Patent DE-102017010539-B4 (DE)
Title: Vorrichtung und Verfahren zum Steuern einer Werkzeugmaschine, um einen synchronisierten Betrieb einer Spindelachse und einer Vorschubachse zu steuern
Inventor: TAJIMA DAISUKE
IPC: G05B19/416
Filed: 2017-11-14
Granted: 2021-01-21
Abstract: Steuervorrichtung einer Werkzeugmaschine, die dazu eingerichtet ist, einen synchronisierten Betrieb einer Spindelachse (12) und einer Vorschubachse (14) zu steuern, wobei die Steuervorrichtung umfasst:
 - einen numerischen Steuerabschnitt (16), der dazu eingerichtet ist, basierend auf einem Gewindeschneidprogramm (P) einen Spindelachsenbefehl (CS) und einen Vorschubachsenbefehl (CF) zu erstellen,
 - einen Spindelachsensteuerabschnitt (18), der dazu eingerichtet ist, gemäß dem Spindelachsenbefehl (CS) eine Drehbewegung der Spindelachse (12) zu steuern,
 - einen Dreherfassungsabschnitt (20), der dazu eingerichtet ist, eine Drehposition (FBS) der Spindelachse (12) zu erfassen, und
 - einen Vorschubachsensteuerabschnitt (22), der dazu eingerichtet ist, basierend auf der Drehposition (FBS) gemäß dem Vorschubachsenbefehl (CF) eine Vorschubbewegung der Vorschubachse (14) zu steuern,
 - wobei der numerische Steuerabschnitt (16) umfasst:
 - einen Spindelachsenbefehlsausgabeabschnitt (26), der dazu eingerichtet ist, aus dem Gewindeschneidprogramm (P) einen Gesamtdrehbetrag (S0; S0') und eine maximale Drehzahl (V0; V0') der Spindelachse (12) während einer Zeitspanne zu erhalten, in der die Spindelachse von einer Startposition bis zu einer Zielposition arbeitet, und den Gesamtdrehbetrag (S0; S0') und die maximale Drehzahl (V0; V0') als Spindelachsenbefehl (CS) an den Spindelachsensteuerabschnitt (18) zu senden,
 - wobei der Spindelachsensteuerabschnitt (18) umfasst:
 - einen Anfangsbewegungssteuerabschnitt (30), der dazu eingerichtet ist, durch eine Geschwindigkeitssteuerung, bei der die maximale Drehzahl (V0; V0') als Zielwert festgelegt ist, die Spindelachse (12) zu veranlassen, unter Verwendung eines maximal zulässigen Stroms einer Antriebsquelle von der Startposition aus eine beschleunigte Drehung mit maximaler Leistung durchzuführen,
 - einen Maximalbeschleunigungserfassungsabschnitt (32), der dazu eingerichtet ist, basierend auf der Drehposition (FBS) eine maximale Beschleunigung (A0; A0') der Spindelachse (12) während der beschleunigten Drehung mit maximaler Leistung zu erfassen,
 - einen Restdrehbetragserfassungsabschnitt (34), der dazu eingerichtet ist, basierend auf dem Gesamtdrehbetrag (S0; S0') und der Drehposition (FBS) einen Restdrehbetrag (Sr; Sr') der Spindelachse (12) während einer Zeitspanne zu erfassen, in der die Spindelachse von einer aktuellen Position bis zur Zielposition arbeitet,
 - einen Ist-Drehzahlerfassungsabschnitt (36), der dazu eingerichtet ist, basierend auf der Drehposition (FBS) eine aktuelle Drehzahl (Vc; Vc') der Spindelachse (12) zu erfassen,
 - einen Verzögerungsbewegungssteuerabschnitt (38), der dazu eingerichtet ist, nach der beschleunigten Drehung mit maximaler Leistung basierend auf dem Restdrehbetrag (Sr; Sr') und der aktuellen Drehzahl (Vc; Vc') eine Geschwindigkeitssteuerung auszuführen, um die Spindelachse (12) zu veranlassen, eine verzögerte Drehung durchzuführen, um eine vorgegebene Zwischendrehzahl (Vb; Vb') zu erreichen, und
