DE2132482B2

DE2132482B2 - Fast-reacting regulator for machine tools - has variable operation for tool rate of advance depending on actual value

Info

Publication number: DE2132482B2
Application number: DE2132482A
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl.-Ing. 1000 Berlin Pritschow
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1971-06-25
Filing date: 1971-06-25
Publication date: 1975-09-18
Also published as: DE2132482A1

Abstract

The arrangement for influencing the rate of advance of machine tools by means of a fast reacting regulator is such that strong variations in the regulating magnitude, which occur when e.g. material being worked is rotated, have no effect. Where the required value is not reached, the comparator formulating the difference between it and the actual value, feeds the difference through a synchronisation device to a store. This can unload through a diode or to an integrator to the regulating stretch. Where the required value is exceeded by the actual value, the comparator is connected directly to the integrator and through a threshold value amplifier to a proportional unit of the regulator.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Beeinflussung der Vorschubgeschwindigkeit von Werkzeugmaschinen, mittels der die Vorschubgeschwindigkeit durch einen schnell reagierenden Regler, der in seiner Struktur umschaltbar ist, beeinflußt wird.The invention relates to a device for influencing the feed rate of machine tools, by means of the feed rate through a fast-reacting controller, which in its structure is switchable, is influenced.

Es ist bereits ein Verfahren zur Regelung der Vorschubgeschwindigkeit von Werkzeugmaschinen vorgeschlagen worden, bei dem die Vorschubgeschwindigkeit durch einen schnell reagierenden Regler beeinflußt wird und bei dem zusätzlich eine Hilfsstellgröße, die aus den gemessenen arbeitsablaufabhängigen Größen des vorhergehenden Teilarbeitsganges gewonnen wird. eine maximale Vorachubgeschwindigkeit vorgibt (P 20 44 444.4). Es kann jedoch vorkommen, daß sich bei diesem Verfahren starke Schwankungen der Regelgröße ungünstig auf die Ausregelzeit bemerkbar machen. It is already a method of regulating the feed rate has been proposed by machine tools in which the feed rate is influenced by a quickly reacting controller and with an additional auxiliary manipulated variable that is derived from the measured process-dependent variables of the previous partial work step is obtained. specifies a maximum advance speed (P 20 44 444.4). However, it can happen that with this method there are strong fluctuations in the controlled variable unfavorable noticeable on the settling time.

Es ist auch ein Regler mit I-Anieil im Ausgangssignal und einer dem Verstärkerausgang mit dem Eingang verbindenden Rückführung bekannt, bei dem an den Ausgang des Verstärkers eine Einrichtung angeschlossen ist, die ein dem Nachstell- oder Rückführungssignal so entgegengehaltenes Kombinationssignal liefert, sobald und solange das Ausgangssignal außerhalb des durch zwei vorgegebene Werte begrenzten Arbeitsbereiches des Verstärkers liegt (DT-OS 15 23 526). Mit diesem Regler kann jedoch eine Beeinflussung durch das Vorziehen der Regelabweichung nicht vorgenommen werfer There is also a controller with I-Anieil in the output signal and a feedback connecting the amplifier output to the input, in which the A device is connected to the output of the amplifier, which is a readjustment or feedback signal Contrasted combination signal delivers as soon as and as long as the output signal is outside the range two specified values of the amplifier's limited working range (DT-OS 15 23 526). With this However, the controller cannot influence it by bringing forward the control deviation

Es ist auch bereits ein Verfahren zum Regeln einer \nlage und eine Anlage zum Durchführen des Verfahrens bekannt mit mindestens einem Regelkreis, in dem <*> außer der Regelgröße und der Stellgröße eine zusätzliche veränderliche Größe wirkt, die als Signal über ein Umformorgan in den Regelkreis zwischen dessen Meßorgan und dessen Stellorgane eingeleitet wird, wobei das Umformorgan so ausgebildet ist, daß es je nach dem, ob ein Eingangssignal sich positiv oder negativ verändert, ein anderes zeitliches Übertragungsverhalten aufweist (DT-OS 152JI610). Mit dieser Anlage istIt is also already a method for regulating a situation and a system for carrying out the method known with at least one control loop in which <*> In addition to the controlled variable and the manipulated variable, an additional variable acts as a signal via a Forming element is introduced into the control circuit between its measuring element and its actuating elements, wherein the converter is designed so that it depends on whether an input signal is positive or negative changed, has a different temporal transmission behavior (DT-OS 152JI610). With this plant is

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jedoch lediglich ein unterschiedliches zeitliches Übertragungsverhalten zu erzielen.however, only a different transfer behavior over time to achieve.

