DE19750322A1 - Verfahren zur Steuerung einer numerisch gesteuerten, sich hin- und herbewegenden Bearbeitungsmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung einer Bearbeitungs- bzw. Behand­ lungsmaschine, die sich in Hin- und Herrichtung (bzw. vorwärts und rückwärts) entlang eines fliegend bzw. kontinuierlich transportierten Materials (Vorratsmaterials) wie etwa eines stangen­ förmigen oder blattförmigen Materials bewegt, wobei der Antrieb zur Bearbeitung des Materials mit Hilfe einer numerischen Steuerung (NC) sofort dann begonnen wird, wenn die Synchronisie­ rung der Geschwindigkeiten der Maschine und des Materials erzielt worden ist, nachdem das Material um eine Strecke transportiert worden ist, die einer vorgegebenen, für die beabsichtigte Behandlung festgelegten Länge entspricht.

Seit der Veröffentlichung der technischen Lehre, die in der Japanischen Patentschrift Nr. 898,649 vom 25. Februar 1978 (entspricht der JP 52-30754 B vom 10. August 1977); Titel: "Schneideinrichtung zum Schneiden von kontinuierlich transportiertem Material mit Hilfe digitaler Servosteuerung") enthalten ist, ist eine Umstellung von der bisherigen mechanischen Antriebs­ steuerung zu einem numerisch gesteuerten Antrieb erfolgt, bei dem eine hin- und herbewegliche, während des kontinuierlichen Transports arbeitende Schneideinrichtung vorgesehen ist, bei der ein Schlitten, auf dem ein Schneidmechanismus montiert ist, zunächst so angetrieben wird, daß er einem kontinuierlich transportierten Material, wie etwa einer Platte, einer Stange, einem Rohr oder dergleichen nachfolgt und sich in der gleichen Richtung wie das Material bewegt, so daß er das Material während dessen kontinuierlichen Transports schneiden kann, woraufhin die Bewegung des Schlittens umgekehrt und dieser in seine Ausgangsposition zurückgeführt wird. Seit diesem Zeitpunkt ist das dort offenbarte, hin- und herbewegliche, während des kontinuierli­ chen Materialtransports arbeitende Schneidgerät in unterschiedlicher Form und Weise weiter­ entwickelt worden und kann zum Beispiel als Säulenführungs- bzw. Stanzschere, die ein Paar obere und untere Schneidkanten enthält, die durch eine Presse so beaufschlagt werden, daß sie in kämmenden bzw. zusammenwirkenden Eingriff gebracht werden, als fliegender Abtrennschlit­ ten, der eine drehende Säge oder ein Scheibenmesser zusammen mit einem Mechanismus, der die Säge oder das Schneidmesser gegen das Material drückt, trägt, oder als bewegter Schlitten ausgebildet sein, auf dem eine Schneidvorrichtung angebracht ist, die als Fräsgerät dient. Zum Stand der Technik wird hierzu auf die US-PS 4,099,113 (ausgegeben am 4. Juli 1978) und auf die US-PS 4,266,276 verwiesen.

Die numerische Steuerung ist nicht auf das Gebiet der Schneidgeräte beschränkt, sondern findet gegenwärtig auch Einsatz bei bewegten Schlitten, auf denen andere Arten von Behandlungsein­ richtungen angebracht sind. Als Beispiel sei eine hin- und herbewegliche Behandlungsmaschine, die eine Vielzahl von Gesenken bzw. Gußformen oder Bearbeitungswerkzeugen zur Durchführung einer Bohr- oder Kerbbehandlung eines sich bewegenden Gießmaterials trägt, oder auf eine hin- und herbewegliche Bearbeitungsmaschine hingewiesen, auf der eine Vorrichtung angebracht ist, die zum Beispiel die Durchführung eines Druckvorgangs, einer Aufheizung oder einer Überlage­ rungsbehandlung bzw. Beschichtung eines kontinuierlich transportierten Films, eines Papiers oder eines Gewebes ermöglicht.

In Fig. 4 ist ein Schneidgerät gezeigt, das ein Beispiel für einen numerisch gesteuerten Antrieb darstellt, der bei einer herkömmlichen hin- und herbeweglichen Maschine der vorstehend erläuterten Art eingesetzt wird. Ein sich bewegendes Material 11 befindet sich mit einer Längenmeßrolle 12 in rollender Berührung, die ihrerseits einen Längencodierer 13 aktiviert. Der Längencodierer 13 erzeugt als Folge hiervon einen Impuls für jede festgelegte Bewegungsstrecke des Materials 11. Ein Längenzähler 14 wird jedesmal dann gelöscht, wenn der Schneidvorgang abgeschlossen ist, wobei die Löschung zum Beispiel durch ein Signal erfolgen kann, das bei der in Fig. 4 gezeigten Ausgestaltung zum Beispiel von einem Sensor erzeugt werden kann, der einen Kurbelwinkel bzw. Stellungswinkel erfaßt, der dem Abschluß des Schneidvorgangs entspricht. Demgemäß bezeichnet der in dem Längenzähler 14 vorhandene Zählstand jeweils die Lauflänge L₁, um die sich das Material 11 seit dem Zeitpunkt der Löschung des Zählers bewegt hat.

Andererseits ist eine sich nach vorne und hinten bzw. hin- und herbewegende Schneideinrich­ tung vorhanden, die sich entlang des Materials 11 nach vorne und hinten bewegt. Genauer gesagt ist an einem Halter 15 der Schneideinrichtung eine Zahnstange 16 angeordnet, die sich mit einem Ritzel (Zahnrad) 17 in Eingriff befindet. Das Ritzel 17 ist über ein Untersetzungsge­ triebe 19 mit einem Motor 18 gekoppelt und wird durch diesen drehend angetrieben. Ein Codierer 21 ist an dem Ende der Motorwelle montiert und erzeugt jeweils Impulse, die an Längenzähler 22 und 23 angelegt und durch diese gezählt werden. Es ist anzumerken, daß der Längenzähler 22 zu den gleichen Zeitpunkten wie der Längenzähler 14 gezählt wird. Demgemäß zeigt der Längenzähler 22 eine Wanderlänge bzw. Bewegungsstrecke L₂ des Halters 15, ausgehend von seiner Ruhestellung bzw. Ausgangsstellung, an.

An einen Addierer 25 werden eine gewünschte Schnittlänge L₀, die in einer Voreinstelleinrich­ tung 24 eingespeichert worden ist, und die von den Längenzählern 14 und 22 erzeugten Zählstände L₁ bzw. L₂ angelegt. Der Addierer 25 erzeugt dann ein Signal E, das die noch zurückzulegende Länge oder die verbleibende Länge bezeichnet und wie folgt festgelegt ist: L₀ - (L₁-L₂) = L₀ - L₁ + L₂.

Die Steuerung zielt darauf ab, die verbleibende Länge E auf Null zu verringern. Hierbei ist es aber unvermeidlich, den Schneidvorgang bereits einzuleiten, bevor die verbleibende Länge E auf Null gebracht ist. In einem solchen Fall wird eine Restabweichung e₀ nicht vernachlässigt, sondern bei der nächsten Schnittlänge L₀ berücksichtigt. Damit ergibt sich: E = L₀ - L₁ + L₂ + e₀.

Die verbleibende Länge E wird durch einen numerischen Geschwindigkeitswandler 26 in eine Geschwindigkeit V_B umgewandelt. Der numerische Geschwindigkeitswandler 26 arbeitet gemäß einer Wurzelfunktion V_B = K √E, wobei die Geschwindigkeit V_B hierdurch linear geändert wird, wenn die verbleibende Länge E verringert wird, so daß die Beschleunigung konstant gehalten wird. Ein zur Umwandlung einer Frequenz in eine Geschwindigkeit dienender Wandler (F/S- Wandler) 29 wandelt die von dem Längencodierer 13 erzeugte Impulsfrequenz in eine die Materialbewegung angebende Geschwindigkeit V um. Von dieser Geschwindigkeit V wird die Geschwindigkeit V_B in einem Addierer 31 subtrahiert, der somit als Ausgangsgröße V_C das folgende Signal erzeugt: V_C = V-V_B. Solange eine Vorzeichenbeurteilungseinheit 32 ermittelt, daß V_C kleiner ist als Null, oder daß die verbleibende Länge E groß ist, wählt ein Umschalter 33, der durch die Vorzeichenbeurteilungseinheit 32 gesteuert wird, als ein Geschwindigkeitsrefe­ renzsignal (Geschwindigkeitsreferenz) V_RE das Signal V_D anstelle des Signals V_C aus. Da der Längenzähler 23 durch einen Ausgangsstellungssensor 20 auf eine Strecke bzw. einen Abstand H_L zu einer tatsächlichen Ausgangsstellung voreingestellt ist, ergibt sich, daß ein Zählstand L'₂ in dem Längenzähler 23 zu demjenigen Zeitpunkt, zu dem der Schneidvorgang, der als Ergebnis der noch vorne gerichteten Bewegung bzw. Vorwärtsbewegung des Halters 15 der Schneideinrich­ tung stattfindet, abgeschlossen ist, einen hohen Wert besitzt, wohingegen das Ausgangssignal V_D = -K√L'₂, das von dem numerischen Geschwindigkeitswandler 34 abgegeben wird, einen hohen negativen Wert besitzt. Für den Wert V_D wird in gleicher Weise wie bei dem Wert V_B eine Wurzelfunktion eingesetzt, um hierdurch die Größe V_D linear zu ändern, wenn die Größe L'₂ verringert wird, derart, daß die Beschleunigung konstant gehalten wird.

Die von dem Codierer 21 erzeugten Impulse werden weiterhin an einen eine Frequenz in eine Geschwindigkeit umwandelnden Wandler 35 angelegt, der die Geschwindigkeit der Drehung (Drehzahl) des Motors 18 ermittelt. Ein von dem Wandler 35 abgegebenes Ausgangssignal wird als ein Geschwindigkeitsrückkopplungssignal an einen Addierer 36 angelegt, der dieses Ge­ schwindigkeitsrückkopplungssignal von dem Geschwindigkeitsreferenzsignal V_RE subtrahiert, das an ihn von dem Schalter 33 unter Durchlaufen eines Begrenzers 27 angelegt wird. Ein von dem Addierer 36 erzeugtes Ausgangssignal wird zur Ansteuerung des Motors 18 über eine Verstär­ ker- und Treiberschaltung 37 eingesetzt. Die Treiberschaltung 37 weist einen Thyristor-Umsetzer bzw. -Wandler auf, wenn der Motor ein Gleichstrommotor ist. Wenn der Motor als Wechsel­ strommotor ausgelegt ist, enthält die Treiberschaltung 37 einen mit Impulsbreitenmodulation arbeitenden Vektor-Wechselrichter (PBM-Vektor-Wechselrichter).

