5. Technologiefunktionen mit Servoantrieben - FB E+I: Home

Die Bewegungsprofile werden im Speicher der Servo-SPS in Form von Stützstellen-Tabellen
abgelegt, wobei zwischen relativen und absolutem Datenmodell unterschieden wird:
‣ Beim relativen Datenmodell sind die Stützstellen äquidistant verteilt, d. h. der Abstand
zwischen zwei Stützstellen in X-Richtung (Leitwert) ist konstant.
‣ Beim absoluten Datenmodell sind die Stützstellen beliebig verteilt. Das absolute Datenmodell
ist flexibler als das relative Datenmodell, benötigt bei gleicher Stützstellenzahl aber mehr
Speicher als das relative Datenmodell. Der CamDesigner bietet die Möglichkeit, die Lage der
Stützpunkte entsprechend der Kurvenform zu optimieren.
Ähnlich wie bei der Technologiefunktion „Elektrische Welle“, kann zum Generieren einer
Leitfrequenz oder eines Leitwinkels ein virtueller Master bei der Technologiefunktion „Kurvenscheibe“
softwaremäßig realisiert werden. Da die verschiedenen Antriebe insbesondere bei der
Inbetriebnahme unabhängig voneinander betrieben werden müssen, muss der Masterantrieb von
dem übrigen Antriebsverbund abgekoppelt werden können. Die virtuelle Kupplung stellt eine
Software-Funktionalität zur Verfügung, mit der eine Achse vom Verbund bzw. Leitantrieb
getrennt und fliegend wieder eingekuppelt werden kann. Erst nach Beendigung des
Einkupplungsvorgangs hat der Slave seinen festen Bezug zum Master.
Servomotor
i
Y
R Z
-10 0-Position 10 20
Sollposition Y des Kurvenantriebs (Slave) in Abhängigkeit
vom Leitwinkel X des Masterantriebs
Bei der Erstellung des Bewegungsprofils des Kurvenantriebs müssen die Maximalwerte der
Drehzahl, der Drehzahländerung und des Drehmomentes berücksichtigt werden. Im Bewegungsprofil
dürfen kein Sprung und auch kein Knick vorkommen. Ein Sprung im Bewegungsprofil
würde einen Dirac-Funktion bei der Drehzahl und ein Knick im Bewegungsprofil einen Sprung
bei der Drehzahl und einen Dirac-Funktion bei der Drehzahländerung bedeuten. Sofern eine
Ruckbegrenzung gefordert wird, müssen die Übergänge im Bewegungsprofil aus Sin/Cos-
Funktionen oder Polynomen 3. Ordnung bestehen.
Die Sollposition s Y der Y-Achse ist eine Funktion des Leitwinkels X der X-Achse. Es gilt:
s f{ }
(5.23)
Y
X
Das Geschwindigkeitsprofil v Y der Y-Achse kann aus dem Bewegungsprofil und der Drehzahl
der X-Achse ermittelt werden.
dsY
df{ X}
dX
df{ X}
vY
2
nX
(5.24)
dt d
dt d
X
Für die Drehzahl des Kurvenantriebs gilt entsprechend der obigen Skizze und Gl. 5.24:
vY
i
df{ X}
i n
n
X
Y
(5.25)
2 R d
R
Z
X
Die Drehzahl n Y des Kurvenantriebs ist proportional dem Produkt aus der Tangentensteigung des
Bewegungsprofils df{ X }/d X und der Drehzahl der Leitachse n X .
Die Winkelbeschleunigung des Kurvenantriebs ergibt sich aus Gl. 5.25:
2
Y
Z
X
2
X
X
dnY
d f{ } dX
i nX
d f{ } 4
i
n
Y 2
2
(5.26)
dt d
dt R d
R
Z
2
X
2
X
2
Z
2
X
G. Schenke, 1.2013 Mechatronik FB Technik, Abt. E+I 83