Die Aufeabe besteht daher dann, eine Einrichtung zur Beeinflussung der Vorschubgeschwindigkeit von Werkzeugmaschinen, mittels der die Vorschubgeschwindigkeit durch einen schnell reagierenden Regler beeinßußrwiid, anzugeben, so daß starke Schwankungen der Regelgröße während eines Tedarbeitsganges leinen Einfluß ausüben können und eine Überschreitung des Sollwertes in möglichst kurzer Zeit ausgere^gelDie Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst daß beim Unterschreiten des Sollwertes der Vergleicher über eine Synchronisationseinnchtung mit einem nachgeschaiteten Speicher, der die minimale Regelabweichung während eines durch die Synchronisationseinrichtung bestimmten Zeitraums als Korrektur zur Stellgröße speichert und diesen Wert mit dem Takt der Synchronisationseinrichtung weitergibt, mit einem Integrierer, der als Speicher arbeitet, des Reglers verbunden ist. und daß beim Überschreiten des Sollwertes der Vergleicher sowohl direkt mit dem Integrierer als auch mit einem Proportionalglied des Reglers verbun den ist und daß ein Schwellwertverstärker vorgesenen ist. der die Abschaltung bzw. Zuschaltung des als Speicher arbeitenden Gliedes bewirktThe task is therefore to specify a device for influencing the feed rate of machine tools, by means of which the feed rate is influenced by a fast-reacting controller, so that strong fluctuations in the controlled variable during a work process can exert no influence and the setpoint is exceeded in the shortest possible time Ausere ^gel The object is achieved according to the invention in that when the setpoint value is not reached, the comparator has a synchronization device with a downstream memory which stores the minimum control deviation during a period determined by the synchronization device as a correction to the manipulated variable and forwards this value with the clock of the synchronization device , is connected to an integrator, which works as a memory, of the controller. and that when the setpoint is exceeded, the comparator is verbun both directly with the integrator and with a proportional element of the controller and that a threshold amplifier is provided. which causes the disconnection or connection of the element working as a memory

Der Vorteil dieser Einrichtung z. B. bei der Anwendung als Adaptive Controleinrichtung an Drehmaschinen liegt einmal darin, daß gegenüber der Verwendung von konventionellen Pl Reglern der Maximalwert der Regelgröße auch bei stark schwankenden Störgrößen während eines Teilarbeitsganges. z.B. einer Werkstückumdrehung beim Drehen an den Sollwert der Regelgröße geführt wird. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die hier angegebene Strukturveränderlichkeit der Anordnung bewirkt, daß die Dimensionierung des bei Überschreitung wirksamen Pl-Reglers nur von der Dynamik des Vorschubantriebes bestimmt wird und somit also unabhängig von der Werkstück (Drehen) oder Werkzeugumdrehung (beim Fräsen. Bohren) wird. Das Regelverhalten wird damit wesent lieh günstiger als mit strukturfesten Pl-Reglern.The advantage of this facility z. B. when used as an adaptive control device on lathes This is due to the fact that, compared to the use of conventional PI controllers, the maximum value of the Controlled variable even with strongly fluctuating disturbance variables during a partial work step. e.g. one Workpiece rotation when turning is guided to the setpoint of the controlled variable. Another benefit is to see that the structural variability given here the arrangement causes the sizing of the PI controller that is effective when it is exceeded is only determined by the dynamics of the feed drive and therefore independent of the workpiece (turning) or tool rotation (when milling. Drilling). The control behavior is thus much more favorable than with structurally fixed PI controllers.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. The invention is explained in more detail below with reference to a drawing of an exemplary embodiment.

