WO2012110214A2 - Verfahren und vorrichtung zur regelung eines antriebs für ein werkzeug oder werkstück - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur regelung eines antriebs für ein werkzeug oder werkstück Download PDF

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WO2012110214A2
WO2012110214A2 PCT/EP2012/000585 EP2012000585W WO2012110214A2 WO 2012110214 A2 WO2012110214 A2 WO 2012110214A2 EP 2012000585 W EP2012000585 W EP 2012000585W WO 2012110214 A2 WO2012110214 A2 WO 2012110214A2
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precontrol
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tool
movement
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Gunter Schneider
Christoph Klein
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Schneider Gmbh & Co. Kg
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
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    • G05B19/19—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
    • 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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    • G05B13/0205—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system
    • G05B13/024—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance
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    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49354—High speed cutting

Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling a drive for a tool or workpiece according to the preamble of claim 1 and a device having a control device according to the preamble of claim 18.
  • CNC computer-aided numerical controls
  • the following error is a characteristic variable for the control deviation, with a stationary value for the following error occurring in the case of a ramp-shaped course of the setpoint.
  • the following error can be reduced by using a high gain control or speed gain factor, however, increasing the likelihood of instabilities occurring.
  • CONFIRMATION COPY would have to compensate for relatively small differences.
  • the use of such precontrol can lead to a reduction of the following error.
  • DE 196 37 632 AI relates to a method for controlling a feed unit of a machine tool, wherein a pre-control value is determined to compensate for the effects of friction and a drag error induced thereby. This is added to the pre-control of a manipulated variable of the control.
  • a controller cascade is used, the setpoint values supplied to this cascade being used to determine the pilot control value.
  • DE 10 2006 006 162 A1 relates to a controller structure for position control, wherein a pilot control current for a drive is determined from a desired position value. This pilot current is differentiated and multiplied by a factor. This factor should make it possible to adapt the feedforward control to different applications.
  • EP 1 439 437 A1 relates to a method for the active damping of low-frequency vibrations on numerically controlled machine tools. At a multiplication point, the difference between the derived rotational speed and the nominal rotational speed is multiplied by a factor, which should allow infinitely variable regulation of an active damping of the low-frequency oscillations. However, it is not disclosed how such an amplification factor could be determined.
  • EP 1 560 325 A1 relates to a device for controlling a motor position, wherein a feed-low-pass filter with a transfer function for the elimination of ripples is used by quantization errors.
  • a derived position instruction can be amplified and filtered by the low-pass filter to eliminate the ripple.
  • the gain factor it is disclosed that it can be between 40 and 50%, but also close to 100%. However, it is questionable whether and, if so, how such a factor could be determined.
  • the present invention is based on the object of providing a method for controlling a drive for a tool or workpiece or a device. specify trajectory errors can be effectively reduced or avoided.
  • the proposed method relates to the control of a drive for a tool or workpiece, in particular for producing or processing an optical lens, wherein a pre-control takes place, in particular for the reduction of a following error.
  • the precontrol takes place as a function of a movement frequency corresponding to a command variable.
  • a frequency of the reference variable or of a curve corresponding thereto can be determined or calculated as the movement frequency.
  • at least one pre-control factor can be determined and this pre-control factor can be used for pre-control.
  • one or more pilot control factors and / or a profile of one or more pilot control factors be completely determined and / or stored prior to the machining of the workpiece, preferably a precontrol factor or course of the pilot control factor as a function of the machining frequency or a corresponding size.
  • the pre-control factor can be tracked in particular as a function of the movement frequency or the quantity corresponding thereto.
  • the quantity corresponding to the machining frequency is a machining parameter, a machining area, a machining time, a machining progress, a machining location, a machining speed, a rotational speed and / or position of the tool, the workpiece, the tool and the workpiece relative to each other or any combination possible to the machining frequency corresponding quantities, in particular a combination of machining speed or speed and the position of the tool and the workpiece to each other.
  • a precontrol factor can be determined as a function of the processing frequency and this precontrol factor can be assigned via the processing frequency of the variable corresponding to the processing frequency.
  • the quantity corresponding to the processing frequency can be assigned directly to a precontrol factor or course of the precontrol factor, in particular completely before the beginning of the processing.
  • a pre-control factor or course thereof can be directly assigned to a position, rotational speed and / or another processing parameter via the processing frequency or can be assigned before starting the processing.
  • a selection and / or tracking of the precontrol factor can then take place during processing based on the position, speed and / or the other processing parameters. Therefore, it is not necessary to determine or calculate the machining frequency during machining of the workpiece.
  • the computational effort for analyzing the processing frequency can be advanced, whereby delays in the processing or tracking of the pilot factor during processing can be avoided.
  • a movement frequency corresponding to the reference variable is determined and the precontrol takes place as a function of the movement frequency.
  • the movement frequency in the feedforward control can be taken into account by means of a filter.
  • Pre-controls usually use the derivation of a reference variable, which is added to a manipulated variable of a control.
  • a reference variable which is added to a manipulated variable of a control.
  • the temporal course of the reference variable can have different frequencies or spectral components.
  • the time profile of the reference variable for the tool in a spectral analysis also harmonics or higher harmonics, in particular with respect to the rotational movement of the workpiece, in some cases with large amplitudes. It has been found according to the invention that the feedforward control can be optimized or the following error can be minimized if the frequency dependence of the following error is taken into account by a frequency of the reference variable or a movement frequency.
  • a proportional lag error of a third or fifth harmonic with respect to the revolution of a tool or workpiece, in particular for the formation of a free-form surface of an optical lens may be particularly critical.
  • it has proved to be particularly advantageous to adapt the precontrol accordingly, in particular adaptively.
  • it is proposed to determine a movement frequency corresponding to the reference variable and to adapt the precontrol as a function of the movement frequency. In this way, the following error can advantageously be minimized and, in particular, for certain, particularly relevant frequencies, frequency ranges or the like. be compensated.
  • a movement frequency in the sense of the present invention corresponds to the reference variable and in particular to a movement of a tool or workpiece defined by the reference variable or to the movement of the drive.
  • the reference variable usually has a temporal and / or local dependence, in particular a dependence on the relative position of the tool to the workpiece, which corresponds in particular to a position, in particular rotational position and / or transverse feed, or change in position of the tool.
  • the (temporal) change of the reference variable is preferably interpreted as a course which is normally discretized, that is to say defined in particular as a sequence of individual values.
  • the movement frequency in the sense of the present invention is preferably a frequency or the like for such a course of the reference variable or a corresponding course of a tool movement. corresponds.
  • the movement frequency may, in particular, be an average frequency or, for example, a frequency selected by weighting or amplitude, in particular a frequency of particularly high amplitude or the like. be.
  • the reference variable or a course corresponding thereto is preferably analyzed to take account of this, preferably by a transformation, in particular by a transformation. a discrete and / or Fourier transformation.
  • a frequency of the reference variable or of the course corresponding thereto can be determined or calculated as a movement frequency, preferably a frequency or harmonic with the highest amplitude or an average frequency, in particular a frequency averaged taking into account the amplitude.
  • the movement frequency may depend on a rotational speed, in particular on a rotational speed of a workpiece relative to the tool.
  • a precontrol factor is determined as a function of the movement frequency and this precontrol factor, preferably multiplied by a precontrol value, is used for precontrol.
  • the use of such a precontrol factor is a very simple and effective way to influence the behavior or the degree of precontrol.
  • a precontrol value in the sense of the present invention preferably corresponds to the reference variable and in particular corresponds to a derivative thereof.
  • the product of the precontrol factor and the precontrol value that is to say in particular the differentiated reference variable weighted with the precontrol factor, can be added to the control value of a manipulated variable of the control or added thereto.
  • the precontrol factor is preferably part of a transfer function of the precontrol.
  • a workpiece may have different processing areas, with different guide variables and / or movement frequencies being able to correspond to these in particular.
  • one or more processing areas it is possible for one or more processing areas to determine one or more corresponding movement frequencies and / or precontrol factors, in particular for the drive or the tool or workpiece.
  • pre-control factors are determined for the different processing areas or for the corresponding movement frequencies, in particular in each case and / or different. This advantageously enables a selective compensation of the tracking error taking into account the properties of different areas of the workpiece.
  • the present invention further relates to a device with a control device for controlling a drive, in particular for a tool or workpiece, particularly preferably for processing an optical lens, with a controller and a pilot control device.
  • the pilot control device is designed in such a way that the precontrol takes place as a function of a movement frequency corresponding to a command variable.
  • a manipulated variable of the control can be formed by output signals of the controller and the pilot control device.
  • the device or pilot control device can have a differentiator and a multiplier, it being possible to generate the manipulated variable from a difference between the reference variable and a controlled variable, which can be precontrolled with a reference variable differentiated by the differentiator and weighted by the multiplier with a precontrol factor.
  • the multiplier may also be or have a filter, wherein the multiplication by the precontrol factor is preferably realized by attenuation of the precontrol value, which corresponds in particular to a multiplication with a precontrol factor between 0 and 1.
  • control device has a plurality of controllers which form a cascaded structure, wherein one or more of the controllers is assigned a precontrol, in particular each with a differentiator and / or multiplier.
  • the device is designed for machining an optical lens.
  • the device is designed for face turning and / or as a (face) milling cutter or lathe.
  • the device preferably has at least one drive for a tool and a workpiece spindle with a receptacle for holding a lens blank, wherein the drive or the tool for processing the lens blank is formed or arranged.
  • at least one manipulated variable in particular of the controller or the control device, forms a control signal for the drive.
  • the present invention provides damping of the precontrol which is dependent on the movement frequency.
  • the feedforward control is designed or calibrated to a high or maximum movement frequency and is damped at other, in particular lower, movement frequencies.
  • the frequency dependence of the attenuation can be predetermined in particular by appropriate tests or calibrations and, for example, be deposited or available by a corresponding table, function or the like.
  • the movement frequency-dependent variation of the precontrol can optionally be determined and defined before the actual processing, or preferably takes place continuously during the actual processing, wherein, if necessary, however, predetermined values, such as frequency-dependent attenuation values or precontrol factors, can be used.
  • predetermined values such as frequency-dependent attenuation values or precontrol factors
  • the latter is possible according to the proposal due to the relatively low computational effort and very easily during the ongoing processing feasible.
  • the invention will be explained with reference to the particularly preferred range of manufacturing or processing an optical lens.
  • the invention is also applicable to other drives for tools or workpieces. These include, in particular, methods for machining, for example milling, turning, drilling, planing or the like, in particular in connection with high-speed machining.
  • 1 shows a schematic structure of a proposed device for machining
  • 2 shows a schematic structure of a control device of the device
  • FIG. 3 shows a detailed structure of the preferably cascaded control device.
  • Fig. 1 shows a proposed device 10 for machining preferably by turning, in particular by face turning.
  • the device 10 preferably has a drive 1 for driving or moving in particular an associated tool 2 or the like.
  • the tool 2 is a machining tool, in the representation example for machining a workpiece 3.
  • the tool 2 is designed, for example, as a chisel, in particular a turning tool or the like. Alternatively or additionally, the tool 2 but also another tool for editing or a button, a measuring head, a sensor or the like. be.
  • the tool 2 is preferably linearly reciprocable by means of the drive 1 or can be moved in a Z-axis, in particular for machining the workpiece 3.
  • the drive 1 is, for example, a servo, a highly dynamic motor or other actuator.
  • the drive 1 is a complex, preferably electrically operating axle drive, such as a plunger drive, or the like, particularly preferably a so-called fast-tool drive.
  • the tool 2 is controlled in particular as a function of the rotational position of the workpiece 3 and / or depending on the distance of the tool 2 from the axis of rotation of the workpiece 3 in its axial position or Z axis or quickly moved back and forth.
  • the drive 1 permits a preferably linear and / or controlled or regulated movement of the tool 2 and therefore preferably forms a Z-axis.
  • the workpiece 3 is, in particular, a lens to be processed or a lens blank.
  • the workpiece 3 or the lens or the lens blank is preferably made of plastic, for example CR-39 or polycarbonate. However, in principle, any other material to be processed in a suitable manner, if appropriate also glass or mineral glass, can be used.
  • the finished lens is preferably used or used for glasses (not shown). For machining the workpiece 3, this is preferably rotatable.
