DE19620439C2 - Verfahren zur Bedämpfung von mechanischen Schwingungen - Google Patents
Verfahren zur Bedämpfung von mechanischen SchwingungenInfo
- Publication number
- DE19620439C2 DE19620439C2 DE1996120439 DE19620439A DE19620439C2 DE 19620439 C2 DE19620439 C2 DE 19620439C2 DE 1996120439 DE1996120439 DE 1996120439 DE 19620439 A DE19620439 A DE 19620439A DE 19620439 C2 DE19620439 C2 DE 19620439C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- base point
- vibrations
- movable element
- δal
- δfp
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/406—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by monitoring or safety
- G05B19/4065—Monitoring tool breakage, life or condition
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
- B60G2400/00—Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
- B60G2400/10—Acceleration; Deceleration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
- B60G2500/00—Indexing codes relating to the regulated action or device
- B60G2500/10—Damping action or damper
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
- B60G2600/00—Indexing codes relating to particular elements, systems or processes used on suspension systems or suspension control systems
- B60G2600/16—Integrating means, i.e. integral control
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
- B60G2600/00—Indexing codes relating to particular elements, systems or processes used on suspension systems or suspension control systems
- B60G2600/60—Signal noise suppression; Electronic filtering means
- B60G2600/602—Signal noise suppression; Electronic filtering means high pass
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
- B60G2600/00—Indexing codes relating to particular elements, systems or processes used on suspension systems or suspension control systems
- B60G2600/60—Signal noise suppression; Electronic filtering means
- B60G2600/604—Signal noise suppression; Electronic filtering means low pass
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vor
richtung zur Bedämpfung von mechanischen Schwingungen, insbe
sondere von Kippschwingungen sowie Drehschwingungen bei Werk
zeugmaschinen und Robotern, welche mindestens ein an einem
Fußpunkt geführtes bewegliches Element aufweisen. Unter "Be
dämpfung" wird dabei eine Dämpfung von mechanischen Schwin
gungen verstanden.
Bei modernen Werkzeugmaschinen oder Robotern treten aufgrund
der häufig geringen Dämpfung der Führung von bewegten Elemen
ten wie beispielsweise einem Werkzeugschlitten, häufig reali
siert mit Rollenführungen, Probleme mit Kippschwingungen und
Drehschwingungen auf. Da solche Kippschwingungen bzw. Dreh
schwingungen meist mit Frequenzen auftreten, die im Lagemeß
system in der Regel nur ungenügend aufgelöst werden, sind
herkömmliche Lageregler nicht in der Lage, solche Kipp- und
Drehschwingungen ausreichend zu dämpfen. Auch eine direkte
Lageistwerterfassung des Lagereglers kann dieses Problem
nicht lösen.
Bis heute sind für eine Bedämpfung von Kippschwingungen oder
Drehschwingungen derartiger Aufbauten keine regelungstechni
schen Lösungen bekannt geworden. Aus diesem Grunde hat man
herkömmlicherweise solche Schwingungen durch aufwendige Kon
struktionsänderungen bekämpft. In der Regel sind es bewegli
che Elemente, welche einen von der Ebene ihres Führungssy
stems, z. B. einer Rollenführung, soweit entfernten Masse
schwerpunkt aufweisen, daß sie zu mechanischen Kipp- oder
Drehschwingungen neigen. Aus diesem Grunde wurden herkömmli
cherweise solche beweglichen Elemente konstruktiv so abgeän
dert, daß entweder eine sehr stark gedämpfte Führung vorgese
hen wurde, welche jedoch sehr kostenaufwendig ist, oder aber
versucht wurde, durch eine optimale Auslegung des zu Schwin
gungen neigenden beweglichen Elementes, z. B. durch Verlage
rung seines Massenschwerpunktes in Richtung der Ebene des
Führungssystemes, Kipp- oder Drehschwingungen zu bedämpfen.
Solche Konstruktionsänderungen sind in der Regel aufwendig
und verursachen hohe Kosten bedingt durch technisch aufwen
dige Lösungen. Aus diesem Grunde soll eine regelungstechni
sche Lösung zur Bedämpfung von Kippschwingungen bzw. Dreh
schwingungen dieser Maschinenteile realisiert werden, welche
es ermöglicht, einfache und kostengünstige mechanische Kon
struktionen zu verwenden und diese Kippschwingungen bzw.
