WO2006134036A1 - Verfahren zur bewegungsführung eines bewegbaren maschinenelements einer maschine - Google Patents

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WO2006134036A1
WO2006134036A1 PCT/EP2006/062857 EP2006062857W WO2006134036A1 WO 2006134036 A1 WO2006134036 A1 WO 2006134036A1 EP 2006062857 W EP2006062857 W EP 2006062857W WO 2006134036 A1 WO2006134036 A1 WO 2006134036A1
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machine
machine element
motion profile
movement
iik
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PCT/EP2006/062857
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Johannes Birzer
Jens Hamann
Raimund Kram
Uwe Ladra
Elmar SCHÄFERS
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G—PHYSICS
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
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    • Y10T409/304536—Milling including means to infeed work to cutter
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    • Y10T409/304872—In response to work or work carriage to control limit of infeed
    • Y10T409/304984—Adapted to electrically stimulate control

Definitions

  • the invention relates to a method for motion control of a movable machine element of a machine and a corresponding control device.
  • a movable machine element In machines such as machine tools, production machines and / or robots often a movable machine element must be precise, vibration-free and as quickly as possible positio ⁇ ned. Depending on a given travel path and given dynamic parameters, a movable machine element can be adjusted by means of a simple
  • the path length which is ⁇ parameters set for jerk, acceleration and speed occur when positioning the machine element more or less vibration of the machine element and / or a load, which are difficult to avoid ,
  • vibrations of the load occur more frequently.
  • one or more natural frequencies of the machine axes to be traversed can be suppressed.
  • Movement profile executes.
  • the user ie the operator of the machine has, on site at the machine, thus no possibility ⁇ more, the process virtually online directly on site to influence the machine in terms of, for example, still vibration poorer movement process or in terms of a more time-optimized motion process, because, for example, in the calculated ⁇ th movement profile, the load still too strong.
  • a new motion profile must first be calculated on the external PC, which then has to be transferred to the control device again. Only then can the movement guidance be carried out with the new movement profile. The previous procedure is thus very complicated and expensive.
  • German Offenlegungsschriften DE 101 64 496 A1 discloses an automation system for motion control, wherein motion profiles are processed in a time-related and position-related manner for the purpose of motion control.
  • German patent application DE 100 65 422 A1 discloses a method and a controller for creating and optimizing cam disk functions.
  • German patent application DE 100 55 169 Al egg ⁇ ne commercial industrial control is disclosed in particular for production machines.
  • the invention has for its object to provide a simple Ver ⁇ drive and a simple control device for optimized motion control of a movable machine element of a machine in which the user can directly influence the Optimie ⁇ tion of the motion control.
  • a method for movement ⁇ guidance of a movable machine element of a machine with the following running on a control device for controlling the machine process steps a) input of a to be performed by the machine element traversing motion and an optimization criterion, b) determining a motion profile based on the nenelement from Maschi ⁇ traversing movement to be performed and the optimization criterion, c) determining a setpoint variable by means of the motion profile, d) output of the setpoint variable of a scheme imple ⁇ tion of Verfahrbewebung of the machine element
  • control device for guiding the movement of a movable machine element of a machine, the control device having
  • the determination of the position ⁇ soll embrace on the basis of coefficients of the polynomial function represents a commercial approach.
  • a determination of a movement profile is made on the basis of the machine movement by feeding ⁇ movement and the optimization criterion by a function of the optimization criterion Selection of a suitable optimization method and the motion profile is determined with the selected optimization method. Is by not only a single optimization ⁇ approximate methods used to optimize the traversing, but the selection of a suitable optimization procedure in the light carried by the optimization criterion, allows the determination of a regarding the actual use particularly well optimized motion profile.
  • Machine tools, production machines and / or robots are common formations of machines in which the problem of vibratory machine elements and / or loads occurs.
  • FIG 1 shows a control device according to the invention and FIG 2 shows a movement profile.
  • a control device 8 serves to control the machine, in particular a movable machine element 9 of the machine.
  • determines the direction control inputs 8 is a setpoint variable X soll (s) in the form of desired position ⁇ values, the setpoint variable X soll (s) as Regelsollein ⁇ output variable is output to a control.
  • the controller 6 controls a drive 7, which is used to move the movable Machine element 9 is used.
  • the control device 8 can serve, for example, to control a crane and the machine element 9 can eg be in the form of a carriage which can be moved along the crane boom and carries the crane hook for suspending a load via a cable.
  • the control 6 is specified as a desired control variable.
  • a measurement system is a measured Lüistiere X ls (n), ie the positioning measured tion of the machine element 9 as an actual value of the control 6 for controlling the movement of the machine element 9 performs supplied ⁇ .
  • the control 6 may also be an integral part of the control device 8.