Unmittelbar nach dem Abschluß des Schneidvorgangs ist die verbleibende Länge E groß, wie bereits vorstehend erläutert, so daß folglich gilt: V_C < 0. In diesem Fall wird das Signal V_D als das Geschwindigkeitsreferenzsignal V_RE ausgewählt. Das Signal V_D nimmt einen hohen negativen Wert an. Wenn das Signal bzw. die Größe V_D schrittweise durch den Schalter 33 an den Begrenzer 27 angelegt wird, erlaubt es die durch den Begrenzer 27 ausgeübte Begrenzung der Neigung bzw. der Steigungsrate, die Größe V_RE mit einem gegebenen Gradienten zu ändern, um hierdurch den Motor 18 auf sein zulässiges Drehmoment zu begrenzen. Demgemäß wird der Halter 15 der Schneideinrichtung mit einer bestimmten Verzögerung verzögert und bewegt sich direkt in die Umkehrzone. Wenn er sich der Ausgangsstellung annähert, wird in einen Verzöge­ rungspositionierungsmodus eingetreten, an den sich ein Stoppositionierungsmodus anschließt, bei dem V₀ ungefähr gleich Null ist, bis dann wieder das Signal V_C durch den Schalter 33 ausgewählt wird.

Wenn sich das Material 11 weiterhin kontinuierlich bewegt, nähert sich die Länge bzw. Län­ gendifferenz L₁-L₂, mit der sich das Material 11 vor der Schneidkante an dem Halter 15 der Schneideinrichtung befindet, der gewünschten Länge L₀ an. Wenn sich die Größe V_B = K√E verringert, tritt eine Umkehrung des Vorzeichens auf, da dann V_C = V-V_B ≧ 0 wird. Wenn dieser Zustand durch die Vorzeichenbeurteilungseinheit 32 ermittelt wird, wird der Schalter 33 so umgeschaltet, daß er nun die Größe V_C anstelle der Größe V₀ auswählt. Wenn sich die Größe V_B linear verringert, wächst der Wert von V_C linear an, so daß eine lineare Beschleunigung erzeugt wird. Im Anschluß hieran wird in einen Positionierungsmodus zur Positionierung während der fliegenden Bewegung eingetreten, bei dem der Bewegung des Materials 11 so gefolgt wird, daß der Wert von V_B bei ungefähr Null gehalten wird. Zu diesem Zeitpunkt ist die verbleibende Länge E in folgender Weise gegeben:

E = L₀ - L₁ + L₂ + e₀ = e'₀

Die aktuelle Restabweichung e'₀ ist ungefähr gleich groß wie der Wert des vorhergehenden e₀, so daß sich demzufolge ergibt:

L₀ - L₁ + L₂ ≈ 0 oder L₀ ≈ L₁ - L₂.

Bei einem Pressenschneidvorgang bzw. Stanzvorgang, wie er in Fig. 4 veranschaulicht ist, wird ein Schneidbefehl ausgegeben, bevor sich die verbleibende Länge E dem Wert Null annähert, um hierdurch einer mechanischen Verzögerung bei der tatsächlichen Einleitung des Schneidvorgangs vorab Rechnung zu tragen. Als Reaktion auf diesen Schneidbefehl wird eine Kupplung 38 eingeschaltet, und es wird das Drehmoment, das von einem Schwungrad 39, das durch einen Motor 41 in Drehung gehalten wird, erzeugt wird, auf einen Kurbelmechanismus 42 für dessen Drehung übertragen, wodurch als Folge hiervon eine Presse 43 nach unten in Richtung zu dem Bett gedrückt wird, so daß eine obere Schneidkante 44, die mit einer unteren Schneidkante 45 zusammenwirkt, das Material 11 abschneiden kann. Wenn ein Sensor, der den Stellungswinkel des Kurbelmechanismus 42 erfaßt, ein den Abschluß des Schneidvorgangs bezeichnendes Signal erzeugt, ändert die Kupplung 38 als Reaktion hierauf ihren Schaltzustand in einen solchen Zustand, daß sie ihren Betrieb als Bremse beginnt bzw. als Bremse wirkt. Aus diesem Signal wird ein Zurückziehungssignal gewonnen, das dazu dient, die Restabweichung e'₀ zwischen der verbleibenden Länge E und der gewünschten Schnittlänge L₀ einzuspeisen bzw. zu ermitteln und die Längenzähler 14 und 22 zu löschen. Das Geschwindigkeitsreferenzsignal wird dann erneut von dem Signal V_C auf das Signal V_D umgeschaltet, wodurch der Halter 15 der Schneideinrich­ tung in Richtung zu seiner Ausgangsposition zurückgeführt wird.

Gemäß der Darstellung in Fig. 4 ist eine Presse mit einer Kupplung/Bremse vorgesehen. Es kann jedoch auch eine Schneideinrichtung eingesetzt werden, bei der das Schneidverhalten durch numerische Steuerung des Motors 41 verbessert wird, ohne daß die Kupplung/Bremse 38 und das Schwungrad 39 eingesetzt werden (siehe die japanische registrierte Gebrauchsmusterver­ öffentlichung Nr. 1,725,847 vom 5. April 1988 bzw. die korrespondierende JP 62-36628 Y vom am 17. September 1987). In jedem Fall wird eine Schneideinrichtung gemäß der vorstehend erläuterten Art in diesen Unterlagen als eine "Säulenführungsschere" bezeichnet. Im Unterschied hierzu gibt es viele Ausgestaltungen, bei denen der gesamte Schneidmechanismus auf einem Schlitten angebracht ist, der dann während seiner laufenden Bewegung betrieben wird. Eine solche Ausgestaltung wird in diesen Unterlagen als ein "Abschneidschlitten" bzw. "Trennschlitten" bezeichnet.

Die in Fig. 4 gezeigte Steuerschaltung ist als Hardware-Schaltung ausgebildet. Es ist aber festzustellen, daß sich der Einsatz eines Computers zur digitalen Verarbeitung der Steuervor­ gänge bis hin zu einem Verstärker, der der Treiberschaltung vorgeschaltet ist, in der letzten Zeit zunimmt, wobei der Verstärker und die Treiberschaltung in diesem Fall den Leistungsabschnitt in der Verstärker- und Treiberschaltung 37 repräsentieren. In diesem Fall wird die Funktion der in Fig. 4 gezeigten Schaltungsanordnung durch Software bzw. Programmsteuerung realisiert. Anstelle einer Längenmeßrolle, die sich in Rollberührung mit dem Material befindet, ist es gegenwärtig auch möglich, einen berührungslosen Sensor, zum Beispiel einen nach dem Doppler- Prinzip arbeitenden Laser-Sensor, zur Bildung der Längenmeßimpulse zu verwenden.

Wie vorstehend erläutert, gibt es eine Vielfalt von unterschiedlichen Formen und Arten von nach vorne und hinten beweglichen bzw. hin- und herbeweglichen Maschinen der vorstehend beschriebenen Art. Die numerische Steuerung bleibt hierbei jedoch bei allen diesen Maschinen im Grundsatz die gleiche. Demgemäß ist auch der Geschwindigkeitsverlauf des Motors 18 im Grundsatz gleich und entspricht der Darstellung in Fig. 5A. Im einzeln wird der Halter 15 der Schneideinrichtung mit einer konstanten Beschleunigung für ein Zeitintervall t₁ beschleunigt, das einen Vorwärts- bzw. Beschleunigungspositionierungsmodus repräsentiert. Die Geschwindigkeit und die Schnittlänge werden während eines Vorwärts-Einstell-Intervalls t_s eingestellt. Nachfol­ gend wird das Material 11 während eines Schneidzeitintervalls t_c geschnitten, während dessen sich der Halter mit der Vorwärtsgeschwindigkeit V bewegt (das Schneidzeitintervall t_c enthält die zugehörigen Zeitintervalle vor und nach dem Schneidvorgang). Nach der Beendigung des Schneidvorgangs wird einen konstante Verzögerung während eines Verzögerungszeitintervalls t₂ ausgeübt, um hierdurch die Geschwindigkeit auf Null zu bringen. Anschließend wird eine Rückführungsbeschleunigung während eines Rückführungs-Beschleunigungs-Zeitintervalls t₃ für die Rücklaufbewegung ausgeübt. Wenn eine Rückführungsgeschwindigkeit V_R erreicht ist, wird dem Halter ermöglicht, sich mit dieser Geschwindigkeit während eines Rücklaufzeitintervalls t₄ zurück zu bewegen. Der Halter wird dann während eines Zeitintervalls t₅ mit konstanter Rate verzögert, wobei das Zeitintervall t₅ die Verzögerung zum Zwecke der Rücklaufpositionierung repräsentiert. Nachdem der Halter während eines für die Anhaltepositionierung vorgesehenen Zeitintervalls t₆ im Ruhezustand gehalten worden ist, tritt er erneut in den Zustand der Vor­ wärtsbeschleunigung ein.

Seit mehr als zwanzig Jahren seit dem Zeitrang der japanischen Patentschrift Nr. JP 898,649, durch die der populäre Einsatz von numerisch gesteuerten, vorwärts- und rückwärtsbeweglichen Schneideinrichtungen ausgelöst wurde, besteht ein wesentlicher Gesichtspunkt hinsichtlich der Maschinenspezifikationen von solchen Schneideinrichtungen in der Fähigkeit, welche kurze (minimal kurze) Schnittlänge bei welcher Materialbewegungsgeschwindigkeit (oder Linienge­ schwindigkeit) erzielt werden kann.

In Fig. 5B ist eine Kurve L-V dargestellt, die eine der wichtigen Maschinenspezifikationen repräsentiert. Bei der Darstellung in Fig. 5B repräsentiert die Abszisse die Schnittlänge L, wohingegen auf der Ordinate die Materialgeschwindigkeit V, die einen Schneidvorgang zuläßt, aufgetragen ist. Eine Sättigungsgeschwindigkeit V_MAX, die bei größeren Werten der Schnittlänge L erreicht wird, ist oftmals nicht nur durch die Schneideinrichtung selbst, sondern auch durch die Linienspezifikationen bzw. Geschwindigkeitsfestlegungen quer zu bzw. außerhalb der Schneid­ einrichtung diktiert. Da eine Ausgestaltung, die eine als Auslegungsparameter geforderte Kurve L-V erfüllen kann bzw. mit dieser übereinstimmt, in direktem Zusammenhang mit der vorliegen­ den Erfindung steht, wird dieser Sachverhalt nachfolgend in Verbindung mit numerischen Beispielen detailliert beschrieben.

Zunächst wird die kürzeste Schnittlänge L_MIN bei der maximalen Geschwindigkeit V_MAX beschrie­ ben.

