DE102011108972A1

DE102011108972A1 - Verfahren zum Steuern einer Maschine mit freidefinierbarer Kopplung zwischen Antrieben

Info

Publication number: DE102011108972A1
Application number: DE201110108972
Authority: DE
Inventors: Dieter Streit; Bertold Bader; Oswald Illig
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2013-01-31
Also published as: JP2013031918A; CN102896555B; CN102896555A

Abstract

Ein Verfahren zum Steuern einer Maschine mit mehreren Antrieben, wobei jeder dieser Antriebe gesteuert wird und wobei einer dieser Antriebe ein erster Leitantrieb und einer dieser Antriebe ein zweiter Leitantrieb und wenigstens einer dieser Antriebe ein Folgeantrieb ist und dieser Folgeantrieb in Abhängigkeit von wenigstens einem für den ersten Leitantrieb charakteristischen Parameter M1 und einem für den zweiten Leitantrieb charakteristischen Parameter M2 gesteuert wird und ein für die Steuerung des Folgeantriebs charakteristischer Steuerparameter Lv durch eine mathematische Verknüpfung Fv des ersten Parameters M1 und des zweiten Parameters M2 ermittelt wird. Erfindungsgemäß ist die mathematische Verknüpfung Fv frei definierbar.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern einer Maschine mit mehreren Antrieben. Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf eine Maschine zur Herstellung oder Bearbeitung von Zahnrädern beschrieben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung auch für andere Maschinen und auch für andere Bereiche der Automatisierungstechnik wie beispielsweise CNC-Maschinen anwendbar ist. Allgemein kann die Erfindung jedoch auch für Bereiche wie die Robotic, Motion und SPS angewandt werden. Die Anwendung für die Herstellung und/oder Bearbeitung und insbesondere spanenden Bearbeitung von Produkten wie beispielsweise Zahnrädern ist jedoch aufgrund der hier auftretenden spezifischen Probleme bevorzugt.
Derartige Maschinen weisen üblicherweise eine Vielzahl von Antrieben bzw. Achsen auf, die unter Berücksichtigung der jeweiligen Positionen anderer Achsen gesteuert werden müssen. So beschreibt beispielsweise die EP 1 319 457 ein Verfahren zum spannenden Bearbeiten im Wesentlichen zylindrischer innen oder außen verzahnter Zahnräder. Bei diesem Verfahren soll dem Umstand Rechnung getragen werden, dass ein Werkstück nicht exakt auf einer Bearbeitungsmaschine ausgerichtet ist. Dabei wird mit einer Vielzahl von Koordinaten eine Radführungsachse bestimmt. Auf Basis fest vorgelegter Korrekturen wird die Bearbeitung eines außermittigen Werkstückes durchgeführt. In diesem Verfahren erfolgen dabei Kompensationen eines nicht zentrisch aufgespannten Zahnrades, durch erweiterte Grundrechenarten sowie auch durch trigonometrische Funktionen.
Der Gegenstand der EP 1 319 457 B1 wird hiermit durch Bezugnahme voll umfänglich auf den Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht.
Die DE 3712454 A1 beschreibt ein Verfahren zum Ausgleich von Verzahnungsfehlern, die sich aus exzentrischer Aufspannung eines Werkstückes bei der Bearbeitung in Teilwälzverfahren ergeben. Auch in diesem Verfahren wird eine bestimmte Zusatzbewegung zu einer Wälzbewegung unter Zuhilfenahme eines vorgegebenen mathematischen Zusammenhangs ermittelt.
