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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Bewegungssteuerung
und ein Verfahren zum Steuern einer Mehrzahl von Achsen, das einen
Ruck in der Bewegung bei einer Modusänderung verhindert, und insbesondere
eine Bewegungssteuerung und ein Verfahren zum Steuern der Bewegung
einer Folgeachse, die sich in Reaktion auf die Position einer Masterachse
bewegt, und zum Verhindern eines diskontinuierlichen Positionsbefehls
an die Folgeachse infolge einer Änderung
des Folgemodus'.
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Allgemeiner
Stand der Technik
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Es
gibt eine Vielzahl von Anwendungen, die eine synchronisierte Bewegung
zwischen einer Mehrzahl von Komponenten erfordern. In solchen Umgebungen
bezeichnet man jede Komponente in der Regel als eine Achse. Die
Bewegung einer Achse kann rotational, linear oder eine andere, komplexere
Bewegung sein.
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Einige
Anwendungen erfordern, dass sich eine Achse in Reaktion auf eine
andere Achse bewegt, wie beispielsweise elektronische Gearing- oder
Cammingoperationen. Bei solchen Anwendungen kann beispielsweise
eine Bewegungssteuerung verwendet werden, um eine Folgeachse in
Reaktion auf die Position einer Masterachse zu bewegen.
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Viele
Bewegungssteuerungen haben elektronische Gearing- oder Cammingfunktionen
in ihren Produkten. Beispielsweise enthalten Bewegungssteuerungen
von Schneider Automation Modicon elektronische Gearing- oder Cammingfunktionen.
Die Bewegungssteuerungen 3220/3240 CyberBasic enthalten ebenfalls sowohl
Gearing- als auch Cammingfunktionen. Jedoch ist es im Fall der Steuerungen
von CyberBasic erforderlich, dass die Anwender die Folgeachse richtig
positionieren, bevor sie die Cammingfunktion aktivieren. Andere
Steuerungen nach dem Stand der Technik, wie beispielsweise die Einachsensteuerungen
QMOT und BMOT. enthalten elektronische Gearingfunktionen, aber keine
Cammingfunktionen.
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Bei
Bewegungssteuerungen, die Betriebsmodi ändern können, bestehen gewisse Probleme.
Wie bei den Bewegungssteuerungen von CyberBasic müssen die
Anwender eine Folgeachse positionieren, bevor sie einen bestimmten
Modus einschalten. Bei anderen Steuerungen änderte sich bei abruptem Ändern des
Modus' die gewünschte Position
der Folgeachse, die sofort versuchte, sich in die gewünschte Position
des neuen Modus' zu
bewegen. Das führte
zu einem Ruck in der Bewegung, der zum Verschleiß oder zur Beschädigung der
Achse führen
konnte.
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Bei
Steuerungen nach dem Stand der Technik fehlen Mechanismen, die es
einer Folgeachse ermöglichen,
sich mit einer bestimmten Rate weiterzubewegen, nachdem ein Befehl
erteilt wurde, den Folgemodus auszuschalten (ein Befehl an die Folgeachse,
in Reaktion auf die Masterachse anzuhalten), oder es zu ermöglichen,
dass der Folgemodus eingeschaltet wird, während sich die Folgeachse bewegt,
ohne bei der Position der Folgeachse plötzliche Sprünge zu verursachen. Des Weiteren
war es bei Steuerungen nach dem Stand der Technik erforderlich,
außerphasige
Achsen manuell zu justieren, nachdem der Folgemodus eingeschaltet wurde,
um sie zu synchronisieren, oder der Folgemodus konnte nur aus einem
Zustand heraus eingeschaltet werden, in dem die Folgeachse still
stand.
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Bekannte
Beispiele für
Bewegungssteuerungen finden sich in
DE 19538826 A1 , wo ein Verfahren zum Einstellen
eines neuen Kopplungsmodus' durch
sofortiges Aktivieren der Kopplung offenbart ist, und in
EP 0643343 A1 ,
wo ein Verfahren zur numerischen Pfadsteuerung offenbart ist, das
zusätzliche
Korrekturfaktoren bereitstellt, die progressiv angewendet werden.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Bewegungssteuerung und ein Verfahren
zum Steuern der Bewegung einer Folgeachse bereit, das nicht erfordert,
dass ein Anwender die Folgeachse positionieren muss, bevor er einen
Modus einschaltet, und das einen Ruck in der Bewegung beim Ändern von
Modi verhindert.