Die Maschine und das Material bestimmen gemeinsam das Schneidintervall t_c. Dieses Schneidin­ tervall ist nicht stets gleich groß wie das Zeitintervall, das für den Schneidvorgang tatsächlich notwendig ist und das zum Beispiel einem Zeitintervall t_c0 entspricht, das für die Vorgänge ab dem Beginn der Absenkung der drehenden Säge, dem nachfolgenden Umschalten zum Anheben der Säge bis hin zu dem Freikommen der Säge von dem Material erforderlich ist.

Wenn eine "Säulenführungsschere" so betrieben wird, daß sie in der Mitte der Presse schneidet, muß das Schneidintervall t_c eine Wartezeit enthalten, da die Ausrichtung der Mitte des Halters 15 der Schneideinrichtung mit derjenigen Position an dem Material, an der der Schneidvorgang erfolgen soll, abgewartet werden muß, bevor der Schneidvorgang eingeleitet wird. Wenn ein Material, das durch einen fräsenden Trennschlitten geschnitten wird, zu einem nachfolgenden Zuführungspunkt geführt werden muß, muß das Schneidintervall t_c eine Förderzeit, die sich an den Schneidvorgang anschließt, enthalten.

Zum Zwecke der nachfolgenden Beschreibung werden die folgenden Unterscheidungen getrof­ fen:

Typ A: hiermit wird eine Maschine bezeichnet, die ein Schneidintervall t_c aufweist, das gleich groß ist wie das Zeitintervall t_c0, das ausschließlich für den Schneidvorgang benötigt wird.

Typ B: hiermit wird eine Maschine bezeichnet, die ein Schneidintervall t_c aufweist, das ein Zeitintervall t_{c 1} enthält, das für die Positionierung vor dem Schneidvorgang erforderlich ist.

Typ C: hiermit wird eine Maschine bezeichnet, die ein Schneidintervall t_c aufweist, das ein Zeitintervall t_c2 enthält, das für die Positionierung nach dem Schneidvorgang erforder­ lich ist.

Im folgenden werden einige numerische Beispiele erläutert.

Bei dem nachfolgend beschriebenen Beispiel wird eine Kurve L-V auf der Grundlage eines in Fig. 5C dargestellten Geschwindigkeitverlaufs erhalten. Es sei angenommen, daß V_MAX = 2,5 m/s ist, daß die maximale Rückkehrgeschwindigkeit bzw. Rücklaufgeschwindigkeit V_RMAX des Halters 15 der Schneideinrichtung = 3,0 m/s ist, daß die Beschleunigung α_m = 2,5/0,2 = 12,5 m/s² ist, und daß t_s = 0,1 s ist. Zum Zwecke der Vereinfachung sei angenommen, daß das Zeitintervall t_c = 0,2 s bei der maximalen Geschwindigkeit V_MAX bei jedem der vorstehend erläuterten Typen A, B und C ist, da die Auslegung der Maschine derart getroffen ist, daß sowohl t_c1 und t_c2 bei der maximalen Geschwindigkeit V_MAX auf Null gebracht werden können. In diesem Fall ergibt sich:

t₁ = t₂ = V_MAX / α_m = 2,5/12,5 = 0,2 s
t₃ = t₅ = V_RMAX / α_m = 3,0/12,5 = 0,24 s

Da sich der Halter 15 der Schneideinrichtung um die gleiche Strecke, um die er sich nach vorne bewegt hat, wieder zurückgeführt wird, ergibt sich:

((t₁ + t₂)/2 + t_s + t_c) V_MAX = ((t₃ + t₅)/2 + t₄) V_RMAX (1)

Wenn folglich das Zeitintervall t₄ = 0,1777 und das Zeitintervall t₆ = 0,1 Sekunden gewählt werden, ist die Periode T des Schneidvorgangs gleich 1,457 Sekunden, und es ist L_MIN = T × α V_MAX = 3,64 m.

Das Material kann somit nicht auf eine Länge geschnitten werden, die kleiner ist als L_MIN, wenn die Geschwindigkeit V_MAX benutzt wird. Bei einer numerischen Steuerung, wie sie bislang eingesetzt wird, tritt bei einer Schnittlänge L₀, die größer ist als L_MIN, lediglich eine Vergrößerung des Zeitintervalls t₆ auf, wohingegen der Geschwindigkeitsverlauf im übrigen unverändert bleibt.

Im folgenden wird die kürzeste Schnittlänge L_m für jede Linien- bzw. Transportgeschwindigkeit V ermittelt.

((t₁ + t₂)/2 + t_s + t_c) V = ((t₃ + t₅)/2 + t₄) V_RMAX (2)

(t₁ + t_s + t_c + t₂ + t₃ + t₄ + t₅ + t₆) V = L_m (3)

t₁ = t₂ = V/12,5, t₃ = t₅ = V_RMAX/12,5 = 0,24 (4)

Wenn diese Gleichungen benutzt werden und der Fall t₄ < 0 auftritt, ändert sich der Geschwin­ digkeitsverlauf zu demjenigen Verlauf, der in Fig. 5D gezeigt ist und bei dem das Zeitintervall t₄ mit konstanter Rückführungsgeschwindigkeit zu Null geworden ist. In diesem Fall ändern sich die vorstehend angegebenen Gleichungen in der nachstehenden Weise:

((t₁ + t₂)/2 + t_s + t_c) V = ((t₃ + t₅) V_R/2 (5)

(t₁ + t_s + t_c + t₂ + t₃ + t₅ + t₆) V = L_m (6)

t₁ = t₂ = V/12,5, t₃ = t₅ = V_R/12,5 (7)

Für den Typ A werden spezielle Werte von V bei Verwendung der folgenden Werte t_s = 0,1 s, t_c = 0,2 s und t₆ = 0,1 s gemäß der vorstehend angegebenen Wahl in die Gleichungen (5) bis (7) eingesetzt, wodurch die Werte von L_m in der nachstehend angegebenen Weise festgelegt werden:

Bezüglich des Typs B gilt, daß die Ausgestaltung der Maschine üblicherweise kein Warteintervall t_c1 bei der maximalen Geschwindigkeit V_MAX erfordert. Umgekehrt hierzu wird die Länge ab der Ausgangsposition bis zur derjenigen Position, bei der die Schneidpositionierung bzw. der Schneidvorgang eingeleitet wird, bei der maximalen Geschwindigkeit V_MAX in folgender Weise festgelegt:

(t₁/2 + t_s + t_c1) V_MAX = (0,2/2 + 0,1 + 0) × 2,5 = 0,5 m

Für V < V_MAX gilt, daß das Vorhandensein des Zeitintervalls t_c1 notwendig ist, um den gleichen Wert von 0,5 m zu erzielen. Aus den nachstehend angegebenen Gleichungen:

(t₁/2 + t_s + t_c1) V = 0,5 m, t₁ = V/12,5 und t_s = 0,1

kann das Zeitintervall t_c1 ermittelt werden. Wenn spezielle Werte für V eingesetzt werden und hierbei das Zeitintervall t₆ unverändert bei 0,1 s gehalten wird, läßt sich die Minimallänge L_m aus der Periode T in der nachfolgend angegebenen Weise erhalten:

Damit das Wartezeitintervall t_c1 verkürzt oder eingespart werden kann, kann die Ausgangsposi­ tion bereits vorab vorverlagert werden. Wenn der Abstand zwischen der ursprünglichen Aus­ gangsstellung und der vorverlagerten Ausgangsstellung mit ΔL_H bezeichnet wird, kann das Wartezeitintervall t_c1 entfallen, wenn der Abstand ΔL_H in der nachfolgend angegebenen Weise gewählt wird:

ΔL_H = 0,5 - (t₁/2 + t_s) V

Numerische Beispiele für den Abstand ΔL_H sind in der vorstehend angegebenen Tabelle bereits aufgelistet. Auch wenn die Maschine hier vom Typ B ist, wird der Geschwindigkeitsverlauf folglich der gleiche wie der Geschwindigkeitsverlauf bei dem Typ A, was auch hinsichtlich L_m gilt. Anders ausgedrückt, repräsentiert die Größe L_m-L_H die neue Version von L_m, die identisch ist mit der Größe L_m für den Typ A.

Hinsichtlich des Typs C gilt, daß es bei der Maschinenauslegung üblicherweise nicht erforderlich ist, das Förder- bzw. Transportzeitintervall t_c2 bei der Geschwindigkeit V_MAX vorzusehen. Somit ergibt sich:

(t₁/2 + t_s + t_c) V_MAX = (0,2/2 + 0,1 + 0,2) × 2,5 = 1 m

Dies bedeutet, daß der Zuführdruck bzw. die Bearbeitungsstelle einen Meter von der Ausgangs­ position entfernt angeordnet ist. Für den Bereich V < V_MAX wird die Gleichung t_c = t_c0 + t_c2 = 0,2 + t_c2 aus der Gleichung (t₁/2 + t_s + t_c) V = 1 erhalten, so daß folglich der Wert von L_m durch Einsetzen von speziellen Werten für V ermittelt werden kann:

Damit das Förder- bzw. Transportzeitintervall t_c2 verkürzt oder eingespart werden kann, kann die Ausgangsposition bereits vorab vorverlagert werden. Wenn der Abstand zwischen der ursprüng­ lichen Ausgangsstellung und der vorverlagerten Ausgangsstellung mit ΔL_H bezeichnet wird, kann das Transportzeitintervall t_c2 dann entfallen, wenn die nachstehend angegebene Wahl getroffen wird:

ΔL_H = 1 - (t₁/2 + t_s + t_c0) V

Numerische Beispiele für den Abstand ΔL_H sind in der vorstehend angegebenen Tabelle bereits aufgelistet. Auch wenn die Maschine hier vom Typ C ist, bleibt der Geschwindigkeitsverlauf der gleiche wie derjenige bei dem Typ A, was auch für die Größe L_m gilt.