Weiter ist es aus dem Stand der Technik bekannt, dass die Antriebe gekoppelt werden und dabei die jeweiligen Kopplungsergebnisse mit vorgegebenem Interpolationstakt ermittelt werden und dass zusätzlich in jedem Interpolationstakt die Kopplungsergebnisse nachträglich mit programmierbaren Berechnungen modifiziert werden. Insbesondere bei kaskadierten Kopplungen, d. h. bei Maschinen, bei denen ein Antrieb in Abhängigkeit von einem weiteren Antrieb gesteuert wird und ein zusätzlicher Antrieb wiederum in Abhängigkeit von dem bereits gesteuerten Antrieb gesteuert wird, müssen Kompensationen vom Anwender oft aufwendig die bereits vorhandene reguläre Kopplung nachbilden oder um einen Interpolationstakt veraltete Werte zur Berechnung heranziehen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Steuerung von Maschinen und insbesondere Werkzeugmaschinen und/oder Bearbeitungsmaschinen in Hinblick auf die Kopplung der einzelnen Antriebe zu vereinfachen.
Die Erfindung soll insbesondere dazu dienen, um bei einer Bearbeitungsmaschine zur Bearbeitung von Zahnrädern im Falle eines nicht korrekt aufgespannten Zahnrades insbesondere eines außenmittig und nicht plan aufgespannten Zahnrades die Bearbeitung zu verbessern und insbesondere soll hierbei eine Taumelkompensation die Bearbeitungskopplung überlagern.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche erreicht. Die vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Steuern einer Maschine mit mehreren Antrieben wird jeder dieser Antriebe gesteuert und einer dieser Antriebe ist ein erster Leitantrieb und ein weiterer dieser Antriebe ist ein zweiter Leitantrieb und wenigstens einer dieser Antriebe ist ein Folgeantrieb. Dabei wird dieser Folgeantrieb in Abhängigkeit von wenigstens einem für den ersten Leitantrieb charakteristischen Parameter (bzw. (Leit)wert) und einen für den zweiten Leitantrieb charakteristischen Parameter (bzw. (Leit)wert) gesteuert und ein für die Steuerung des Folgeantriebes charakteristischer Steuerparameter (bzw. Steuer(leit)wert) wird durch eine mathematische und/oder logische Verknüpfung des ersten Parameters und des zweiten Parameters ermittelt. Erfindungsgemäß ist dabei die mathematische Verknüpfung frei definierbar.
Bei den besagten Antrieben kann es sich um beliebige Antriebe handeln, insbesondere um elektromotorische Rotations- oder Linearantriebe. Nun wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreicht, dass die für eine Bearbeitungsgeometrie notwendigen Bewegungsvorgaben, beispielsweise von Werkzeug und Werkstückträgerachsen, ermittelt werden. Dies erfolgt dabei vorzugsweise diskontinuierlich und besonders bevorzugt in kurzen Zeitabständen, in einem im Folgenden als Interpolationstakt bezeichneten Takt.
Im Stand der Technik werden derartige Kopplungen in der Regel durch ein lineares Kopplungsgesetz beschrieben, wonach sich ein Gesamtleitwert für den Folgeantrieb bzw. die Folgeachse aus den Leitachspositionen wie folgt bildet:
Dabei bezeichnet N die Anzahl der Leitachsen, P_i die Position der Leitachse i, f_i einen Kopplungsfaktor und O_i einen Verschiebungswert.
Für nicht lineare Zusammenhänge sind meist zusätzlich noch Tabellen T_i im Kopplungsgesetz für die Einzelleitwerte integriert:
Zur Abkürzung wird im Weiteren der Einzelleitwert M_i(t) = T_i(P_i(t))*f_i + O_i (3) benutzt.
Hier werden im Stand der Technik üblicherweise die einzelnen Leitwerte aufsummiert, um auf diese Weise den Folgewert, d. h. den oben so bezeichneten Steuerparameter zu ermitteln.
Bevorzugt werden eine Vielzahl von derartigen charakteristischen Parametern oder beispielsweise auch ein gesamter Parametersatz verwendet. Auch ist es möglich, dass eine Vielzahl von Folgeparametern ausgegeben wird.
