DE10220937B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Dämpfung einer auftretenden Ratterschwingung bei einer Bearbeitungsmaschine - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Dämpfung einer auftretenden Ratterschwingung bei einer Bearbeitungsmaschine Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Dämpfung einer auftretenden Ratterschwingung bei einer Bearbeitungsmaschine mit wenigstens einem Vorschubsystem, das einen stromrichtergespeisten permanenterregten Synchron-Linearmotor (40) aufweist, der mittels einer feldorientierten Regelung (10) geregelt wird, mit folgenden Verfahrensschritten:
a) Generierung eines zur auftretenden Ratterschwingung proportionales Ist-Signal (SRS),
b) Ermittlung einer Stellgröße (SRSY) in Abhängigkeit dieses Ist-Signals (SRS) und eines vorbestimmten Sollwertes (S* RS) für eine auftretende Ratterschwingung, und
c) Aufschaltung dieser ermittelten Stellgröße (SRSY) als Sollwert für die flussbildende Stromkomponente (i* d) einer unterlagerten Stromregelung (16) der feldorientierten Regelung (10) des permanenterregten Synchron-Linearmotors (40).

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Dämpfung einer auftretenden Ratterschwingung bei einer Bearbeitungsmaschine mit wenigstens einem Vorschubsystem, das einen stromrichtergespeisten permanenterregten Synchron-Linearmotor aufweist, der mittels einer feldorientierten Regelung geregelt wird und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Bei der spanabhebenden Bearbeitung durch Werkzeugmaschinen können Ratterschwingungen des Werkstücks oder des Werkzeugs auftreten. Rattern führt zu unbrauchbaren Oberflächen und somit zu Ausschuss. Oftmals liegt die Ursache für Rattern in der mechanischen Nachgiebigkeit der Maschinenstruktur gegenüber den Schnittkräften. Besonders bei Schnittkraftanregungen, deren Frequenz im Bereich der Eigenresonanzen der Maschine liegt, zeigen sich periodische Auslenkungen. Beim Rattern erregen die periodischen Auslenkungen der Maschine ihrerseits wiederum periodische Schnittkraftsprünge, die mit passender Phasenlage in die Maschinenresonanzen treffen. Dadurch wird das Rattern verstärkt bzw. aufrecht erhalten. Besonders bei Werkstoff mit hohen Zerspankräften oder bei großen Spantiefen limitiert das Einsetzen der Ratterschwingungen die Produktivität. Die Schnitttiefe muss soweit reduziert werden, dass Rattern sicher vermieden wird.
  • Um die beabsichtigte Schnitttiefe zu halten und Rattern dennoch zu vermeiden, muss die Maschinenstruktur entweder steifer aufgebaut oder besser gedämpft werden. Oft ist eine steifere Ausführung aus Gründen des Bauraumes, des Gewichts oder der Kosten nur sehr eingeschränkt möglich. Auf die Dämpfung hat man mit mechanischen Mitteln kaum Einfluss. Es ist allgemein bekannt, dass die Eigendämpfung der Strukturwerkstoffe sehr gering ist. Diese beträgt nur einige Prozent und ist im Detail kaum voraussagbar.
  • Aus der deutschen Patentschrift DE 43 35 371 C2 ist ein Verfahren zur Steuerung eines Linearmotor in einer Bearbeitungsmaschine bekannt, bei dem durch Beschleunigungssensoren Ist-Werte von auftretenden Schwingungen erfasst werden und diese zur Steuerung des Linearmotors verwendet werden. Mit diesem Verfahren sollen externe Kräfte, die aus dem Kontakt zwischen dem Werkstück und dem Schneidwerkzeug hervorgehen, ausgeglichen und damit die Starrheit des Systems erhöht werden.
