DE202022101707U1 - Conventional lathe - Google Patents

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DE202022101707U1 DE202022101707.7U DE202022101707U DE202022101707U1 DE 202022101707 U1 DE202022101707 U1 DE 202022101707U1 DE 202022101707 U DE202022101707 U DE 202022101707U DE 202022101707 U1 DE202022101707 U1 DE 202022101707U1
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Abstract

Konventionelle Drehmaschine (D) mit einer Hauptspindel (D21), die von einem Hauptspindelmotor (D11) mit einer Motorregelung (D12) angetrieben wird, und mit einer Maschinensteuerung (D5), in der zumindest hinterlegt sind
- ein Regelparametersatz der Motorregelung (D12) für einen Normalhochlauf (PN) der Hauptspindel (D21) mit einer Aufspannung, die ein im Mittel normales Massenträgheitsmoment aufweist,
- zumindest ein Regelparametersatz der Motorregelung (D12) für einen Sanfthochlauf (PS1, PS2, PS3) mit reduzierter Antriebsdynamik der Hauptspindel (D21) mit einer Aufspannung, die ein im Mittel zumindest erhöhtes Massenträgheitsmoment aufweist,
- eine Zeitspanne (tm) nach der Aktivierung (t=0) des Hauptspindelmotors (D11), und
- zumindest ein Schwellwert (MS1, MS2, MS3) für das Momentan-Drehmoment (Mmom) des Hauptspindelmotors (D11), der einem Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf (PS1, PS2, PS3) der Hauptspindel (D21) zugeordnet ist, wobei die Maschinensteuerung (D5) so ausgebildet ist, dass diese
- bei einer Aktivierung (t=0) des Hauptspindelmotors (D11) der Motorregelung (D12) den Regelparametersatz für den Normalhochlauf (PN) bereitstellt,
- in der Zeitspanne (tm) das Momentan-Drehmoment (Mmom) überwacht, und
- der Motorregelung (D12) des Hauptspindelmotors D11) an Stelle des Regelparametersatzes für den Normalhochlauf (PN) einen Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf (PS1, PS2, PS3) für den weiteren Hochlauf bereitstellt, wenn während der Zeitspanne (tm) im Momentan-Drehmoment (Mmom) eine Überschreitung des einem Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf (PS1, PS2, PS3) zugeordneten Schwellwertes (MS1, MS2, MS3) detektiert wurde.

Figure DE202022101707U1_0000
Conventional lathe (D) with a main spindle (D21), which is driven by a main spindle motor (D11) with a motor controller (D12), and with a machine control (D5) in which at least
- a control parameter set of the motor control (D12) for a normal run-up (P N ) of the main spindle (D21) with a clamping that has a normal mass moment of inertia on average,
- at least one control parameter set of the motor control (D12) for a soft start (P S1 , P S2 , P S3 ) with reduced drive dynamics of the main spindle (D21) with a clamping that has an average at least increased mass moment of inertia,
- a period of time (t m ) after activation (t=0) of the main spindle motor (D11), and
- At least one threshold value (M S1 , M S2 , M S3 ) for the instantaneous torque (M mom ) of the main spindle motor (D11), which corresponds to a set of control parameters for a soft run-up (P S1 , P S2 , P S3 ) of the main spindle (D21) is assigned, wherein the machine control (D5) is designed so that this
- when the main spindle motor (D11) is activated (t=0), the motor control (D12) provides the control parameter set for the normal run-up (P N ),
- in the period of time (t m ) the instantaneous torque (M mom ) monitored, and
- the motor control (D12) of the main spindle motor D11) instead of the control parameter set for the normal run-up (P N ) provides a set of control parameters for a soft run-up (P S1 , P S2 , P S3 ) for further run-up if during the time period (t m ) in the instantaneous torque (M mom ) an exceeding of the threshold value ( MS1 , MS2 , MS3 ) assigned to a set of control parameters for a soft run-up (PS1, PS2 , PS3 ) was detected.
Figure DE202022101707U1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine konventionelle DrehmaschineThe invention relates to a conventional lathe

Unter einer konventionellen Drehmaschine wird bei der Erfindung eine handgesteuerte Drehmaschine ohne numerische Steuerung verstanden. Drehmaschinen dieser Art sind z.B. in DIN EN ISO 23125:2010-10 beschrieben und werden dort als Maschinen der Bauart 1 bezeichnet. Solche Drehmaschinen sind zur manuellen Bedienung durch eine Person vorgesehen und mit einfachen Steuerungen ausgestattet. Der Betrieb der Maschine wird von einer Bedienperson visuell überwacht. Eine konventionelle Drehmaschine ist in der Regel mit einer Zugspindel zum Antrieb eines Bettschlittens auf einem Maschinenbett ausgestattet. Zudem ist zum Antrieb der Hauptspindel ein Hauptspindelmotor vorhanden, dessen Rotation mittels einer mechanischen Übertragungsvorrichtung, die in der Regel einen Riementrieb enthält, auf die Hauptspindel übertragen wird. Zudem kann eine konventionelle Drehmaschine mit einer Leitspindel ausgestattet sein, worüber der Bettschlitten, besonders in der Betriebsart Gewindeschneiden, an Stelle der Zugspindel angetrieben wird. Eine solche konventionelle Drehmaschine ist z.B. aus der DE 202019104050 U1 bekannt.Under a conventional lathe is understood in the invention, a hand-controlled lathe without numerical control. Lathes of this type are described, for example, in DIN EN ISO 23125:2010-10 and are referred to there as type 1 machines. Such lathes are designed to be operated manually by one person and are equipped with simple controls. The operation of the machine is visually monitored by an operator. A conventional lathe is usually equipped with a feed screw to drive a bed slide on a machine bed. In addition, there is a main spindle motor for driving the main spindle, the rotation of which is transmitted to the main spindle by means of a mechanical transmission device, which usually contains a belt drive. In addition, a conventional lathe can be equipped with a lead screw, which drives the bed slide instead of the feed screw, especially in the thread cutting mode. Such a conventional lathe is for example from the DE 202019104050 U1 known.

Nachfolgend wird unter dem Begriff der Aufspannung die Summe aus dem aktuell an der Hauptspindel angebrachten Spannmittel und dem jeweils darin gehaltenen Werkstück verstanden. Jede Aufspannung weist auf Grund von deren Gesamtmasse und der Verteilung der Masse um die Rotationsachse der konventionellen Drehmaschine ein Massenträgheitsmoment auf. Hiervon werden insbesondere das Hochlaufverhalten und die Belastung des Hauptspindelmotors einschließlich der mechanischen Übertragungsvorrichtung maßgeblich beeinflusst. Der Begriff Massenträgheitsmoment für eine rotierende Aufspannung, d.h. ein Spannmittel mit einem Werkstück, kann zur Vereinfachung auch mit Massenträgheit oder Trägheit abgekürzt werden.In the following, the term clamping is understood to mean the sum of the clamping device currently attached to the main spindle and the workpiece held in it. Each setup has a mass moment of inertia due to its total mass and the distribution of the mass around the axis of rotation of the conventional lathe. In particular, the run-up behavior and the load on the main spindle motor, including the mechanical transmission device, are significantly influenced by this. The term mass moment of inertia for a rotating clamping, i.e. a clamping device with a workpiece, can also be abbreviated to mass inertia or inertia for the sake of simplicity.

Bei einer Werkstückbearbeitung auftretende Überlastungszustände der Antriebe und Mechanik, z.B. hervorgerufen durch die Vorgabe zu großer Vorschubgeschwindigkeiten und Spantiefen, können durch einen Bediener erkannt und mit entsprechenden Maschineneingriffen beseitigt wird. Dies ist bei einem Anlauf einer konventionellen Drehmaschine nicht möglich. Ein Eingriff zur Vermeidung einer Überlastung ist einem Bediener erst nach einem vollständigen Hochlauf der konventionellen Drehmaschine möglich. Selbst erfahrenen Bedienern ist eine Abschätzung, ob bei einer bestimmten Aufspannung eine Überlastung einer einfachen, konventionellen Drehmaschine während eines Anlaufs zu befürchten ist, nicht sicher möglich.Overload states of the drives and mechanics that occur during workpiece processing, e.g. caused by the specification of excessive feed speeds and cutting depths, can be recognized by an operator and eliminated with appropriate machine interventions. This is not possible when starting a conventional lathe. An operator can only intervene to avoid overloading after the conventional lathe has fully started up. Even experienced operators are not able to reliably estimate whether a simple, conventional lathe is likely to be overloaded during start-up with a certain setup.

So kann bei einem Hochlauf der Hauptspindel einer konventionellen Drehmaschine mit einer Aufspannung, die zumindest ein im Mittel erhöhtes Massenträgheitsmoment aufweist, von der Motorregelung eine hohe Antriebsdynamik auf den Hauptspindelmotor ausgeübt werden. Dabei können besonders auf die Komponenten der mechanischen Übertragungsvorrichtung, z.B. einen Riementrieb, unerwünscht hohe mechanische Belastungen einwirken. Diese können einen erhöhten Verschleiß, einen unerwünschten Schlupf in der Übertragungsvorrichtung, z.B. ein Rutschen des Riementriebs, und im äußersten Fall ein Versagen, z.B. ein Zerreisen des Riementriebs, zur Folge haben. Es kann auch die sichere Einspannung eines Werkstücks im Spannmittel beeinträchtigt werden und sich das Werkstück lösen.Thus, when the main spindle of a conventional lathe is started up with a clamping that has at least an increased mass moment of inertia on average, high drive dynamics can be exerted on the main spindle motor by the motor control. Undesirably high mechanical loads can act on the components of the mechanical transmission device, e.g. a belt drive. These can result in increased wear, undesired slippage in the transmission device, e.g. slipping of the belt drive, and in extreme cases failure, e.g. tearing of the belt drive. The secure clamping of a workpiece in the clamping device can also be impaired and the workpiece can become detached.

Weiterhin können bei einem solchen Hochlauf auch Schwingungen im Drehzahlverlauf der Hauptspindel auftreten. Insbesondere bei Erreichen der Solldrehzahl können Überschwingen auftreten. Diese können einen weiteren Verschleiß in der konventionellen Drehmaschine zur Folge haben. Insbesondere kann die Vollendung eines Hochlaufs hierdurch unerwünscht verzögert werden. Ein Bediener muss dann unter Umständen mit dem Beginn der Bearbeitung eines Werkstücks warten, bis die Drehzahlschwankungen der Hauptspindel ausreichend abgeklungen sind und die Hauptspindeldrehzahl als weitgehend konstant angesehen werden kann.Furthermore, during such a run-up, vibrations can also occur in the speed profile of the main spindle. Overshooting can occur in particular when the setpoint speed is reached. These can result in further wear in the conventional lathe. In particular, the completion of a run-up can be undesirably delayed as a result. Under certain circumstances, an operator then has to wait before beginning the machining of a workpiece until the speed fluctuations of the main spindle have subsided sufficiently and the main spindle speed can be regarded as largely constant.

Diese unerwünschten Wirkungen treten in zunehmenden Maß mit Zunahme des vom Hauptantrieb jeweils zu beschleunigenden mittleres Massenträgheitsmoments an der Hauptspindel auf, d.h. bei einer Aufspannung mit einem erhöhten, hohen bzw. sehr hohen Massenträgheitsmoment.These undesired effects occur to an increasing extent with the increase in the average mass moment of inertia to be accelerated by the main drive on the main spindle, i.e. when clamping with an increased, high or very high mass moment of inertia.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine konventionelle Drehmaschine anzugeben, wobei der Antrieb der Hauptspindel auch bei einer Aufspannung, die ein erhöhtes Massenträgheitsmoment aufweist, verschleißarm und schnell hochläuft.The invention is based on the object of specifying a conventional lathe in which the drive of the main spindle runs up quickly and with little wear, even when clamped with an increased mass moment of inertia.

Die Aufgabe wird gelöst mit der im Anspruch 1 angegebenen konventionellen Drehmaschine. Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.The object is achieved with the conventional lathe specified in claim 1 . Advantageous further developments of the invention are specified in the respective dependent claims.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung betrifft eine konventionelle Drehmaschine mit einer Hauptspindel, die von einem Hauptspindelmotor mit einer Motorregelung angetrieben wird und über eine Maschinensteuerung verfügt.The device according to the invention relates to a conventional lathe with a main spindle, which is driven by a main spindle motor with motor control and has a machine controller.

Der Hauptspindelmotor einer erfindungsgemäßen konventionellen Drehmaschine wird von einer Motorregelung betrieben, deren Regelparameter in einer Maschinensteuerung hinterlegt sind. Die Regelung und deren Regelparameter sind so gewählt, dass die Hauptspindel mit der jeweils daran befindlichen Aufspannung nach einer Aktivierung, d.h. einer Einschaltung des Hauptspindelmotors und einem mit der Drehzahl 0 beginnenden Anlauf, eine gewünschte Drehzahl möglichst in einer vergebenen Hochlaufzeit erreicht. Die Motorregelung ist somit vorzugsweise als eine Drehzahlregelung für die Hauptspindel ausgeführt.The main spindle motor of a conventional lathe according to the invention is operated by a motor controller whose control parameters are stored in a machine controller. the Control and its control parameters are selected in such a way that the main spindle with the respective clamping device after activation, ie switching on the main spindle motor and starting with speed 0, reaches a desired speed as far as possible in an allocated run-up time. The motor control is thus preferably implemented as a speed control for the main spindle.

Eine konventionelle Drehmaschine gemäß der Erfindung ist eine handgesteuerte Drehmaschine ohne numerische Steuerung. Drehmaschinen dieser Art sind z.B. in der DIN EN ISO 23125:2010-10 beschrieben und werden dort als Maschinen der Bauart 1 bezeichnet. Solche Drehmaschinen sind mit einfachen Steuerungen ausgestattet und zur manuellen Bedienung durch eine Person vorgesehen. Der Betrieb der Drehmaschine wird von der Bedienperson visuell überwacht. In der Praxis sind konventionelle Drehmaschinen häufig mit einer Zugspindel zum Antrieb des Bettschlittens ausgestattet. Es kann zusätzlich eine Leitspindel vorhanden sein. Hierüber kann der Bettschlitten nach Kopplung mit einer Schlossmutter besonders in der Betriebsart Gewindeschneiden an Stelle der Zugspindel angetrieben werden.A conventional lathe according to the invention is a manual lathe without numerical control. Lathes of this type are described, for example, in DIN EN ISO 23125:2010-10 and are referred to there as type 1 machines. Such lathes are equipped with simple controls and are intended for manual operation by one person. The operation of the lathe is visually monitored by the operator. In practice, conventional lathes are often equipped with a feed spindle to drive the bed slide. A lead screw can also be present. This can be used to drive the bed slide after coupling it with a lock nut instead of the feed spindle, especially in the thread cutting mode.

Erfindungsgemäß sind in der Maschinensteuerung der konventionellen Drehmaschine hinterlegt ein Regelparametersatz für die Motorregelung für den Normalhochlauf der Hauptspindel mit einer Aufspannung, die ein im Mittel normales Massenträgheitsmoment aufweist, sowie zumindest einen Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf mit reduzierter Antriebsdynamik der Hauptspindel mit einer Aufspannung, die ein im Mittel zumindest erhöhtes Massenträgheitsmoment aufweist. Ein Normalhochlauf bzw. Sanfthochlauf kann auch als ein Hochlauf der Hauptspindeldrehzahl mit einer Normalbeschleunigung bzw. Sanftbeschleunigung bezeichnet werden.According to the invention, a control parameter set for the motor control for the normal run-up of the main spindle with a setting that has a normal mass moment of inertia on average is stored in the machine control of the conventional lathe, as well as at least one control parameter set for a soft run-up with reduced drive dynamics of the main spindle with a set-up that has an im Medium has at least increased moment of inertia. A normal run-up or soft run-up can also be referred to as a run-up of the main spindle speed with a normal acceleration or soft acceleration.