Vorteilhaft erfolgt dabei die Ermittlung der Parameter in Echtzeit und auch der Steuerparameter wird taktgenau ermittelt und vorteilhaft auch entsprechend dem jeweiligen Folgeantrieb vorgegeben.
Vorteilhaft dient das Verfahren zur Kompensation von (Fehl-)orientierungen von Werkstücken gegenüber einer Maschine.
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren handelt es sich bei den charakteristischen Parametern um zeitabhängige Parameter, welche insbesondere mit einem vorgegebenen Interpolationstakt ermittelt bzw. abgefragt werden.
Es wird daher vorgeschlagen, die im Stand der Technik als Funktion ausgeführte Verknüpfung der Einzelleitwerte „N_i” durch eine allgemeine und insbesondere vom Anwender frei definierbare Rechenvorschrift „F_v” zu ersetzen. Daher ist die Vorschrift, nach welcher die einzelnen Leitwerte „N_i” miteinander gekoppelt werden, durch den Benutzer frei vorgebbar. Auch ist es denkbar, dass sich die Rechenvorschrift von Takt zu Takt verändert. Auch könnte eine derartige Veränderung durch den Benutzer vorgegeben werden, so dass Zusammenhänge auch abschnittsweise definiert werden können.
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren wird wenigstens ein charakteristischer Parameter mit einem vorgegebenen Interpolationstakt wiederholt erfasst. Dabei können beispielsweise jede Millisekunde die Parameter abgefragt und der entsprechende Steuerparameter ermittelt werden.
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren werden alle für die Leitantriebe charakteristischen Parameter mit dem gleichen vorgegebenen Interpolationstakt wiederholt erfasst. Auch der oder die Steuerparameter werden mit dem gleichen Interpolationstakt ermittelt bzw. ausgegeben.
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren ist wenigstens ein Parameter eine Position eines Antriebes oder auch die Position eines von diesem Antrieb betätigten oder bewegten Elementes. Insbesondere kann es sich dabei um eine Position einer Leitachse handeln. Weiterhin kann es sich hier auch um die Position der virtuellen Achse handeln.
Damit wird einem bestimmten Kopplungsmodul bzw. der Verknüpfung eine mathematische Formel zugeordnet, welche vorteilhaft in jedem Interpolationstakt einen neuen Leitwert bzw. Steuerparameter ermittelt. Diese Formel kann dabei als Mikroprogramm von dem Kopplungsmodul abgearbeitet werden. Weiterhin wäre es bei einer kaskadierten Steuerung auch möglich, das Ergebnis innerhalb einer Kaskade direkt in einem nachfolgenden Kopplungsmodul weiter zu verrechnen.
Insbesondere bei mathematisch analytischen Kopplungsbeziehungen in komplexen Kopplungskaskaden kann der Anwender hier kompakte und übersichtliche Formeln bei hoher bzw. absoluter Genauigkeit integrieren. Auch eine umständliche Tabellenerzeugung für eine Funktionsapproximation ist nicht notwendig. Auf diese Weise sind auch verkettete Kompensationen einfach realisierbar.
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren wird zur Ermittlung des Steuerparameters zusätzlich eine messbare Größe verwendet, die von den charakteristischen Parametern vorteilhaft unabhängig ist. So wäre es möglich, externe Größen wie z. B. Messdaten über eine Temperatur, einen Verschleiß o. ä. in die Formelberechnung einzubeziehen. Auch könnten mehrere derartiger messbarer Größen verwendet werden.
Dabei ist vorteilhaft diese messbare Größe aus einer Gruppe von Größen ausgewählt, welche eine Temperatur, einen Luftdruck, eine Luftfeuchtigkeit, für einen Verschleiß charakteristische Daten wie etwa ein Alter von bestimmten Bauteilen, Kombinationen hieraus und dergleichen enthält.
Vorteilhaft ist die mathematische Verknüpfung insbesondere durch einen Benutzer veränderbar.