Drehschwingungen zu bedämpfen.
Aus der Regelungstechnik ist bekannt, ein Differenzsignal,
insbesondere in Form eines Differenzwinkels oder einer Diffe
renzdrehzahl, auf eine Steuerung rückzuführen.
Aus der DE 39 11 341 C1 ist beispielsweise ein solches rela
tiv aufwendiges mechanisch/elektrodynamisches Dämpfungssystem
für Robotertechnik bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein präzises und mit geringem
konstruktiven Aufwand durchführbares Verfahren zur Bedämpfung
von mechanischen Schwingungen, insbesondere von Kippschwin
gungen und Drehschwingungen, zu realisieren.
Dadurch soll
auch mit einfachen mechanischen Konstruktionen zur Führung
von bewegten Elementen, beispielsweise Rollenführungen, wel
che in der Regel eine geringe Dämpfung aufweisen, eine aus
reichende Bedämpfung der dadurch verursachten mechanischen
Kippschwingungen und Drehschwingungen erreicht werden. Da
durch lassen sich aufwendige mechanische Konstruktionsände
rungen, welche sehr kostenintensiv sind, vermeiden und durch
regelungstechnische Maßnahmen, welche preisgünstiger zu rea
lisieren sind, ersetzen.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren
gemäß dem Hauptanspruch gelöst.
Dabei werden solche Regelgrößen ermittelt, die einfach gemes
sen werden können und deren Informationsgehalt aufgrund der
Anordnung der Meßaufnehmer besonders aufschlußreiche Informa
tionen für eine Bedämpfung beinhalten.
Eine erste vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfin
dung, welche sich insbesondere bei Werkzeugmaschinen eignet,
bei denen die gemessenen rückzuführenden Regelgrößen nicht in
Bezug zum X-Tisch gemessen werden, ermöglicht es, solche Stö
rungen, welche nicht auf Kipp- bzw. Drehschwingungen beruhen,
zu eliminieren. Dies wird mit folgendem Verfahrensschritt er
reicht:
- 1. 2.1 in den rückzuführenden Regelgrößen enthaltene Störungen außerhalb des zu bedämpfenden Frequenzbereichs der Kipp schwingungen bzw. Drehschwingungen werden eliminiert, insbesondere durch eine Bandpaß-Filterung, bevor die Re gelgrößen der Antriebssteuerung aufgeschaltet werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Er
findung optimiert die Ermittlung einer Geschwindigkeit als
rückzuführende Regelgröße. Sie zeichnet sich dadurch aus, daß
die Geschwindigkeit mit einfachen Mitteln und geringem tech
nischem Mehraufwand an einer beliebigen Stelle eines be
weglichen Elementes ermittelt werden kann und bereits vorhan
dene Einrichtungselemente einer vorhandenen Steuerung in die
Ermittlung der Geschwindigkeit mit einbezogen werden können.
Dies wird durch folgende Verfahrensschritte erreicht:
- 1. 3.1 zur Ermittlung der Geschwindigkeit eines bewegten Elemen tes wird die Beschleunigung dieses Elementes ermittelt,
- 2. 3.2 durch Integration, insbesondere im Ladungsverstärker ei nes Beschleunigungsaufnehmers, wird aus jedem gemessenen Beschleunigungswert die Geschwindigkeit bestimmt,
- 3. 3.3 jede ermittelte Geschwindigkeit wird in Bezug auf den Drehzahlistwert des Antriebes normiert, insbesondere eine dynamisch gleiche Auflösung hergestellt.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson
dere darin, daß eine Bedämpfung von mechanischen Schwingun
gen, vor allem aber von Kippschwingungen und Drehschwingungen
von Aufbauten bei Werkzeugmaschinen und Robotern durch ein
regelungstechnisches Verfahren eliminiert werden können, ohne
daß komplexe und kostenintensive Konstruktionsänderungen an
der Mechanik der betroffenen Maschinen durchgeführt werden
müssen. Hinzu kommt, daß nicht nur, wie in der Regelungs
technik bereits bekannt, ein Differenzweg in Form einer Dif
ferenzdrehzahl bzw. eines Differenzwinkels als Regelgröße
rückgeführt wird, sondern auch mindestens eine weitere Re
gelgröße, welche an einem variablen Ort eines Kippschwingun
gen oder Drehschwingungen ausgesetzten beweglichen Elementes
ermittelt werden kann. Diese weitere Regelgröße wird auf be
sonders einfache Art und Weise ermittelt und bietet gleich
zeitig die Möglichkeit, daraus weitere Regelgrößen zur Rück
führung abzuleiten. Des weiteren werden rückzuführende Regel
größen so aufgeschaltet, daß negative Einflüsse, insbesondere
Zeitkonstanten eines PI-Drehzahlreglers, umgangen werden.