Bei der Erfindung wird ein mittleres Massenträgheitsmoment einer Aufspannung als normal bezeichnet, wenn diese z.B. ein Standard-Spannfutter als Spannmittel und ein üblicherweise auf einer konventionellen Drehmaschine zu bearbeitendes Werkstück mit mittleren Abmessungen umfasst, z.B. eine gestreckte Welle mit einem durchschnittlichen Durchmesser. Unter einem durchschnittlichen Durchmesser wird bei der Erfindung ein Wert verstanden, der annähernd im mittleren Bereich der maximal zulässigen Umlaufdurchmesser von Werkstücken über dem Planschlitten liegt, die an der Hauptspindel der jeweiligen konventionellen Drehmaschine fixierbar sind. Weiterhin wird bei der Erfindung ein mittleres Massenträgheitsmoment einer Aufspannung als erhöht bezeichnet, wenn diese z.B. eine Planscheibe als Spannmittel und ein zu Werkstück mit einem größeren Durchmesser umfasst. Dies beruht darauf, dass eine Planscheibe Massen aufweist, die im Vergleich zu einem Standard-Spannfutter in einem größeren Radius vom Drehzentrum entfernt angeordnet sind. Entsprechendes gilt für ein übergroßes Werkstück mit einem größeren Durchmesser.In the case of the invention, a medium moment of inertia of a clamping is referred to as normal if this includes, for example, a standard chuck as clamping means and a workpiece with medium dimensions that is usually to be machined on a conventional lathe, for example a straight shaft with an average diameter. In the context of the invention, an average diameter is understood to mean a value which is approximately in the middle range of the maximum permissible swing diameter of workpieces above the cross slide which can be fixed on the main spindle of the respective conventional lathe. Furthermore, in the case of the invention, an average mass moment of inertia of a clamping is referred to as increased if this includes, for example, a face plate as clamping means and a workpiece with a larger diameter. This is because a faceplate has masses located at a greater radius from the center of rotation compared to a standard chuck. The same applies to an oversized workpiece with a larger diameter.

Weiterhin wird bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung ein mittleres Massenträgheitsmoment einer Aufspannung als hoch bezeichnet, wenn diese z.B. eine große Planscheibe als Spannmittel sowie ein Werkstück mit großem Durchmesser und außenliegenden Massen umfasst, z.B. ein Rohr. Schließlich wird bei der vorliegenden Erfindung ein mittleres Massenträgheitsmoment einer Aufspannung als sehr hoch bezeichnet, wenn diese z.B. ein für die jeweilige Drehmaschine größtmögliches Spannmittel sowie ein Werkstück mit einem sehr großen Durchmesser und sehr großen außenliegenden Massen aufweist. Ein Beispiel für ein solches Werkstück ist z.B. ein dickwandiges Rohr, welches einen so großen Durchmesser aufweist, dass es mit einem kleinen bzw. geringstmöglichen Abstand noch kollisionsfrei über dem Planschlitten angeordnet werden kann.Furthermore, in a further, particularly advantageous embodiment of the invention, an average mass moment of inertia of a clamping is referred to as high if, for example, it includes a large face plate as clamping means and a workpiece with a large diameter and external masses, e.g. a pipe. Finally, in the case of the present invention, an average mass moment of inertia of a clamping is referred to as very high if, for example, it has the largest possible clamping device for the respective lathe and a workpiece with a very large diameter and very large external masses. An example of such a workpiece is e.g. a thick-walled tube, which has such a large diameter that it can be arranged over the cross slide with a small or smallest possible distance without collision.

Es ist bei der Erfindung besonders vorteilhaft, dass die beim Betrieb einer konventionellen Drehmaschine typischerweise auftretenden Aufspannungen und deren Massenträgheitsmomente in Wertebereiche geordnet sind, d.h. zumindest in einen Wertebereich für Aufspannungen mit einem im Mittel normalen Massenträgheitsmoment, sowie einem weiteren im Vergleich dazu im Mittel erhöhten Massenträgheitsmoment. Bei einer weiteren Ausführung der Erfindung können die Massenträgheitsmomente bei besonders wuchtigen und von den normalen Verhältnissen abweichenden Aufspannungen vorteilhaft noch weiter strukturiert werden, d.h. in Wertebereiche für erhöhte, hohe und sehr hohe Massenträgheitsmomente. Diese stufenartige Zuordnung von Massenträgheitsmomentbereichen zu typischerweise beim Betrieb einer konventionellen Drehmaschine auftretenden Aufspannungen bietet eine besonders vorteilhafte und einfache Weise, das Anlaufverhalten einer konventionellen Drehmaschine gemäß der Erfindung zu verbessern.It is particularly advantageous in the invention that the clampings that typically occur during the operation of a conventional lathe and their moments of inertia are classified in value ranges, i.e. at least in a value range for clampings with a normal mass moment of inertia on average, as well as another mass moment of inertia that is increased on average . In a further embodiment of the invention, the mass moments of inertia can advantageously be further structured in the case of particularly heavy clampings that deviate from the normal conditions, i.e. in value ranges for increased, high and very high mass moments of inertia. This gradual assignment of mass moment of inertia ranges to clampings that typically occur during the operation of a conventional lathe offers a particularly advantageous and simple way of improving the starting behavior of a conventional lathe according to the invention.

Bei der Erfindung enthält ein Regelparametersatz für einen Normalhochlauf der Hauptspindel Regelparameter, welche für die Beschleunigung einer Aufspannung mit einem im Mittel normalen, d.h. durchschnittlichen Massenträgheitsmoment angepasst sind. Mit diesen Parametern kann die Motorregelung die Hauptspindel mit einer derartigen Aufspannung in einer üblichen Hochlaufzeit vom Stillstand bis zum Erreichen einer Solldrehzahl anfahren. Dabei werden die beteiligten Bauteile in der mechanischen Drehmoment-Übertragungsvorrichtung im Antriebsstrang der konventionellen Drehmaschine, z.B. ein Antriebsriemen, in einem normalen Ausmaß beansprucht, d.h. weitgehend verschleißarm und ohne dynamische Überlastungen.In the case of the invention, a set of control parameters for a normal run-up of the main spindle contains control parameters which are adapted for the acceleration of a clamping with a normal, ie average, mass moment of inertia on average. With these parameters, the motor control can approach the main spindle with such a clamping in a normal run-up time from standstill until a target speed is reached. The components involved in the mechanical torque transmission direction in the drive train of the conventional lathe, eg a drive belt, is stressed to a normal extent, ie largely low-wear and without dynamic overloads.

Ein Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf enthält erfindungsgemäß Regelparameter, welche für die Beschleunigung der Hauptspindel mit Aufspannungen angepasst sind, die ein für eine konventionelle Drehmaschine durchschnittliches Massenträgheitsmoment überschreiten. Darin sind die Regelparameter im Vergleich zu einem Regelparametersatz für den Normalhochlauf so angepasst, dass die Motorregelung eine geringere Antriebsdynamik entwickelt. Es treten sanftere Geschwindigkeitsübergänge der Hauptspindel mit der daran gehaltenen Aufspannung zwischen Beschleunigungs- und Bremsabschnitten, auch Entschleunigungsabschnitte genannt, sowie möglichen dazwischen liegenden Abschnitten mit konstanter Beschleunigung auf. Wegen der auf diese Weise verlängerten Regelungs- und Vorgangszeiten wird das Auftreten von Belastungsspitzen durch ruckartige Regeleingriffe verhindert, die für eine Beschleunigung von Aufspannungen mit erhöhten Massenträgheitsmomenten bei einer konventionellen Drehmaschine nicht angemessen wären.According to the invention, a set of control parameters for a soft start-up contains control parameters which are adapted for the acceleration of the main spindle with clampings which exceed an average mass moment of inertia for a conventional lathe. In this, the control parameters are adjusted in comparison to a set of control parameters for normal run-up in such a way that the motor control develops lower drive dynamics. There are smoother speed transitions of the main spindle with the fixture held on it between acceleration and deceleration sections, also called deceleration sections, as well as possible intermediate sections with constant acceleration. Due to the extended control and process times in this way, the occurrence of load peaks due to jerky control interventions is prevented, which would not be appropriate for accelerating clampings with increased mass moments of inertia on a conventional lathe.

Gemäß der Erfindung ist in der Maschinensteuerung weiterhin eine Zeitspanne hinterlegt, welche nach Aktivierung des Hauptspindelmotors abläuft. Die Dauer der Zeitspanne deckt erfindungsgemäß beginnend mit einem Stillstand die erste Anlaufphase des Hauptspindelmotors mit der Inbewegungsetzung der Hauptspindel sowie der daran fixierten Aufspannung ab.According to the invention, a period of time is also stored in the machine control, which expires after activation of the main spindle motor. According to the invention, the duration of the period of time covers, beginning with a standstill, the first start-up phase of the main spindle motor with the setting in motion of the main spindle and the clamping fixed thereto.

Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung umfasst die Zeitspanne zumindest die Losreißphase der Hauptspindel unmittelbar nach einer Aktivierung des Hauptspindelmotors. Bei einer konventionellen Drehmaschine kann die Zeitspanne bevorzugt einen im Bereich von 200 bis 800 Millisekunden liegenden Zeitraum umfassen. Eine solche Dauer ist zweckmäßig, da diese einerseits lang genug für die erfindungsgemäße Überwachung des Momentan-Drehmoments und andererseits so kurz wie möglich ist, sodass die Beschleunigung der Hauptspindel überwiegend unter Anwendung eines für die jeweilige Massenträgheit geeigneten Regelparametersatzes erfolgt, d.h. entweder weiterhin mit dem für den Normalhochlauf oder für einen Sanfthochlauf.In an advantageous embodiment of the invention, the period of time includes at least the tearing away phase of the main spindle immediately after activation of the main spindle motor. In a conventional lathe, the period of time may preferably be in the range of 200 to 800 milliseconds. Such a duration is expedient because, on the one hand, it is long enough for the monitoring of the instantaneous torque according to the invention and, on the other hand, it is as short as possible so that the main spindle is mainly accelerated using a set of control parameters suitable for the respective mass inertia, i.e. either continue to use the normal startup or for a soft startup.

Erfindungsgemäß ist in der Maschinensteuerung weiterhin zumindest ein Schwellwert für das Momentan-Drehmoment des Hauptspindelmotors hinterlegt und dieser einem Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf der Hauptspindel zugeordnet. Der Schwellwert für das Momentan-Drehmoment stellt eine Grenze dar. Diese ist vorteilhaft so gewählt, dass bei deren Überschreitung die Einwirkung eines Regelparametersatzes für einen Sanfthochlauf der Hauptspindel auf die Motorregelung zu einem für die konventionelle Drehmaschine günstigeren Anlaufverhalten mit reduzierter Antriebsdynamik führen würde.According to the invention, at least one threshold value for the instantaneous torque of the main spindle motor is also stored in the machine control and assigned to a control parameter set for a soft start-up of the main spindle. The threshold value for the instantaneous torque represents a limit. This is advantageously selected in such a way that if it is exceeded, the effect of a set of control parameters for a soft start-up of the main spindle on the motor control would lead to a more favorable start-up behavior with reduced drive dynamics for the conventional lathe.

Um dies zu erreichen, ist die Maschinensteuerung gemäß der Erfindung so ausgebildet, dass diese bei einer Aktivierung des Hauptspindelmotors der Motorregelung zunächst den Regelparametersatz für den Normalhochlauf bereitstellt und in der Zeitspanne insbesondere unmittelbar nach der Aktivierung das Momentan-Drehmoment überwacht. Wurde während der Zeitspanne von der Maschinensteuerung im Momentan-Drehmoment eine Überschreitung des dem Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf zugeordneten Schwellwerts detektiert, so wird der Motorregelung des Hauptspindelmotors an Stelle des Regelparametersatzes für den Normalhochlauf der dem überschrittenen Schwellwert zugeordnete Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf für den weiteren Hochlauf bereitstellt.In order to achieve this, the machine control according to the invention is designed in such a way that when the main spindle motor is activated, it initially provides the motor control with the set of control parameters for normal run-up and monitors the instantaneous torque in the period of time, particularly immediately after activation. If, during the period of time, the machine controller detects that the threshold value assigned to the control parameter set for a soft start-up has been exceeded in the instantaneous torque, the motor control of the main spindle motor is provided with the control parameter set assigned to the exceeded threshold value for a soft start-up for the further start-up instead of the control parameter set for normal start-up .

Die Zeitspanne kann zweckmäßig so gewählt werden, dass diese einerseits lang genug für die Ermittlung eines repräsentativen Drehmomentverlaufs und andererseits so kurz wie möglich ist, sodass die Beschleunigung der Hauptspindel nur sehr kurzzeitig unter Einsatz eines u.U. ungeeigneten Regelparametersatzes erfolgt.The period of time can be selected so that it is long enough to determine a representative torque curve and as short as possible so that the main spindle is only accelerated for a very short time using a set of control parameters that may be unsuitable.

Bei der Erfindung erfolgt somit eine Aktivierung des Hauptspindelmotors regelmäßig derart, dass von der Maschinensteuerung zunächst der Regelparametersatz für den Normalhochlauf bereitgestellt und von dieser von der Motorregelung verarbeitet wird. Die Drehmaschine läuft mit derartigen Randbedingungen aus dem Stillstand an. Im Normalfall, d.h. bei einer Aufspannung mit einer im Mittel normalen Massenträgheit, sind diese passend und führen in gewünschter Weise zu einem Hochlauf ohne Maschinenüberlastungen. Wird dagegen eine Verletzung des Schwellwerts detektiert, so wird nach Ablauf der Zeitspanne, d.h. möglichst kurzzeitig nach der Aktivierung, der Regelparametersatz in der Motorregelung von der Maschinensteuerung durch einen Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf ausgetauscht. Der Hochlauf der Drehmaschine erfolgt nur kurzzeitig nach der Aktivierung mit einem ungünstigen Parametersatz, so dass Maschinenüberlastungen kaum Auswirkungen hervorrufen können. Der überwiegende weitere Teil des Hochlaufs erfolgt dann unter Einwirkung eines günstigeren Parametersatzes bei reduzierter Antriebsdynamik.In the case of the invention, the main spindle motor is thus activated regularly in such a way that the control parameter set for normal run-up is first provided by the machine control and processed by the motor control. The lathe starts from standstill with such boundary conditions. In the normal case, i.e. in the case of a clamping with a normal mass inertia on average, these are suitable and lead to a run-up in the desired manner without overloading the machine. If, on the other hand, a violation of the threshold value is detected, after the time period has expired, i.e. as quickly as possible after activation, the control parameter set in the engine control system is replaced by the machine control system with a control parameter set for a soft start-up. The lathe starts up only briefly after activation with an unfavorable set of parameters, so that machine overloads can hardly have any effects. The predominant further part of the run-up then takes place under the influence of a more favorable set of parameters with reduced drive dynamics.

Bei Aktivierung des Hauptspindel wird diese durch den Hauptspindelmotor zunächst mit einem Regelparametersatz für einen Normalhochlauf in Rotation versetzt. Während der Zeitspanne wird das vom Hauptspindelmotor unter Anwendung des Regelparametersatz für einen Normalhochlauf erzeugte und auf die Hauptspindel übertragene Momentan-Drehmoment von der Maschinensteuerung erfasst und aufgezeichnet. Unter dem Begriff Momentan-Drehmoment wird der aktuelle Drehmomentistwert verstanden, der vom Hauptspindelmotor insbesondere zur Beschleunigung der Hauptspindel mit einer daran befestigten Aufspannung bei einem Maschinenhochlauf aufgebracht wird. Weist der während der Zeitspanne erfasste Verlauf des Momentan-Drehmoments eine Überschreitung eines hinterlegten Schwellwerts auf, wird durch die Maschinensteuerung in dem Regler des Hauptspindelmotors der Regelparametersatz für einen Normalhochlauf mit dem diesem Schwellwert zugeordneten Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf ersetzt und die Beschleunigung der Hauptspindel mit diesem Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf bis zum Erreichen der gewünschten Drehzahl fortgesetzt. Das während der Zeitspanne mit einem Regelparametersatz für einen Normalhochlauf auftretende maximale Drehmoment des Hauptspindelmotors dient somit als Indikator für die Massenträgheit der zu beschleunigenden Aufspannung, sodass nach Ablauf der Zeitspanne ein für die abgeleitete Massenträgheit der jeweiligen Aufspannung geeigneter Regelparametersatz von der Maschinensteuerung an den Regler übergeben und die Beschleunigung mit diesem Regelparametersatz fortgesetzt wird. Auf diese Weise wird vorteilhaft das Beschleunigungsverhalten und die Dynamik des Hauptspindelmotors individuell auf die Massenträgheit der jeweiligen Aufspannung angepasst und harmonisiert.When the main spindle is activated, it is initially set in rotation by the main spindle motor with a set of control parameters for a normal run-up. During the period that will The instantaneous torque generated by the main spindle motor using the set of control parameters for a normal run-up and transmitted to the main spindle is recorded and recorded by the machine control system. The term instantaneous torque is understood to mean the current actual torque value which is applied by the main spindle motor in particular to accelerate the main spindle with a clamping device attached to it when the machine is started up. If the course of the instantaneous torque recorded during the period of time shows that a stored threshold value is exceeded, the machine control in the controller of the main spindle motor replaces the set of control parameters for a normal run-up with the set of control parameters assigned to this threshold value for a soft run-up and the acceleration of the main spindle with this set of control parameters continued for a smooth run-up until the desired speed is reached. The maximum torque of the main spindle motor that occurs during the period of time with a control parameter set for a normal run-up thus serves as an indicator for the mass inertia of the clamping to be accelerated, so that after the period of time has elapsed, a control parameter set suitable for the derived mass inertia of the respective clamping is transferred from the machine control to the controller and the acceleration is continued with this set of control parameters. In this way, the acceleration behavior and the dynamics of the main spindle motor are individually adapted and harmonized to the mass inertia of the respective clamping.

