DE19535869A1 - Verfahren zur Steuerung der Bremswege bei NC-Maschinen - Google Patents
Verfahren zur Steuerung der Bremswege bei NC-MaschinenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung dient dazu, die Steuerung der Beschleunigung a von numerisch
gesteuerten Achsen zu vereinfachen. Bei numerisch gesteuerten Maschinen erzeugt ein In
terpolator (1) gemäß Bild 1 die Lagesollwerte Psoll, hier xs, ys für die Einzelachsen (2), (3)
gemäß Vorgabe eines Programmes, aus dem der nächste Endpunkt PE und die Sollge
schwindigkeit vB bestimmt ist, wobei vB von der Bedienperson jederzeit mittels eines Overri
destellers verändert werden kann. Der sich dabei einstellende Schleppabstand eR zwischen
dem interpolierten Sollwert PSoll und dem Lageistwert Pi ergibt sich bei Lageregelkreisen mit
Proportionalverhalten aus der Höhe des Geschwindigkeitsverstärkungsfaktors Kv. Da die
Steuerung gewährleisten muß, daß gemäß Bild 2 die physikalischen Bedingungen der be
grenzten Bremsbeschleunigung aMAX zur Bremsung aus der Geschwindigkeit vB in den
nächsten Genauhaltpunkt (hier P1+4) mit vB = 0 jederzeit gewährleistet sind, muß über eine ins
gesamt sehr aufwendige "Look-ahead" Funktion der Bremsweg zu diesen Genauhaltpunkt
errechnet werden, um die Bremsung zeitlich rechtzeitig einzuleiten. Die Vorschau erstreckt
sich bei modernen Steuerungen auf bis zu 100 NC-Sätzen.
Der vorliegenden Erfindung liegt ein Interpolationsverfahren zugrunde, das diesen Aufwand
vermeidet. Der grundlegende Erfindungsgedanke besteht in der Nutzung eines integrieren
den Zwischenfilters (4), (5) zwischen Interpolator (8) und Lageregelkreisen (2), (3) gemäß
Bild 3, der für einen Schleppabstand eB zwischen dem errechneten Sollwert des Interpola
tors Psoll(xs, ys) und ausgegebenen Sollwerten an die Lageregelkreise P′soll(x′s,y′s) sorgt und
diesen Schleppabstand eB so steuert, daß gerade für jede Achse stets der notwendige
Bremsweg aufgrund der begrenzten Beschleunigung verfügbar ist (Bild 2). Im einfachsten
Fall kann ein solches Zwischenfilter aus einem System 1. Ordnung bestehen. Bei konstanter
Achsgeschwindigkeit stellt ,sich ein konstanter Schleppabstand eB ein. Günstigerweise wird
man zur Begrenzung des Rucks mindestens einen Filter 2. Ordnung verwenden, so daß sich
bei einer zeitlichen Ansteuerung des Zwischenfilters mit einer Kurve 1. Grades (Gerade) am
Ausgang eine Kurve 3. Grades ergibt. Bild 4 stellt die entsprechenden Zusammenhänge für
die x-Achse am Beispiel eines Zwischenfilters 1. Ordnung dar, das mit einer Kurve 1. Grades
(Gerade) angesteuert wird und eine parabelförmige Ausgangskurve x′s erzeugt. Damit wird
die Geschwindigkeitsvorgabe ′s rampenförmig ansteigen und die Beschleunigung auf
′=aMAX begrenzt. Für eine zusätzliche Ruckbegrenzung würde man anstelle der Parabel x′s
eine Kurve 3. Ordnung benötigen, die mit einem Zwischenfilter 2. Ordnung erzeugt werden
würde.
