Bewegungssteuerung
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Flashcards
Könnte man mit modellgestützten Korrekturen die Bewegungsgenauigkeit einer Maschine theoretisch "exakt" machen? Begründen Sie!
Nein, prinzipielle, technische und wirtschaftliche Grenzen für die Verhaltensabbildung bedingen Vereinfachungen im Korrekturmodell, sodass Restfehler unvermeidlich sind.
Welche Verhaltensbereiche haben Einfluss auf die Bewegungsgenauigkeit einer Werkzeugmaschine?
elatsisch(statisch,dynamisch), geometrisch-kinematisch, thermisch
Was bedeutet "Bahninterpolation" und wofür ist sie erforderlich?
- zeitrichtige Zerlegung einer Bahn (Diskretisierung in einzelne Stützpunkte) entsprechend des Bahnprofils
- erforderlich zur Ermittlung der Solltwerte für die Lageregelung der Vorschubachsen
Welche 5 Hauptfunktionen finden sich in einer NC-Steuerung?
Bedienerschnittstelle
Satzverarbeitung
Interpolator
Antriebsregelung
Funktionssteuerung (SPS)
Nenne Sie Vor- und Nachteile des Synchronmotors gegenüber dem Gleichstrommotor!
- Vorteile: keine Schleifkontakte -> wartungsarm, geringere Läufererwärmung, bessere Dynamik
- Nachteile: aufwändigere Ansteuerung, Erfassung der Rotorlage zur Drehfeldsteuerung notwendig
NC-Wort für Positionieren (linear) mit Vorschub-Geschwindigkeit [mm]:
G1
Was passiert im Interpolator einer NC-Steuerung?
- Bahnzerlegung in einzelne Stützpunkte entsprechend des v-Profils
- Berücksichtigunge des aktuellen Vorschub-Override-Wertes
- Erzeugung der Antriebssollwerte, d.h. ggf. Transformatioen und Korrekturen
- zeitrichtige Ausgabe der Antriebssollwerte an die Lageregelkreise
Wodurch unterscheiden sich analoge und digitale Messwerterfassung?
analog: kontinuierliche Zuordnug von Messwerten zur Messgröße, deshalb unendlich viele Messwerte im Messbereich
digital: diskrete Zuordnung von Messwerten zur Messgröße, deshalb endlich viele Messwerte im Messbereich
Kann bei einem absoluten Wegmesssystem auf die Referenzierung verzichtet werden?
Begründen Sie Ihre Antwort!
- Nein!
- Bezug zwischen Messsystemnullpunkt und Achs- bzw. Maschinennullpunkt muss hergestellt werden. Aber nur einmalig bei Inbetriebnahme
NC-Wort für Angabe von relativen Koordinaten:
G91
NC-Wort für Werkzeug mit Nr. einwechseln:
T
NC-Wort für Werkzeugkorrektur links:
G41
Unter welchen Bedingungen kann der Schleppabstand eliminiert werden?
- mit Geschwindigkeitsvorsteuerung bei konstanter Achsgeschwindigkeit (v=const.)
NC-Wort für Positionieren (zirkular) gegen den Uhrzeigersinn [mm]:
G3
NC-Wort für Positionieren (zirkular) im Uhrzeigersinn [mm]:
G2
Was passiert in der der Satzverarbeitung einer NC-Steuerung?
- Einlesen und interpretieren (Umrechnen, Syntaxprüfung) des NC-Programmes
- Aufteilung in Bewegungs- und Schaltfunktionen
- geometrische Aufbereitung: Berechnung intern benötigter geometrischer Größen, ggf. Auflösung von Zyklen in elementare NC-Funktionen, optional: Werzeugkorrektur, Koordinatentransformationen, Nullpunktverschiebung, Überwachung geometrischer Grenzen, z.B. Endlagen, Softwareendschalter
- kinematische Aufbereitung der Bewegungsfunktionen: Ermittlung Geschwindigkeitsprofil (z.B. Satzvorrausschau, Eckenverrundung), Überwachung kinematischer Grenzen (z.B. v und a von Antrieben / Bahn)
-Pufferung der aufbereiteten Sätze für die Satzausführung / Interpolation
Welchen Vorteil bieten Bewegungseinrichtungen mit 6 Freiheitsgraden gegenüber solchen mit weniger als 6 Freiheitsgraden bezüglich der Bewegungskorrektur?
