DE3701040C2 - - Google Patents
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- G05B19/35—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an analogue measuring device for point-to-point control
- G05B19/351—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an analogue measuring device for point-to-point control the positional error is used to control continuously the servomotor according to its magnitude
Description
Die Erfindung betrifft eine Spindelpositioniervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
Sie dient zum Positionieren beispielsweise der Spindel einer Werkzeugmaschine.
Die Spindel-Steuer- und Regelvorrichtungen für Werkzeugmaschinen
besitzen üblicherweise hochentwickelte Steuer- und Regeleinrichtungen,
die in jüngerer Zeit mehr und mehr rechnergestützt
arbeiten. Allerdings leiden die bislang entwickelten
Spindelsteuerungen an den im folgenden näher erläuterten
Unzulänglichkeiten in Verbindung mit der Spindel-Positionierung,
wenn es darum geht, eine Hochgeschwindigkeits-
Positionierung durchzuführen, um die Bearbeitungsgeschwindigkeit
zu erhöhen.
Fig. 1 zeigt in Form eines Blockdiagramms eine für eine
Werkzeugmaschine ausgelegte Spindelpositioniervorrichtung mit Merkmalen,
wie sie im Prinzip aus der DE-Z. "wt-Z. ind. Fertig." 75 (1985), Nr. 6, Seite
343 bekannt sind.
An einen Kontakt X1 eines Umschalters 2 wird ein Solldrehzahlsignal
A1 gegeben, welches über einen gemeinsamen Kontakt
X0 des Umschalters an einen Drehzahl-Regelprozessor 4 gelangt.
Der Prozessor 4 verarbeitet das zugeführte Solldrehzahlsignal
arithmetisch und erzeugt dadurch ein Solldrehmomentsignal
B1, welches einem Vektor-Regelprozessor
6 zugeführt wird. In dem Vektor-Regelprozessor 6 erfolgen
verschiedene Berechnungen, zum Beispiel eine Schlupf-Berechnung,
eine Phasenumsetzung und dergleichen Berechnungen,
die zum Regeln eines Spindelmotors 10 notwendig
sind. Der Vektor-Regelprozessor 6 erzeugt Dreiphasen-
Signale C1 bis C3, die an einen Dreiphasen-PWM-Sromregelverstärker
8 angelegt werden, welcher die Leistung der
Dreiphasen-Signale C1 bis C3 verstärkt (PWM = Impulsbreitenmodulation).
Die verstärkten Signale C1 bis C3 werden
dann als Antriebsstrom D1 an den Spindelmotor 10 gegeben.
Der Spindelmotor 10 ist axial mit einem Impulsgeber 12 gekoppelt,
der abhängig von der Drehzahl des Spindelmotors
10 einen Impulszug QM erzeugt.
Die Drehzahl des Spindelmotors 10 wird von einem in einem Getriebekasten
14 untergebrachten (nicht gezeigten) Zahnräderwerk
zum Drehen der Spindel 16 untersetzt. An die
Spindel 16 ist über ein Getriebe 18 ein Stellungskodierer
20 gekoppelt, der abhängig von der Drehzahl der Spindel
16 ein Stellungssignal QF erzeugt. Der von dem Impulsgeber
12 kommende Impulszug QM wird von einem Phasendetektor 22
in ein dem Vektor-Regelprozessor 6 zugeführtes Phasensignal
QMP umgesetzt. Außerdem wird der Impulszug QM einem Drehzahldetektor
bzw. -geber 24 zugeführt, dessen Ausgangssignal QMV
an den Drehzahl-Pegelprozessor 4 gegeben wird. Das Stellungssignal QF, welches die Form
eines Impulszuges hat, wird an einen Stellungsdetektor
oder -geber 26 gelegt, der es in Stellungsdaten QPF umsetzt,
welche sowohl einer Nullpunkt-Einstellschaltung 28 als
auch einem Subtrahierglied 30 zugeführt werden. Wenn der
Nullpunkt für das Stellungsdatensignal QFP eingestellt
wird, d. h., wenn die Ausgangsstellung des Stellungskodierers
20 bestätigt wird, liefert die Nullpunkt-Einstellschaltung
28 ein Rücksetzsignal RT an ein an den Ausgangsanschluß
der Schaltung 28 angeschlossenes Flipflop (=FF) 32.