Die numerisch gesteuerte, sich vorwärts und rückwärts bewegende Schneideinrichtung weist eine Beschleunigung/Verzögerung α_m auf, die bei einem Wert festgelegt ist, der ein zwingendes Erfordernis repräsentiert. Dies führt zu einer hohen mechanischen Schlag- bzw. Stoßbeanspru­ chung, wobei ein wiederholtes Auftreten der Stoßbeanspruchung erhebliche Auswirkungen auf die Lebensdauer der Maschine besitzt. Schwingungen, die durch die Stoßbeanspruchung hervorgerufen werden, wirken wie eine externe Störung und führen zu einer Erhöhung der Änderung der Schnittlänge. Genauer gesagt, wird die Auswahl der Beschleunigung α_m auf der Grundlage der Kurve L-V getroffen, die eine Maschinenspezifikation repräsentiert, wobei die Auswahl derart erfolgt, daß eine Beschleunigung erzielt wird, die ein Schneiden mit der kürzes­ ten Schnittlänge L_m einschließlich des Werts L_MIN ermöglicht, der auf der Kurve L-V liegt. Es ist anzumerken, daß bei einem Betrieb der Maschine mit einer Linien- bzw. Transportgeschwindig­ keit V von weniger als V_MAX und mit einer Schnittlänge L₀ von mehr als der Größe L_m, das heißt ein Betrieb in einer in Fig. 5B schraffiert dargestellten Region unterhalb der Kurve L-V, lediglich zu einer Vergrößerung der Länge des Halte- bzw. Stoppintervalls t₆ führt, wenn die Steuerung gemäß der herkömmlichen numerischen Steuerung durchgeführt wird. In der Praxis finden jedoch nahezu alle Vorgänge nicht direkt auf der Kurve L-V, sondern unterhalb dieser Kurve statt. Bei verschiedenen, vorstehend angesprochenen, sich vor- und zurück- bzw. hin- und herbewegenden Bearbeitungsmaschinen wird eine Beschleunigung α_m eingesetzt, die entlang der vorgegebenen, durch die eingestellte Behandlungslänge L₀ und die Geschwindigkeit V des Materials festgelegten Kurve verläuft und die eine Maschinenspezifikation ähnlich wie diejenige bei der herkömmlichen Schneideinrichtung darstellt. Die Beschleunigung und Verzögerung relativ zu dem Arbeitsbett wird auf den in dieser Weise festgelegten Wert von α_m festgelegt, der als eine strenge Anforde­ rung an die Maschine eingestuft wird.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Steuerung einer sich vorwärts und rückwärts bewegenden Bearbeitungsmaschine zu schaffen, das eine Erleichterung der Anforderungen hinsichtlich der Beschleunigung und eine Verringerung der Rücklaufgeschwindig­ keit in einer für die Maschine verträglichen Weise auf der Grundlage der Transportgeschwindig­ keit V und der voreingestellten Länge L₀ ermöglicht.

Diese Aufgabe wird mit den in den Patentansprüchen 1 bzw. 10 genannten Maßnahmen gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird die Beschleunigung bei der Vorwärts­ bewegung und/oder die Beschleunigung bei der Rücklaufbewegung und/oder oder die Ge­ schwindigkeit der Rücklaufbewegung so abgeändert, daß das für die Anhaltepositionierung vorgesehene Zeitintervall t₆ so gut wie möglich auf einen minimalen Wert innerhalb der Bearbei­ tungsperiode T gebracht wird, die ihrerseits durch die voreingestellte Bearbeitungslänge L₀ und die Geschwindigkeit V des Materialtransports bestimmt ist.

Während der Steuerung der Vorwärtsbewegung werden die Anforderungen vorgegeben, daß die Zeitdauer T_F für die Vorwärtsbewegung halb so groß wie die Bearbeitungsperiode T oder weniger sein soll, und daß die Wander- bzw. Bewegungslänge der Bearbeitungsmaschine ab dem Beginn der Vorwärtsbewegung bis zum Erreichen der für das Bearbeitungsintervall t_c vorgesehenen Position im wesentlichen gleichförmig gemacht wird. Die Beschleunigung bei der Vorwärtsbewe­ gung wird unter Einhaltung dieser Anforderungen so klein wie möglich festgelegt. Es wird jedoch noch die weitere Anforderung hinzugefügt, daß die Strecke der Vorwärtsbewegung so begrenzt wird, daß sie gleich groß oder kleiner als die maximal mögliche Bewegungslänge S_MAX ist.

Während der Steuerung der Vorwärtsbewegung wird für eine Vielzahl von unterschiedlichen Maschinen, die ein Positionierungszeitintervall vor oder nach der Bearbeitung erfordern, die Vorwärtsbewegung der Bearbeitungsmaschine bereits früher begonnen, wobei das Ausmaß dieses früheren Beginns dem Produkt aus dem Positionierungsintervall und/oder der Bewegungs­ geschwindigkeit V der Materialbewegung entspricht.

Während der Steuerung der Rücklaufbewegung werden die Beschleunigung bei der Rückführung und die Geschwindigkeit der Rücklaufbewegung innerhalb eines Zeitintervalls, das nach dem Subtrahieren der Zeitdauer T_F für die Vorwärtsbewegung von der gesamten Bearbeitungsperiode T verbleibt, so gering wie möglich gewählt werden, wobei hierbei die Anforderung berücksichtigt wird, daß ein minimales Intervall für die Anhaltepositionierung sichergestellt bleibt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein Diagramm, in dem ein Beispiel einer in Übereinstimmung mit dem erfindungs­ gemäßen Verfahren erzielbaren, gesteuerten Wellenform (Geschwindigkeitsverlauf) dargestellt ist,

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild, in dem die funktionelle Ausgestaltung eines Steuersystems dargestellt ist, das gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet,

Fig. 3A und 3C zeigen Darstellungen von gesteuerten Geschwindigkeitsverläufen, die bei dem herkömmlichen Verfahren erzielt werden,

Fig. 3B und 3D zeigen Darstellungen, in denen die gesteuerten, in Übereinstimmung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbaren Geschwindigkeitsverläufen dargestellt sind, die den in den Fig. 3A und 3C Geschwindigkeitsverläufen zugeordnet sind.

Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild einer funktionellen Ausgestaltung eines Steuersystems, das gemäß einem herkömmlichen Verfahren arbeitet,

Fig. 5A zeigt ein Diagramm, in dem die bei dem herkömmlichen Verfahren erzielte, gesteuerte Geschwindigkeit dargestellt ist,

Fig. 5B zeigt ein Diagramm, in dem die Beziehung zwischen einer eingestellten, eine Bearbei­ tung ermöglichenden Länge L und der Geschwindigkeit V für die Materialbewegung dargestellt ist,

Fig. 5C zeigt ein Diagramm für den gesteuerten Geschwindigkeitsverlauf, der bei dem herkömmlichen Verfahren hinsichtlich der kürzesten Schnittlänge erzielt wird, wenn die Geschwindigkeit der Materialbewegung sich bei dem maximalen Wert V_MAX befin­ det, und

Fig. 5D zeigt ein Diagramm eines gesteuerten Geschwindigkeitsverlaufs, das bei dem herkömm­ lichen Verfahren bei der kürzestmöglichen Schnittlänge erzielt wird, wenn die Ge­ schwindigkeit V der Materialbewegung unterhalb des maximalen Werts V_MAX liegt.

Im folgenden werden zunächst für eine als Beispiel dienende Schneideinrichtung ausgelegte Methoden zur Bestimmung der Beschleunigung bei der Vorwärtsbewegung, einer Strecke, die durch einen vorzeitigen bzw. früheren Beginn der Vorwärtsbewegung gewonnen wird, der Beschleunigung bei der Rücklaufbewegung und der Rückführungsgeschwindigkeit sowie spezielle numerische Beispiele erläutert.

Zu diesem Zweck wird anfänglich eine Berechnungsformel gebildet, die es ermöglicht, die Beschleunigung auf einen kleinstmöglichen Wert zu verringern, wobei jedoch die fixe Festlegung der Beschleunigung zu vermeiden ist. Dies kann dadurch erreicht werden, daß ein kleiner Wert für den Parameter K in der Kennlinie V = K√D für die in der Fig. 4 gezeigten numerischen Geschwindigkeitswandler 26 und 34 gewählt wird. Die Rechtfertigung für diesen Ansatz wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert.

Wenn die maximale Beschleunigung mit α_m bezeichnet wird, die Beschleunigungszeitdauer, die bis zum Erreichen der Geschwindigkeit V unter Verwendung der Beschleunigung α_m verstreicht, mit t_1m bezeichnet wird, die Strecke, über die hinweg die Beschleunigung stattfindet, mit D_m bezeichnet wird und die Charakteristik des verwendeten numerischen Geschwindigkeitswandlers mit V = K_m√D bezeichnet wird, ergeben sich die nachfolgenden Beziehungen zwischen diesen Größen:

D_m = t_1m × V/2
t_1m = V/α_m
K_m ² = V²/D_m

Hieraus ergibt sich:

α_m = K_m ²/2

Die Beschleunigung ist somit proportional zu dem Quadrat des Verstärkungskoeffizienten des numerischen Geschwindigkeitswandlers. Demgemäß kann die Beschleunigung dadurch modifi­ ziert werden, daß der Koeffizient des Wandlers geändert wird. Wenn ein Beschleunigungsinter­ vall, das verstreicht, bis die Geschwindigkeit V bei einer Beschleunigung α_merreicht wird, mit t₁ bezeichnet wird, die Strecke, über die hinweg die Beschleunigung stattfindet, mit D bezeichnet wird, die Charakteristik des numerischen Geschwindigkeitswandlers mit V = K√D bezeichnet wird, und K = k₁ K_m ist, ergeben sich die nachstehend angegebenen Beziehungen:

t₁ = V/α₁, D = Vt₁/2 und V = k₁ K_m √D.

Somit ergibt sich das Resultat:

α₁ = k₁ ²K_m ²/2 = k₁ ² α_m

Im folgenden wird eine Maßnahme betrachtet, die dazu benutzt wird, die Beschleunigung α₁, die während des zur Vorwärtspositionierung dienenden Beschleunigungszeitintervalls t₁ eingesetzt wird, zu verringern. Da die Bedeutung der Verringerung der Beschleunigung verloren geht, wenn sie dazu führt, daß eine strenge Anforderung hinsichtlich der Wellenform der Rücklaufgeschwin­ digkeit auferlegt wird, wird angenommen, daß der Geschwindigkeitsverlauf bei der Rückkehrbe­ wegung in der gleichen Größenordnung wie der Geschwindigkeitsverlauf bei der Vorwärtsbewe­ gung liegt. In dieser Hinsicht kann die Anforderung, daß das Zeitintervall T_F für die Vorwärtsbe­ wegung ungefähr gleich groß ist wie die Hälfte der Periode T = L₀/V oder weniger als dieser Wert ist, als eine Maßnahme betrachtet werden.

Da es eine Grenze für den Hub der Maschine oder die maximale Lauflänge bzw. Bewegungs­ strecke gibt, ist es eine weitere, vernünftige Maßnahme, anzunehmen, daß die Bewegungs­ strecke, ausgehend von der Ausgangsposition bis zu dem Ende des Einstellzeitintervalls t_s konstant bleibt und bei L_H liegt, wenn die Beschleunigung verringert wird. Auf der Grundlage dieser Annahmen lassen sich die nachstehend angegebenen Anforderungen und Gleichungen gewinnen:

T_F = 2t₁ + t_s + t_c ≦ T2 = L₀/2V (8)

(t₁/2 + t_s) V = L_H (9)

wobei t₁ = t₂ = V/k₁ ² α_m (10)

Wenn t₂ = t₁ gewählt wird, erleichtert dies die Berechnung. Da bei einer Maschine dieser Art verringerte Verluste auftreten, ist es erwünscht, jeweils gleiche Größe für die Beschleunigung zu wählen, so daß die Beschleunigung und die Verzögerung jeweils zu einer gleichartigen Belastung führen.

