專利名稱：軸控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于調(diào)節(jié)工件與機(jī)械工具的工具在軸方向上的相對(duì)位 置和/或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方法，其中，在基本軸控制系統(tǒng)的第一控制器中產(chǎn)生關(guān) 于包括一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)器的基本軸的致動(dòng)變量，在輔助軸控制系統(tǒng)的第二 控制器中產(chǎn)生關(guān)于至少一個(gè)包括驅(qū)動(dòng)器的、動(dòng)態(tài)性更高的輔助軸的致動(dòng)變
量；還涉及一種機(jī)械工具，具體用于執(zhí)行該方法。
背景技術(shù)：
例如， 一種上述裝置從US 5,801,939中可知。
在機(jī)械工具中，例如，借助于驅(qū)動(dòng)器和機(jī)械部件將用以加持工具或激 光處理頭的工具加持器作為工具在特定的軸方向上移動(dòng)，所述機(jī)械部件可 以結(jié)合到該工具加持器與驅(qū)動(dòng)器之間，例如為能夠固定該加持工具或激光 處理頭的齒輪或門架。該軸經(jīng)常能夠被縮寫為工具軸，或簡(jiǎn)單地縮寫為軸。 作為替代或者附加地，可以借助于驅(qū)動(dòng)器在特定軸方向上移動(dòng)工件。該軸 經(jīng)常被縮寫為工件軸，或簡(jiǎn)單地縮寫為軸。如果有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器在同一軸方 向上動(dòng)作，則一個(gè)驅(qū)動(dòng)器經(jīng)常具有較低的動(dòng)態(tài)性，其通常被稱為主軸或者 基軸(fimdamentalaxis)，第二個(gè)驅(qū)動(dòng)器經(jīng)常具有較高的動(dòng)態(tài)性，其通常被稱 為輔助軸。更為常用的術(shù)語(yǔ)是"基本軸(basic axis)"。 一個(gè)基本軸能夠包含 一個(gè)或多個(gè)基軸，即，具有相對(duì)較低的動(dòng)態(tài)性，并且在總合成方向上動(dòng)作。 由于處理結(jié)果是與工具和工件之間的相對(duì)移動(dòng)相對(duì)應(yīng)的，因而工具或工件 是否被移動(dòng)并不重要。
機(jī)械工具上的基軸經(jīng)常較大，因?yàn)樗鼈儽仨氁苿?dòng)其他軸和構(gòu)建在其上 的附件。這就導(dǎo)致較大的移動(dòng)質(zhì)量和較低的機(jī)械特征頻率。因此，相對(duì)于 所能實(shí)現(xiàn)的速度和加速度，以及相對(duì)于控制電路的動(dòng)態(tài)性和由此得到的動(dòng) 態(tài)軸精度而言，這些基軸的動(dòng)態(tài)性是非常有限的。進(jìn)而，基軸實(shí)現(xiàn)較大的 行程路徑(traverse path)。如果使用這些基軸來(lái)使處理頭與工件之間的距離保
持恒定，則該距離控制表現(xiàn)出非常有限的控制電路的動(dòng)態(tài)性。
如果短沖程(stroke)輔助軸安裝的非?？拷^的工具中心點(diǎn)(TCP)以 便控制與工件之間的距離，則該軸必須僅移動(dòng)相對(duì)較小的質(zhì)量，并且因此 能夠進(jìn)行快速移動(dòng)且實(shí)現(xiàn)較高的控制電路的動(dòng)態(tài)性。在具有例如5個(gè)自由 度的機(jī)械上，改變了TCP與工件之間距離的輔助軸的位置變化，產(chǎn)生類似 可變工具長(zhǎng)度的效果。這對(duì)于機(jī)械的路徑精度有不利影響。
從US 5，801，939中可知一種設(shè)備，其具有用于粗定位的裝置(基軸)和用 于細(xì)定位的裝置(輔助軸)。求和元件將這兩個(gè)裝置造成的移動(dòng)相加。檢測(cè)元 件產(chǎn)生描述總體移動(dòng)的信號(hào)。將該信號(hào)與一個(gè)設(shè)定值相比較，并且將偏差(軸 裝配的控制誤差)作為輸入信號(hào)饋送至這兩個(gè)裝置。在用于粗定位的裝置中 模擬該用于細(xì)定位的裝置。軸的計(jì)算機(jī)模擬造成了控制裝置中的相應(yīng)計(jì)算 開支，并總是展現(xiàn)相對(duì)于實(shí)際軸的偏差。未測(cè)量輔助軸的實(shí)際值。取而代 之的是，將軸裝配的控制誤差與所模擬的附加軸位置的比例相加的結(jié)果饋 送至基軸。