  • the device 10 preferably has a tool spindle 4 assigned to the workpiece 3 for this purpose.
  • the workpiece spindle 4 is in particular a preferably directly driven, precisely mounted shaft or a direct drive or another drive, each with preferably integrated or associated receptacle 5 for the workpiece 3, in particular for a lens or a lens blank.
  • a direct recording or clamping of the workpiece 3 can take place.
  • the workpiece 3, especially if it is a lens or a lens blank is held indirectly via a holder, in particular a so-called block piece 6. The block piece 6 is then clamped.
  • a lens When a lens is processed as a workpiece 3, it is preferably temporarily attached to an associated holder, such as the so-called block piece 6.
  • the condition associated with block piece 6 is also referred to as “blocked” or “blocked”.
  • the blocking, that is, temporary fixing, to the block piece 6 can be done, for example, by an alloy preferably melting at a low temperature, such as so-called aloy block material, a resin, an adhesive, a plastic, an adhesive tape, or the like, and is known in the art.
  • the block piece 6 can then be clamped in the receptacle 5, in particular so that the block piece 6 and the workpiece 3 or the lens have a defined rotational position.
  • the held or clamped workpiece 3 for processing in rotation or rotation can be displaced.
  • the workpiece spindle 4 thus forms in particular a rotary drive for the workpiece 3.
  • the workpiece spindle 4 forms in particular a calculated or controlled rotary axis C. In particular, a CNC control of the workpiece spindle 4 or the rotation of the workpiece 3 takes place.
  • the workpiece 3 can be delivered or positioned relative to the tool 2.
  • the tool spindle 4 and thus the workpiece 3 are preferably deliverable or positionable in the W direction to the tool 2 and / or movable or movable in the X direction transversely to the feed direction (transverse feed), in particular by means of a cross slide.
  • the controlled W axis and X axis or linear axes are formed.
  • other or additional directions and / or axes of motion are possible.
  • the axial alignment of the rotary or rotary axis C of the workpiece spindle 4 can also run obliquely to the W direction or to the X direction.
  • the direction of the Z-axis on the one hand and the direction of the W-axis or the axial orientation of the rotary or rotary axis C on the other hand can be parallel to each other or inclined to each other and / or adjustable to each other. With a relative inclination, this is preferably so small that the preferred face turning for machining the workpiece 3 or the lens can still take place in the desired or required manner.
  • axis in the present invention is particularly preferably understood in terms of terminology in CNC controls (numerical or computer-aided controls) as a controlled or calculated or calculated motion axis, such as a linear axis or rotary axis.
  • the tool 2 is brought into contact with the surface of the workpiece 3, in particular wherein the tool 2 lifts a chip of the workpiece 3.
  • the workpiece 3 rotates during machining and the tool 2 is moved along the rotating workpiece 3.
  • this can lead to a rotation-symmetrical structure of the workpiece 3 relative to the axis W.
  • the tool 2 is synchronized with the rotational movement or rotational position of the workpiece 3 moves.
  • machining can be carried out with the device 10 or a structure can be provided, as described in EP 0 849 038 A2 or DE 10 2009 01 1 194 A2, which are hereby incorporated in this regard as a supplementary disclosure.
  • the workpiece 3 or its surface can be given a non-rotationally symmetrical, for example cylindrical, component by the machining, in particular in addition to a rotationally symmetrical structure, in particular the tool 2 moving up and down, in particular in the Z-axis direction , is moved at twice the rotational frequency.
  • a considerably more complex movement of the tool 2 may be necessary.
  • "Free-form surfaces" in the sense of the present invention are characterized in particular in that no closed mathematical representation or only an approximately mathematical representation, for example by bicubic or higher splines or the like, is possible.
  • the complex movement of the tool 2 may each have different spectral components or frequencies or may be composed thereof, in particular harmonics or harmonics with respect to the rotational speed or rotational frequency of the workpiece 3.
  • the movement of the tool 2 by the drive 1 is preferably regulated, since a simple control of the movement would lead to high tolerances or errors. This is especially true in connection with high rotational speeds of the workpiece 3 and / or rapid movement or acceleration of the tool 2, as required in particular in the preferred HSC.
  • the HSC is preferably at very high speeds, especially between 1 m / s to 100 m / s and / or in connection with turning or milling with rotational speeds between 10,000 and 100,000 revolutions per minute worked and, for example, a relatively lifted thin chip, resulting in reduced friction losses at the same time increased processing speed.
  • a rapid and at the same time precise movement of the tool 2 with respect to the workpiece 3 or with respect to a point on the axis of rotation of the workpiece 3 is required.
  • a correspondingly fast regulation of the tool 2 or of the drive 1 assigned thereto can lead to instabilities.
  • An overshoot of the tool 2 in the limit of the stability of the control can cause the specifications for the workpiece 3 can no longer be met.
  • a scheme with a small overshoot, in particular at least substantially without overshoot, is thus preferred, but may be relatively slow.
  • a slow control can cause a following error, the tool 2 does not reach the desired position or the given by a reference variable A variable setpoint or not quite. Therefore, preferably in addition to the control also a pilot control.
  • the device 10 preferably has a control device 1 1 and a pilot control device 12, as indicated in Fig. 1 only schematically.
  • the pilot control device 12 may form part of the control device 1 1 or be integrated into this.
  • a reference variable A may, for example, be or have a desired position for the tool 2.
  • the reference variable A can vary over time.
  • a controlled variable Y is subtracted from the reference variable A, and a resulting error E is processed with a controller R, which has a transfer function GR, to a manipulated variable U.
  • the manipulated variable U for example, a control signal, armature current or the like. be for the drive 1 of the tool 2 or form.
  • a controlled system S for example, the drive 1 in combination with the tool 2, converts the manipulated variable U in the controlled variable Y, ie in particular a control signal or armature current in a position of the tool 2.
  • the controlled system S can be mapped or approximated by transfer function G s , which describes the conversion of the manipulated variable U in the controlled variable Y.
  • transfer function G s describes the conversion of the manipulated variable U in the controlled variable Y.
  • a particularly preferred embodiment of the control device 1 1 will be explained later with reference to FIG. 3.
  • the pilot control or pilot control device 12 is provided.
  • the pilot control device 12 forms from the reference variable A, preferably with a transfer function G v , a pilot control variable T, which is preferably added or added to the manipulated variable U, in particular at or with a summation point 9, adder or the like.
  • the manipulated variable can be brought close to a target value for the manipulated variable and the controller R must therefore compensate only the disturbances and / or possibly the inaccuracies of the pilot control.
  • the proposed improvements of the precontrol can therefore reduce the following error and / or reduce the requirements for the control or the complexity of the control and / or allow accelerated machining of the workpiece 3 and / or lower tolerances.
  • the transfer function G v is particularly adaptively determined or adapted or optimized or varied, as explained below.
  • the control device 1 1 is shown only partially for reasons of clarity and is represented in particular by the manipulated variable U and the pilot control device 12.
  • the movement or the reference variable A in particular taking into account the processing speed, may have different frequencies or spectral components. It has been found that the following error as a function of the movement frequency B of the tool 2 has different proportions or characteristics. It has also been found that taking into account this frequency dependence in the precontrol or precontrol device 12 can lead to a significant reduction in the following error. In particular, it is possible to compensate for the following error for certain frequencies preferred.
  • the precision of the finished lens can be significantly improved. It is therefore proposed to take into account the movement frequency B, in particular of the tool 2 or of the drive 1 or of the corresponding reference variable A, and to adapt or vary the precontrol or its transfer function as a function of the movement frequency B and / or to attenuate it.
  • the movement frequency B corresponds to the reference variable A, in particular to a chronological progression of the reference variable A.
  • the reference variable A can be, for example, a position, acceleration, velocity or the like, wherein the reference variable A is variable over time. This time-varying course of the reference variable A may have one or more different frequencies or frequency components.
  • the movement of the drive 1, the tool movement and other variables of the control, in particular single or multiple derived command values, correspond to the reference variable A and can alternatively or additionally be used to determine the movement frequency B, and / or taken into account in the feedforward control to become.
  • the time profile of the reference variable A and / or the movement frequency B may depend on the processing speed or rotational speed of the workpiece 2.
  • the movement frequency B is preferably a frequency, harmonic, harmonic or harmonic with the greatest amplitude, or an average frequency, in particular a frequency averaged taking into account the respective amplitudes or spectral power densities.
  • This movement frequency B corresponds according to the proposal to the reference variable A, so it can be determined or derived from this or a corresponding size.
  • At least one precontrol factor F is determined as a function of the movement frequency B, and this precontrol factor F, preferably multiplied by a precontrol value, to be used for precontrol.
  • the precontrol factor F is therefore preferably part of the transfer function G v of the pilot control device 12 or may influence it.
  • the pre-control value preferably a variable derived from the reference variable A, in particular the reference variable A derived once or several times, writes the dependence of the pilot size T of the reference variable A, wherein the pilot value is weighted in particular by the pilot factor F and the pilot factor F according to the proposal as a function of the movement frequency B is determined or changed.
  • the workpiece 3, in particular the lens to be machined or produced, may have one or more processing areas 3A.
  • a processing area 3A can be, for example, an area with a specific rotational speed or cutting speed, that is to say a relative speed of the tool 3 to the surface of the workpiece 2.
  • a processing region 3A may be a spatial or surface region or section of the workpiece 3 and / or a region of a processing profile or a profile of the reference variable, in particular with a similar course of the reference variable A, the processing speed or rotational speed.
  • a processing area 3A may be a ring-shaped partial area of the workpiece 3 centered around the rotation axis or rotary axis C or a size corresponding thereto.
  • the precontrol factor in particular continuously or stepwise, can be selected or changed as a function of the distance of the tool 2 from the rotational axis or rotary axis C, for example corresponding to a change in the rotational frequency or rotational speed of the workpiece 3.
  • a processing region 3A can correspond to one or more spiral windings and / or to a region symmetrical to the rotary axis C.
  • the movement frequency B is preferably determined from the reference variable A or from a course corresponding thereto.
  • the reference variable A or the corresponding course can be analyzed, preferably by a transformation, in particular discrete and / or Fourier transformation.
  • the reference variable A or the course corresponding thereto is subdivided into frequency components or a spectrum calculated or generated for this purpose.
  • the spectrum or the frequency components can be selected, weighted and / or used for the determination, in particular calculation, of the movement frequency B.
  • a movement frequency B and / or an associated pilot control factor F in particular iteratively and / or empirically, can be determined to reduce a following error, in particular wherein the following error is determined, minimized and / or compensated.
  • a computer, controller or computer 7 or another programmable device can be used to determine the assignment of motion frequency B to feedforward factor F or a filter function corresponding thereto.
  • a computer, controller or computer 7 or another programmable device can be used to determine the assignment of motion frequency B to feedforward factor F or a filter function corresponding thereto.
  • sensor information about the position of the tool 2 in a test run with reference to different movement frequencies B suitable feedforward factors F are determined.
  • the precontrol factor F can be stored or stored as a function of the movement frequency B, in particular in a database 8, in particular as a table, function, spline or the like.
  • a feedforward control factor F assigned to a movement frequency B can be read out, calculated, determined and / or taken into account.
  • a precontrol factor F can be read out of the database 8 as a function of the movement frequency B, and the feedforward control can take place with this precontrol factor F.
  • the movement frequency B can be read from the database 8 and / or calculated and / or taken into account by the filter 12A.
  • the pilot control device 12 can therefore be adjusted adaptively and / or dynamically as a function of the machining frequency B by the pilot factor F.
  • Fig. 3 shows the control device 1 1, preferably for use for the drive 1, in particular for a tool 2 or workpiece 3 and / or for producing or processing an optical lens, in particular as shown in Fig. 1.
  • the proposed feedforward control can also be used for controlling a drive of the workpiece 3 and / or other purposes, such as the assembly of components.
  • Fig. 3 is a cascaded, ie multi-stage control device 1 1 is shown.
  • a cascaded control in particular wherein for different stages of the cascaded control, a feedforward control in response to the movement frequency B, is particularly accurate and therefore preferred. In principle, however, it is already possible with one stage to obtain the advantages of the present invention. Therefore, the principle will be explained below first at a first stage.
  • with a transfer function G R i processes the difference between the reference variable A and a first controlled variable Y] to a first manipulated variable ⁇ ⁇ .