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Kurzdarstellung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung gemäß Definition
in den angehängten
Ansprüchen
betrifft eine Bewegungssteuerung, die einen diskontinuierlichen
Positionsbefehl an eine Folgeachse verhindert, wenn ein Folgemodus geändert wird.
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Die
Bewegungssteuerung enthält
einen Bewegungsprofilgenerator, der einen Bewegungsprofilpositionswert
oder -befehl erzeugt: einen Transferfunktionspositionsgenerator,
der einen Transferfunktionspositionswert erzeugt: und einen Zwischenspeicher,
der einen Verzögerungspositionswert
erzeugt. Der Bewegungsprofilpositionswert, der Transferfunktionspositionswert
und der Verzögerungspositionswert
werden einem Befehlssummierer zugeführt, der einen Folgeachsenpositionswert
oder -befehl in Reaktion auf den Bewegungsprofilpositionswert, den
Transferfunktionspositionswert und den Verzögerungspositionswert erzeugt. Der
Folgeachsenpositionswert steuert die Position der Folgeachse.
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Der
Verzögerungspositionswert
bewirkt einen Versatz einer Änderung
des Transferfunktionspositionswertes infolge einer Änderung
des Folgemodus'.
Das heißt,
der Verzögerungspositionswert
beseitigt jegliche Unterbrechung des Folgeachsenpositionsbefehls,
denn die Folgemodustransferfunktion geändert wird. Der Verzögerungspositionswert
wird in Reaktion auf eine Änderung
des Folgemodus' berechnet.
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Der
Bewegungsprofilgenerator erzeugt einen Bewegungsprofilwert oder
-befehl, der die Folgeachse sanft in Synchronisation mit der Masterachse
bewegt. Wie der Fachmann weiß,
kann der Bewegungsprofilgenerator die Folgeachse allmählich auf
die gewünschte
Geschwindigkeit beschleunigen und die Folgeachse allmählich bis
zum Stillstand verlangsamen. Der Bewegungsprofilgenerator kann auch
die Folgeachse phasengleich mit der Masterachse bewegen.
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Der
Transferfunktionspositionsgenerator erzeugt den Transferfunktionspositionswert
in Reaktion auf einen Masterachsenpositionswert. Bei einem Betriebsmodus
ist der Transferfunktionspositionswert ein konstanter Multiplikatorwert
mal dem Masterachsenpositionswert (d. h. elektronisches Gearing).
Dieser konstante Multiplikatorwert kann von einem ersten Wert zu
einem zweiten Wert geändert
werden. Der Verzögerungspositionswert ändert sich
in Reaktion auf eine Änderung
des konstanten Multiplikatorwertes.
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Bei
einem anderen Betriebsmodus enthält
der Transferfunktionspositionsgenerator eine erste Transferfunktionsnachschlagetabelle,
die einen ersten Transferfunktionspositionswert in Reaktion auf
einen bestimmten Masterachsenpositionswert bereitstellt (d. h. elektronisches
Camming). Der Modus kann dergestalt geändert werden, dass der Transferfunktionspositionsgenerator
eine zweite Transferfunktionsnachschlagetabelle enthält, die
einen zweiten Transferfunktionspositionswert in Reaktion auf den
bestimmten Masterachsenpositionswert bereitstellt. Der Verzögerungspositionswert ändert sich
in Reaktion auf eine Änderung
von der ersten Nachschlagetabelle zu der zweiten Nachschlagetabelle.
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Der
Folgemodus kann sich ändern,
indem der Folgemodus ein- und ausgeschaltet wird. Der Folgemodus
kann sich auch ändern,
indem der Wert des konstanten Multiplikators der Transferfunktion
geändert
wird oder indem die Nachschlagetabelle geändert wird. Außerdem kann
sich der Folgemodus ändern,
indem von einer elektronischen Gearingoperation zu einer elektronischen
Cammingoperation oder von einer elektronischen Cammingoperation
zu einer elektronischen Gearingoperation umgeschaltet wird oder
indem die Masterachse zu einer neuen Masterachse geändert wird.
In jedem Fall wird der Verzögerungspositionswert so
berechnet, dass er einen Versatz eines erzeugten diskontinuierlichen
Folgeachsenpositionswertes bewirkt.
