DE10255585B4

DE10255585B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen einer zulässigen Geschwindigkeit eines Objektes und zum Steuern des Objektes

Info

Publication number: DE10255585B4
Application number: DE2002155585
Authority: DE
Inventors: Tomonori Sato
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-05-15
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2022-11-29
Also published as: US20030216822A1; TWI271605B; DE10255585A1; US6748300B2; JP2003334740A

Abstract

Verfahren zum Bestimmen einer zulässigen Geschwindigkeit eines Objektes bei dessen Bewegung längs eines Soll-Pfades an einem bestimmten Punkt oder in einer bestimmten Region auf dem Soll-Pfad, umfassend folgende Schritte:
Lesen (Schritt S1) von Soll-Pfad und Soll-Geschwindigkeit innerhalb eines vorbestimmten Bereichs, der durch die Zeitdauer bestimmt ist, welche von dem Objekt benötigt wird zur Bewegung längs des Soll-Pfades von dem bestimmten Punkt oder der bestimmten Region, oder durch eine Distanz, welche von dem Objekt durchlaufen wird bei der Bewegung längs des Soll-Pfades von dem bestimmten Punkt oder der bestimmten Region;
temporäres Erzeugen (Schritt S2) eines Geschwindigkeitsbefehls jeweils auf der Basis von gelesenem Soll-Pfad und gelesener Soll-Geschwindigkeit;
Berechnen (Schritt S3) einer Frequenzkomponente, welche einer durch die Bewegung des Objektes bedingten mechanischen Vibration entspricht und in dem Geschwindigkeitsbefehl jeweils enthalten ist; und
Berechnen (Schritt S4) einer zulässigen Geschwindigkeit, bei welcher die Frequenzkomponente nicht größer ist als ein vorbestimmter...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen einer zulässigen Geschwindigkeit eines Objektes und zum Steuern des Objektes mit einer zulässigen Geschwindigkeit.

Aus der US 5 627 440 A ist es bekannt, bei einem beweglichen Arm eines Roboters Vibrationen, die bei der Bewegung dieses Armes auftreten, zu zwei Zeitpunkten während einer Beschleunigungs- oder Verzögerungsphase so miteinander zu kombinieren, dass eine gegenseitige Kompensation erfolgen kann.

Das Bestimmen der zulässigen Geschwindigkeit eines Objektes und das Steuern der Geschwindigkeit des Objektes derart, dass die Geschwindigkeit nicht die zulässige Geschwindigkeit übersteigt, wird im täglichen Leben durchgeführt. Solche Technologie wird in numerischen Steuereinrichtungen verwendet, Robotersteuereinrichtungen, Ablaufsteuerungen und Einrichtungen, die die Bewegung von Fahrstühlen, Nähmaschinen, Koordinatenmesseinrichtungen, Plottern, Riemenförderern, Automobilen, Zügen und Flugzeugen steuern.

Wenn das Objekt bei einer hohen Geschwindigkeit bewegt wird, werden im Allgemeinen mehr mechanische Vibrationen generiert, als wenn das Objekt sich bei niedriger Geschwindigkeit bewegt. Wenn es mehr mechanische Vibrationen gibt, nimmt die Präzision der Operation des Objektes ab. Daher ist es wünschenswert, eine Geschwindigkeit des Objektes zu bestimmen, bei der die mechanische Vibration in einem zulässigen Bereich ist und die Geschwindigkeit der Bewegung des Objektes derart zu steuern, dass die Geschwindigkeit die zulässige Geschwindigkeit nicht übersteigt. Die Präzision der Operation des Objektes kann auf einem höherem Pegel gehalten werden, wenn solche Steuerung vorgesehen ist.

Ein konventionelles Verfahren zum Bestimmen der zulässigen Geschwindigkeit des Objektes wird nun erläutert werden. Ein solches Verfahren ist in der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. H2-219107 mit dem Titel "Numerische Steuereinrichtung" offenbart. Entsprechend dem in dieser Patentanmeldung offenbarten Verfahren wird eine Bewegungs-Trajektorie bestimmt an einem Pfad, auf dem ein Objekt sequenziell eine Vielzahl von Zielpunkten P(1), P(2), ... und P(n) passiert, wobei n eine natürliche Zahl ist. Dann wird die zulässige Geschwindigkeit berechnet basierend auf Segmentdaten X(k) in einem Abschnitt K, beginnend von einem zufälligen Punkt P(k) und endend in P(k + 1) auf diesem Pfad und ein Maximalgeschwindigkeitsbefehlswert F0, wobei k eine natürliche Zahl ist mit einem Wert, der gleich oder kleiner als n ist. Die zulässige Geschwindigkeit wird derart, dass sie gleich oder niedriger ist als eine zulässige Normalbeschleunigung, die bestimmt wird in Übereinstimmung mit der Krümmung des Abschnittes K, erhalten basierend auf den Segmentdaten auf dem Abschnitt K, Segmentdaten auf Intervallen in der Umgebung des Intervalls und dem maximalen Geschwindigkeitsbefehlswert F0.

Ein anderes konventionelles Verfahren dieser Art ist in der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. H2-72414 mit dem Titel "Zufuhrgeschwindigkeitssteuerverfahren für numerische Steuerung" offenbart. Gemäß dem in dieser Patentanmeldung offenbarten Verfahren wird die zulässige Geschwindigkeit basierend auf der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen zwei benachbarten Blöcken bestimmt. Das heißt, eine maximale Geschwindigkeitsänderung, die bestimmt wird in Übereinstimmung mit einem maximalen Motordrehmoment oder einem auf die Maschine einwirkenden Stoss, wird im Voraus erhalten. Ein Werkstück wird bei einer maximalen Schnittgeschwindigkeit bearbeitet, die unabhängig eingestellt wird. Wenn eine Geschwindigkeitsänderung für jede Achse in einer Ecke die maximale Geschwindigkeitsänderung übersteigt, wird eine maximale Zufuhrgeschwindigkeit erhalten, die die maximale Geschwindigkeitsänderung nicht übersteigt.

Das konventionelle Verfahren hat folgende Nachteile. Wenn nämlich die Beschleunigung oder die Geschwindigkeitsdifferenz derart unterdrückt wird, dass sie nicht größer wird als der zulässige Wert, kann mechanische Vibration indirekt verringert werden. Jedoch ist in jüngster Zeit die Bewegungsgeschwindigkeit Tag für Tag erhöht worden zum Reduzieren der Bewegungsdauer. Es wurde herausgefunden, dass das konventionelle Verfahren die mechanische Vibration nicht ausreichend unterdrücken kann, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit hoch ist.