  • the movement guidance of the carriage 9 is now to be such that the load connected via a cable to the carriage 9 during a movement of the carriage e.g. 3 m either swings extremely slightly along the crane boom or e.g. may swing a little more, but it is carried out as fast as possible movement of the machine carriage and thus the load.
  • control device 8 has a means for inputting a displacement movement carried out by the machine element 9 and an optimization criterion OpK, which in the
  • Embodiment in the form of an input block 1 is present.
  • the user enters an input of a traversing movement X v to be carried out by the carriage 9, for example moving the carriage and thus the load by 3 m along the crane jib.
  • the user is asked to enter an optimization criterion OpK with which the traversing movement to be carried out is to be carried out.
  • the input can be done, for example, within a corresponding input mask on a screen, with the user being able to select, for example, robust or time-optimal as the optimization criterion.
  • the input data are supplied to a means for determining a motion profile, which in the exemplary embodiment is in the form of a motion profile calculation unit 2.
  • a motion profile X is so iik (t) for guiding the movement of the movable machine element 9 by means of the supply to be performed by the machine element 9 Verfahrbewe ⁇ and the optimization criterion determined OpK.
  • the Al, DE 102 00 680 Al and DE are written 100 63 722 Al be ⁇ in Offenlegungsschriften DE 103 15 525 is in motion profile calculation unit 2 by means of, for example, calculates an optimized motion profile, wherein, since the user desires a robust motion control, the motion control of the machine element 9 is calculated so that the least possible vibrations of the rope hanging on the rope are excited or generated by the movement.
  • a motion control is calculated by the optimization method that stimulates as little as possible the natural frequencies of the oscillatory system (load, rope), so as to move the system as possible with little vibration.
  • a motion profile is calculated in which, for example, only the main natural oscillating frequency is not excited by the traversing movement, but instead the movement of the machine element with eg higher Ge ⁇ speeds and acceleration takes place.
  • the motion profile calculation unit 2 are as réellepo ⁇ sition a motion profile so iik X (t), the Darge in FIG 2 represents ⁇ is.
  • the motion profile X so iik (t) indicates the continuous course of the desired position variable as a function of the time t.
  • the BEWE ⁇ supply profile X S oiik (t) is a Kostoryenarsein ⁇ unit 3 supplied with the aid, for example in the German Of- DE fenlegungsschriften 101 64 496 Al and DE 100 65 422 Al disclosed method, the part of the disclosure of the present application apply, determines several polynomial functions that describe the motion profile X so iik (t).
  • the motion profile is X so iik (t) in motion sequences divided sections and the profile curves between the BEWE ⁇ supply sections, respectively by means of a polynomial modeled.
  • the coefficient determination unit 3 outputs as output the coefficients q x of the individual polynomial functions to a calculation module 4. In calculating module 4 then from the coefficients q x the setpoint variable
  • Xsoii (n) determined and output to the controller 6 for performing the movement of the machine element 9.
  • the Be ⁇ calculation of the setpoint variable X soll (s) q from the coefficients x can be carried out in all ratherster shape, is calculated in the first of the time profile of the respective polynomial over the time t and then ä- according to the polynomial function is sampled equidistantly ,
  • the coefficient determination unit 3 and the calculation module 4 represent means for determining the position setpoint variable by means of the motion profile and outputting the position setpoint variable to a control for carrying out the movement of movement of the machine element.
  • the means for determining a position set variable can also be present in the form of a scanning unit 5. These scans in equidistant th time intervals, the motion profile so iik X (t) and thus pro- prises the setpoint variable X soll (s), which is composed of the equidistant samples.
  • the egg gene frequencies that should be suppressed can be entered in the input block 1 and / or optionally, alternatively or additionally, further parameters such as a maximum allowed jerk, a maximum permissible acceleration and / or maximum permissible speed can be entered as the optimization criterion.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Steuereinrichtung (8) zur Bewegungsführung eines bewegbaren Maschinenelements (9) einer Maschine mit folgenden auf der Steuereinrichtung (8) ablaufenden Verfahrensschritten a) Eingabe einer von dem Maschinenelement (9) durchzuführen den Verfahrbewegung (Xv) und eines Optimierungskriteriums (OpK) , b) Bestimmung eines Bewegungsprofils (Xsollk(t)) anhand der vom Maschinenelement (9) durchzuführenden Verfahrbewegung und des Optimierungskriteriums (OpK) , c) Bestimmung einer Lagesollgröße (Xsoll(n)) mittels des Be wegungsprofils (Xsollk(t)), d) Ausgabe der Lagesollgröße (Xsoll(n)) an eine Regelung (6) zur Durchführung der Verfahrbewebung des Maschinenelements (9) . Die Erfindung schafft ein einfaches Verfahren und eine einfache Steuereinrichtung (8) zur optimierten Bewegungsführung eines bewegbaren Maschinenelements (9) einer Maschine, bei der ein Anwender direkt die Optimierung der Bewegungsführung beeinflussen kann.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Bewegungsführung eines bewegbaren Maschinenelements einer Maschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bewegungsführung eines bewegbaren Maschinenelements einer Maschine sowie eine korrespondierende Steuereinrichtung .