  • the reference variable A is differentiated and the differentiated guide variable A is multiplied by the multiplier Mi to the pilot control factor F to a first pilot control variable T).
  • This multiplication forms a modified, in particular weighted pilot control variable T].
  • the pre-control factor F is in the illustrated embodiment greater than 0, preferably greater than 0.5 or 50%, in particular greater than 0.8 or 80% and / or less than 2 or 200%, preferably less than 1, 5 or 150%, in particular less than 1.2 or 120%, depending on the movement frequency B.
  • the preferred differentiation for determining the re-modulated pilot control variable from the reference variable A is preferred, but not mandatory. Rather, the unmodified pilot quantity can also be determined or derived in any other suitable manner.
  • the first manipulated variable U] is then combined with the first pilot control variable T), in particular in a summation point 9.
  • the reference variable A represents a position, in particular a desired position of the tool 2.
  • the first controlled variable Yi in this case represents the current position of the tool 2.
  • the first manipulated variable U! and / or the first pilot control quantity Ti preferably corresponds to one Speed.
  • the multiplier M] may also be or include a filter 12A.
  • a second or further stage of the control device 12 can be constructed accordingly.
  • the differentiated reference variable A is differentiated a second time by a second differentiator D 2 and multiplied by a second multiplier M 2 with a second pilot control factor F to a second pilot control variable T 2 .
  • a second regulator R 2 is provided with the sum of the first manipulated variable U] and the first pilot large T] with the deduction of a second controlled variable Y 2 .
  • the second controlled variable Y 2 may be, for example, a speed or represent.
  • the second controller R 2 generates a second manipulated variable U 2 . This can in turn be merged with the second pilot control quantity T 2 .
  • a third controlled variable Y 3 in particular an acceleration and / or a summation point 9, is subtracted therefrom. The result is preferably processed with a third controller R 3 to a third manipulated variable U 3 .
  • This third manipulated variable U 3 can, for example, a control signal, armature current or the like. be or correspond to it. It can therefore be provided in particular that the third manipulated variable U 3 is used for the control of the drive 1 and / or the movement of the tool 2.
  • the first controlled variable Y ls the second controlled variable Y 2 and the third controlled variable Y 3 , ie in particular the position, speed and acceleration of the drive 1 or tool 2 can from the physical behavior, in particular by means of sensors or the like., And / or by the preferably corresponding thereto transfer function G s of the controlled system can be determined.
  • a filter 12A it may be a filter 12A, which realizes a frequency-dependent pre-control factor F, in particular having a frequency-variable attenuation.
  • the filter 12A thus realizes a multiplication by a precontrol factor, which may correspond to an attenuation.
  • the filter 12A can be used, for example, as an assignment of motion tion frequency B to pre-control factor F are determined, ie in particular by simulation or test run under determination or minimization of the following error.
  • At least one pre-control factor F of the cascaded control device 1 1 or pre-control device 12 of FIG. 3 is determined as a function of the movement frequency B.
  • a plurality of control factors F assigned to different stages of the control device 12 or pilot control device 1 1 can also be stored or stored at a movement frequency B, in particular in the database 8, or a corresponding pilot control factor F can have different values for different stages or multipliers M.
  • the multipliers M or the filters or the filters 12A can also be designed to take into account or implement a time shift. Further, the pilot control device 1 1 or parts of these can be formed separately from other components of the control device 12. In particular, the pilot control device 11 can be part of a CNC control.
  • one or more precontrol factors F can be determined for the rotational speed of the workpiece 3 or the spindle 4, for example by an assignment table, matrix, assignment function, in particular an approximated function, such as a regression polynomial or a spline approximation.
  • the tool 2 is moved in particular translationally.
  • the reference variable A preferably corresponds to a position or movement of the tool 2 with respect to the workpiece 3 or to a point on a rotation axis of the workpiece 3. It therefore does not matter in particular whether the workpiece 3 or the tool 2 rotates or is moved.
  • the tool 2 and workpiece 3, in particular with respect to each other have a rotational movement, wherein it is further preferred that the drive 1 controlled by the proposed method can generate a movement relative to a point on a rotation axis , The workpiece 3 can therefore be rotated relative to the tool 2 with a rotational speed and the movement frequency B can depend on the rotational speed or angular velocity.
  • the tool 2 is moved translationally and / or with respect to a point of an axis of rotation of the workpiece 3 with the movement frequency B.
  • the reference variable may correspond to a position or movement of the tool 2 with respect to the workpiece 3 or to a point of an axis of rotation of the workpiece 3. This includes in particular cases where a workpiece 3 is rotated and a tool 2 is moved against the rotating workpiece 3 (turning) and / or a rotating tool 2 is guided along a workpiece 3 at least tangentially (milling).
  • the drive is particularly preferably regulated and pilot operated, which is assigned to the tool 2. However, this is not a mandatory requirement.
  • the proposed feedforward control is also applicable in different regulations that are not necessarily with a tool 2 and / or Workpiece 3 must be related. According to the proposal, it is thus also possible to determine a movement frequency B corresponding to a reference variable A and to influence or adapt the precontrol or pilot control device 12 as a function of the movement frequency B, in particular if a fast, stable control with low tracking error is required or is advantageous. In addition to any manufacturing methods, these include other methods, in particular in which a reference variable that varies greatly over the frequency occurs.

Abstract

Es werden ein Verfahren zur Regelung eines Antriebs für ein Werkzeug oder Werkstück mit einer Vorsteuerung sowie eine Vorrichtung mit einer Regeleinrichtung vorgeschlagen, wobei die Vorsteuerung in Abhängigkeit von einer zu einer Führungsgröße korrespondierenden Bewegungsfrequenz erfolgt. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise der Schleppfehler reduziert werden.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Regelung eines Antriebs für ein Werkzeug oder Werkstück
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Antriebs für ein Werkzeug oder Werkstück gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit einer Regeleinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 18.
Eine schnelle und effiziente Bearbeitung eines Werkstücks mit einem Werkzeug erfordert eine entsprechend schnelle und exakte Werkzeugbewegung. In der industriellen Fertigung kommen regelmäßig sogenannte computerunterstützte numerische Steuerungen oder "Computerized Numerical Controls" (CNC) zum Einsatz, wobei für eine exakte Positionierung von Werkzeugen Regelungen der entsprechenden Antriebe vorgesehen sind.
Zügiges Erreichen einer Zielposition ist eine Voraussetzung für eine schnelle und effiziente Bearbeitung. Hieraus resultierende Änderungsgeschwindigkeiten des Sollwerts können jedoch zu einem so genannten Schleppfehler führen. Der Schleppfehler ist eine Kenngröße für die Regelabweichung, wobei sich bei einem rampenförmigen Verlauf des Sollwerts ein stationärer Wert für den Schleppfehler einstellt. Der Schleppfehler kann reduziert werden, indem eine Regelung mit hohem Verstärkungsfaktor bzw. Geschwindigkeitsverstärkungsfaktor eingesetzt wird, wobei jedoch die Gefahr des Auftretens von Instabilitäten erhöht wird.
Insbesondere bei Verfahren, die unter dem Begriff "Hochgeschwindigkeitszerspanung" oder "High Speed Cutting", nachfolgend auch HSC genannt, zu- sammengefasst werden, wird mit sehr hohen Änderungsgeschwindigkeiten der Führungsgröße oder eines hierzu korrespondierenden Werts, insbesondere des Positionssollwerts, sehr hohen Vorschubgeschwindigkeiten, sehr hohen Schneid- bzw. Bearbeitungsgeschwindigkeiten und/oder sehr hohen Beschleunigungen gearbeitet. Zur Reduktion des Schleppfehlers ist es bekannt, eine Vorsteuerung zu verwenden, die aus einer Führungsgröße, also insbesondere einem Positionssollwert, eine zu regelnde Stellgröße, also beispielsweise einen Strom eines Antriebs, bereits grob vorsteuert, damit die Regelung ledig-
BESTÄTIGUNGSKOPIE lieh verhältnismäßig kleine Differenzen kompensieren muss. Der Einsatz einer solchen Vorsteuerung kann zu einer Reduktion des Schleppfehlers fuhren.
Die DE 196 37 632 AI betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Vor- schubeinheit einer Werkzeugmaschine, wobei zur Kompensation von Reibungseinflüssen und eines hierdurch induzierten Schleppfehlers ein Vorsteuerwert ermittelt wird. Dieser wird zur Vorsteuerung einer Stellgröße der Regelung hinzugefügt. Es wird eine Reglerkaskade verwendet, wobei die dieser Kaskade zugeführten Sollwerte zur Bestimmung des Vorsteuerwerts verwen- det werden.
Die DE 10 2006 006 162 AI betrifft eine Reglerstruktur zur Lageregelung, wobei aus einem Lagesollwert ein Vorsteuerstrom für einen Antrieb bestimmt wird. Dieser Vorsteuerstrom wird differenziert und mit einem Faktor multipli- ziert. Durch diesen Faktor soll es möglich sein, die Vorsteuerung an unterschiedliche Anwendungen anzupassen.
Die EP 1 439 437 AI betrifft ein Verfahren zur aktiven Dämpfung niederfrequenter Schwingungen an numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen. An ei- ner Multiplikationsstelle wird die Differenz aus der abgeleiteten Drehzahl und der Solldrehzahl mit einem Faktor multipliziert, was erlauben soll, eine aktive Dämpfung der niederfrequenten Schwingungen stufenlos zu regulieren. Es ist jedoch nicht offenbart, wie ein solcher Verstärkungsfaktor bestimmt werden könnte.
Die EP 1 560 325 AI betrifft eine Vorrichtung zur Kontrolle einer Motorposition, wobei ein Vorschub-Tiefpassfilter mit einer Übertragungsfunktion zur Elimination von Rippeln durch Quantisierungsfehler eingesetzt wird. Insbesondere kann eine abgeleitete Positionsanweisung verstärkt und durch das Tiefpassfilter zur Elimination der Rippel gefiltert werden. Bezüglich des Verstärkungsfaktors ist offenbart, dass dieser zwischen 40 und 50 % liegen kann, aber auch in der Nähe von 100 %. Fraglich ist jedoch, ob und ggf. wie ein solcher Faktor bestimmt werden könnte. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Regelung eines Antriebs für ein Werkzeug oder Werkstück oder eine Vorrich- tung anzugeben, wobei Schleppfehler effektiver verringert oder vermieden werden können.
Die obige Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 oder durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 18 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unter ansprüche.
Das vorschlagsgemäße Verfahren betrifft die Regelung eines Antriebs für ein Werkzeug oder Werkstück, insbesondere zum Herstellen oder Bearbeiten ei- ner optischen Linse, wobei eine Vorsteuerung erfolgt, insbesondere zur Reduktion eines Schleppfehlers. Vorschlagsgemäß erfolgt die Vorsteuerung in Abhängigkeit von einer zu einer Führungsgröße korrespondierenden Bewegungsfrequenz. Hierbei kann eine Frequenz der Führungsgröße oder eines hierzu korrespondierenden Verlaufs als Bewegungsfrequenz bestimmt oder berechnet werden. In Abhängigkeit von der Bewegungsfrequenz kann mindestens ein Vorsteuerfaktor bestimmt und dieser Vorsteuerfaktor zur Vorsteuerung verwendet werden.
Es ist besonders bevorzugt, dass ein oder mehrere Vorsteuerfaktoren und/oder ein Verlauf eines oder mehrerer Vorsteuerfaktoren vor Beginn der Bearbeitung des Werkstücks insbesondere vollständig ermittelt und/oder abgespeichert wird bzw. werden, vorzugsweise ein Vorsteuerfaktor bzw. Verlauf des Vorsteuerfaktors in Abhängigkeit der Bearbeitungsfrequenz oder einer hierzu korrespondierenden Größe.
