Beurteilung von Lagesteuerungen Anhand von Bahnabweichungen

Zusammenfassung

Die Parameter der Lagesteuerungen haben unterschiedlichen Einfluß auf Größe und Art der Verzerrungen von geradlinigen, stückweise geradlinigen und kreisförmigen Bahnen. Voraussetzung für minimale Bahnverzerrungen sind optimal eingestellte Regelkreise.

Diese Bedingung ist bei geschwindigkeitsgeregelten Vorschubantrieben (Geschwindigkeitsregelkreis, Drehzahlregelkreis) danri erfüllt, wenn bei größtmöglicher Kennkreisfrequenz und kleinstmöglicher Totzeit über die Reglerparameter eine Dämpfung des Vorschubantriebs von 0,5 ≦D_A ≦ 0, 6 gewählt wird (Bild 2–14).

Die optimale Geschwindigkeitsverstärkung der Lageregelkreise wird aus dem Diagramm in Bild 3–5 abhängig von Kennkreisfrequenz und Totzeit des Vorschubantriebs bestimmt.

Bild 3–6 zeigt die Größe der Bahnabweichungen, die bei nicht optimal eingestellten Lageregelkreisen durch die entdämpfende Totzeit entstehen. Unterschiedliche Antriebsparameter (ω_OAx ≠ ω_OAy) führen insbesondere beim Umfahren von schiefwinkligen Ecketi nach Bild 3–11 zu vergrößerten Eckenabweichungen. Unterschiedliches Zeitverhalten der nachgiebigen, mechianischen Übertragungsglieder (ω_Omechx /D_mechx ≠ ω_Omechy/D_mechy) verursachen unter schiedliche Laufzeiten der Signale, so daß hierdurch bei mechanischen Übertragungsgliedern außerhalb der Lageregelkreise Versatz von Soil- und Istbahn (Bild 3–12) auftritt.

Dieselbc Wirkung wird auch durch unterschiedlich große Geschwindigkeitsverstärkung der an der Bahnerzeugung simultan beteiligten Achsen hervorgerufen. Bei kreisförmigen Bahnen entstehen ellipsenförmige Bahnverzerrungen (Bild 3–13).

Bei nicht konstanter (geschwindigkcitsabhängignr, last-abhängiger) Geschwindigkeitsverstärkung ergeben sich sowohl im , Behararrungszust and als auch bei Bahnrichtungsänderungen entsprechende Bahnabweichungen (3.2.4).

Jede Beschleunigungsbegrenzung entdämpft die Lageregelkreise (Bild 3–14) und hat insbesondere bei schiefwinkligen Ecken vergrößerte Überschwing- und Unterschwingabweichungen (Bild 3–15, 3–l6) zur Folge.

Wird die Beschleunigung auf Werte unter 70% der im unbegrenzten Fall benötigten Beschleunigung (a_max=K_vΔv) begrenzt, muß mit Instabilität der Lageregelkreise gerechnet werden.

Hysterese außerhalb des Lageregelkreises (Umkehrspanne) führt zwangsläufig sowohl im Beharrungszustand als auch bei Bahnrichtungsänderungen zu Abweichungen in der Größe der Umkehrspanne, Hysterese zwischen lagegeregelter Bewegungseinheit und Lagemeßsystem zu Pendelungen des Werkstücks bzw. Werkzeugs (Bild 2–21) und Hysterese zwischen Motor und lagegeregelter Bewegungseinheit zu zusätzlichen Bahnabweichungen entsprechend Bild 3–18… Bild 3–25.

Die Größe dieser zusätzlichen Abweichungen ist abhängig von der Geschwindigkeitsverstärkung, der Antriebsdynamik und der Bahngeschwindigkeit.

Zur Reduzierung der Bahnabweichungen muß häufig die Bahngeschwindigkeit zurückgenommen werden. Dies führt jedoch zu vergrößerten Bearbeitungszeiten. Deshalb werden im folgenden Kapitel Maßnahmen untersucht, die entweder die Ursachen für die Bahnverzerrungen schon bei der Dimensionierung und Optimierung der Lagesteuerungen eliminieren oder aber deren Wirkung durch entsprechende Programmierung und Interpolation vermindern.