Mit dem Faktor k₁ ist der Verstärkungskoeffizient des numerischen Geschwindigkeitswandlers bezeichnet, wobei es eine Grenze hinsichtlich der Verringerung dieser Größe gibt. Wenn jedoch eine untere Grenze von 0,7 gewählt wird, wird die Beschleunigung um einen Faktor von 0,7², das heißt um 0,49 verringert.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die Auswahl aus dem Bereich k₁ = 1,0; 0,95, 0,9; 0,84; 0,77 und 0,7 getroffen (dies bedeutet, daß k² ₁ = 1; 0,9; 0,8; 0,7; 0,6 bzw. 0,5 ist). Zum Zwecke der Sicherheit wird ein Wert gewählt, der größer als der durch die Berechnung ermittelte Wert k₁ ist. Es ist vernünftig, die Größe L_H so zu wählen, daß ein Abstand von der Ausgangsposition bis zu dem Punkt, bei dem der Schneidvorgang bei der maximalen Geschwindigkeit V_MAX eingeleitet wird, erzielt wird, bzw. L_H so gewählt wird, daß es gleich (t₁/2 + t_s) V_MAX ist.

Im folgenden werden numerische Beispiele für den Typ A beschrieben.

Es werden die Werte für die Zeitintervalle t_s = 0,1 Sekunden, t_c = t_c0 = 0,2 Sekunden und für die Länge L_H = (0,2/2 + 0,1) × 2,5 = 0,5 [m] (V_MAX = 2,5 m/s) in die nachfolgend angegebe­ nen Beziehungsgleichungen eingesetzt, die aus den vorstehend definierten Gleichungen (8), (9) und (10) erhalten wurden:

t₁ = 2 (L_H/V - t_s), k₁ = √ (V/t₁α_m)
T_F = 2t₁ + t_s + t_c ≦ L₀/2V.

Wenn zusätzlich die nachfolgenden Gleichungen: α₁ = k₁ ²α_m = k₁ ² × 12,5 m/s² und t₁ = V/α₁ verwendet werden, lassen sich Zahlenwerte für t₁ und k₁ für unterschiedliche Werte von V ermitteln. Darüber hinaus werden Werte für α₁, t₁, T_F, t₀ und S (wird im weiteren Text beschrie­ ben) für solche Werte von k₁ ermittelt. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle dargestellt.

Es versteht sich somit, daß dann, wenn der gegebene Wert von L₀ kleiner ist als der minimale Wert für L₀, der anhand der Gleichung (8) für einen gegebenen Wert von V ermittelt worden ist und zwischen diesem Wert und dem Wert von L_m liegt, die Werte von t₁ und k₁, die anhand der Gleichung (8) bestimmt worden sind, anstelle des Werts von k₁, der anhand der Gleichungen (9) und (10) gewählt worden ist, ausgewählt werden müssen. (Falls der Wert von L₀ kleiner ist als L_m, ist der Trennvorgang nicht möglich.)

Für den Typ B wird die Gleichung (9) durch die nachstehend angegebene Gleichung (11) ersetzt:

(t₁/2 + t_s + t_c1)V = L_H (11)

Das Wartezeitintervall t_c1 wird als eine Maßnahme gewählt, die dazu dient, die Lauflänge bzw. Transportstrecke bis zum Schluß konstant zu halten. Es vorteilhaft, wenn ein solches Zeitinter­ vall t₁ erhalten werden kann, das dazu führt, daß die Größe von t_c1 = 0 in der Gleichung (11) wird, wenn die Geschwindigkeit V reduziert wird. Wenn es jedoch nicht möglich ist, den Wert von t₁ unterschiedslos bzw. stufenlos zu vergrößern, kann auch die Ausgangsposition vorverla­ gert werden, um hierdurch den scheinbaren Wert von L_H zu verringern, wodurch eine Zunahme des Werts von t_c1 effektiv verhindert wird.

Das Fortschreiten bzw. die Vorverlagerung kann jedoch gesperrt sein, wenn Schwierigkeiten dabei auftreten sollten, ein Schmieröl zu einem jeweiligen Zeitpunkt zu ergänzen, sofern die Ausgangsposition nicht festgelegt ist. Eine gewisse Lösung kann daher alternativ auch dadurch erhalten werden, daß die Ausgangsposition an einer Mehrzahl von Stellen vorgesehen ist.

Wenn die Ausgangsposition vorverlagert wird, wird die vorverlagerte Länge bzw. Strecke ΔL_H anhand der nachstehend angegebenen Gleichung ermittelt:

ΔL_H = L_H - (t₁/2 + t_s) V = t_c1 × V (12)

Andererseits gibt es auch eine Grenze hinsichtlich des Hubs bzw. der Hublänge. Ferner ist eine Begrenzung hinsichtlich der maximalen Lauflänge bzw. Transportstrecke vorhanden. Wenn diese Grenze mit der Größe S_MAX bezeichnet wird und die vorverlagerte Lauf- bzw. Transportlänge bei t_c1 = 0 mit der Größe L_2F bezeichnet wird, muß auch die nachstehend angegebene Forderung erfüllt sein:

S = L_2F + ΔL_H = (t₁ + t_s + t_c) V + ΔL_H ≦ S_MAX (13)

Im folgenden werden numerische Beispiele für den Typ B erläutert.

Wenn die sechs Werte von k₁ benutzt werden, die die Zahlenwerte 1,0; 0,95; 0,9; 0,84; 0,77 und 0,7 enthalten, kann ein Wert für k₁ gewählt werden, der nahe bei dem anhand der Glei­ chungen (10) und (11) ermittelten Wert von k₁ liegt. Aus Gründen der Sicherheit wird hierbei aber ein größerer Wert für k₁ gewählt.

α₁ = k₁ ²α_m = k₁ ² × 12,5
t₁ = V/α₁
t_s = 0,1
t_c = t_c1 + t_c0 = t_c1 + 0,2

Hierbei ist anzumerken, daß es bei dem Typ A kein Problem darstellt, wenn der Wert für das Zeitintervall t₁, der bei einem auswählten Wert von k₁ erhalten wird, die Gleichung (9) nicht erfüllt. Bei dem Typ B muß jedoch in diesem Fall die Gleichung (11) erfüllt sein. Hierbei wird angenommen, daß der Wert von L_H = (0,2/2 + 0,1) × 2,5 = 0,5 m ist.

Bei den Zahlenbeispielen findet die Vorverlagerung der Ausgangsposition in Übereinstimmung mit der Gleichung (12) statt, nachdem der Wert von k₁ die untere Grenze erreicht hat:

Mit t₁(1) sind hierbei die anhand der Gleichung (11) erhaltenen Berechnungsergebnisse bezeich­ net, während mit k₁(2) die anhand der Gleichung (10) erhaltenen Berechnungsergebnisse bezeichnet sind. Der Ausdruck k₁(3) bezeichnet Werte, die aus den Zahlenwerten 1,0; 0,95; 0,9; 0,84; 0,77 und 0,7 ausgewählt sind. Mit L₀ ist der minimale Wert bezeichnet, der die Gleichung (8) erfüllt. Der Ausdruck ΔL_H ist auf eine Mehrzahl von vorbestimmten Positionen beschränkt.

Somit liegen gewisse Einschränkungen vor. Wenn eine Vorverlagerung, wie sie durch den durch die Gleichung (12) erhaltenen Wert von L_H definiert wird, nicht durchgeführt werden kann, wird ein Wert für t_c1 in Übereinstimmung mit der Gleichung (11) gebildet.

Bei dem Typ C tritt die nachstehend angegebene Forderung in Abhängigkeit von dem Abstand L_c zwischen der Ausgangsposition und dem Zuführungspunkt auf:

(t₁/2 + t_s + t_c) V = L_c (14)

Wie vorstehend erläutert, ist die Maschine üblicherweise so ausgestaltet, daß das Schneidinter­ vall t_c bei der maximalen Geschwindigkeit V_MAX lediglich den Wert t_c0 umfaßt und ein Förder- bzw. Transportzeitintervall nicht notwendig ist. Folglich ist die Größe von L_c in folgender Weise festgelegt:

L_c = (t₁/2 + t_s + t_c0) V_MAX

Wenn die Geschwindigkeit V kleiner ist als V_MAX und die Beschleunigung bei der maximalen Beschleunigung α_m bleibt, vergrößert sich der Wert von t_c = t_c0 + t_c2, wie es durch die Zahlen­ beispiele angegeben ist. Jedoch stellt es eine Maßnahme zur Erzielung einer verringerten Beschleunigung dar, die Beschleunigung so zu verkleinern, daß der Wert von t_c2 so verringert wird, daß er den kleinstmöglichen Wert unter Einhaltung der durch die Gleichung (13) definierten Beschränkung annimmt, während der Wert von t₁ erhöht wird. Wenn es nicht möglich ist, dieses Ergebnis allein durch die Beschleunigung zu erzielen, kann die Ausgangsposition um die Strecke ΔL_H vorverlagert werden, wie es nachstehend angegeben ist:

ΔL_H = L_c - (t₁/2 + t_s + t_c0)V = t_c2 × V (15)

Im folgenden werden numerische Beispiele für den Typ C erläutert.

Wie bereits zuvor werden sechs Werte für k₁ benutzt, nämlich die Werte 1,0; 0,95; 0,9; 0,84; 0,77 und 0,7. Aus Gründen der Sicherheit wird ein Wert für k₁ gewählt, der nahe bei demjenigen Wert von k₁, der anhand der Gleichung (10) und der Gleichung (14) ermittelt wird, wobei t_c = t_c0 = 0,2 gilt, und der größer als dieser ermittelte Wert k₁ ist.

α₁ = k₁ ²α_m = k₁ ² × 12,5
t₁ = V/α₁
t_s = 0,1
t_c = 0,2 + t_c2
L_c = (0,2/2 + 0,1 + 0,2) × 2,5 = 1 m

Bei den numerischen Beispielen wird die Vorverlagerung der Ausgangsposition in Abhängigkeit von der Gleichung (15) durchgeführt, nachdem der Wert k₁ seine untere Grenze erreicht hat.

Mit t₁(1) sind die Berechnungsergebnisse gemäß der Gleichung (14) bezeichnet, während mit k₁(2) die durch die Gleichung (10) erhaltenen Berechnungsergebnisse bezeichnet sind. Mit k₁(3) sind Werte bezeichnet, die aus dem Wertebereich 1,0; 0,95; 0,9; 0,84; 0,77 und 0,7 ausge­ wählt sind. Mit L₀ ist der minimale Wert bezeichnet, der die Gleichung (8) erfüllt.