Das Flipflop 32 empfängt einen Spindel-Positionierbefehl
S1, der auch an den Umschalter 2 gelegt wird. Ansprechend
auf den Spindel-Positionierbefehl S1 verbindet der Umschalter
2 den gemeinsamen Kontakt X0 mit dem Kontakt X2, und
legt das Flipflop 32 ein Setz-Ausgangssignal SS an einen
Umschalter 34. In dem Umschalter 34 wird daraufhin ein gemeinsamer
Kontakt Y0 an einen Kontakt Y1 gelegt, so daß
ein "Langsam"-Signal S1 über die Umschalter 34 und 2 an
den Drehzahl-Regelprozessor 4 gelangt. Der Subtrahierer
30 ermittelt die Differenz zwischen einem Sollstellungssignal
PC1 und dem Stellungsdatensignal QFP und gibt ein
Differenzsignal an einen Regelverstärker 36, der eine
PI-(Proportional-Integral)Regelung vornimmt und ein Solldrehzahlsignal
A0 erzeugt. Das Solldrehzahlsignal A0 wird
dann auf den Kontakt Y2 des Umschalters 34 gegeben.
Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung arbeitet wie folgt:
Die Spindelpositioniervorrichtung besitzt zwei Betriebsarten.
Bei der einen Betriebsart handelt es sich um eine
Drehzahl-(Geschwindigkeits-)Regelung, bei der der durch
die Werkzeugmaschine vorgenommene Bearbeitungsvorgang mit
konstanter Geschwindigkeit durchgeführt wird. Die andere
Betriebsart ist die Stellungsregelung, bei der die Spindel
16 in eine spezifizierte Zielstellung gebracht wird. Bei
der Drehzahlregelung ist der gemeinsame Kontakt X0 an den
Kontakt X1 des Umschalters 2 geschaltet, und das Solldrehzahlsignal
A1 sowie das die Drehzahl des Spindelmotors 10
angebende Istdrehzahl-Datensignal QMV von dem Drehzahlgeber
24 werden an den Drehzahl-Regelprozessor 4 gegeben. Der
Drehzahl-Regelprozessor 4 berechnet die Differenz zwischen
dem Solldrehzahlsignal A1 und dem Istdrehzahl-Datensignal
QMV und legt ein für diese Differenz kennzeichnendes Drehmomentsignal
B1 an den Vektor-Regelprozessor 6. Der Vektor-
Regelprozessor 6 berechnet aus dem Phasendatensignal QMP
abhängig von dem Drehmomentsignal B1 die Schlupf- und
Stromvektor-Phase des Spindelmotors 10 und gibt Dreiphasen-
Stromsignale C1 bis C3 an das Stromverstärker-Stell
glied 8. Der Verstärker 8 verstärkt die Leistung der Drei
phasen-Stromsignale C1 bis C3 und speist in den Spindelmotor
10 einen Antriebsstrom D1 ein. Das Drehmoment des
Spindelmotors 10 wird über das Untersetzungs-Zahnräderwerk
in dem Getriebekasten 14 auf die Spindel 16 übertragen,
um diese mit der Solldrehzahl A1 zu drehen.
Wenn die Spindel 16 in dem vorstehend geschilderten Zustand
positioniert werden soll, wird die Stellungsregelung oder
Positionierbetriebsart ausgewählt, indem ein Haupt-Positionierbefehl
S1 an das Flipflop 32 und den Umschalter 2
und außerdem das Sollstellungssignal PC1 an das Subtrahierglied
30 gelegt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird auch
an den Umschalter 34 ein "Langsam"-Befehlssignal L1 gegeben.
Der gemeinsame Kontakt Y0 ist an den Kontakt Y1 des
Umschalters 34 gelegt, und der gemeinsame Kontakt X0 liegt
an dem Kontakt X2 des Umschalters 2.