Bei Maschinen wie z.B. Werkzeugmaschinen, Produktionsmaschinen und/oder Robotern muss häufig ein bewegbares Maschinenelement exakt, schwingungsfrei und möglichst schnell positio¬ niert werden. In Abhängigkeit eines vorgegebenen Verfahrwegs und vorgegebener Dynamikparameter lässt sich ein bewegbares Maschinenelement durch Ausregeln mit Hilfe einer einfachen
Sollvorgabe mit einem Regler zum Verfahren der Maschinenachsen nicht schwingungsfrei und zeitoptimal positionieren. In Abhängigkeit von der aktuellen Last, der Weglänge, der einge¬ stellten Parameter für Ruck, Beschleunigung und Geschwindig- keit treten beim Positionieren des Maschinenelements mehr o- der weniger große Schwingungen des Maschinenelements und/oder einer Last auf, die sich nur schwer vermeiden lassen.
Insbesondere bei Produktionsmaschinen in Form von Lade- und Endladeeinrichtungen von Hochregallagern oder Kränen treten vermehrt Schwingungen der Last auf.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Optimierungsverfahren zur Bewegungsführung eines bewegbaren Maschinenele- ments bekannt, die es erlauben, entsprechende Bewegungsprofi¬ le, die z.B. ein zeitoptimales Verfahren, d.h. ein Verfahren des Maschinenelements und/oder der Last mit möglichst hoher Geschwindigkeit ermöglichen und dabei auftretende Schwingun¬ gen des Maschinenelements und/oder der Last in einem vertret- baren Rahmen halten. Mit Hilfe solcher Verfahren können aber auch nahezu schwingungsfreie Bewegungsvorgänge berechnet wer¬ den, wobei diese dann in der Regel nicht mehr zeitoptimal sind, d.h. die Verfahrbewegung wird langsamer durchgeführt. Solche Optimierungsverfahren sind z.B. aus den deutschen Of- fenlegungsschriften DE 100 63 722 Al, DE 102 00 680 Al und DE 103 15 525 Al, die als Bestandteil der Offenbarung dieser Anmeldung gelten sollen, dem Fachmann hinreichend bekannt. Mit Hilfe der oben beschriebenen Optimierungsverfahren können eine oder mehrere Eigenfrequenzen, der zu verfahrenden Maschinenachsen, unterdrückt werden. Es gilt dabei im Allgemeinen zumindest prinzipiell der Grundsatz dass, je schwingungsärmer die Verfahrbewegung realisiert werden soll, je weniger zeit- optimal, d.h. je weniger schnell kann die Bewegung durchge¬ führt werden und umgekehrt .
All diese aus dem Stand der Technik bekannten Optimierungs¬ verfahren werden handelsüblich nicht auf einer Steuereinrich- tung zur Steuerung der Maschine durchgeführt, sondern sie werden im Vorfeld auf einer von der Maschine externen Recheneinrichtung wie z.B. einem Personalcomputer vom Anwender durchgeführt. Handelsüblich wird dabei dem externen Rechner die zu verfahrende Verfahrbewegung eingegeben (z.B. das Ma- schinenelement um 3 m in X-Richtung zu verfahren und das Op¬ timierungsverfahren berechnet ein entsprechendes optimiertes Bewegungsprofil .
Mit Hilfe eines solchermaßen für jede Maschinenachse extern berechneten Bewegungsprofils wird dann in der Steuereinrichtung für jede Maschineachse der Maschine eine Lagesollgröße erzeugt und als Sollgröße an eine Regelung zur Durchführung des Verfahrvorgangs des bewegbaren Maschinenelementes weiter¬ gegeben .
Die bisherige bekannte Vorgehensweise hat dabei den Nachteil, dass, wie schon gesagt, zuerst auf einem externen Rechner das Bewegungsprofil berechnet werden muss und dann das berechnete Bewegungsprofil auf die Steuereinrichtung der Maschine über- spielt werden muss, die dann die Bewegung entsprechend dem
Bewegungsprofil ausführt. Der Anwender, d.h. der Bediener der Maschine hat, vor Ort an der Maschine, somit keine Möglich¬ keit mehr, den Verfahrvorgang quasi online vor Ort direkt an der Maschine hinsichtlich eines z.B. noch schwingungsärmeren Bewegungsvorgangs oder hinsichtlich eines zeitoptimaleren Bewegungsvorgangs zu beeinflussen, weil z.B. bei dem berechne¬ ten Bewegungsprofil die Last noch zu stark schwingt. Hierzu muss handelsüblich erst auf dem externen PC wieder ein neues Bewegungsprofil berechnet werden, das dann wieder auf die Steuereinrichtung überspielt werden muss. Erst dann kann die Bewegungsführung mit dem neuen Bewegungsprofil durchgeführt werden. Die bisherige Vorgehensweise ist somit sehr umständ- lieh und kostenintensiv.