Dieser Nachteil wird erläutert mit dem Verfahren der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. H2-219107 als Beispiel. Um immer mechanische Vibration zu verhindern, ist eine zulässige Beschleunigung ausreichend niedrig festgelegt. Wenn jedoch gemäß diesem Verfahren mechanische Vibration nicht generiert wird selbst wenn die zulässige Beschleunigung hoch eingestellt ist, nimmt die Geschwindigkeit unnötigerweise ab mit dem Ergebnis, dass die Arbeitseffizienz nachteilig verschlechtert wird.

Der konventionelle Nachteil wird konkret erläutert unter Bezugnahme auf 15 bis 19. Ein Zustand, in dem ein Objekt in Übereinstimmung mit einem Soll-Pfad und einer Soll-Geschwindigkeit operiert, wie in 15 gezeigt, wird zuerst erläutert. Bezugszeichen P0, P1 und P2 kennzeichnen Start- und Endpunkte der beiden Segmente, die den Soll-Pfad bilden. Das Objekt bewegt sich auf dem Soll-Pfad vom Punkt P0 zum Punkt P1 und dann vom Punkt P1 zu P2. Das in der Nähe jedes Segmentes gezeigte Bezugszeichen F1000 kennzeichnet die Soll-Geschwindigkeit (mm/Min.).

Wenn das Objekt sich mit Soll-Geschwindigkeit bewegt, wird beispielsweise die Geschwindigkeitsdifferenz, die am Punkt P1 auftritt, folgendermaßen ausgedrückt:
X-Achse: 1000 × (cos(π/2) – cos(–π/2)) = 0
Y-Achse: 1000 × (sin(π/2) – sin(–π/2)) = 1000

Wenn die zulässige Geschwindigkeitsdifferenz auf den X- und Y-Achsen beide eingestellt sind auf 300 wird die zulässige Geschwindigkeit des Objektes am Punkt P1 ausgedrückt wie folgt: 1000 × 300√2/1000√2 = 300.

16 zeigt Vibrationen, die in einer Maschine generiert werden, wenn das Objekt durch die Nähe des Punktes P1 bei einer Geschwindigkeit von 300 verläuft. Insbesondere zeigt 16 eine Beschleunigungswellenform auf der Y-Achse. Da die Beschleunigung auf der X-Achse Null ist, wird die Wellenform auf der X-Achse nicht erläutert. Die Resonanzfrequenz der Maschine ist eingestellt bei 20 Hz und das Dämpfungsverhältnis davon ist eingestellt auf 0,1. In diesem Fall ist die generierte mechanische Vibration ein Maximum von 0,78 m/s².

Ein Fall, wenn das Objekt in Übereinstimmung mit einem Soll-Pfad arbeitet und einer Soll-Geschwindigkeit, wie in 17 gezeigt, wird als nächstes erläutert. In 17 kennzeichnen Bezugszeichen P0 bis P3 Start-/Endpunkte jeweiliger Segmente, die den gesamten Pfad bilden. Das Objekt bewegt sich auf dem Soll-Pfad in der Reihenfolge von P0, P1, P2 und P3. Obwohl die Positionen P1 und P2 als einander überlappend gesehen sind, sind sie tatsächlich um 10 μm beabstandet (siehe 18).

Wenn das Objekt beispielsweise mit Soll-Geschwindigkeit bewegt wird, wird die Geschwindigkeitsdifferenz, die am Punkt P1 auftritt, folgendermaßen ausgedrückt:
X-Achse: 1000 × (cos(π/2) – cos(0)) = 1000 × (√2 – 1)
Y-Achse: 1000 × (sin(π/2) – sin(0)) = 1000 × (√2/2).

Wenn die zulässige Geschwindigkeitsdifferenz auf der X- und Y-Achse jeweils auf 300 eingestellt ist, kann die zulässige Geschwindigkeit des Objektes am Punkt P1 folgendermaßen ausgedrückt werden: 1000 × min(300√2/(1000√2/2 – 1)), 300√2/(1000(√2/2)) = 600

19 zeigt in einer Maschine generierte Vibration wenn das Objekt die Nähe des Punktes P1 mit einer Geschwindigkeit von 600 durchläuft.

Speziell zeigt 19 eine Beschleunigungswellenform der Y-Achse. Da die Beschleunigung auf der X-Achse niedriger ist als die auf der Y-Achse, wird sie hier weggelassen. In diesem Fall ist eine generierte mechanische Vibration ein Maximum von 1,26 m/s².

Wie zu erkennen ist, ist gemäß dem Stand der Technik, wie in den 15 und 17 gezeigt, selbst mit einer geringfügigen Differenz in der Form die Größe der generierten mechanischen Vibration stark abweichend und die mechanische Vibration kann nicht genau gelenkt werden.

Speziell, wenn die mechanische Vibration beschränkt ist auf nicht größer als 0,78 m/s², sollte eine zulässige Geschwindigkeitsdifferenz eingestellt werden auf die Hälfte der momentanen zulässigen Geschwindigkeitsdifferenz, d.h., 150. Beim derartigen Einstellen wird jedoch die zulässige Geschwindigkeit des Objektes auf dem Soll-Pfad, wie in 15 gezeigt, 150 (bei welcher zulässiger Geschwindigkeit die Vibration 0,39 m/s² ist). Es ist offenbar, dass die Geschwindigkeit exzessiv abnimmt. Mit anderen Worten, die Arbeitseffizienz wird verschlechtert.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen einer zulässigen Geschwindigkeit eines Objektes und zum Steuern eines Objektes mit einer zulässigen Geschwindigkeit anzugeben bzw. zu schaffen, bei welchen eine gute Wirkungsweise bzw. Effizienz erzielt wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 8 bzw. des Anspruchs 9 oder 16 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß dem Verfahren und der Anordnung zum Bestimmen einer zulässigen Geschwindigkeit des Objektes der vorliegenden Erfindung werden ein Soll-Pfad und eine Soll-Geschwindigkeit innerhalb eines vorbestimmten Bereiches gelesen und ein Geschwindigkeitsbefehl für jede Zeit wird basierend auf dem gelesenen Soll-Pfad und der Soll-Geschwindigkeit berechnet. Anschließend wird eine Frequenzbandkomponente, die mechanischen Vibrationen bedingt durch die Bewegung des Objektes entspricht und die in einem Geschwindigkeitsbefehl enthalten ist für jede Zeit berechnet und eine zulässige Geschwindigkeit, bei der die Frequenzbandkomponente gleich oder kleiner wird als ein voreingestellter Referenzwert, wird berechnet. Der vorbestimmte Bereich kann eine von dem Objekt benötigte Zeit zum Bewegen entlang des Soll-Pfades sein von dem spezifischen Punkt oder dem spezifischen Bereich oder eine Distanz, um die das Objekt sich entlang des Soll-Pfades bewegt von dem spezifischen Punkt oder dem spezifischen Bereich.