Wenn der Wert von L₀ kleiner ist als der vorstehend angegebene minimale Wert von L₀, werden die Werte von L₀ und V in die Gleichung (8) eingesetzt, um hierdurch das Zeitintervall t₁ zu ermitteln. Falls gewisse Anforderungen hinsichtlich der Größe von ΔL_H eine Vorlagerung entsprechend der Gleichung (15) verhindern, wächst der Wert von t_c2 in Abhängigkeit von der Gleichung (14) an. Wenn der Wert von S größer ist als S_MAX, ist es notwendig, sich auf solche Werte von t₁ und k₁ zu beschränken, die die Gleichung (13) erfüllen.

Im folgenden wird die Rücklauf- bzw. Rückkehrbewegung beschrieben. Während der Steuerung der Vorwärtsbewegung muß eine während der Bewegung stattfindende Positionierung mit einer dem Material nachfolgenden Beziehung bei Vorliegen der vorstehend erläuterten Bedingungen durchgeführt werden. Bei der Steuerung der Rücklaufbewegung besteht demgegenüber die einzige Bedingung darin, daß die Rückkehrbewegung bereits abgeschlossen ist, bevor die Steuerung der Vorwärtsbewegung einsetzt.

Unter Berücksichtigung dieses Sachverhalts wird mit der vorliegenden Erfindung eine Verarbei­ tung oder Steuerung, die die Auswahl einer einzigen Beschleunigung und einer einzigen Bewe­ gungsgeschwindigkeit für die Rückkehrbewegung ermöglicht, und eine weitere Verarbeitung bzw. Steuerung vorgeschlagen, die einen leichten Fehler bei dieser Auswahl zuläßt, wobei die Verarbeitung oder Korrektur bzw. Betriebssteuerung auf die Vorwärtsbewegung übertragen wird, ohne daß irgendwelche Probleme auftreten, falls dieser Fehler lediglich unmittelbar vor der Beendigung der Rückkehrbewegung auftritt. Im folgenden wird diese Verarbeitung, die die Auswahl einer einzigen Beschleunigung und einer einzigen Bewegungsgeschwindigkeit ermög­ licht, in größeren Einzelheiten beschrieben.

Zunächst wird das Zeitintervall t₃ erläutert, das das Zeitintervall der Beschleunigung bei der Rücklaufbewegung darstellt. In gleicher Weise wie bei dem Zeitintervall zur Verzögerung der Rücklaufbewegung wird bei der Erfindung eine Beschränkung hinsichtlich der Steigungsrate bzw. Steigung bezüglich des Referenzsignals für die Rücklaufgeschwindigkeit auferlegt, das während dieses Zeitintervalls t₃ der Beschleunigung während der Rücklaufbewegung stufenweise angelegt wird. Da kein Grund ersichtlich ist, eine andere Beschleunigung auszuwählen, die von der Beschleunigung während des Zeitintervalls t₅ der Verzögerung zur Positionierung während der Rücklaufbewegung abweicht, wird dieselbe Beschleunigung k₂ ²α_m (wird im weiteren Text erläutert) benutzt, wie sie auch während des Zeitintervalls t₅ eingesetzt wird.

Im folgenden wird das Zeitintervall t₅ erläutert. Zur Verringerung der Beschleunigung α₅ = V_R/t₅ kann der Wert k₂ < 1 mit dem Koeffizienten des numerischen Geschwindigkeitswandlers für die verbleibende Länge während der Rückführung in der gleichen Weise multipliziert werden, wie es auch während des Zeitintervalls t₁ der Beschleunigung zur Positionierung während der Vorwärts­ bewegung der Fall ist. Folglich ergibt sich

α₅= k₂ ²α_m, t₅ = V_R/k₂ ²α_m

Im folgenden wird das Zeitintervall t₄ erläutert. Während dieses Zeitintervalls t₄ bewegt sich der Halter mit der Rücklaufgeschwindigkeit V_R. Dieses Zeitintervall kann auf der Grundlage der Forderung festgelegt werden, daß die Bewegungsstrecke L_2R bei der Rücklaufbewegung gleich groß gemacht wird wie die Bewegungsstrecke L_2F bei der Vorwärtsbewegung. Da t₁ = t₂ und da t₃ = t₅ ist, ergibt sich folgende Gleichung (16):

L_2R = (t₃ + t₄)V_R = L_2F (16)

Nachfolgend wird das Zeitintervall t₆ erläutert. Dieses Zeitintervall t₆ repräsentiert das Zeitinter­ vall für die Anhaltepositionierung, wobei eine Wahl von 0,1 s ausreichend ist, selbst wenn in Abhängigkeit von der Art der Maschine eine gewisse Variation vorhanden ist. In der Praxis muß das Zeitintervall t₆ alle Abweichungen in allen Zeitintervallen t₁, t_s, t_c, t₂, t₃, t₄ und t₅ kompensie­ ren. Als Folge hiervon ändert sich das Zeitintervall t₆, da sich das Zeitintervall T = L₀/V nicht ändert.

Nachfolgend werden die Parameter k₂ und V_R erläutert. Es kann somit jegliche Beschleunigung k₂ ²α_m und jegliche Geschwindigkeit V_R benutzt werden, die die Bedingung erfüllen, daß die Rückkehrbewegung während des Zeitintervalls T_R = T-T_F abgeschlossen ist, bzw. die die Gleichung (16) erfüllen. Es ist vorteilhaft, daß die Beschleunigung und auch die Geschwindigkeit kleiner gewählt werden, so daß sie für die Maschine gut verträglich sind:

T_R = t₃ + t₄ + t₅ + t₆ = T-T_F
t₃ = t₅ = V_R/k₂ ²α_m

Aus der Gleichung (16) ergibt sich: t₄ = L_2F/V_R - t₃. Diese Gleichungen führen zu folgender Gleichung (17):

T = L₀/V = T_F + L_2F/V_R + V_R/k₂ ²α_m + t₆ (17)

Eine für die Maschine gut verträgliche Steuerung kann dadurch realisiert werden, daß ein kleiner Wert für k₂ und ein kleiner Wert für V_R gewählt werden, so lange die Bedingung in der Gleichung (17) erfüllt ist, daß t₆ größer als oder ungefähr gleich 0,1 ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrie­ ben, die bei diesem Ausführungsbeispiel bei einem Schneidgerät eingesetzt wird. In Fig. 2 sind Teile, die den in Fig. 4 gezeigten Teilen entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen und Bezugszahlen versehen.

Die Beschreibung beginnt nun ausgehend von den Bedingungen, die dem Zeitintervall t₆ für die Anhaltepositionierung (Stoppositionierung) entsprechen. Zu dieser Zeit steuert ein Vergleicher 51 einen Umschalter 33 dazu, ein von einem Begrenzer 52 abgegebenes Ausgangssignal V_D' als das Geschwindigkeitsreferenzsignal V_RE auszuwählen. Der Begrenzer 52 ist lediglich dahingehend wirksam, daß er ein von einem numerischen Geschwindigkeitswandler 34 abgegebenes Ein­ gangssignal V_D auf die Größe von V_R begrenzt. Wenn der Ruhezustand vorliegt oder V_D = V_D' ist, ergibt sich ein Wert von ungefähr 0. Ein Begrenzer 53 begrenzt die Steigungsrate t₂ auf k₁ ²α_m, wenn das Eingangssignal V_RE positiv ist und sich verringert. Wenn das Eingangssignal negativ ist und sich verringert, begrenzt der Begrenzer 53 die Steigungsrate von t₃ auf k₂ ²α_m. In allen anderen Fällen übt der Begrenzer 53 keinerlei Begrenzungswirkung aus. Während des Zeitintervalls t₅ gibt der numerische Geschwindigkeitswandler 34 als Reaktion auf ein Eingangs­ signal L'₂ ein Ausgangssignal V_D' = k₂K_m√L₂' ab (hierbei bezeichnet K_m einen Koeffizienten für die maximale Beschleunigung α_m). Die Beschleunigung, die zur Verringerung von V_D dann, wenn L₂' verringert wird, eingesetzt wird, wird folglich so gewählt, daß sie gleich k₂ ²K_m ist. Ein Längenzähler 23 ist durch einen Ausgangsstellungssensor bereits vorab auf eine Strecke bzw. Entfernung H_L von der Position des Ausgangsstellungssensor bis zu der Ausgangsstellung vorab eingestellt. Wenn die Größe ΔL_H zugeführt wird, wird der Zähler auf den Wert H_L - ΔL_H vorab eingestellt. Auf diese Weise ist die Position der Ausgangsstellung variabel, wobei eine alternie­ rende bzw. geänderte Ausgangsstellung bei einer Entfernung von H_L von dem Sensor oder bei einer vorverlagerten Entfernung H_L + ΔL_H von dem Sensor gewählt wird.

Die verbleibende Länge E = L₀ - L₁ + L₂ + e₀ verringert sich und es verringert sich auch der Wert von V_B, wohingegen sich der Wert von V_C in Richtung auf V erhöht. Ein numerischer Geschwindigkeitswandler gibt als Reaktion auf ein Eingangssignal E ein Ausgangssignal V_B = k₁ k_m√E ab.

Im Unterschied zu der Vorzeichenbeurteilungseinheit, die bei dem in Fig. 4 dargestellten Stand der Technik eingesetzt wird, vergleicht ein Vergleicher 51 die Größe von V_D und V_D' einschließ­ lich des Vorzeichens algebraisch und schaltet den Schalter 33 derart um, daß der größere von diesen beiden Werten ausgewählt wird.

Da während des Zeitintervalls t₆ zur Positionierung beim Anhalten der Wert von V_D = V_D' ist, das heißt sich ungefähr das Ergebnis 0 einstellt, schaltet der Vergleicher 51 den Schalter von V_D' auf V_C zu einem Zeitpunkt um, zu dem V_C größer ist als 0. Der Vergleicher 51 schaltet den Schalter 33 jedoch auf die Auswahl von V_C um, wenn der Halter nicht in den Anhaltezustand gelangt, sondern einen Zustand annimmt, der einem solchen Zustand unmittelbar vorhergeht und die Verzögerung der Rücklaufbewegung noch andauert, bzw. wenn V_C in algebraischer Hinsicht größer als oder gleich V_D' ist, während V_D kleiner als 0 ist, aber auch V_C kleiner ist als 0. Demgemäß wird die Beschleunigung für die Vorwärtsbewegung in jedem Fall als Reaktion auf eine Erhöhung des Werts von V_C begonnen, und es nimmt die resultierende Beschleunigung den Wert k₁ ²α_m entsprechend dem Koeffizienten des numerischen Geschwindigkeitswandlers 26 an. Bei der Beendigung der Beschleunigung wird ein Bearbeitungs- bzw. Behandlungsbefehl ausge­ geben, um hiermit eine Bearbeitung bzw. Behandlung zu demjenigen Zeitpunkt einzuleiten, zu dem das Einstellzeitintervall t_s abgelaufen ist, was zum Beispiel durch erfassen einer Änderung des Werts von V_B erfolgt. Jedoch hängt die Art und Weise der Ausgabe bzw. Erzeugung dieses Befehls von dem Typ der Maschine ab.