Aus den deutschen Offenlegungsschriften DE 101 64 496 Al ist ein Automatisierungssystem zur Bewegungsführung bekannt, wobei zur Bewegungsführung Bewegungsprofile zeitbezogen und po- sitionsbezogen abgearbeitet werden.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 100 65 422 Al ist ein Verfahren und eine Steuerung zur Erstellung und Optimierung von Kurvenscheibenfunktionen bekannt.
In der deutschen Offenlegungsschrift DE 100 55 169 Al ist ei¬ ne handelsübliche industrielle Steuerung insbesondere für Produktionsmaschinen offenbart.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Ver¬ fahren und eine einfache Steuereinrichtung zur optimierten Bewegungsführung eines bewegbaren Maschinenelements einer Maschine zu schaffen, bei der der Anwender direkt die Optimie¬ rung der Bewegungsführung beeinflussen kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Bewegungs¬ führung eines bewegbaren Maschinenelements einer Maschine mit folgenden auf einer Steuereinrichtung zur Steuerung der Maschine ablaufenden Verfahrensschritten a) Eingabe einer von dem Maschinenelement durchzuführenden Verfahrbewegung und eines Optimierungskriteriums, b) Bestimmung eines Bewegungsprofils anhand der vom Maschi¬ nenelement durchzuführenden Verfahrbewegung und des Optimierungskriteriums, c) Bestimmung einer Lagesollgröße mittels des Bewegungspro- fils, d) Ausgabe der Lagesollgröße an eine Regelung zur Durchfüh¬ rung der Verfahrbewebung des Maschinenelements
Weiterhin wird diese Aufgabe gelöst durch eine Steuereinrich- tung zur Bewegungsführung eines bewegbaren Maschinenelements einer Maschine, wobei die Steuereinrichtung aufweist,
- Mittel zur Eingabe einer von dem Maschinenelement durchzu¬ führenden Verfahrbewegung und eines Optimierungskriteriums,
- Mittel zur Bestimmung eines Bewegungsprofils anhand der vom Maschinenelement durchzuführenden Verfahrbewegung und des
Optimierungskriteriums,
- Mittel zur Bestimmung einer Lagesollgröße mittels des Bewe¬ gungsprofils und Ausgabe der Lagesollgröße an eine Regelung zur Durchführung der Verfahrbewebung des Maschinenelements.
Es erweist sich dabei als vorteilhaft, dass eine Bestimmung einer Lagesollgröße mittels des Bewegungsprofils erfolgt, in¬ dem das Bewegungsprofil zeitlich abgetastet wird. Hierdurch wird eine besonders einfache Bestimmung der Lagesollgröße er- möglicht.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, dass eine Bestim¬ mung einer Lagesollgröße mittels des Bewegungsprofils er¬ folgt, indem aus dem Bewegungsprofil Polynomfunktionen ermit- telt werden und anhand der Koeffizienten der Polynomfunktio¬ nen die Lagesollgröße bestimmt wird. Die Bestimmung der Lage¬ sollgröße anhand von Koeffizienten der Polynomfunktion stellt eine handelsübliche Vorgehensweise dar.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, dass eine Bestimmung eines Bewegungsprofils anhand der vom Maschinenelement durch¬ zuführenden Verfahrbewegung und des Optimierungskriteriums erfolgt, indem in Abhängigkeit vom Optimierungskriterium eine Auswahl eines geeigneten Optimierungsverfahrens erfolgt und das Bewegungsprofil mit dem ausgewählten Optimierungsverfahren bestimmt wird. Indem nicht nur ein einzelnes Optimie¬ rungsverfahren zur Optimierung des Verfahrprofils verwendet wird, sondern die Auswahl eines geeigneten Optimierungsverfahrens in Abhängigkeit vom Optimierungskriterium erfolgt, wird die Bestimmung eines hinsichtlich der konkreten Anwendung besonders gut optimierten Bewegungsprofils ermöglicht.
Werkzeugmaschine, Produktionsmaschinen und/oder Robotern stellen übliche Ausbildungen von Maschinen dar, bei denen das Problem von schwingfähigen Maschinenelementen und/oder Lasten auftritt .
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, dass ein Computerpro¬ gramm für eine Steuereinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen ist, das Codeabschnitte enthält mit der das Verfahren ausführbar ist.
Vorteilhafte Ausbildungen des Verfahrens ergeben sich analog zur vorteilhaften Ausbildung der Steuereinrichtung und umgekehrt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Dabei zei¬ gen :
FIG 1 eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung und FIG 2 ein Bewegungsprofil.