Entsprechend der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung wird die Bewegungsgeschwindigkeit des Objektes derart gesteuert, dass die Geschwindigkeit nicht die zulässige Geschwindigkeit übersteigt, die berechnet worden ist wie oben erwähnt.

Dieses und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden insbesondere weiter ausgeführt in oder werden ersichtlich aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung gelesen gemeinsam mit den beiliegenden Zeichnungen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm zum Zeigen der Konfiguration einer Geschwindigkeitssteueranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Flussdiagramm zum Zeigen eines Verfahrens zum Bestimmen einer zulässigen Geschwindigkeit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine Ansicht zum Zeigen eines Beispiels davon, wenn ein Soll-Pfad und eine Soll-Geschwindigkeit gelesen werden;
4 ist eine Ansicht zum Zeigen eines Beispiels von Geschwindigkeitsbefehlswellenformen auf jeweiligen Achsen;
5 ist eine Ansicht zum Zeigen eines Beispiels eines Spektrums, das einer Geschwindigkeitsbefehlswellenform entspricht;
6 ist eine Ansicht zum Zeigen eines Beispiels einer Vibration, die in einer Maschine generiert wird;
7 ist eine Ansicht zum Zeigen eines Beispiels davon, wenn ein Soll-Pfad und eine Soll-Geschwindigkeit gelesen werden;
8 ist eine Ansicht zum Zeigen eines Beispiels von Geschwindigkeitsbefehlswellenformen auf jeweiligen Achsen;
9 ist eine Ansicht zum Zeigen eines Beispiels eines Spektrums, das einer Geschwindigkeitsbefehlswellenform entspricht;
10 ist eine Ansicht zum Zeigen eines Beispiels einer Vibration, die in einer Maschine generiert wird;
11 ist eine Ansicht zum Zeigen eines Falles des Erhaltens zulässiger Geschwindigkeiten an Start/Endpunkten kleiner Bereiche, die aus Blöcken unterteilt werden;
12 ist ein Flussdiagramm zum Zeigen eines Verfahrens zum Bestimmen zulässiger Geschwindigkeit in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
13 ist ein Flussdiagramm zum Zeigen eines Beispiels eines Verfahrens zum Bestimmen der zulässigen Geschwindigkeit in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
14 ist ein Flussdiagramm zum Zeigen eines Beispiels des Verfahrens zum Bestimmen der zulässigen Geschwindigkeit der dritten Ausführungsform; und
15 bis 19 sind Ansichten, die Probleme gemäß dem Stand der Technik erläutern.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNGEN
Die Ausführungsformen des Verfahrens zum Bestimmen zulässiger Geschwindigkeit und der Geschwindigkeitssteueranordnungen gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachstehend detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es sollte bemerkt werden, dass die vorliegende Erfindung nicht durch diese Ausführungsformen beschränkt ist.
1 ist ein Blockdiagramm zum Zeigen des Aufbaus einer Geschwindigkeitssteueranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung. In 1 kennzeichnet das Bezugszeichen 1 einen Bestimmungsabschnitt zulässiger Geschwindigkeit, 2 kennzeichnet einen Geschwindigkeits-Controller und 3 kennzeichnet ein bewegtes Objekt. Die Geschwindigkeitssteueranordnung besteht aus dem Bestimmungsabschnitt 1 zulässiger Geschwindigkeit und dem Geschwindigkeits-Controller 2. Der Bestimmungsabschnitt 1 zulässiger Geschwindigkeit bestimmt eine zulässige Geschwindigkeit in Übereinstimmung mit einem Verfahren zum Bestimmen zulässiger Geschwindigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung. In der ersten Ausführungsform wird die zulässige Geschwindigkeit basierend auf einem Soll-Pfad und einer Soll-Geschwindigkeit bestimmt. Der Geschwindigkeits-Controller 2 steuert die Geschwindigkeit des Objektes 3 entlang des Soll-Pfades. Der Geschwindigkeits-Controller 2 steuert die Geschwindigkeit des Steuerobjektes, damit es die Soll-Geschwindigkeit und die zulässige Geschwindigkeit nicht überschreitet.
Das Verfahren zum Bestimmen der zulässigen Geschwindigkeit in der ersten Ausführungsform wird als nächstes erläutert. 2 ist ein Flussdiagramm zum Zeigen des Verfahrens zum Bestimmen der zulässigen Geschwindigkeit in der ersten Ausführungsform, die durch den Bestimmungsabschnitt 1 zulässiger Geschwindigkeit der Geschwindigkeitssteueranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung realisiert ist. Das Verfahren zum Bestimmen zulässiger Geschwindigkeit in der ersten Ausführungsform wird konkret erläutert wieder Bezug nehmend auf die in den 15 und 17 gezeigten Beispiele.
Ein Fall, in dem das Steuerziel 3 in Übereinstimmung mit einem Soll-Pfad und einer Soll-Geschwindigkeit operiert, wie in 15, wird zuerst erläutert. In diesem Fall wird eine zulässige Geschwindigkeit an einem Punkt P1 bestimmt. Der Bestimmungsabschnitt 1 für die zulässige Geschwindigkeit der Geschwindigkeitssteueranordnung liest den Soll-Pfad und die Soll-Geschwindigkeit (bei einem Schritt S1). Bei dem Schritt S1 liest der Bestimmungsabschnitt 1 für die zulässige Geschwindigkeit einen solchen Soll-Pfad und eine solche Soll-Geschwindigkeit innerhalb eines Bereichs vorbestimmter Zeit oder vorbestimmter Distanz einschließlich des Punktes P1.