Eventuell in den rückzuführenden Regelgrößen enthaltene Stö
rungen, welche außerhalb des durch Kippschwingungen oder
Drehschwingungen verursachten Frequenzbereiches liegen, kön
nen unter Einbeziehung besonders preisgünstiger Standardbau
elemente effektiv eliminiert werden. Darüber hinaus läßt sich
eine vorhandene Steuerung durch einige wenige Maßnahmen opti
mal auf die durch die rückzuführenden Regelgrößen veränderten
Bedingungen anpassen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen
dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Dabei zei
gen:
Fig. 1 eine Prinzipskizze einer mechanischen Konstruktion ei
ner Werkzeugmaschine am Beispiel einer Schleifmaschine,
welche mechanische Kippschwingungen aufweist und
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer regelungstechnischen Vor
richtung zur Bedämpfung von mechanischen Schwingungen,
insbesondere von Kippschwingungen für eine Werkzeugma
schine wie in Fig. 1 dargestellt.
In der Darstellung gemäß Fig. 1 ist eine Prinzipskizze einer
mechanischen Konstruktion einer Werkzeugmaschine am Beispiel
einer Schleifmaschine dargestellt, welche mechanische Kipp
schwingungen aufweist. Über einen elektrischen Antrieb A mit
einem Tachometer T wird ein bewegliches Element in Form eines
Auslegers AL über ein Führungssystem FS angetrieben. Der Aus
leger AL besitzt einen von der Ebene seines Führungssystems
FS, z. B. einer Rollenführung, so weit entfernten Massen
schwerpunkt, das er zu mechanischen Kippschwingungen neigt.
Vor allem eine Schutzhaube S am Ende des Auslegers AL, welche
das Werkzeug WZ, eine Schleifscheibe, abschirmt, ist hohen
mechanischen Kippschwingungen ausgesetzt. Aus diesem Grunde
sind sowohl am Fußpunkt FP sowie an einem vom Fußpunkt FP
entfernten Ort O, welcher besonders vorteilhafterweise in der
Nähe der Schwingungen aufweisenden Schutzhaube S angeordnet
ist, Meßwertaufnehmer zur Ermittlung von Regelungsgrößen an
gebracht. Desweiteren weist die in Fig. 1 dargestellte Werk
zeugmaschine einen Tisch in X-Richtung XT mit einem darauf
befindlichen Werkstück WS auf, welches mit der Schleifscheibe
bearbeitet werden soll.
In der Darstellung gemäß Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer
regelungstechnischen Vorrichtung zur Bedämpfung von mechani
schen Schwingungen, insbesondere von Kippschwingungen für ei
ne Werkzeugmaschine wie sie in Fig. 1 beschrieben ist, ge
zeigt. Mit zwei Beschleunigungsaufnehmern B1 und B2 wird die
Beschleunigung am Fußpunkt FP und an einem vom Fußpunkt FP
entfernten Ort O, welcher starken mechanischen Kippschwin
gungen ausgesetzt ist, insbesondere am Ende des Auslegers AL,
gemessen. Die gemessenen Beschleunigungen werden jeweils in
einem Ladungsverstärker LV1 und LV2 verstärkt, so daß als
rückzuführende Regelungsgrößen jeweils die Beschleunigung aFP
am Fußpunkt FP sowie die Beschleunigung aAL am äußeren Ende O
des Auslegers AL zur Verfügung stehen. Diese beiden ermittel
ten Beschleunigungsgrößen werden in jeweils einem Integrator
I1 und I2, welcher integraler Bestandteil des jeweiligen La
dungsverstärkers LV1 oder LV2 des Beschleunigungsaufnehmers
B1 oder B2 sein kann, durch einfache Integration in Geschwin
digkeitswerte vFP und vAL weiter verarbeitet. Durch weitere
Integration I3 bzw. I4 werden aus den Geschwindigkeitswerten
vFP und vAL entsprechende Lagewerte xFP und xAL ermittelt.