US 5,109,148描述了一種定位裝置，其包括兩個(gè)用于調(diào)節(jié)工具與工件之 間相對(duì)位置的獨(dú)立裝置。為此，該裝置包括兩個(gè)彼此獨(dú)立的位置控制電路。 用于較低動(dòng)態(tài)性驅(qū)動(dòng)器(基軸)的第一控制電路經(jīng)由過(guò)濾器接收帶寬有限的 位置設(shè)定值，并使用這些值"粗略地"調(diào)節(jié)所希望的位置(相對(duì)位置)，艮P， 在其有限的動(dòng)態(tài)性范圍之內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。將基本軸不能動(dòng)態(tài)執(zhí)行的分量發(fā)送 至第二控制電路(輔助軸)。輔助軸由此獲得位置受控的基軸所不能執(zhí)行的任 務(wù)將在此過(guò)程中的所有這些分量變換為所希望的相對(duì)位置上。因此，借 助于確定實(shí)際位置與所希望的相對(duì)位置之間的偏差這一事實(shí)，使用基軸的 實(shí)際位置計(jì)算出輔助軸的設(shè)定值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種方法和裝置，采用該方法和裝置，使用輔助 軸的高動(dòng)態(tài)性和基軸的較大行程路徑，來(lái)產(chǎn)生所希望的TCP移動(dòng)，并同時(shí) 實(shí)現(xiàn)機(jī)械的較高路徑精度。
該問(wèn)題是通過(guò)在開頭處所提及的該類型方法來(lái)解決的，其中，在第三 控制器中產(chǎn)生第三致動(dòng)變量，其被饋送至輔助軸控制系統(tǒng)和基本軸控制系
統(tǒng)。因此，能夠斷開整個(gè)系統(tǒng)的控制和兩個(gè)軸的共同操作之間的關(guān)系。此 外，將第一和第二控制器的控制帶寬加在一起?；据S和輔助軸在它們的 動(dòng)作中，以機(jī)械方式彼此前后配置，基本軸的移動(dòng)能夠得自于多個(gè)基軸的 同時(shí)移動(dòng)?；据S控制系統(tǒng)的控制器確保了在需要時(shí)，基本軸在其動(dòng)態(tài)界 限范圍之內(nèi)實(shí)現(xiàn)較大的行程路徑。輔助軸控制系統(tǒng)的控制器產(chǎn)生了較高的 動(dòng)態(tài)性和控制帶寬，由此產(chǎn)生了高精度。根據(jù)本發(fā)明的方法能夠用于例如 距離控制。然而，在各種情況中，該方法也能夠用于多個(gè)軸對(duì)，用以進(jìn)行 路徑操作，所述軸對(duì)包括基本軸和輔助軸。對(duì)此需要彼此咬合的共同操作 的軸對(duì)的動(dòng)態(tài)性。
在本方法的優(yōu)選變化例中，能夠規(guī)定，采用以下方式來(lái)在第三控制器 中確定致動(dòng)變量設(shè)置在輔助軸上的工件或工件處于相對(duì)于其在輔助軸上 的行程路徑的一個(gè)預(yù)設(shè)位置，優(yōu)選的是中心位置。因此，輔助軸，更確切 地說(shuō)是輔助軸所移動(dòng)的工件或工件，在穩(wěn)定狀態(tài)中盡可能微小地偏離一個(gè) 預(yù)設(shè)位置。作為該測(cè)量的結(jié)果，提高了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法的機(jī)械的路 徑精度。
特別優(yōu)選的是，確定輔助軸的實(shí)際值，并將其饋送至第三控制器。由 于在第三控制器中僅使用所測(cè)量的實(shí)際值來(lái)控制基本軸速度，因此能夠?qū)?輔助軸的偏差，更確切地說(shuō)是輔助軸所移動(dòng)的工件或工件的偏差，調(diào)節(jié)到 一個(gè)固定值，例如，輔助軸的中心位置。