In FIG 1 ist im Wesentlichen eine erfindungsgemäße Steuerein¬ richtung 8 dargestellt. Die Steuereinrichtung 8 dient zur Steuerung der Maschine, insbesondere eines bewegbaren Maschinenelements 9 der Maschine. Hierzu bestimmt die Steuerein- richtung 8 eine Lagesollgröße Xsoii (n) in Form von Lagesoll¬ werten, wobei die Lagesollgröße Xsoii (n) als Regelsollein¬ gangsgröße an eine Regelung 6 ausgegeben wird. Die Regelung 6 steuert einen Antrieb 7 an, der zur Bewegung des bewegbaren Maschinenelements 9 dient. Die Steuereinrichtung 8 kann dabei z.B. zur Steuerung eines Krans dienen und das Maschinenele¬ ment 9 kann z.B. in Form eines Schlittens, der entlang dem Kranausleger bewegt werden kann und über ein Seil den Kranha- ken zum Einhängen einer Last trägt. Die Lagesollgröße
Xsoii (n) , die die gewünschte Sollposition des Schlittens ent¬ lang dem Kranausleger beschreibt, wird der Regelung 6 als Sollregelgröße vorgegeben. Mit Hilfe eines Messsystems wird eine gemessene Lageistgröße Xlst (n) , d.h. die gemessene Posi- tion des Maschinenelements 9 als Istgröße der Regelung 6 zur Regelung der Verfahrbewegung des Maschinenelements 9 zuge¬ führt. Selbstverständlich kann der Regelung 6 auch integraler Bestandteil der Steuereinrichtung 8 sein.
Die Bewegungsführung des Schlittens 9 soll nun so erfolgen, dass die über ein Seil mit dem Schlitten 9 verbundene Last bei einer Verfahrbewegung des Schlittens z.B. um 3 m entlang dem Kranausleger entweder nur extrem wenig schwingt oder z.B. etwas mehr schwingen darf, dafür aber eine möglichst schnelle Verfahrbewegung des Maschinenschlittens und damit der Last durchgeführt wird.
Hierzu weist die Steuereinrichtung 8 ein Mittel zur Eingabe einer von dem Maschinenelement 9 durchgeführten Verfahrbewe- gung und eines Optimierungskriteriums OpK auf, der in dem
Ausführungsbeispiel in Form eines Eingabeblocks 1 vorliegt. Zu Beginn des Verfahrens erfolgt innerhalb des Eingabeblocks 1 vom Anwender eine Eingabe einer vom Schlitten 9 durchzuführenden Verfahrbewegung Xv, z.B. den Schlitten und damit die Last um 3 m entlang dem Kranausleger zu bewegen. Weiterhin wird der Anwender aufgefordert, ein Optimierungskriterium OpK einzugeben, mit der die durchzuführende Verfahrbewegung durchgeführt werden soll. Die Eingabe kann dabei z.B. inner¬ halb einer entsprechenden Eingabemaske auf einen Bildschirm erfolgen, wobei der Anwender als Optimierungskriterium z.B. robust oder zeitoptimal auswählen kann. Die eingegebenen Daten werden, was durch einen Pfeil angedeutet ist, einem Mittel zur Bestimmung eines Bewegungsprofils, das in dem Ausführungsbeispiel in Form einer Bewegungsprofil- berechnungseinheit 2 vorliegt, zugeführt. In der Bewegungs- profilberechnungseinheit 2 wird ein Bewegungsprofil Xsoiik(t) zur Bewegungsführung des bewegbaren Maschinenelements 9 anhand der vom Maschinenelement 9 durchzuführenden Verfahrbewe¬ gung und des Optimierungskriteriums OpK bestimmt. Hat der An¬ wender z.B. im Eingabeblock 1 robust angewählt, so wird in der Bewegungsprofilberechnungseinheit 2 mittels z.B. einer der Optimierungsverfahren, die in den Offenlegungsschriften DE 103 15 525 Al, DE 102 00 680 Al und DE 100 63 722 Al be¬ schrieben sind, ein optimiertes Bewegungsprofil berechnet, wobei, da der Anwender eine robuste Bewegungsführung wünscht, die Bewegungsführung des Maschinenelements 9 so berechnet wird, dass möglichst wenig Schwingungen der am Seil hängenden Last durch die Verfahrbewegung angeregt bzw. erzeugt werden. Hierzu wird von dem Optimierungsverfahren eine Bewegungsführung berechnet, die möglichst wenig der Eigenfrequenzen des schwingfähigen Systems (Last, Seil) anregt, um so das System möglichst schwingungsarm zu bewegen.
Hat der Anwender innerhalb des Eingabeblocks 1 eingegeben, dass er eine zeitoptimale Bewegungsführung wünscht, so wird mit Hilfe eines der Optimierungsverfahren ein Bewegungsprofil berechnet, bei dem z.B. lediglich die Haupteigenschwingfre- quenz durch die Verfahrbewegung nicht angeregt wird, aber dafür die Bewegung des Maschinenelements mit z.B. höheren Ge¬ schwindigkeiten und Beschleunigungen erfolgt.
