DE19507302A1

DE19507302A1 - Oscillation damping of position- and speed-controlled machine tool

Info

Publication number: DE19507302A1
Application number: DE19507302A
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Dr Ing Troendle; Stefanie Schlosser
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1995-03-02
Filing date: 1995-03-02
Publication date: 1996-09-05

Abstract

The tool (AM) is driven by an electric motor (M) and redn. gearing (G) with position and rotational speed subject to separate regulators (L,D). To improve response and to damp down oscillations the output of the position regulator is differentiated (A) by a chain of four feedback amplifiers acting respectively as differentiator, proportional amplifier, invertor and subtractor. The speed set-point signal (nw) is combined with its deriv. and with an actual speed signal (n) fed back from the motor to the input of the speed regulator, which operates on the motor through an invertor (U).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Bedämpfung von lage- und drehzahlgeregelten Arbeitsmaschinen bei starkem Übergewicht des Antriebes.The invention relates to the damping of location and speed-controlled work machines with heavy overweight of the drive.

Ist die Drehung der Arbeitsmaschine sehr stark gegenüber der Drehung des Antriebes untersetzt, so wird die wirksame Masse der Arbeitsmaschine oft sehr klein gegenüber der Antriebsma schine. Beispiele hierfür sind Antennen, Linearachsen bei Werkzeugmaschinen und Robotern.The rotation of the working machine is very strong compared to that Rotation of the drive reduces the effective mass the machine is often very small compared to the drive dimension seem. Examples of this are antennas, linear axes at Machine tools and robots.

Aufgrund der vorgenannten relativen Massenverhältnisse und unvermeidbarer Elastizitäten kann dadurch die Arbeitsmaschine eine Art Eigenleben entwickeln, das zu Schäden und Störungen führen kann.Because of the aforementioned relative mass ratios and As a result, the working machine can avoid unavoidable elasticity develop a kind of life of their own that leads to damage and malfunctions can lead.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, auf einfache Weise dafür zu sorgen, daß möglichst wenig Schwin gungen angeregt werden.The object of the present invention is based on simple way to ensure that as little swine as possible be stimulated.

Ausgegangen wird dabei von einer Kaskadenregelung, d. h., der Drehzahlregelkreis ist dem Lageregelkreis unterlagert.It is based on a cascade control, i. i.e. the Speed control loop is subordinate to the position control loop.

Im Rahmen einer derartigen Regelung wird die vorgenannte Auf gabe gelöst durch eine Differenzierung des Ausgangssignals des Lagereglers und Aufschaltung des gewonnenen Wertes auf den Drehzahlsollwert des Drehzahlreglers.In the context of such a regulation, the aforementioned On was solved by differentiating the output signal of the position controller and activation of the value obtained the speed setpoint of the speed controller.

Je nach Bedarf wird dabei der Wert mit- oder gegenkoppelnd aufgeschaltet. Damit tritt eine merkliche Verbesserung im Führungs- und Störsprungverhalten auf. Ein Verlust an Ver fahrgeschwindigkeit ist dabei nicht vorhanden. Depending on the need, the value is also feedback or negative feedback activated. So there is a noticeable improvement in Leadership and jamming behavior. A loss of ver Driving speed is not available.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei spiels sei die Erfindung näher erläutert; es zeigen:Based on an exemplary embodiment shown in the drawing the invention is explained in more detail; show it:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild der Regelung und Fig. 1 is a block diagram of the control and

Fig. 2 Details der verwendeten Aufschaltung nach Fig. 1. Fig. 2 Details of the barge used in FIG. 1.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, treibt ein elektrischer Motor M über ein starkes Untersetzungsgetriebe G eine Arbeitsmaschine AM an. Zur Regelung von Lage und Drehzahl sind Lageregelkreis mit Lageregler L und Drehzahlregelkreis mit Drehzahlregler D vorgesehen. Es handelt sich hierbei um eine Art Kaskadenrege lung, bei der die Drehzahlregelung der Lageregelung unterla gert ist. Demzufolge ist das Ausgangssignal des Lagereglers L gleichzeitig das Drehzahlsollwertsignal n_w für den Drehzahl regler D. Das Ausgangssignal des Drehzahlreglers D steuert seinerseits wieder über den Umrichter U Drehzahl n und Moment des Motors M.As can be seen from FIG. 1, an electric motor M drives a work machine AM via a strong reduction gear G. Position control loop with position controller L and speed control loop with speed controller D are provided to control position and speed. It is a kind of cascade control, in which the speed control of the position control is underlaid. Accordingly, the output signal of the position controller L is simultaneously the speed setpoint signal n _w for the speed controller D. The output signal of the speed controller D in turn controls the speed n and the torque of the motor M via the converter U.

Zur Verbesserung des Führungsverhaltens und zur Bedämpfung ist eine Aufschaltung A vorgesehen, mit der das Ausgangssi gnal des Lagereglers L differenzierbar ist. Die zwischen den Punkten P1 und P2 liegende Aufschaltung A ist in Fig. 2 nä her dargestellt.To improve the management behavior and damping, an intrusion A is provided with which the output signal of the position controller L can be differentiated. The intrusion A between points P1 and P2 is shown in more detail in FIG .

In der Prinzipdarstellung nach Fig. 1 ist ferner auch ein Schalter S angedeutet, mit dem wahlweise das differenzierte Lagereglersignal mit- oder gegenkoppelnd auf den Drehzahlre gelkreis aufgeschaltet werden kann.In the schematic diagram of FIG. 1, a switch S is also indicated, with which the differentiated position controller signal can be connected to or coupled to the speed control circuit.

Wie Fig. 2 zeigt, besteht die Aufschaltung A im wesentlichen aus vier in Reihe geschalteten Verstärkern V1 bis V4. Der er ste Verstärker V1 wirkt in Verbindung mit einer RC-Eingangs beschaltung und Rückkopplung als Differenzierglied, der Ver stärker V2 mit seiner Beschaltung als Proportionalglied, der Verstärker V3 als Invertierer und der Verstärker V4 durch entsprechende Schaltung als Subtrahierer. As shown in FIG. 2, the connection A consists essentially of four amplifiers V1 to V4 connected in series. The first amplifier V1 acts in conjunction with an RC input circuit and feedback as a differentiating element, the amplifier V2 with its circuitry as a proportional element, the amplifier V3 as an inverter and the amplifier V4 through a suitable circuit as a subtractor.

Wie durch den Schalter S angedeutet, kann dabei der Invertie rer umgangen werden und damit die Polarität der Ausgangsspan nung geändert werden.As indicated by the switch S, the inverted can and thus the polarity of the output chip can be changed.

Die Schaltung ist auf einfachste Weise mit Verstärkern und handelsüblichen Bauelementen realisiert und kann jederzeit auch nachträglich einer bereits vorhandenen Steuerung auf einfache Weise zugefügt werden, da die Schnittstelle Soll drehzahl ohne weiteres zugänglich ist.The circuit is very simple with amplifiers and commercial components realized and can at any time also on an existing control can be added easily because the interface should speed is easily accessible.

Claims

Bedämpfung von lage- und drehzahlgeregelten Arbeitsmaschinen mit starkem Übergewicht des Antriebes gekennzeichnet durch eine Differenzierung des Ausgangssignals des Lagereglers (L) und Aufschaltung des gewonnenen Wertes auf den Drehzahlsoll wert des Drehzahlreglers (D).Damping of position and speed-controlled machines with a strong predominance of the drive characterized by differentiating the output signal of the position controller (L) and applying the value obtained to the speed setpoint of the speed controller (D).