3 zeigt ein Beispiel eines Falls, wenn der Bestimmungsabschnitt 1 für zulässige Geschwindigkeit Soll-Pfad und Soll-Geschwindigkeit innerhalb eines Bereichs der Distanz L liest. In diesem Beispiel liest der Bestimmungsabschnitt 1 der zulässigen Geschwindigkeit den Soll-Pfad und die Soll-Geschwindigkeit innerhalb eines Bereichs der Distanz L jeweils in einer Vorwärtsrichtung und einer Rückwärtsrichtung (was ein Bereich von A bis P1 ist und der von P1 bis B entlang des Soll-Pfades, der in der Figur gezeigt ist).
Es sei bemerkt, dass der Bereich zum Lesen des Soll-Pfades und der Soll-Geschwindigkeit festgelegt werden kann, um in einen Bereich von vorbestimmter Zeit zu fallen oder festgelegt werden kann basierend sowohl auf der Zeit als auch auf der Distanz. Wenn beispielsweise eine Distanz vom Punkt P1 entlang des Soll-Pfades eingestellt ist bei d, kann die Zeit vom Punkt P1 (die erforderliche Zeit) erhalten werden als "Zeit = d/Soll-Geschwindigkeit". Der Soll-Pfad und die Soll-Geschwindigkeit sind normalerweise definiert durch ein Operationsprogramm. Daher werden ein Soll-Pfad und eine Soll-Geschwindigkeit vor dem Punkt P1 (Vergangenheit) gespeichert und die nach dem Punkt P1 (Zukunft) werden im voraus gelesen. Zusätzlich ist vorzuziehen, dass die vorbestimmte Zeit nicht kürzer als ein Viertel des Zyklus der mechanischen Vibration ist, um die Komponenten einer mechanischen Vibrationsfrequenz genauer zu extrahieren. Aus demselben zuvor dargelegten Grund ist es auch vorzuziehen, dass die vorbestimmte Distanz nicht kleiner festgelegt wird, als ein Viertel eines Produktes zwischen der mechanischen Vibrationsfrequenz und einer Soll-Transportgeschwindigkeit.
Nach dem Lesen des Soll-Pfades und der Soll-Geschwindigkeit generiert der Bestimmungsabschnitt 1 für die zulässige Geschwindigkeit zu jeder Zeit einen Geschwindigkeitsbefehl (Geschwindigkeitsbefehlswellenform) von der zulässigen Geschwindigkeit, die berechnet worden ist basierend auf den jeweiligen Sollwerten (bei einem Schritt S2). 4 ist eine Ansicht, die Geschwindigkeitsbefehlswellenformen auf der X- und der Y-Achse zeigt in dem Falle der 3. In 4 kennzeichnet das Bezugszeichen Vx eine Geschwindigkeitsbefehlswellenform auf der X-Achse und Vy kennzeichnet die auf der Y-Achse. Wenn der Winkel eines Segmentes zur X-Achse eingestellt ist auf θ und die Soll-Geschwindigkeit eingestellt ist auf F, können die Geschwindigkeiten der jeweiligen Achsen in den jeweiligen Blöcken ausgedrückt werden durch die folgenden Gleichungen (1) und (2). Diese arithmetische Operation wird über den gesamten Bereich durchgeführt, der bestimmt ist im Schritt S1. Vx = F × cosθ (1) Vy = F × sinθ (2).
Nach dem Generieren der Geschwindigkeitsbefehlswellenform auf den jeweiligen Achsen erhält der Bestimmungsabschnitt 1 der zulässigen Geschwindigkeit eine Frequenzkomponente, die der mechanischen Vibration entspricht (bei einem Schritt S3). Hier wird eine diskrete schnelle Fourier-Transformation (FFT, vom englischsprachigen Ausdruck Fast Fourier-Transformation) durchgeführt an der Geschwindigkeitsbefehlswellenform Vy, die im Schritt S2 erhalten worden ist zum Bereitstellen des Spektrums der Geschwindigkeitsbefehlswellenform Vy. 5 ist eine Ansicht, die ein Spektrum zeigt, das der Geschwindigkeitsbefehlswellenform Vy entspricht. In diesem Fall ist die Magnitude G der Frequenzkomponente (gekennzeichnet durch eine o-Markierung), die der mechanischen Vibration entspricht, 6,93.
Nach dem Erhalten der Frequenzkomponente, die der mechanischen Vibration entspricht, erhält der Bestimmungsabschnitt 1 der zulässigen Geschwindigkeit eine zulässige Geschwindigkeit unter Verwendung der Magnitude G der Frequenzkomponenten und eines Referenzwertes Vmax (der hier eingestellt ist bei 2,079) durch die folgende Gleichung (3) (bei einem Schritt S4): Zulässige Geschwindigkeit = Soll-Geschwindigkeit × Vmax/G = 1000 × 2,079/6,93 = 300 (3).
6 ist eine Ansicht, die Vibration zeigt, die in einer Maschine generiert wird wenn das Objekt die Nähe des Punktes P1 mit einer Geschwindigkeit von 300 durchläuft. Insbesondere zeigt 6 eine Beschleunigungswellenform auf der Y-Achse. Wie in 6 zu sehen, hat die generierte mechanische Vibration ein Maximum von 0,78 m/s².
Ein Fall, wenn das Steuerziel in Übereinstimmung mit einem Soll-Pfad und einer Soll-Geschwindigkeit operiert, wie in 17 gezeigt, wird als nächstes erläutert. In diesem Fall, ähnlich dem obigen Fall liest die Geschwindigkeitssteueranordnung den Soll-Pfad und die Soll-Geschwindigkeit (bei dem Schritt S1). 7 zeigt ein Beispiel davon, wenn der Soll-Pfad und die Soll-Geschwindigkeit in einen Bereich einer Distanz L fallen. In diesem Beispiel werden der Soll-Pfad und die Soll-Geschwindigkeit innerhalb des Bereichs der Distanz L jeweils von dem Punkt P1 in Vorwärtsrichtung und in Rückwärtsrichtung entlang des Soll-Pfades gelesen (der ein Bereich von A bis P1 ist und dann von P1 bis B entlang des Soll-Pfades der in
7 gezeigt ist). Die Geschwindigkeitsbefehlswellenformen werden dann basierend auf den jeweiligen Sollwerten generiert (bei dem Schritt S2). 8 ist eine Ansicht, die Geschwindigkeitsbefehlswellenformen auf den X- und Y-Achsen, die beim Schritt S2 erhalten worden sind, generiert.
