mehr als einen Abschnitt (18 bis 22) aufweist, unmittelbar aneinander angrenzenden Abschnitten (18 bis 22) zugeordnete Funktionen stetig und mindestens einmal stetig differenzierbar ineinander übergehen, – wobei die Stetigkeit und die stetige Differenzierbarkeit auf den Verfahrweg (s) bezogen sind, – die mindestens zwei lagegeregelten Antriebe (2 bis 4) derart ansteuert, dass das Verfahrelement (1) entsprechend dem Sollgeschwindigkeitsverlauf (17) entlang der Sollbahn (15) verfahren wird.Control device for a production machine, which has a displacement element ( 1 ), which by means of at least two position-controlled drives ( 2 to 4 ), wherein the at least two position-controlled drives ( 2 to 4 ) are controllable by the control device such that the displacement element ( 1 ) in at least two dimensions (x, y, z) is freely movable, wherein the control device is designed such that in operation - a desired path ( 15 ), along which the traversing element ( 1 ), - continue to set a target speed course ( 17 ), with which the traversing element ( 1 ) along the nominal path ( 15 ), wherein - the desired speed course ( 17 ) along the nominal path ( 15 ) in sections as a continuous and at least once continuously differentiable function of one along the nominal path ( 15 ) traversed path (s) is defined, - wherein the nominal path ( 15 ) more than one section ( 18 to 22 ), directly adjoining sections ( 18 to 22 ) assigned functions continuously and at least once continuously differentiable merge into each other, - wherein the continuity and the continuous differentiability on the travel (s) are related, - the at least two position-controlled drives ( 2 to 4 ) such that the traversing element ( 1 ) according to the desired speed course ( 17 ) along the nominal path ( 15 ). Steuereinrichtung nach Anspruch 10, wobei die Funktionen jeweils durch Parameter einer für alle Abschnitte (18 bis 22) einheitlichen parametrierbaren Grundfunktion eines vorbestimmten Komplexitätsgrades bestimmt sind.Control device according to claim 10, wherein the functions are each defined by parameters for all sections ( 18 to 22 ) uniform parametrizable basic function of a predetermined degree of complexity are determined. Steuereinrichtung nach Anspruch 11, wobei die parametrierbare Grundfunktion ein parametrierbares Polynom mindestens vierten Grades umfasst.Control device according to claim 11, wherein the parameterizable basic function comprises a parameterizable polynomial of at least fourth degree. Steuereinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei die parametrierbare Grundfunktion mindestens eine parametrierbare Sinusfunktion umfasst.Control device according to claim 11 or 12, wherein the parameterizable basic function comprises at least one parameterizable sine function. Steuereinrichtung nach Anspruch 11, 12 oder 13, wobei die Steuereinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie im Betrieb pro Abschnitt (18 bis 22) die Parameter der jeweiligen Funktion zumindest teilweise direkt entgegen nimmt.Control device according to claim 11, 12 or 13, wherein the control device is designed such that in operation per section ( 18 to 22 ) at least partially directly receives the parameters of the respective function. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Steuereinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie im Betrieb pro Abschnitt (18 bis 22) Wertepaare entgegen nimmt, die jeweils einen Verfahrweg (s) und eine dem entgegen genommenen Verfahrweg (s) zugeordnete Sollgeschwindigkeit (v*) oder eine dem entgegen genommenen Verfahrweg (s) zugeordnete Ableitung der Sollgeschwindigkeit (v*) umfassen, und die Parameter der jeweiligen Funktion zumindest teilweise selbsttätig anhand der entgegen genommenen Wertepaare bestimmt.Control device according to one of claims 11 to 14, wherein the control device is designed such that in operation per section ( 18 to 22 ) Pairs of values, each comprising a travel path (s) and a desired speed (v *) associated with the received travel path (s) or a derivative of the target speed (v *) associated with the received travel path (s), and the parameters of each function determined at least partially automatically on the basis of the accepted value pairs. Steuereinrichtung nach Anspruch 15, wobei die Anzahl an entgegen genommenen Wertepaaren größer als die Anzahl an zu bestimmenden Parametern ist und dass die Steuereinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie im Betrieb die Parameter im Sinne einer Optimierung bestimmt.Control device according to claim 15, wherein the number of received value pairs is greater than the number of parameters to be determined and that the control device is configured such that it determines the parameters during operation in the sense of an optimization. Steuereinrichtung nach Anspruch 11, 12 oder 13, wobei die Steuereinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie im Betrieb Wertepaare entgegen nimmt, die jeweils einen Verfahrweg (s) und eine dem vorgegebenen Verfahrweg (s) zugeordnete Sollgeschwindigkeit (v*) umfassen, und den Sollgeschwindigkeitsverlauf (17) anhand der entgegen genommenen Wertepaare bestimmt.Control device according to claim 11, 12 or 13, wherein the control device is configured such that it receives value pairs in operation, each comprising a travel path (s) and the predetermined travel path (s) associated target speed (v *), and the desired speed curve ( 17 ) determined on the basis of the accepted value pairs. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei jede Funktion mindestens zweimal stetig differenzierbar ist und dass in dem Fall, dass die Sollbahn (15) mehr als einen Abschnitt (18 bis 22) aufweist, die unmittelbar aneinander angrenzenden Abschnitten (18 bis 22) zugeordneten Funktionen mindestens zweimal stetig differenzierbar ineinander übergehen.Control device according to one of claims 11 to 17, wherein each function is continuously differentiable at least twice and that in the case that the desired path ( 15 ) more than one section ( 18 to 22 ), the immediately adjacent sections ( 18 to 22 ) associated functions at least twice continuously differentiable into each other. Produktionsmaschine, – wobei die Produktionsmaschine ein Verfahrelement (1) aufweist, – wobei die Produktionsmaschine mindestens zwei lagegeregelte Antriebe (2 bis 4) aufweist, mittels derer das Verfahrelement in mindestens zwei Dimensionen (x, y, z) frei verfahrbar ist, – wobei die Produktionsmaschine eine Steuereinrichtung (10) aufweist, von der die mindestens zwei lagegeregelten Antriebe (2 bis 4) ansteuerbar sind, – wobei die Steuereinrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 18 ausgebildet ist.Production machine, - wherein the production machine is a traversing element ( 1 ), wherein the production machine has at least two position-controlled drives ( 2 to 4 ), by means of which the displacement element in at least two dimensions (x, y, z) is freely movable, - wherein the production machine is a control device ( 10 ), from which the at least two position-controlled drives ( 2 to 4 ) are controllable, - wherein the control device ( 10 ) is formed according to one of claims 10 to 18.
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