Bewegungssteuerung

- Verlauf der Geschwindigkeit über Bahn-(geometrie)

- benötigt bei der Bahninterpolation für den Zeitbezug der einzelnen Antriebssollwerte

- Betrachtung des Geschwindigkeitsprofils über mehrere NC-Sätze hinweg im Rahmen der Satzaufbereitung in NC-Steuerungen

- Vorteile:

• Realisierung von Vorschubgeschwindigkeiten >0 an den Satzgrenzen
• Ausnutzung der maximal zulässigen Antriebs- und Maschinengrenzwerte
• Reduzierung von Verfahrzeit und damit Bearbeitungsdauer

- bezeichnen Verfahren zur Bahninterpolation

- Wegrasterverfahren = Bahnzerlegung mit konstantem Weginkrement, damit variable Zeitinkremente --> zur Ansteuerung von Schrittmotoren

- Zeitrasterverfahren = Bahnzerlegung mit konstantem Zeitinkrement, damit variable Weginkremente --> Zur Ansteuerung von Servomotoren

- Ruckbegrenzung = Erzeugung von Bewegungsvorgaben ohne Beschleunigungssprünge (dadurch endlicher / begrenzter Ruck)

- Realisierung: mit Hilfe spezieller Geschwindigkeitsprofile zur Bahninterpolation

- Vorteile:

• Reduzierung der Schwingungsanregung in Beschleunigungs- und Bremsphasen
• sanftere / weichere Bewegungsverläufe

- Nachteile:

• Bewegungsvorgang dauert länger
• Berechnungsaufwand ist größer

- NC- Programm: Textdatei (ASCII), jede Zeile ein NC-Satz

- Programmbeginn: Zeile mit % am Anfang und optional Programmname dahinter

- NC-Sätze: Folge aus einem / mehreren NC-Worten, beginnend mit N-Wort

- N-Worte: Kombination aus Adressbuchstabe und Zahlenwert

- Adressbuchstaben = Kennzeichnung von Funktionen und Parametern

- Zahlenwerte = Funktions- / Satznummern, Achskoordinaten, Parameterwerte

- Bewegungsfunktionen --> Abarbeitung im Interpolator

- Maschinen-/Schaltfunktionen --> Abarbeitung in zusätzlicher SPS

- Fertigungsgeometrie: Konstruktionsdaten des Werkstückes

- Fertigungstechnologie: Reihenfolge, Verfahren, Vorschubgeschwindigkeiten, Spanquerschnitte, Drehzahlen, etc.

- Werkzeuge: Abmessungen und Verfügbarkeit

- Spannmittel: Abmessungen, Verfügbarkeit, ggf. Aufspannlage

- Werkzeugmaschine: Achsen, Arbeitsbereich, Kinematik Bewegungsvorgänge, etc.

- NC-Steuerung: Eingabeformate, Funktionalitäten etc.

- Geometrisch - kinematisch

- Elastisch (statisch, dynamisch)

- Thermisch

- Grundlegende Anteile: stochastische und systematische

- Grenzen der Abbildung:

• prinzipiell: stochastische Anteile
• technisch / wirtschaftlich: systematische Anteile (zulässiger Aufwand)

- Bewegungsfehler sind ohne Zusatzeinrichtungen in allen sechs Freiheitsgraden korrigierbar

- Korrekturen sind vollständig über die Vorschubachsen möglich

nein, prinzipielle, technische und wirtschaftliche Grenzen für die Verhaltensabbildungen bedingen Vereinfachungen im Korrekturmodell, sodass Restfehler unvermeidlich sind

- Bedienerschnittstelle (Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI), BOF...)

- Satzverarbeitung

- Interpolation

- Antriebsregelung

- Funktionssteuerung (SPS)

- Bahnzerlegung in einzelne Stützpunkte entsprechend des v-Profils

- Berücksichtigung des aktuellen Vorschub-Override-Wertes

- Erzeugung der Antriebssollwerte, d. h. ggf. Transformationen und Korrekturen

- zeitrichtige Ausgabe der Antriebssollwerte an die Lageregelkreise

- Einlesen und Interpretieren (Umrechnen, Syntaxprüfung) des NC-Programms

- Aufteilung in Bewegungs- und Schaltfunktionen

- geometrische Aufbereitung der Bewegungsfunktionen

• Berechnung intern benötigter geometrischer Größen
• ggf. Auflösung von Zyklen in elementare NC-Funktionen
• optional: Werkzeugkorrektur, Koordinatentransformationen, Nullpunktverschiebungen
• Überwachung geometrischer Grenzen (Endlagen, Softwareendschalter)

- kinematische Aufbereitung der Bewegungsfunktionen:

• Ermittlung Geschwindigkeitsprofil (z.B. Satzvorausschau, Eckenverrungen)
• Überwachung kinematischer Grenzen (z.B. v und a von Antrieben / Bahn)

- Pufferung der aufbereiteten Sätze für die Satzausführung / Interpolation

- spezielles Bedienelement (Mehrstufenschalter oder Potentiometer) am Maschinenbedienfeld der NC-Steuerung

- dient zur manuellen Beeinflussung (üblicherweise Reduzierung) der Vorschubgeschwindigkeit durch den Bediener während der Abarbeitung eines NC-Programms

- bewirkt die Überlagerung (override) der programmierten Vorschubgeschwindigkeit (F-Wort) mit einem Faktor von 0% bis 100% (bis 130%)

- besonders nützlich beim Testen, Einfahren und Optimieren von NC-Programmen

- Punktsteuerung --> Punkt-zu-Punkt Bewegungen unter Eilgangbedingungen

- Streckensteuerung --> Verfahren einer Achse mit definierter (Bearbeitungs-)Geschwindigkeit

- Bahnsteuerung --> synchrones Verfahren mehrerer Achsen zur Bahnerzeugung mit definiertem Bewegungsprofil

- Positionierbewegungen: PTP=Point to point; ansynchron synchron, vollsynchron

- Bahnbewegungen: CP=continuous path; Achsen verfahren bahntreu, z.B. linear, zirkular, spline

Pose = Position (translatorisch) und Orientierung (rotatorisch)

CNC = computerized numerical control

SPS = speicherprogrammierbare Steuerung

PLC = programable logic controller

RC = robot control

MC = motion control (SPS mit integrierter Bewegungsfunktionalität)

- Gleichstrommotor

- Synchronmotor

- Asynchronmotor

- Schrittmotor

- Vorteile:

• keine Schleifkontakte, daher wartungsarm
• geringere Läufererwärmung
• bessere Dynamik

-Nachteile:

• aufwändigere Ansteuerung
• Erfassung der Rotorlage zur Drehfeldansteuerung notwendig

- speziell für hochdynamische Antriebe als Stellglied in Regelkreisen optimierter Motor

Drehzahl des Rotors ist geringer als (und damit asynchron zur) Frequenz des Drehfeldes

Begründung:

• auf dem Rotor befinden sich keine Permanentmagnete, sondern eine kurzgeschlossene Läuferwicklung
• erst durch die Drehzahldifferenz (Schlupf) wird die Läuferwicklung erregt und dadurch das nötige Magnetfeld erzeugt

analog: kontinuierliche Zuordnung von Messwerten zur Messgröße , dadurch unendliche Anzahl von Messwerten im Messbereich

digital: diskrete Zurodnung von Messwerten zur Messgröße, dadurch endliche Anzahl von Messwerten im Messbereich

- Auswertung von zwei Signalen, die 90° phasenverschoben zur Teilungsperiode der Maßverkörperung aufgenommen werden

- Aus der aktuellen Phasenverschiebung der beiden Signale zueinander (+ 90° oder -90°) kann auf die Bewegungsrichtung geschlossen werden

- Prinzip: Jedem Wegelement ist eine eindeutige Zahl (Code) zugeordnet

- Konsequenz: Je größer der Messbereich und je kleiner die Auflösung, desto mehr Codespuren (und damit Arbeitsaufwand, Bauraum, Kosten) werden benötigt

- Abtastfehler: Übergang von einem Wert zum nächsten erfolgt nicht in allen Codespuren synchron und ist daher nicht immer eindeutig

- Umgehung: GRAY-Code, V-Abtastung

- Bewegung einer Vorschubachse auf eine bekannte Position im Maschinenkoordinatensystem (Referenzpunkt)

- wo: an Vorschubachsen mit inkrementellen Messsystemen

- wofür: Herstellung eines Bezuges (Referenzierung) zwischen dem Messsystemnullpunkt und dem Achs- bzw. Maschinennullpunkt

- wann: nach dem Einschalten und Hochlauf der Maschine, ggf. nach Havarie / Notaus

nein

- auch hier muss Bezug zwischen Messsystem- und Maschinennullpunkt hergestellt werden, Referenzierung erfolgt aber nur einmalig bei Inbetriebnahme der Maschine

Was: mehrere zusätzliche Marken auf dem Maßstab eines inkrementellen Messsystems mit jeweils verschiedenen, aber eindeutigen Abständen zwischen benachbarten Marken

- Wofür: Referenzierung des inkrementellen Messsystems

- Wie: Überfahren von zwei benachbarten Referenzmarken und Messung ihres Abstandes über das inkrementelle Messsystem --> eindeutige Zuordnung der aktuellen Achsposition zum Messsystemnullpunkt möglich

- Vorteil: kürzere Referenzierungswege möglich