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren werden mehrere derartiger mathematischer Verknüpfungen bzw. Kopplungsmodule zur Steuerung verwendet. Dabei ist es möglich, dass unterschiedliche mathematische Verknüpfungen eingesetzt werden, wobei wenigstens eine dieser Verknüpfungen frei wählbar ist, wobei bevorzugt mehrere dieser Verknüpfungen frei wählbar sind und besonders bevorzugt sämtliche dieser Verknüpfungen frei wählbar sind. Die besagten Verknüpfungen können sich dabei zusammensetzen aus Summen- oder Differenzbildungen, Mittelwertbildungen, trigonometrischen Funktionen, Exponentialfunktionen, Kombinationen hieraus und dergleichen.
So wäre es beispielsweise möglich, dass zwei Antriebe in einer ersten vorgegebenen Wiese verknüpft werden, zwei weitere Antriebe in einer zweiten vorgegebenen Weise und gegebenenfalls anschließend die sich daraus ergebenden Folgeachsparameter wiederum mit einer weiteren Verknüpfungsvorschrift miteinander verknüpft werden.
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren wird unter Verwendung eines Steuerparameters sowie einer weiteren Verknüpfung ein weiterer Steuerparameter eines weiteren Antriebes ermittelt. So ist es beispielsweise, wie oben erwähnt, möglich, dass zunächst zwei Antriebe bzw. deren Bewegungen in einer vorgegebenen Weise verknüpft werden und ein entsprechender Folgewert wiederum mit weiteren Werten verknüpft wird, um auf diese Weise einen weiteren Steuerparamater für einen weiteren Antrieb zu erhalten. Auf diese Weise ist eine kaskadierte Steuerung möglich. Auch wäre es möglich, eine derartige Kaskadierung fortzusetzen und mehrmals in Folge die Verknüpfungen durchzuführen.
In einem weiteren vorteilhaften Verfahren handelt es sich bei der Maschine um eine Maschine zum Herstellen und/oder Bearbeiten von Zahnrädern. insbesondere soll das Verfahren hier Anwendung finden, um beispielsweise fehlerhafte oder abweichende Positionierungen eines Werkstückes gegenüber der Maschine zu behandeln bzw. derartige Fehler zu kompensieren. Allgemein handelt es sich bei der Maschine um eine Maschine zum insbesondere spanenden Bearbeiten von Werkstücken. Vorteilhaft wird das zu bearbeitende Werkstück in einer vorgegebenen Position gegenüber der Maschine angeordnet.
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren sind wenigstens 3, bevorzugt wenigstens 4, besonders bevorzugt wenigstens 5 Leitantriebe vorgesehen, deren charakteristische Parameter durch eine oder mehrere mathematische Verknüpfungen zur Ermittlung des Steuerparameters verknüpft werden. Wie oben erwähnt können hierbei auch mehrere mathematische Verknüpfungen entweder parallel oder seriell eingesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf eine Maschine und insbesondere eine Bearbeitungsmaschine zum Bearbeiten von Werkstücken mit einem ersten Antrieb und wenigstens einem zweiten Antrieb gerichtet, sowie wenigstens einer Steuereinrichtung zum Steuern der Antriebe, wobei wenigstens zwei dieser Antriebe Leitantriebe sind und wenigstens einer dieser Antriebe ein Folgeantrieb ist. Weiterhin ist ein Kopplungsmodul vorgesehen, welches den Folgeantrieb in Abhängigkeit von jeweils wenigstens einem für die Leitantriebe charakteristischen Parameter steuert. Dabei wird ein für die Steuerung des Folgeantriebes charakteristischer Steuerparameter durch eine mathematische Verknüpfung des ersten Parameters und des zweiten Parameters ermittelt. Erfindungsgemäß ist dabei diese mathematische Verknüpfung frei definierbar.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Erfassungseinrichtung bzw. mehrere Erfassungseinrichtungen zum Erfassen der für den oder die Leitantriebe charakteristischen Parameter auf. Für diese Erfassungseinrichtung kann es sich beispielsweise um einen Drehgeber handeln, es wäre jedoch auch möglich, dass die Erfassungseinrichtung die jeweiligen charakteristischen Parameter rechnerisch ermittelt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung weiterhin eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen externer Parameter auf, wie beispielsweise eine Temperaturmesseinrichtung, eine Druckmesseinrichtung oder dergleichen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung ein Anlageelement und/oder eine Anlagefläche auf, an der ein zu bearbeitendes Werkstück anlegbar ist. Weiterhin ist vorteilhaft auch eine Positionserfassungseinrichtung vorgesehen, welche eine geometrische Position des Werkstücks gegenüber der Maschine erfasst.