Bei der Stellungsregelung wird der Spindelmotor 10 zu Beginn
entsprechend dem "Langsam"-Signal L1 bei niedriger
Drehzahl soweit gedreht, bis die Ausgangsstellung des
Stellungskodierers 20 festgestellt wird. Wird die Ausgangsstellung
des Stellungskodierers 20 durch die Nullpunkt-
Einstellschaltung 28 mit dem Signal RT bestätigt, gibt das Flipflop 32 ein
Setzsignal SS an den Umschalter 34, um den gemeinsamen
Kontakt Y0 mit dem Kontakt Y2 zu verbinden, woraufhin ein
Solldrehzahlsignal A0 über die Umschalter 34 und 2 an den
Drehzahl-Regelprozessor 4 gegeben wird. Wenn das Sollstellungssignal
PC1 und das Stellungsdatensignal QFP, welches
die Stellung der Spindel 16 angibt, miteinander übereinstimmt,
wird der Spindelmotor 10 angehalten, wodurch die
Positionierung der Spindel 16 beendet wird.
Bei der Spindelpositioniervorrichtung mit dem vorstehend beschriebenen
Aufbau gibt es eine relativ große, durch Totgang und
Hysterese zwischen dem an den Spindelmotor 10 gekoppelten
Impulsgeber 12 und dem an die Spindel 16 gekoppelten
Stellungskodierer 20 verursachte Detektorzeitdifferenz.
Da eine solche Detektorzeitdifferenz hier nicht kompensiert
wird, ist die Positioniergenauigkeit gering.
Die Haltekraft zum Halten der Spindel 16 in der
festgelegten Lage relativ niedrig. Verwendet man als
Stellungskodierer 20 einen Inkrementalkodierer, so wird,
wenn die Vorrichtung von Drehzahlregelung auf Positionierbetrieb
wechselt, der Positioniervorgang erst begonnen, nachdem
die Spindel eine oder mehr Umdrehungen gemacht hat,
damit die Ausgangsstellung des Inkrementalkodierers bestätigt
wurde. Dies führt zu beträchtlichen Zeitverlusten.
Diese Zeitverluste lassen sich zwar durch Verwendung eines
Absolut-Kodierers als Stellungskodierer 20 verringern,
allerdings sind solche Absolut-Kodierer ziemlich teuer.
Der DE-Z. "AEG-Mitteilungen" 54 (1964) 11/12, s. 678-681 kann allgemein
entnommen werden, bei einer Lageregelung mit Gleichstromantrieben
Drehmelder einzusetzen, wenn eine analoge Messung
gewünscht ist.
Aus der DE-OS 33 06 557 ist eine Spindelpositioniervorrichtung
bekannt, bei der ein mit der Spindel gekoppelter Winkelgeber
ein Ausgangssignal an einen Lageregler gibt, der mit Hilfe von
Widerständen so aufgebaut ist, daß seine Proportionalverstärkung
abhängig von der Spindelposition variiert wird, derart,
daß die Verstärkung in der Nähe der Zielstelle groß und weiter
weg von der Zielstelle niedrig ist.
In der DE-OS 30 27 581 ist eine Einrichtung zum Positionieren
eines drehzahlgeregelten Maschinenteils beschrieben, welches
über ein Stufengetriebe angetrieben wird. Auf einen Positionierbefehl
hin empfängt eine Drehzahlsteuerung ein Drehzahl-Sollsignal,
welches abhängt vom Einstellzustand (Getriebestufe) des Getriebes,
welcher auch die Pegelkreisverstärkung
beeinflussen kann. Die
Soll-Drehzahl ist so gewählt, daß ein vollständiges Abbremsen
der Spindel innerhalb einer Spindelumdrehung möglich ist. Ist
die Soll-Drehzahl erreicht, wird das Drehzahl-Sollsignal ersetzt
durch ein Stellungssignal, so daß die Spindel angehalten
wird, wenn ein Stellungsgeber das nächste Nulldurchgangssignal
erzeugt.