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In
breiterem Sinne stellt die Erfindung eine Bewegungssteuerung bereit,
die Schaltungsaufbauten zum Erzeugen eines ersten Positionswertes
in Reaktion auf einen ersten Achsenpositionswert und Schaltungsaufbauten
zum Erzeugen eines zweiten Positionswertes enthält, der einen Versatz einer Änderung
des ersten Positionswertes infolge einer Änderung eines Betriebsmodus' der Schaltungsaufbauten
zum Erzeugen eines ersten Positionswertes bewirkt. Die Bewegungssteuerung
enthält
des Weiteren Schaltungsaufbauten zum Erzeugen eines zweiten Achsenpositionswertes
in Reaktion auf den ersten Positionswert und den zweiten Positionswert.
Im Sinne des vorliegenden Textes meint "Schaltungsaufbauten" festverdrahtete Bauelemente, eine Softwareroutine
oder Kombinationen aus beidem.
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Die
Bewegungssteuerung kann des Weiteren Schaltungsaufbauten zum Erzeugen
eines dritten Positionswertes zum Bewegen der zweiten Achse in Synchronisation
mit der ersten Achse enthalten. In diesem Fall erzeugen die Schaltungsaufbauten
zum Erzeugen eines zweiten Achsenpositionswertes den zweiten Achsenpositionswert
in Reaktion auf den dritten Positionswert zusätzlich zu dem ersten Positionswert
und dem zweiten Positionswert.
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Die
Erfindung enthält
des Weiteren ein Verfahren zum Verhindern eines diskontinuierlichen
Positionsbefehls an eine Folgeachse, wenn ein Folgemodus geändert wird.
Das Verfahren enthält
die Schritte des Bereitstellens eines Masterachsenpositionswertes
und des Erzeugens eines Transferfunktionspositionswertes in Reaktion
auf den Masterachsenpositionswert. Das Verfahren enthält des Weiteren
das Erzeugen eines Bewegungsprofilpositionswertes, das Erzeugen
eines Verzögerungspositionswertes,
der einen Versatz einer Änderung
des Transferfunktionspositionswertes infolge einer Änderung
des Folgemodus' bewirkt,
und das Erzeugen eines Folgeachsenpositionswertes in Reaktion auf
den Bewegungsprofilpositionswert, den Transferfunktionspositionswert
und den Verzögerungspositionswert.
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Die
Bewegungssteuerung und das Verfahren der vorliegenden Erfindung
vermeiden das übliche
Problem, das mit elektronischem Camming (und elektronischem Gearing
im Fall einer Implementierung in einem Positionsmodus anstatt in
einem Geschwindigkeitsmodus) einhergeht, nämlich dass die Folgeachse in
der richtigen Position stehen muss, wenn das Camming (oder Positions-Gearing)
eingeschaltet wird.
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Mitunter
ist es zweckmäßig, dass
eine Folgeachse sich mit einer bestimmten Rate weiterbewegen kann,
nachdem der Folgemodus ausgeschaltet wurde. Wenn beispielsweise
die Bewegungssteuerung ein Transportbandsystem steuert, bei dem
zu verpackende Artikel über
eine Masterachse bewegt werden und Verpackungsmaterial über eine
Folgeachse auf den Artikeln abgelegt wird, so kann es, wenn das
System offline geschaltet werden muss, erwünscht sein, dass beide Achsen
sich weiterbewegen, damit sich die Artikel nicht aufstauen. Die
Bewegungssteuerung der vorliegenden Erfindung enthält einen
unabhängigen
Bewegungsbefehl als Eingangssignal für den Standardbewegungsbefehlprofilgenerator.
Ein solches Eingangssignal kann wahlweise durch einen Halt-Befehl
blockiert oder aktiviert werden. Indem man das Eingangssignal deaktiviert, wenn
der Folgemodus ausgeschaltet wird, kann das Eingangssignal dazu
verwendet werden, es der Folgeachse zu gestatten, sich unabhängig von
der Masterachse weiterzubewegen.
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Des
Weiteren kann der Halt-Befehl aktiviert werden, um das Signal für den Befehl
des unabhängigen Bewegens
zu blockieren, wenn der Folgemodus aus einem Bewegungszustand heraus
eingeschaltet wird, ohne dass die Folgeachse in Reaktion auf eine
Summe aus der momentanen Geschwindigkeit und dem Transferfunktionsausgangssignal
plötzlich
springt.