  • Aus der Veröffentlichung „Hochgenaue Regelung von Linearmotoren durch optimierte Strommessung", abgedruckt in der DE-Zeitschrift „antriebstechnik", Band 38 (1999), Nr. 9, Seiten 90 bis 93 ist ein Vorschubsystem mit einem permanenterregten Synchronlinearmotor und einer feldorientierten Regelung mit einem hochauflösenden PWM-Transistorumrichter und einer synchronisierten, hochgenauen Strommessung bekannt. Bei einem konventionell gesteuerten Linearmotor im geregelten Betrieb bei Verwendung reibungsarmer Führungen, tritt eine Störbewegung auf, die sich der Vorschubbewegung überlagert und auch bei geforderten Stillstand auftritt. Für eine erreichbare Bewegungsgüte ist die Strommessung in positionsgeregelten Betrieb bei unterlagerter Stromregelung entscheidend. Messrauschen führt bei geschlossenen Regelkreis zu einer entsprechenden Vorschubkraft des Linearmotors und folglich zu einer Störbewegung des Vorschubschlittens. Nur die Störanteile des Stromes in der kraftbildenden q-Achse bewirken eine Störkraft und damit eine Störbewegung. Die Störanteile des Stromes in der feldbildenden d-Achse haben keinen Einfluss auf die Störbewegung. Hohe Störfrequenzen haben aufgrund der Massenträgheit des Schlittens nur geringe Auswirkung auf die Position des Schlittens. Bei mittleren Frequenzen ergibt sich in Abhängigkeit der Regelungsbandbreite der Geschwindigkeits- und Positionsregelung ein Maximum des Störfrequenzgangs, bei dem Störungen der Strommessung maximalen Einfluss auf die Position des Schlittens haben. Durch eine synchronisierte, auch auf Oversamplingmethode basierenden Strommessung mit einer effektiven Auflösung von 12 Bit gelingt es, eine präzise Vorschubbewegung mit einem einzigen Antriebssystem, bestehend aus einem Synchronlinearmotor, zu realisieren. Durch diese hochgenaue Strommessung in Verbindung mit einer feldorientierten Regelung konnte die Störbewegung bei gleicher Regeldynamik um den Faktor 20 verbessert werden.
  • Linearmotoren, die für Vorschubachsen verwendet werden, haben im Gegensatz zu drehenden Servomotoren, einen ebenen Luftspalt. Linearmotoren besitzen eine Vorschubkraftrichtung, in der die Vorschubkraft wirkt und eine Richtung, in der die magnetische Anzugskraft wirkt. Die Vorschubrichtung der Achse liegt in der Luftspaltebene und die Anzugskraftrichtung zeigt in die Normalrichtungen der Luftspaltebene. Weil die Anzugskraft in ihrer Richtung quer zur Vortriebskraft zeigt, wird sie auch als Querkraft bezeichnet. Prinzipiell ist der Linearmotor in der Lage, nicht nur in Vorschubrichtung steuerbare Kräfte aufzubringen, sondern auch in der Querrichtung. Zur Steuerung der Vortriebskraft wird die sogenannte q-Komponente des Drehstroms verwendet, für die Anziehungskraft ist die d-Komponente zuständig. Die beiden Komponenten liegen in Drehstromsystem senkrecht aufeinander. Die Steuerung der Vortriebskraft durch die q-Komponente des Motorstromes beeinflusst nicht die Anziehungskraft und umgekehrt. Die beiden Kraftrichtungen sind also voneinander entkoppelt. In im Handel erhältlichen Werkzeugmaschinen wird ausschließlich die Vorschubkraftrichtung, also die q-Komponente, betrieben, denn die Vorschubkraftrichtung ist die Achsrichtung in welcher der Maschinenschlitten verfahren wird. Die Anziehungskraft wird in handelsüblichen Werkzeugmaschinen nicht angesteuert, d.h., der Strom der d-Komponente wird stets bei Null gehalten.
    •
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Dämpfung auftretender Ratterschwingungen bei einer Bearbeitungsmaschine mit wenigstens einem Vorschubsystem, das einen stromrichtergespeisten Linearmotor aufweist, der mittels einer feldorientierten Regelung geregelt wird, anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Verfahrensschritten des Anspruchs 1 und mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst.
  • Bei der Lösung dieser Aufgabe wird von der Erkenntnis ausgegangen, dass Ratterschwingungen am Ort des Linearmotors eine Auslenkung in Anzugskraftrichtung hervorrufen. Derartige Auslenkungen können mit Kräften, die in Anzugskraftrichtung in entgegengesetzter Richtung aufgeschaltet werden, bedämpft werden. Zur Steuerung der Kräfte in Anzugskraftrichtung ist die sogenannte d-Komponente des Motorstroms zuständig.
  • Gemäß der Erfindung wird nun ein Strom-Sollwert für die d-Komponente des Motorstromes in Abhängigkeit einer auftretenden Ratterschwingung erzeugt. Dazu wird zunächst die auftretende Ratterschwingung erfasst. Dieses Ist-Signal wird einem vorbestimmten Sollwert für eine auftretende Ratterschwingung nachgeführt, wobei eine Stellgröße entsteht, die als Strom-Sollwert für die d-Komponente des Motorstroms einer unterlagerten Stromregelung der d-Achse einer feldorientierten Regelung des Linearmotors zugeführt wird. Dadurch generiert der Linearmotor eine Querkraft, die der durch die Ratterschwingung verursachte Auslenkung entspricht und der Ratterschwingung entgegengesetzt ist.
  • Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren kann bei jeder Bearbeitungsmaschine, deren Vorschubsystem einen feldorientiert betriebenen, stromrichtergespeisten Linearmotor aufweist, auftretende Ratterschwingungen ohne größeren Aufwand gedämpft werden.
  • Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird lediglich ein Erfassungssystem und ein Regelkreis benötigt, wobei der Ausgang des Regelkreises mit einem Sollwert-Eingang eines Stromregelkreises für die d-Komponente der feldorientierten Regelung verbunden werden muss. Mit Hilfe des Erfassungssystems wird ein Ist-Signal proportional zur auftretenden Ratterschwingung generiert. Vorzugsweise wird der Regelkreis zur Ausregelung der Ratterschwingungen in die d-Achse der feldorientierten Regelung, beispielsweise als zuschaltbares Softwaremodul, integriert. Somit muss nur noch am Ort der Entste hung von Ratterschwingungen ein Erfassungssystem, bestehend aus wenigstens einem Sensor, angebracht werden.
  • Da es sich bei der Ratterschwingung um eine mechanische Schwingung handelt, kann zu deren Erfassung deren Geschwindigkeit oder deren Beschleunigung in Anzugskraftrichtung des Linearmotors gemessen werden. Als Sensor können handelsübliche Sensoren zur Messung einer Geschwindigkeit oder einer Beschleunigung verwendet werden. Ein vorteilhafter Sensor zur Beschleunigungsmessung ist ein seismischer Sensor, der direkt am Ort der Ratterschwingung ohne einen Bezugspunkt angebracht werden kann.
    •
  • Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch veranschaulicht ist.
  • 1 zeigt eine Regelstruktur einer bekannten feldorientierten Regelung eines permanenterregten Synchronmotors, die
  • 2 zeigt einen Linearmotor einer nicht näher dargestellten Bearbeitungsmaschine mit einer Magnetfeldverteilung und einem Primärfeld in Vorschubrichtung, in der
  • 3 ist ein Linearmotor mit einer Magnetfeldverteilung und einem Primärfeld in Anzugsrichtung dargestellt, und die
  • 4 zeigt eine erste Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei in der
  • 5 eine zweite Ausführungsform dieser Vorrichtung dargestellt ist.
  • In der 1 sind mit 2 ein permanenterregter Synchronmotor, mit 4 ein Rotorlagegeber, mit 6 eine Feststellbremse, mit 8 ein Umrichter, insbesondere ein Spannungszwischenkreis-Umrichter, und mit 10 eine bekannte feldorientierte Regelung gekennzeichnet. Dieser permanenterregte Synchronmotor wird ständerseitig vom Umrichter 8 gespeist. Die bekannte feldori entierte Regelung 10 weist einen Drehzahlregelkreis 12, zwei Stromregelkreise 14, 16 und zwei Transformationseinrichtungen 18 und 20 auf. Außerdem sind in dieser Regelung 10 ein Differenzierglied 22 und eine Umrecheneinrichtung 24 angeordnet.
  • Der Drehzahlregelkreis 12 weist einen Drehzahlregler 26, einen Vergleicher 28 und einen Begrenzer 30 auf. Am nichtinvertierenden Eingang des Vergleichers 28 steht ein vorbestimmte Drehzahlsollwert n* an, wogegen am invertierenden Eingang ein ermittelter Drehzahl-Istwert n ansteht. Dieser Drehzahl-Istwert n wird mittels des Differenziergliedes 22 aus dem Rotorlagegeber 4 generierten Lagesignal R erzeugt. Ausgangsseitig ist dieser Vergleicher 28 mit einem Eingang des Drehzahlreglers 26 verbunden, an dessen Ausgang der Begrenzer 30 geschaltet ist. Am Ausgang dieses Begrenzers 30 steht das Sollsignal i* q des unterlagerten Stromregelkreises 14 an.
  • Dieser Stromregelkreis 14 weist einen Stromregler 32, dem ein Vergleicher 34 vorgeschaltet ist, auf. Der zweite Stromregelkreis 16 weist ebenfalls einen Stromregler 36 auf, dem ein Vergleicher 38 vorgeschaltet ist. Die Ausgänge dieser beiden Stromregelkreise 14 und 16 sind mit einer ausgangsseitigen Transformationseinrichtung 20 verknüpft, mit der aus den beiden orthogonalen feldorientierten Spannungs-Stellgrößen U* q und U* d drei ständerorientierte Spannungs-Stellgrößen U* r, U* s und U* t generiert werden, die die Spannungs-Sollwerte des permanenterregten Synchronmotors darstellen.
  • Die eingangsseitige Transformationseinrichtung 18 generiert aus zwei gemessenen Ständerströmen ir und is des permanenterregten Synchronmotors 2 zwei orthogonale feldorientierte Stromkomponenten iq und id eines Ständerstrom-Raumzeigers des Synchronmotors 2. Diese Stromkomponenten iq und id werden jeweils einem invertierenden Eingang eines Vergleichers 34 und 38 der beiden Stromregelkreise 14 und 16 zugeführt, wobei die Stromkomponente iq, die auch als drehmomentbildende Stromkomponente bezeichnet wird, dem invertierenden Eingang des Vergleichers 34 des dem Drehzahlregelkreises 12 unterlagerten Stromregelkreises 14 zugeführt wird. Am nichtinvertierenden Eingang des Vergleichers 38 steht ein Sollwert der Stromkomponente id, auch als flussbildende Stromkomponente bezeichnet, an, die den Wert Null hat. Für die beiden Transformationseinrichtungen 18 und 20 wird jeweils der Rotorlagewinkel φ benötigt, der mittels der Umrecheneinrichtung 24 aus dem Rotorlagesignal R des Rotorlagegebers 4 generiert wird.
  • Die 2 zeigt einen Linearmotor 40 eines Vorschubsystems einer nicht näher dargestellten Bearbeitungsmaschine. Vom Linearmotor 40 ist ein Primärteil 42 und ein Sekundärteil 44 dargestellt. Das Sekundärteil 44 des Linearmotors 40 ist mit einem Werkzeug 46, beispielsweise ein Drehstahl, versehen. Das Sekundärteil 44 des Linearmotors 40 weist ebenfalls eine Anzahl von Dauermagneten 48 auf, die entlang des Sekundärteils 44 nebeneinander angeordnet sind. In Abhängigkeit dieser Dauermagnete 48 stellt sich die dargestellte Magnetfeldverteilung 50 ein. Im Primärteil 42 des Linearmotors 40 stellt sich ein Primärfeld ein, das eine q- und d-Komponente 52 und 54 aufweist.
  • In der 2 ist die q-Komponente 52 des Primärfeldes des Linearmotors 40 dargestellt. Diese q-Komponente 52 des Primärfeldes ist um 90° el. zur Magnetverteilung 50 der Dauermagnete 48 des Sekundärteils 44 des Linearmotors 40 versetzt. Die d-Komponente 54 des Primärfeldes des Linearmotors 40 ist in der 3 näher dargestellt. Diese d-Komponente 54 des Primärfeldes ist in Phase zur Magnetfeldverteilung 50 der Dauermagnete 48. Die q-Komponente 52 des Primärfeldes stellt sich ein, wenn der Linearmotor 40 in Vortriebsrichtung geschaltet ist. Wogegen die d-Komponente 54 des Primärfeldes des Linearmotors 40 sich einstellt, wenn der Linearmotor 40 in Anzugskraftrichtung geschaltet wird. Selbstverständlich ist das gleichzeitige Aufschalten der q- und d-Komponenten durch Linearkombination möglich. In der bekannten Servoantriebs technik wird ausschließlich die q-Komponente für die Bewegungsführung genutzt.
  • Außerdem ist in der 2 ein zu bearbeitendes Werkstück 56 dargestellt. In der 3 wurde wegen der Übersichtlichkeit darauf verzichtet. Mittels des Werkzeugs 46 wird das Werkstück 56 spanabhebend bearbeitet. Für eine Unrundbearbeitung wird der Sekundärteil 44 des Linearmotors 40 in Vorschubrichtung hin- und herbewegt. Diese Bewegung ist mittels des Doppelpfeils 58 veranschaulicht. Bei dieser spanabhebenden Bearbeitung des Werkstücks 56 treten Ratterschwingungen auf, die durch die Pfeile 60 und 62 bildlich veranschaulicht sind. Rattern führt zu unbrauchbaren Oberflächen des Werkstücks 56. Oftmals liegt die Ursache für Rattern in der mechanischen Nachgiebigkeit der Maschinenstruktur gegenüber den Schnittkräften. Besonders bei Schnittkraftanregungen, deren Frequenz im Bereich der Eigenresonanz der Maschine liegt, zeigen sich periodische Auslenkungen. Beim Rattern erregen die periodischen Auslenkungen der Maschine ihrerseits wiederum periodische Schnittkraftsprünge, die mit passender Phasenlage in die Maschinenresonanzen treffen. Dadurch wird das Rattern verstärkt bzw. aufrecht erhalten. Besonders bei Werkstoffen mit hohen Zerspankräften oder bei großen Spantiefen limitiert das Einsetzen der Ratterschwingungen die Produktivität. Die Schnitttiefe muss dementsprechend soweit reduziert werden, dass Rattern sicher vermieden wird.
  • In der 4 ist ein Linearmotor 40 eines Vorschubsystems einer nicht näher dargestellten Bearbeitungsmaschine gemäß 2 dargestellt, der eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufweist. Diese Vorrichtung weist ein Erfassungssystem 64 zur Generierung eines zur Ratterschwingung proportionales Ist-Signal SRS und einem Regelkreis 66 auf. Dieser Regelkreis 66 ist dem Erfassungssystem 64 elektrisch nachgeschaltet. Der Regelkreis 66 weist in seiner einfachsten Ausführungsform einen Vergleicher 68, einen Regler 70, insbesondere einen PI-Regler, und einen Begrenzer 72 auf. Am nichtinvertierenden Eingang steht ein Soll-Signal S* RS für die Ratterschwingung an. Der Ausgang des Erfassungssystems 64, an dem das ermittelte Ist-Signal SRS einer auftretenden Ratterschwingung ansteht, ist mit dem invertierenden Eingang des Vergleichers 68 des Regelkreises 66 verknüpft. Ausgangsseitig ist dieser Vergleicher 68 mit dem Eingang des Reglers 70 verbunden, dessen Ausgang der Begrenzer 72 angeschaltet ist. Am Ausgang dieses Begrenzers 72 steht eine Stellgröße SRSY an, die als Soll-Signal i* d dem Stromregelkreis 16 für die d-Komponente der feldorientierten Regelung 10 gemäß der 1 zugeführt wird. Diese Stellgröße SRSY zeigt an, inwieweit das Ist-Signal SRS einer auftretenden Ratterschwingung zu einem vorbestimmten Wert eines Soll-Signals S* RS für diese Ratterschwingung nachgeführt werden muss. Da jede auftretende Ratterschwingung zu unbrauchbaren Oberflächen des Werkstücks 56 führt, ist der Wert dieses Soll-Signals S* RS auf Null gesetzt.
  • Das Erfassungssystem 60 zur Generierung eines zur auftretenden Ratterschwingung proportionales Ist-Signals SRS besteht in dieser Darstellung aus einem seismischen Beschleunigungssensor 74 und einem Integrierglied 76. Dieser seismische Beschleunigungssensor 74 ist ein Piezosensor, der keinen Bezugspunkt benötigt. Dadurch kann dieser seismische Beschleunigungssensor 74 direkt auf das Werkzeug 46 angebracht werden. Das Ausgangssignal SRSa dieses seismischen Beschleunigungssensor 74 ist die Beschleunigung a der auftretenden Ratterschwingung in Richtung der Anzugskraft des Linearmotors 40. Aus diesem ermittelten Ausgangssignal SRSa wird mittels des nachgeschalteten Integriergliedes 76 ein zugehöriges Geschwindigkeitssignal generiert, das als Ist-Signal SRS dem invertierenden Eingang des Vergleichers 68 des Regelkreises 66 zugeführt wird.
  • Mit diesem Ist-Geschwindigkeitssignal SRS und einem vorbestimmten Soll-Geschwindigkeitssignal S* RS wird eine Stellgröße SRSY generiert und als Strom-Sollwert i* d dem unterlagerten Stromregelkreis 16 für die d-Komponente des Motorstromes der feldorientierten Regelung 10 zugeführt. Mittels diesem unterlagerten Stromregelkreis 16 der d-Komponente wird eine Anzugskraft im Linearmotor 40 in der Weise gesteuert, dass der Geschwindigkeit der auftretenden Ratterschwingung entgegen wirkt. Dadurch wird die Geschwindigkeit der Ratterschwingung auf den vorbestimmten Wert des Soll-Signals S* RS geregelt.
  • In der 5 ist eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Dämpfung einer auftretenden Ratterschwingung bei einer Bearbeitungsmaschine mit wenigstens einem Vorschubsystem dargestellt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß 4 dadurch, dass das Erfassungssystem 60 einen optischen Sensor 78 und eine Signalaufbereitung 80 aufweist. Mittels dieses optischen Sensors 78 wird die Geschwindigkeit der auftretenden Ratterschwingung in Richtung der Motoranzugskraft gemessen. Daraus wird mittels der nachgeschalteten Signalverarbeitung 80 ein Ist-Signal SRS generiert, das proportional zur auftretenden Ratterschwingung ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist anwendbar, wenn sich Ratterschwingungen mit einer Komponente in Anzugskraftrichtung in den Luftspaltraum des Linearmotors 40 ausbreiten. Wie diese auftretende Ratterschwingung erfasst wird, ist für das erfindungsgemäße Verfahren unerheblich. Das Wesen des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die bisher nicht genutzte d-Komponente der feldorientierten Regelung 10 zur Dämpfung der auftretenden Ratterschwingung verwendet wird. Ein wesentlicher Vorteil dieses erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass zu dessen Durchführung nur ein Erfassungssystem 64 und ein Regelkreis 66 benötigt wird. Dieser Regelkreis 66 kann in jeder feldorientierten Regelung in Form eines Softwaremoduls auch nachträglich integriert werden. Außerdem kann man dieses Softwaremodul zuschaltbar machen, damit das erfindungsgemäße Verfahren nur dann aktiviert ist, wenn Ratterschwingungen auftreten. Zur Erfassung der Ge schwindigkeit einer auftretenden Rattergeschwindigkeit bietet sich die Ausführungsform des Erfassungssystems 64 gemäß 4 an, da dieses mit einem Piezosensor arbeitet, der keinen Bezugspunkt benötigt. Außerdem ist dieser seismische Beschleunigungssensor 74 so klein, dass dieser in unmittelbarer Nähe des Entstehungsortes einer Ratterschwingung angebracht werden kann.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Dämpfung einer auftretenden Ratterschwingung bei einer Bearbeitungsmaschine mit wenigstens einem Vorschubsystem, das einen stromrichtergespeisten permanenterregten Synchron-Linearmotor (40) aufweist, der mittels einer feldorientierten Regelung (10) geregelt wird, mit folgenden Verfahrensschritten: a) Generierung eines zur auftretenden Ratterschwingung proportionales Ist-Signal (SRS), b) Ermittlung einer Stellgröße (SRSY) in Abhängigkeit dieses Ist-Signals (SRS) und eines vorbestimmten Sollwertes (S* RS) für eine auftretende Ratterschwingung, und c) Aufschaltung dieser ermittelten Stellgröße (SRSY) als Sollwert für die flussbildende Stromkomponente (i* d) einer unterlagerten Stromregelung (16) der feldorientierten Regelung (10) des permanenterregten Synchron-Linearmotors (40).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beschleunigung (a) einer auftretenden Ratterschwingung gemessen und zu einem Ist-Geschwindigkeitssignal (SRS) aufintegriert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass eine Geschwindigkeit einer auftretenden Ratterschwindung gemessen wird.
  4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Sollwert (S* RS) für eine auftretende Ratterschwindung gleich Null ist.
  5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Erfassungssystem (64) zur Generierung eines zur auftretenden Ratterschwingung proportionalen Ist-Signals (SRS) vorgesehen ist, dass diesem Erfassungssystem (64) ein Regelkreis (66) nachgeschaltet ist, an dessen Sollwert-Eingang ein vorbestimmter Sollwert (S* RS) für eine auftretende Ratterschwingung ansteht und dass dieser Regelkreis (66) ausgangsseitig mit einem Soll-Eingang eines Stromregelkreises (16) für die flussbildende Stromkomponente (i* d) der feldorientierten Regelung (10) des stromrichtergespeisten permanenterregten Synchron-Linearmotors (40) verknüpft ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungssystem (64) einen seismischen Beschleunigungssensor (74) mit nachgeschaltetem Integrierglied (76) aufweist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungssystem (64) einen optischen Sensor (78) mit einer nachgeschalteten Signalaufbereitung (80) aufweist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, da- durch gekennzeichnet, dass der Regelkreis (66) einen Vergleicher (68), einen Regler (70) und einen Begrenzer (72) aufweist, wobei der Regler (70) eingangsseitig mit einem Ausgang des Vergleichers (68) und ausgangsseitig mit einem Eingang des Begrenzers (72) verknüpft ist.
DE10220937A 2002-05-10 2002-05-10 Verfahren und Vorrichtung zur Dämpfung einer auftretenden Ratterschwingung bei einer Bearbeitungsmaschine Expired - Fee Related DE10220937B4 (de)

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