Aus der DE-Z. "Brown Boveri Technik" 4-85, S. 199-204, ist das
Problem einer zu langen Positionierzeit und einer mangelnden
Positioniergenauigkeit bei mechanisch arbeitenden Lösungsvorschlägen
bekannt. Erwähnt ist für eine elektronische Spindelpositionierung das Umschalten des Spindelantriebs vom
drehzahlgeregelten auf lagegeregelten Betrieb, falls ein Positioniervorgang
notwendig ist. Neben dem Drehzahlregler soll
ein zusätzlicher Lageregler für den Spindelantrieb vorhanden
sein. Ebenfalls ist in der genannten Druckschrift erwähnt,
mit Hilfe eines Getriebestufen-Rechners automatisch den günstigsten
Verstärkungsfaktor zu liefern, um die jeweilige Stellung
des Getriebes zwischen Motor und Spindel zu berücksichtigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Spindelpositioniervorrichtung
zu schaffen, die eine sehr genaue
Positionierung der Spindel bei minimalen Zeitverlusten
während des Positioniervorgangs und mit relativ großer Haltekraft in der Zielposition gestattet.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch angegebene Erfindung
gelöst.
Im folgenden wird eine Ausführungbeispiel der Erfindung
anhand der Fig. 2 der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 2 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen
Spindelpositioniervorrichtung.
Nach Fig. 2 wird ein Sollgeschwindigkeitssignal, hier
speziell ein Solldrehzahlsignal A1 durch eine Solldrehzahlsignal-
Schnittstelle 50 umgesetzt in ein digitales
Solldrehzahl-Datensignal A2, welches sich für die Weiterverarbeitung
und die Regelung durch einen Rechner eignet.
Das digitale Solldrehzahl-Datensignal A2 wird an eine
zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 52 gegeben. In der
CPU 52 wird das von der Schnittstelle 50 kommende digitale
Solldrehzahl-Datensignal A2 über einen Umschalter 54 einem
Drehzahl-Regelprozessor 56 zugeführt, in welchem eine
arithmetische Drehzahlverarbeitung erfolgt. Das Ausgangssignal
des Prozessors 56 wird in einem Vektor-Regelprozessor
58 einer arithmetischen Vektor-Verarbeitung unterzogen.
Der Vektor-Regelprozessor 58 erzeugt Dreiphasen-
Stellsignale C1 bis C3, die von einem Dreiphasen-PWM-
Stromverstärker 60 zum Antreiben eines Spindelmotors 62
verstärkt werden (PWM=Impulsbreitenmodulation).
Der Spindelmotor 62 ist an einen einen Drehmelder aufweisenden
Absolut-Winkelgeber 64 gekoppelt. Eine von dem
Spindelmotor 62 gedrehte Spindel 66 ist an einen einen
Drehmelder aufweisenden Absolut-Stellungsgeber 68 gekoppelt.
Von den Drehmeldern 64 bzw. 68 kommende Ausgangssignale
RM und RF werden auf eine Rückkopplungs-Verarbeitungseinheit
70 gegeben, welche Phasendaten-Umsetzer 72
und 74 aufweist, die die Ausgangssignale RM bzw. RF digitalisieren.
Phasendifferenzsignale, die kennzeichnend sind für die
Phasendifferenzen zwischen den Erregungssignalen für die
Drehmelder 64 und 68 einerseits und Signalen an deren
Sekundärseiten andererseits, werden von den Phasendaten-
Umsetzern 72 und 74 in entsprechende digitale Signale umgesetzt,
die ihrerseits als Phasendatensignal PM bzw.
Phasendatensignal PF ausgegeben werden. Das Phasendatensignal
PM und das Phasendatensignal PF werden der CPU 52
zugeführt, in der das Phasendatensignal PM einem Hybrid-
Stellungs-Regelprozessor 76, dem Drehzahl-Regelprozessor
56 und dem Vektor-Regelprozessor 58 zugeführt wird, während
das Phasendatensignal PF lediglich dem Hybrid-Stellungs-
Regelprozessor 76 zugeführt wird.
Ein Spindel-Positionierbefehlssignal S1 und ein Sollstellungssignal
PC1 werden der CPU 52 zugeführt, in der die
Signale zuerst dem Hybrid-Stellungs-Regelprozessors 76
zugeleitet werden. In dem Hybrid-Prozessor 76 wird das
Positionierbefehlssignal S1 einer Sollstellungssignal-
Schnittstelle 98 zugeführt, die das Signal S1 in ein Sollstellungs-
Datensignal S2 mit vorbestimmter Signalform umsetzt.
