By K. Boelke

ISBN-10: 3540082174

ISBN-13: 9783540082170

ISBN-10: 364281137X

ISBN-13: 9783642811371

Ausgehend von der theoretisclien und experimentellfln examine von Lagesteuerungen an numerisch gesteuerten Dreh-, Fras-, Zeichenmaschinen und Bearbeitungszentren werden Aussagen ge macht tiber Struktur und Wirkungsweise der Funktionsgruppen Vorschubantrieb, Lageregelkreis und mechanisches Ubertra gungssystem. Hierbei wird insbesondere das Zeitverhalten der Funktions gruppen unter besonderer Berticksichtigung der mit dem Motor elastisch gekoppelten Maschine betrachtet und die Kenndaten der Systeme bei direkter und indirekter Lagemessung ermit telt. Anhand von Bahnabweichungen, die beim Anfahren und Po sitionieren auf geradlinigen und kreisformigen Bahnen und beim Umfahren von schiefwinkligen Ecken und Kreisen entstehen, konnen Lagesteuerungen beurteilt werden. Hierzu werden in Abhangigkeit von der Totzeit, die aus der elastischen Koppelung der Maschine und der Laufzeit in den Verstarkern resultiert, zum einen die Vorschubantriebe und Lageregelkreise optimiert, zum anderen die Auswirkung der linearen und nichtlinearen sign verzerrungen durch d: i_e Lage steuerungen auf die Bahnabweichungen untersucht. Lineare Signalverzerrungen werden durch das Zeitverhalten der Komponenten und nichtlincare Signalverzerrungen ins besondere durch die richtungs- und belastungsabhangige Kenndaten, durch Beschleunigungsbegrenzung und durch lIy stereseglieder in den Lagesteuerungen hervorgerufen. - one hundred and five - Anhand experimenteller und theoretischer Untersuchungen kOIl nen typische Bahnverzerrungen aufgezeigt und grafisch darge stellt werden. Die aus der Bahnverzerrung resultierenden Bahnabweichungen sind in Abhangigkeit von der Antriebsdynamik, der Geschwindigkeitsverstarkung, der Laufzeit, der Kenndaten der mechanischen Ubertragungsglieder und der Nichtlinearitaten berechenbar. Durch die Nichtlinearitaten mlissen hierbei zu satzlich die Lage der Bahnen bezliglich der natlirlichen Achsen, die Startbedingungen und die Bahngeschwindigkeit variiert wer den. Hierans ergeben sich solche Konstellationen, bei denen maximale Bahnabweichungen auftreten.

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P.Wilhelm Döhmer's Die Brinellsche Kugeldruckprobe und ihre praktische PDF

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Dem Schleppabstand ~x = Xs - xi erzeugt der Lageregler das Steuer- signal fur den Vorschubantrieb. Das Zeitverhalten der Lageregeleinrichtung ist grundsatzlich das eines Proportionalgliedes [1,4,5,6] • Die Verstarkung des Reglers, definiert als Quotient von Istgeschwindigkeit und Lageabweichung im Beharrungszustand bei fehlender auBerer Belastung, heiBt Geschwindigkeitsverstarkung Kv [3] . 3) die G u t e des Lageregelkreises bzw. der Lagesteuerung. 1 Linearer Lageregelkreis Lageregelkreise von numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen werden im folgenden dann als "linear" bezeichnet, wenn -Hystereseglieder -Beschleunigungsbegrenzung -Totbereich -nichtlineare Kennlinien der Ubertragungsglieder nicht zur Wirkung kommen.

101] oder aber ungewo11t durch Bau- e1emente bei Vo11aussteuerung verursacht. Wird zum Beispie1 bei einem Positioniervorgang das Drehmoment begrenzt, dann andert sich die Lage des Werkstticks/Werkzeugs aufgrund der Besch1eunigungsbegrenzung parabe1formig tiber der Zeit. Dies kann zur Entdampfung der Lagerege1kreise und damit zu Signa1verzerrungen in den Lagesteuerungen ftihren. : I~ :~ ~ ~ / ............. 5 ---t---. -- I>~ r------.. /' 1\ IJ 2,0_X'_ 3,0 3,5 1_VslWOA CD keine Begrenzung 0,7 a maX ® 0,6 a maX a max Bild 2-17: Phasenportrat eines Positioniervorgangs mit begrenzter Beschleunigung Wird aufgrund der Begrenzung nur 70 % der Beschleunigung zugelassen, die im unbegrenzten Fall benotigt wlirde, dann erhoht sich im Beispiel oben die Uberschwingabweichung auf das 5,5-fache, die Unterschwingabweichung auf das 4-fache der Abweichung im unbegrenzten Fall.

Rampenfunktionen, bei stlickweise kreisformigen Bahnen sinusformige Testsignale flir die Erregung der Lagesteuerungen verwendet. 1 Bahnabweichungen aufgrund von Totzeitgliedern Die in [5] angegebene Dimensionierungsvorschrift zur Optimierung von Lageregelkreisen setzt Antriebe 0 h n e Totzeit voraus. Experimentelle Untersuchungen an Vorschubantrieben und Lageregelkreisen [4,16] zeigen, daB diese Voraussetzung in der Praxis meist nicht erflillt ist. Durch Laufzeiten und durch elastische Koppelung von mechanischen Ubertragungsgliedern ergibt sich ein Verhalten, das durch Totzeitglieder zur Berechnung angenahert werden kann.

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Analyse und Beurteilung von Lagesteuerungen für numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen by K. Boelke


by Jeff
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