Der Vorsteuerfaktor kann insbesondere in Abhängigkeit von der Bewegungs- freuqenz oder der hierzu korrespondierenden Größe nachgeführt werden. Die zu der Bearbeitungsfrequenz korrespondierende Größe ist insbesondere ein Bearbeitungsparameter, ein Bearbeitungsbereich, eine Bearbeitungszeit, ein Bearbeitungsfortschritt, ein Bearbeitungsort, eine Bearbeitungsgeschwindigkeit, eine Drehzahl und/oder Position des Werkzeugs, des Werkstücks, des Werkzeugs und des Werkstücks relativ zueinander oder eine beliebige Kombination möglicher zu der Bearbeitungsfrequenz korrespondierenden Größen, insbesondere eine Kombination aus Bearbeitungsgeschwindigkeit bzw. Dreh- zahl und der Position von Werkzeug und Werkstück zueinander. Insbesondere kann ein Vorsteuerfaktor in Abhängigkeit von der Bearbeitungsfrequenz bestimmt und dieser Vorsteuerfaktor über die Bearbeitungsfreuqenz der zu der Bearbeitungsfreuqenz korrespondierenden Größe zugeordnet sein. Hierdurch kann der zu der Bearbeitungsfrequenz korrespondierenden Größe ein Vorsteuerfaktor oder Verlauf des Vorsteuerfaktors unmittelbar zugeordnet werden, insbesondere vollständig vor Beginn der Bearbeitung.
Beispielsweise kann einer Position, Drehzahl und/oder einem sonstigen Bearbeitungsparameter über die Bearbeitungsfrequenz ein Vorsteuerfaktor oder Verlauf hiervon unmittelbar zugeordnet sein bzw. vor Beginn der Bearbeitung zugeordnet werden. Eine Wahl und/oder Nachführung des Vorsteuerfaktors kann dann bei der Bearbeitung basierend auf der Position, Drehzahl und/oder dem sonstigen Bearbeitungsparameter erfolgen. Daher ist es nicht notwendig, während der Bearbeitung des Werkstücks die Bearbeitungsfrequenz zu be- stimmen oder zu berechnen. So kann der Rechenaufwand zur Analyse der Bearbeitungsfrequenz vorverlagert werden, wodurch Verzögerungen in der Bearbeitung oder der Nachführung des Vorsteuerfaktors während der Bearbeitung vermieden werden können. Bevorzugt wird eine zu der Führungsgröße korrespondierende Bewegungsfrequenz bestimmt und die Vorsteuerung erfolgt in Abhängigkeit von der Bewegungsfrequenz. Alternativ oder zusätzlich kann die Bewegungsfrequenz in der Vorsteuerung durch ein Filter berücksichtigt werden. Der Einsatz einer Vorsteuerung zur Beschleunigung einer Regelung ist bereits bekannt. Vorsteuerungen verwenden hierbei üblicher Weise die Ableitung einer Führungsgröße, die zu einer Stellgröße einer Regelung addiert wird. Nicht beachtet wurde jedoch bisher, dass der zeitliche Verlauf der Führungsgröße unterschiedliche Frequenzen bzw. spektrale Anteile aufweisen kann.
Beispielsweise erfolgt beim Drehen eines zu der Rotationsachse nichtsymmetrischen Werkstücks eine zu der Umdrehung des Werkstücks synchronisierte Bewegung eines Werkzeugs. Bei komplexeren Formen weist der zeitliche Verlauf der Führungsgröße für das Werkzeug bei einer spektralen Ana- lyse auch Oberwellen bzw. höhere Harmonische, insbesondere bezogen auf die Drehbewegung des Werkstücks, mit teilweise großen Amplituden auf. Es wurde erfindungsgemäß festgestellt, dass sich die Vorsteuerung optimieren bzw. der Schleppfehler minimieren lässt, wenn die Frequenzabhängigkeit des Schleppfehlers von einer Frequenz der Führungsgröße bzw. einer Bewegungsfrequenz berücksichtigt wird. Beispielsweise kann ein anteiliger Schleppfehler einer dritten oder fünften Harmonischen bezogen auf die Umdrehung eines Werkzeugs oder Werkstücks, insbesondere zur Bildung einer Freiformfläche einer optischen Linse, besonders kritisch sein. In diesem Fall hat es sich gemäß der vorliegenden Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen, die Vorsteuerung entsprechend, insbesondere adaptiv anzupassen. Insbesondere wird vorgeschlagen, eine zu der Führungsgröße korrespondierende Bewegungsfrequenz zu bestimmen und die Vorsteuerung in Abhängigkeit von der Bewegungsfrequenz anzupassen. In vorteilhafter Weise kann hierdurch der Schleppfehler minimiert und insbesondere für bestimmte, besonders relevante Frequenzen, Frequenzbereiche o.dgl. kompensiert werden.
Eine Bewegungsfrequenz im Sinne der vorliegenden Erfindung korrespondiert zu der Führungsgröße und insbesondere zu einer durch die Führungsgröße definierten Bewegung eines Werkzeugs oder Werkstücks bzw. zur Bewegung des Antriebs. Die Führungsgröße weist in der Regel eine zeitliche und/oder örtliche Abhängigkeit, insbesondere eine Abhängigkeit von der relativen Lage des Werkzeugs zum Werkstück auf, die insbesondere zu einer Lage, insbesondere Drehlage und/oder Quervorschub, bzw. Lageänderung des Werkzeugs korrespondiert. Die (zeitliche) Veränderung der Führungsgröße wird bevorzugt als Verlauf interpretiert, der normalerweise diskretisiert, also insbesondere als Folge von Einzelwerten definiert ist.
Die Bewegungsfrequenz im Sinne der vorliegenden Erfindung ist bevorzugt eine Frequenz, die zu einem solchen Verlauf der Führungsgröße oder einem entsprechenden Verlauf einer Werkzeugbewegung o.dgl. korrespondiert. Die Bewegungsfrequenz kann insbesondere eine mittlere Frequenz oder beispielsweise durch Gewichtung oder auch Amplitude selektierte Frequenz, insbesondere eine Frequenz besonders hoher Amplitude o.dgl. sein. Vorzugsweise wird zur Bestimmung der Bewegungsfrequenz oder eines Filters zur Berücksichtigung dieser die Führungsgröße oder ein hierzu korrespondierender Verlauf analysiert, vorzugsweise durch eine Transformation, insbesondere ei- ne diskrete und/oder Fouriertransformation. Es kann eine Frequenz der Führungsgröße oder des hierzu korrespondierenden Verlaufs als Bewegungsfrequenz bestimmt oder berechnet werden, vorzugsweise eine Frequenz oder Oberwelle mit der höchsten Amplitude oder eine mittlere Frequenz, insbesondere eine unter Berücksichtigung der Amplitude gemittelte Frequenz. Die Bewegungsfrequenz kann von einer Rotationsgeschwindigkeit abhängen, insbesondere von einer Rotationsgeschwindigkeit eines Werkstücks relativ zum Werkzeug.
Erfindungsgemäß ist es besonders bevorzugt, dass ein Vorsteuerfaktor (Gewichtungsfaktor) in Abhängigkeit von der Bewegungsfrequenz bestimmt und dieser Vorsteuerfaktor, vorzugsweise multipliziert mit einem Vorsteuerwert, zur Vorsteuerung verwendet wird. Die Verwendung eines solchen Vorsteuerfaktors stellt eine sehr einfache und effektive Möglichkeit dar, das Verhalten bzw. den Grad der Vorsteuerung zu beeinflussen. Ein Vorsteuerwert im Sinne der vorliegenden Erfindung korrespondiert vorzugsweise zu der Führungsgröße und entspricht insbesondere einer Ableitung dieser. Das Produkt aus Vorsteuerfaktor und Vorsteuerwert, also insbesondere die mit dem Vorsteuerfaktor gewichtete, differenzierte Führungsgröße, kann zur Vorsteuerung einer Stellgröße der Regelung hinzugefügt bzw. zu dieser hinzuaddiert werden. Der Vorsteuerfaktor ist vorzugsweise Teil einer Übertragungsfunktion der Vorsteuerung.
Ein Werkstück kann unterschiedliche Bearbeitungsbereiche aufweisen, wobei zu diesen insbesondere auch unterschiedliche Führungsgrößen und/oder Bewegungsfrequenzen korrespondieren können. Vorschlagsgemäß ist es möglich, dass zu einem oder mehreren Bearbeitungsbereichen eine oder mehrere korrespondierende Bewegungsfrequenzen und/oder Vorsteuerfaktoren, insbesondere für den Antrieb bzw. das Werkzeug oder Werkstück bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass zu den unterschiedlichen Bearbeitungsbereichen bzw. den hierzu korrespondierenden Bewegungsfrequenzen, insbesondere jeweils und/oder unterschiedliche, Vorsteuerfaktoren bestimmt werden. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine selektive Kompensation des Schleppfehlers unter Berücksichtigung der Eigenschaften unterschiedlicher Bereiche des Werkstücks. Die vorliegende Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung mit einer Regeleinrichtung zur Regelung eines Antriebs, insbesondere für ein Werkzeug oder Werkstück, besonders bevorzugt zur Bearbeitung einer optischen Linse, mit einem Regler und einer Vorsteuereinrichtung. Vorschlagsgemäß ist die Vorsteuereinrichtung derart ausgebildet, dass die Vorsteuerung in Abhängigkeit von einer zu einer Führungsgröße korrespondierenden Bewegungsfrequenz erfolgt.
Eine Stellgröße der Regelung kann durch Ausgangssignale des Reglers und der Vorsteuereinrichtung gebildet werden. Insbesondere kann die Vorrichtung oder Vorsteuereinrichtung einen Differenzierer und einen Multiplizierer aufweisen, wobei aus einer Differenz der Führungsgröße und einer Regelgröße die Stellgröße generierbar ist, die mit einer durch den Differenzierer differenzierten und durch den Multiplizierer mit einem Vorsteuerfaktor gewichteten Führungsgröße vorsteuerbar ist.
Der Multiplizierer kann im Sinne der vorliegenden Erfindung auch ein Filter sein oder aufweisen, wobei die Multiplikation mit dem Vorsteuerfaktor vorzugsweise durch Dämpfung des Vorsteuerwerts realisiert wird, was insbeson- dere einer Multiplikation mit einem Vorsteuerfaktor zwischen 0 und 1 entspricht.
Weiter ist bevorzugt, dass die Regeleinrichtung mehrere Regler aufweist, die einen kaskadierten Aufbau bilden, wobei einem oder mehreren der Regler eine Vorsteuerung zugeordnet ist, insbesondere jeweils mit einem Differenzierer und/oder Multiplizierer.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Vorrichtung zur spanenden Bearbeitung einer optischen Linse ausgebildet. Insbesondere ist die Vorrich- tung zum Stirndrehen und/oder als eine (Stirn-)Fräse oder Drehbank ausgebildet. Die Vorrichtung weist vorzugsweise mindestens einen Antrieb für ein Werkzeug und eine Werkstückspindel mit einer Aufnahme zur Halterung eines Linsenrohlings auf, wobei der Antrieb bzw. das Werkzeug zur Bearbeitung des Linsenrohlings ausgebildet bzw. angeordnet ist. Bevorzugt bildet mindestens eine Stellgröße, insbesondere des Reglers oder der Regeleinrichtung, ein Steuersignal für den Antrieb. Die vorliegende Erfindung sieht insbesondere eine von der Bewegungsfrequenz abhängige Dämpfung der Vorsteuerung vor. Beispielsweise ist die Vorsteuerung auf eine hohe oder maximale Bewegungsfrequenz ausgelegt oder kalibriert und wird bei anderen, insbesondere niedrigeren Bewegungsfrequenzen gedämpft. Die Frequenzabhängigkeit der Dämpfung kann insbesondere durch entsprechende Versuche oder Kalibrierungen vorbestimmt sein und beispielsweise durch eine entsprechende Tabelle, Funktion oder dergleichen hinterlegt oder verfügbar sein.
Die bewegungsfrequenzabhängige Variation der Vorsteuerung kann wahlweise vor der eigentlichen Bearbeitung bestimmt und festgelegt werden oder erfolgt vorzugsweise fortlaufend während der tatsächlichen Bearbeitung, wobei bedarfsweise aber auch auf vorbestimmte Werte, wie frequenzabhängige Dämpfungswerte oder Vorsteuerfaktoren, zurückgegriffen werden kann. Insbesondere ist letzteres aufgrund des verhältnismäßig geringen Rechenaufwandes vorschlagsgemäß möglich und sehr einfach während der laufenden Bearbeitung realisierbar. Im Folgenden wird die Erfindung anhand des besonders bevorzugten Bereichs der Herstellung oder Bearbeitung einer optischen Linse erläutert. Hierzu wird insbesondere Bezug genommen auf eine Werkzeugbewegung zum Stirndrehen. Die Erfindung ist jedoch auch auf sonstige Antriebe für Werkzeuge oder Werkstücke anwendbar. Hierzu zählen insbesondere Verfahren zur spanenden Bearbeitung, beispielsweise Fräsen, Drehen, Bohren, Hobeln o.dgl., insbesondere im Zusammenhang mit Hochgeschwindigkeitszerspanung.