在本發(fā)明的一個(gè)變化例中，能夠規(guī)定，將第三控制器的致動(dòng)變量按照 彼此相反的方式分別饋送至基本軸控制系統(tǒng)和輔助軸控制系統(tǒng)。由此，第 三控制器能夠改變輔助軸的位置，例如設(shè)置在其上的工具，同時(shí)不會(huì)影響 與工件之間的距離。這就允許第三控制器調(diào)節(jié)輔助軸(可由輔助軸移動(dòng)的工 具或工件)在靜態(tài)情況下的恒定位置。換而言之，可以調(diào)節(jié)輔助軸的次級(jí)條 件(例如，輔助軸在穩(wěn)定狀態(tài)中應(yīng)該在中心位置)，而不會(huì)明顯影響高級(jí)控制。
具體而言，由于以下原因使得這種情況可行在基本軸控制系統(tǒng)中將 第一控制器和第三控制器的致動(dòng)變量相加并將相加之和作為結(jié)果致動(dòng)變量 饋送至基本軸，并且在輔助軸控制系統(tǒng)中用第二控制器的第一致動(dòng)變量減 去第三控制器的致動(dòng)變量并將差值作為結(jié)果致動(dòng)變量饋送至輔助軸。
在本方法的一個(gè)有利的變化例中，能夠規(guī)定，對(duì)所述相對(duì)位置和/或者
相對(duì)移動(dòng)給出設(shè)定值，檢測(cè)或確定所述相對(duì)位置和域者相對(duì)移動(dòng)的實(shí)際值， 并且將差值作為輸入變量饋送至所述第一和第二控制器。其他變量也能夠 輸入所測(cè)量的實(shí)際值，例如，基本軸和輔助軸的位置，部件幾何結(jié)構(gòu)與映
射該部件幾何結(jié)構(gòu)的NC程序之間的偏差。
特別優(yōu)選的是，第一和第二控制器執(zhí)行位置控制，并且第三控制器執(zhí) 行隨動(dòng)控制。采用該隨動(dòng)控制器，可以將穩(wěn)定狀態(tài)中的輔助軸調(diào)節(jié)到一個(gè) 預(yù)設(shè)位置。通過(guò)這三個(gè)控制器的協(xié)作，可以實(shí)現(xiàn)較大的行程路徑，同時(shí)具 有較高的動(dòng)態(tài)性和精度。輔助軸在穩(wěn)定狀態(tài)中具有較小的行程路徑和恒定 位置。
如果第一控制器被參數(shù)化為比基本軸所允許的弱，則使用基本軸的位 置控制來(lái)過(guò)濾其不能實(shí)現(xiàn)的設(shè)定值分量。被調(diào)節(jié)的"弱"的位置控制表示 低通。在任何情況下都存在位置控制。因此無(wú)需單獨(dú)的低通，這種單獨(dú)的 低通例如在現(xiàn)有技術(shù)中提供。除此之外，這樣還省卻了其參數(shù)化操作。
在本發(fā)明的一個(gè)變化例中，能夠規(guī)定，基于用于基本軸的所述結(jié)果致 動(dòng)信號(hào)，執(zhí)行用于將所述基本軸移動(dòng)分配給多個(gè)基軸的變換。例如，可以 借助于NC控制，通過(guò)適當(dāng)?shù)淖儞Q將要由基本軸執(zhí)行的移動(dòng)分配給多個(gè)基 軸，并采用能夠?qū)崿F(xiàn)所希望的基本軸的移動(dòng)的方式，來(lái)控制這些基軸的驅(qū) 動(dòng)器。
同樣在本發(fā)明范圍之內(nèi)的是一種機(jī)械工具，其具有基本軸控制系統(tǒng)和 輔助軸控制系統(tǒng)，其中，所述基本軸控制系統(tǒng)包括第一控制器，所述第一 控制器用于確定關(guān)于基本軸的致動(dòng)變量，所述基本軸包括用于在軸方向上 移動(dòng)工具或工件的一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)器，所述輔助軸控制系統(tǒng)包括第二控制 器，所述第二控制器用于確定關(guān)于輔助軸的致動(dòng)變量，所述輔助軸包括用 于在同一軸方向上移動(dòng)工具或工件的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，其中，提供了用于 產(chǎn)生第三致動(dòng)變量的第三控制器，所述第三致動(dòng)變量被饋送至所述基本軸 控制系統(tǒng)和所述輔助軸控制系統(tǒng)。輔助軸例如用于控制處理頭與工件之間 的距離，輔助軸安裝在該機(jī)械的軸的TCP附近，并且在與由該機(jī)械的一個(gè) 或多個(gè)基軸的移動(dòng)所合成的移動(dòng)相同方向上進(jìn)行動(dòng)作。(各個(gè)基軸不必在同 一方向上動(dòng)作)。該輔助軸具有相對(duì)較小的行程路徑，但另一方面具有較高 的動(dòng)態(tài)性。通過(guò)具有較大沖程但具有較低動(dòng)態(tài)性和精度的基本軸的移動(dòng)，