Vorteilhaft wird dem Benutzer eine Vielzahl möglicher Verknüpfungen vorgegeben und der Benutzer kann anhand dieser Verknüpfungen eine zutreffende Verknüpfung auswählen. Es wäre jedoch auch möglich, dass mittels einer Prozessoreinrichtung, beispielsweise auf Basis von Erfahrungswerten, automatisch eine bestimmte Verknüpfung ausgewählt wird.
Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen.
Darin zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Maschine zum Bearbeiten von Zahnrädern;
2a–b eine Darstellung von Kopplungsmodulen nach dem Stand der Technik; und
3 eine Darstellung für ein erfindungsgemäßes Kopplungsmodul
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Maschine 1 zum Bearbeiten von Zahnrädern 10, wie sie z. B. beim Wälzfräsen oder Wälzschleifen Verwendung findet. Das herzustellende oder zu bearbeitende Zahnrad 10 ist dabei auf einem Träger 22 fest angeordnet und dieser Träger ist drehbar, wobei diese Rotationsbewegung von einem (nur schematisch dargestellten) Antrieb 16 erzeugt wird. Damit ist ein Antrieb 16 vorgesehen, der das zu bearbeitende Werkstück um eine vorgegebene Rotationsachse dreht.
Für die Bearbeitung wird mit einem hier schneckenförmigen Werkzeug 20 und dem zu erzeugenden Zahnrad 10 ein Schneckengetriebe simuliert. Das Werkzeug ist dabei auf einem Werkzeugträger 14 angeordnet und wird von einem nur schematisch dargestellten Antrieb 24 angetrieben. Vorteilhaft ist daher auch das Werkzeug 20 zum Bearbeiten des Werkstücks um eine vorgegebene Rotationsachse drehbar.
Für die Zahnflankenbildung und gleichmäßige Werkzeugnutzung sind weitere Achsen notwendig. Der genaue Eingriffspunkt des Werkzeugs am Zahnrad ergibt sich aus den kinematisch verketteten Achspositionen X, Y, Z, A des Werkzeugträgers 22, der Position des Werkzeugs 20 in der Rotationsrichtung und der Position des Zahnradrohlings 10 in der Drehrichtung.
Die Positionen des Werkzeugträgers 14 in den besagten Richtungen X, Y, Z, A werden dabei von nur schematisch dargestellten Antrieben 2, 4, 6 und 8 angefahren bzw. eingestellt.
Die Zahnradposition C bzw. die Position des zugehörigen Antriebs 16 kann in einfachen Fällen als lineare Kopplungsfunktion der Achsen A, Y und Z bestimmt werden. Die CNC-Steuerung bestimmt mit Hilfe der Kopplungsfunktion in diskreten Zeitabständen – dem Interpolationstakt – die exakten Achspositionen bzw. die Positionen der Antriebe 4, 6, 8 für die geforderte Zahngeometrie. Die CNC-Steuerung verwendet zur Bestimmung der Werkstückachsposition C ein Kopplungsmodul. Die Definition der Kopplungsfunktion erfolgt über das Kopplungsmodul. Bei einem nicht zentrisch gespannten Werkstück enthält die Kopplungsfunktion jedoch nichtlineare Anteile, welchen mit der Erfindung Rechnung getragen wird. Dabei ist es auch möglich, dass eine bestimmte Zahngeometrie vorgegeben wird und diese Zahngeometrie auch bei der Ermittlung der einzelnen Achspositionen berücksichtigt wird.