Weitere Aspekte, Merkmale, Vorteile und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigt:
Fig. 1 einen schematischen Aufbau einer vorschlagsgemäßen Vorrichtung zur spanenden Bearbeitung; Fig. 2 einen schematischen Aufbau einer Regeleinrichtung der Vorrichtung; und
Fig. 3 einen detaillierten Aufbau der vorzugsweise , kaskadierten Re- geleinrichtung.
Fig. 1 zeigt eine vorschlagsgemäße Vorrichtung 10 zur spanenden Bearbeitung vorzugsweise durch Drehen, insbesondere durch Stirndrehen. Die Vorrichtung 10 weist vorzugsweise einen Antrieb 1 zum Antreiben bzw. Bewegen insbesondere eines zugeordneten Werkzeugs 2 oder dergleichen auf. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Werkzeug 2 um ein Bearbeitungswerkzeug, beim Darstellungsbeispiel zur Bearbeitung eines Werkstücks 3.
Das Werkzeug 2 ist beispielsweise als Meißel, insbesondere Drehmeißel oder dergleichen ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann das Werkzeug 2 aber auch ein sonstiges Werkzeug zum Bearbeiten oder ein Taster, ein Messkopf, ein Sensor o.dgl. sein.
Beim Darstellungsbeispiel ist das Werkzeug 2 mittels des Antriebs 1 vor- zugsweise linear hin- und herbewegbar bzw. in einer Z-Achse bewegbar, insbesondere zur Bearbeitung des Werkstücks 3.
Bei dem Antrieb 1 handelt es sich beispielsweise um einen Servo, einen hochdynamischen Motor oder sonstigen Aktuator. Insbesondere handelt es sich bei dem Antrieb 1 um einen komplexen, vorzugsweise elektrisch arbeitenden Achsantrieb, wie einen Tauchspulenantrieb, oder dergleichen, besonders bevorzugt um einen sogenannten Fast-Tool-Antrieb.
Besonders bevorzugt wird das Werkzeug 2 insbesondere in Abhängigkeit von der Drehlage des Werkstücks 3 und/oder in Abhängigkeit des Abstand des Werkzeugs 2 von der Drehachse des Werkstücks 3 in seiner Axiallage bzw. Z- Achse gesteuert bzw. schnell vor- und zurückbewegt.
Der Antrieb 1 gestattet eine vorzugsweise lineare und/oder gesteuerte bzw. ge- regelte Bewegung des Werkzeugs 2 und bildet daher vorzugsweise eine Z- Achse. Bei dem Werkstück 3 handelt es sich insbesondere um eine zu bearbeitende Linse bzw. einen Linsenrohling. Das Werkstück 3 bzw. die Linse oder der Linsenrohling besteht vorzugsweise aus Kunststoff, beispielsweise CR-39 bzw. Polycarbonat. Jedoch kann grundsätzlich auch ein sonstiger in geeigneter Weise zu bearbeitender Werkstoff, gegebenenfalls auch Glas bzw. Mineralglas, verwendet werden. Die fertige Linse wird vorzugsweise für eine Brille (nicht dargestellt) eingesetzt bzw. verwendet. Zum Bearbeiten des Werkstücks 3 ist dieses vorzugsweise rotierbar. Beim Darstellungsbeispiel weist die Vorrichtung 10 hierzu vorzugsweise eine dem Werkstück 3 zugeordnete Werkzeugspindel 4 auf.
Bei der Werkstückspindel 4 handelt es sich insbesondere um eine vorzugswei- se direkt angetriebene, präzise gelagerte Welle bzw. einen Direktantrieb oder einen sonstigen Antrieb jeweils mit vorzugsweise integrierter oder zugeordneter Aufnahme 5 für das Werkstück 3, insbesondere für eine Linse bzw. einen Linsenrohling. Grundsätzlich kann eine direkte Aufnahme oder Einspannung des Werkstücks 3 erfolgen. Vorzugsweise wird das Werkstück 3, insbesonde- re wenn es sich um eine Linse bzw. einen Linsenrohling handelt, jedoch mittelbar über einen Halter, insbesondere ein sogenanntes Blockstück 6, gehalten. Das Blockstück 6 wird dann eingespannt.
Wenn eine Linse als Werkstück 3 bearbeitet wird, wird diese vorzugsweise temporär an einem zugeordneten Halter, wie dem sogenannten Blockstück 6, befestigt. Der mit dem Blockstück 6 verbundene Zustand wird auch als "geblockt" oder "aufgeblockt" bezeichnet. Das Blocken, also temporäre Befestigen, am Blockstück 6 kann beispielsweise durch eine vorzugsweise bei niedriger Temperatur schmelzende Legierung, wie sogenanntes Aloy- Blockmaterial, ein Harz, ein Klebstoff, ein Kunststoff, ein Klebestreifen oder dergleichen erfolgen und ist aus dem Stand der Technik bekannt. Das Blockstück 6 ist dann in die Aufnahme 5 einspannbar, insbesondere so dass das Blockstück 6 und das Werkstück 3 bzw. die Linse eine definierte Drehlage aufweisen. Mittels der Werkstückspindel 4 ist das gehaltene bzw. eingespannte Werkstück 3 zur Bearbeitung in Drehung bzw. Rotation versetzbar. Die Werkstückspindel 4 bildet also insbesondere einen Drehantrieb für das Werkstück 3. Die Werkstückspindel 4 bildet insbesondere eine gerechnete oder gesteuerte Rundachse C. Insbesondere erfolgt eine CNC-Steuerung der Werkstückspindel 4 bzw. der Rotation des Werkstücks 3.
Das Werkstück 3 ist relativ zum Werkzeug 2 zustellbar bzw. positionierbar. Beim Darstellungsbeispiel sind die Werkzeugspindel 4 und damit das Werkstück 3 vorzugsweise in W-Richtung zu dem Werkzeug 2 zustellbar bzw. positionierbar und/oder in X-Richtung quer zur Zustellrichtung (Quervorschub) bewegbar bzw. verfahrbar, insbesondere mittels eines Kreuzschlittens. Insbesondere werden die gesteuerte W-Achse und X-Achse bzw. Linearachsen gebildet. Grundsätzlich sind auch andere oder zusätzliche Richtungen und/oder Bewegungsachsen möglich. Insbesondere kann die axiale Ausrichtung der Dreh- bzw. Rundachse C der Werkstückspindel 4 auch schräg zur W- Richtung oder zur X-Richtung verlaufen.
Die Richtung der Z-Achse einerseits und die Richtung der W-Achse bzw. die axiale Ausrichtung der Dreh- bzw. Rundachse C andererseits können parallel zueinander oder geneigt zueinander verlaufen und/oder zueinander einstellbar sein. Bei einer relativen Neigung ist diese vorzugsweise derart gering, dass das bevorzugte Stirndrehen zur Bearbeitung des Werkstücks 3 bzw. der Linse in gewünschter bzw. erforderlicher Weise noch erfolgen kann.
Der Begriff "Achse" wird bei der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt im Sinne der Terminologie bei CNC-Steuerungen (numerischen bzw. rechnergestützten Steuerungen) als eine gesteuerte oder geregelte bzw. gerechnete Bewegungsachse, wie eine Linearachse oder Rundachse, verstanden.
Zur Bearbeitung des Werkstücks 3 wird das Werkzeug 2 in Kontakt mit der Oberfläche des Werkstücks 3 gebracht, insbesondere wobei das Werkzeug 2 einen Span des Werkstücks 3 abhebt. Vorzugsweise rotiert das Werkstück 3 bei der Bearbeitung und das Werkzeug 2 wird an dem rotierenden Werkstück 3 entlang gefahren. Dies kann im ersten Ansatz zu einer zur Achse W rotationssymmetrischen Struktur des Werkstücks 3 führen. Werden hiervon abwei- chende Strukturen beabsichtigt, wird das Werkzeug 2 mit der Drehbewegung bzw. Drehlage des Werkstücks 3 synchronisiert bewegt.
Insbesondere kann mit der Vorrichtung 10 eine Bearbeitung erfolgen bzw. ein Aufbau vorgesehen sein, wie in der EP 0 849 038 A2 oder DE 10 2009 01 1 194 A2 beschrieben, die hiermit diesbezüglich als ergänzende Offenbarung eingeführt werden.
Beispielsweise kann das Werkstück 3 bzw. dessen Oberfläche durch die Bear- beitung, insbesondere neben einer rotationssymmetrischen Struktur, eine nicht-rotationssymmetrische, beispielsweise zylindrische Komponente erhalten, insbesondere wobei das Werkzeug 2 in einer Auf- und Abbewegung, insbesondere in Richtung der Z-Achse, mit der doppelten Rotationsfrequenz bewegt wird. Bei der Linsenherstellung kann, insbesondere zur Herstellung von sogenannten Freiformflächen, beispielsweise für Gleitsichtgläser bzw. - brillen, eine wesentlich komplexere Bewegung des Werkzeugs 2 notwendig sein. "Freiformflächen" im Sinne der vorliegenden Erfindung zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass sich keine geschlossene mathematische Darstellung oder nur eine näherungsweise mathematische Darstellung, beispiels- weise durch bikubische oder höhere Splines o. dgl., möglich ist. Hierbei kann die komplexe Bewegung des Werkzeugs 2 jeweils unterschiedliche spektrale Anteile bzw. Frequenzen aufweisen oder sich durch diese zusammensetzen, insbesondere Oberwellen oder Harmonische bezüglich der Drehgeschwindigkeit bzw. Drehfrequenz des Werkstücks 3.
Die Bewegung des Werkzeugs 2 durch den Antrieb 1 wird vorzugsweise geregelt, da eine einfache Steuerung der Bewegung zu hohe Toleranzen bzw. Fehler zur Folge hätte. Dies gilt insbesondere im Zusammenhang mit hohen Drehgeschwindigkeiten des Werkstücks 3 und/oder einem schnellen Bewegen bzw. Beschleunigen des Werkzeugs 2, wie insbesondere bei der bevorzugten HSC erforderlich.
Bei der HSC wird vorzugsweise bei sehr hohen Schnittgeschwindigkeiten, insbesondere zwischen 1 m/s bis 100 m/s und/oder im Zusammenhang mit Drehen oder Fräsen mit Drehgeschwindigkeiten zwischen 10000 und 100000 Umdrehungen pro Minute gearbeitet und beispielsweise ein verhältnismäßig dünner Span abgehoben, was zu verminderten Reibungsverlusten bei gleichzeitig erhöhter Bearbeitungsgeschwindigkeit führt. Hierbei ist eine schnelle und gleichzeitig präzise Bewegung des Werkzeugs 2 bezüglich des Werkstücks 3 bzw. bezüglich eines Punkts auf der Rotationsachse des Werkstücks 3 erforderlich. Eine entsprechend schnelle Regelung des Werkzeugs 2 bzw. des diesem zugeordneten Antriebs 1 kann jedoch zu Instabilitäten führen. Ein Überschwingen des Werkzeugs 2 im Grenzbereich der Stabilität der Regelung kann dazu führen, dass die Spezifikationen für das Werkstück 3 nicht mehr eingehalten werden können. Eine Regelung mit einer geringen Überschwing- weite, insbesondere zumindest im Wesentlichen ohne Überschwingen, ist also bevorzugt, kann jedoch verhältnismäßig langsam sein. Eine langsame Regelung kann einen Schleppfehler verursachen, wobei das Werkzeug 2 die angestrebte Position bzw. den durch eine Führungsgröße A gegebenen veränderlichen Sollwert nicht oder nicht ganz erreicht. Daher erfolgt vorzugsweise zusätzlich zur Regelung auch eine Vorsteuerung.
Die Vorrichtung 10 weist vorzugsweise eine Regeleinrichtung 1 1 und eine Vorsteuereinrichtung 12 auf, wie in Fig. 1 nur schematisch angedeutet. Die Vorsteuereinrichtung 12 kann einen Teil der Regeleinrichtung 1 1 bilden oder in diese integriert sein.