Somit resultiert, daß sowohl für den Fußpunkt des Auslegers
AL ein Beschleunigungswert aFP, ein Geschwindigkeitswert vFP
sowie ein relativer Lagewert xFP als auch für den vom Fuß
punkt FP entfernten Ort O am Ende des Auslegers AL ein Be
schleunigungswert aAL, ein korrespondierender Geschwindig
keitswert vAL sowie ein relativer Lagewert xAL zur Verfügung
stehen. Je nach Anwendungsfall werden erfindungsgemäß alle
oder mehrere dieser ermittelten Regelgrößen aFP, vFP, xFP,
aAL, vAL und xAL auf eine gegebene Werkzeugmaschinensteuerung
rückgeführt. Die Auswahl der benötigten Regelgrößen ist ins
besondere abhängig von den Massenverhältnissen des bewegli
chen Elementes, dem Frequenzbereich der mechanischen Schwin
gungen sowie der Federsteifigkeit des Führungssystems, welche
das zu Kippschwingungen bzw. Drehschwingungen neigende
bewegliche Element AL aufweist. Im vorliegenden Ausführungs
beispiel werden vorteilhafterweise zum einen die am Fußpunkt
FP des beweglichen Elementes in Form des Auslegers AL ermit
telte Geschwindigkeit vFP sowie die am Ende des Auslegers AL
ermittelte Beschleunigung aAL rückgeführt. Der am Fußpunkt FP
des Auslegers AL ermittelte Geschwindigkeitswert vFP wird so
auf den Drehzahlistwert nist des elektrischen Antriebes A
umgerechnet, daß dynamisch dieselbe Auflösung erreicht wird.
Der Ladungsverstärker LV1 liefert nämlich lediglich Wechsel
anteile der Geschwindigkeit am Fußpunkt FP des Auslegers AL.
Daraus resultiert das normierte Signal vFPnorm. Da die nor
mierte Fußpunktgeschwindigkeit vFP auch einen Gleichanteil
beinhaltet, jedoch nur der variable Anteil der Geschwindig
keit am Fußpunkt FP rückgeführt werden soll, wird in einer
ersten Differenzbildungsanordnung D1 durch Subtraktion der
normierten Fußpunktgeschwindigkeit vFP von der Geschwindig
keit des elektrischen Antriebes A, dargestellt durch die
Istdrehzahl nist, ein Differenzsignal gebildet, welches le
diglich den variablen Anteil der normierte Fußpunktgeschwin
digkeit beinhaltet.
Bei Vorhandensein eines geeigneten Lagemessystemes kann zur
Differenzdrehzahl auch ein Differenzlagewert, insbesondere
Differenzwinkel, aus der jeweiligen Lageposition des Fußpunk
tes FP bzw. des vom Fußpunkt entfernten Ortes O und dem La
geistwert xist rückgeführt werden. Dazu muß die Erfassung der
Lageposition jedoch an einem geeigneten Ort erfolgen, der
nicht so weit vom Ort der Schwingungen entfernt ist. Die Ver
arbeitung der Lageistwerte xAL bzw. xFP erfolgt wie die der
Geschwindigkeitswerte vAL und vFP, indem zuerst eine Normie
rung erfolgt, bei der eine gleiche Auflösung erreicht wird.
Anschließend erfolgt die Differenzbildung mit dem Lageistwert
xist mit Hilfe weiterer Differenzbildungsmittel D3. Diese
Vorgehensweise ist im Ausführungsbeispiel am Beispiel von xFP
gezeigt.