Nach dem Generieren der Geschwindigkeitsbefehlswellenformen der jeweiligen Achsen erhält die Geschwindigkeitssteueranordnung eine Frequenzkomponente, die mechanischer Vibration entspricht (bei einem Schritt S3). Ähnlich dem obigen wird eine FFT-Operation (diskrete schnelle Fourier-Transformation) durchgeführt an der Geschwindigkeitsbefehlswellenform Vy zum Bereitstellen des Spektrums der Wellenform Vy. 9 ist eine Ansicht, die ein Spektrum zeigt, das der Geschwindigkeitsbefehlswellenform Vy entspricht. In diesem Fall ist die Magnitude G der Frequenzkomponente (gekennzeichnet durch eine o-Markierung in 9), die der mechanischen Vibration entspricht, 6,88.
Nach dem Erhalten der Frequenzkomponente, die der mechanischen Vibration entspricht, erhält die Geschwindigkeitssteueranordnung eine zulässige Geschwindigkeit unter Verwendung der Magnitude G der Frequenzkomponente und des Referenzwertes Vmax (der hier eingestellt ist auf 2,079) durch die folgende Gleichung (4) (bei einem Schritt S4): Zulässige Geschwindigkeit = Soll-Geschwindigkeit × Vmax/G = 1000 × 2,079/6,88 = 302 (4).
10 ist eine Ansicht, die Vibration zeigt, welche in einer Maschine generiert wird, wenn das Objekt die Nähe des Punktes P1 mit einer Geschwindigkeit von 302 durchläuft. Speziell zeigt 10 eine Beschleunigungswellenform der Y- Achse. Wie in 10 zu sehen, hat die generierte mechanische Vibration ein Maximum von 0,69 m/s².
Wie von dem obigen zu verstehen ist, wird in dieser Ausführungsform die zulässige Geschwindigkeit erhalten basierend auf der Frequenzkomponente, die der mechanischen Vibration entspricht. Es ist daher möglich, mechanische Vibration mit hoher Genauigkeit zu leiten hierdurch einen sanften Betrieb ohne einen Stoss realisierend. Verglichen mit dem Stand der Technik ist es möglich, die Betriebszeit ohne exzessives Verzögern der Geschwindigkeit zu reduzieren.
Bei einem Schritt S2 werden die Geschwindigkeitsbefehlswellenformen auf den jeweiligen Achsen erhalten während die Soll-Geschwindigkeit in der Nähe des Punktes, für den die zulässige Geschwindigkeit erhalten wird, eingestellt ist auf eine feste Soll-Geschwindigkeit F. Alternativ können die Geschwindigkeitsbefehlswellenformen der jeweiligen Achsen generiert werden unter Berücksichtigung der Beschleunigung und Verzögerung wenn die Beschleunigung und Verzögerung auf halben Weg entlang der Blöcke auftreten. Spätere Rechengenauigkeit kann hierdurch erhöht werden. Alternativ können die Geschwindigkeitsbefehlswellenformen auf den jeweiligen Achsen der Maschine geschätzt werden aus den Geschwindigkeitsbefehlswellenformen auf den jeweiligen Achsen unter Verwendung des Übertragungsverhaltens eines Servosystems. Spätere Rechengenauigkeit kann hierdurch verbessert werden.
Bei dem Schritt S2 werden die Soll-Geschwindigkeitswellenformen generiert. Alternativ können nicht der Geschwindigkeitsbefehl, sondern Positionen, Beschleunigung und Erschütterung berechnet werden zum Erhalten der Frequenzkomponente davon. Es ist zu bemerken, dass die Position leicht erhalten werden kann durch Integrieren des Geschwindigkeitsbefehls und der Beschleunigung und die Erschütterung kann leicht erhalten werden durch einmaliges bzw. zweimaliges Differenzieren der Geschwindigkeit.
Bei dem Schritt S3 wird die FFT-Operation angewendet. Alternativ kann eine Elementarwellentransformation bzw. Wavelet-Transformation, eine Laplace-Transformation, eine Filteroperation unter Verwendung eines Hoch-Pass/Tief-Pass/Band-Passfilters oder eine Korrelationskoeffizientenoperation für die Korrelation des Geschwindigkeitsbefehls mit einer Wellenform einer vorbestimmten Zeit verwendet werden. Außerdem können ein kontinuierliches Zeitbereichsrechenverfahren oder ein diskretes Zeitbereichsrechenverfahren auf das Operationsergebnis angewendet werden.
Zusätzlich wird bei dem Schritt S3 auf eine Frequenzkomponente geachtet. Alternativ, wenn eine Vielzahl von mechanischen Vibrationsmodi vorgesehen ist, die Zahl mechanischer Vibrationsfrequenz sich ändert oder die Zahl mechanischer Vibrationsfrequenz unbekannt ist, wird auf eine Vielzahl von Frequenzkomponenten geachtet und eine zulässige Geschwindigkeit kann erhalten werden unter Verwendung des Maximalwertes, des Mittelwertes oder des Gewichteten Mittelwertes ihrer Frequenzkomponenten.
Beim Schritt S4 kann der Referenzwert Vmax für jede Achse oder gemeinsam für alle Achsen vorgesehen sein. Wenn der Referenzwert Vmax für jede Achse vorgesehen ist, wird die zulässige Geschwindigkeit unter Verwendung der folgenden Gleichung (5) berechnet während des Einstellens der Frequenzkomponente jeder Achse bei Gj und des Referenzwertes bei Vmaxj (j = 1, 2, ..., n (wobei n die Zahl der Achsen ist)): Zulässige Geschwindigkeit = min(Vmax1/G1, Vmax2/G2, ..., Vmaxn/Gn) (5).
Wenn die jeweiligen Achsen unterschiedliche mechanische Vibrationscharakteristik haben, kann eine genauere Vibrationssteuerung sichergestellt werden durch Einstellen des Referenzwertes für jede Achse. Wenn der Referenzwert bereitgestellt ist als gemeinsam für alle Achsen, wird die zulässige Geschwindigkeit berechnet unter Verwendung der folgenden Gleichung (6) oder (7) während des Einstellens des Referenzwertes auf Vmax: Zulässige Geschwindigkeit = min(Vmax/G1, Vmax/G2, ..., Vmax/Gn) (6). Zulässige Geschwindigkeit = Vmax/√(G12 + G22 +, ..., Gn2) (7).
Wenn die Differenz mechanischer Vibrationscharakteristik unter den Achsen gering ist, ist es möglich, die Arbeit für die Parametereinstellung und das Abgleichen durch bereitstellen eines gemeinsamen Referenzwertes zu verringern.