In Fig. 2 zeigt die Regeleinrichtung 1 1 mit der Vorsteuereinrichtung 12 in einer schematischen Darstellung. Eine Führungsgröße A kann beispielsweise eine Soll-Position für das Werkzeug 2 sein oder aufweisen. Die Führungsgröße A kann zeitlich variieren. Zur Regelung wird von der Führungsgröße A eine Regelgröße Y abgezogen und ein resultierender Fehler E wird mit einem Regler R, der eine Übertragungsfunktion GR aufweist, zu einer Stellgröße U verarbeitet. Die Stellgröße U kann beispielsweise ein Steuersignal, Ankerstrom o.dgl. für den Antrieb 1 des Werkzeugs 2 sein oder bilden. Eine Regelstrecke S, beispielsweise der Antrieb 1 in Kombination mit dem Werkzeug 2, wandelt die Stellgröße U in die Regelgröße Y, insbesondere also ein Steuersignal bzw. Ankerstrom in eine Position des Werkzeugs 2. Die Regelstrecke S kann durch Übertragungsfunktion Gs abgebildet oder angenährt werden, welche die Umwandlung der Stellgröße U in die Regelgröße Y beschreibt. Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Regeleinrichtung 1 1 wird später anhand von Fig. 3 näher erläutert. Um den Schleppfehler zu verringern oder zu kompensieren, ist die Vorsteuerung bzw. Vorsteuereinrichtung 12 vorgesehen. Die Vorsteuereinrichtung 12 bildet aus der Führungsgröße A, vorzugsweise mit einer Übertragungsfunktion Gv, eine Vorsteuergröße T, die bevorzugt zu der Stellgröße U addiert bzw. hinzugefligt wird, insbesondere an bzw. mit einem Summenpunkt 9, Addierer o.dgl. Auf diese Weise kann mit einer in Bezug auf Instabilitäten unkritischen Steuerung, nämlich der Vorsteuerung, die Stellgröße in die Nähe eines Zielwerts für die Stellgröße gebracht werden und der Regler R muss folglich lediglich die Störgrößen und/oder evtl. die Ungenauigkeiten der Vorsteuerung ausgleichen. Die vorschlagsgemäßen Verbesserungen der Vorsteuerung können daher den Schleppfehler reduzieren und/oder die Anforderungen an die Regelung bzw. die Komplexität der Regelung verringern und/oder eine beschleunigte Bearbeitung des Werkstücks 3 und/oder geringere Toleranzen ermöglichen.
Bisher wurde für die Vorsteuerung eine feste Übertragungsfunktion Gv verwendet. Vorschlagsgemäß wird die Übertragungsfunktion Gv insbesondere adaptiv bestimmt bzw. angepasst bzw. optimiert oder variiert, wie nachfolgend erläutert.
In Fig. 1 ist die Regeleinrichtung 1 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich teilweise dargestellt und wird insbesondere durch die Stellgröße U und die Vorsteuereinrichtung 12 repräsentiert. Bezugnehmend auf die zu regelnde Bewegung des Werkzeugs 2 bzw. des Antriebs 1 aus Fig. 1 wurde bereits erwähnt, dass die Bewegung bzw. die Führungsgröße A, insbesondere unter Berücksichtigung der Bearbeitungsgeschwindigkeit, unterschiedliche Frequenzen bzw. spektrale Anteile aufweisen kann. Es wurde festgestellt, dass auch der Schleppfehler in Abhängigkeit von der Bewegungsfrequenz B des Werkzeugs 2 unterschiedliche Anteile bzw. Ausprägungen aufweist. Weiter wurde festgestellt, dass eine Berücksichtigung dieser Frequenzabhängigkeit in der Vorsteuerung bzw. Vorsteuereinrichtung 12 zu einer signifikanten Verringerung des Schleppfehlers führen kann. Insbesondere ist es möglich, den Schleppfehler für bestimmte Frequenzen bevorzugt zu kompensieren. So kann beispielsweise bei der Herstellung von Freiformflächen in der Linsenherstellung die Präzision der fertigen Linse maßgeblich verbessert werden. Es wird also vorgeschlagen, die Bewegungsfrequenz B insbesondere des Werkzeugs 2 bzw. des Antriebs 1 bzw. der korrespondierenden Führungsgröße A zu berücksichtigen und die Vorsteuerung bzw. deren Übertragungs Funktion in Abhängigkeit von der Bewegungsfrequenz B anzupassen bzw. zu variieren und/oder zu dämpfen.
Die Bewegungsfrequenz B korrespondiert hierbei zu der Führungsgröße A, insbesondere zu einem zeitlichen Verlauf der Führungsgröße A. Die Führungsgröße A kann beispielsweise eine Position, Beschleunigung, Geschwindigkeit oder dgl. sein, wobei die Führungsgröße A über der Zeit veränderlich ist. Dieser zeitlich veränderliche Verlauf der Führungsgröße A kann eine oder mehrere unterschiedliche Frequenzen oder Frequenzanteile aufweisen. Die Bewegung des Antriebs 1 , die Werkzeugbewegung sowie weitere Größen der Regelung, insbesondere einfach oder mehrfach abgeleitete Führungsgrößen, korrespondieren zu der Führungsgröße A und können alternativ oder zusätzlich zu dieser verwendet werden, um die Bewegungsfrequenz B zu bestimmen, und/oder in der Vorsteuerung berücksichtigt zu werden. Der zeitliche Verlauf der Führungsgröße A und/oder die Bewegungsfrequenz B kann von der Bearbeitungsgeschwindigkeit bzw. Drehzahl des Werkstücks 2 abhängen.
Die Bewegungsfrequenz B im Sinne der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise eine Frequenz, Oberwelle, Harmonische oder Oberschwingung mit der größten Amplitude, oder eine mittlere Frequenz, insbesondere eine unter Berücksichtigung der jeweiligen Amplituden bzw. spektralen Leistungsdichten gemittelte Frequenz. Diese Bewegungsfrequenz B korrespondiert vorschlagsgemäß zu der Führungsgröße A, kann also aus dieser oder einer korrespondierenden Größe bestimmt oder abgeleitet werden.
Es ist besonders bevorzugt, dass mindestens ein Vorsteuerfaktor F in Abhängigkeit von der Bewegungsfrequenz B bestimmt und dieser Vorsteuerfaktor F, vorzugsweise multipliziert mit einem Vorsteuerwert, zur Vorsteuerung verwendet wird. Der Vorsteuerfaktor F ist also bevorzugt Teil der Übertragungsfunktion Gv der Vorsteuereinrichtung 12 bzw. kann diese beeinflussen. Der Vorsteuerwert, bevorzugt eine aus der Führungsgröße A abgeleitete Größe, insbesondere die einfach oder mehrfach abgeleitete Führungsgröße A, be- schreibt die Abhängigkeit der Vorsteuergröße T von der Führungsgröße A, wobei der Vorsteuerwert durch den Vorsteuerfaktor F insbesondere gewichtet und der Vorsteuerfaktor F vorschlagsgemäß in Abhängigkeit von der Bewegungsfrequenz B bestimmt bzw. geändert wird.
Das Werkstück 3, insbesondere die zu bearbeitende oder herzustellende Linse, kann einen oder mehrere Bearbeitungsbereiche 3A aufweisen. Ein Bearbeitungsbereich 3A kann beispielsweise ein Bereich mit einer bestimmten Drehgeschwindigkeit oder Schneidgeschwindigkeit, also eine relative Geschwin- digkeit des Werkzeugs 3 zur Oberfläche des Werkstücks 2 sein. Alternativ o- der zusätzlich kann ein Bearbeitungsbereich 3A ein räumlicher oder Oberflächenbereich oder Abschnitt des Werkstücks 3 und/oder ein Bereich eines Bearbeitungsprofils bzw. eines Profils der Führungsgröße sein, insbesondere mit einem ähnlichen Verlauf der Führungsgröße A, der Bearbeitungsgeschwin- digkeit oder Drehzahl. Beispielsweise kann bei der Linsenbearbeitung die durchzuführende Bewegung des Werkzeugs 2 stark davon abhängen, ob der Randbereich oder Bereiche in der Nähe der Rotationsachse bzw. Rundachse C bearbeitet werden, insbesondere wenn die herzustellende optische Linse Frei- formfiächen o.dgl. aufweist. So kann ein Bearbeitungsbereich 3A ein ringför- miger und/oder um die Rotationsachse bzw. Rundachse C zentrierter Teilbereich des Werkstücks 3 oder eine hierzu korrespondierende Größe sein. Beispielsweise kann der Vorsteuerfaktor, insbesondere kontinuierlich oder stufenweise, in Abhängigkeit vom Abstand des Werkzeugs 2 von der Rotationsachse bzw. Rundachse C gewählt oder geändert werden, beispielsweise korre- lierend zu einer Veränderung der Drehfrequenz oder Drehzahl des Werkstücks 3. Bei einer spiralförmigen Bearbeitung der Oberfläche des Werkstücks 3, wie bei einer Linse üblich, kann ein solcher Bearbeitungsbereich 3A einer oder mehreren spiralförmigen Windungen und/oder einem zu der Rundachse C symmetrischen Bereich entsprechen.
Es ist möglich und insbesondere bei stark unterschiedlichen Bearbeitungsbereichen 3A bevorzugt, dass zu dem oder den Bearbeitungsbereichen 3A eine oder mehrere korrespondierende Bewegungsfrequenzen B und/oder Vorsteuerfaktoren F bestimmt werden. Hierdurch wird ermöglicht, die Vorsteuerung adaptiv an die aktuellen mit dem Werkzeug 2 abzufahrenden Profile anzupas- sen, was den Schleppfehler, insbesondere im Mittel, über das gesamte Werkstück weiter bzw. zusätzlich reduzieren oder kompensieren kann.
Die Bewegungsfrequenz B wird bevorzugt aus der Führungsgröße A oder aus einem hierzu korrespondierenden Verlauf bestimmt. Wie bereits eingangs erwähnt, kann die Führungsgröße A oder der hierzu korrespondierende Verlauf analysiert werden, vorzugsweise durch eine Transformation, insbesondere diskrete und/oder Fourier-Transformation. Insbesondere wird also die Führungsgröße A oder der hierzu korrespondierende Verlauf in Frequenzanteile unterteilt bzw. ein Spektrum hierzu berechnet oder erzeugt. Das Spektrum o- der die Frequenzanteile können selektiert, gewichtet und/oder gemittelt zur Bestimmung, insbesondere Berechnung, der Bewegungsfrequenz B verwendet werden. In einem konkreten Beispiel kann eine Bewegungsfrequenz B und/oder ein zugeordneter Vorsteuer faktor F, insbesondere iterativ und/oder empirisch, zur Reduktion eines Schleppfehlers bestimmt werden, insbesondere wobei der Schleppfehler bestimmt, minimiert und/oder kompensiert wird. Es ist also möglich, beispielsweise vor der Bearbeitung des Werkstücks 3, vorzugsweise durch Berechnung, Simulation oder Testlauf, zu unterschiedlichen Bewegungsfrequenzen B ggf. enterschiedliche Vorsteuerfaktoren F zu bestimmen, bei denen der Schleppfehler minimiert oder kompensiert wird. Eine solche Zuordnung von Bewegungsfrequenz B zu Vorsteuerfaktor F, insbesondere als Filterfunktion, Profil, Tabelle oder Zuordnungsfunktion, insbesondere einer Polynom- oder Spline-Näherung o.dgl., kann dazu verwendet werden, die Vorsteuereinrichtung 12 im laufenden Betrieb anzupassen. Dies kann beispielsweise durch ein Filter 12A in der Vorsteuereinrichtung 12 erreicht werden, wobei die Filtereigenschaften bzw. Koeffizienten und/oder die Übertragungsfunktion Gv der Vorsteuereinrichtung 12 mit der Zuordnung bzw. durch die Spline-Näherung bestimmt, insbesondere berechnet werden.