Die Differenzgeschwindigkeit zwischen dem Tacho T des elek
trischen Antriebes A und dem Fußpunkt FP des Auslegers AL
wird in dem im Ausführungsbeispiel gezeigten Fall auf die
Werkzeugmaschinensteuerung rückgeführt. Um eine optimale
Dämpfung der mechanischen Kippschwingungen zu erreichen, wird
erfindungsgemäß auch die am Ende des Auslegers AL meßbare
Beschleunigung aAL rückgeführt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich
ist, wird dazu die Beschleunigung an einer Stelle gemessen,
deren Bewegung herkömmlicherweise nicht erfaßt wird. Es ist
dies ein möglichst weit vom Fußpunkt FP des Auslegers AL ent
fernter Ort O, welcher in der Nähe eines besonders von Kipp-
bzw. Drehschwingungen beeinflußten Bereiches angesiedelt ist.
Da beide gemessenen Signale, die rückzuführenden Regelgrößen
vFP und aAL, nicht im Bezug zum X-Tisch XT gemessen werden,
sind in den beiden genannten rückzuführenden Regelgrößen
eventuell auch solche Störungen enthalten, welche außerhalb
des durch Kippschwingungen hervorgerufenen Frequenzbereiches
liegen. Solche Schwingungen können beispielsweise durch sol
che mechanischen Schwingungen anderer benachbarter Werkzeug
maschinen hervorgerufen werden, welche sich über den Boden
auf die zu bedämpfende Werkzeugmaschine überragen. Aus diesem
Grund werden erfindungsgemäß solche Störungen, die außerhalb
des gewünschten Frequenzbereiches liegen, mittels einer Fil
terung F1, F2 eliminiert. Vorteilhafterweise wird eine Band
paßfilterung durchgeführt. Im vorliegenden Ausführungsbei
spiel wird diese Bandpaßfilterung durch eine Hochpaß-Tiefpaß
kombination F1 bzw. F2 erreicht, welche separat für jede der
rückzuführenden Regelgrößen vFP und aAL durchgeführt wird.
Dies hat zwar den Nachteil, daß auch im Nutzbereich der Rück
führung unerwünschte Phasendrehungen auftreten und sich das
System somit verlangsamt, jedoch überwiegt der dadurch er
reichte Nutzen, daß mechanische Kippschwingungen erheblich
effizienter eliminiert werden können. Anschließend werden die
gefilterten Signale in einer darauffolgenden jeweiligen Ver
stärkereinheit V1 und V2 verstärkt, ehe sie auf die vorhande
ne Werkzeugmaschinensteuerung aufgeschaltet werden. Die Ver
stärkung von V1 bzw. V2 kann je nach Anwendungsfall positiv
oder negativ sein.
Die so erhaltenen rückzuführenden Regelgrößen, ΔFP für den
Fußpunkt FP des Auslegers AL und ΔAL für den Ort O am äußeren
Ende des Auslegers AL werden nun, um die Einflüssen einer
vorhandenen Drehzahlreglerverstärkung, vor allem die Zeit
konstante eines PI-Drehzahlreglers, zu umgehen, auf den
Stromsollwert Isoll der vorhandenen Werkzeugmaschinensteue
rung aufgeschaltet. Das hat den Vorteil, daß diese Maßnahme
die beste Reaktivität des Systems auf die rückgeführten Re
gelgrößen aufweist und die durch die Bandpaßfilterung F1, F2
erfolgte Phasendrehung durch ein Aufschalten auf den Strom
sollwert Isoll am geringsten ausfällt. Das Aufschalten der
beiden rückzuführenden Regelgrößen ΔFP und ΔAL erfolgt in
einer weiteren Differenzbildungseinrichtung D2. Diese Diffe
renzbildungseinrichtung D2 besitzt einen additiven Eingang
'+' sowie zwei subtraktive Eingänge '-'. Der Stromsollwert
Isoll gelangt an den additiven Eingang '+', während die bei
den rückzuführenden Regelgrößen ΔFP und ΔAL auf die beiden
subtraktiven Eingänge '-' geführt werden. Dies stellt somit
den Fall einer Gegenkopplung dar. Bei einer Mitkopplung wür
den die rückzuführenden Signale additiv aufgeschaltet.
