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7.3 Auslegung und Integration einer Kraftregelung
schehen oder über Zusatzachsen, die im Schweißkopf integriert sind. Bei der in
dieser Arbeit verwendeten Maschine erfolgt dies über die Maschinenachsen. Ein
entsprechendes System kommt z. B. auch beim kraftgeregelten Schweißbetrieb
von Schwerlastrobotern zum Einsatz (VOELLNER 2010). Wie bereits in Abschnitt
4.2 erläutert, werden die Positionierungsbewegungen durch Vorschubantriebe
realisiert. Deren Aufbau und Funktionsweise sowie deren Abbildung in
Simulationsmodellen (siehe Abschnitt 4.3.7) wurden bereits im Detail erläutert.
Die Integration einer Kraftregelung erfordert nun die Erweiterung des
kaskadierten Lageregelkreises um einen Kraftregelkreis. Dieser berechnet aus
den gemessenen Kraftwerten die Eingangsdaten des Lageregelkreises.
Die Kraftmessung erfolgt jedoch nicht über zusätzliche Kraftmesssysteme, sondern
über die Messung der Motorströme der Vorschubmotoren (siehe Abbildung
7-7). Diese Werte werden für den Stromregelkreis bereits verwendet und stehen
demnach ohne große Anpassungen der Steuerung zur Verfügung. Sie dienen direkt
zur Erzeugung des Sollwertes für den Lageregelkreis, ohne sie in einen
Kraftwert umzurechnen. Dies ist zulässig, da durch die Drehmomentkonstante
des Vorschubmotors und die Übersetzung des Kugelgewindetriebes ein nahezu
linearer Zusammenhang zwischen Strom und Vorschubkraft herrscht.
F soll
-
Kraftregler
x soll
-
Lageregler Drehzahlregler
nsoll Isoll
-
nist xist Fist Abbildung 7-7: Erweiterung eines kaskadierten Lageregelkreises um einen
Kraftregler
Es handelt sich demnach eher um eine dem Lageregelkreis überlagerte Stromregelung.
Im Folgenden wird trotzdem weiterhin der Begriff „Kraftregelung“ verwendet,
um eine Verwechslung mit dem Stromregelkreis des kaskadierten Lageregelkreises
zu vermeiden.
147
-
Stromregler
i ist
Motor
Kraftregelkreis Strom-, Drehzahl- und Lageregelkreis
M
Mechanik