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來(lái)改變工具(處理頭)與工件之間的距離。作為替代或者附加地，可以通過(guò)僅 具有較小行程但具有較高動(dòng)態(tài)性的輔助軸的移動(dòng)，來(lái)改變?cè)摼嚯x。對(duì)于基 本軸和輔助軸的整體控制就好像形成了用于致動(dòng)變量的高通/低通過(guò)濾器。 因此，基本軸和輔助軸的動(dòng)態(tài)性彼此互補(bǔ)?；据S被大大削弱。對(duì)于時(shí)間 最優(yōu)的處理而言，可以在以下不同操作模式之間進(jìn)行臨時(shí)切換僅使用基 本軸、僅使用輔助軸、或者協(xié)同操作。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，能夠提供用于測(cè)量輔助軸的實(shí)際值的裝置，該 裝置將輔助軸控制系統(tǒng)的實(shí)際量饋送至第三控制器。因此，可以將輔助軸， 更準(zhǔn)確地說(shuō)是輔助軸所移動(dòng)的工具或工件，調(diào)節(jié)到沿著其行程路徑的一個(gè) 預(yù)設(shè)位置上。
優(yōu)選地，第一和第二控制器設(shè)計(jì)為位置控制器，第三控制器設(shè)計(jì)為隨 動(dòng)控制器。在可能的動(dòng)態(tài)范圍之內(nèi)，可以借助于基本軸控制系統(tǒng)的位置控 制器，直接對(duì)工件與工具之間的距離偏差作出反應(yīng)。由于基本軸控制系統(tǒng) 的帶寬非常有限，因此基本軸移動(dòng)的精度持續(xù)較低，但其實(shí)現(xiàn)了較大沖程 的移動(dòng)分量。
還將該距離或整體位置偏移饋送至輔助軸控制系統(tǒng)的位置控制器。輔 助軸的移動(dòng)是在與基本軸的移動(dòng)相同方向上動(dòng)作的。由此，將基本軸和輔 助軸采用機(jī)械方式彼此前后連接。在TCP處將它們的移動(dòng)分量加在一起。 輔助軸控制系統(tǒng)的位置控制器實(shí)現(xiàn)了整體控制的較高帶寬。
該隨動(dòng)控制器按照彼此相反的方式分別在基本軸控制系統(tǒng)和輔助軸控 制系統(tǒng)上動(dòng)作。因此，能夠改變例如輔助軸的位置，更精確地說(shuō)是設(shè)置在 輔助軸上的工件的位置，而不會(huì)影響與工件之間的距離。因此，這就允許 隨動(dòng)器調(diào)節(jié)在穩(wěn)定狀態(tài)中的輔助軸的恒定位置。此外，隨動(dòng)控制器采用有 限方式，在輔助軸必須執(zhí)行的沖程上進(jìn)行動(dòng)作。
為此，優(yōu)選地，基本軸控制系統(tǒng)包括第一組合元件，在該第一組合元 件中，根據(jù)第一控制器和第三控制器的致動(dòng)變量來(lái)確定關(guān)于基本軸的致動(dòng) 變量，并且輔助軸控制系統(tǒng)包括第二組合元件，在該第二組合元件中，根 據(jù)第二和第三控制器的致動(dòng)變量來(lái)確定關(guān)于輔助軸的致動(dòng)變量。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，提供了比較裝置，其根據(jù)設(shè)定值和實(shí)際值而產(chǎn) 生偏差，并將該偏差饋送至基本軸控制系統(tǒng)和輔助軸控制系統(tǒng)。由此將該
控制誤差饋送至這兩個(gè)控制系統(tǒng)，并且這兩個(gè)控制系統(tǒng)努力減小該誤差。
在本發(fā)明的一個(gè)有利實(shí)施例中，提供了用于測(cè)量基本軸的實(shí)際值的裝 置，其連接到用于確定所述實(shí)際值的元件，所述元件還連接到所述的用于 測(cè)量輔助軸的實(shí)際值的裝置，所述的用于測(cè)量基本軸的實(shí)際值的裝置確定 被饋送至所述比較裝置中的所述實(shí)際值。由此，考慮到基本軸和輔助軸的