Selbstverständlich ist es dabei auch möglich, dass in Abhängigkeit vom Optimierungskriterium zunächst, innerhalb der Be¬ wegungsprofilberechnungseinheit 2, eine Auswahl eines für das jeweilige Optimierungskriterium optimale Optimierungsverfah- ren erfolgt und das Bewegungsprofil mit dem ausgewählten Op¬ timierungsverfahren bestimmt wird. Es lässt sich z.B. mit dem Optimierungsverfahren gemäß der DE 100 63 722 Al bevorzugt gezielt eine einzelne Eigenfrequenz unterdrücken, was z.B. für eine zeitoptimale Bewegungsführung von Vorteil ist, wäh¬ rend mit dem Verfahren z.B. gemäß der Offenlegungsschrift DE 102 00 680 Al mehrere Eigenfrequenzen gleichzeitig unterdrückt werden können, was für eine sehr schwingungsarme Bewe- gungsführung von Vorteil ist.
Die Bewegungsprofilberechnungseinheit 2 gibt als Ausgangspo¬ sition ein Bewegungsprofil Xsoiik(t) aus, das in FIG 2 darge¬ stellt ist.
Das Bewegungsprofil Xsoiik(t) gibt in Abhängigkeit der Zeit t den kontinuierlichen Verlauf der Lagesollgröße an. Das Bewe¬ gungsprofil XSoiik(t) wird einer Koeffizientenermittlungsein¬ heit 3 zugeführt, die mit Hilfe z.B. der in den deutschen Of- fenlegungsschriften DE 101 64 496 Al und DE 100 65 422 Al offenbarten Verfahren, die Bestandteil der Offenbarung der vorliegenden Anmeldung gelten sollen, mehrere Polynomfunktionen ermittelt, die das Bewegungsprofil Xsoiik(t) beschreiben. Hierzu wird das Bewegungsprofil Xsoiik(t) in Bewegungsab- schnitte unterteilt und die Profilverläufe zwischen den Bewe¬ gungsabschnitten jeweils mittels einer Polynomfunktionen nachgebildet. Die Koeffizientenermittlungseinheit 3 gibt als Ausgangsgröße die Koeffizienten qx der einzelnen Polynomfunktionen an ein Berechnungsmodul 4 aus . Im Berechnungsmodul 4 werden dann aus den Koeffizienten qx die Lagesollgröße
Xsoii (n) bestimmt und an die Regelung 6 zur Durchführung der Verfahrbewegung des Maschinenelements 9 ausgegeben. Die Be¬ rechnung der Lagesollgröße Xsoii (n) aus den Koeffizienten qx kann z.B. in aller einfachster Form erfolgen, in dem zunächst der zeitliche Verlauf des jeweiligen Polynoms über die Zeit t berechnet wird und dann die Polynomfunktion entsprechend ä- quidistant abgetastet wird.
Die Koeffizientenermittlungseinheit 3 und das Berechnungsmo- dul 4 stellen dabei Mittel zur Bestimmung der Lagesollgröße mittels des Bewegungsprofils und Ausgabe der Lagesollgröße an eine Regelung zur Durchführung der Verfahrbewegung des Maschinenelements dar. Alternativ, was in FIG 1 gestrichelt dargestellt ist, können die Mittel zur Bestimmung einer Lagesollgröße auch in Form einer Abtasteinheit 5 vorliegen. Diese tastet in äquidistan- ten Zeitintervallen das Bewegungsprofil Xsoiik(t) ab und er- zeugt somit die Lagesollgröße Xsoii (n) , die sich aus den äqui- distanten Abtastwerten zusammensetzt.
Weiterhin sei an dieser Stelle bemerkt, dass als Optimie¬ rungskriterium alternativ oder zusätzlich z.B. auch die Ei- genfrequenzen, die unterdrückt werden sollen, im Eingabeblock 1 eingeben werden können und/oder gegebenenfalls alternativ oder zusätzlich weitere Parameter wie z.B. ein maximal zulässiger Ruck, eine maximal zulässige Beschleunigung und/oder eine maximal zulässige Geschwindigkeit als Optimierungskrite- rium eingeben werden können.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Bewegungsführung eines bewegbaren Maschinenelements (9) einer Maschine mit folgenden auf einer Steuer- einrichtung (8) zur Steuerung der Maschine ablaufenden Verfahrensschritten a) Eingabe einer von dem Maschinenelement (9) durchzuführen¬ den Verfahrbewegung (Xv) und eines Optimierungskriteriums (OpK) , b) Bestimmung eines Bewegungsprofils (Xsoiik(t)) anhand der vom Maschinenelement (9) durchzuführenden Verfahrbewegung und des Optimierungskriteriums (OpK) , indem in Abhängig¬ keit vom Optimierungskriterium (OpK) eine Auswahl eines geeigneten Optimierungsverfahrens erfolgt und das Bewe- gungsprofil (Xsoiik(t)) mit dem ausgewählten Optimierungs¬ verfahren bestimmt wird, c) Bestimmung einer Lagesollgröße (Xsoii (n) ) mittels des Bewe¬ gungsprofils (Xsollk (t) ) , d) Ausgabe der Lagesollgröße (Xsoii (n) ) an eine Regelung (6) zur Durchführung der Verfahrbewebung des Maschinenelements (9) .