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Die
Bewegungssteuerung der vorliegenden Erfindung kann des Weiteren
einen Auslöseberechnungsschaltungsaufbau
enthalten, der es ermöglicht,
dass die Achsen automatisch phasengleich gestellt werden, nachdem
der Folgemodus aus einem Bewegungszustand der Folgeachse heraus
eingeschaltet wird. Die Berechnung berücksichtigt Anstiegsraten und
aktuelle Parameter zur Vorberechnung des Timings, das für das Einschalten
des Folgemodus' erforderlich
ist, damit die Achsen nach dem Beschleunigen synchron sind.
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Die
Erfindung stellt des Weiteren ein Verfahren bereit, mit dem eine
Folgeachse zielgerichtet in Bewegung bleiben kann, wenn ein Folgeachsenmodus
deaktiviert wird, und mit dem der Folgeachsenmodus aktiviert werden
kann, während
die Folgeachse in Bewegung ist, ohne dass die Folgeachse einen diskontinuierlichen
Positionsbefehl erhält.
Das Verfahren beinhaltet folgende Schritte: Erzeugen eines unabhängigen Geschwindigkeitswertes;
Erzeugen eines Halt-Befehls; Erzeugen eines Folgeachsenmodussignals;
Erzeugen eines Bewegungsprofilpositionswertes in Reaktion auf den
unabhängigen
Geschwindigkeitswert und den Halt-Befehl; Bereitstellen eines Masterachsenpositionswertes;
Erzeugen eines Transferfunktionspositionswerts in Reaktion auf den
Masterachsenpositionswert; Erzeugen eines Verzögerungspositionswertes, der
einen Versatz einer Änderung
des Transferfunktionspositionswertes infolge einer Änderung
des Fol gemodus' bewirkt;
und Erzeugen eines Folgeachsenpositionswertes in Reaktion auf den
Bewegungsprofilpositionswert, den Transferfunktionspositionswert
und den Verzögerungspositionswert.
Den Bewegungsprofilpositionswert und die Transferfunktionswerte
kann man in Reaktion auf eine Änderung
des Halt-Befehls oder des Folgeachsenmodus' von Anfangswerten zu Endwerten ansteigen
lassen, und die Anstiegsraten können
abgeglichen werden. Außerdem
kann anhand der augenblicklichen Position und Geschwindigkeit der
Folgeachse eine Auslösezeit
vorberechnet werden, wobei die Folgeachse und die Masterachse nach
dem Ansteigen des Transferfunktionspositionswertes und dem Ansteigen
des Bewegungsprofilpositionswertes synchron gesetzt werden, wenn
der Folgeachsenmodus entsprechend der Auslösezeit aktiviert ist, wodurch
eine Aktivierung des Folgeachsenmodus' möglich
ist, während
sich die Folgeachse in Bewegung befindet, woraufhin die Achsen ohne weitere
Justierung synchron sind.
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Weitere
Aspekte der vorliegenden Erfindung werden in der detaillierten Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
und in den Ansprüchen
beschrieben und in den Zeichnungen gezeigt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Blockschaubild einer Bewegungssteuerung der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
ein Blockschaubild des Algorithmus' für
die Entscheidung über
einen neuen Modus.
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3 ist
ein Blockschaubild des Algorithmus' für
die Entscheidung über
das Ein- und Ausschalten des Folgemodus'.
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4 ist
ein Blockschaubild des Gearingmodus-Algorithmus'.
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5 ist
ein Blockschaubild des Cammingmodus-Algorithmus'.
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6 ist
ein Blockschaubild des Befehlssummierer-Algorithmus'.
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7 ist
ein Blockschaubild des Algorithmus' für
den Folge-Aus-Modus.
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8 ist
ein Blockschaubild des Punktverriegelungsauslöse-Algorithmus'.
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9 ist
ein Blockschaubild einer weiteren Ausführungsform der Bewegungssteuerung
der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Obgleich
die vorliegende Erfindung in mannigfaltigen Ausführungsformen realisiert werden
kann, werden bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung in den Zeichnungen gezeigt und im vorliegenden Text
detailliert beschrieben, wobei es sich versteht, dass die vorliegende
Offenbarung nur als eine Veranschaulichung der Prinzipien der Erfindung
anzusehen ist und den weitgefassten Aspekt der Erfindung nicht auf
die veranschaulichten Ausführungsformen
beschränken
soll.