In der ersten Ausführungsform wird die Soll-Geschwindigkeitsinformation verwendet bei den Schritten S1, S2 und S4. Alternativ kann die zulässige Geschwindigkeit berechnet werden ohne die Soll-Geschwindigkeit zu verringern. Beispielsweise kann die maximale Geschwindigkeit oder die Einheitengeschwindigkeit, die jede Achse fahren kann, verwendet werden anstelle der Soll-Geschwindigkeit.
Darüber hinaus wird in der ersten Ausführungsform die zulässige Geschwindigkeit am Endpunkt eines bestimmten Blockes erhalten. Alternativ, wie beispielsweise in 11 gezeigt, ist es möglich, die zulässige Geschwindigkeiten für die Start/Endpunkte kleiner Regionen (ZO, Z1, ..., Zk, ..) zu erhalten, unterteilt aus Blöcken. Durch solches Vorgehen ist es, selbst wenn der Kurvenverlauf sich ändert auf halber Strecke entlang der Blöcke, wie beispielsweise in einer Spline-Kurve oder einer NURBS-Kurve gesehen werden kann, möglich, genauere mechanische Vibrationssteuerung sicherzustellen.
Außerdem werden in der ersten Ausführungsform die zulässigen Geschwindigkeiten an Punkten erhalten. Alternativ kann die zulässige Geschwindigkeit gesamter Blöcke oder die der gesamten oben erläuterten kleinen Regionen erhalten werden. In diesem Fall werden bei dem Schritt S1 ein Soll-Pfad und eine Soll-Geschwindigkeit innerhalb eines vorbestimmten Zeitbereiches gelesen vor und nach den gesamten Blöcken oder gesamten kleinen Regionen.
In der ersten Ausführungsform wird die zulässige Geschwindigkeit, die umgekehrt proportional zur Frequenzkomponente G ist, bei dem Schritt S4 erhalten. Da die zulässige Geschwindigkeit und die Frequenzkomponente von der Form der Umgebung abhängen sind sie jedoch nicht immer umgekehrt proportional zueinander. Als eine zweite Ausführungsform wird daher die Berechnung wiederholt ausgeführt, um eine genauere zulässige Geschwindigkeit zu erhalten. Da eine Geschwindigkeitsteueranordnung in der zweiten Ausführungsform dieselbe ist, wie in der ersten Ausführungsform, wie in 1 gezeigt, sind dieselben Aufbauelemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen und werden hier nicht erläutert.
Ein Verfahren zum Bestimmen der zulässigen Geschwindigkeit in der zweiten Ausführungsform wird erläutet. 12 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren zum Bestimmen der zulässigen Geschwindigkeit in der zweiten Ausführungsform zeigt, welches realisiert wird durch den Bestimmungsabschnitt 1 zulässiger Geschwindigkeit der Geschwindigkeitssteueranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Verarbeitungen bei den Schritten S1 bis S3 sind dieselben, wie die in 2 gezeigten.
Nach dem Erhalten einer Frequenzkomponente, die mechanischer Vibration entspricht, bei dem Schritt S3 bestimmt der Bestimmungsabschnitt 1 zulässiger Geschwindigkeit, ob oder ob nicht die wiederholte Berechnung beendet werden kann (bei einem Schritt S5). Wenn beispielsweise die Frequenzkomponente konsistent ist mit dem Referenzwert davon, ("Ja" beim Schritt S5), beendet der Bestimmungsabschnitt 1 zulässiger Geschwindigkeit die Verarbeitung. Wenn bestimmt wird, dass die wiederholte Berechnung nicht beendet werden kann ("Nein" beim Schritt S5), berechnet der Bestimmungsabschnitt 1 zulässiger Geschwindigkeit die zulässige Geschwindigkeit in derselben Prozedur, wie der bei Schritt S4 in der ersten Ausführungsform (bei einem Schritt S4).
Als zweite Verarbeitung werden die Schritte S1 bis S3 wieder ausgeführt. In der zweiten Verarbeitung werden die Schritte S1 bis S3 ausgeführt unter Berücksichtigung der zulässigen Geschwindigkeit, die beim Schritt S4 erhalten worden ist. Daher wird in der zweiten Verarbeitung ein Rechenergebnis abweichend von dem in der ersten Verarbeitung erhalten.
Der Bestimmungsabschnitt 1 zulässiger Geschwindigkeit bestimmt die Zeit, die benötigt wird von einem Punkt, für den die zulässige Geschwindigkeit berechnet worden ist, als "Zeit = Abstand/min(Soll-Geschwindigkeit, zulässige Geschwindigkeit)" und ein Soll-Pfad und eine Soll-Geschwindigkeit innerhalb dieses Zeitbereiches werden gelesen (bei dem Schritt S1).
Nach dem Lesen des Soll-Pfades, der Soll-Geschwindigkeit und der zulässigen Geschwindigkeit generiert der Bestimmungsabschnitt 1 zulässiger Geschwindigkeit zu jeder Zeit einen Geschwindigkeitsbefehl wie im Fall der ersten Ausführungsform (beim Schritt S2). Eine Frequenzkomponente G, die der mechanischen Vibration entspricht, wird erhalten (bei dem Schritt S3). Es ist zu bemerken, dass eine temporäre Geschwindigkeitsbefehlswellenform generiert wird unter Verwendung der kleineren Geschwindigkeit aus der Soll-Geschwindigkeit und der zulässigen Geschwindigkeit.
Daraufhin beendet der Bestimmungsabschnitt 1 zulässiger Geschwindigkeit die Verarbeitung, wenn die Frequenzkomponente ausreichend nahe bei dem zulässigen Wert davon liegt, eine Änderung des berechneten Wertes der zulässigen Geschwindigkeit ausreichend klein ist oder die Wiederholhäufigkeit k ausreichend groß (bei einem Schritt S5). Speziell werden die folgenden Bedingungsausdrücke (8) bis (12) verwendet: |G-Vmax| <ε1 (8) |G/Vmax-1| <ε2 (9) |Fa(k)-Fa(k-1)| <ε3 (10) |Fa(k)/Fa(k-1) – 1| <ε4 (11) Wiederholhäufigkeit > Maximale Wiederholhäufigkeit (12).
