Vorlesung 9 Flashcards
Steuerung und Programmierung von Werkzeugmaschinen
Aufgaben von Steuerungen
Kommunikationsaufgaben:
- mit angeschlossener Peripherie, wie z. B. Eingangs- und Ausgangsbaugruppen, Sensoren, Endschaltern und Ähnlichem
- mit dem Bediener in einer Mensch-Maschine Schnittstelle (HumanMachine-Interface HMI) und Programmierer in einer Programmierumgebung (mindestens einen Programmeditor, oft Simulations- und Testeinrichtungen)
Signalverarbeitung:
- Koordination von Abläufen als standardisierte Ablaufsteuerung
- Realisieren von Überwachungsfunktionen (Begrenzungen)
- Gewährleisten von Sicherheitsfunktionen (NOT-HALT, NOT-AUS)
Ansteuern von Aktoren, Schnittstelle für Sensoren:
- Erzeugen von Bewegungsprofilen (Bewegungsplanung/Interpolation)
- Regelung von Prozessgrößen (Weg, Geschwindigkeit, Moment, Druck, Kraft, Temperatur)
schematischer Aufbau einer Werkzeugmaschinensteuerung
Ausprägungsformen der Programmerstellung für Werkzeugmaschinen
Maschinenarten
Schritte zur Inbetriebnahme der Werkzeugmaschinensteuerung
Definition der Achsen von Werkzeugmaschinen
(DIN 66217)
Grundlage: ein auf die Hauptführungsbahnen der Maschine ausgerichtetes kartesisches Koordinatensystem mit Bezug auf das aufgespannte Werkstück (Werkstückkoordinatensystem)
verschiedene Nullpunkte
Definition der Nullpunkte:
- Definition verschiedener Nullpunkte (= jeweils Ursprung eigener Koordinatensysteme) im festgelegten Koordinatensystem
- ineinander überführbar über Nullpunktverschiebungen
- Maschinennullpunkt (Ursprung des Maschinenkoordinatensystems) nicht verschiebbar
- zusätzliche Definition eines Maschinenreferenzpunktes, wenn kein Anfahren des Maschinennullpunktes als Referenz möglich oder unzweckmäßig
- Basis der Programmierung der Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück: meist Werkstücknullpunkt
- prinzipielle Übereinstimmung der Ausrichtung der Achsen des Werkstückkoordinatensystems mit der Festlegung des Maschinenkoordinatensystems
Ausnahme:
Drehmaschine → Werkstücknullpunkt im Schnittpunkt von Rotationsachse und Bezugskante der Längenbemaßung
Steuerungsarten
- Punkt zu Punkt-Steuerung
- Strecken-Steuerung
- Bahn-Steuerung
Punkt zu Punkt-Steuerung / PTP-Bewegung
(point-to-point (ptp))
- nacheinander erfolgende Positionierung durch die beteiligten Achsen
- Eingriff des Werkzeuges am Zielpunkt
- Anwendung: Durchführen von Arbeitsgängen nur an bestimmten Stellen des Werkstücks
- Beispiele: Bohrwerke Punktschweißmaschinen, Drückmaschinen oder Bestückungsmaschinen
Vorteil: Übergang von einem Punkt zum nächsten (Positionierung) mit hoher Geschwindigkeit (geringe Positionierzeit)
Streckensteuerung/Strecken-Bewegung
- nacheinander erfolgende Ausführung der Bewegungen durch die beteiligten Achsen (X,Y, Z)
- formgebender Eingriff des Werkzeuges
- Anwendung: Durchführen von Arbeitsgängen nur an bestimmten Stellen des Werkstücks (achsparallele Bearbeitung)
Beispiele: beim Nutenfräsen oder beim Drehen zylindrischer Wellen mit planparallelen Absätzen
Bahnsteuerung/Bahn-Bewegung (continous path (cp))
- Hinterlegung der Bahn im gesamten Bewegungsintervall als Funktion f(x, y, z)
- funktionsmäßiger Zusammenhang der Achsbewegungen
- im Allgemeinen: Zusammensetzung der Bahnkurven durch Geraden und Kreise
- gleichzeitige Bewegung in zwei oder mehreren Koordinaten
Vorteile:
- gleichzeitiges Bewegen aller Achsen möglich
- Anfahren beliebiger Kurven im Raum (2-3D-Bearbeitung) möglich
Interpolation und Approximation
Interpolation:
- Forderung: Hindurchlaufen der mathematischen Funktion durch sämtliche Stützpunkte
Approximation:
- Aufweichen der Forderung: Vorbeilaufen der entwickelten Funktionen oder der resultierenden Bahnkurve an den Stützpunkten mit einem Toleranzschlauch
Interpolationsarten
- Interpolation durch Geraden
- Interpolation bahnabschnittsweiser Kreisbögen oder Vollkreise
- Interpolation bahnabschnittsweiser Kreisbögen oder Vollkreise:
- Planung der Bahngeometrie (Grobinterpolation)
- Führung der Bewegung der Einzelachsen (Interpolation, Geschwindigkeitsführung)
Definition:
Stoß, Ruck
Stoß = theoretisch unendlicher Beschleunigungssprung (bei einem Knick der Wegkurve bzw. einem Sprung der Geschwindigkeitskurve)
Ruck = endlicher Beschleunigungssprung (bei einem Knick im Geschwindigkeitsverlauf oder bei tangentialem Ineinanderübergehen von 2 unterschiedlich gekrümmten Wegkurven
Condition Monitoring
steuerungsinterne Überwachungsaufgaben
Ziele:
höhere Maschinenverfügbarkeit durch Überwachungssysteme an Werkzeugmaschinen, bessere Planbarkeit bzw. Vermeidung notwendiger Stillstandszeiten zu Wartungszwecken
- Condition Monitoring = Methoden zur Zustandsüberwachung von Maschinen
- Basis: Prognosen bezüglich der Ausfallwahrscheinlichkeit einzelner Komponenten
- Nutzung verschiedenster Messprinzipien (Temperatur, Kraft, piezoelektrischer Effekt, Verlagerungen, Körperschall, Strom-/Leistungsaufnahme usw.)