Dieses Sollstellungs-Datensignal wird dann an den
Umschalter 54 gelegt. Das Sollstellungs-Datensignal dient
zum Trennen eines gemeinsamen Kontakts des Umschalters 54
von einem Kontakt Z1, der mit der Solldrehzahlsignal-
Schnittstelle 50 in Verbindung steht. Stattdessen wird der
gemeinsame Kontakt mit einem Kontakt Z2 verbunden. Das
Sollstellungssignal PC1 wird von einer Sollstellungssignal-
Schnittstelle 80 in ein Sollstellungs-Datensignal PC2 umgesetzt,
welches einem Stellungsfehler-Prozessor 84 zugeleitet
wird.
Die Phasendaten PM und PF werden jeweils von einem Phasen-Stellungs-
Umsetzer 86 bzw. 88 in Stellungsdaten PM1 bzw.
Stellungsdaten PF1 umgesetzt, welche Stellungsfehler-
Prozessoren 90 bzw. 84 zugeführt werden. Das Stellungsdatensignal
PF1 und das Sollstellungs-Datensignal PC2
werden in dem Stellungsfehlen-Prozessor 84 verarbeitet,
wodurch ein Stellungsfehler-Datenwert PP1 erhalten wird,
der an eine Übersetzungs-Korrektureinrichtung 94 gelegt
wird, in der der Stellungsfehler-Datenwert PP1 mit einem
Übersetzungswert K eines in einem Getriebekasten 92 untergebrachten
Zahnräderwerks zwischen dem Spindelmotor 62 und
der Spindel 66 verknüpft wird. Der Übersetzungswert K wird
hier als Parameter verwendet. Die Übersetzungs-Korrektureinrichtung
94 gibt einen Stellungs-Korrekturdatenwert PP2
an den Stellungsfehler-Prozessor 90, in welchem bezüglich
des Stellungs-Datensignals PM1 ein Fehler berechnet wird.
Dann wird ein Stellungsfehler-Korrekturdatenwert PP3 von
dem Stellungsfehler-Prozessor 90 an einen Solldrehzahlsignal-
Umsetzer 96 gegeben, der den Stellungsfehler-Korrekturdatenwert
PP3 umsetzt in ein Solldrehzahlsignal AF,
welches dem Umschalter 54 zugeführt wird.
Die in Fig. 2 dargestellte Spindelpositioniervorrichtung
arbeitet wir folgt:
Es gibt drei Betriebsarten. Die erste
Betriebsart ist die Geschwindigkeits- oder Drehzahlregelung,
bei der die Spindel 66 so angetrieben wird, daß sie
sich mit einer spezifischen konstanten Geschwindigkeit
dreht. Die zweite Betriebsart ist eine Positionierbetriebsart,
bei der die Spindel 66 in eine spezielle Zielstellung
gebracht wird. Die dritte Betriebsart ist eine Stellungshalte-
Betriebsart, bei der die Spindel 66 in der Zielstellung
gehalten wird.
Bei der Drehzahlregelung wählt der Umschalter 54 den Kontakt
Z1 aus, und das Solldrehzahlsignal A1 sowie das Phasendatensignal
PM, welches kennzeichnend ist für die Phase
des Spindelmotors 62, werden dem Drehzahl-Regelprozessor
56 zugeführt, um für den Spindelmotor 62 als Regelstrecke
eine Drehzahlregelung mit geschlossenem Regelkreis und
arithmetischen Regelung durchzuführen. Als Ergebnis der
arithmetischen Berechnungen legt der Drehzahl-Regelprozessor
56 an den Vektor-Regelprozessor 58 ein Drehmomentsignal
BB1, so daß der Vektor-Regelprozessor 58 den
Schlupf- und Stromvektor des Spindelmotors 62 aus dem
Phasendatensignal PM nach Maßgabe des Soll-Drehmomentsignals
BB1 berechnet und Dreiphasen-Strom-Stellsignale
C1 bis C3 ausgibt.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, werden die Dreiphasen-Strom-
Stellsignale C1 bis C3 dem Dreiphasen-PWM-Verstärker 60
zugeführt, der die ihm zugeführten Signale verstärkt und
in den Spindelmotor 62 einen Antriebsstrom D1 einspeist.