Hier kennzeichnet ε1 den maximalen Frequenzkomponentenfehler, ε2 kennzeichnet die maximale Frequenzkomponenten-Änderungsrate, ε3 kennzeichnet den maximalen Fehler zulässiger Geschwindigkeit, ε4 kennzeichnet die maximale Änderungsrate zulässiger Geschwindigkeit und Fa(k) kennzeichnet eine zulässige Geschwindigkeit, die bei der k-ten Zeit erhalten wird.
Wie zu sehen ist, kann in der zweiten Ausführungsform die zulässige Geschwindigkeit mit höherer Genauigkeit erhalten werden durch die Wiederholverarbeitung, es hierdurch ermöglichend, genauere mechanische Vibrationssteuerung sicherzustellen, und die Arbeitszeit zu verkürzen.
In den ersten und zweiten Ausführungsformen wird die mechanische Vibration genau gelenkt unter Verwendung des Verfahrens zur Berechnung der zulässigen Geschwindigkeit, das die mechanische Vibration berücksichtigt (beim Schritt S4). In der dritten Ausführungsform werden andere charakteristische Größen wie zum Beispiel Trajektorien-Fehler, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Erschütterung und Geschwindigkeitsdifferenz gesteuert, um ihre jeweiligen zulässigen Werte nicht zu überschreiten. Da eine Geschwindigkeitssteueranordnung in der zweiten Ausführungsform dieselbe ist, wie die in der ersten Ausführungsform, wie in 1 gezeigt, werden dieselben Aufbauelemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen und werden hier nicht erläutert. Außerdem sind die Verarbeitungsabläufe außer bei einem Schritt S4 in dem Verfahren zum Bestimmen zulässiger Geschwindigkeit dieselben wie die in den ersten und zweiten Ausführungsformen.
Ein Verfahren zum Bestimmen zulässiger Geschwindigkeit in der dritten Ausführungsform wird erläutert. 13 ist ein Flussdiagramm zum Zeigen des Verfahrens zum Bestimmen der zulässigen Geschwindigkeit in der dritten Ausführungsform, das durch den Bestimmungsabschnitt 1 zulässiger Geschwindigkeit der Geschwindigkeitssteueranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung realisiert ist.
Beim Schritt S4 werden sowohl ein Verfahren zum Berechnen zulässiger Geschwindigkeit, das mechanische Vibration beachtet (bei einem Schritt S100), als auch ein Verfahren zum Berechnen zulässiger Geschwindigkeit basierend auf von der mechanischen Vibration abweichender charakteristischer Größen (bei einem Schritt S101) verwendet. Beim Schritt S101 wird beispielsweise das bekannte Verfahren verwendet, das im Stand der Technik erläutert worden ist. Wenn bei den Schritten S100 und S101 erhaltene zulässige Geschwindigkeiten angenommen werden als Fa1 bzw. Fa2 wählt der Bestimmungsabschnitt 1 zulässiger Geschwindigkeit letztendlich die niedrigere zulässige Geschwindigkeit als eine zulässige Geschwindigkeit (bei einem Schritt S200). Alternativ kann die Reihenfolge der Schritte S100 und S101 vertauscht werden. Außerdem können, wie in 14 gezeigt, n Verfahren zur Berechnung zulässiger Geschwindigkeit (Schritte S100, S101, ..., S109 und S201) verwendet werden. In diesem Fall kann die Reihenfolge des ersten bis n-ten Verfahrens zur Berechnung zulässiger Geschwindigkeit geändert werden.
Wie zu erkennen ist, können in der dritten Ausführungsform nicht nur die mechanische Vibration sondern auch charakteristische Größen wie zum Beispiel Trajektorien-Fehler, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Erschütterung und Geschwindigkeitsdifferenz gelenkt werden.
Wie bislang erläutert, wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung die zulässige Geschwindigkeit erhalten basierend auf der Frequenzkomponente, die der mechanischen Vibration entspricht. Es ist demnach vorteilhafterweise möglich, die mechanische Vibration mit hoher Genauigkeit zu lenken und dadurch einen sanften stoßfreien Betrieb zu realisieren. Verglichen mit dem Stand der Technik ist es möglich die Operationszeit ohne exzessives Verringern der Geschwindigkeit zu reduzieren. Es ist demnach vorteilhafterweise möglich, die Verarbeitungseffizienz zu verbessern.
Darüber hinaus kann die spezifische Frequenzkomponente extrahiert werden durch verschiedene Verfahren. Es ist demnach Vorteilhafterweise möglich, adaptiv die mechanische Vibration zu lenken.
Außerdem ist es, selbst wenn der Kurvenverlauf sich auf halber Strecke entlang des Blocks ändert, wie beispielsweise zu sehen ist in einer Spline-Kurve oder einer NURBS-Kurve, vorteilhaft möglich, genauer mechanische Vibrationssteuerung sicherzustellen.
Außerdem wird, wenn die Referenzachsen unterschiedliche mechanische Vibrationscharakteristika haben beispielsweise der Referenzwert für jede Achse eingestellt. Es ist demnach vorteilhaft möglich, akkuratere Vibrationssteuerung sicherzustellen. Wenn die Differenz in mechanischer Vibrationscharakteristik zwischen den Achsen gering ist, wird ein gemeinsamer Referenzwert bereitgestellt. Es ist demnach vorteilhaft möglich, die Arbeit für Parametereinstellung und Abgleich zu verringern.
Außerdem kann die zulässige Geschwindigkeit mit höherer Genauigkeit durch wiederholtes Verarbeiten erhalten werden. Es ist demnach vorteilhaft möglich, genauere mechanische Vibrationssteuerung sicherzustellen und die Arbeitszeit zu verkürzen.
Außerdem ist es vorteilhaft möglich, nicht nur die mechanische Vibration zu lenken, sondern auch die charakteristischen Größen wie Trajektorien-Fehler, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Erschütterung und Geschwindigkeitsdifferenz.
Auch ist es vorteilhaft möglich, genau die Frequenzkomponente der mechanischen Vibration zu extrahieren.

