[发明专利]对机器的可移动的机器元件进行移动引导的方法和装置

说明书

本发明涉及对机器的可移动的机器元件进行移动引导的方法和装置。其中，方法包括以下步骤：预设用于驱控马达的、描述机器元件的期望的移动过程的引导额定变量，以及从引导额定变量中通过将引导额定变量置于数字对象模型确定先导实际变量和/或引导实际变量，数字对象模型模仿马达和机器元件的动态行为。该方法的特征在于如下事实，数字对象模型通过总惯性力矩以及机械系统的传递函数的极点和零点被参数化，其中，机械系统由马达、轴和机器元件构成。

技术领域

本发明涉及用于对机器的可移动的机器元件进行移动引导的方法和装置。

背景技术

为了对机器、例如机床、生产机器和/或机器人等的可移动的机器元件进行移动引导，控制的核心任务之一是产生引导额定变量(例如额定位置、额定速度和/或额定角速度)作为用于与控制器关联的调节器的调节额定变量，调节器用于对机器的针对机器元件的行进移动而进行驱动的马达进行调节。在此，每个机器通常具有多个机器轴，其中，每个机器轴通常借助于与属于其的马达和其他部件(例如变速器)能够沿机器轴的方向移动可移动的机器元件，其中，机器元件能够例如以具有夹住的工件的工具滑块的形式和/或例如以工具的形式存在。在此，马达、其他部件和机器元件是参与移动的元件。

如今的控制器在计算用于机器的各个机器轴的引导额定变量时大多考虑相关的机器轴的性能，使得产生引导变量，使得在移动可移动的机器元件时不超过允许的边界值。此外，为了避免激励参与移动的元件的临界固有频率，执行商业上可获得各种措施，然而这些措施有时导致可移动的机器元件的移动过程的动态的显著的损失。措施之一例如是所谓的急动限制(Ruckbegrenzung)。加速度的变化、即急动，根据特定的廓线预设或保持在限定的波动之内。尤其在机床中，将待执行的移动的轨迹速度减小直至遵守各个机器轴的急动限制，并且不超过在该轨迹上限定的轨迹急动。尤其在机床应用中，仅能非常有限地实现对振荡特性的有针对性适配。为了足够的制造精度，必须强烈地减小急动，从而显著地限制动态，这导致更高的制造成本。

另一个已知的可行性是使用所谓的凸轮盘。在许多应用中，尤其在生产机器中，根据凸轮盘生成引导额定变量的各个值。在此，凸轮盘曲线由多项式组成。在此，例如，应借助于启发式确定(凸轮板尽可能“软”，使用高阶多项式)来实现低的振动激励。过程的相应的减慢能够导致对于参与移动的元件的机械振动行为的适配，这同样已经随之带来上述缺点。

用于减小振动负载的另一个已知的可行性是所谓的线性引导额定变量滤波器。在此，借助于线性滤波器减小临界频率范围内的谱份额。然而，信号延迟总是与这种滤波联系在一起。尤其在机床中由此形成制造中的不精确性。

文献DE 10 2005 036 848公开了用于对机器的可移动的机器元件进行移动引导的方法和装置。在该方法中，例如在输入机器元件的待执行的行进移动的结束位置和/或开始位置时，根据模型、预设的质量函数和机器轴的行进移动的限制来确定可移动的机器元件的优化的行进移动。

文献EP 2 690 513 A1公开了用于检查机器或设施的部件的性能的方法，其中，执行机器的频率分析，然后将频率分析与机器的基于模型参数、例如质量惯量、弹簧刚性和阻尼值的动态模型进行比较，以识别机器的额定运行状态中的偏差。

文献EP 2 634 657 A1公开了一种数字控制方法，该数字控制方法使用机伺服控制单元来驱动机床的进给轴，并且其中，闭环控制传递函数对伺服控制单元的运行位置建模。

文献DE 10 2005 048 390 A1公开了一种用于对机器的可移动的机器元件进行移动引导的方法，其中，引导实际变量借助于对象模型从描述机器元件的期望的移动过程的引导额定变量中获取。对象模型模仿参与移动的机器元件的动态行为，并且基于物理模型参数、如质量惯性、弹簧刚性和阻尼值。