Der Spindelmotor 62 wird nun nach Maßgabe des Solldrehzahlsignals
A1 mit einer konstanten Drehzahl gedreht. Wenn
der Spindelmotor 62 mit konstanter Drehzahl zu drehen
beginnt, wird die Drehzahl des Spindelmotors 62 entsprechend
dem Übersetzungswert K des in dem Getriebekasten
92 befindlichen Getriebes untersetzt, und die Hauptwelle
bzw. Spindel 66 wird mit konstanter, reduzierter Drehzahl
gedreht.
Soll die Spindel 66 positioniert werden, wird die Positionierbetriebsart
ausgewählt, indem das Spindel-Positioniersignal
S1 und das Sollstellungssignal PC1 an den
Hybrid-Stellungs-Regelprozessor 76 gegeben werden. Der
Umschalter 54 wählt nun den Kontakt Z2 aus. Der Stellungsfehler-
Prozessor 84 berechnet einen Stellungsfehler (Abweichung)
des Stellungsdatenwerts PF1 bezüglich des Sollstellungssignals
PC1. Der von dem Stellungsfehler-Prozessor
84 erzeugte Stellungsfehler-Datenwert PP1 wird in
der Übersetzungs-Korrektureinrichtung 84 dazu herangezogen,
eine Zielstellung für den Spindelmotor 62 zu berechnen,
indem von dem Übersetzungsverhältnis K des in dem
Getriebekasten 92 befindlichen Zahnräderwerks Gebrauch
gemacht wird. Die so berechnete Zielstellung wird als
Stellungs-Korrekturdatenwert PP2 an den Stellungsfehler
Prozessor 90 gegeben, in welchem ein Stellungsfehler zwischen
der Zielstellung und dem Stellungsdatenwert PM1
berechnet wird, um einen Stellungsfehler-Korrekturdatenwert
PP3 zu erhalten. Dieser Stellungsfehler-Korrekturdatenwert
PP3 wird in einen Solldrehzahl-Datenwert AF umgesetzt
und an den Drehzahl-Regelprozessor 56 gegeben.
In dem Drehzahl-Regelprozessor 56 erfolgen eine PI-Regelung
und andere arithmetische Operationen zwecks Ausgabe
eines Soll-Drehmomentsignals BB1. Auf diese Weise wird
wie im Drehzahlregelbetrieb der Spindelmotor 62 so geregelt,
daß die Spindel 66 entsprechend dem Sollstellungssignal
PC1 in die gewünschte Stellung gebracht wird. In
anderen Worten: ein durch Signalgeber verursachter Zeitfehler
auf Grund von Totgang und Bewegungsverlust in dem
Zahnräderwerk innerhalb des Getriebekastens 92 wird für
die Stellungsregelung der Spindel 66 vollständig korrigiert.
Ist die Spindel 66 einmal bezüglich des Sollstellungs-Signals
PC1 eingestellt, wird die Stellungs-Halte-Betriebsart
ausgewählt. In dieser Stellungs-Halte-Betriebsart erfolgt
die Stellungsregelung, während die Stellungsdaten PM1,
die beim Positionieren des Spindelmotors 62 abschließend
gebildet worden sind, als Positionier-Ziel verwendet werden.
Genauer gesagt: Der Stellungsfehler-Datenwert PP2 bei beendeter
Positionierung wird als Zielwert festgehalten,
so daß auch dann, wenn die Spindel 66 externen Kräften
ausgesetzt wird, die sie zu bewegen trachten, die Spindel
durch auf den Spindelmotor 62 einwirkende Reaktionskräfte
in der Sollstellung gehalten wird.
Die Stellungs-Halte-Betriebsart wird entweder durch Ausgabe
eines Spindel-Positionierbefehls oder durch Betriebsartänderung
aufgehoben. Die Drehmelder 64 und 68 können
direkt an den Spindelmotor 62 bzw. an die Spindel 66 gekoppelt
sein, sie können aber auch eingebaut sein.