Vorteilhaft wird der Regelparametersatz, der mit Hilfe der Erfindung während der Zeitspanne als optimal erkannt wurde, d.h. der ursprüngliche Regelparametersatz für den Normalhochlauf oder ein ausgetauschter Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf, auch für den weiteren Betrieb der konventionellen Drehmaschine und die Durchführung der vorgesehenen Werkstückbearbeitungen beibehalten.Advantageously, the control parameter set that was recognized as optimal with the help of the invention during the period of time, i.e. the original control parameter set for normal startup or an exchanged control parameter set for soft startup, is also retained for the further operation of the conventional lathe and the implementation of the intended workpiece machining.

Die Erfindung bietet den besonderen Vorteil, dass ein verschleißarmer Hochlauf einer konventionellen Drehmaschine automatisch auch dann möglich ist, wenn ein Maschinenbediener das Vorhandensein einer Aufspannung mit einem unerwünscht hohen Massenträgheitsmoment nicht bemerkt, oder deren Ausmaß nicht abschätzen kann. Die Erfindung ermöglicht der Maschinensteuerung eine Beobachtung der Art der jeweiligen Aufspannung an der Hauptspindel in der Zeitspanne insbesondere unmittelbar nach der Aktivierung des Hauptspindelmotors. Erfindungsgemäß wird hierzu das insbesondere in der Losreißphase nach der Aktivierung des Hauptspindelmotors von der Motorregelung aktuell aufgebrachte Drehmoment überwacht, um Hauptspindel und Aufspannung in Bewegung zu setzen. Die Maschinensteuerung kann hieraus ableiten, ob es sich bei der jeweiligen Aufspannung um eine übliche, mit einem im Mittel als normal anzusehendes Massenträgheitsmoment, oder eine unüblich, mit einem im Mittel als überhöht anzusehendes Massenträgheitsmoment, handelt und durch Anpassung des Regelparametersatzes eine optimale Antriebsdynamik einstellen.The invention offers the particular advantage that a low-wear run-up of a conventional lathe is also possible automatically if a machine operator does not notice the presence of a clamping with an undesirably high mass moment of inertia or cannot estimate the extent thereof. The invention enables the machine controller to monitor the type of clamping on the main spindle in the period of time, in particular immediately after the activation of the main spindle motor. According to the invention, the torque currently applied by the motor control, particularly in the breakaway phase after the activation of the main spindle motor, is monitored in order to set the main spindle and clamping device in motion. From this, the machine control can deduce whether the respective clamping is normal, with a mass moment of inertia that can be considered normal on average, or unusual, with a mass moment of inertia that can be considered excessive on average, and can set optimal drive dynamics by adapting the control parameter set.

Insbesondere wird an einer erfindungsgemäßen Drehmaschine vorteilhaft das Auftreten von Belastungsspitzen in der Übertragungsvorrichtung zwischen Hauptspindelmotor und Hauptspindel sowie der Verschleiß reduziert. Weiterhin werden durch die Harmonisierung der Beschleunigung Schwingungen im Drehzahlverlauf der Hauptspindel reduziert. Hierdurch wird vorteilhaft der Verschleiß an einer erfindungsgemäßen Drehmaschine weiter reduziert. Weiterhin wird vorteilhaft ein Nachschwingen der Drehzahl nach Vollendung des Hochlaufs der Hauptspindel reduziert, sodass der Hochlauf schneller abgeschlossen und schneller mit einer Bearbeitung des eingespannten Werkstücks begonnen werden kann.In particular, the occurrence of load peaks in the transmission device between the main spindle motor and the main spindle and the wear are advantageously reduced on a lathe according to the invention. Furthermore, the harmonization of the acceleration reduces vibrations in the speed profile of the main spindle. As a result, the wear on a lathe according to the invention is advantageously further reduced. Furthermore, an after-oscillation of the speed after completion of the run-up of the main spindle is advantageously reduced, so that the run-up can be completed more quickly and machining of the clamped workpiece can be started more quickly.

Die Erfindung bietet eine erhebliche Verbesserung des Anlaufverhaltens einer konventionellen Drehmaschine sowie eine Entlastung des Betriebspersonals. Dieses müssten ohne die erfindungsgemäße Weiterbildung einen Schweranlauf einer konventionellen Drehmaschine u.U. abbrechen, soweit sie einen solchen überhaupt bemerken. Falls möglich müsste dann versucht werden, das Massenträgheitsmoment einer Aufspannung durch einen Umbau an der Hauptspindel zu reduzieren. Andernfalls müsste die Werkstückbearbeitung u.U. an eine leistungsfähigere Drehmaschine verlagert werden. Dies kann mit der Erfindung vermieden werden.The invention offers a significant improvement in the start-up behavior of a conventional lathe and relieves the strain on the operating personnel. Without the development according to the invention, this would have to abort a heavy start-up of a conventional lathe if you notice it at all. If possible, an attempt should then be made to reduce the mass moment of inertia of a clamping by modifying the main spindle. Otherwise, the machining of the workpiece would have to be shifted to a more powerful lathe. This can be avoided with the invention.

Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen konventionellen Drehmaschine übt die Motorregelung zur Erzeugung einer reduzierten Antriebsdynamik bei einem Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf auf den Hauptspindelmotor Beschleunigungen mit einem geringeren Gradienten aus als bei dem Regelparametersatz für einen Normalhochlauf. Diese Ausführung der Erfindung bietet den Vorteil, dass die Reduzierung der Antriebsdynamik im Falle eines Sanfthochlaufs durch eine Begrenzung der Änderungsgeschwindigkeit von Beschleunigungen des Hauptspindelmotors bewirkt wird.In a particularly advantageous development of the conventional lathe according to the invention, the motor controller exerts accelerations on the main spindle motor with a lower gradient than in the control parameter set for a normal run-up to generate reduced drive dynamics in a set of control parameters for a soft run-up. This embodiment of the invention offers the advantage that the reduction in the drive dynamics in the case of a soft run-up is brought about by limiting the rate of change of accelerations of the main spindle motor.

Bei einer weiteren, vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen konventionellen Drehmaschine sind in der Maschinensteuerung zur Ausübung einer reduzierten Antriebsdynamik auf die Hauptspindel hinterlegt jeweils ein Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf, der einer Aufspannung an der Hauptspindel zugeordnet ist, die ein im Mittel erhöhtes, hohes oder sehr hohes Massenträgheitsmoment aufweist, und jeweils ein Schwellwert, der einem Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf zugeordnet ist, und dessen Größe mit dem Massenträgheitsmoment der jeweiligen Aufspannung zunimmt. In der Maschinensteuerung sind somit mehrere Regelparametersätze für Sanfthochläufe hinterlegt. Dabei ist jeder Regelparametersatz für eine andere Kategorie der Aufspannung optimiert. Vorteilhaft sind somit ein Regelparametersatz für eine Aufspannung mit einem im Mittel erhöhten Massenträgheitsmoment, eine Regelparametersatz für eine Aufspannung mit einem im Mittel hohen Massenträgheitsmoment und ein Regelparametersatz für eine Aufspannung mit einem im Mittel sehr hohes Massenträgheitsmoment vorhanden.In a further advantageous embodiment of the conventional lathe according to the invention, a set of control parameters for a soft start-up, which is used for clamping, is stored in the machine control in order to exert reduced drive dynamics on the main spindle is assigned to the main spindle, which has an increased, high or very high mass moment of inertia on average, and a threshold value in each case, which is assigned to a set of control parameters for a soft run-up, and the size of which increases with the mass moment of inertia of the respective clamping. Several control parameter sets for soft start-up are therefore stored in the machine control. Each set of control parameters is optimized for a different clamping category. A control parameter set for a clamping with an average high moment of inertia, a control parameter set for a clamping with an average high mass moment of inertia and a control parameter set for a clamping with an average very high moment of inertia are therefore advantageously available.

Die Zuordnung eines Regelparametersatzes für einen Sanfthochlauf zu jeweils einem dazugehörigen Drehmoment-Schwellwert ermöglicht vorteilhaft die Aktivierung eines für das Massenträgheitsmoment einer wuchtigeren Aufspannung besonders angepassten Regelparametersatzes im Motorregler. Insbesondere macht es eine vorteilhafte Größenabstufung von Schwellwerten einer Gruppe möglich, die Größe der jeweils auftretenden Momentan-Drehmomente zu klassifizieren. Wird in der Zeitspanne nach der Aktivierung des Hauptspindelmotors die Überschreitung eines größeren von mehreren Schwellwerten durch das Momentan-Drehmoment detektiert, so ist dies ein Indiz für eine Aufspannung mit einem entsprechend erhöhten Massenträgheitsmoment. Die Erfindung macht es möglich, in einem solchen Fall den Regelparametersatz für den Normalhochlauf durch einen gezielt ausgewählten Regelparametersatz auszutauschen, der für eine Aufspannung mit einem im Mittel erhöhten, hohen oder sehr hohen Massenträgheitsmoment besonders geeignet ist. Hiermit kann der Sanfthochlauf einer konventionellen Drehmaschine auch bei Aufspannungen mit u.U. stark schwankenden Massenträgheitsmomenten verschleißarm und ohne Eingriffe durch einen Bediener automatisch ablaufen.The assignment of a set of control parameters for a smooth run-up to a respective associated torque threshold value advantageously enables the activation of a set of control parameters in the engine controller that is specially adapted for the moment of inertia of a more massive clamping. In particular, an advantageous size gradation of threshold values of a group makes it possible to classify the size of the instantaneous torques that occur in each case. If, in the period of time after the activation of the main spindle motor, it is detected that the instantaneous torque exceeds a larger of several threshold values, this is an indication of clamping with a correspondingly increased mass moment of inertia. In such a case, the invention makes it possible to replace the set of control parameters for normal run-up with a specifically selected set of control parameters that is particularly suitable for clamping with an increased, high or very high mass moment of inertia on average. This means that the soft start-up of a conventional lathe can be carried out automatically with little wear and without intervention by an operator, even when clamping with possibly strongly fluctuating mass moments of inertia.

Auch bei vorstehender Ausführung der erfindungsgemäßen konventionellen Drehmaschine kann es vorteilhaft sein, wenn die Motorregelung zur Ausübung einer reduzierten Antriebsdynamik bei einem Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf einen mit Zunahme des Massenträgheitsmoments der Aufspannung an der Hauptspindel abnehmenden Gradienten in der Beschleunigung auf die Hauptspindel ausübt. Besonders vorteilhaft kann der Gradient dabei abhängig vom Verhältnis des Massenträgheitsmoments bei einer Aufspannung mit einem normalen Massenträgheitsmoment zum Massenträgheitsmoment einer Aufspannung mit einem erhöhten, hohen oder sehr hohen Massenträgheitsmoment ausgewählt sein.In the above embodiment of the conventional lathe according to the invention, it can also be advantageous if the motor controller exerts a decreasing gradient in the acceleration on the main spindle with an increase in the mass moment of inertia of the clamping on the main spindle in order to exercise reduced drive dynamics with a control parameter set for a soft run-up. Particularly advantageously, the gradient can be selected as a function of the ratio of the moment of inertia in a setting with a normal moment of inertia to the moment of inertia of a setting with an increased, high or very high moment of inertia.

Dies bietet den Vorteil, dass eine Gradientenabnahme auf ein jeweils vorliegendes Verhältnis aus einem als normal angesehenen Massenträgheitsmoment zu einem überhöhten Massenträgheitsmoment angepasst werden kann. Es werden damit auch bautechnische Besonderheiten und die Leistungsfähigkeit einer jeweiligen konventionellen Drehmaschine in die Parametrierung mit einbezogen.This offers the advantage that a gradient decrease can be adapted to a respectively existing ratio of a mass moment of inertia that is considered normal to an excessive mass moment of inertia. Special structural features and the performance of a respective conventional lathe are also included in the parameterization.

Bei einer weiteren, vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen konventionellen Drehmaschine enthält die Motorregelung einen Regler, mit zumindest einem P- und einem I-Anteil. Ein dazugehöriger Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf weist dann im Vergleich zu einem Regelparametersatz für einen Normalhochlauf zur Reduzierung der Antriebsdynamik vorteilhaft eine vergrößerte Nachstellzeit und einen vergrößerten Verstärkungsfaktor auf.In a further advantageous embodiment of the conventional lathe according to the invention, the motor control contains a controller with at least one P component and one I component. An associated set of control parameters for a soft run-up then advantageously has an increased reset time and an increased amplification factor in comparison to a set of control parameters for a normal run-up to reduce the drive dynamics.

Bei dieser vorteilhaften Ausführung der Erfindung weisen die Regelparameter für einen Sanfthochlauf als Regelgröße zum einen eine größere Nachstellzeit als der Regelparametersatz für einen Normalhochlauf auf. Hierzu wird bei einem PI-Regler üblicherweise der I-Anteil reduziert. Auf diese Weise kann während einer Anfahrphase und insbesondere während einer Entschleunigungs- bzw. Bremsphase bei Annäherung an die gewünschte Drehzahl der Hauptspindel die Dynamik der Motorregelung reduziert und das Regelverhalten harmonisiert werden. Besonders vorteilhaft weisen die Regelparameter für einen Sanfthochlauf als Regelgröße bei dieser Ausführung zudem einen größeren Verstärkungsfaktor als der Regelparametersatz für einen Normalhochlauf auf. Hierzu wird bei einem PI-Regler üblicherweise der P-Anteil vergrößert. Es kann so der Wert der annähernd gleichmäßigen Beschleunigung der Hauptspindel zwischen einer Anfahrphase und einer Entschleunigungsphase vergrößert werden. In Summe kann durch eine gleichzeitige Vergrößerung von Nachstellzeit und Verstärkungsfaktor trotz sanfterer Anfahr- und Entschleunigungsphasen die Gesamtzeit bis zum Erreichen der Drehzahl der Hauptspindel in vielen Fällen weitgehend eingehalten werden. Der in den Anfahr- und Entschleunigungsphasen durch eine vergrößerte Nachstellzeit auftretende Zeitverlust kann in einer dazwischen liegenden linearen Phase mit weitgehend konstanter Beschleunigung durch den vergrößerten Verstärkungsfaktor wieder aufgeholt werden.In this advantageous embodiment of the invention, the control parameters for a soft run-up have, as a control variable, a longer reset time than the set of control parameters for a normal run-up. For this purpose, the I component is usually reduced in a PI controller. In this way, the dynamics of the motor control can be reduced and the control behavior can be harmonized during a start-up phase and in particular during a deceleration or braking phase when the desired speed of the main spindle is approached. Particularly advantageously, the control parameters for a soft run-up as the controlled variable in this embodiment also have a greater amplification factor than the set of control parameters for a normal run-up. For this purpose, the P component is usually increased in a PI controller. In this way, the value of the approximately uniform acceleration of the main spindle between a start-up phase and a deceleration phase can be increased. All in all, by simultaneously increasing the reset time and amplification factor, the total time until the speed of the main spindle is reached can be largely maintained in many cases, despite gentler start-up and deceleration phases. The loss of time that occurs in the start-up and deceleration phases due to an increased reset time can be made up for in an intervening linear phase with largely constant acceleration due to the increased amplification factor.

Die Parameter Verstärkungsfaktor und Nachstellzeit kommen vorteilhaft in einem Regelparametersatz für eine klassische Motorregelung mit PI-Regler zum Einsatz. Bei Bedarf kann der Regelparametersatz im Falle einer Aufspannung mit einem besonders hohen Massenträgheitsmoment auch einen zusätzlichen D-Anteil aufweisen. So können z.B. Regelparametersätze für einen Sanfthochlauf, denen gemäß einer bereits erläuterten weiteren Ausführung der Erfindung, Schwellwerte mit zunehmender Größe zugeordnet sind, auch zunehmenden D-Anteile aufweisen. Ein D-Anteil bewirkt eine weitere Reduzierung der Antriebsdynamik bei einem Schweranlauf einer Aufspannung mit einem besonders hohen Massenträgheitsmoment insbesondere bei der Aktivierung bzw. Einschaltung des Hauptspindelmotors.The gain factor and reset time parameters are used to advantage in a control parameter set for classic motor control with a PI controller. If required, the set of control parameters can also have an additional D component in the case of a clamping with a particularly high mass moment of inertia. For example, control parameter sets for a soft start, which, according to a further embodiment of the invention that has already been explained, are assigned threshold values of increasing size, also have increasing D components. A D component causes a further reduction in the drive dynamics in the event of heavy starting of a clamping with a particularly high mass moment of inertia, particularly when the main spindle motor is activated or switched on.