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Bestimmung einer Lagesollgröße (Xsoii (n) ) mittels des Bewegungsprofils (Xsoiik(t)) erfolgt, in¬ dem das Bewegungsprofil (Xsoiik(t)) zeitlich abgetastet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Bestimmung einer Lagesollgröße mittels des Bewegungsprofils (Xsoiik(t)) erfolgt, indem aus dem Bewegungsprofil (Xsoiik(t)) Polynomfunktionen ermittelt werden und anhand der Koeffizienten (qx) der Polynomfunktionen die Lagesollgröße (Xsoii (n) ) bestimmt wird.
4. Steuereinrichtung (8) zur Bewegungsführung eines bewegbaren Maschinenelements (9) einer Maschine, wobei die Steuer¬ einrichtung (8) aufweist, - Mittel (1) zur Eingabe einer von dem Maschinenelement (9) durchzuführenden Verfahrbewegung und eines Optimierungskriteriums (OpK) ,
- Mittel (2) zur Bestimmung eines Bewegungsprofils (XSoiik(t)) anhand der vom Maschinenelement (9) durchzu¬ führenden Verfahrbewegung und des Optimierungskriteriums (OpK) , wobei in Abhängigkeit vom Optimierungskriterium (OpK) eine Auswahl eines geeigneten Optimierungsverfahrens erfolgt und das Bewegungsprofil (Xsoiik(t)) mit dem ausgewählten Optimierungsverfahren bestimmt wird,
- Mittel (3,4,5) zur Bestimmung einer Lagesollgröße
(Xsoii (n) ) mittels des Bewegungsprofils (Xsoiik(t)) und Aus¬ gabe der Lagesollgröße (Xsoii (n) ) an eine Regelung (6) zur Durchführung der Verfahrbewebung des Maschinenelements (9).
5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Maschine als Werkzeugma¬ schine, Produktionsmaschine und/oder als Roboter ausgebildet ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2199882A1 (de) * 2008-12-16 2010-06-23 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Rechner zur Erzeugung eines Steuerbefehls eines Teileprogramms
WO2021048780A1 (en) 2019-09-10 2021-03-18 G.D Societa' Per Azioni Method for setting up a movable operating member of an automatic machine for manufacturing or packing consumer articles

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10164496A1 (de) * 2001-12-28 2003-07-17 Siemens Ag Automatisierungssystem
EP2574820B1 (de) 2011-09-30 2014-04-16 Siemens Aktiengesellschaft Bearbeitungsmaschine mit Schwingungskompensation beweglicher mechanischer Strukturen
EP2574821B1 (de) 2011-09-30 2013-10-30 Siemens Aktiengesellschaft Aktiver Schwingungsdämpfer ohne direkte Beschleunigungserfassung
EP2713301A1 (de) 2012-09-27 2014-04-02 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und System zur Anbindung einer Steuerung für eine Maschine an ein übergeordnetes IT-System
EP2884361B1 (de) * 2013-12-12 2022-08-10 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Betrieb eines Bewegungssteuerungssystems und nach dem Verfahren arbeitendes Bewegungssteuerungssystem sowie Computerprogramm zur Implementierung des Verfahrens
EP3037903A1 (de) 2014-12-22 2016-06-29 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Betrieb eines technischen Systems, Steuerungsvorrichtung, Computerprogrammprodukt sowie ein technisches System
EP3056464A1 (de) 2015-02-11 2016-08-17 Siemens Aktiengesellschaft Automatisierte Kransteuerung mit Berücksichtigung von last- und positionsabhängigen Messfehlern
EP3061576B1 (de) * 2015-02-26 2021-03-31 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur optimierung eines bewegungsprofils, computerprogramm, steuereinrichtung und technisches system
EP3321754B1 (de) * 2016-11-11 2020-09-09 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur optimierung von bewegungsprofilen, computerprogrammprodukt, steuereinrichtung und anlage oder roboter

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19600882C1 (de) * 1996-01-12 1997-09-04 Heesemann Juergen Verfahren zur dezentralen Steuerung eines Motorantriebs
DE19800552A1 (de) * 1997-06-20 1999-01-28 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Verfahren zur Kommandosteuerung eines Manipulators