Bei dem Typ A wird das tatsächliche Schneidintervall (Intervall des tatsächlichen Schneidens) t_c0 sofort eingeleitet.

Bei dem Typ B wird die gleiche Wahl wie bei dem Typ A getroffen, mit der Ausnahme, daß zusätzlich eine Bewegung zu der Position, bei der die Bearbeitung bzw. Behandlung eingeleitet wird, erforderlich ist.

Bei dem Typ C ist es üblich, die gleiche Auswahl wie bei dem Typ A zu treffen, wobei jedoch eine Anforderung bzw. Beschränkung hinsichtlich eines Rückkehrbefehls auf den Abschluß der Behandlung bzw. Bearbeitung hin vorhanden ist.

Bei dem Empfang des Rückkehrbefehls von der Maschine werden die Längenzähler 14 und 22 gelöscht, und es vergrößert sich somit der Wert V_B rasch, wohingegen sich der Wert von V_C rasch auf einen negativen Wert verringert. Wenn die Werte L₁ und L₂ gelöscht sind, werden die verbleibende bzw. restliche Abweichung e₀ der verbleibenden Länge E und die voreingestellte Länge oder das nächste L₀ gelesen und an einen Generator 54 für den Wert k₁ und an einen Generator 55 für den Wert von k₂ zusammen mit der Liniengeschwindigkeit bzw. Transportge­ schwindigkeit V mitgeteilt. Der Generator 54 für den Wert k₁ berechnet k₁ und k₁ ²α_m in Überein­ stimmung mit den Gleichungen (8), (9), (10), (11) und (13) und berechnet weiterhin ΔL_H in Übereinstimmung mit den Gleichungen (12) und (15). Der berechnete Wert von k₁ wird an den numerischen Geschwindigkeitswandler 26 angelegt, wohingegen der berechnete Wert von k₁ ²α_m an den Begrenzer 53 angelegt wird. Der Wert ΔL_H wird an den Längenzähler (L₂') 23 angelegt. Eine Einrichtung, die solche Werte zu einem jeweiligen Zeitpunkt berechnet, kann als Generator 54 für den Wert k₁ verwendet werden. Der Generator 54 kann jedoch einen Speicher zum Speichern von vorab berechneten Werten enthalten.

Da der Halter 15 des Schneidgeräts sich vorwärts bewegt, nimmt L₂' einen hohen Wert an und V_D' einen hohen negativen Wert an. Jedoch wird das von dem Begrenzer 52 abgegebene Ausgangssignal V_D' auf einen negativen Wert begrenzt, der gleich groß ist wie V_R. Da der negative Wert von V_c hoch ist und da eine rasche Änderung auf V_D' < V_c auftritt, steuert der Vergleicher 51 dennoch die Auswahl von V_RE, indem er den Schalter 33 von V_C auf V_D' umschal­ tet. Da ein negativer Wert an dem Begrenzer 53 angelegt wird, tritt eine rasche Verringerung gegenüber dem früheren Wert von V_C ≈ V auf, wobei jedoch die Rate der Verringerung auf k₁ ²α_m unterdrückt bzw. begrenzt wird und das Ausgangssignal nachfolgend allmählich auf null konvergiert. Eine Meßeinheit 50 zur Messung der Vorwärtsbewegungsstrecke ermittelt eine Vorwärtsbewegungszeitdauer T_F und eine Vorwärtsbewegungslänge bzw. Vorwärtsbewegungs­ strecke L_2F. Die Vorwärtsbewegungsstrecke L_2F wird auf der Grundlage der Zeitdauer T_F, während der sich ein Motorcodierer 21 in der Vorwärtsrichtung dreht, und dem oder den während dieser Zeitdauer gebildeten Impulsen ermittelt. Die resultierenden Werte von T_F und L_2F werden an den Generator 55 für den Wert k₂ angelegt, dem auch die vorab eingestellte Bearbei­ tungs- bzw. Behandlungslänge L₀ und die vorab eingestellte Linien- bzw. Transportgeschwindig­ keit V (Geschwindigkeit des Materials) zugeführt werden. Der Generator 55 erzeugt die Werte von k₂ und V_R in Übereinstimmung mit der Gleichung (17). Es ist bevorzugt, daß sechs Werte für k₂ verwendet werden und daß V_R unter Heranziehung eines Werts, der kleiner ist als k₁ bei der Vorwärtsbewegung, als Parameter berechnet wird. Der Generator 55 kann eine Einrichtung zum Berechnen der Werte von k₂ und V_R für jeden Schnitt enthalten, kann aber auch einen Speicher umfassen, in dem vorab berechnete Werte gespeichert sind.

Das Geschwindigkeitsreferenzsignal V_RE verringert sich vom Wert null auf einen negativen Wert und wird anschließend auf den Wert von V_R begrenzt. Wenn sich der Halter der Ausgangsstel­ lung annähert, läuft er an dem Ausgangsstellungssensor 20 vorbei, woraufhin der Längenzähler (L₂') 23 auf die zu der Ausgangsposition vorhandene Entfernung H_L - ΔL_H voreingestellt wird. Wenn sich der Zählstand in dem Längenzähler (L₂') 23 verringert und der Wert von V_D kleiner wird als V_R, wird in den Modus zur Positionierung während der Verzögerung eingetreten, um hierdurch das Zeitintervall t₆ für die Anhaltepositionierung vorwegzunehmen. Bei der Bestimmung von T_F und von L_2F und weiterhin auch bei der Bestimmung von k₂ und V_R, die durch den Generator 55 erzeugt werden, sind jedoch Fehler enthalten. Aufgrund dieser Fehler ist es folglich möglich, daß während der Rücklaufbewegung der Zustand auftritt, daß V_C größer oder gleich V_D' ist. In diesem Fall wird das Geschwindigkeitsreferenzsignal auf V_C umgeschaltet, und es verringert sich die Geschwindigkeit der Rückkehrbewegung mit der Beschleunigung bzw. Verzögerung k₁ ²α_m und läuft durch den Anhaltezustand (Stopp) hindurch, bevor zu der Be­ schleunigung für die Vorwärtsbewegung übergegangen wird, so daß keine Störungen auftreten.

Die Ergebnisse der Berechnungen mit Hilfe der Generatoren 54 und 55 oder der Inhalt, der in einem Speicher gespeichert ist, werden während eines an Ort und Stelle erfolgenden Probelaufs modifiziert oder einer Feineinstellung unterzogen. Zu diesem Zweck ist es eine geeignete Maßnahme, die Werte von k₁ und k₂, und insbesondere den Wert V_R durch manuelle Aktion mit Hilfe von Druckknöpfen bzw. Drucktasten 56 und 57 an Ort und Stelle zu modifizieren, wobei hierzu Speicher für die Generatoren 54 und 55 verwendet werden. Da die Werte von t_s und t_c in der Meßeinheit 50 zur Messung der Vorwärtsbewegungsstrecke gebildet werden, kann der durch den Generator 54 erhaltene Wert von k₁ zur Ermittlung des Werts von t₁ benutzt werden, wobei hierzu die folgende Berechnung durchgeführt wird: 2t₁ + t_s + t_c = T_F.

Wie bereits vorstehend im Zusammenhang mit Fig. 4 erläutert wurde, kann die Steuerfunktion, die bei der in Fig. 2 gezeigten Ausgestaltung zum größten Teil in Form von Hardwareschaltungen realisiert ist, auch durch Programme (Software) unter Verwendung eines Computers verwirklicht werden.

Im folgenden wird ein Beispiel vorgestellt. Bei einer Ausgestaltung, bei der eine Materialtrans­ portgeschwindigkeit V von 2 m/s und eine vorab festgelegte Behandlungslänge bzw. Bearbei­ tungslänge L von 4,8 m vorgesehen sind, wird die Beschleunigung α_m gemäß dem Stand der Technik sowohl hinsichtlich der Vorwärtsbewegung als auch hinsichtlich der Rücklaufbewegung so gewählt, daß sie gleich 10 m/s² ist, und es wird die Geschwindigkeit V_R der Rückwärtsbewe­ gung so gewählt, daß sie gleich 2 m/s oder gleich V ist. Der resultierende Geschwindigkeitsver­ lauf ist in Fig. 3A dargestellt. Wenn im Gegensatz hierzu die vorliegende Erfindung zum Einsatz kommt, wird die Beschleunigung der Vorwärtsbewegung so gewählt, daß sie gleich 10 m/s² ist, was dem gleichen Wert wie dem bei dem Stand der Technik gewählten Wert entspricht. Jedoch wird die Beschleunigung bei der Rücklaufbewegung so gewählt, daß die gleich 5 m/s² ist, und es wird die Geschwindigkeit V_R der Rücklaufbewegung so gewählt, daß sie gleich 0,75 m/s ist. Auf diese Weise kann ein Geschwindigkeitsverlauf, wie er in Fig. 3B gezeigt ist, für die Steuerung eingesetzt werden. Folglich ist das in dem Stand der Technik benutzte Zeitintervall t₆ für die Anhaltepositionierung verkürzt, und es sind die Beschleunigung für die Rücklaufbewegung und die Geschwindigkeit für die Rückkehrbewegung um eine entsprechende Größe verringert, so daß eine Steuerung der Rücklaufbewegung erzielt wird, die im Vergleich zu dem Stand der Technik für die Maschine gut verträglich ist.

Im folgenden wird ein weiteres Beispiel erläutert. Wenn die Geschwindigkeit V der Materialbe­ wegung gleich 1 m/s ist und wenn die vorab eingestellte Behandlungs- bzw. Bearbeitungslänge L₀ gleich 2,2 m ist, wird die Geschwindigkeit V_R der Rücklaufbewegung gemäß dem Stand der Technik so gewählt, daß sie gleich 2 m/s ist, und es wird die Beschleunigung bei der Vorwärts­ bewegung und die Beschleunigung bei der Rückwärtsbewegung beim Stand der Technik jeweils so gewählt, daß sie gleich α_m = 10 m/s² sind, so daß eine Steuerung durchgeführt wird, bei der sich der in Fig. 3C dargestellte Geschwindigkeitsverlauf ergibt. Wenn im Gegensatz hierzu die vorliegende Erfindung zum Einsatz kommt, können zum Beispiel eine Geschwindigkeit V_R für die Rücklaufbewegung von 0,75 m/s und eine Beschleunigung bei der Vorwärtsbewegung sowie eine Beschleunigung bei der Rücklaufbewegung von jeweils 5 m/s² benutzt werden, so daß eine Steuerung durchgeführt wird, bei der sich der in Fig. 3D gezeigte Geschwindigkeitsverlauf ergibt. Auch in diesem Fall ist das Zeitintervall t₆ gegenüber dem beim Stand der Technik auftretenden Zeitintervall verkürzt, und es kann die Beschleunigung sowohl bei der Vorwärtsbewegung als auch bei der Rücklaufbewegung im Vergleich mit dem Stand der Technik verringert werden, so daß eine Steuerung erzielt wird, die für die Maschine im wesentlichen gut verträglich ist.