Bei anderen Ausführungen einer Motorregelung für den Hauptspindelmotor, z.B. einer digitalen Regelung, sind die die erfindungswesentlichen Regelparameter besonders in einem für einen Sanfthochlauf vorgesehenen Satz entsprechend angepasst.In other versions of a motor control for the main spindle motor, e.g. a digital control, the control parameters that are essential to the invention are adapted accordingly, especially in a set provided for a soft start-up.

Besonders vorteilhaft ist die Maschinensteuerung so ausgebildet, dass der Hauptspindelmotor mit dem in der Motorregelung jeweils aktiven Regelparametersatz heruntergefahren wird. Bei dieser Ausführung ist der nach Abschluss eines Hochlaufs in der Motorregelung aktive Regelparametersatz, z.B. für den Normalhochlauf oder einen Sanfthochlauf, auch bei einem Herunterfahren der Drehmaschine bis zur Stillsetzung aktiv. Erst bei einem erneuten Anlauf, vor dem sich ein Werkstückwechsel mit einer Veränderung des Massenträgheitsmoments der Aufspannung ereignet haben kann, wird die Motorregelung durch die erneute Aktivierung des Regelparametersatzes für den Normalhochlauf der Hauptspindel in den Ausgangszustand rückgesetzt.The machine control is particularly advantageously designed in such a way that the main spindle motor is shut down with the set of control parameters that is active in the motor control. In this version, the set of control parameters that is active in the motor control after the end of a run-up, e.g. for normal run-up or a soft run-up, is also active when the lathe is shut down until it comes to a standstill. Only when restarting, before which a workpiece change with a change in the mass moment of inertia of the clamping may have occurred, is the motor control reset to the initial state by reactivating the control parameter set for the normal run-up of the main spindle.

Bei einer vorteilhaften weiteren Ausführung der Erfindung ist die Maschinensteuerung so ausgebildet, dass in der Betriebsart Gewindeschneiden und einer Aktivierung des Hauptspindelmotors nach einem zwischenzeitlichen Stillstand ein Hochlauf der Hauptspindel ohne Überwachung des Momentan-Drehmoments mit dem in der Motorregelung jeweils aktiven Regelparametersatz erfolgt.In an advantageous further embodiment of the invention, the machine control is designed such that in the thread cutting mode and activation of the main spindle motor after an interim standstill, the main spindle is run up without monitoring the current torque with the control parameter set active in the motor control.

Die Herstellung eines Gewindes in einem Werkstück mit einer gewünschten Güte und geforderten Parametern mittels einer Drehmaschine erfordert häufig mehrere Spanungsgänge. Zwischen diesen werden durch den Bediener die Drehung der Hauptspindel angehalten, das Werkzeug am Werkstück für die Durchführung des nächsten Spanungsgangs neu positioniert und auch häufig Kontrollmessungen durchgeführt. Danach erfolgt erneut ein Hochlauf der Hauptspindel, um die Bearbeitung des Gewindegangs fortzusetzten bzw. fertigzustellen.The production of a thread in a workpiece with a desired quality and required parameters using a lathe often requires several machining operations. Between these, the operator stops the rotation of the main spindle, repositions the tool on the workpiece for the next machining step and also frequently carries out control measurements. The main spindle then starts up again in order to continue or complete the machining of the thread.

Befindet sich die erfindungsgemäße konventionelle Drehmaschine in der Betriebsart Gewindedrehen, so bietet diese Ausführung den Vorteil, dass der vor einem temporären Anhalten der Hauptspindel wirksame Regelparametersatz auch weiterhin aktiv bleibt. Bei jedem Hochlauf der Hauptspindel für einen weiteren Spanungsgang wird nicht mit einem möglicherweise ungeeigneten Regelparametersatz gestartet und der geeignete Regelparametersatz erneut ermittelt. Da die Zerspanungen an demselben Werkstück durchgeführt werden und das Massenträgheitsmoment der Aufspannung unverändert ist, kann der ursprüngliche Regelparametersatz auch weiterhin aktiv bleiben. Auf diese Weise werden vorteilhaft insbesondere während der Zeitspanne auftretende Belastungsspitzen reduziert und der Verschleiß an einer erfindungsgemäßen Drehmaschine reduziert.If the conventional lathe according to the invention is in the thread turning operating mode, this embodiment offers the advantage that the set of control parameters effective before the main spindle was temporarily stopped also remains active. Each time the main spindle is run up for a further machining step, a possibly unsuitable set of control parameters is not started and the suitable set of control parameters is determined again. Since the machining is carried out on the same workpiece and the mass moment of inertia of the clamping is unchanged, the original control parameter set can remain active. In this way, load peaks occurring in particular during the period of time are advantageously reduced and the wear on a lathe according to the invention is reduced.

Eine konventionelle Drehmaschine ist häufig zumindest mit einer Zugspindel für den Antrieb eines Bettschlittens ausgestattet. Eine solche konventionelle Drehmaschine kann besonders vorteilhaft zusätzlich zumindest mit einer Leitspindel für den Antrieb eines Bettschlittens in der Betriebsart Gewindeschneiden, sowie mit einer Schlossmutter, die bei der Betriebsart Gewindeschneiden mit der Leitspindel in Eingriff ist, ausgestattet sein. In der Betriebsart Gewindeschneiden wird somit der Bettschlitten nicht über die Zugspindel, sondern die Leitspindel und Schlossmutter angetrieben.A conventional lathe is often equipped with at least one feed spindle for driving a bed slide. Such a conventional lathe can be particularly advantageously additionally equipped with at least one lead screw for driving a bed carriage in the thread cutting mode, and with a lock nut which is in engagement with the lead screw in the thread cutting mode. In the thread cutting mode, the bed slide is not driven by the feed spindle, but by the lead screw and lock nut.

Bei einer vorteilhaften weiteren Ausbildung der erfindungsgemäßen konventionellen Drehmaschine ist die Maschinensteuerung vorteilhaft so ausgebildet, dass in der Betriebsart Gewindeschneiden ein Stillstand der Hauptspindel und eine Auskuppelung der Schlossmutter detektiert werden und der Hauptspindelmotor nach einer erneuten Aktivierung von der Motorregelung mit dem Regelparametersatz für den Normalhochlauf wieder angefahren wird.In an advantageous further development of the conventional lathe according to the invention, the machine control is advantageously designed in such a way that in the thread cutting mode, a standstill of the main spindle and a disengagement of the lock nut are detected and the main spindle motor is restarted after renewed activation by the motor control with the control parameter set for normal run-up becomes.

In der Betriebsart Gewindeschneiden wird der Bettschlitten nicht über die Zugspindel, sondern die Leitspindel und Schlossmutter angetrieben. Das Auskuppeln der Schlossmutter erfolgt durch einen Bediener nach Fertigstellung des Gewindeschneidvorgangs und vor dem Ausspannen des Werkstücks aus der Drehmaschine. Ein weiteres Vorhalten des bislang aktiven Regelparametersatzes, z.B. ein Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf, ist nicht mehr notwendig. Erfindungsgemäß detektiert die Maschinensteuerung diese Zustandsänderung der Schlossmutter und aktiviert den Regelparametersatz für einen Normalhochlauf. Ein bei Beginn eines Gewindeschneidens und Hochfahren der Hauptspindel u.U. aktivierter Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf wird somit überschrieben und rückgesetzt.In the thread cutting mode, the bed slide is not driven by the feed spindle, but by the lead spindle and lock nut. Disengagement of the nut is performed by an operator after the threading operation is complete and before the workpiece is unclamped from the lathe. It is no longer necessary to keep the previously active control parameter set, e.g. a control parameter set for a soft start. According to the invention, the machine controller detects this change in the state of the lock nut and activates the set of control parameters for a normal run-up. A set of control parameters for a soft start that may have been activated at the start of thread cutting and when the main spindle is started up is thus overwritten and reset.

Die erfindungsgemäße konventionelle Drehmaschine sowie vorteilhafte weitere Ausführungen derselben werden anhand der kurz angeführten Figuren nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt

  • 1 eine beispielhafte, gemäß der Erfindung ausgeführte konventionelle Drehmaschine D in einer schematischen Frontalansicht,
  • 2 ein beispielhaftes, schematisches Funktionsbild des erfindungsgemäßen Zusammenwirkens der Maschinensteuerung D5 mit dem Hauptspindelmotor D11 in einer erfindungsgemäßen konventionellen Drehmaschine D,
  • 3 vier beispielhafte Zeitverläufe L1, L2, L3, L4 des Momentan-Drehmoments Mmom des Hauptspindelmotors D11 während der Zeitspanne tm nach Aktivierung der Hauptspindel für Aufspannungen mit unterschiedlichen Massenträgheitsmomenten, und
  • 4 ein Drehzahl-Zeit-Diagramm für die Momentan-Drehzahl der Hauptspindel mit drei beispielhaften Zeitverläufen K1, K2, K3 der Drehzahl U der Hauptspindel für unterschiedliche Aufspannungen und Regelparametersätze.
The conventional lathe according to the invention as well as advantageous further versions of the same are explained in more detail below with reference to the briefly cited figures. while showing
  • 1 an exemplary conventional lathe D designed according to the invention in a schematic front view,
  • 2 an exemplary, schematic functional diagram of the inventive interaction of the machine control D5 with the main spindle motor D11 in a conventional lathe D according to the invention,
  • 3 four exemplary time profiles L1, L2, L3, L4 of the instantaneous torque M mom of the main spindle motor D11 during the period t m after activation of the main spindle for clamping with different moments of inertia, and
  • 4 a speed-time diagram for the instantaneous speed of the main spindle with three exemplary time curves K1, K2, K3 of the speed U of the main spindle for different clampings and control parameter sets.

1 zeigt eine beispielhafte konventionelle Drehmaschine D gemäß der Erfindung. Auf einem Maschinengestell D1 sind ein Spindelstock D2 und ein Maschinenbett D3 angeordnet. Auf dem Maschinenbett D3 befindet sich ein Bettschlitten D4. Dieser ist entlang des Maschinenbetts D3 in einer z-Achse verfahrbar, die in der Blattebene von 1 verläuft. Der Bettschlitten trägt einen Planschlitten D41, der in einer x-Achse verfahrbar ist. Diese verläuft orthogonal zur z-Achse, d.h. senkrecht zur Blattebene von 1. Auf dem Planschlitten ist schließlich ein Werkzeug D42 zur Bearbeitung eines in 1 nicht dargestellten Werkstücks angebracht. Bei der dargestellten beispielhaften Maschine wird der Bettschlitten in der z-Achse vorteilhaft mittels einer Zugspindel D31 angetrieben. Diese verläuft entlang dem Bettschlitten und wird über einen Antrieb im Spindelstock D2 angetrieben. Abhängig von der Ausführung der konventionellen Drehmaschine D ist hierzu ein separater Antrieb vorgesehen, oder es wird Drehmoment z.B. vom Hauptspindelmotor D11 über ein Getriebe abgeleitet. Die konventionelle Drehmaschine D im Beispiel der 1 ist vorteilhaft weiterhin mit einer Leitspindel D32 ausgestattet. Diese ist besonders in der Betriebsart Gewindeschneiden an Stelle der Zugspindel mit dem Bettschlitten D4 in Eingriff bringbar und ermöglich die Verfahrbarkeit in der z-Achse am Maschinenbett D3. Zugspindel D31 und Leitspindel D32 sind in 1 schematisch mittels einer dicken Linie dargestellt. 1 12 shows an exemplary conventional lathe D according to the invention. A headstock D2 and a machine bed D3 are arranged on a machine frame D1. A bed slide D4 is located on the machine bed D3. This can be moved along the machine bed D3 in a z-axis, which is in the plane of the drawing 1 runs. The bed slide carries a cross slide D41, which can be moved in an x-axis. This runs orthogonally to the z-axis, ie perpendicular to the plane of the page 1 . Finally, on the cross slide there is a tool D42 for machining an in 1 not shown workpiece attached. In the exemplary machine shown, the bed carriage is advantageously driven in the z-axis by means of a feed spindle D31. This runs along the bed slide and is driven by a drive in the headstock D2. Depending on the design of the conventional lathe D, a separate drive is provided for this purpose, or torque is derived, for example, from the main spindle motor D11 via a gear. The conventional lathe D in the example 1 is advantageously also equipped with a lead screw D32. This can be brought into engagement with the bed slide D4 in place of the feed spindle, especially in the thread cutting mode, and enables traversability in the z-axis on the machine bed D3. Feed screw D31 and lead screw D32 are in 1 shown schematically by a thick line.

Die konventionelle Drehmaschine D weist eine Hauptspindel D21 auf, die im Spindelstock D2 drehbar gelagert ist. Am stirnseitigen Ende der Hauptspindel D21, das in der Darstellung von 1 dem Maschinenbett D3 zugewandt ist, befindet sich ein Spannmittel D22 für ein Werkstück. Besonders abhängig vom jeweiligen Werkstücktyp, dessen Abmessungen und Massenträgheitsmoment sind unterschiedliche Spannmittel zur Halterung üblich. So ist in 1 beispielhaft schematisch ein Spannfutter als Spannmittel dargestellt. Ein solches weist in der Regel im Mittel und im Vergleich zu anderen Spannmitteln ein Massenträgheitsmoment auf, dass bei der vorliegenden Erfindung z.B. als normal bezeichnet werden kann. Es können als Spannmittel auch Spannzangen in die Hauptspindel D21 eingesetzt werden, die im Vergleich zu einem Spannfutter ein geringeres Massenträgheitsmoment aufweisen können. Weiterhin kann als Spannmittel eine Planscheibe an der Hauptspindel D21 befestigt werden, die im Vergleich zu einem Spannfutter z.B. auch ein als erhöht bezeichnetes Massenträgheitsmoment aufweisen kann.The conventional lathe D has a main spindle D21 which is rotatably mounted in the headstock D2. At the front end of the main spindle D21, in the representation of 1 facing the machine bed D3, there is a clamping means D22 for a workpiece. Depending on the type of workpiece, its dimensions and mass moment of inertia, different clamping devices are used to hold the workpiece. So is in 1 a chuck is shown schematically as a clamping device by way of example. Such a mass moment of inertia usually has, on average and in comparison to other clamping means, that in the case of the present invention, for example, can be described as normal. Collets can also be used as clamping devices in the main spindle D21, which can have a lower mass moment of inertia compared to a chuck. Furthermore, a faceplate can be fastened to the main spindle D21 as a clamping device, which, in comparison to a chuck, can also have a mass moment of inertia that is referred to as being increased.

Die Drehmaschine D weist einen insbesondere drehzahlgeregelten Hauptspindelmotor D11 auf, dessen Rotation über eine Übertragungsvorrichtung, die im Beispiel der 1 als ein Riementrieb D14 ausgeführt ist, auf die Hauptspindel D21 übertragen wird. Der Hauptspindelmotor D11 weist eine Motorregelung D12 und vorteilhaft weiterhin einen Drehzahlmesser D13 auf. Diese sind in 1 als Anbauten des Hauptspindelmotors D11 dargestellt. Mittels der Motorregelung D12 ist die Drehzahl des Hauptspindelmotors D11 regelbar. Hierdurch wird die Leistungsaufnahme des Hauptspindelmotors D11 lastabhängig so angepasst, dass die Drehzahl der Hauptspindel D11 insbesondere bei einem Hochlauf nach einem Maschinenstart einen gewünschten Verlauf annimmt und mit Erreichen der Solldrehzahl für die Dauer einer Werkstückbearbeitung möglichst konstant ist. Die Drehmaschine D weist weiterhin eine Maschinensteuerung D5 auf, die mit dem Hauptspindelmotor D11 über eine Datenverbindung D51 gekoppelt ist. Darüber können z.B. in der Maschinensteuerung D5 hinterlegte Regelparametersätze an die Motorregelung D12 übertragen werden. Mit diesen kann das Drehzahlverhalten des Hauptspindelmotors an unterschiedliche Betriebszustände der konventionellen Drehmaschine insbesondere abhängig vom Massenträgheitsmoment der jeweiligen Aufspannung angepasst werden.The lathe D has a particular speed-controlled main spindle motor D11, whose rotation via a transmission device, which in the example 1 is designed as a belt drive D14, is transmitted to the main spindle D21. The main spindle motor D11 has a motor controller D12 and advantageously also a tachometer D13. These are in 1 shown as attachments to the main spindle motor D11. The speed of the main spindle motor D11 can be regulated by means of the motor control D12. As a result, the power consumption of the main spindle motor D11 is adjusted as a function of the load so that the speed of the main spindle D11 assumes a desired course, especially when ramping up after a machine start, and is as constant as possible for the duration of workpiece machining when the target speed is reached. The turning machine D also has a machine controller D5 which is coupled to the main spindle motor D11 via a data link D51. In this way, for example, control parameter sets stored in the machine control D5 can be transmitted to the motor control D12. With these, the speed behavior of the main spindle motor can be adapted to different operating states of the conventional lathe, in particular depending on the mass moment of inertia of the respective clamping.