Beispielsweise kann zur Bestimmung der Zuordnung von Bewegungsfrequenz B zu Vorsteuerfaktor F oder einer hierzu korrespondierenden Filterfunktion ein Computer, Controller oder Rechner 7 oder eine sonstige programmierbare Einrichtung eingesetzt werden. So können vorzugsweise aus Sensorinformationen über die Position des Werkzeugs 2 in einem Testdurchlauf mit unter- schiedlichen Bewegungsfrequenzen B geeignete Vorsteuerfaktoren F bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Vorsteuerfaktor F in Abhängigkeit von der Bewegungsfrequenz B insbesondere in einer Datenbank 8 ablegt bzw. speichert werden, insbesondere als Tabelle, Funktion, Spline o.dgl.
Insbesondere kann im laufenden Betrieb ein zu einer Bewegungsfrequenz B zugeordneter Vorsteuerfaktor F ausgelesen, berechnet, bestimmt und/oder berücksichtigt werden kann. Betriebsmäßig kann ein Vorsteuerfaktor F in Abhängigkeit von der Bewegungsfrequenz B aus der Datenbank 8 ausgelesen werden und die Vorsteuerung mit diesem Vorsteuerfaktor F erfolgen.
Bedarfsweise kann die Bewegungsfrequenz B aus der Datenbank 8 ausgelesen und/oder berechnet und/oder durch das Filter 12A berücksichtigt werden.
Die Vorsteuereinrichtung 12 kann also durch den Vor Steuer faktor F adaptiv und/oder dynamisch in Abängigkeit von der Bearbeitungsfrequenz B ange- passt werden.
Im Folgenden wird auf eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Regeleinrichtung 1 1 näher eingegangen. Fig. 3 zeigt die Regeleinrichtung 1 1, bevorzugt zur Verwendung für den Antrieb 1 , insbesondere für ein Werkzeug 2 oder Werkstück 3 und/oder zum Herstellen oder Bearbeiten einer optischen Linse, insbesondere wie in Fig. 1 dargestellt. Insbesondere kann die vorschlagsgemäße Vorsteuerung auch für die Regelung eines Antriebs des Werkstücks 3 und/oder sonstige Zwecke, wie der Montage von Bauteilen, eingesetzt werden.
In Fig. 3 ist eine kaskadierte, also mehrstufige Regeleinrichtung 1 1 dargestellt. Eine kaskadierte Regelung, insbesondere wobei für unterschiedliche Stufen der kaskadierten Regelung eine Vorsteuerung in Abhängigkeit von der Bewegungsfrequenz B erfolgt, ist besonders exakt und daher bevorzugt. Prinzipiell ist es jedoch bereits mit einer Stufe möglich, die Vorteile der vorliegenden Erfindung zu erlangen. Daher wird das Prinzip im Folgenden zuerst an einer ersten Stufe erläutert. Ein erster Regler R| mit einer Übertragungsfunktion GRi verarbeitet die Differenz aus der Führungsgröße A und einer ersten Regelgröße Y] zu einer ersten Stellgröße Ό\. Weiter wird in der Vorsteuereinrichtung 12 mit einem Differenzierer D] die Führungsgröße A differenziert und die differenzierte Füh- rungsgröße A wird durch einen Multiplizierer Mi mit dem Vorsteuerfaktor F zu einer ersten Vorsteuergröße T) multipliziert. Durch diese Multiplikation wird eine modifizierte, insbesondere gewichtete Vorsteuergröße T] gebildet. Der Vorsteuerfaktor F ist beim Darstellungsbeispiel größer als 0, vorzugsweise größer als 0,5 bzw. 50 %, insbesondere größer als 0,8 bzw. 80 % und/oder kleiner als 2 bzw. 200 %, vorzugsweise kleiner als 1 ,5 bzw. 150 %, insbesondere kleiner als 1,2 bzw. 120 %, je nach Bewegungsfrequenz B.
Anstelle der Multiplikation zur Bewegungsfrequenz abhängigen Modifikation der zunächst ummodifizierten Vorsteuergröße kann auch jede sonstige Um- Wandlung, Filterung o.dgl. erfolgen. Die Multiplikation ist also nicht zwingend.
Weiter ist anzumerken, dass die bevorzugte Differenzierung zur Bestimmung der ummodifizierten Vorsteuergröße aus der Führungsgröße A bevorzugt, aber nicht zwingend ist. Vielmehr kann die unmodifizierte Vorsteuergröße auch auf jede sonstige geeignete Art und Weise bestimmt oder abgeleitet werden.
Außerdem ist es möglich, dass die Bestimmung der ummodifizierten Füh- rungsgröße, die hier in einem ersten Schritt erfolgt, und die anschließende Bewegungsfrequenz abhängige Modifikation der Führungsgröße, die hier in einem zweiten Schritt erfolgt, zusammen in einem gemeinsamen Schritt oder Bestimmungsvorgang erfolgen. Die erste Stellgröße U] wird dann mit der ersten Vorsteuergröße T) zusammengeführt, insbesondere in einem Summenpunkt 9.
Vorzugsweise repräsentiert die Führungsgröße A eine Position, insbesondere eine Soll-Position des Werkzeugs 2. Die erste Regelgröße Yi repräsentiert in diesem Fall die aktuelle Position des Werkzeugs 2. Die erste Stellgröße U! und/oder die erste Vorsteuergröße Ti korrespondiert vorzugsweise zu einer Geschwindigkeit. Der Multiplizierer M] kann auch ein Filter 12A sein oder aufweisen.
Eine zweite oder weitere Stufe der Regeleinrichtung 12 kann entsprechend aufgebaut sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird die differenzierte Führungsgröße A durch einen zweiten Differenzierer D2 ein zweites Mal differenziert und durch einen zweiten Multiplizierer M2 mit einem zweiten Vorsteuerfaktor F zu einer zweiten Vorsteuergröße T2 multipliziert. Einem zweiten Regler R2 wird die Summe aus erster Stellgröße U] und erster Vorsteuer- große T] unter Abzug einer zweiten Regelgröße Y2 zur Verfügung gestellt. Die zweite Regelgröße Y2 kann beispielsweise eine Geschwindigkeit sein oder darstellen. Der zweite Regler R2 erzeugt eine zweite Stellgröße U2. Diese kann wiederum mit der zweiten Vorsteuergröße T2 zusammengeführt werden. Im Darstellungsbeispiel wird hiervon eine dritte Regelgröße Y3, insbesondere ei- ne Beschleunigung und/oder in einem Summenpunkt 9, subtrahiert. Das Ergebnis wird vorzugsweise mit einem dritten Regler R3 zu einer dritten Stellgröße U3 verarbeitet.
Diese dritte Stellgröße U3 kann beispielsweise ein Steuersignal, Ankerstrom o.dgl. sein oder hierzu korrespondieren. Es kann also insbesondere vorgesehen sein, dass die dritte Stellgröße U3 für die Kontrolle des Antriebs 1 und/oder der Bewegung des Werkzeugs 2 verwendet wird. Die erste Regelgröße Yl s die zweite Regelgröße Y2 und die dritte Regelgröße Y3, insbesondere also die Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung des Antriebs 1 bzw. Werkzeugs 2 kann aus dem physikalischen Verhalten, insbesondere mittels Sensoren o.dgl., und/oder durch die vorzugsweise hierzu korrespondierende Übertragungsfunktion Gs der Regelstrecke bestimmt werden.
Gemäß einem auch unabhängig realisierbaren Aspekt der vorliegenden Erfin- dung ist es, insbesondere alternativ oder zusätzlich zum Multiplizierer Mi, M2, möglich, die Bewegungsfrequenz B durch ein Filter 12A zu berücksichtigen. Vorzugsweise kann es sich um ein Filter 12A handeln, das einen frequenzabhängigen Vorsteuerfaktor F realisiert, insbesondere eine über der Frequenz veränderliche Dämpfung aufweist. Insbesondere realisiert das Filter 12A also eine Multiplikation mit einem Vorsteuerfaktor, der einer Dämpfung entsprechen kann. Das Filter 12A kann beispielsweise als Zuordnung von Bewe- gungsfrequenz B zu Vorsteuerfaktor F bestimmt werden, insbesondere also durch Simulation oder Testlauf unter Bestimmung bzw. Minimierung des Schleppfehlers. Vorschlagsgemäß wird mindestens ein Vorsteuerfaktor F der kaskadierten Regeleinrichtung 1 1 bzw. Vorsteuereinrichtung 12 aus Fig. 3 in Abhängigkeit von der Bewegungsfrequenz B bestimmt. Besonders bevorzugt ist es jedoch, mehrere und/oder unterschiedliche Vorsteuerfaktoren F für den ersten Multiplizierer M], den zweiten Multiplizierer M2, und/oder für optionale weitere Multiplizierer zu verwenden und/oder vorzugsweise alle Vorsteuerfaktoren F der Vorsteuereinrichtung 1 1, insbesondere auch unabhängig vom konkreten Beispiel, in Abhängigkeit von der Bewegungsfrequenz B zu bestimmen. Beispielsweise können zu einer Bewegungsfrequenz B, insbesondere in der Datenbank 8, auch mehrere, unterschiedlichen Stufen der Regeleinrichtung 12 bzw. Vorsteuereinrichtung 1 1 zugeordnete Vorsteuerfaktoren F abgelegt oder abgespeichert sein oder ein entsprechender Vorsteuerfaktor F kann unterschiedliche Werte für unterschiedliche Stufen bzw. Multiplizierer M aufweisen. Die Multiplizierer M bzw. das oder die Filter 12A können zudem dazu ausgebildet sein, eine Zeitverschiebung zu berücksichtigen oder zu realisieren. Weiter kann die Vorsteuereinrichtung 1 1 oder Teile dieser separat von anderen Komponenten der Regeleinrichtung 12 ausgebildet werden. Insbesondere kann die Vorsteuereinrichtung 1 1 Teil einer CNC-Steuerung sein.
In der praktischen Anwendung kann es ausreichend sein, die aktuelle Drehge- schwindigkeit des Werkstücks 3 oder eine Harmonische hiervon als Bewegungsfrequenz B zu interpretieren und die Vorsteuerung folglich in Abhängigkeit von der Umdrehungszahl des Werkstücks 3 durchzuführen bzw. einzustellen. Beispielsweise kann bzw. können zu der Drehzahl des Werkstücks 3 bzw. der Spindel 4 ein oder mehrere Vorsteuerfaktoren F bestimmt werden, beispielsweise durch eine Zuordnungstabelle, Matrix, Zuordnungsfunktion, insbesondere eine approximierte Funktion, wie ein Regressions-Polynom oder eine Spline-Näherung.
Im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 wurde die Erfin- dung anhand des Stirndrehens einer optischen Linse im Detail erläutert. Insbesondere wird bevorzugt ein Rohling für eine optische Linse als Werkstück 3 durch Stirndrehen und/oder Hochgeschwindigkeitszerspanung bearbeitet, wobei das vom Antrieb 1 angetriebene Werkzeug 2 die Linse spanend bearbeitet. Alternativ oder zusätzlich ist es jedoch auch möglich, das vorschlagsgemäße Verfahren bzw. die vorschlagsgemäße Vorsteuerung bei beliebigen sonstigen Vorrichtungen, Antrieben oder Regelungen zur spanenden und sogar zur nicht-spanenden Bearbeitung bzw. sonstigen Antrieben oder Regelungen anzuwenden.
Bei dem Ausführungsbeispiel wird das Werkzeug 2 insbesondere translato- risch bewegt. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass die Führungsgröße A vorzugsweise zu einer Position oder Bewegung des Werkzeugs 2 in Bezug auf das Werkstück 3 oder zu einem Punkt auf einer Rotationsachse des Werkstücks 3 korrespondiert. Es kommt also insbesondere nicht darauf an, ob sich das Werkstück 3 oder das Werkzeug 2 dreht bzw. bewegt wird. Es ist je- doch bevorzugt, dass das Werkzeug 2 und Werkstück 3, insbesondere in Bezug aufeinander, eine Rotationsbewegung aufweisen, wobei es weiter bevorzugt ist, dass der mit dem vorschlagsgemäßen Verfahren geregelte Antrieb 1 eine Bewegung relativ zu einem Punkt auf einer Rotationsachse erzeugen kann. Das Werkstück 3 kann also relativ zum Werkzeug 2 mit einer Rotati- onsgeschwindigkeit rotiert werden und die Bewegungsfrequenz B von der Rotationsgeschwindigkeit oder Winkelgeschwindigkeit abhängen.