位置以及任何其他作用變量，例如，實(shí)際工件的高度輪廓和存儲(chǔ)在NC程序 中的高度輪廓之間的偏差，來(lái)確保最佳反饋。
本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)來(lái)自于以下在參考附圖對(duì)本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例 描述以及權(quán)利要求，其中附圖示出了對(duì)于本發(fā)明而言重要的細(xì)節(jié)。各個(gè)特 征能夠分別單獨(dú)實(shí)現(xiàn)，或者可以在本發(fā)明的變化例中以任意組合實(shí)現(xiàn)為一 組特征。


在附圖中示意性地示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，以下將參考附圖對(duì)器 進(jìn)行更為詳細(xì)的描述。在附圖中
圖l示出了第一機(jī)械工具，以及可以沿著兩個(gè)軸方向移動(dòng)的工件； 圖2示出了一種機(jī)械工具，其帶有可以沿著兩個(gè)軸方向移動(dòng)的工具； 圖3示出了一種具有5個(gè)軸方向的機(jī)械工具； 圖4示出了一種具有6個(gè)軸方向的機(jī)械工具；
圖5示出了一種具有4個(gè)軸方向的機(jī)械工具以及一個(gè)可移動(dòng)工件；
圖6示出了圖示說(shuō)明在不考慮其他作用變量的情況下，基本軸和輔助
軸的控制概念的方框圖7示出了圖示說(shuō)明在考慮其他作用變量的情況下，基本軸和輔助軸
的控制概念的方框具體實(shí)施例方式
圖l示出了機(jī)械工具l，其中，工件2可以沿軸方向3、 4移動(dòng)。工具 加持器5能夠容納工具(未示出)，并且也能在軸方向4上移動(dòng)。用于在軸3、 4上動(dòng)作的工件的驅(qū)動(dòng)器以及可以與其協(xié)作的機(jī)械部件能夠被稱為工件軸。 在軸方向4上動(dòng)作的工具加持器5的驅(qū)動(dòng)器能夠被稱為機(jī)械軸。
圖2示出了另一機(jī)械工具10，其中，工件ll的位置固定。門架12可 以沿著軸方向13移動(dòng)。裝置14置于門架12上，在裝置14上進(jìn)而設(shè)置了 工具加持器14，，其能夠加持一工具?？梢栽谳S方向15上移動(dòng)裝置14(并且 由此移動(dòng)該工具)。工具加持器14'可以在軸方向13上相對(duì)于裝置14移動(dòng)。 從圖2中可以看到，裝置14的質(zhì)量比門架12小。因此，與門架在軸方向 13上的移動(dòng)相比，能夠更快地進(jìn)行在軸方向15上的移動(dòng)。然而，能夠利用 工具加持器14，進(jìn)行在軸方向13上的高動(dòng)態(tài)性移動(dòng)。
圖3示出了機(jī)械工具20，其中，臂21可以沿著軸方向24移動(dòng)。裝置 23可以在軸方向24上沿著臂21移動(dòng)。裝置23還可以在軸方向25上移動(dòng)。 直角坐標(biāo)系中的X、 Y和Z方向分別由軸方向22、 24和25定義。伸長(zhǎng)臂 26可以在軸方向27上旋轉(zhuǎn)。伸長(zhǎng)臂26上設(shè)置了激光切割頭28，其進(jìn)而可 以在軸方向29上旋轉(zhuǎn)。迄今為止通過(guò)參考圖l一3所描述的各個(gè)軸都代表 基軸。
在圖1一5的所有機(jī)械中，考慮輔助軸是具有以下功能的所有軸其允 許TCP和工件之間在基軸方向上的相對(duì)移動(dòng)，由此呈現(xiàn)出比基軸更高的動(dòng) 態(tài)性。優(yōu)選地，這些軸都是在較小重量的TCP或工件軸附近的較小重量的 工具軸。
一個(gè)示例性實(shí)施例可以通過(guò)伸長(zhǎng)臂27的長(zhǎng)度變化或者頭28圍繞29的 方向改變來(lái)實(shí)現(xiàn)，伸長(zhǎng)臂27的長(zhǎng)度變化或者頭28圍繞29的方向改變?cè)斐?了TCP的變換。在小角度的情況下，可以忽略工件上的定向誤差。在距離 控制的情況下，輔助軸將必須在光束發(fā)出的方向25a上動(dòng)作。
圖4的圖示與圖3類似，提供了相同的軸方向22、 24、 25、 27、 29。 另外，提供了軸方向30，工件能夠圍繞該軸方向30轉(zhuǎn)動(dòng)。