DE10118477A1 (de) * 2000-04-14 2001-12-06 Seiko Epson Corp Verfahren zur Bestimmung von Motorgeschwindigkeit und -beschleunigung, Verfahren zur Erzeugung von Beschleunigung/Abbremsung, Beschleunigungs/Abbremsungsteuerverfahen, Beschleunigungs/Abbremsungssteuervorrichtung und Motorsteuervorrichtung
DE10063722A1 (de) * 2000-12-20 2002-07-11 Siemens Ag Ruckbegrenzung mit Adaption der Bahndynamik
DE10065422A1 (de) * 2000-12-27 2002-07-18 Siemens Ag Verfahren und Steuerung zur Erstellung und Optimierung flexibler, hochwertiger Kurvenscheibenfunktionen direkt über das Steuerungsprogramm / Anwenderprogramm
DE10164496A1 (de) * 2001-12-28 2003-07-17 Siemens Ag Automatisierungssystem
DE10200680A1 (de) * 2002-01-10 2003-08-07 Siemens Ag Minimale Schwingungsanregung beim Verfahren mit Ruckbegrenzung durch Adaption von Ruckprofilen
DE10315525A1 (de) * 2003-04-04 2004-10-28 Siemens Ag Steuerverfahren zur ruckbegrenzten Geschwindigkeitsführung eines bewegbaren Maschinenelementes einer numerisch gesteuerten industriellen Bearbeitungsmaschine

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0419706B1 (de) * 1989-09-27 1995-01-25 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur numerischen Positions- oder Bahnsteuerung
JP3396342B2 (ja) * 1995-07-17 2003-04-14 三菱電機株式会社 スプライン補間機能を有する数値制御装置
US6505085B1 (en) * 1999-03-04 2003-01-07 Massachusetts Institute Of Technology Method and apparatus for creating time-optimal commands for linear systems
US6452355B2 (en) * 1999-01-08 2002-09-17 Siemens Aktiengesellschaft Control method and numerical control for the vibration-reduced acceleration of a movable machine element
US6961628B2 (en) * 1999-04-16 2005-11-01 Siemens Energy & Automation, Inc. Method and apparatus for tuning compensation parameters
US6782306B2 (en) * 1999-12-16 2004-08-24 Siemens Energy & Automation Motion control system and method utilizing spline interpolation
DE10055169A1 (de) * 2000-08-03 2002-02-21 Siemens Ag Industrielle Steuerung auf der Basis Technologischer Objekte
DE10064182A1 (de) * 2000-10-19 2002-05-08 Liebherr Werk Nenzing Kran oder Bagger zum Umschlagen von einer an einem Lastseil hängenden Last mit Lastpendelungsdämpfung
DE10321970A1 (de) * 2003-05-15 2004-12-09 Siemens Ag Verfahren zur Bewegungsführung eines bewegbaren Maschinenelementes einer numerisch gesteuerten Werkzeug-oder Produktionsmaschine

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19600882C1 (de) * 1996-01-12 1997-09-04 Heesemann Juergen Verfahren zur dezentralen Steuerung eines Motorantriebs
DE19800552A1 (de) * 1997-06-20 1999-01-28 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Verfahren zur Kommandosteuerung eines Manipulators
DE10118477A1 (de) * 2000-04-14 2001-12-06 Seiko Epson Corp Verfahren zur Bestimmung von Motorgeschwindigkeit und -beschleunigung, Verfahren zur Erzeugung von Beschleunigung/Abbremsung, Beschleunigungs/Abbremsungsteuerverfahen, Beschleunigungs/Abbremsungssteuervorrichtung und Motorsteuervorrichtung
DE10063722A1 (de) * 2000-12-20 2002-07-11 Siemens Ag Ruckbegrenzung mit Adaption der Bahndynamik
DE10065422A1 (de) * 2000-12-27 2002-07-18 Siemens Ag Verfahren und Steuerung zur Erstellung und Optimierung flexibler, hochwertiger Kurvenscheibenfunktionen direkt über das Steuerungsprogramm / Anwenderprogramm
DE10164496A1 (de) * 2001-12-28 2003-07-17 Siemens Ag Automatisierungssystem
DE10200680A1 (de) * 2002-01-10 2003-08-07 Siemens Ag Minimale Schwingungsanregung beim Verfahren mit Ruckbegrenzung durch Adaption von Ruckprofilen
DE10315525A1 (de) * 2003-04-04 2004-10-28 Siemens Ag Steuerverfahren zur ruckbegrenzten Geschwindigkeitsführung eines bewegbaren Maschinenelementes einer numerisch gesteuerten industriellen Bearbeitungsmaschine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2199882A1 (de) * 2008-12-16 2010-06-23 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Rechner zur Erzeugung eines Steuerbefehls eines Teileprogramms
WO2021048780A1 (en) 2019-09-10 2021-03-18 G.D Societa' Per Azioni Method for setting up a movable operating member of an automatic machine for manufacturing or packing consumer articles

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