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In
ihrer bevorzugten Form wird die vorliegende Erfindung anhand der
Steuerung einer Achse beschrieben, die der Position einer anderen
Achse folgt bzw. sich in Reaktion auf die Position einer anderen
Achse bewegt. Die besprochenen Prinzipien können jedoch auch zur Steuerung
von mehr als einer oder zwei Achsen verwendet werden. Eine Achse
stellt einen Bereich physischer Bewegung eines Elements dar (beispielsweise eines
Zahnrades oder einer Montagestreckenbahn). Die Bewegung einer Achse
kann linear, rotational oder auch ein komplexeres Positionieren
eines Werkzeugs oder einer Vorrichtung sein.
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Die
Bewegung einer ersten oder Masterachse wird so gesteuert oder überwacht,
dass in einem bestimmten Augenblick ein Positionswert entsteht.
Eine zweite oder Folgeachse wird, wenn ein Folgebetriebsmodus verwendet
wird, so gesteuert, dass sie sich in Reaktion auf die Position der
Masterachse bewegt. Das heißt,
es wird eine Transferfunktion angewendet, die eine Masterachsenposition
nimmt und eine gewünschte Folgeachsenposition
erzeugt. Der Folgemodus der Folgeachse hat vorzugsweise die Form
eines elektronischen Gearing oder elektronischen Camming. Es können aber
auch andere Modi verwendet werden.
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Von
elektronischem Gearing spricht man, wenn die Folgemodustransferfunktion
("G(Masterachsenposition" oder "G(M)") ein konstanter
Multiplikator ("R") mal der Masterachsenposition
ist: G(M) = R × Masterachsenposition
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Das
Gearingverhältnis
wird geändert,
wenn sich der Wert des konstanten Multiplikators R ändert.
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Von
elektronischem Camming spricht man, wenn in einer Nachschlagetabelle
ein Cam-Profil gespeichert ist, das die gewünschte Folgeachsenposition
zu einer bestimmten Position der Masterachse in Beziehung setzt.
In diesem Fall lautet die Folgemodustransferfunktion: G(M)
= Nachschlagetabelle(Masterachsenposition)
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Fehlende
Punkte in der Tabelle können
ausgefüllt
werden, indem man diese Punkte aus vorhandenen Punkten in der Nachschlagetabelle
interpoliert. Beispielsweise kann eine lineare oder kubische Interpolation mit
vorhandenen Punkten in der Nachschlagetabelle erfolgen, um einen
Transferfunktionspositionswert für
einen Masterachsenpositionswert zu erzeugen, bei dem es sich nicht
um einen der vorhandenen Punkte in der Nachschlagetabelle handelt.
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Eine Änderung
des Folgemodus' kann
dazu führen,
dass für
die Folgeachse ein diskontinuierlicher Positionswert erzeugt wird.
Der Folgemodus kann sich dadurch ändern, dass man einfach den
Folgemodus ein- und ausschaltet. Der Folgemodus kann sich auch dadurch ändern, dass
man zwischen elektronischem Gearing und elektronischem Camming hin-
und herschaltet, das Gearingverhältnis ändert, die
Nachschlagetabelle für
das Cam-Profil ändert
oder die Masterachse verstellt. Die vorliegende Erfindung verhindert,
dass die Folgeachse versucht, sofort gemäß dem gewählten neuen Modus in die gewünschte Position
zu springen.
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In 1 ist
eine Bewegungssteuerung 10 in einem Blockschaubildformat
grafisch dargestellt. Die Steuerung 10 enthält einen
Folgemodustransferfunktionskreis 12, bei dem es sich entweder
um einen festverdrahteten Schaltungsaufbau oder um eine Softwareroutine
handeln kann. Der Folgemodustransferfunktionskreis erzeugt einen
gewünschten
Positionswert oder -befehl ("F") in Reaktion auf
einen ersten oder Masterachsenpositionswert oder -befehl ("M"). Je nach dem momentan gewählten Folgemodus
kann der Transferfunktionspositionswert F das Ergebnis einer elektronischen
Gearingoperation, einer elektronischen Cammingoperation oder einer
sonstigen Operation sein, die von der Masterachsenposition abhängt. Das
heißt: F = G(M)
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Die
Steuerung 10 enthält
des Weiteren einen Standardbewegungsbefehlprofilgeneratorkreis 14.
Dieser Kreis erzeugt einen Bewegungsprofilwert oder -befehl ("C"), der die Folgeachse sanft zusätzlich zu
der Bewegung, die aus dem An wenden der Transferfunktion auf die
Masterachsenposition M resultiert, bewegt.