Die erfindungsgemäße konventionelle Drehmaschine sowie das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer solchen Drehmaschine werden anhand der schematischen Skizze in 2 veranschaulicht. Darin sind die erfindungsgemäßen Eingriffe der Maschinensteuerung D5 nach einer Aktivierung und bei einem Hochlauf des Hauptspindelmotors D11 beispielhaft anhand einer Datenkommunikation über eine Datenverbindung D51 zwischen Maschinensteuerung D5 und Motorregelung D12 des Hauptspindelmotors in einem Modell mit drei exemplarischen Schritten visualisiert.The conventional lathe according to the invention and the method according to the invention for operating such a lathe are illustrated in the schematic sketch in 2 illustrated. The inventive interventions of the machine controller D5 after activation and when the main spindle motor D11 is started up are visualized as an example using data communication via a data connection D51 between the machine controller D5 and the motor controller D12 of the main spindle motor in a model with three exemplary steps.

In der Maschinensteuerung D5 sind erfindungsgemäß zumindest hinterlegt ein Regelparametersatz für einen Normalhochlauf PN der Hauptspindel D21 sowie eine einstellbare Zeitspanne tm, in der nach Aktivierung des Hauptspindelmotors D11 der Verlauf des vom Hauptspindelmotor abgegebenen Momentan-Drehmoments Mmom erfasst und überwacht wird. Weiterhin ist erfindungsgemäß zumindest ein weiterer Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf der Hauptspindel mit reduzierter Antriebsdynamik sowie ein diesem Regelparametersatz zugeordneter Schwellwert MS1 für das Momentan-Drehmoment Mmom des Hauptspindelmotors D11 hinterlegt.According to the invention, at least one control parameter is stored in the machine control D5 Substitute for a normal run-up P N of the main spindle D21 and an adjustable period of time t m , in which, after the activation of the main spindle motor D11, the course of the instantaneous torque M mom emitted by the main spindle motor is recorded and monitored. Furthermore, according to the invention, at least one further set of control parameters for a soft start-up of the main spindle with reduced drive dynamics and a threshold value M S1 assigned to this set of control parameters for the instantaneous torque M mom of the main spindle motor D11 are stored.

Bei dem in der Skizze von 2 dargestellten Beispiel sind in der Maschinensteuerung D5 besonders vorteilhaft drei Regelparametersätze PS1, PS2 und PS3 für Sanfthochläufe der Hauptspindel sowie für jeden Regelparametersatz jeweils ein zugeordneter Schwellwert MS1, MS2 bzw. MS3 für das Momentan-Drehmoment Mmom des Hauptspindelmotors D11 hinterlegt. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass abhängig von einer Zunahme des Massenträgheitsmoments der Aufspannung ein besonders geeigneter Regelparametersatz PS1, PS2 oder PS3 für einen Sanfthochlauf in der Motorregelung aktiviert und eine abgestufte, besonders schonende Antriebsdynamik erzielt werden kann. Dies wird nachfolgend an den Kurvenverläufen der 3 und 4 noch näher erläutert werden.In the case of the sketch of 2 In the example shown, three sets of control parameters P S1 , P S2 and P S3 for smooth acceleration of the main spindle are particularly advantageous in the machine control D5, as well as an associated threshold value M S1 , M S2 or M S3 for the instantaneous torque M mom of the main spindle motor D11 for each set of control parameters deposited. This design offers the advantage that, depending on an increase in the mass moment of inertia of the clamping, a particularly suitable set of control parameters P S1 , P S2 or P S3 is activated for a smooth start-up in the motor control and a graded, particularly gentle drive dynamic can be achieved. This is shown below in the curves of 3 and 4 be explained in more detail.

Die Vorgabe des zumindest einen Schwellwerts erfolgt erfindungsgemäß insbesondere unter Berücksichtigung einer vom Hauptspindelmotor zu beschleunigenden Masse, d.h. ist abhängig insbesondere von der Massenträgheit des jeweiligen Spannmittels und eines davon gehaltenen Werkstücks. Insbesondere ist die Größe des jeweils ausgewählten Schwellwerts abhängig von der Leistungsfähigkeit des Hauptspindelmotors, d.h. der Fähigkeit der Bereitstellung eines bestimmten Motordrehmoments. Ein Schwellwert ermöglicht der Maschinensteuerung eine Detektion, ob das Massenträgheitsmoment einer aktuellen Aufspannung noch als normal oder schon als erhöht ansehen ist, und ob damit ein Hochlauf noch mit einem Regelparametersatz für einen Normalhochlauf zu bewältigen ist bzw. vorteilhaft der oder ein ausgewählter Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf zu aktivieren ist.The specification of the at least one threshold value is carried out according to the invention, in particular taking into account a mass to be accelerated by the main spindle motor, i.e. is dependent in particular on the inertia of the respective clamping device and a workpiece held by it. In particular, the size of the selected threshold depends on the performance of the main spindle motor, i.e. the ability to provide a specific motor torque. A threshold value enables the machine controller to detect whether the mass moment of inertia of a current clamping is still considered normal or already increased, and whether a ramp-up can still be managed with a control parameter set for a normal ramp-up or advantageously the or a selected control parameter set for a soft ramp-up is to be activated.

Ein beispielhaftes Zusammenwirken der Maschinensteuerung D5 mit der Motorregelung D12 des Hauptspindelmotors D11 gemäß der Erfindung wird anhand von beispielhaften Schritten 1, 2 und 3 in 2 näher erläutert. Dabei symbolisiert der im obere Bereich der 2 von D5 nach D12 verlaufende strichlierte Pfeil den Schritt 1, der in der Mittel von D12 nach D5 verlaufende strichlierte Pfeil den Schritt 2 und der im untere Bereich von D5 nach D12 verlaufende strichlierte Pfeil den Schritt 3.An exemplary interaction of the machine control D5 with the motor control D12 of the main spindle motor D11 according to the invention is illustrated using exemplary steps 1, 2 and 3 in 2 explained in more detail. The symbol in the upper area of the 2 dashed arrow running from D5 to D12 step 1, the dashed arrow running in the middle from D12 to D5 step 2 and the dashed arrow running in the lower area from D5 to D12 step 3.

Schritt 1 betrifft die Abläufe bei einer Aktivierung des Hauptspindelmotors D11. Dabei werden von der Maschinensteuerung D5 im Moment der Einschaltung des Hauptspindelmotors im Zeitpunkt t = 0 der Regelparametersatz für einen Normalhochlauf PN über die Datenverbindung D51 an die Motorregelung D12 des Hauptspindelmotors D11 übertragen und der Lauf der Zeitspanne tm gestartet. Der Hochlauf der Hauptspindel beginnen damit zunächst unter der Regie des Regelparametersatzes für einen Normalhochlauf PN.Step 1 concerns the operations when the main spindle motor D11 is activated. When the main spindle motor is switched on at time t=0, the machine control D5 transmits the control parameter set for a normal run-up P N via the data connection D51 to the motor control D12 of the main spindle motor D11 and the time period t m is started. The run-up of the main spindle thus begins initially under the direction of the set of control parameters for a normal run-up P N .

Schritt 2 betrifft die Abläufe während der Zeitspanne tm, d.h. den Zeitraum 0 < t < tm. Dabei werden von der Motorregelung D12 über die Datenverbindung D51 laufend die Werte der vom Drehzahlmesser D13 bestimmten Momentan-Drehzahl Umom des Hauptspindelmotors D11 sowie des davon aufgenommenen Momentan-Motorstroms Imom an die Maschinensteuerung D5 übertragen. Hieraus wird durch die Maschinensteuerung D5 der Verlauf des Momentan-Drehmoments Mmom(t) in Abhängigkeit der Zeit ermittelt.Step 2 concerns the processes during the period t m , ie the period 0 < t < t m . The motor controller D12 continuously transmits the values of the instantaneous speed U mom of the main spindle motor D11 determined by the tachometer D13 and the instantaneous motor current I mom recorded by it via the data connection D51 to the machine control D5. From this, the course of the instantaneous torque M mom (t) as a function of time is determined by the machine control D5.

Schritt 3 betrifft die Abläufe nach Ablauf der Zeitspanne tm, d.h. den Zeitraum t > tm. Mit Ablauf der Zeitspanne tm erfolgt bevorzugt in der Maschinensteuerung D5 eine Auswertung des erfassten Drehmoment-Zeit-Verlaufs. Weist dieser im Zeitraum 0 < t < tm keine Überschreitung des Schwellwerte MS1 auf, bzw. gemäß einer vorteilhaften weiteren Ausführung der Erfindung eines Schwellwerts MS1 < MS2 oder < MS3, erfolgt die weitere Beschleunigung der Hauptspindel bis zur Vollendung des Hochlaufs mit Erreichen der gewünschten Spindeldrehzahl durch die Motorregelung D12 auch weiterhin mit dem Regelparametersatz für einen Normalhochlauf PN. Dies ist deswegen möglich, da eine dauerhafte Unterschreitung des Schwellwerts durch den Verlauf des Momentan-Drehmoments ein Indiz dafür ist, dass die Aufspannung als normal angesehen werden kann und somit der Eingriff des Regelparametersatzes für einen Normalhochlauf PN vorteilhaft für den Abschluss des Hochlaufs ist. Dies ist im unteren Bereich von 2 ausgedrückt durch Mmom < MS1 / MS2 / MS3 : PN.Step 3 concerns the operations after the lapse of the period t m , ie the period t > t m . When the period of time t m has elapsed, an evaluation of the detected torque-time curve is preferably carried out in the machine controller D5. If this does not exceed the threshold value M S1 in the time period 0<t<t m or, according to an advantageous further embodiment of the invention, a threshold value M S1 < MS2 or < MS3 , the main spindle is further accelerated until the run-up is complete when the desired spindle speed is reached by the motor control D12, it continues with the control parameter set for a normal run-up P N . This is possible because if the curve of the instantaneous torque continuously falls below the threshold value, this is an indication that the clamping can be regarded as normal and that the intervention of the control parameter set for a normal run-up PN is advantageous for the end of the run-up. This is in the lower area of 2 expressed by M mom < M S1 / M S2 / M S3 : P N .

Wird dagegen eine Überschreitung von einem Schwellwert im Drehmoment-Zeit-Verlauf detektiert, d.h. im Momentan-Drehmoment, erfolgt eine Übermittlung des diesem Schwellwert zugeordneten Regelparametersatzes für einen Sanfthochlauf PS1 durch die Maschinensteuerung D5 über die Datenverbindung D51 an die Motorregelung D12 des Hauptspindelmotors D11. Der mit Anlauf der Hauptspindel kurzzeitig aktive Regelparametersatz für den Normalhochlauf wird damit überschrieben und der Hochlauf damit bei reduzierter Antriebsdynamik vollendet.If, on the other hand, it is detected that a threshold value is exceeded in the torque-time curve, i.e. in the instantaneous torque, the control parameter set assigned to this threshold value for a soft run-up P S1 is transmitted by the machine control D5 via the data connection D51 to the motor control D12 of the main spindle motor D11. The control parameter set for normal run-up that is briefly active when the main spindle starts up is thus overwritten and the run-up is thus completed with reduced drive dynamics.

Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung kann auch ein Satz von Schwellwerten vorhanden sein, z.B. die Schwellwerte MS1, MS2 oder MS3. Dabei ist jedem Schwellwert ein Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf PS1, PS2 oder PS3 zugeordnet, der vorteilhaft an eine Aufspannung mit einem im Mittel erhöhten, hohen oder sehr hohen Massenträgheitsmoment angepasst ist. Wird die Überschreitung eines solchen Schwellwerts im Verlauf des Momentan-Drehmoments detektiert, erfolgt eine Übermittlung des zugeordneten Regelparametersatzes für einen Sanfthochlauf durch die Maschinensteuerung D5 über die Datenverbindung D51 an die Motorregelung D12. Besonders vorteilhaft erfolgt die Auswahl desjenigen Regelparametersatzes für einen Sanfthochlauf PS1, PS2 oder PS3 und dessen Übertragung von der Maschinensteuerung D5 über die Datenverbindung D51 an die Motorregelung D12, der dem höchsten überschrittenen Schwellwert MS1, MS2 oder MS3 zugeordnet ist. Dies wird anhand des beispielhaften Verlaufs in 3 noch näher erläutert werden. Der in der Maschinensteuerung D5 hinterlegte und während der Zeitspanne tm verarbeitete Regelparametersatz für einen Normalhochlauf PN wird durch den ausgewählten Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf PS1, PS2 oder PS3 ersetzt und die Beschleunigung der Hauptspindel unter Verarbeitung dieses Regelparametersatzes bis zur Vollendung des Hochlaufs der Hauptspindel mit Erreichen der gewünschten Spindeldrehzahl fortgesetzt. Dies ist in 2 unten ausgedrückt durch Mmom > MS1 / MS2 / MS3 : PS1 / PS2/ PS3.According to a further embodiment of the invention, a set of threshold values can also be present, for example the threshold values M S1 , M S2 or M S3 . In this case, each threshold value is assigned a set of control parameters for a soft run-up P S1 , P S2 or P S3 , which is advantageously adapted to a clamping with an increased, high or very high mass moment of inertia on average. If it is detected that such a threshold value is exceeded in the course of the instantaneous torque, the assigned set of control parameters for a smooth run-up is transmitted by the machine control D5 via the data connection D51 to the engine control D12. The selection of that set of control parameters for a soft start P S1 , P S2 or P S3 and its transmission from the machine control D5 via the data connection D51 to the engine control D12 that is assigned to the highest exceeded threshold value M S1 , M S2 or M S3 is particularly advantageous. This is illustrated using the exemplary course in 3 be explained in more detail. The set of control parameters for a normal run-up P N stored in the machine control D5 and processed during the time period t m is replaced by the selected set of control parameters for a soft run-up P S1 , P S2 or P S3 and the acceleration of the main spindle with processing of this set of control parameters until the run-up is complete of the main spindle when the desired spindle speed is reached. this is in 2 expressed below by M mom > M S1 / M S2 / M S3 : P S1 / P S2 / P S3 .

Die Erfindung bietet den Vorteil, dass auf Grund der Überwachung des Momentan-Drehmoments des Hauptspindelmotors in der Zeitspanne, d.h. des zu Beginn der Beschleunigung der Hauptspindel vom Hauptspindelmotor aufzubringenden besonders großen Drehmoments, ein Rückschluss auf das Massenträgheitsmoment der jeweiligen Aufspannung aus Spannmittel und Werkstück an der Hauptspindel möglich ist, und dann ein angepasster Regelparametersatz für einen harmonischeren Sanfthochlauf der Hauptspindel mit reduzierter Antriebsdynamik angewandt werden kann. Auf diese Weise werden Belastungsspitzen insbesondere in der Übertragungsvorrichtung und der Verschleiß an einer erfindungsgemäßen Drehmaschine reduziert.The invention offers the advantage that due to the monitoring of the instantaneous torque of the main spindle motor in the period of time, i.e. the particularly high torque to be applied by the main spindle motor at the beginning of the acceleration of the main spindle, a conclusion can be drawn about the mass moment of inertia of the respective clamping of the clamping device and workpiece on the main spindle is possible, and then an adapted set of control parameters can be used for a more harmonious soft start-up of the main spindle with reduced drive dynamics. In this way, peak loads, in particular in the transmission device, and the wear on a lathe according to the invention are reduced.