在圖5中示出了機(jī)械工具的另一實(shí)施例。裝置42可以在門架41上沿 軸方向43移動(dòng)。還可以在軸方向44上對(duì)裝置42進(jìn)行高度調(diào)節(jié)。伸長(zhǎng)臂45 可以在軸方向46上旋轉(zhuǎn)，并且激光切割頭47可以在軸方向48上旋轉(zhuǎn)。在 軸方向43、 44、 46、 48上動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)器可以被稱為機(jī)械軸，而在軸方向49 上動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)器可以被稱為工件軸，這是因?yàn)楣ぜ?0可以沿該軸移動(dòng)。由 此，例如產(chǎn)生了基軸。在采用本發(fā)明的方式的機(jī)械工具的情況下，對(duì)于軸 方向(該軸方向可以是幾個(gè)基軸方向的合成方向)必須至少存在第二調(diào)節(jié)機(jī)
構(gòu)。在圖5中，這可以通過(guò)門架41也可以在軸方向49上移動(dòng)這一事實(shí)來(lái) 實(shí)現(xiàn)。
應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案并非綁定于工具或工件軸的任 何特定配置。
圖6示出了控制器結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化示意性實(shí)施例，該控制器能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù) 本發(fā)明的方法的基本思想。將設(shè)定值h^輸入到比較裝置60。在比較裝置 60中，將該設(shè)定值與實(shí)際值hist進(jìn)行比較。將偏差饋送至基本軸控制系統(tǒng) 61以及輔助軸控制系統(tǒng)62?；据S控制系統(tǒng)61包括第一控制器63，其根 據(jù)該偏差產(chǎn)生基本軸64的致動(dòng)變量，基本軸64包括至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)器64a。
輔助軸控制系統(tǒng)62包括第二控制器65，其根據(jù)該偏差產(chǎn)生輔助軸66 的第二致動(dòng)變量，該輔助軸66包括至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)器66a。第一和第二控制 器63， 65被設(shè)計(jì)為位置控制器。
在用于測(cè)量輔助軸的實(shí)際值的裝置67中，測(cè)量輔助軸66的實(shí)際值， 例如，工具的沿著其在輔助軸66內(nèi)的行程路徑的位置。將該實(shí)際值饋送至 第三控制器68，第三控制器68被設(shè)計(jì)為隨動(dòng)控制器(follow-up-controller)。 第三控制器68采用以下方式來(lái)確定一個(gè)致動(dòng)變量輔助軸66在靜態(tài)情況 下處于一個(gè)預(yù)設(shè)位置。這想要表達(dá)的意思是例如，可以借助于輔助軸66 移動(dòng)的工具在靜態(tài)情況下處于沿著其在輔助軸66內(nèi)的行程路徑的一個(gè)預(yù)設(shè) 位置。將由此確定的致動(dòng)變量按照彼此相反的方式分別饋送至基本軸控制 系統(tǒng)61和輔助軸控制系統(tǒng)62。這意思是在基本軸控制單元61的組合元 件69中，將第三控制器68所確定的致動(dòng)變量與第一控制器63所確定的致 動(dòng)變量相加，并將結(jié)果致動(dòng)變量饋送至基本軸64。與此相反，在組合元件 70中，用第二控制器所確定的致動(dòng)變量減去第三控制器68所確定的致動(dòng)變 量，并將結(jié)果致動(dòng)變量饋送至附加軸66。