In dem vorliegenden Fall kann es sich daher beispielsweise bei den Antrieben 4, 6 und 8 um Leitantriebe handeln, aus deren jeweiliger Position sich die Position des Folgeantriebs 16 und damit des Zahnrads 10 ergibt. Die Bewegungen X, Y, Z sind dabei jeweils lineare Bewegungen in den entsprechenden Richtungen und die Bewegung A ist eine Schwenkbewegung des Werkzeugträgers 14. Auch die Position des Antriebs 24, der das Werkzeug antreibt, kann noch mit berücksichtigt werden.
Vorteilhaft handelt es sich bei dem Antrieb 24, der das Werkzeug 20 antreibt um einen Leitantrieb (bzw. eine Leitachse). Dabei wird die Maschine 1 bevorzugt derart gesteuert, dass sich das Zahnrad nur dreht, wenn sich auch das Werkzeug 20 dreht. Die anderen Antriebe 2, 4, 6 überlagern vorteilhaft den Antrieb 24 des Werkzeugs 20 zur Ausprägung der Zahnflanke.
Das Bezugszeichen 30 kennzeichnet eine Steuerungseinrichtung, welche die Vorrichtung 1 steuert. Diese Steuerungseinrichtung 30 kann dabei auch den Antrieb 16 in Abhängigkeit von den Antrieben 2, 4, 6, 8 steuern. Auch wäre es möglich, dass andere Antriebe als Leitantriebe definiert werden, etwa auch der Antrieb 16 und die Berechnung des jeweiligen Folgeantriebs (z. B. Antrieb 2 bei nicht symmetrischer Aufspannung des Zahnrads 10) auf Basis eines geänderten Kopplungsmoduls erfolgt.
Zu diesem Zweck können die einzelnen Antriebe auch Positionserfassungseinrichtungen aufweisen, welche eine Position der Antriebe bzw. etwa des Werkzeugträgers erfassen. Auch kann eine (nur schematisch dargestellte) Positionserfassungseinrichtung vorgesehen sein, welche eine Position des Antriebs 16 oder auch eine genaue geometrische Position des Werkstücks 10 erfasst. Auch könnte eine Positionserfassungseinrichtung 34 vorgesehen sein, welche eine Position des Werkstücks 10 gegenüber seinem Träger 22 erfasst. Auf diese Weise kann festgestellt werden, ob ein Werkstück zentrisch gegenüber dem Träger 22 gespannt ist und es kann weiterhin vorteilhaft auch ein entsprechender Positionsfehler des Werkstücks 10 gegenüber dem Träger 22 erfasst – und bevorzugt auch (insbesondere von der Steuerungseinrichtung 30) – berücksichtigt werden.
Die 2a–2b veranschaulichen schematisch eine Vorgehensweise nach dem Stand der Technik. Dabei kennzeichnet das das Kürzel C_v ein Kopplungsmodul, welches die Kopplung der Leitantriebe bzw. Leitachsen durchführt. Bei dem in 2a gezeigten Fall werden die Einzelleitwerte M₁(t) ... M_n(t) aufsummiert und ergeben so den Steuerparameter bzw. Steuerwert L_v(t). Man erkennt, dass diese Werte bzw. Parameter jeweils zeitabhängig sind.
Das Kopplungsmodul C_v verarbeitet dabei mehrere Eingangspositionen zu einer neuen Folgeachsposition in einem Interpolationstakt, so dass eine genaue Relation zwischen den Eingangspositionen und den Ausgangspositionen entsteht.