Bei einer vorteilhaften weiteren Ausführung der Erfindung ist die Maschinensteuerung weiterhin so ausgebildet, dass in der Betriebsart Gewindeschneiden die Hauptspindel nach einem Stillstand mit dem vor dem Stillstand wirksamen Regelparametersatz weiterbetrieben wird. Bei Aktivierung der Betriebsart Gewindeschneiden in der Maschinensteuerung und erstmaliger Beschleunigung der Aufspannung erfolgt eine Auswahl und Aktivierung eines Regelparametersatzes in der erfindungsgemäßen Weise. Abhängig von den jeweils zu beschleunigenden Massen beliebt der Regelparametersatzes für einen Normalhochlauf PN aktiv oder wird durch den Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf PS1, PS2 bzw. PS3 abgelöst. Dieser Regelparametersatz wird auch nach zwischenzeitlichem Anhalten der Hauptspindel und erneuter Beschleunigung der Aufspannung verarbeitet, solange in der Maschinensteuerung D5 die Betriebsart Gewindeschneiden aktiviert ist. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass der mit Hilfe der Erfindung ausgewählte Regelparametersatz über längere Zeit aktiv bleiben kann. Die Bearbeitung eines Gewindes oder die wiederholte Herstellung von Gewinden, insbesondere gleicher Art an demselben Werkstück, kann zügig erfolgen, ohne dass zwischenzeitliche Stillstände der Drehmaschine einen erneuten Ablauf der Zeitspanne und eine wiederholte Schwellwertüberwachung des Verlaufes des Momentan-Drehmomentes verursachen.In an advantageous further embodiment of the invention, the machine control is also designed such that in the thread-cutting operating mode, the main spindle continues to be operated after a standstill with the control parameter set that was effective before the standstill. When the thread cutting mode is activated in the machine control and the clamping is accelerated for the first time, a selection and activation of a set of control parameters takes place in the manner according to the invention. Depending on the masses to be accelerated, the set of control parameters for a normal run-up P N is active or replaced by the set of control parameters for a soft run-up P S1 , P S2 or P S3 . This set of control parameters is also processed after the main spindle has been stopped in the meantime and the clamping has been accelerated again, as long as the thread cutting mode is activated in the D5 machine control. This embodiment offers the advantage that the set of control parameters selected with the aid of the invention can remain active over a longer period of time. The machining of a thread or the repeated production of threads, in particular of the same type on the same workpiece, can be carried out quickly without intermittent standstills of the lathe causing the time period to expire again and repeated threshold value monitoring of the course of the instantaneous torque.

Die in 1 dargestellte erfindungsgemäße konventionelle Drehmaschine D weist außerdem eine Leitspindel D32 und im Bettschlitten D4 eine Schlossmutter D43 auf. Hierüber wird in der Betriebsart Gewindeschneiden die Leitspindel D32 anstelle der Zugspindel D31 mit dem Bettschlitten D4 in Eingriff gebracht. Die Maschinensteuerung D5 ist gemäß einer vorteilhaften weiteren Ausführung so ausgebildet, dass in der Betriebsart Gewindeschneiden die Hauptspindel D21 erst nach einem Stillstand und Auskuppeln der Schlossmutter mit einem Regelparametersatz für einen Normalhochlauf angefahren wird. Eine Rückstellung der Motorregelung auf den Regelparametersatz für einen Normalhochlauf erfolgt somit erst durch eine Detektion der Auskuppelung der Schlossmutter nach Abschluss des Gewindeschneidvorgangs.In the 1 The conventional lathe D shown according to the invention also has a lead screw D32 and a lock nut D43 in the bed carriage D4. In this way, in the thread-cutting operating mode, the lead screw D32 is brought into engagement with the bed slide D4 instead of the feed screw D31. According to an advantageous further embodiment, the machine control D5 is designed such that in the thread-cutting operating mode the main spindle D21 is only started up after the lock nut has come to a standstill and has been disengaged with a set of control parameters for a normal run-up. A reset of the motor control to the set of control parameters for a normal run-up is therefore only carried out by detecting the disengagement of the lock nut after the thread-cutting process has been completed.

3 zeigt skizzenhaft vier beispielhafte Zeitverläufe L1, L2, L3, L4 für den Verlauf des Momentan-Drehmoments Mmom des Hauptspindelmotors D11. Diese beginnen mit der Aktivierung des Hauptspindelmotors zum Zeitpunkt t1 = 0, d.h. mit dem Schritt 1 von 2. Während der Zeitspanne tm werden diese im Schritt 2 von 2 daraufhin überwacht, ob deren Verläufe die Schwellwert MS1, MS2 oder MS31 überschreiten. Abhängig davon wird mit Ablauf der Zeitspanne tm im Schritt 3 von 2 durch die Maschinensteuerung festgestellt, ob der Regelparametersatz für den Normalhochlauf PN weiter beibehalten werden kann oder durch einen Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf PS1, PS2, PS3 auszutauschen ist. 3 shows a sketch of four example time curves L1, L2, L3, L4 for the curve of the instantaneous torque M mom of the main spindle motor D11. These begin with the activation of the main spindle motor at time t1 = 0, ie with step 1 of 2 . During the period of time t m these are in step 2 of 2 monitored to see whether their curves exceed the threshold value M S1 , M S2 or M S31 . Depending on this, at the end of the time period t m in step 3 of 2 determined by the machine control whether the set of control parameters for the normal run-up P N can be retained or is to be exchanged for a set of control parameters for a soft run-up P S1 , P S2 , P S3 .

So tritt der beispielhafte Drehmomentverlauf L1 auf bei der Beschleunigung einer Aufspannung, die ein normales Massenträgheitsmoment aufweist. Dieser weist einen linearen Anfangsbereich auf, in dem der Hauptspindelmotor unter Anwendung des Regelparametersatz für einen Normalhochlauf PN Drehmoment aufbaut, und einen bogenförmigen Bereich mit einem Maximalwert, der einem Losreißmoment MN zugeordnet werden kann, und in dem Haftreibung zwischen den Komponenten des Spindelantriebs zu überwinden ist. In dem weiteren degressiven Bereich erfolgt die weitere Beschleunigung der Aufspannung. Der Drehmomentverlauf L1 übersteigt während der Zeitspanne tm nicht den ersten Schwellwert MS1, sodass nach Ablauf der Zeitspanne tm weiterhin der Regelparametersatz für den Normalhochlauf PN angewendet wird.The exemplary torque curve L1 occurs when accelerating a clamping that has a normal mass moment of inertia. This has a linear initial range in which the main spindle motor using the control parameter set for a normal run-up P N Torque builds up, and an arcuate area with a maximum value that can be assigned to a breakaway torque M N , and in which static friction between the components of the spindle drive is to be overcome. In the further degressive range, the further acceleration of the clamping takes place. The torque curve L1 does not exceed the first threshold value M S1 during the period of time t m , so that the set of control parameters for the normal run-up P N continues to be applied after the period of time t m has elapsed.

Der beispielhafte Drehmomentverlauf L2 tritt auf bei Beschleunigung einer Aufspannung, die ein im Mittel erhöhtes Massenträgheitsmoment aufweist. Der lineare Anfangsbereich, in dem der Hauptspindelmotor unter Anwendung des Regelparametersatz für einen Normalhochlauf PN Drehmoment aufbaut, weist wegen der höheren Massenträgheit eine größere Steigung als der Drehmomentverlauf L1 auf. Der Maximalwert und der anschließende degressive Bereich liegen ebenfalls höher. Der Drehmomentverlauf L2 übersteigt in der Zeitspanne tm im Schnittpunkt U1 den Schwellwert MS1, der einem Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf PS1 zugeordnet ist. Nach Ablauf der Zeitspanne tm, d.h. nach der in 3 strichlierten senkrechten Linie, wird in der Motorregelung der Regelparametersatz PN durch den Regelparametersatz PS1 überschrieben und der Hochlauf mit reduzierter Antriebsdynamik fortgesetzt.The exemplary torque curve L2 occurs when accelerating a clamping that has an increased mass moment of inertia on average. The linear initial range, in which the main spindle motor builds up torque using the set of control parameters for a normal run-up P N , has a greater gradient than torque curve L1 because of the higher mass inertia. The maximum value and the subsequent declining range are also higher. In the period of time t m at the point of intersection U1, the torque curve L2 exceeds the threshold value M S1 , which is assigned to a set of control parameters for a smooth run-up P S1 . After the time t m has elapsed, ie after the in 3 Dashed vertical line, the control parameter set P N is overwritten by the control parameter set P S1 in the motor control and the run-up is continued with reduced drive dynamics.

Der beispielhafte Drehmomentverlauf L3 tritt auf bei der Beschleunigung einer Aufspannung, die ein im Mittel hohes Massenträgheitsmoment aufweist. Der lineare Anfangsbereich, in dem der Hauptspindelmotor unter Anwendung des Regelparametersatz für einen Normalhochlauf PN Drehmoment aufbaut, weist aufgrund der höheren Massenträgheit eine größere Steigung als der Drehmomentverlauf L2 auf. Der Maximalwert und der anschließende degressive Bereich liegen ebenfalls höher. Der Drehmomentverlauf L3 übersteigt in der Zeitspanne tm im Schnittpunkt U21 den Schwellwert MS1, der einem Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf PS1 zugeordnet ist, und in einem weiteren Schnittpunkt U22 den Schwellwert MS2, der einem Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf PS2 zugeordnet ist. Nach Ablauf der Zeitspanne tm, d.h. bei der in 3 strichlierten senkrechten Linie, wird der Regelparametersatz PN erfindungsgemäß durch den Regelparametersatz PS2 in der Motorregelung überschrieben und der Hochlauf mit einer weiter reduzierten Antriebsdynamik fortgesetzt.The exemplary torque curve L3 occurs when accelerating a clamping that has a high mass moment of inertia on average. The linear initial range, in which the main spindle motor builds up torque using the control parameter set for a normal run-up P N , has a greater slope than the torque curve L2 due to the higher mass inertia. The maximum value and the subsequent declining range are also higher. In the time period t m , the torque curve L3 exceeds the threshold value M S1 at the point of intersection U21, which is assigned to a control parameter set for a soft start-up P S1 , and at a further point of intersection U22 the threshold value M S2 , which is assigned to a control parameter set for a soft start-up P S2 . After the time t m , ie at the in 3 Dashed vertical line, the control parameter set P N is overwritten according to the invention by the control parameter set P S2 in the motor control and the run-up is continued with a further reduced drive dynamics.

Der beispielhafte Drehmomentverlauf L4 tritt auf bei der Beschleunigung einer Aufspannung, die ein im Mittel sehr hohes Massenträgheitsmoment aufweist. Der lineare Anfangsbereich, in dem der Hauptspindelmotor unter Anwendung des Regelparametersatz für einen Normalhochlauf PN Drehmoment aufbaut, weist aufgrund der höheren Massenträgheit eine noch größere Steigung als der Drehmomentverlauf L3 auf. Der Maximalwert sowie der anschließende degressive Bereich liegen ebenfalls höher. Der Drehmomentverlauf L4 übersteigt während der Zeitspanne tm im Schnittpunkt U31 den Schwellwert MS1, der einem Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf PS1 zugeordnet ist, in einem weiteren Schnittpunkt U32 den Schwellwert MS2, der einem Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf PS2 zugeordnet ist, und schließlich im Schnittpunkt U33 den Schwellwert MS3, der einem Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf PS3 zugeordnet ist. Nach Ablauf der Zeitspanne tm, d.h. bei der in 3 strichlierten senkrechten Linie, wird der Regelparametersatz PN erfindungsgemäß durch den Regelparametersatz PS3 in der Motorregelung überschrieben und der Hochlauf mit einer besonders stark reduzierten Antriebsdynamik fortgesetzt.The exemplary torque curve L4 occurs when accelerating a clamping that has a very high mass moment of inertia on average. The linear initial range, in which the main spindle motor builds up torque using the control parameter set for a normal run-up P N , has an even greater slope than the torque curve L3 due to the higher mass inertia. The maximum value and the subsequent declining range are also higher. During the period of time t m , the torque curve L4 exceeds the threshold value M S1 , which is assigned to a control parameter set for a soft start-up P S1 , at the point of intersection U31, and at a further point of intersection U32 the threshold value M S2 , which is assigned to a set of control parameters for a soft start-up P S2 , and Finally, at the point of intersection U33, the threshold value M S3 , which is assigned to a set of control parameters for a soft run-up P S3 . After the time t m , ie at the in 3 Dashed vertical line, the control parameter set P N is overwritten according to the invention by the control parameter set P S3 in the motor control and the run-up is continued with a particularly greatly reduced drive dynamics.

Bei der erfindungsgemäßen konventionellen Drehmaschine erfolgt somit abhängig vom Massenträgheitsmoment der jeweiligen Aufspannung eine stufenartige Anwendung vorprogrammierter Regelparametersätze. Diese sind jeweils auf einen Massenträgheitsbereich abgestimmt, d.h. auf Bereiche mit z.B. im Mittel normale, erhöhte, hohe oder sehr hohe Massenträgheitsmomente, und haben einen Sanfthochlauf mit abnehmender Antriebsdynamik zur Folge. Dies hat den Vorteil, dass durch die Maschinensteuerung keine rechenleistungsintensive Interpolation eines individuellen Regelparametersatzes erforderlich ist, der auf den Wert einer zu beschleunigenden Aufspannung passend abgestimmt ist. Vielmehr kann der erfindungsgemäße Austausch gespeicherter Regelparametersätze, wie vorstehend beschrieben, auch von der einfachen Steuerung einer konventionellen Drehmaschine schnell vorgenommen werden.In the case of the conventional lathe according to the invention, a gradual application of pre-programmed sets of control parameters therefore takes place depending on the mass moment of inertia of the respective clamping. These are each matched to a mass inertia range, i.e. to ranges with e.g. normal, increased, high or very high mass moments of inertia on average, and result in a smooth run-up with decreasing drive dynamics. This has the advantage that the machine control system does not require any computing power-intensive interpolation of an individual control parameter set that is matched to the value of a clamping to be accelerated. Rather, the exchange according to the invention of stored control parameter sets, as described above, can also be carried out quickly by the simple control of a conventional lathe.

4 zeigt ein Zeit-Diagramm für beispielhafte Verläufe der Momentan-Drehzahl U der Hauptspindel bei einer erfindungsgemäßen konventionellen Drehmaschine D. Dabei sind beispielhafte Hochlaufkurven für die Beschleunigung der Hauptspindel bei verschiedenen Aufspannungen und Regelparametersätzen dargestellt. 4 shows a time diagram for exemplary courses of the instantaneous speed U of the main spindle in a conventional lathe D according to the invention. Exemplary run-up curves for the acceleration of the main spindle are shown for different clampings and control parameter sets.

So illustriert die Hochlaufkurve K1 mit einer dicken kontinuierlichen Linie einen Normalfall der Beschleunigung der Hauptspindel. Die Aufspannung weist ein normales Massenträgheitsmoment auf und enthält z.B. ein übliches Spannfutter als Spannmittel und eine Welle als Werkstück. Die Hochlaufkurve beginnt im Ursprung mit der Aktivierung des Hauptspindelmotors im Zeitpunkt t1=0 und der Drehzahl 0. Es wird von der Motorregelung der Regelparametersatz für einen Normalhochlauf PN verarbeitet. The run-up curve K1 with a thick continuous line thus illustrates a normal case of the acceleration of the main spindle. The clamping has a normal mass moment of inertia and contains, for example, a conventional chuck as the clamping device and a shaft as the workpiece. The run-up curve starts at the origin with the activation of the main spindle motor at time t1=0 and the speed 0. The control parameter set for a normal run-up P N is processed by the motor control.

In der Zeitspanne tm zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 erfolgt in erfindungsgemäßer Weise die Überwachung des Momentan-Drehmoments Umom des Hauptspindelmotors. Bei der Hochlaufkurve K1 wird angenommen, dass während der Zeitspanne tm kein Schwellwert für das Momentan-Drehmoment des Hauptspindelmotors überschritten wird, der einem Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf zugeordnet ist. Dies ist mit dem am Beispiel der Drehmoment-Zeit-Kurve L1 in 3 beschriebenen Zustand vergleichbar. Am Ende der Zeitspanne tm, d.h. ab dem Zeitpunkt t2, kann somit die Beschleunigung der Hauptspindel unter Verarbeitung des Regelparametersatzes für einen Normalhochlauf PN in unveränderter Weise fortgesetzt werden.In the period of time t m between the times t1 and t2, the instantaneous torque U mom of the main spindle motor is monitored in a manner according to the invention. In the run-up curve K1, it is assumed that no threshold value for the instantaneous torque of the main spindle motor, which is assigned to a set of control parameters for a soft run-up, is exceeded during the time period t m . This is with the example of the torque-time curve L1 in 3 described condition comparable. At the end of the time period t m , ie from the point in time t2, the acceleration of the main spindle can thus be continued in an unchanged manner while processing the set of control parameters for a normal run-up P N .