Da sich durch die Rückführung der Regelgrößen ΔFP und ΔAL
auch das Verhalten des Drehzahlreglers ändert, wird erfin
dungsgemäß die Verstärkung sowie die Nachstellzeit der vor
handenen Werkzeugmaschinensteuerung optimal angepaßt. Sowohl
im Falle einer Mitkopplung als auch bei einer Gegenkopplung,
wie im Ausführungsbeispiel gezeigt, wird dazu die Verstärkung
geringfügig erniedrigt. Zusätzlich oder alternativ kann die
Nachstellzeit entsprechend erhöht werden. Dadurch läßt sich
ein optimales Reaktionsverhalten, eine bessere Dämpfung der
Maschine sowie eine optimale Stabilität der regelungstechni
schen Anordnung erreichen.
Die oben in Bezug auf die beiden rückgeführten Regelgrößen
vFP und aAL dargestellten Verarbeitungsmaßnahmen wie Normie
rung, Differenzbildung, Filterung und Verstärkung werden un
ter den gegebenen Voraussetzungen auch auf die im angeführten
Ausführungsbeispiel nicht weiterverarbeiteten Regelgrößen
aFP, xFP, xAL und vAL adäquat übertragen.
Claims (3)
1. Verfahren zur Bedämpfung von mechanischen Schwingungen,
insbesondere von Kippschwingungen sowie Drehschwingungen bei
Werkzeugmaschinen und Robotern, welche mindestens ein an
einem Fußpunkt (FP) geführtes bewegliches Element (AL) auf
weisen, und die mit zwei Beschleunigungsaufnehmern (B1, B2)
versehen sind, wobei der eine (B1) sich am Fußpunkt (FP) des
beweglichen Elementes (AL) und der andere (B2) sich an einem
vom Fußpunkt (FP) entfernten Ort (O) des beweglichen
Elementes (AL), welcher relativ starke Schwingungen aufweist,
befindet, mit folgenden Verfahrensschritten:
- 1. 1.1 mit dem ersten Beschleunigungsaufnehmer (B1) wird eine erste Regelgröße (ΔFP) ermittelt,
- 2. 1.2 mit dem zweiten Beschleunigungsaufnehmer (B2) wird eine zweite Regelgröße (ΔAL) ermittelt,
- 3. 1.3 beide Regelgrößen (ΔFP, ΔAL) werden gegenkoppelnd in einen gemeinsamen Regelkreis eingespeist,
- 4. 1.4 als erste Regelgröße (ΔFP) wird
die absolute Beschleunigung (aFP) am Fußpunkt (FP) des beweglichen Elementes (AL) und/oder
die Differenz aus der Geschwindigkeit (VFP) am Fußpunkt (FP) des beweglichen Elementes (AL) und dem Geschwin digkeitsistwert des Antriebes, insbesondere umgerechnet auf einen entsprechenden Drehzahlistwert (nist), und/oder
die Differenz aus dem Lagewert (xFP) des Fußpunktes (FP) des beweglichen Elementes (AL) und dem Lageistwert (xist), insbesondere in Form eines Differenzwinkels, verwendet, - 5. 1.5 als zweite Regelgröße (ΔAL) wird
die absolute Beschleunigung (aAL) an dem vom Fußpunkt (FP) entfernten Ort (O) des beweglichen Elementes (AL) und/oder
die Differenz aus der Geschwindigkeit (VAL) an dem vom Fußpunkt (FP) entfernten Ort (O) des beweglichen Ele mentes (AL) und dem Geschwindigkeitsistwert des Antrie bes, insbesondere umgerechnet auf einen entsprechenden Drehzahlistwert (nist) und/oder
die Differenz aus dem Lagewert (xAL) des vom Fußpunkt (FP) entfernten Orts (O) des beweglichen Elementes (AL) und dem Lageistwert (xist), insbesondere in Form eines Differenzwinkels, verwendet, - 6. 1.6 die rückzuführenden Regelgrößen (ΔFP, ΔAL) werden auf den Sollwert, insbesondere den Stromsollwert (ISoll), der Antriebssteuerung aufgeschaltet,
- 7. 1.7 nach Aufschaltung von Differenzsignalen (ΔFP, ΔAL) und/oder Beschleunigungswerten (aFP, aAL) wird die An triebssteuerung angepaßt, indem mit einer Gegenkopplung (D2) deren Verstärkungsfaktor reduziert und/oder die Nachstellzeit erhöht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem für jede rückzuführende
Regelgröße (ΔFP, ΔAL) jeweils eine Filtereinheit (F1, F2)
vorgesehen ist, welche insbesondere Bandpaßfunktion besitzt