Wie in 2b gezeigt, kann der Steuerwert L_v(t) wiederum als Eingang für weitere Kopplungsmodule C_v+1 genutzt werden, sodass eine Kopplungskaskade entsteht. Allerdings hat sich in der Praxis gezeigt, dass die im Stand der Technik verwendete additive Verrechnung der Leitwerte bei einer komplexen Kompensation, wie sie z. B. in der Zahnradbearbeitung vorkommen kann, nicht ausreichend ist. Auch eine Erweiterung um weitere Grundrechenarten ist oftmals nicht ausreichend.
3 zeigt entsprechend eine erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Kopplungsmoduls C_v zur Verknüpfung der einzelnen Leitwerte M₁(t) ... M_n(t) für mathematisch analytisch darstellbare Kopplungsbeziehungen. Die Rechenvorschrift „+” wird hier durch eine allgemein, insbesondere vom Anwender definierbare Rechenvorschrift F_v ersetzt.
Dabei ist es auch möglich, dass zur Steuerung einer Maschine mehrere der in 3 gezeigten Kopplungsmodule C_v verwendet werden.
Die Rechenvorschrift F_v kann für jedes Kopplungsmodul C_v separat angegeben werden. Auch wäre es, wie oben erwähnt möglich, dass sich die Rechenvorschrift verändert oder dass diese stufenweise definiert ist. Auch kann die Rechenvorschrift von den Leitwerten M₁(t) ... M_n(t) abhängen, so dass etwa für Leitwerte bis zu einem bestimmten Grenzwert eine erste Rechenvorschrift verwendet wird und für Leitwerte ab diesem Grenzwert eine andere Rechenvorschrift. Die Rechenvorschrift verknüpft die Einzelleitwerte M_i zu dem Folgeachsleitwert L_v: L_v(t) = F_v(M₁, ..., M_N) (4)
Für die Rechenvorschrift F_v stehen dem Anwender eine Reihe von unären Operationen (sin, cos, v etc.) und binären Operationen („+”, „–”, „*” etc.) zu Verfügung.
Die Rechenvorschrift zur Bestimmung von L_v (4) ist vorteilhaft in einer mathematisch üblichen syntaktischen Form aufgebaut: Dabei kann sich die Rechenvorschrift aus den Leitwerten M₁(t) ... M_n(t) und den jeweiligen Unär- oder Binäroperationen zusammensetzen. Daneben können auch Konstanten eingesetzt werden
Beispiele für Rechenvorschriften F_v nach sind: C[1].F = ”M1 + ATAN(M2/M3)” C[2].F = ”M1*0.121*COS(M2) – M3*(1 – COS(M4))”
In jedem Interpolationstakt werden vorteilhaft alle Rechenvorschriften aller Kopplungsmodule entsprechend der Kopplungskaskade rekursiv abgearbeitet. Daneben können auch logische Verknüpfungen verwendet werden, etwa ein UND – Verknüpfung, z. B. die Anweisung, den Folgeachsleitwert L_v nur dann auf einen bestimmten Wert zusetzen wenn M₁ einen ersten vorbestimmten Wert annimmt und M₂ einen zweiten vorbestimmten Wert einnimmt.
Die Erfindung erlaubt für jede virtuelle und reale Folgeachse ein explizites mathematisches Kopplungsgesetz zu hinterlegen.
Auf diese Weise kann der Anwender mathematisch analytisch bestimmbare Kopplungsgesetze direkt programmieren, ohne diese mit Tabellen nachzubilden. Eine umständliche Tabellenerzeugung bei veränderten Parametern entfällt.
Mit der komplexeren Rechenvorschrift F_v kann in vielen Fällen auf eine Zerlegung in durch Tabellen und Additionskopplungsmodule darstellbare Ausdrücke verzichtet werden. Das bedeutet, dass der durch die Zerlegung entstehende Mehrbedarf an virtuellen Achsen ebenfalls entfällt.