Wie vorstehend erläutert, ist die vorliegende Erfindung nicht nur bei der Steuerung eines sich vorwärts und rückwärts bewegenden Schneidgeräts einsetzbar, sondern kann auch bei einer während der laufenden Bewegung erfolgenden Bearbeitung im Hinblick auf ein sich bewegendes Material zum Einsatz kommen, indem eine Vielzahl unterschiedlicher Bearbeitungseinrichtungen, wie zum Beispiel eine Bohreinrichtung, eine Kerbeinrichtung, eine Druckeinrichtung, eine Heizeinrichtung oder eine Überzugs- bzw. Überzugsschichtaufbringungseinrichtung, auf einem Bearbeitungsschlitten angebracht werden, und der Schlitten dazu gebracht wird, sich entlang des sich bewegenden Materials nach hinten und vorne zu bewegen. In einem solchen Fall kann das bei dem Ausführungsbeispiel beschriebene "Schneidgerät" als "Behandlungseinrichtung bzw. Bearbeitungseinrichtung" interpretiert werden und es kann das "Schneiden" als "Behandeln bzw. Bearbeiten" verstanden werden. Die vorstehend beschriebenen Erläuterungen sind bei einer solchen, sich nach vorne und hinten bewegenden Bearbeitungsmaschine direkt anwendbar.

Aus den vorstehenden Erläuterungen ergibt sich, daß mit der vorliegenden Erfindung eine numerische Steuerung erzielbar ist, die für die Maschine gut verträglich ist, die für die Maschine gut verträglich ist, indem ermöglicht ist, daß eine Beschleunigung, die so klein wie möglich ist, und eine Rücklaufgeschwindigkeit, die ebenfalls so klein wie möglich ist, automatisch auf der Grundlage der Materialgeschwindigkeit V und der vorab eingestellten Bearbeitungs- bzw. Behandlungslänge L₀ gewählt werden.

Bei dem beschriebenen Verfahren zum Steuern einer Bearbeitungsmaschine wird die Bearbei­ tungsperiode T = L₀/V auf der Grundlage einer voreingestellten Bearbeitungslänge L₀ und einer Materialbewegungsgeschwindigkeit V festgelegt. Die Beschleunigung bei der Vorwärtsbewegung wird so klein wie möglich unter Einhaltung der Anforderung, daß die Zeitdauer T_F für die Vorwärtsbewegung der Bearbeitungsmaschine (diese Zeitdauer T_F entspricht einem Vorwärtspo­ sitionierungsintervall t₁ + einem Einstellzeitintervall t_s + einem Bearbeitungszeitintervall t_c + einem Rücklaufbewegungsverzögerungszeitintervall t₂) gleich oder kleiner als T/2 ist, und unter Einhaltung der Anforderung festgelegt, daß der Ausdruck (t₁/2 + t_s) V einen gegebenen Wert annimmt. Sowohl die Beschleunigung bei der Rücklaufbewegung als auch die Geschwindigkeit der Rücklaufbewegung werden so klein wie möglich unter Einhaltung der Bedingung festgelegt, daß die Vorwärtsbewegungsstrecke gleich groß ist wie die Rückwärtsbewegungsstrecke und daß ein Anhaltepositionierungszeitintervall t₆ so nahe wie möglich auf einen minimalen Wert gebracht wird.

Claims (10)

1. Verfahren zur Steuerung einer numerisch gesteuerten, sich nach vorne und hinten bewegenden Bearbeitungsmaschine, bei der ein Unterschied zwischen einer Materialbewegungs­ strecke (L₁) und einer Bewegungsstrecke (L₂) der Bearbeitungsmaschine von einer voreingestell­ ten Bearbeitungsstrecke (L₀) zur Festlegung einer verbleibenden Länge subtrahiert werden, die dann in eine Geschwindigkeit zur Bildung einer Reststreckengeschwindigkeit umgewandelt wird, die ihrerseits von der Materialbewegungsgeschwindigkeit zur Bildung eines Geschwindigkeitsre­ ferenzsignals subtrahiert wird, wobei die Bearbeitungsmaschine in einen Beschleunigungsmodus eintritt, wenn die verbleibende Strecke in Richtung auf den Wert Null verringert ist, und eine während der Bewegung erfolgende Bearbeitung durchführt, während der sie dem Material in der Nähe der bei Null liegenden verbleibenden Strecke nachgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigung der Vorwärtsbewegung und/oder die Beschleunigung der Rückwärtsbewegung und/oder die Rückkehrbewegungsgeschwindigkeit der Bearbeitungsmaschine in Abhängigkeit von der Bearbeitungsperiode (T), die durch die voreinge­ stellte Bearbeitungsstrecke (L₀) und die Materialbewegungsgeschwindigkeit (V) bestimmt ist, und auch in Abhängigkeit von der Materialbewegungsgeschwindigkeit (V) modifiziert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zugelassen wird, daß sich die Bearbeitungsmaschine während eines längstmöglichen Intervalls eines Abschnitts der Bearbeitungsperiode (T) bewegen kann, der verbleibt, nachdem ein minimales Positionierungsein­ stellzeitintervall (t_s) und ein für die Bearbeitung erforderliches Zeitintervall (t_c) von der Bearbei­ tungsperiode (T) abgezogen sind, und der in der Nähe der bei Null liegenden verbleibenden Strecke liegt, wobei die Modifikation derart festgelegt ist, daß ein Koeffizient (k), der die Beschleunigung bei der Vorwärtsbewegung und bei der Rücklaufbewegung der Bearbeitungsma­ schine bestimmt, so verringert ist, daß eine kleinstmögliche Beschleunigung und eine kleinst­ mögliche Rücklaufgeschwindigkeit (V_R) erzielt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von benutzbaren Beschleunigungen vorab festgelegt sind, und daß die Modifikation dadurch erfolgt, daß ein kleinstmöglicher, benutzbarer Wert der Beschleunigung ausgewählt wird, der eine Vorwärtsbewegungszeitdauer für die Bearbeitungsmaschine ergibt, die gleich oder kleiner als die Hälfte der Bearbeitungsperiode ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von benutzbaren Beschleunigungen vorab festgelegt sind, und daß die Modifikation dadurch erfolgt, daß ein kleinstmöglicher, benutzbarer Wert für die Beschleunigung ausgewählt wird, der ab dem Beginn der Vorwärtsbewegung der Bearbeitungsmaschine bis zu dem Erreichen einer gegebenen Position notwendig ist, beispielsweise einem Punkt, bei dem die Bearbeitung eingeleitet wird, oder einem Punkt, bei dem die Rücklaufbewegung begonnen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahl aus einem Bereich erfolgt, bei dem die Vorwärtsbewegungsstrecke der Bearbeitungsmaschine gleich groß wie oder kleiner als die maximal mögliche Vorwärtsbewegungsstrecke ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Vielfalt von Maschinen, die ein Positionierungsintervall entweder vor oder nach der Bearbeitung in dem für die Bearbeitung erforderlichen Zeitintervall (t_c) erfordern, die Position, bei der die Vorwärtsbewegung der Bearbeitungsmaschine begonnen wird, um eine Größe vorverla­ gert ist, die dem Produkt aus dem entweder vor oder nach der Bearbeitung liegenden Positionie­ rungsintervall und der Materialbewegungsgeschwindigkeit (V) entspricht.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von verwendbaren Rücklaufbeschleunigungen und eine Mehrzahl von Rücklaufge­ schwindigkeiten vorab festgelegt sind und daß die Modifikation dadurch vorgenommen wird, daß eine solche Rücklaufbeschleunigung und eine solche Rücklaufgeschwindigkeit gewählt werden, die zu einem Materialpositionierungsintervall oder Anhaltepositionierungsintervall (t₆) für die Bearbeitungsmaschine führen, das gleich groß wie oder größer als ein minimales Intervall innerhalb der Restzeitdauer ist, die durch Subtrahieren der Vorwärtsbewegungszeitdauer (T_F) der Bearbeitungsmaschine von der Bearbeitungsperiode (T) gebildet ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Modifikation dadurch bewirkt wird, daß eine Rücklaufbeschleunigung und eine Rücklaufgeschwindigkeit aus einem Speicher unter Verwendung einer Adresse ausgelesen werden, die eine voreingestellte Bearbei­ tungsstrecke (L₀), eine Materialbewegungsgeschwindigkeit (V), eine Vorwärtsbewegungszeit­ dauer (T_F) der Bearbeitungsmaschine und eine Strecke (L_2F), um die die Bearbeitungsmaschine vorverlagert ist, enthält oder in Abhängigkeit von diesen Größen festgelegt ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Modifikation dadurch vorgenommen wird, daß eine Vorwärtsbeschleunigung aus einem Speicher unter Verwendung einer Adresse ausgelesen wird, die eine voreingestellte Bearbeitungsstrecke (L₀) und eine Materialbewegungsgeschwindigkeit (V) enthält.

10. Verfahren zur Steuerung einer numerisch gesteuerten, vorwärts und rückwärts be­ wegbaren Bearbeitungsmaschine, bei dem ein Unterschied zwischen einer Materialbewegungs­ strecke (L₁) und einer Bewegungsstrecke (L₂) der Bearbeitungsmaschine von einer voreingestell­ ten Bearbeitungsstrecke (L₀) zur Bildung einer verbleibenden Länge subtrahiert werden, die dann in eine Geschwindigkeit zur Erzielung einer Restlängengeschwindigkeit umgewandelt wird, die ihrerseits von einer Materialbewegungsgeschwindigkeit zur Erzielung eines Geschwindigkeitsrefe­ renzsignals subtrahiert wird, und bei dem die Bearbeitungsmaschine in einen Beschleunigungs­ modus eintritt, wenn die Restlänge in Richtung auf Null verringert ist, und eine während der Bewegung erfolgende Bearbeitung durchführt, während sie dem Material in der Nähe der bei Null liegenden Restlänge nachgeführt wird, gekennzeichnet durch den Schritt der Festlegung einer Beschleunigung, die kleiner ist als die maximal zulässige Beschleunigung, in Abhängigkeit von der voreingestellten Bearbei­ tungsstrecke (L₀) und der Materialbewegungsgeschwindigkeit (V).