 - einen Positionierungsbewegungssteuerabschnitt (40), der dazu eingerichtet ist, nachdem die Spindelachse (12) die Zwischendrehzahl (Vb; Vb') erreicht hat, basierend auf der maximalen Beschleunigung (A0; A0'), dem Restdrehbetrag (Sr; Sr') und der aktuellen Drehzahl (Vc, Vc') eine Positionssteuerung auszuführen, um die Spindelachse (12) zu veranlassen, eine verzögerte Drehung durchzuführen, um die Zielposition zu erreichen,
 - wobei der Verzögerungsbewegungssteuerabschnitt (38) dazu eingerichtet ist, unter Verwendung des Restdrehbetrags (Sr; Sr') und der aktuellen Drehzahl (Vc; Vc') einen Geschwindigkeitsbefehl (Cv; Cv') für die Geschwindigkeitssteuerung sukzessive zu aktualisieren und die Spindelachse (12) durch den sukzessive aktualisierten Geschwindigkeitsbefehl (Cv; Cv') zu veranlassen, die verzögerte Drehung durchzuführen, so dass der Restdrehbetrag (Sr; Sr') in einem Moment, in dem die Spindelachse (12) die Zwischendrehzahl (Vb; Vb') erreicht, gleich einem Positionierungsdrehbetrag (Spos; Spos') der Spindelachse (12) wird, der erforderlich ist, damit die Spindelachse unter der Positionssteuerung die Zielposition erreicht, und
 - wobei der Positionierungsbewegungssteuerabschnitt (40) umfasst:
 - einen Erstgeschwindigkeitsbefehlsberechnungsabschnitt (42), der dazu eingerichtet ist, einen ersten Geschwindigkeitsbefehl (Cpvl) für die Positionssteuerung zu berechnen, wobei der erste Geschwindigkeitsbefehl während einer Zeitspanne, mit Ausnahme einer vorgegebenen Beschleunigungsvariationszeit (t1) kurz nachdem die Spindelachse (12) die Zwischendrehzahl (Vb; Vb') erreicht hat und kurz bevor die Spindelachse (12) die Zielposition erreicht, die Spindelachse (12) veranlasst, die verzögerte Drehung mit einer maximalen Verzögerung (A0; A0') durchzuführen, die der maximalen Beschleunigung (A0; A0') entspricht, und während der Beschleunigungsvariationszeit (t1) die Spindelachse veranlasst (12), die verzögerte Drehung mit einer variablen Verzögerung (A1) durchzuführen, die kleiner als die maximale Verzögerung (A0; A0') ist und mit einer vorgegebenen Rate variiert, - einen Zweitgeschwindigkeitsbefehlsberechnungsabschnitt (44), der dazu eingerichtet ist, einen zweiten Geschwindigkeitsbefehl (Cpv2) für die Positionssteuerung zu berechnen, wobei der zweite Geschwindigkeitsbefehl, nachdem die Spindelachse (12) die Zwischendrehzahl (Vb; Vb') erreicht hat, die Spindelachse (12) veranlasst, die verzögerte Drehung mit einer konstanten Verzögerung (Acons) durchzuführen, die kleiner als die maximale Verzögerung (A0; A0') ist, und
 - einen Geschwindigkeitsbefehlsauswahlabschnitt (46), der dazu eingerichtet ist, während einer Zeitspanne, in der die Spindelachse (12) mit der Zwischendrehzahl (Vb; Vb') arbeitet, um die Zielposition zu erreichen, einen eine niedrigere Drehzahl erreichenden Geschwindigkeitsbefehl zu wählen, der entweder der erste Geschwindigkeitsbefehl (Cpvl) oder der zweite Geschwindigkeitsbefehl (Cpv2) ist.