Reglerentwurf für eine „Fliegende Säge“, die über ... - Matthias Lenord

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Einleitung 1-2 Abbildung 1-1 zeigt eine typische Anwendung aus der Metallverarbeitung. Aus einer Fertigungsstraße wird ein Rohr mit einer konstanten Geschwindigkeit herausgeführt. Es soll in der Bewegung auf vorwählbare Längen „fliegend“ geschnitten werden. Für den Schneidevorgang ist der Sägeschlitten auf die Geschwindigkeit des Rohres zu beschleunigen. Um die Beschleunigungsphase möglichst kurz zu halten, muß der Startzeitpunkt geschwindigkeitsabhängig vorverlagert werden. Der Sägeschnitt wird eingeleitet, wenn Istlänge = Sollänge länger als eine vorwählbare Zeit z.B. 0,1 s besteht. Nach dem Ausführen des Sägeschnitts wird der Sägeschlitten wieder geregelt in die Startposition zurückgefahren. Die Position des Sägeschlittens wird mit einem Drehgeber an der Antriebsspindel gemessen. Die Geschwindigkeit und Position des Rohrs wird mit einem auf dem Rohr laufenden Meßrad erfaßt. 1.2 Bewegung über ein Pleuelgestänge Wird der Sägeschlitten über ein Spindelgetriebe bewegt, muß an den Umkehrpunkten zwischen Vorwärts- und Rückwärtsbewegung eine Bremsbeschleunigung auf die Geschwindigkeit Null und eine erneute Beschleunigung in Gegenrichtung erfolgen. Dieser Vorgang kostet Energie und Zeit und beansprucht den Motor unnötig. Nach einem neuen Konzept soll die Säge deshalb über ein Pleuelgestänge bewegt werden. Hier entfällt die Bremsung und Beschleunigung in Gegenrichtung. Die Rückführung des Sägeschlittens ist Bestandteil des mechanischen Systems. Anwendung findet dieses Konzept daher bei sehr schnellen Positioniervorgängen. Es sind durchaus Positionierzeiten im Bereich von 300 ms möglich. Sägeschlitten v(t) v Werkstück Abbildung 1-2: Fliegende Säge mit Pleuelgestänge 0 M Servomotor Nachteil dieses Konzepts ist, daß die Regelung des Systems die Koordinatentransformation von den Rotationskoordinaten der Kurbel in die Transversalkoordinaten des Schlittens berücksichtigen muß. Das System ist nichtlinear. So muß der Motor z.B. bei Gleichlauf von Sägeschlitten und Werkstück immer noch eine Beschleunigung auf die Kurbel ausüben.
Einleitung 1-3 In dieser Diplomarbeit wird ein Pleuelgestänge zugrunde gelegt, das bei einer spanischen Firma eingesetzt wird und Metallstücke für Kühlkörper schneidet. Die Aufgabe wird zur Zeit durch ein rein mechanisches System realisiert und soll durch ein flexibleres mikroprozessorgesteuertes Konzept abgelöst werden.
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