Die Kopplungsgesetze beliebiger Kopplungsmodule können im Bearbeitungsprogramm der CNC modifiziert oder ausgetauscht werden. Insbesondere werden Ergebnisse in der Reihenfolge der Kopplungstopologie innerhalb von ein und demselben Interpolationstakt konsistent gebildet. Ein nachträgliches Modifizieren der Kopplungsergebnisse durch interpolationssynchrone Aktionen ist nicht notwendig, zumal kaskadierte nichtlineare Kopplungsfunktionen nur schwierig nachzubilden sind.
Die Anmelderin behält sich vor sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale als erfindungswesentlich zu beanspruchen, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1319457 [0002]
EP 1319457 B1 [0003]
DE 3712454 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum Steuern einer Maschine mit mehreren Antrieben (2, 4, 6, 8, 16, 24), wobei jeder dieser Antriebe gesteuert wird und wobei einer dieser Antriebe (4, 6, 8) ein erster Leitantrieb und einer dieser Antriebe (4, 6, 8) ein zweiter Leitantrieb und wenigstens einer dieser Antriebe (16) ein Folgeantrieb ist und dieser Folgeantrieb in Abhängigkeit von wenigstens einem für den ersten Leitantrieb (4, 6, 8) charakteristischen Parameter M₁ und einem für den zweiten Leitantrieb (4, 6, 8) charakteristischen Parameter M₂ gesteuert wird und ein für die Steuerung des Folgeantriebs (16) charakteristischer Steuerparameter L_v durch eine mathematische Verknüpfung Fv des ersten Parameters M₁ und des zweiten Parameters M₂ ermittelt wird dadurch gekennzeichnet, dass die mathematische Verknüpfung Fv frei definierbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein für den Leitantrieb (4, 6, 8) charakteristischer Parameter (M₁, M₂) mit einem vorgegebenen Interpolationstakt wiederholt erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle für die Leitantriebe (4, 6, 8) charakteristischen Parameter mit dem gleichen vorgegebenen Interpolationstakt wiederholt erfasst werden.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Parameter eine Position eines Antriebes ist.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des Steuerparameters L_v zusätzlich eine messbare Größe verwendet wird, die von den charakteristischen Parametern (M₁, M₂) unabhängig ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die messbare Größe aus einer Gruppe von Größen ausgewählt ist, welche eine Temperatur, einen Luftdruck, für einen Verschleiß charakteristische Werte und dergleichen enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mathematische Verknüpfung F_v durch einen Benutzer veränderbar ist.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere mathematische Verknüpfungen für die Steuerung der Maschine verwendet werden.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung des Steuerparameters L_v sowie einer weiteren Verknüpfung ein weiterer Steuerparameter eines weiteren Antriebs ermittelt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine eine Maschine zum Herstellen und/oder Bearbeiten von Werkstücken 10 und insbesondere von Zahnrädern ist.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass drei oder mehr Leitantriebe vorgesehen sind, deren charakteristische Parameter durch die mathematische Verknüpfung zur Ermittlung des Steuerparameters L_v verknüpft werden.
Maschine (1) mit wenigstens einem ersten Antrieb (2, 4, 6, 8, 16, 24) und wenigstens einem zweiten Antrieb (2, 4, 6, 8, 16, 24) und mit wenigstens einer Steuereinrichtung (30) zum Steuern der Antriebe, wobei wenigstens zwei dieser Antriebe (4, 6, 8) Leitantriebe sind und wenigstens einer dieser Antriebe (16) ein Folgeantrieb ist sowie einem Kopplungsmodul C_v, welches den Folgeantrieb (16) in Abhängigkeit von jeweils wenigstens einem für die Leitantriebe (4, 6, 8) charakteristischen Parameter (M₁, M₂) steuert, wobei ein für die Steuerung des Folgeantriebs (16) charakteristischer Steuerparameter L_v durch eine mathematische Verknüpfung Fv des ersten Parameters M₁ und des zweiten Parameters M₂ ermittelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die mathematische Verknüpfung frei definierbar ist.