Die beispielhafte Hochlaufkurve K1 weist zwischen den Zeitpunkten t1 und t3 einen Beschleunigungsabschnitt K11 auf. Dabei werden vom Hauptspindelmotor das Drehmoment aufgebaut, die Anlaufträgheit der Übertragungselemente und Aufspannung sowie die Haftreibung im Spindelantrieb überwunden. Da im Beispiel der Hochlaufkurve K1 das damit verbundene Massenträgheitsmoment als normal angenommen wird, verursacht das dafür vom Hauptspindelmotor aufgebrachte Drehmoment in der Übertragungsvorrichtung keine unangemessen hohen Belastungen. Es folgt zwischen den Zeitpunkten t3 und t6 ein Linearabschnitt K12, in dem die Drehzahl der Hauptspindel annähernd linear ansteigt. Es schließt sich zwischen den Zeitpunkten t6 und t7 ein Entschleunigungs- bzw. Bremsabschnitt K13 an, in dem kurz vor Erreichen der Solldrehzahl Usoll das Drehmoment des Hauptspindelmotors und somit die Beschleunigung der Aufspannung reduziert werden. Zum Zeitpunkt t7 ist annähernd die durch einen Bediener vorgewählte Solldrehzahl Usoll der Hauptspindel erreicht. Der Zeitraum zwischen den Zeitpunkten t1 und t7 entspricht der von einem Bediener gewünschte Hochlaufzeit th der Hauptspindel bis zum Erreichen der Solldrehzahl Usoll.The exemplary run-up curve K1 has an acceleration section K11 between the times t1 and t3. The torque is built up by the main spindle motor, the starting inertia of the transmission elements and clamping as well as the static friction in the spindle drive are overcome. Since the associated mass moment of inertia is assumed to be normal in the example of run-up curve K1, the torque applied by the main spindle motor does not cause any unreasonably high loads in the transmission device. Between times t3 and t6, there follows a linear segment K12, in which the speed of the main spindle increases approximately linearly. Between times t6 and t7, a deceleration or deceleration section K13 follows, in which, shortly before the target speed U is reached, the torque of the main spindle motor and thus the acceleration of the clamping are reduced. At the point in time t7, the desired speed U desired of the main spindle , which has been preselected by an operator, is approximately reached. The period of time between times t1 and t7 corresponds to the run-up time t h of the main spindle desired by an operator until the setpoint speed U setpoint is reached.

In der Praxis folgt nach der Hochlaufzeit th und dem formellen Abschluss des Hochlaufs der Hauptspindel meist ein Nachschwingabschnitt K14. In diesem schwingt die Drehzahl U der Hauptspindel aufgrund des Massenträgheitsmoments der Aufspannung und deren vorangegangener Abbremsung für die Dauer einer Nachschwingzeit tn um den Wert der Solldrehzahl Usoll nach. Im Beispiel der Hochlaufkurve K1 verlaufen die Nachschwingung der Hauptspindeldrehzahl innerhalb eines Toleranzbereichs Ut zwischen einer oberen und unteren Toleranzdrehzahl Uto und Utu, und klingen innerhalb einer akzeptablen Nachschwingzeit tn ab. Mit der Bearbeitung eines Werkstücks kann somit im Zeitpunkt t7 am Ende der Hochlaufzeit th begonnen werden.In practice, after the run-up time t h and the formal completion of the run-up of the main spindle, a post-oscillation section K14 usually follows. In this, the speed U of the main spindle oscillates by the value of the setpoint speed U set for the duration of a post-oscillation time t n due to the mass moment of inertia of the clamping and its previous deceleration. In the example of the run-up curve K1, the post-oscillations of the main spindle speed run within a tolerance range Ut between an upper and lower tolerance speed Uto and U tu , and subside within an acceptable post-oscillation time t n . The machining of a workpiece can thus begin at point in time t7 at the end of run-up time t h .

Die Hochlaufkurve K2 in 4 illustriert mit einer dünnen gestrichelten Linie beispielhaft einen Problemfall bei der Beschleunigung der Hauptspindel. Dabei wird eine Aufspannung mit einem erhöhten Massenträgheitsmoment, z.B. eine Planscheibe als Spannmittel und ein Werkstück mit größerem Durchmesser, unter Verarbeitung eines ungeeigneten Regelparametersatzes für einen Normalhochlauf PN hochgefahren. Die Hochlaufkurve beginnt im Ursprung des Diagramms mit Aktivierung des Hauptspindelmotors zum Zeitpunkt t1 = 0 und der Drehzahl 0. Es wird von der Motorregelung der Regelparametersatz für einen Normalhochlauf PN verarbeitet. Im Beschleunigungsabschnitt K21 zwischen den Zeitpunkten t1 und t3 gibt der Hauptspindelmotor aufgrund des von der Motorsteuerung verarbeiteten Regelparametersatzes für eine Normalhochlauf PN einen so hohen Drehmomentschub ab, dass die Aufspannung mit annähernd derselben Dynamik wie bei der Hochlaufkurve K1 beschleunigt wird. Die Hochlaufkurven K1 und K2 verlaufen somit zwischen den Zeitpunkten t1 und t3 annähernd deckungsgleich. Der von dem Hauptspindelmotor abgegebene Drehmomentschub verursacht insbesondere in der Übertragungsvorrichtung eine unangemessen hohe Belastung und einen übermäßigen Verschleiß.The run-up curve K2 in 4 illustrates with a thin dashed line an example of a problem when accelerating the main spindle. In this case, a clamping with an increased mass moment of inertia, for example a faceplate as a clamping device and a workpiece with a larger diameter, is run up while processing an unsuitable set of control parameters for a normal run-up P N . The run-up curve begins at the origin of the diagram with activation of the main spindle motor at time t1=0 and speed 0. The control parameter set for a normal run-up P N is processed by the motor control. In the acceleration section K21 between times t1 and t3, the main spindle motor delivers such a high torque boost due to the control parameter set processed by the motor control for a normal run-up P N that the clamping is accelerated with approximately the same dynamics as in the run-up curve K1. The run-up curves K1 and K2 thus run approximately congruently between the times t1 and t3. The torque thrust delivered by the main spindle motor causes undue stress and excessive wear, particularly in the transmission.

Es folgt ein annähernd gleichmäßig ansteigender Linearabschnitt K22, in dem die Drehzahl der Hauptspindel annähernd linear ansteigt. Dieser verläuft aufgrund desselben verarbeiteten Regelparametersatzes für einen Normalhochlauf PN zwischen den Zeitpunkten t3 und t6 ebenfalls annähernd deckungsgleich zur Hochlaufkurve K1. Zwischen den Zeitpunkten t6 und t7 folgt ein Entschleunigungs- bzw. Bremsabschnitt K23, in dem kurz vor Erreichen der Solldrehzahl Usoll das Drehmoment des Hauptspindelmotors und die Beschleunigung der Aufspannung reduziert werden. Aufgrund des erhöhten Massenträgheitsmoments der Aufspannung ist das Abbauen des Drehmoments nicht ausreichend, sodass im Nachschwingabschnitt K24 starke Nachschwingung der Momentandrehzahl Umom auftreten. Diese sind in 4 nach dem Zeitpunkt t7 in strichlierter Linie deutlich zu sehen. Die Drehzahl schwingt dabei außerhalb eines Toleranzbereichs Ut um die Solldrehzahl Usoll, wobei die obere und untere Toleranzdrehzahl Uto und Utu überschritten werden. Ein Bediener muss eine lange Nachschwingzeit tn abwarten, bevor die Nachschwingungen der Hauptspindeldrehzahl abgeklungen sind und mit der Bearbeitung eines Werkstücks begonnen werden kann. Dies ist in 4 nicht mehr dargestellt. U.U. ist eine aktive Abbremsung über die Motorregelung des Hauptspindelmotors notwendig. Diese hat eine dem Hochlauf der Hauptspindel entgegengerichtete Kraftwirkung, sodass dabei die Belastung der Komponenten des Spindelantriebs, besonders der Übertragungsvorrichtung, weiter erhöht wird. Weiterhin kann die Drehzahl der Hauptspindel dabei erneut zu Nachschwingungen um die Solldrehzahl Usoll angeregt werden.An almost uniformly increasing linear section K22 follows, in which the speed of the main spindle increases almost linearly. Due to the same processed set of control parameters for a normal run-up P N between the times t3 and t6, this likewise runs approximately congruently with the run-up curve K1. Between the points in time t6 and t7 there follows a deceleration or braking section K23, in which, shortly before the target speed U is reached, the torque of the main spindle motor and the acceleration of the clamping are to be reduced. Due to the increased mass moment of inertia of the clamping, the reduction in torque is not sufficient, so that strong post-oscillation of the instantaneous speed U mom occurs in the post-oscillation section K24. These are in 4 clearly seen in dashed line after time t7. The speed oscillates outside a tolerance range Ut around the target speed U set , with the upper and lower tolerance speeds Uto and Utu being exceeded. An operator must wait a long post-oscillation time t n before the post-oscillations of the main spindle speed have died down and machining of a workpiece can begin. this is in 4 no longer shown. Active braking via the motor control of the main spindle motor may be necessary. This has a force effect that counteracts the acceleration of the main spindle, so that the load on the components of the spindle drive, especially the transmission device, is further increased. Furthermore, the speed of the main spindle can again be stimulated to post-oscillate around the target speed U desired .

Die Hochlaufkurve K3 in 4 illustriert mit einer dünnen kontinuierlichen Linie schließlich beispielhaft die erfindungsgemäße Lösung des an der Hochlaufkurve K2 dargestellten Problems durch Verarbeitung eines Regelparametersatzes für einen Sanfthochlauf PS1 anstelle eines für einen Normalhochlauf PN. Die Hochlaufkurve beginnt im Ursprung des Diagramms mit Aktivierung des Hauptspindelmotors zum Zeitpunkt t1 = 0 und der Drehzahl 0. Es wird von der Motorregelung zunächst der Regelparametersatz für einen Normalhochlauf PN verarbeitet. In der Zeitspanne tm zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 erfolgt in erfindungsgemäßer Weise die Erfassung des Momentan-Drehmoments Umom des Hauptspindelmotors. Bei der Hochlaufkurve K3 wird angenommen, dass während der Zeitspanne tm ein Schwellwert für das Momentan-Drehmoment des Hauptspindelmotors überschritten wird, der einem Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf zugeordnet ist. Dies ist mit dem am Beispiel der Drehmoment-Zeit-Kurve L2 in 3 beschriebenen Zustand vergleichbar. Am Ende der Zeitspanne tm, d.h. im Zeitpunkt t2, wird von der Maschinensteuerung erfindungsgemäß der Regelparametersatz für den Sanfthochlauf an die Motorregelung des Hauptspindelmotors übertragen, und die Beschleunigung der Hauptspindel unter Verarbeitung dieses Regelparametersatzes fortgesetzt und abgeschlossen.The run-up curve K3 in 4 finally, with a thin continuous line, an example of the solution according to the invention to the problem represented by the run-up curve K2 by processing a set of control parameters for a soft run-up P S1 instead of one for a normal run-up P N . The run-up curve begins at the origin of the diagram with activation of the main spindle motor at time t1=0 and speed 0. The motor control first processes the set of control parameters for a normal run-up P N . In the period of time t m between the times t1 and t2, the instantaneous torque U mom of the main spindle motor is detected in a manner according to the invention. In the case of the run-up curve K3, it is assumed that a threshold value for the instantaneous torque of the main spindle motor, which is assigned to a set of control parameters for a soft run-up, is exceeded during the time period t m . This is with the example of the torque-time curve L2 in 3 described condition comparable. At the end of the period of time t m , ie at time t2, the control parameter set for soft start-up is transmitted from the machine control to the motor control of the main spindle motor and the acceleration of the main spindle is continued and completed while processing this control parameter set.

Die beispielhafte Hochlaufkurve K3 weist zwischen den Zeitpunkten t2 und t4 einen Beschleunigungsabschnitt K31 auf, der länger als der Beschleunigungsabschnitt K11 bzw. K21 der Hochlaufkurve K1 bzw. K2 ist. Der Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf ermöglicht dort eine längere Dauer für die Erstbeschleunigung der Aufspannung sowie die Überwindung der Anfangsträgheit und Haftreibungen. Die Beschleunigung der Hauptspindel verläuft im Vergleich zum Beschleunigungsabschnitt K11 bzw. K21 der Hochlaufkurve K1 bzw. K2. mit geringerer Dynamik und weist einen geringeren Gradienten in der Beschleunigung der Hauptspindel auf.The exemplary run-up curve K3 has an acceleration section K31 between the times t2 and t4, which is longer than the acceleration section K11 or K21 of the run-up curve K1 or K2. The set of control parameters for a soft start allows a longer duration for the initial acceleration of the clamping and for overcoming the initial inertia and static friction. The acceleration of the main spindle runs in comparison to the acceleration section K11 or K21 of the run-up curve K1 or K2. with lower dynamics and has a lower gradient in the acceleration of the main spindle.

Es folgt zwischen den Zeitpunkten t4 und t5 wiederum ein Linearabschnitt K32. Im Vergleich zum Linearabschnitt K12 bzw. K22 der Hochlaufkurve K1 bzw. K2 weist der Linearabschnitt K32 der beispielhaften Hochlaufkurve K3 eine kürzere Dauer und stärkere Steigung auf. Ein solcher Verlauf kann gemäß einer vorteilhaften weiteren Ausführung der Erfindung z.B. durch eine Motorregelung mit einem Regler erzielt werden, der zumindest einen P- und einen I-Anteil aufweist. Ein Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf kann dann im Vergleich zu einem Regelparametersatz für einen Normalhochlauf mit einem vergrößerten Verstärkungsfaktor und einer vergrößerten Nachstellzeit ausgestattet werden. Auf Grund der vergrößerten Nachstellzeit kann in den Anfahr- bzw. Bremszeiträumen, d.h. zwischen t1 und t4 bzw. t5 und t7 eine der jeweiligen Aufspannung angepasste Reduzierung der Antriebsdynamik erreicht werden. Die dabei auftretenden verlängerten Zeiträume für sanftere Beschleunigungsänderungen, d.h. mit geringeren Gradienten in der Beschleunigung der Hauptspindel, können durch einen vergrößerten Verstärkungsfaktor ausgeglichen werden, so dass der Linearabschnitt K32 auf Grund einer größeren Beschleunigung verkürzt wird. Somit wird auch bei Verarbeitung eines Regelparametersatzes für einen Sanfthochlauf die von einem Bediener angestrebte Solldrehzahl Usoll der Hauptspindel annähernd innerhalb der ursprünglichen Hochlaufzeit th erreicht.A linear section K32 follows between the times t4 and t5. Compared to the linear section K12 or K22 of the run-up curve K1 or K2, the linear section K32 of the exemplary run-up curve K3 has a shorter duration and a steeper slope. According to an advantageous further embodiment of the invention, such a course can be achieved, for example, by motor control with a controller which has at least one P component and one I component. A set of control parameters for a soft run-up can then be equipped with an increased amplification factor and an increased reset time compared to a set of control parameters for a normal run-up. Due to the increased reset time, a reduction in the drive dynamics adapted to the respective clamping can be achieved in the acceleration and braking periods, ie between t1 and t4 or t5 and t7. The longer periods of time that occur for gentler changes in acceleration, ie with lower gradients in the acceleration of the main spindle, can be compensated for by an increased amplification factor, so that the linear section K32 is shortened due to a greater acceleration. Thus, even when processing a set of control parameters for a soft run-up , the setpoint speed U desired of the main spindle desired by an operator is approximately reached within the original run-up time t h .

Die dritte Hochlaufkurve K3 weist zwischen den Zeitpunkten t5 und t7 einen Entschleunigungs- bzw. Bremsabschnitt K33 auf. Dieser weist ebenfalls eine längere Dauer als der Entschleunigungsabschnitt K13 bzw. K23 der Hochlaufkurve K1 bzw. K2 auf. Der Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf ermöglicht somit eine längere Zeitspanne für die Entschleunigung der Aufspannung kurz vor Erreichen der Solldrehzahl Usoll. Die Bremsung der Hauptspindel verläuft somit träger und mit einer geringeren Dynamik als in dem Entschleunigungsabschnitt K13 bzw. K23 der Hochlaufkurve K1 bzw. K2. Aufgrund der längeren Dauer und geringeren Dynamik der Entschleunigung kommt es in dem Nachschwingabschnitt K34 zu einer Nachschwingung der Drehzahl U der Hauptspindel innerhalb des akzeptablen Toleranzbereichs Ut. Die obere und untere Toleranzdrehzahl Utu und Uto werden nicht überschritten. Auch hier kann mit der Bearbeitung eines Werkstücks im Zeitpunkt t7 am Ende der Hochlaufzeit th begonnen werden.The third ramp-up curve K3 has a deceleration or braking section K33 between times t5 and t7. This also has a longer duration than the deceleration section K13 or K23 of the run-up curve K1 or K2. The set of control parameters for a soft run-up thus enables a longer period of time for the deceleration of the clamping shortly before the setpoint speed U setpoint is reached. The main spindle is therefore braked more slowly and with less dynamics than in the deceleration section K13 or K23 of the run-up curve K1 or K2. Due to the longer duration and lower dynamics of the deceleration, there is a post-oscillation of the speed U of the main spindle within the acceptable tolerance range Ut in the post-oscillation section K34. The upper and lower tolerance speeds U tu and Uto are not exceeded. Here, too, the machining of a workpiece can begin at point in time t7 at the end of run-up time t h .