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Die
Steuerung 10 enthält
des Weiteren einen intelligenten Verzögerungsberechnungszwischenspeicherkreis 16,
der einen Verzögerungswert
oder -befehl ("B") ausgibt. Der Zwischenspeicher
erhält
Eingangssignale bezüglich Änderungen
des Folgemodus' und
des Transferfunktionspositionswertes F.
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Und
abschließend
enthält
die Steuerung 10 einen Befehlssummierer 18, der
als Eingangssignale den Transferfunktionspositionswert F als einen
ersten Positionswert, den verzögerungswert
B als einen zweiten Positionswert und den Bewegungsprofilpositionswert
C als einen dritten Positionswert erhält. Der Summierer 18 erzeugt
einen zweiten oder Folgeachsenpositionswert oder -befehl ("P") in Reaktion auf diese Eingangssignale.
Konkret ausgedrückt,
ist die Bewegungsgleichung für
den Folgeachsenpositionswert P gemäß 1 die Summe
aus dem Transferfunktionspositionswert F, dem Bewegungsprofilpositionswert
C und dem Verzögerungsausgangssignal
B aus dem intelligenten Verzögerungsberechnungszwischenspeicher,
oder: P = F + C + B
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Der
intelligente Zwischenspeicher 16 berechnet einen Verzögerungswert
B, der einen Versatz der Positionsänderung infolge einer Änderung
des Folgemodus' bewirkt.
Wie oben erklärt,
schalten Änderungen
des Folgemodus' diesen
ein oder aus, d. h. wenn das Cam-Profil zu einem anderen Profil
geändert
wird, wenn das Gearingverhältnis
zu einem anderen Verhältnis
geändert
wird, wenn vom Camming zum Gearing oder vom Gearing zum Camming
umgeschaltet wird oder wenn die Masterachse verstellt wird. Ein
Cam-Profil kann sich ändern,
wenn man von einem ersten Profil, das im Speicher gespeichert ist,
zu einem zweiten Profil, das im Speicher gespeichert ist, wechselt.
Das Profil kann sich auch dadurch ändern, indem man ein erstes
Profil mit einem zweiten Profil am selben Speicherort überschreibt.
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Der
intelligente Zwischenspeicher 16 erzeugt einen Verzögerungsausgabewert,
der die Änderung
des Transferfunktionspositionswertes, die sich aus der Änderung
des Folgemodus' ergibt,
annulliert oder versetzt. Wenn beispielsweise der Folgemodus von "Aus" (G = 0, F = 0, B
= 0, P = C) zu "Ein" (G = nicht Null,
F = G(M)) wechselt, so berechnet der intelligente Zwischenspeicher
die Verzögerung
als B = –F.
Mit diesem Wert: P = C + F + (–F) = C
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Dementsprechend
gibt es keine Änderung
des Wertes von P infolge des Einschaltens des Folgemodus', unabhängig davon,
was der Masterachsenpositionswert M oder was der Transferfunktionspositionswert F
für den
Folgemodus sind. Dies verhindert das Erzeugen eines diskontinuierlichen
Positionsbefehls an die Folgeachse, wenn der Folgemodus eingeschaltet
wird, und vermeidet, dass man die Folgeachse korrekt positionieren
muss, bevor der Folgemodus eingeschaltet wird, um eine ruckartige
Bewegung in der Folgeachse zu vermeiden.
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Allgemeiner
ausgedrückt:
Wenn die Transferfunktion von einer vorherigen Transferfunktion
Galt zu einer neuen Transferfunktion Gneu geändert wird
(d. h. eine Änderung
des Folgemodus' erfolgt),
so berechnet der intelligente Zwischenspeicher 16 einen
neuen Verzögerungswert
B, dergestalt, dass keine Änderung
des Folgeachsenpositionsbefehls P erfolgt, wenn die neue Transferfunktion
verwendet wird, durch Verwendung von: Palt = C + Galt(Malt) + Balt für die vorherige
Transferfunktion, und Pneu =
C + Gneu(Malt) +
Bneu für die neue Transferfunktion.
Wenn eine Positionsänderung
zu dem Zeitpunkt, da sich der Modus ändert, vermieden werden soll
(d. h. damit Palt = Pneu für den Abtastzeitpunkt
der letzten Position), so berechnet der Zwischenspeicher eine neue
Verzögerung
als: Bneu = Galt(Malt) – Gneu(Malt) + Balt
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Diese
Berechnung wird auch verwendet, damit eine Masterachse zu einer
neuen Masterachse geändert
werden kann, die an einer anderen Position Mneu sein
kann als die vorherige Masterachsenposition Malt. Die obigen Gleichungen
gelten immer noch, aber in diesem Fall haben sich die Transferfunktionen
Galt und Gneu nicht geändert, und die Masterachsenposition
wird von einer anderen Masterachse hergeleitet, so dass: Palt = C + Galt(Malt) + Balt für die vorherige
Masterachsenposition und Pneu =
C + Galt(Mneu) +
Bneu für die neue Masterachsenposition.
