DE3408551A1

DE3408551A1 - Verfahren zum verringern von bahnfehlern bei rechnergesteuerten werkzeugmaschinen oder industrierobotern

Info

Publication number: DE3408551A1
Application number: DE19843408551
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl.-Ing. Gose; Wolfgang Dr. 8520 Erlangen Papiernik
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-03-08
Filing date: 1984-03-08
Publication date: 1985-09-12
Also published as: JPS60205714A; DE3408551C2; US4707780A

Description

Verfahren zum Verringern von Bahnfehlern bei rechnergesteuerten Werkzeugmaschinen oder Industrierobotern

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verringern von Bahnfehlern bei rechnergesteuerten Werkzeugmaschinen oder Industrierobotern, bei dem die vom Rechner im Sollwertkanal angelieferten Wegsollwerte der Antriebsregelkreise Bahn- und Bahngeschvi/indigkeit bestimmen.

Es ist bereits bei numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen bekannt, den sogenannten Schlepp fehler, d.h. die Soll-Ist-Differenz der Lage zu überwachen und - falls der Schleppabstand zu groß u/ird - Gegenmaßnahmen einzuleiten (vgl. z.B. DE-AS 27 29 372). In diesem Zusammenhang ist es auch bereits bekannt, eine Überwachung in der Weise vorzunehmen, daß das Verhältnis der von einem Wegmeßsystem gelieferten Teilistwerte mit den zugehörigen Drehzahlsollwerten gebildet u/ird. Diese Verfahren haben sich bewährt; sie können jedoch vom Prinzip her nur dann aktiv werden, wenn die unzulässige Abweichung bereits eingetreten ist. Es wäre wesentlich vorteilhafter, wenn es zu Abweichungen zwischen Soll- und Istbahn von vornherein möglichst nicht kommen würde.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgemäß darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem die Abweichung der Soll- von der Istbahn, d.h. der Konturfehler, möglichst von vornherein verhindert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Sollwertkanal jedes Antriebsregelkreises ein bei Bahnvektoränderungen wirksames Vorfilter eingeschleift wird, das im wesentlichen das inverse Übertragungsverhalten der

Ch 2 Bd / 06.03.1984

84P3080DE

betreffenden Antriebsregelstrecke hat.

Durch diese Führungsgrößenverzerrung wird das Verhalten der Strecke dahingehend kompensiert oder korrigiert, daß sich ein minimaler Konturfehler ergibt.

Es wird also das Übertragungsverhalten der Gesamtregelstrecke, zu der dann auch das Vorfilter gezahlt wird, gezielt verändert. Theoretisch kann bei Vorschalten eines genau inversen Modells der Strecke als Vorfilter die Gesamtübertragungsfunktion zu eins gewählt werden; aus praktischen Gründen, wie z.B. einer Stellgrößenbegrenzung, wird man jedoch das Verhalten von Verzögerungsgliedern erster und zweiter Ordnung anstreben.

Dadurch wird gesichert, daß auch mit konventionellen Reglern (P, PID-Struktur) ein Führungsverhalten erzielt wird, das man sonst nur mit Reglern höherer Ordnung erzielen könnte.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels sei die Erfindung näher erläutert:

Bei der in der Zeichnung schematisch angedeuteten Gesamtregelstrecke handelt es sich um einen Gleichstromantrieb 25, der in einer Achse einer Werkzeugmaschine, z.B. der x-Achse, ein Maschinenteil 26, z.B. den Vorschubschlitten, antreibt. Dieser Motor 25 wird von einem Thyristorgerät 24 gespeist, das seine Steuerbefehle von einem Stromregler 23 erhält. Diesem Stromregler 23 ist ein Drehzahlregelkreis 22 und diesem wiederum ein Lageregelkreis 21 überlagert, wobei die Weg- und Drehzahlistwerte aus einer mit dem Motor 25 gekuppelten Gebereinrich tung 27 abgeleitet werden. Die Wegsollwerte χ ,, für den Wegregler 21 werden von einer Rechnersteuerung 1 entsprechend dem vorliegenden Anwenderprogramm geliefert, und

zvi/ar bestimmt die Geschwindigkeit der Anlieferung auch die Bahngeschwindigkeit in der betreffenden Achse. Gleichzeitig u/erden von dieser Rechnersteuerung 1 auch Sollwerte für weitere Achseni wie z.B. der Sollwert y ,, für die y-Achse, geliefert.

Rechnersteuerungen dieser Art sind beispielsweise in der Siemens-Zeitschrift 1975, Heft 6, Seiten 346 bis 351 oder in der eingangs genannten DE-AS beschrieben.

Zusätzlich ist in den Sollwertkanal jeder Wegsollwertausgabe ein Vorfilter 3 einschleifbar, das bei Änderungen des Bahnvektors, sei es in der Richtung oder in der Geschwindigkeit, wirksam wird. Das Filter 3, welches der Einfachheit halber nur aus der Rechnersteuerung 1 herausgezeichnet ist, stellt ein dort gespeichertes, weitgehend inverses Modell der Strecke 2 dar. Dieses Modell muß bei_v der Ausgabe von jedem Wegsollwert durchlaufen werden, so daß diese Werte dann entsprechend so verzerrt werden, daß sich ein Verhalten der Gesamtregelstrecke ergibt, das zu minimaler Konturverzerrung führt. Im theoretisch optimalen Fall wäre dies ein Übertragungsverhalten von 1, d.h. das Vorfilter 3 hat genau das inverse Verhalten der restlichen Regelstrecke 2. Da dies aus praktischen Gründen im allgemeinen nicht zu realisieren ist, wird man das Vorfilter 3 so bemessen, daß immer noch zeitliche Übertragungsfaktoren eine gewisse Rolle spielen, aber andererseits doch darauf geachtet ist, daß der Konturfehler möglichst gering gehalten wird.

1 Patentanspruch
1 Figur

Claims

Patentanspruch

Verfahren zum Verringern von Bahnfehlern bei rechnergesteuerten Werkzeugmaschinen oder Industrierobotern, bei dem vom Rechner im Sollwertkanal angelieferte Wegsollwerte der Antriebsregelkreise die Bahn und die Bahngeschwindigkeit bestimmen, dadurch gekennzeichnet, daß im Sollwertkanal jedes Antriebsregelkreises ein bei Bahnvektoränderungen wirksames Vorfilter (3) eingeschaltet wird, das im wesentlichen das inverse Übertragungsverhalten der betreffenden Antriebsregelstrecke (2) hat.