Durch die Erfindung ist es möglich, die Spindel mit Hilfe
eines Hybrid-Systems zu positionieren, wobei man das
Übersetzungsverhältnis, eine Hysterese und den Totgang
des Getriebes in dem Getriebekasten berücksichtigt, so
daß die Spindel sehr genau positioniert werden kann und
die Kraft zum Halten der Spindel in der Sollstellung
relativ groß ist. Außerdem ist es möglich, den Aufbau
in dem Getriebekasten zu vereinfachen oder das Getriebe
innerhalb des Getriebekastens mit einem hohen Maß an Entwurfsfreiheit
auszulegen. Die Einsatzmöglichkeiten der
Werkzeugmaschine bei der komplexen Bearbeitung eines Werkstücks,
beispielsweise bei Bohrungen, wird erhöht. Da zu
allen Zeiten die Absolut-Stellung der Spindel erfaßt wird,
ergeben sich in vorteilhafter Weise keine Zeitverluste beim Umschalten in die
Positionierbetriebsart, so daß die Gesamtbearbeitungszeit
für ein Werkstück verkürzt und der Regelvorgang der Maschine
vereinfacht ist.
Claims (2)
1. Spindelpositioniervorrichtung, umfassend
- - einen Absolutwinkelgeber (64), der an einen Spindelmotor (62) gekoppelt ist;
- - eine von dem Spindelmotor (62) antreibbare Spindel (66);
- - einen an die Spindel gekoppelten Absolut-Stellungsgeber (68); und
- - eine Stellungs-Regelprozessoreinrichtung (52), die aus den von dem Absolut-Winkelgeber (64) und dem Absolut-Stellungsgeber (68) abgegebenen Signalen und einem Sollstellungssignal ein Stellungsfehlersignal ableitet,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Absolut-Winkelgeber einen ersten Drehmelder (64)
und der Absolut-Stellungsgeber einen zweiten Drehmelder
(68) aufweist, daß eine Rückkopplungs-Verarbeitungseinheit
(70) vorgesehen ist, die einen ersten und einen
zweiten Phasendaten-Umsetzer (72; 74) aufweist, welche
an Ausgänge des ersten bzw. des zweiten Drehmelders
(64; 68) angeschlossen sind, um Analog-Ausgangssignale des
ersten und des zweiten Drehmelders in entsprechende Digitalsignale
umzusetzen, die an die Stellungs-Regelprozessoreinrichtung
(52) gelegt werden, wobei die Stellungs-
Regelprozessoreinrichtung (52) einen ersten Stellungsfehler-
Prozessor (84) zum Ableiten eines Stellungsfehlers
der Spindel aus einem Spindel-Sollstellungssignal (PC1)
und dem Ausgangssignal (PF1) des Absolut-Stellungsgebers
(68) entsprechenden Spindel-Iststellungssignal
(PF1) und einen zweiten Stellungsfehler-
Prozessor (90) zum Ableiten einer Stellungs-Abweichung
zwischen dem Spindelmotor (62) und der Spindel (66) aus
einem dem Ausgangssignal (RM) des Absolut-Winkelgebers
(64) entsprechenden Motor-Iststellungssignal (PM1) und
einem Ausgangssignal (PP1) des ersten Stellungsfehler-
Prozessors (84) aufweist und wobei die Stellungs-Regel
prozessoreinrichtung (52) außerdem einen zwischen den
ersten und den zweiten Stellungsfehler-Prozessor (84; 90)
geschalteten Übersetzungs-Korrektor (94) enthält, der
das Ausgangssignal (PP1) des ersten Stellungsfehler-
Prozessors (84) mit einem zu dem Übersetzungsverhältnis
eines zwischen dem Spindelmotor (62) und der Spindel
(66) liegenden Zahnräderwerks (92) in Beziehung stehenden
Koeffizienten (K) zu einem Eingangssignal (PP2) für
den zweiten Stellungsfehler-Prozessor (90) korrigiert.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP61006396A JPH0729252B2 (ja) | 1986-01-17 | 1986-01-17 | 主軸位置決め装置 |
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Family Applications (1)
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