- Bewegungsfehler sind ohne Zusatzeinrichtung in allen 6 Freiheitsgraden korrigierbar
- Korrekturen sind vollständig über die Vorschubsachsen möglich
Wie ist ein NC-Programm nach DIN 66025 (G-Code) aufgebaut?
- Textdatei (ASCII), jede Zeile ein NC-Satz
- Programmbeginn: Zeile mit "%" am Anfang, optional Programmname dahinter
- NC-Sätze: Folge aus einem/mehreren NC-Worten, beginnend mit N-Wort
- NC-Worte: Kombination aus Adressbuchstabe und Zahlenwert
- Adressbuchstabe: Kennzeichnung von Funktionen und Parametern
- Zahlenwerte: Funktions-/Satznummern, Achskoordinaten, Parameterwerte
Was bedeutet:
a) CNC
b) SPS
c) PLC
d) RC
e) MC
a) CNC=computerized numeric control (numerische Steuerung)
b) SPS=speicher programmierbare Steuerung
c) PLC=programmable logic Controller (engl. für SPS)
d) RC=Robotcontrol
e) MC=Motioncontrol (SPS mit integrierter Bewegungsfunktionalität)
Welche Eigenschaften haben V- und R-Trafo an seriellen bzw. parallelen Kinematiken im Allgemeinen?
- seriell:
V-Trafo: eindeutig; einfach berechenbar (analytisch)
R-Trafo: mehrdeutig; aufwändig berechenbar (numerisch) - parallel:
V-Trafo: mehrdeutig; aufwändig berechenbar (numerisch)
R-Trafo: eindeutig; einfach berechenbar (analytisch)
Wodurch unterscheiden sich serielle und parallele Kinematiken?
seriell:
Vorschubachsen sind zwischen Gestell und bewegtem Endeffektor hintereinander angeordnet
eine Achse trägt alle in der kinematischen Kette nachfolgenden Achsen
parallel:
alle Vorschubachsen wirken parallel zwischen Gestellt und bewegtem Endeffektor
keine Achse trägt eine andere
Skizzieren Sie den Lageregelkreis einer elektromechanischen Vorschubachse und bennen Sie die einzelnen Komponenten!
siehe Bild
NC-Wort für Spindeldrehzahl [U/min]:
S
Welche Aufgabe hat eine Bewegungseinrichtung in der Fertigung?
- erzeugt Relativbewegung zwischen Werzeug und -stück bzw. Wirkorgan und Produkt
Was sind "abstandscodierte Referenzmarken"?
Wofür und wie werden sie verwendet?
Was ist der Vorteil?
- mehrere zusätzliche Marken auf dem Maßstab eines inkrementelle Messsystems mit verschiedenen, aber eindeutigen Abständen zwischen benachbarten Marken
- wofür: Referenzierung des inkrementellen Messsystems
- Wie: Überfahren zweier benachbarter Referenzmarken und Messung ihres Abstandes über das inkrementelle Messsystem -> eindeutige Zuordnung der aktuellen Achsposition zu Messsystemnullpunkt
- kürzere Referenzierungswege und -zeiten
Nach welchem Prinzip erfolgt die Erkennung der Bewegungsrichtung bei verschiedenen inkrementellen Messverfahren?
- Auswertung von Zwei Signalen, die 90° phasenverschoben zur Teilungsperiode der Maßverkörperung aufgenommen werde
- aus auktueller Phasenverschiebung der Signale zueinander (+90° oder -90°) lässt sich auf die Bewegungsrichtung schließen
Was verbirgt sich hinter dem Begriff "Satzvorausschau (look-ahead)" und welche Vorteile sind damit verbunden?
- Betrachtung des Geschwindigkeitprofils über mehrere NC-Sätze hinweg im Rahmen der Satzaufbereitung in NC-Steuerungen
- Vorteile: Realisierung von Geschwindigkeite >0 an Satzgrenzen, Ausnutzung der maximal zulässigen Antriebs- und Maschinengrenzwerte, Reduzierung von Verfahrzeit und damit Bearbeitungsdauer
Eine Werkzeugmaschine hat die Achsbezeichner X, Y', Z', A und B.
Um was für eine Maschine handelt es sich?