Wenn eine diskontinuierliche Positionsänderung vermieden werden soll (damit
auch hier Palt = Pneu für den Abtastzeitpunkt
der letzten Position), so berechnet der Zwischenspeicher einen neuen
Verzögerungswert
als: Bneu = Galt(Malt) – Galt (Mneu) + Balt
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Das
Hinzufügen
des intelligenten Verzögerungszwischenspeichers 16 zur
Steuerung 10 ermöglicht
die Vornahme von Änderungen
der Folgemodustransferfunktion ohne Unterbrechung der Folgeachsenpositionsbefehle.
Des Weiteren können
solche Änderungen
des Folgemodus' erfolgen,
während
der Folgemodus eingeschaltet ist und die Folgeachse und die Masterachse
sich bewegen. Insbesondere bedeutet das Hinzufügen des Zwischenspeichers,
dass die Folgeachse nicht in der richtigen Position stehen muss,
um bei einer Änderung
des Folgemodus' ruckartige
Bewegungen zu vermeiden. Dies kann Beschädigungen der Folgeachse vermeiden,
die aus dem Versuch resultieren, infolge einer Änderung des Folgemodus' zu einer neuen gewünschten
Position zu springen.
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Die
Bewegungssteuerung kann so konfiguriert werden, dass sie eine Anzahl
von Algorithmen durchläuft,
um die oben beschriebenen Funktionen zu implementieren. Beispielsweise
kann die Steuerung alle 2 Millisekunden den Status des Modus' und der Positionsbefehle
prüfen
und alle notwendigen Modifikationen implementieren.
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Die 2–8 zeigen
die Algorithmen, welche die Steuerung 10 durchläuft. 2 zeigt
den Algorithmus, der bestimmt, ob ein neuer Modus gewählt wird.
Die Steuerung kann den Folgemodus von "Ein" zu "Aus" 20 oder
von "Aus" zu "Ein" 22 umschalten,
das Gearingverhältnis ändern 24,
das Cam-Profil ändern 26 oder
die Masterachse ändern 28.
Die Entscheidungen, das Verhältnis
zu ändern 24 und
das Cam-Profil zu ändern 26,
können
den Modus aus jedem anderen Modus heraus, in dem sich der Folgemodus
befindet, zum gewünschten
Gearingverhältnis
bzw. Cam-Profil ändern.
Wie weiter unten besprochen wird, können auch die Halt-Bedingungen
konfiguriert werden 30.
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3 offenbart
den Algorithmus zum Ändern
des Folgemodus zu "Ein" und "Aus". 4 und 5 zeigen
die Algorithmen für
den Gearingmodus bzw. den Cammingmodus. 6 zeigt
den Algorithmus für
den Befehlssummierer 18. 7 zeigt
den Algorithmus zum Ausschalten des Folgemodus'. 8 zeigt
den Punktverriegelungsauslösealgorithmus,
der weiter unten detailliert beschrieben wird.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung, das in 9 gezeigt
ist, erzeugt eine automatische Auslöse- und Folgemodussteuerung 32 ein
Folge-"Ein"- und -"Aus"-Aktivierungssignal "0", das vom Transferfunktionskreis 12 empfangen
wird, und einen Halt-"Ein"- oder -"Aus"-Befehl "H", das vom Standardbewegungsbefehlprofilgenerator 14 empfangen
wird. Es kann erwünscht
sein, den Folgemodus so auszuschalten, dass die Folgeachse nicht
mehr auf die Masterachse reagiert, dass es aber der Folgeachse möglich ist,
mit sich mit ihrer augenblicklichen Geschwindigkeit (oder einer
anderen vorgegebenen Geschwindigkeit) weiter zu bewegen.