Es ist besonders bevorzugt, dass das Werkzeug 2 translatorisch und/oder in Bezug auf einen Punkt einer Rotationsachse des Werkstücks 3 mit der Bewe- gungsfrequenz B bewegt wird. Weiter kann die Führungsgröße zu einer Position oder Bewegung des Werkzeugs 2 in Bezug auf das Werkstück 3 oder auf einen Punkt einer Rotationsachse des Werkstücks 3 korrespondieren. Dies schließt insbesondere Fälle ein, wobei ein Werkstück 3 rotiert und ein Werkzeug 2 gegen das rotierende Werkstück 3 gefahren wird (Drehen) und/oder wobei ein rotierendes Werkzeug 2 zumindest tangierend an einem Werkstück 3 entlang geführt wird (Fräsen). Besonders bevorzugt wird hierbei der Antrieb geregelt und vorgesteuert, der dem Werkzeug 2 zugeordnet ist. Dies stellt jedoch keine zwingende Voraussetzung dar. Weiter ist die vorschlagsgemäße Vorsteuerung auch in unterschiedlichen Regelungen anwendbar, die nicht zwingend mit einem Werkzeug 2 und/oder Werkstück 3 in Zusammenhang stehen müssen. Vorschlagsgemäß ist es also auch möglich, eine zu einer Führungsgröße A korrespondierende Bewegungsfrequenz B zu bestimmen und die Vorsteuerung bzw. Vorsteuereinrichtung 12 in Abhängigkeit von der Bewegungsfrequenz B zu beeinflussen bzw. anzu- passen, insbesondere wenn eine schnelle, stabile Regelung mit geringen Schleppfehler benötigt wird oder vorteilhaft ist. Hierzu zählen neben beliebigen Fertigungsverfahren auch sonstige Verfahren, insbesondere bei denen eine über die Frequenz stark veränderliche Führungsgröße auftritt.
Bezugszeichenliste
1 Antrieb
2 Werkzeug
3 Werkstück
3A Bearbeitungsbereich
4 Werkstückspindel
5 Blockstück
6 Aufnahme
7 Rechner
8 Datenbank
9 Summationspunkt
10 Vorrichtung
1 1 Regeleinrichtung
12 Vorsteuereinrichtung
12A Filter
A Führungsgröße S Regelstrecke
B Bewegungsfrequenz T Vorsteuergröße
C Rundachse T, erste Vorsteuergröße
D, Differenzierer T2 zweite Vorsteuergröße
D2 Differenzierer u Stellgröße
E Fehler u, erste Stellgröße
F Vorsteuerfaktor u2 zweite Stellgröße
GR Übertragungsfunktion (Regler) u3 dritte Stellgröße
GRI Übertragungsfunktion (erster Regler) w Achse
GR2 Übertragungsfunktion (zweiter Regler) X Achse
GR3 Übertragungsfunktion (dritter Regler) Y Regelgröße
GS Übertragungsfunktion (Regelstrecke) Yi erste Regelgröße
GV Übertragungsfunktion (Vorsteuerung) Y2 zweite Regelgröße
M, Multiplizierer Y3 dritte Regelgröße
M2 Multiplizierer z Achse
R Regler
R. erster Regler
R2 zweiter Regler
R3 dritter Regler

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Regelung eines Antriebs (1) für ein Werkzeug (2) oder Werkstück (3), insbesondere zum Herstellen oder Bearbeiten einer optischen Linse, wobei eine Vorsteuerung in Abhängigkeit von einer zu einer Führungsgröße (A) korrespondierenden Bewegungsfrequenz (B) erfolgt,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Frequenz der Führungsgröße (A) oder des hierzu korrespondierenden Verlaufs als Bewegungsfrequenz (B) bestimmt oder berechnet wird, und dass mindestens ein Vorsteuerfaktor (F) in Abhängigkeit von der Bewegungsfrequenz (B) bestimmt und dieser Vorsteuerfaktor (F) zur Vorsteuerung verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Bewegungsfrequenz (B) oder eines Filters (12A) zur Berücksichtigung der Bewegungsfrequenz (B) die Führungsgröße (A) oder der hierzu korrespondierende Verlauf analysiert wird, vorzugsweise durch eine Transformation, insbesondere eine diskrete und/oder Fouriertransformation.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Frequenz oder Oberwelle mit der höchsten Amplitude oder eine mittlere Frequenz, insbesondere eine unter Berücksichtigung der Amplitude gemittelte Frequenz, der Führungsgröße (A) oder des hierzu korrespondierenden Verlaufs als Bewegungsfrequenz (B) bestimmt oder berechnet wird.
4. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (3) einen oder mehrere Bearbeitungsbereiche (3A) aufweist und dass hierzu eine oder mehrere korrespondierende Bewegungsfrequenzen (B) und/oder Vorsteuerfaktoren (F) bestimmt werden.
5. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsfrequenz (B) und ein zugeordneter Vorsteuerfaktor (F), insbesondere iterativ und/oder empirisch, zur Reduktion eines Schleppfehlers bestimmt werden.
6. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass betriebsmäßig ein Vorsteuerfaktor (F) in Abhängigkeit von der Bewegungsfrequenz (B) oder einer zu der Bewegungsfrequenz (B) korrespon- dierenden Größe aus einer Datenbank (8) ausgelesen wird und dass die Vorsteuerung mit diesem Vorsteuerfaktor (F) erfolgt.
7. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine kaskadierte Regelung erfolgt, wobei für unterschiedliche Stufen der kaskadierten Regelung eine Vorsteuerung in Abhängigkeit von der Bewegungsfrequenz (B) erfolgt.
8. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (3) relativ zum Werkzeug (2) mit einer Rotati- onsgeschwindigkeit rotiert wird und dass die Bewegungsfrequenz (B) von der Rotationsgeschwindigkeit abhängt.
9. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine optische Linse als Werkstück (3), insbesondere eine Flach- seite der Linse, durch Stirndrehen und/oder Hochgeschwindigkeitszerspanung bearbeitet wird, wobei das vom Antrieb (1) angetriebene Werkzeug (2) die Linse spanend bearbeitet.
10. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass zu unterschiedlichen Bewegungsfrequenzen (B) Vorsteuerfaktoren (F) vor der Bearbeitung des Werkstücks bestimmt werden.
1 1. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsteuerfaktoren zu unterschiedlichen Bewegungsfrequen- zen (B) durch Berechnung, Simulation und/oder Testlauf bestimmt werden.
12. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuordnung von Bewegungsfrequenz (B) zu Vorsteuerfaktor (V) bestimmt wird, insbesondere als Filterfunktion, Profil, Tabelle und/oder Zuordnungsfunktion.
13. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im laufenden Betrieb ein zu einer Bewegungsfrequenz (B) oder einer hierzu korrespondierenden Größe zugeordneter Vorsteuerfaktor (F) ausgelesen wird, insbesondere aus einer Datenbank (8), und/oder nachgeführt wird.
14. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsteuerung adaptiv an die aktuellen mit dem Werkzeug (2) abzufahrenden Profile angepasst wird, vorzugsweise wobei zu unter- schiedlichen Bearbeitungsbereichen (3A) eine oder mehrere korrespondierende Bewegungsfrequenzen (B) und/oder Vorsteuerfaktoren (F) bestimmt werden.
15. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Bewegungsfrequenz (B) in der Vorsteuerung durch ein Filter (12A) berücksichtigt wird.
16. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsteuerfaktor (F) multipliziert mit einem Vorsteuerwert zur Vorsteuerung verwendet wird.
17. Verfahren gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsteuerwert zu der Führungsgröße (A) korrespondiert und/oder von der Führungsgröße (A) abgeleitet wird.
18. Vorrichtung (10) mit einer Regeleinrichtung (1 1) zur Regelung eines Antriebs (1), insbesondere für ein Werkzeug (2) oder Werkstück (3), besonders bevorzugt zur Bearbeitung einer optischen Linse, und mit einer Vorsteuereinrichtung (12) zur Vorsteuerung des Antriebs (1) in Abhängigkeit von einer zu einer Führungsgröße (A) korrespondierenden Bewegungsfrequenz (B), dadurch gekennzeichnet,
dass eine Frequenz der Führungsgröße (A) oder eines hierzu korrespondieren- den Verlaufs als Bewegungsfrequenz (B) bestimmbar oder berechenbar ist, und dass mindestens ein Vorsteuerfaktor (F) in Abhängigkeit von der Bewegungsfrequenz (B) bestimmbar und die Vorsteuereinrichtung (12) zur Vorsteuerung mit diesem Vorsteuerfaktor (F) ausgebildet ist.
19. Vorrichtung gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (1 1 ) oder Vorsteuereinrichtung (12) einen Differenzierer (Di, D2) und einen Multiplizierer (M M2) aufweist.
20. Vorrichtung gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der An- trieb ( 1 ) mit einer durch den Differenzierer (Dl 5 D2) differenzierten und durch den Multiplizierer (Mi, M2) mit dem Vorsteuerfaktor (F) gewichteten Führungsgröße (A) vorsteuerbar ist.
21 . Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekenn- zeichnet, dass aus einer Differenz der Führungsgröße (A) und einer Regelgröße (Y, Υ,, Y2, Y3) eine Stellgröße (U, U,, U2, U3) generierbar ist.
22. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 18 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (1 1 ) mehrere Regler (R, R], R2, R3) auf- weist, die einen kaskadierten Aufbau bilden.
23. Vorrichtung gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass einem oder mehreren der Regler (R, R] , R2, R3) eine Vorsteuerung zugeordnet ist, insbesondere jeweils mit einem Differenzierer (Dj, D2) und/oder Multiplizie-
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24. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ( 10) zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks (3), insbesondere einer optischen Linse, vorzugsweise durch Drehen, ausgebildet ist.
25. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) mindestens einen Antrieb (1 ) für ein Werkzeug (2) und eine Werkstückspindel (4) mit einer Aufnahme (5) zur Hal- terung des Werkstücks (3) aufweist und dass der Antrieb ( 1 ) von der Regeleinrichtung (1 1) regelbar ist.
26. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (3) relativ zum Werkzeug (2) mit einer Rotationsgeschwindigkeit rotierbar und dass die Bewegungsfrequenz (B) von der Rotationsgeschwindigkeit abhängig bestimmar ist.
27. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 18 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) zum Stirndrehen und/oder zur Hochgeschwindigkeitszerspanung einer optische Linse als Werkstück (3) ausgebildet ist, vorzugsweise wobei die Vorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, die Linse mit dem durch den Antrieb (1) angetriebenen Werkzeug (2) spanend zu bearbeiten.
28. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 18 bis 27, dadurch gekenn- zeichnet, dass zu unterschiedlichen Bewegungsfrequenzen (B) Vorsteuerfaktoren (F) vor der Bearbeitung des Werkstücks (3) bestimmbar sind.
29. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 18 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsteuerfaktoren (F) zu unterschiedlichen Bewegungsfre- quenzen (B) oder zu zu den Bewegungsfrequenzen (B) korrespondierenden Größen durch Berechnung, Simulation und/oder Testlauf bestimmbar sind.
30. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 18 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuordnung von Bewegungsfrequenz (B) oder hierzu kor- respondierender Größe zu Vorsteuerfaktor (V) bestimmbar ist, insbesondere als Filterfunktion, Profil, Tabelle und/oder Zuordnungsfunktion.
31. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 18 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass im laufenden Betrieb ein zu einer Bewegungsfrequenz (B) oder zu einer zu der Bewegungsfrequenz korrespondierenden Größe zugeordneter Vorsteuerfaktor (F) auslesbar ist, insbesondere aus einer Datenbank (8).
32. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 18 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsteuerung adaptiv an die aktuellen mit dem Werkzeug (2) ab- zufahrenden Profile anpassbar ist, vorzugsweise wobei zu unterschiedlichen Bearbeitungsbereichen (3A) eine oder mehrere korrespondierende Bewegungsfrequenzen (B) und/oder Vorsteuerfaktoren (F) bestimmbar sind.
33. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 18 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, dass die Bewegungsfrequenz (B) in der Vorsteuerung durch ein Filter (12A) berücksichtigt wird.
34. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 18 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, den Vorsteuerfaktor (F) multipliziert mit einem Vorsteuerwert zur Vorsteuerung zu verwenden.
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