Welche Charakteristiken haben die einzelnen Achsen?
5-Achs-Maschine mit 3 translatorische (X, Y' und Z') und 2 Rotatorischen (A und B) Achsen
X: translatorische Achse, Werkzeug bewegt sich
Y', Z': translatorische Achse, Werkstück bewegt sich
A, B: rotatorische Achse, Werkzeug bewegt sich
NC-Wort für Programmende:
M30
NC-Wort für Positionieren (linear) mit Eilgang-Geschwindigkeit [mm]:
G0
Was ist eine Hybridkinematik?
- spezielle Kinematik mit seriellen und parallelen Teilstrukturen
Was ist ein "Schleppabstand"?
Wie ist er definiert?
Wie kann er reduziert werden?
- notwendige Regelabweichung am Eingang eines P-Lagereglers, damit währen einer Bewegung ein Geschwindigkeitssollwert \(v_{soll} > 0\) erzeugt wird
- \(e={v_f \over k_v}\)
Reduzierung: Geschwindigkeit reduzieren, \(k_v\)-Fakror erhöhen, Vorsteuerung
Was ist eine Referenzpunktfahrt?
Wo, wofür und wann ist sie notwendig?
- Bewegung einer Vorschubachse auf eine bekannte Position im Maschinenkoordinatensystem (Referenzpunkt)
- Wo: Vorschubachsen mit inkrementellem Messsystem, Wofür: Herstellung eines Bezuges (Referenzierung) zischen Messsystemnullpunkt und dem Achs- bzw. Maschinennullpunkt, Wann: nach Einschalten, Havarie, Notaus
Nach welchem Prinzip erfolgt die digital-absolute Wegmessung?
Welche Konsequenzen hat das für Messbereich und Auflösung?
Welche Abtastfehler können auftreten und wie lassen sie sich umgehen?
Jedem Wegelement ist eine eindeutige Zahl (Code) zugeordnet.
Konsequenzen: Je Größer der Messbereich bzw. kleiner die Auflösung, desto mehr Codespuren (-Abtastaufwand, Bauraum, Kosten) werden benötigt.
Abtastfehler: Der Übergang von einem Wert zum nächsten erfolgt nicht in allen Codespuren synchron und ist daher nicht immer eindeutig.
Umgehung: GRAY-Code, V-Abtastung
Was ist eine "redundante Kinematik"?
Was bedeutet das für die Ansteuerung?
Welche Vorteile kann sie bieten?
- kinematische Struktur mit mehr Antrieben als Bewegungsfreiheitsgraden
- Ansteuerung:
ist mehrdeutig: eine Endeffektorpose hat unendlich viele Achssolwertkombinationen
Eindeutigkeit nur mit zusätzlichen Randbedingungen erreichbar
- Vorteile:
Erweiterung des verfügbaren bzw. zulässigen Arbeitsraumes
Erhöhung der Bewegungsdynamik
Optimierung der poseabhängigen Steifigkeit
Absicherung definierter Strukturbelastungen (z.B. Seilkinematik , nur Zugkräfte)
NC-Wort für Kühlmittel AUS:
M)
Was verstehen Sie unter "Geschwindigkeitsvorsteuerung" und was bewirkt sie?
Welche Eingangsgrößen werden dafür verwendet und woher kommen diese?
- direkte Vorgabe der Sollgeschwindigkeit an den unterlagerten Drehzahlregelkreisen
- bewirkt: schnellere Reaktion des Regelkreises auf veränderte Sollwertvorgaben -> besseres Führungsverhalten -> geringerer Schleppabstand
- Eingangsgrößen: Geschwindigkeitssollwerte -> Vorausberechnung und Vorgabe über die Steuerung -> Ableitung aus Lagesollwerten (Differenzieren)
Was verstehen Sie unter Grob- bzw. Feininterpolation?
grob: Annäherung einer komplexen Bahngeometrie durch einfachere Geometrien (z.B. Geraden- oder Kreisbogensegmente)
fein: Erzeugung von Bahnstützpunkten bzw. Achssollwerten im Lageregeltakt
Was verbirgt sich hinter einer Pose?
= Position (translatorisch) und Orientierung (rotatorisch)
NC-Wort für Vorschubgeschwindigkeit [mm/min]
F