BezugszeichenlisteReference List

DD
Konventionelle DrehmaschineConventional lathe
D1D1
Maschinengestellmachine frame
D11D11
Hauptspindelmotormain spindle motor
D12D12
Motorregelungengine control
D13D13
Drehzahlmessertachometer
D14D14
Übertragungsvorrichtung, insbesondere RiementriebTransmission device, in particular belt drive
D2D2
Spindelstockheadstock
D21D21
Hauptspindelmain spindle
D22D22
Spannmittelclamping devices
D3D3
Maschinenbettmachine bed
D31D31
Zugspindelpull spindle
D32D32
Leitspindellead screw
D4D4
Bettschlittenbed slide
D41D41
Planschlittencross slide
D42D42
WerkzeugTool
D43D43
Schlossmuttercastle nut
D5D5
Maschinensteuerungmachine control
D51D51
DatenverbindungData Connection
PNpm
Regelparametersatz für einen Normalhochlauf bei normaler AufspannungSet of control parameters for a normal run-up with normal clamping
PS1PS1
Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf bei erhöhter AufspannungControl parameter set for a soft start with increased clamping
PS2PS2
Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf bei hoher AufspannungControl parameter set for a soft start with high clamping
PS3PS3
Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf bei sehr hoher AufspannungControl parameter set for a soft start with very high clamping
Umomumom
Momentan-Drehzahl des HauptspindelmotorsCurrent speed of the main spindle motor
ImomImom
Momentan-Motorstrom des HauptspindelmotorsInstantaneous motor current of the main spindle motor
Mmommmm
Momentan-Drehmoment Hauptspindelmotor ins. unmittelbar nach AktivierungInstantaneous torque of the main spindle motor ins. immediately after activation
MS1MS1
Schwellwert für Regelparametersatz PS1 Threshold for control parameter set P S1
MS2MS2
Schwellwert für Regelparametersatz PS2 Threshold for control parameter set P S2
MS3MS3
Schwellwert für Regelparametersatz PS3 Threshold for control parameter set P S3
L1L1
Drehmoment-Zeit-Kurve bei normaler Aufspannung: PN Torque-time curve with normal clamping: P N
L2L2
Drehmoment-Zeit-Kurve bei erhöhte Aufspannung: PN → PS1 Torque-time curve with increased clamping: P N → P S1
L3L3
Drehmoment-Zeit-Kurve bei hoher Aufspannung: PN → PS2 Torque-time curve at high clamping: P N → P S2
L4L4
Drehmoment-Zeit-Kurve bei sehr hoher Aufspannung: PN → PS3 Torque-time curve with very high clamping: P N → P S3
MNMN
Losreißmoment des Hauptspindelmotors bei normaler AufspannungBreakaway torque of the main spindle motor with normal clamping
U1U1
Überschreitung des Schwellwerts MS1 durch Momentan-Drehmoment bei L1Exceeding of the threshold M S1 by instantaneous torque at L1
U21U21
Überschreitung des Schwellwerts MS1 durch Momentan-Drehmoment bei L2Exceeding of the threshold M S1 by instantaneous torque at L2
U22U22
Überschreitung des Schwellwerts MS2 durch Momentan-Drehmoment bei L2Exceeding of the threshold value M S2 by instantaneous torque at L2
U31U31
Überschreitung des Schwellwerts MS1 durch Momentan-Drehmoment bei L3Exceeding of the threshold M S1 by instantaneous torque at L3
U32U32
Überschreitung des Schwellwerts MS2 durch Momentan-Drehmoment bei L3Exceeding of the threshold M S2 by instantaneous torque at L3
U33U33
Überschreitung des Schwellwerts MS3 durch Momentan-Drehmoment bei L3Exceeding of the threshold M S3 by instantaneous torque at L3
tt
Zeitachsetimeline
t1t1
Zeitpunkt Aktivierung HauptspindelmotorTime of activation of the main spindle motor
tmtm
Zeitspanne nach Aktivierung, MesszeitraumTime span after activation, measurement period
t2, t3, t4, t5, t6, t7t2, t3, t4, t5, t6, t7
Zeitpunkte auf der Zeitachse in 4 Points in time on the time axis in 4
thth
Hochlaufzeit der HauptspindelRun-up time of the main spindle
tntn
Nachschwingzeit der Drehzahl der HauptspindelPost-oscillation time of the speed of the main spindle
Uu
Drehzahlistwert der HauptspindelSpeed actual value of the main spindle
Usollusol
Solldrehzahl der Hauptspindel, einstellbarTarget speed of the main spindle, adjustable
UtUt
Toleranzbereich der Solldrehzahl der HauptspindelTolerance range of the target speed of the main spindle
UtoUto
obere Toleranzdrehzahlupper tolerance speed
Utuutu
untere Toleranzdrehzahllower tolerance speed
K1K1
Hochlaufkurve der Hauptspindel mit Regelparametersatz für Normalbeschleunigung und einer Aufspannung mit einem normalen MassenträgheitsmomentRamp-up curve of the main spindle with control parameter set for normal acceleration and clamping with a normal mass moment of inertia
K11K11
Beschleunigungsabschnittacceleration section
K12K12
Linearabschnittlinear section
K13K13
Bremsabschnitt, EntschleunigungsabschnittBraking section, deceleration section
K14K14
Nachschwingabschnittringing section
K2K2
Hochlaufkurve der Hauptspindel mit Regelparametersatz für Normalbeschleunigung und einer Aufspannung mit einem erhöhten MassenträgheitsmomentRamp-up curve of the main spindle with control parameter set for normal acceleration and clamping with an increased mass moment of inertia
K21K21
Beschleunigungsabschnittacceleration section
K22K22
Linearabschnittlinear section
K23K23
Bremsabschnitt, EntschleunigungsabschnittBraking section, deceleration section
K24K24
Nachschwingabschnittringing section
K3K3
Hochlaufkurve der Hauptspindel mit Regelparametersatz für eine Sanftbeschleunigung und eine Aufspannung mit erhöhtem MassenträgheitsmomentRamp-up curve of the main spindle with control parameter set for gentle acceleration and clamping with increased mass moment of inertia
K31K31
Beschleunigungsabschnittacceleration section
K32K32
Linearabschnittlinear section
K33K33
Bremsabschnitt, EntschleunigungsabschnittBraking section, deceleration section
K34K34
Nachschwingabschnittringing section

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 202019104050 U1 [0002]DE 202019104050 U1 [0002]

Claims (12)

Konventionelle Drehmaschine (D) mit einer Hauptspindel (D21), die von einem Hauptspindelmotor (D11) mit einer Motorregelung (D12) angetrieben wird, und mit einer Maschinensteuerung (D5), in der zumindest hinterlegt sind - ein Regelparametersatz der Motorregelung (D12) für einen Normalhochlauf (PN) der Hauptspindel (D21) mit einer Aufspannung, die ein im Mittel normales Massenträgheitsmoment aufweist, - zumindest ein Regelparametersatz der Motorregelung (D12) für einen Sanfthochlauf (PS1, PS2, PS3) mit reduzierter Antriebsdynamik der Hauptspindel (D21) mit einer Aufspannung, die ein im Mittel zumindest erhöhtes Massenträgheitsmoment aufweist, - eine Zeitspanne (tm) nach der Aktivierung (t=0) des Hauptspindelmotors (D11), und - zumindest ein Schwellwert (MS1, MS2, MS3) für das Momentan-Drehmoment (Mmom) des Hauptspindelmotors (D11), der einem Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf (PS1, PS2, PS3) der Hauptspindel (D21) zugeordnet ist, wobei die Maschinensteuerung (D5) so ausgebildet ist, dass diese - bei einer Aktivierung (t=0) des Hauptspindelmotors (D11) der Motorregelung (D12) den Regelparametersatz für den Normalhochlauf (PN) bereitstellt, - in der Zeitspanne (tm) das Momentan-Drehmoment (Mmom) überwacht, und - der Motorregelung (D12) des Hauptspindelmotors D11) an Stelle des Regelparametersatzes für den Normalhochlauf (PN) einen Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf (PS1, PS2, PS3) für den weiteren Hochlauf bereitstellt, wenn während der Zeitspanne (tm) im Momentan-Drehmoment (Mmom) eine Überschreitung des einem Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf (PS1, PS2, PS3) zugeordneten Schwellwertes (MS1, MS2, MS3) detektiert wurde.Conventional lathe (D) with a main spindle (D21), which is driven by a main spindle motor (D11) with a motor control (D12), and with a machine control (D5) in which at least one set of control parameters for the motor control (D12) is stored a normal run-up (P N ) of the main spindle (D21) with a clamping that has a normal mass moment of inertia on average, - at least one control parameter set of the motor control (D12) for a soft run-up (P S1 , P S2 , P S3 ) with reduced drive dynamics of the main spindle (D21) with a clamping that has at least an increased mass moment of inertia on average, - a period of time (t m ) after the activation (t=0) of the main spindle motor (D11), and - at least one threshold value ( MS1, MS2 , M S3 ) for the instantaneous torque (M mom ) of the main spindle motor (D11), which is assigned to a set of control parameters for a soft start ( PS1 , PS2 , PS3 ) of the main spindle (D21), the machine control ung (D5) is designed in such a way that this - upon activation (t=0) of the main spindle motor (D11) of the motor control (D12) provides the set of control parameters for the normal run-up (P N ), - in the time period (t m ) the instantaneous - Torque (M mom ) is monitored, and - the motor control (D12) of the main spindle motor D11) provides a control parameter set for a soft start (P S1 , P S2 , P S3 ) for the further run-up instead of the set of control parameters for the normal run-up (P N ). , if during the time period (t m ) in the instantaneous torque (M mom ) an exceeding of the threshold value ( MS1 , MS2 , MS3 ) assigned to a set of control parameters for a soft run-up (PS1, PS2 , PS3 ) was detected. Konventionelle Drehmaschine nach Anspruch 1, wobei die Motorregelung (D12) zur Ausübung einer reduzierten Antriebsdynamik bei einem Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf (PS1,PS2, PS3) auf den Hauptspindelmotor Beschleunigungen mit einem geringeren Gradienten ausgeübt als bei dem Regelparametersatz für einen Normalhochlauf (PN).Conventional lathe after claim 1 , wherein the motor control (D12) exerts reduced drive dynamics in a control parameter set for a soft run-up (P S1 , P S2 , P S3 ) on the main spindle motor with a lower gradient than in the control parameter set for a normal run-up (P N ). Konventionelle Drehmaschine nach einem der Anspruch 1 oder 2, wobei in der Maschinensteuerung (D5) zur Ausübung einer reduzierten Antriebsdynamik auf die Hauptspindel (D21) hinterlegt sind - jeweils ein Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf (PS1,PS2, PS3), der einer Aufspannung an der Hauptspindel zugeordnet ist, die ein im Mittel erhöhtes, hohes oder sehr hohes Massenträgheitsmoment aufweist, und - jeweils ein Schwellwert (MS1, MS2, MS3), der einem Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf (PS1,PS2, PS3) zugeordnet ist, und dessen Größe mit dem Massenträgheitsmoment der jeweiligen Aufspannung zunimmt.Conventional lathe according to one of claim 1 or 2 , whereby in the machine control (D5) for exerting a reduced drive dynamics on the main spindle (D21) are stored - in each case a set of control parameters for a soft run-up (P S1 , P S2 , P S3 ), which is assigned to a clamping on the main spindle, the one on average has an increased, high or very high mass moment of inertia, and - a threshold value ( MS1 , MS2 , MS3 ) each , which is assigned to a set of control parameters for a soft run-up (PS1, PS2 , PS3 ), and its magnitude increases with the mass moment of inertia of the respective clamping. Konventionelle Drehmaschine nach Anspruch 3, wobei die Motorregelung (D12) zur Ausübung einer reduzierten Antriebsdynamik bei einem Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf (PS1,PS2, PS3) einen mit der Zunahme des mittleren Massenträgheitsmoments einer Aufspannung an der Hauptspindel (D21) abnehmenden Gradienten in der Beschleunigung auf die Hauptspindel (D21) ausübt.Conventional lathe after claim 3 , wherein the motor control (D12) to exercise a reduced drive dynamics with a set of control parameters for a soft start (P S1 , P S2 , P S3 ) with the increase in the average mass moment of inertia of a clamping on the main spindle (D21) decreasing gradient in the acceleration on the Main spindle (D21) exerts. Konventionelle Drehmaschine nach Anspruch 4, wobei ein Gradient in der Beschleunigung der Hauptspindel (D21) abhängig ist vom Verhältnis des Massenträgheitsmoments bei einer Aufspannung mit einem normalen Massenträgheitsmoment zum Massenträgheitsmoment einer Aufspannung mit einem erhöhten, hohen oder sehr hohen Massenträgheitsmoment.Conventional lathe after claim 4 , where a gradient in the acceleration of the main spindle (D21) depends on the ratio of the moment of inertia in a setup with a normal moment of inertia to the moment of inertia in a setup with an increased, high or very high moment of inertia. Konventionelle Drehmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Motorregelung (D5) - einen Regler enthält, der zumindest einen P- und I-Anteil aufweist, und - ein Regelparametersatz für einen Sanfthochlauf (PS1,PS2, PS3) im Vergleich zu einem Regelparametersatz für einen Normalhochlauf (PN) einen vergrößerten Verstärkungsfaktor und eine vergrößerte Nachstellzeit aufweist.Conventional lathe according to one of the preceding claims, wherein the motor control (D5) - contains a controller which has at least a P and I component, and - a set of control parameters for a soft start (P S1 , P S2 , P S3 ) compared to a set of control parameters for a normal run-up (P N ) has an increased amplification factor and an increased reset time. Konventionelle Drehmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Zeitspanne (tm) so gewählt ist, dass diese den Zeitbereich der Losreißphase der Hauptspindel (D21) nach einer Aktivierung des Hauptspindelmotors (D11) umfasst.Conventional lathe according to one of the preceding claims, wherein the period of time (t m ) is selected such that it includes the time range of the breakaway phase of the main spindle (D21) after activation of the main spindle motor (D11). Konventionelle Drehmaschine nach Anspruch 7, wobei die Zeitspanne (tm) einen Zeitraum im Bereich von 200 bis 800 Millisekunden umfasst.Conventional lathe after claim 7 , wherein the period of time (t m ) comprises a period in the range of 200 to 800 milliseconds. Konventionelle Drehmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Maschinensteuerung (D5) den Hauptspindelmotor (D11) mit dem in der Motorregelung (D12) jeweils aktiven Regelparametersatz (PN, PS1, PS2, PS3) herunterfährt.Conventional turning machine according to one of the preceding claims, wherein the machine control (D5) shuts down the main spindle motor (D11) with the control parameter set (PN , P S1 , P S2 , P S3 ) active in the motor control (D12). Konventionelle Drehmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Maschinensteuerung (D5) so ausgebildet ist, dass in der Betriebsart Gewindeschneiden und einer Aktivierung des Hauptspindelmotors (D11) nach einem zwischenzeitlichen Stillstand ein Hochlauf der Hauptspindel (D21) ohne Überwachung des Momentan- Drehmoment (Mmom) mit dem in der Motorregelung (D12) jeweils aktiven Regelparametersatz erfolgt (PN, PS1, PS2, PS3).Conventional lathe according to one of the preceding claims, wherein the machine control (D5) is designed such that in the thread cutting mode and activation of the main spindle motor (D11) after an interim standstill, the main spindle (D21) is started up without monitoring the instantaneous torque (M mom ) with the in the Motor control (D12) each active control parameter set takes place (P N , P S1 , P S2 , P S3 ). Konventionelle Drehmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche zumindest mit einer Zugspindel (D31) für den Antrieb des Bettschlittens (D4).Conventional lathe according to one of the preceding claims at least with a feed spindle (D31) for driving the bed carriage (D4). Konventionelle Drehmaschine nach Anspruch 11, zumindest mit einer Leitspindel (D32) für den Antrieb eines Bettschlittens (D4) in der Betriebsart Gewindeschneiden, sowie mit einer Schlossmutter (D43), die in der Betriebsart Gewindeschneiden mit der Leitspindel (D32) in Eingriff ist, wobei die Maschinensteuerung (D5) so ausgebildet ist, dass in der Betriebsart Gewindeschneiden ein Stillstand der Hauptspindel (D21) und eine Auskuppelung der Schlossmutter detektiert werden und der Hauptspindelmotor (D11) nach einer erneuten Aktivierung von der Motorregelung (D12) mit dem Regelparametersatz für den Normalhochlauf (PN) wieder angefahren wird.Conventional lathe after claim 11 , at least with a lead screw (D32) for driving a bed slide (D4) in the thread cutting mode, and with a lock nut (D43), which is in the thread cutting mode with the lead screw (D32) engaged, the machine control (D5) is designed in such a way that in the thread cutting operating mode a standstill of the main spindle (D21) and a disengagement of the lock nut are detected and the main spindle motor (D11) restarts after renewed activation by the motor control (D12) with the control parameter set for normal run-up (P N ). is approached.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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