Der künstlich erzeugte Schleppabstand eB wird nun über die Zeitkonstante T des Zwischen
filters so gesteuert, daß die Bremsbeschleunigung jeder Achse ausreicht, um die Ge
schwindigkeit der Achse während der Zeit der Filterzeitkonstanten T auf Null zu bringen. Bild
5 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines Zwischenfilters, wobei hier zunächst der Soll
wert xs zur Geschwindigkeitsbildung s differenziert wird. Zur Beeinflussung der Ge
schwindigkeit s benutzt man vorzugsweise einen Integrierer (6), der die sprungförmige
Änderung einer Geschwindigkeit s während einer Zeit T über eine Rampe ′-s ansteigen
läßt, wodurch sich die Beschleunigung aMAX = entsprechend Bild 4 ergibt. Bei Gleich
heit von Ausgang ′s und Eingang ′s des Integrierers (6) nach Bild 5 wird dieser über den
Schalter S (7) kurzgeschlossen.
Je nach Geschwindigkeitslage in den einzelnen Achsen wird nun die Zeitkonstante T für alle
Filter gleich eingestellt. Die Zeitkonstante ist geschwindigkeitsabhängig und bestimmt sich
so, daß die Achse mit der höchsten Geschwindigkeit jederzeit auf Null gebremst werden
kann, ohne den aktuellen, vom Interpolator vorgegebenen Sollwert der laufenden Interpola
tion zu überschreiten. Die Zwischenfilter speichern somit automatisch den notwendigen
Restweg über eine beliebige Anzahl von Sätzen und sorgen damit stets für die maximale
Nutzung des Beschleunigungsvermögens des Gesamtsystems. Sie stellen zudem die Ver
rundung einer Ecke bei der Betriebsart "ohne Genauhalt" mit der jeweils maximal verfügba
ren Beschleunigung sicher, da die Zwischenfilter eine Übersteuerung der Achsen vermeiden
und sich stets aktuell auf den günstigsten Bremsweg einstellen. Mit diesem Verfahren
ergeben sich somit die folgenden Vorteile:
- 1. Zeitersparnis durch ständige Nutzung des maximalen Beschleunigungsvermögens beim Eckenfahren;
- 2. Die rechenaufwendige Look-ahead-Funktion entfällt und wird durch einfache Zwischenfil ter ersetzt, die über eine beliebige Anzahl von Sätzen den Restweg zum Bremsen spei chern und die Bremsung rechtzeitig einleiten.
Claims (1)
- Verfahren zur Sollwerterzeugung von numerisch gesteuerten Achsen einer NC-Steuerung mittels eines Interpolators und Einhalten des Bremsweges zum Genauhalt über eine unbe grenzte Anzahl von Sätzen hinweg, dadurch gekennzeichnet, daß
- 1. Zwischen der Lagesollwertausgabe des Interpolators und den Eingängen eines jeden La geregelkreises ein Zwischenfilter geschaltet wird, welches die Weitergabe des Sollwertes über ein Integralverhalten zeitlich so verzögert, daß für einen Genauhalt die Zeit zum Bremsen auf die Geschwindigkeit Null stets zur Verfügung steht.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet werden, daß ein Zwischenfilter hö herer Ordnung verwendet wird, um Beschleunigung und Ruck zu begrenzen.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für alle Achsen die beschleuni gungsbestimmende Zeitkonstante der Zwischenfilter gleich sind und stets so gesteuert werden, daß die Achse mit maximaler Geschwindigkeit zu jedem Ausgabepunkt des In terpolators ohne Überschwingen auf die Geschwindigkeit 0 gebremst werden kann.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995135869 DE19535869A1 (de) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | Verfahren zur Steuerung der Bremswege bei NC-Maschinen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1995135869 DE19535869A1 (de) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | Verfahren zur Steuerung der Bremswege bei NC-Maschinen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE19535869A1 true DE19535869A1 (de) | 1997-04-03 |
Family
ID=7773279
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE1995135869 Withdrawn DE19535869A1 (de) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | Verfahren zur Steuerung der Bremswege bei NC-Maschinen |
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