Claims

Verfahren zum Bestimmen einer zulässigen Geschwindigkeit eines Objektes bei dessen Bewegung längs eines Soll-Pfades an einem bestimmten Punkt oder in einer bestimmten Region auf dem Soll-Pfad, umfassend folgende Schritte: Lesen (Schritt S1) von Soll-Pfad und Soll-Geschwindigkeit innerhalb eines vorbestimmten Bereichs, der durch die Zeitdauer bestimmt ist, welche von dem Objekt benötigt wird zur Bewegung längs des Soll-Pfades von dem bestimmten Punkt oder der bestimmten Region, oder durch eine Distanz, welche von dem Objekt durchlaufen wird bei der Bewegung längs des Soll-Pfades von dem bestimmten Punkt oder der bestimmten Region; temporäres Erzeugen (Schritt S2) eines Geschwindigkeitsbefehls jeweils auf der Basis von gelesenem Soll-Pfad und gelesener Soll-Geschwindigkeit; Berechnen (Schritt S3) einer Frequenzkomponente, welche einer durch die Bewegung des Objektes bedingten mechanischen Vibration entspricht und in dem Geschwindigkeitsbefehl jeweils enthalten ist; und Berechnen (Schritt S4) einer zulässigen Geschwindigkeit, bei welcher die Frequenzkomponente nicht größer ist als ein vorbestimmter Referenzwert.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem bei Berechnung der jeweiligen Frequenzkomponente eine spezifische Frequenzkomponente extrahiert wird durch Fourier-Transformieren oder durch Elementarwellen-Transformieren bzw. Wavelet-Transformieren des jeweiligen Geschwindigkeitsbefehls oder durch Durchführen einer Filterverarbeitung oder einer arithmetischen Operation, die eine Korrelation zwischen dem jeweiligen Geschwindigkeitsbefehl und einer jeweiligen Wellenform erzielt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die bestimmte Region eine Region zwischen bestimmten Punkten oder eine kleine Region ist, welche durch Segmentieren der Region zwischen bestimmten Punkten erhalten wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem der Referenzwert für alle Achsen eines Koordinatensystems derselbe ist oder für die unterschiedlichen Achsen unterschiedlich ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem das Lesen von Soll-Pfad und Soll-Geschwindigkeit (Schritt S1), das Erzeugen des Geschwindigkeitsbefehls (Schritt 2), das Berechnen der Frequenzkomponente (Schritt 3) und das Berechnen der zulässigen Geschwindigkeit (Schritt 4) wiederholt ausgeführt werden, bis die Frequenzkomponente, welche der mechanischen Vibration entspricht, einem zulässigen Wert hinreichend nahe kommt, eine Änderung der berechneten zulässigen Geschwindigkeit hinreichend klein wird oder die Anzahl der Wiederholungen hinreichend groß wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem die zulässige Geschwindigkeit bestimmt wird durch zusätzliche Berücksichtigung mindestens einer Bedingung aus einer Trajektorien-Fehlerbedingung, einer Geschwindigkeitsbedingung, einer Beschleunigungsbedingung, einer Erschütterungsbedingung und einer Geschwindigkeitsdifferenzbedingung.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem die Bewegungszeit so eingestellt wird, dass sie gleich lang ist wie oder länger ist als ein Viertel eines Zyklus einer mechanischen Vibration, und die Bewegungsdistanz so eingestellt wird, dass sie gleich groß ist wie oder größer ist als ein Produkt aus dem Zyklus der mechanischen Vibration und einer Soll-Geschwindigkeit.
Verfahren zum Steuern der Bewegung eines Objektes längs eines vorbestimmten Soll-Pfades, bei welchem eine zulässige Geschwindigkeit des Objektes mit einem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche bestimmt wird.
Vorrichtung zur Bestimmung einer zulässigen Geschwindigkeit eines Objektes (3) bei dessen Bewegung längs eines Soll-Pfades an einem bestimmten Punkt oder in einer bestimmten Region auf diesem Soll-Pfad, mit einer Bestimmungseinheit (1) zur Bestimmung einer zulässigen Geschwindigkeit, wobei die Bestimmungseinheit (1) Soll-Pfad und Soll-Geschwindigkeit innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liest, der durch die Zeitdauer bestimmt ist, welche von dem Objekt benötigt wird zur Bewegung längs des Soll-Pfades von dem bestimmten Punkt oder der bestimmten Region, oder durch eine Distanz, welche von dem Objekt durchlaufen wird bei der Bewegung längs des Soll-Pfades von dem bestimmten Punkt oder der bestimmten Region; einen Geschwindigkeitsbefehl jeweils auf der Basis von gelesenem Soll-Pfad und gelesener Soll-Geschwindigkeit temporär erzeugt; eine Frequenzkomponente berechnet, welche einer durch die Bewegung des Objektes bedingten mechanischen Vibration entspricht und in dem Geschwindigkeitsbefehl jeweils enthalten ist; und eine zulässige Geschwindigkeit berechnet, bei welcher die Frequenzkomponente nicht größer ist als ein vorbestimmter Referenzwert.
Vorrichtung nach Anspruch 9, welche bei Berechnung der jeweiligen Frequenzkomponente eine spezifische Frequenzkomponente extrahiert durch Fourier-Transformieren oder durch Elementarwellen-Transformieren bzw. Wavelet-Transformieren des jeweiligen Geschwindigkeitsbefehls oder durch Durchführen einer Filterverarbeitung oder einer arithmetischen Operation, die eine Korrelation zwischen dem jeweiligen Geschwindigkeitsbefehl und einer jeweiligen Wellenform erzielt.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, bei welcher die bestimmte Region eine Region zwischen bestimmten Punkten oder eine kleine Region ist, welche durch Segmentieren der Region zwischen bestimmten Punkten erhalten wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei welcher der Referenzwert für alle Achsen eines Koordinatensystems derselbe ist oder für die unterschiedlichen Achsen unterschiedlich ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, welche das Lesen von Soll-Pfad und Soll-Geschwindigkeit, das Erzeugen des Geschwindigkeitsbefehls, das Berechnen der Frequenzkomponente und das Berechnen der zulässigen Geschwindigkeit wiederholt ausführt, bis die Frequenzkomponente, welche der mechanischen Vibration entspricht, einem zulässigen Wert hinreichend nahe kommt, eine Änderung der berechneten zulässigen Geschwindigkeit hinreichend klein wird oder die Anzahl der Wiederholungen hinreichend groß wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, welche die zulässige Geschwindigkeit bestimmt durch zusätzliche Berücksichtigung mindestens einer Bedingung aus einer Trajektorien-Fehlerbedingung, einer Geschwindigkeitsbedingung, einer Beschleunigungsbedingung, einer Erschütterungsbedingung und einer Geschwindigkeitsdifferenzbedingung.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, bei welcher die Bewegungszeit so eingestellt wird, dass sie gleich lang ist wie oder länger ist als ein Viertel eines Zyklus einer mechanischen Vibration, und die Bewegungsdistanz so eingestellt wird, dass sie gleich groß ist wie oder größer ist als ein Produkt aus dem Zyklus der mechanischen Vibration und einer Soll-Geschwindigkeit.
Vorrichtung zur Steuerung der Geschwindigkeit eines Objektes (3) auf der Basis einer zulässigen Geschwindigkeit bei der Bewegung längs eines Soll-Pfades an einem bestimmten Punkt oder in einer bestimmten Region auf diesem Soll-Pfad, umfassend: eine Leseeinheit, welche einen Soll-Pfad und eine Soll-Geschwindigkeit innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liest, der durch die Zeitdauer bestimmt ist, welche von dem Objekt benötigt wird zur Bewegung längs des Soll-Pfades von einem bestimmten Punkt oder einer bestimmten Region, oder durch eine Distanz, welche von dem Objekt durchlaufen wird bei der Bewegung längs des Soll-Pfades von einem bestimmten Punkt oder einer bestimmten Region; eine Geschwindigkeitsbefehls-Erzeugungseinheit zum temporären Erzeugen eines Geschwindigkeitsbefehls jeweils auf der Basis von gelesenem Soll-Pfad und gelesener Soll-Geschwindigkeit; eine Frequenzkomponenten-Berechnungseinheit zum Berechnen einer Frequenzkomponente, welche einer durch die Bewegung des Objektes bedingten mechanischen Vibration entspricht und in dem Geschwindigkeitsbefehl jeweils enthalten ist; eine Geschwindigkeits-Berechnungseinheit zum Berechnen einer zulässigen Geschwindigkeit, bei welcher die Frequenzkomponente nicht größer ist als ein vorbestimmter Referenzwert; und eine Geschwindigkeitssteuereinheit, welche die Bewegungsgeschwindigkeit derart steuert, dass sie die berechnete zulässige Geschwindigkeit nicht übersteigt.