und aus einer Kombination von Hochpaß- und Tiefpaßfilter
aufgebaut ist, mit folgendem Verfahrensschritt:
- 1. 2.1 in den rückzuführenden Regelgrößen (ΔFP, ΔAL) enthaltene Störungen außerhalb des zu bedämpfenden Frequenzbereichs der Kippschwingungen bzw. Drehschwingungen werden eli miniert, insbesondere durch eine Bandpaßfilterung (F1, F2), bevor die Regelgrößen (ΔFP, ΔAL) der Antriebssteuerung aufgeschaltet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, mit folgenden
Verfahrensschritten:
- 1. 3.1 zur Ermittlung der Geschwindigkeit (VFP, VAL) eines beweg ten Elementes (AL) wird die Beschleunigung (aFP, aAL) dieses Elementes (AL) ermittelt,
- 2. 3.2 durch Integration (I1, I2), insbesondere im Ladungsver stärker (LV1, LV2) eines Beschleunigungsaufnehmers (B1, B2), wird aus jedem gemessenen Beschleunigungswert (aFP, aAL) die Geschwindigkeit (VFP, VAL) bestimmt,
- 3. 3.3 jede ermittelte Geschwindigkeit (VFP, VAL) wird in Bezug auf den Drehzahlistwert (nist) des Antriebes (A) normiert (VFPnorm), insbesondere eine dynamisch gleiche Auflösung hergestellt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP95108309 | 1995-05-30 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19620439A1 DE19620439A1 (de) | 1996-12-05 |
DE19620439C2 true DE19620439C2 (de) | 2001-02-01 |
Family
ID=8219314
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1996120439 Expired - Fee Related DE19620439C2 (de) | 1995-05-30 | 1996-05-21 | Verfahren zur Bedämpfung von mechanischen Schwingungen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19620439C2 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10156781C1 (de) * | 2001-11-19 | 2003-02-27 | Siemens Ag | Aktive Kompensation von mechanischen Schwingungen und Verformungen in industriellen Bearbeitungsmaschinen |
DE10246093C1 (de) * | 2002-10-02 | 2003-11-27 | Siemens Ag | Verfahren zur Dämpfung mechanischer Schwingungen von Achsen von Werkzeugmaschinen, Produktionsmaschinen oder Robotern |
DE102008019742A1 (de) * | 2008-04-19 | 2009-10-22 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Dämpfung von Maschinenresonanzen |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6621241B2 (en) * | 2001-12-20 | 2003-09-16 | Dac International, Inc. | System and method for reducing oscillating tool-induced reaction forces |
DE102007051216A1 (de) * | 2007-10-26 | 2009-04-30 | Volkswagen Ag | Einrichtung, Verfahren und Regelungssystemkomponente zur Ermittlung der Geschwindigkeit aus einer Beschleunigung |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2605476A1 (de) * | 1976-02-12 | 1977-08-18 | Johann Prof Dr I Kleinwaechter | Aktive schwingungsdaempfung elastischer antriebselemente |
DD281860A5 (de) * | 1988-12-27 | 1990-08-22 | Berlin Fahrzeugausruestung | Einrichtung zur aktiven tilgung der biegeschwingungen von tragkonstruktionen, insbesondere bei schienenfahrzeugen |
DE3911341C1 (de) * | 1989-04-07 | 1990-10-11 | Wild Leitz Gmbh, 6330 Wetzlar, De | |
JPH0740268A (ja) * | 1993-07-23 | 1995-02-10 | Shinko Electric Co Ltd | ロボットアームの制御装置 |
-
1996
- 1996-05-21 DE DE1996120439 patent/DE19620439C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2605476A1 (de) * | 1976-02-12 | 1977-08-18 | Johann Prof Dr I Kleinwaechter | Aktive schwingungsdaempfung elastischer antriebselemente |
DD281860A5 (de) * | 1988-12-27 | 1990-08-22 | Berlin Fahrzeugausruestung | Einrichtung zur aktiven tilgung der biegeschwingungen von tragkonstruktionen, insbesondere bei schienenfahrzeugen |
DE3911341C1 (de) * | 1989-04-07 | 1990-10-11 | Wild Leitz Gmbh, 6330 Wetzlar, De | |