An einem Vergleicher 1 wird die Differenz zwischen dem Ist- und dem Sollwert der Regelgrößen als Regelabweichung * gebildet. Während eines Teilarbeitsganges, z. B. einer Umdrehung einer Spindel, wird kurzzeitig ein Kontakt 2, der von der Spindel betätigt wird, im Regelkreis geschlossen und der in diesem Augenblick anstehende Wert * in einem Speicher 4 gespeichert. Sollte sich die Regelabweichung im Verlauf der folgenden Umdrehung verringern, so erfolgt eine Entladung des Speichers 4 über eine Diode 5. Nach einer Umdrehung befindet sich also der kleinste, während dieser Umdrehung aufgetretene Wert der Regelabweichung im Speicher 4. Dieser Wert wird durch kurzzeitiges Schließen eines weiteren Kontaktes 3 über einen Kontakt 6 eines Relais 9 auf einen Integrierer 7 geschaltet, der einen Teil des Reglers darstellt. Die Ausgangsspanmung des Irttegrienirs 7 bildet den Sollwert für die Vorschubgesehwihdigkeit der nächsten Umdrehung und wird der Regelstrecke 13 zugeleitet. Die Vorschubgeschwindigkeit ist über die Länge einer Umdrehung konstant, da der Eingang des Integrierers 7 somit als Speicher wirkt. Die Kontaktfolge läuft also so ab, daß zunächst der Inhalt des Speichers 4 über den Kontakt 3At a comparator 1, the difference between the actual value and the setpoint value of the controlled variables is shown as a control deviation * educated. During a partial operation, e.g. B. one revolution of a spindle is briefly a contact 2 actuated by the spindle, im The control loop is closed and the current value * is stored in a memory 4. If the control deviation decreases in the course of the following revolution, then a discharge takes place of the memory 4 via a diode 5. After one revolution, the smallest is located during this Rotation occurred value of the control deviation in memory 4. This value is set by a short-term Closing of a further contact 3 switched to an integrator 7 via a contact 6 of a relay 9, which is part of the controller. The output voltage des Irttegrienirs 7 forms the target value for the feed speed the next revolution and is fed to the controlled system 13. The feed rate is constant over the length of one revolution, since the input of the integrator 7 is thus as Memory works. The contact sequence is so that first the content of the memory 4 via the contact 3

durch einen Integrationsvorsang im Integrierer 7 summiert wird und dann der Inhalt des Speichers 4 durch kurzzeitiges Schließen des Kontaktes 2 auf den aktuellen Wert der Regelabweichung gebracht wird. In diesem Falle zeigt der Regler ein nichtlineares Verhalten.summed by an integration preamble in the integrator 7 and then the content of the memory 4 by briefly closing the contact 2 to the current Value of the control deviation is brought. In this Case, the controller shows a non-linear behavior.

Tritt eine Überschreitung der Regelgröße auf, so wird Ober einen hysteresebehaftetea Schwellwertverstärker 9 das Relais 9 betätigt Seiiu Kontakte 6.10 und Il schalten um. Es wird dabei ein weiterer Teil des Reglers, das Proportional 12 zu dem Integrierer 7 hinzugeschaltet, so daß der Regler ein lineares Verhalten erhält Die Parallelschaltung der Glieder 7 und 12 ergibt nun einen PI-Regler. Wird der Sollwert der Regelgröße wieder unterschritten, fällt das Relais 9 ab und der inichtlineare Betrieb wird wieder aufgenommen. Durch Betätigung des Kontaktes U ist der .inhalt des Speichers 4 nach dem Unterschreiten des Sollwertes zu Null geworden, d. h. für die nächstfolgende durch die Spindelkontaktfolge bestimmte Umdrehung bleibt die Vorschubgeschwindigkeit im nichtlinearen Betrieb konstantIf the controlled variable is exceeded, so The relay 9 is operated via a hysteresis-afflicted threshold amplifier 9 and contacts 6.10 Il switch over. Another part of the controller, the proportional 12, is connected to the integrator 7, so that the controller has a linear behavior. The parallel connection of members 7 and 12 results now a PI controller. If the setpoint value of the controlled variable is not reached again, the relay 9 drops out and non-linear operation is resumed. By actuating the contact U, the content of the Memory 4 has become zero after falling below the setpoint, d. H. for the next one through the Spindle contact sequence, the feed rate remains in non-linear operation constant

1 sheet of drawings

Claims

Claim:

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Device for influencing the feed rate of machine tools, by means of the S the feed speed wedge through a fast responsive controller, the structure of which is switchable is, is influenced, characterized that if the value falls below the setpoint, the comparator (1) uses a synchronizer saüonseinricbtung (2,3) with a downstream memory (4). which is the minimum control deviation while it is through the synchronization device saves a certain period of time as a correction to the manipulated variable and this value with the cycle of the Synchronization device passes on with an integrator (7), which works as a memory, of the controller connected, and that when crossing the SoJlweru the comparator (H) both directly with the integrator (7) and with a proportional term κ » (12) of the controller is connected, and that a threshold value amplifier (8) is provided, the shutdown or the connection of the element (12) operating as a memory is effected.

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