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Ein
unabhängiger
Bewegungsbefehl 34 erzeugt ein Geschwindigkeitsausgangssignal "V" (das die augenblickliche Folgegeschwindigkeit
oder eine andere vorgegebene Geschwindigkeit repräsentiert),
das vom Standardbewegungsbefehlprofilgenerator 14 empfangen
wird. Wenn "H" "aus" ist,
so gestattet der Standardbewegungsbefehlprofilgenerator 14,
dass "V" das Ausgangssignal "C" beeinflusst. Wenn "H" aber "ein" ist, so hat "V" keinen Einfluss auf das Ausgangssignal "C", so dass "C" konstant
bliebe. Ein standardmäßig voreingestelltes
Setup könnte
vorgeben, dass, wenn der Folgemodus ausgeschaltet ist, "H" "ein" ist. Somit ist "C" konstant, "F" ist
null und "B" ist konstant, was
dazu führt,
dass die Folgeachse zum Stillstand kommt. Dieses Funktionsmerkmal
ermöglicht
es, "H" so zu konfigurieren,
dass, wenn der Folgemodus ausgeschaltet ist, "H" ebenfalls "aus" ist, so dass "C" dann durch "V" beeinflusst
wird. Da "F" null und "B" konstant wäre, würde die Folgeachse durch "C" beeinflusst werden und würde sich
mit der vorgegebenen Rate weiter bewegen. Es versteht sich, dass,
wenn der Folgemodus von "ein" zu "aus" geändert wird,
die Transferfunktion 12 während eines Abbremszeitraums
eine Verlangsamung ausführt,
und dass, wenn "H" von "ein" zu "aus" geändert wird,
der Standardbewegungsbefehlprofilgenerator 14 während eines
Beschleunigungszeitraums eine Beschleunigung ausführt. Die
Verlangsamungs- und Beschleunigungsraten können so synchronisiert werden,
dass sich ein sanfter Übergang
vollzieht.
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Die
Möglichkeit, "H" konfigurieren zu können, hat den weiteren Vorteil,
dass "H" eingeschaltet werden kann,
wenn der Folgemodus eingeschaltet ist. Sobald "H" eingeschaltet
ist, ist "C" konstant, und "F" wird von der Transferfunktion 12 erzeugt.
Auf diese Weise ist der Folgeachsenpositionsbefehl P keinem plötzlichen
Anstieg infolge der Summierung von "C" und "F" unterworfen, wenn der Folgemodus aus
einem Folgeachsenbewegungszustand heraus eingeschaltet wird. Somit
kann der Folgemodus eingeschaltet werden, ohne die Achse vor dieser
Modusänderung
anhalten zu müssen.
Auch hier wird, wenn "H" eingeschaltet wird, "V" während eines
Abbremszeitraums entsprechend eines Abbrems-Terms verlangsamt, und "F" wird während eines Beschleunigungszeitraums
entsprechend eines Beschleunigungs-Terms beschleunigt. Die Raten
des Abbrems-Terms und des Beschleunigungs-Terms können so
abgeglichen werden, dass "P" keinen plötzlichen Änderungen
unterworfen wird.
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Ein
weiteres Merkmal der Erfindung ist die Hinzufügung des Auslöseberechnungsschaltungsaufbaus 36.
Wenn sich die Folgeachse in einem Bewegungszustand befindet, aber
nicht der Masterachse folgt (der Folgemodus ist ausgeschaltet),
so kann der Folgemodus eingeschaltet werden, während gleichzeitig der "H"-Befehl eingeschaltet wird. "P" folgt dann "F",
wobei jedoch die Folgeachse mit der Masterachse unsynchron sein kann.
Der Auslöseberechnungsschaltungsaufbau 36 berücksichtigt
alle augenblicklichen Parameter, einschließlich der Abbrems- und Beschleunigungs-Terme,
und bestimmt, zu welchem Zeitpunkt der Folgemodus eingeschaltet
wird, so dass nach dem Abbremsen oder Beschleunigen die Folgeachse
und die Masterachse miteinander synchron sind. Das Folgende ist
ein Beispiel eines Algorithmus' zum
Ausführen
der Auslöseberechnung,
den ein Durchschnittsfachmann ohne Weiteres aus den Ablaufdiagrammen
herleiten könnte,
wobei die anderen Funktionen eine Code-Ähnlichkeit haben, die sich
aus ihren jeweiligen Ablaufdiagrammen herleiten lassen:
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Obgleich
konkrete Ausführungsformen
veranschaulicht und beschrieben wurden. können zahlreiche Modifikationen
ersonnen werden, ohne nennenswert vom Geist der Erfindung abzuweichen,
und der Geltungsbereich des Schutzes ist lediglich durch den Geltungsbereich
der angehängten
Ansprüche
beschränkt.