JPH0740268A (ja) * | 1993-07-23 | 1995-02-10 | Shinko Electric Co Ltd | ロボットアームの制御装置 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10156781C1 (de) * | 2001-11-19 | 2003-02-27 | Siemens Ag | Aktive Kompensation von mechanischen Schwingungen und Verformungen in industriellen Bearbeitungsmaschinen |
US6819073B2 (en) | 2001-11-19 | 2004-11-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Active compensation of mechanical vibrations and deformations in industrial processing machines |
DE10246093C1 (de) * | 2002-10-02 | 2003-11-27 | Siemens Ag | Verfahren zur Dämpfung mechanischer Schwingungen von Achsen von Werkzeugmaschinen, Produktionsmaschinen oder Robotern |
US6903529B2 (en) | 2002-10-02 | 2005-06-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and apparatus for damping mechanical oscillations of a shaft in machine tools, manufacturing machines and robots |
DE102008019742A1 (de) * | 2008-04-19 | 2009-10-22 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Dämpfung von Maschinenresonanzen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19620439A1 (de) | 1996-12-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE60006666T2 (de) | Positionsregelung fuer einen motor | |
DE69634513T2 (de) | Erfassungsvorrichtung für mechanische Schwingungen | |
DE3911341C1 (de) | ||
DE3803032A1 (de) | Vorrichtung zur steuerung eines eine piezoelektrische betaetigungseinrichtung verwendenden servosystems | |
EP2574820B1 (de) | Bearbeitungsmaschine mit Schwingungskompensation beweglicher mechanischer Strukturen | |
EP2089667B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum bestimmen von raumkoordinaten an einer vielzahl von messpunkten | |
DE4335371C2 (de) | Kontrollvorrichtung und Verfahren zur Steuerung eines Linearmotors | |
DE112009003699T5 (de) | Maschinenbewegungsbahnmessvorrichtung, numerisch gesteuertewerkzeugmaschine und maschinenbewegungsbahnmessverfahren | |
DE19641192C2 (de) | Handhabungsgerät, insbesondere Regalbediengerät | |
EP1963935A1 (de) | Ermittlungsverfahren für eine lagegeführt abzufahrende grobbahn | |
DE102015011113B4 (de) | Motorsteuersystem, das eine Interferenz zwischen Achsen kompensiert | |
DE2739220A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur erhoehung der starrheit von servosystemen fuer begrenzte frequenz | |
DE19920431A1 (de) | Verfahren zur Lastpendeldämpfung an Kranen mit reduzierter Sensorik | |
DE19620439C2 (de) | Verfahren zur Bedämpfung von mechanischen Schwingungen | |
EP0985989A2 (de) | Verfahren und Einrichtung zum Verbessern des dynamischen Verhaltens eines Roboters | |
DE102008050863B4 (de) | Positionssteuerungsvorrichtung | |
DE19614883C2 (de) | Verfahren zur Antastung und zum Scannen bei Koordinatenmeßgeräten | |
EP1708058B1 (de) | Verfahren zur Kompensation von Überschwingern einer Hauptachse | |
EP0544108B1 (de) | Semiaktives Fahrwerksregelungssystem für Kraftfahrzeuge | |
AT506758B1 (de) | Verfahren zur dämpfung von maschinenresonanzen | |
DE10156781C1 (de) | Aktive Kompensation von mechanischen Schwingungen und Verformungen in industriellen Bearbeitungsmaschinen | |
WO1997031749A2 (de) | Verfahren und vorrichtung zur kompensation dynamischer verlagerungen an spanabhebenden werkzeugmaschinen | |
DE102005040223B4 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Bewegen eines Mess- oder Arbeitskopfes | |
DE10359984A1 (de) | Verfahren und Einrichtung zur Bewegungsführung eines bewegbaren Maschinenelements einer Werkzeug- oder Produktionsmaschine | |
DE4126731C2 (de) | Fahrwerksregelungssystem für Kraftfahrzeuge |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |