Beschreibung

Prinzip

Die Ursache des Schleppfehlers ist die regelungstechnische Zeitverzögerung von Geschwindigkeit, Beschleunigung und Ruck im Lageregler zur berechneten Führungsgröße im Interpolator.

Die Vorsteuerung berechnet im Interpolator den sich theoretisch einstellenden Schleppfehler, der sich aufgrund der aktuellen Geschwindigkeit, Beschleunigung und Ruck im Lageregler ergeben würde. Daraus ermittelt sie einen Geschwindigkeitssollwert v_Vorsteuerung, der auf den Ausgang des Lagereglers addiert wird (siehe Abb. „Blockschaltbild der konventionellen Vorsteuerung“). Dieser zusätzliche Sollwert kann mit einem Faktor gewichtet werden.

Der aufgrund der Achsgeschwindigkeit zu erwartende Schleppfehler Δs_v ergibt sich nach der Beziehung:

Δs_v = v/K_v

Der aufgrund von konstanter Beschleunigung zu erwartende Schleppfehler Δs_a ergibt sich nach:

Δs_a = a*T_a/K_v

Der aufgrund von konstantem Ruck zu erwartende Schleppfehler Δs_j ergibt sich nach:

Δs_j = j+T_a/K_v²

Hierbei ist T_a die mechanische Zeitkonstante des Antriebs.

Alternativ können die in der Steuerung berechneten Sollgeschwindigkeiten und Sollbeschleunigungen als additive Geschwindigkeits- und Drehmomentsollwerte an den Antriebsregler übertragen werden und dort in die jeweiligen Regelkreise als additive Sollwerte eingespeist werden (siehe Abb. unten).

Vorsteuerungsarten

Die Steuerung unterscheidet aufgrund der Ursache des Schleppfehlers die Vorsteuerungsarten

• Geschwindigkeitsvorsteuerung
• Beschleunigungsvorsteuerung und
• Ruckvorsteuerung.

Alle Vorsteuerungsarten können getrennt voneinander aktiviert bzw. parametriert werden.

Vorsteuerung bei Spindeln

Bei Spindeln ist eine Vorsteuerung vor allem beim Gewindeschneiden mit endlos drehender Spindel erforderlich, da für das Erzielen eines guten Bearbeitungsergebnisses sowohl die Bahnachsen als auch die Spindel den Sollwertvorgaben möglichst schleppabstandsfrei folgen müssen.

Aktivierung

Der Parameter P-AXIS-00223 aktiviert die Vorsteuerung für jede Achse bzw. Spindel. Mit dem Setzen der entsprechenden Bits werden die Vorsteuerungsarten ausgewählt und zudem weitere Steuerungsinformationen aktiviert. Die Anwahl der Vorsteuerung erfolgt im NC-Programm.

Achtung

Es ist zu beachten, dass mit eingeschalteter Vorsteuerung die Achsen überschwingen können.

Die Parametrierung der Vorsteuerung ist deshalb sorgfältig vorzunehmen. Die Gewichtungsfaktoren in den Achsparameterlisten und im NC-Programm sind korrekt einzustellen.

Gewichtung

Die resultierende Vorsteuergröße kann mit 2 achsspezifischen Faktoren gewichtet werden. Mit den Parametern P-AXIS-00228 und P-AXIS-00229 wird die gesamte Vorsteuerung gewichtet.

Gewichtung_vorsteuerung = P-AXIS-00228/P-AXIS-00229

Die Beschleunigungsvorsteuerung kann zusätzlich mit einer Ersatzzeitkonstante T_a gewichtet werden, die aus den Parametern P-AXIS-00225 und P-AXIS-00226 bestimmt wird.

T_a = P-AXIS-00225/P-AXIS-00226

Die Ruckvorsteuerung kann ebenfalls mit einem Faktor

Gewichtung_{Ruckvorsteuerung} = P-AXIS-00337/P-AXIS-00338

gewichtet werden, die aus den Parametern P-AXIS-00337 und P-AXIS-00338 bestimmt wird.

Hinweis

Erfahrungsgemäß sollte die gesamte Vorsteuerung mit einem Faktor im Bereich 0.7–1 gewichtet werden. Bei Werten >1 eilt die Achse voraus und verschlechtert die Konturgenauigkeit.

Parametrierung für PROFIdrive-Antriebe

PROFIdrive-Antriebe benötigen zusätzlich die folgenden Parameter, die in den Achsparameterlisten einzustellen sind:

• P-AXIS-00092: Lagegeberinkremente pro Motorumdrehung
• P-AXIS-00165: Zeitversatz Sollwerte-Vorsteuerungsgrößen

Ferner kann bei den PROFIdrive-Antrieben mit dem Parameter P-AXIS-00223 ausgewählt werden, wie der berechnete Vorsteuerwert an den Antrieb übergeben wird:

• P-AXIS-00223, Bit 9 = 0: Der Vorsteuerwert wird als Schleppfehler in die Regelabweichung (XERR – Signal-Nr.25) einberechnet.
• P-AXIS-00223, Bit 9 = 1: Der Vorsteuerwert wird als Drehzahl im Drehzahlsollwert (NSOLL_B – Signal-Nr.7) einberechnet.

Achtung

SERCOS-Antriebe

Wenn bei SERCOS-Antrieben die Vorsteuerung nicht im Antrieb, sondern in der NC-Steuerung erfolgen soll, muss der Kv-Faktor in der Achsparameterliste gleich dem Kv-Faktor des SERCOS-Antriebs (IDN: S-0-0104) eingestellt werden.

Hinweis

Die Vorsteuerung wird bei SERCOS-Antrieben in der Regel im Antrieb selbst vorgenommen und mit folgenden Parametern eingestellt:

IDN: S-0-0296: Velocity feed forward gain

IDN: S-0-0348: Acceleration feed forward gain