所述結(jié)果致動(dòng)變量能夠直接饋送至輔助軸66或者基本軸64的一個(gè)或 多個(gè)驅(qū)動(dòng)器64a、 66a。然而，可以設(shè)想的是，將這些致動(dòng)變量饋送至用于 實(shí)現(xiàn)由這些致動(dòng)變量所描述的移動(dòng)的相應(yīng)裝置中。例如，在基本軸64中可 以提供NC控制器，作為一個(gè)這種裝置，所述NC控制器采用適當(dāng)?shù)淖儞Q將 基本軸64的移動(dòng)分配到多個(gè)基軸上，并采用產(chǎn)生所希望的基本軸64的移 動(dòng)的方式，來(lái)控制這些基軸的驅(qū)動(dòng)器。
在用于測(cè)量基本軸的實(shí)際值的裝置71中，測(cè)量基本軸的位置，例如， 固定輔助軸處的點(diǎn)。將該測(cè)量值如同用于測(cè)量輔助軸的實(shí)際值的裝置67的 測(cè)量值一樣，饋送至用于確定實(shí)際值的元件72。由此得到軸裝配的整體位 置，該位置被饋送至比較裝置60。
在距離控制的情況下(圖7)，所測(cè)量的值hist由軸裝配的整體位置和輔 助作用變量(用箭頭73指示)組成，輔助作用變量即在工件的實(shí)際高度輪廓 與NC程序中所存儲(chǔ)的工件的高度輪廓之間的偏差。
權(quán)利要求
1、一種方法，用于調(diào)節(jié)工件(2，11，50)與機(jī)械工具(1，10，20)的工具(28)之間在軸方向上的相對(duì)位置和/或者相對(duì)移動(dòng)，其中，在基本軸控制系統(tǒng)(61)的第一控制器(63)中，產(chǎn)生關(guān)于包括一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)器(64a)的基本軸(64)的致動(dòng)變量，在輔助軸控制系統(tǒng)(62)的第二控制器(65)中，產(chǎn)生關(guān)于包括至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)器(66a)的具有較高動(dòng)態(tài)性的輔助軸(66)的致動(dòng)變量，其特征在于，在第三控制器(68)中產(chǎn)生第三致動(dòng)變量，其被饋送至所述輔助軸控制系統(tǒng)(62)和所述基本軸控制系統(tǒng)(61)。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第三控制器(68)中 確定所述致動(dòng)變量，該確定的方式使得設(shè)置在所述輔助軸(66)上的所述工 具(28)或工件(2， 11， 50)處于相對(duì)于其在所述輔助軸(66)上的行程路徑的一 預(yù)設(shè)位置，優(yōu)選地是中心位置。
3、 如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，檢測(cè)所述輔助軸(66) 的實(shí)際值，并將其饋送至所述第三控制器(68)。
4、 如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，將所述第三控制器 (68)的致動(dòng)變量按照彼此相反的方式分別饋送至所述基本軸控制系統(tǒng)(61)和 所述輔助軸控制系統(tǒng)(62)。
5、 如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在所述基本軸控制 系統(tǒng)(61)中，將所述第一控制器(63)的致動(dòng)變量和所述第三控制器(68)的致 動(dòng)變量相加，并將該相加之和作為結(jié)果致動(dòng)變量饋送至所述基本軸(64)，并 且，用所述第二控制器(65)的致動(dòng)變量減去所述第三控制器(68)的致動(dòng)變量， 并將該差值作為結(jié)果致動(dòng)變量饋送至所述輔助軸(66)。
6、 如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，對(duì)所述相對(duì)位置和 /或者所述相對(duì)移動(dòng)給出設(shè)定值(hsou)，檢測(cè)或確定所述相對(duì)位置和/或者所述相對(duì)移動(dòng)的實(shí)際值(hisO，并且將該差值作為輸入變量饋送至所述第一和第二控制器(63， 65)。
7、 如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述第一和第二控 制器(63， 65)執(zhí)行位置控制，并且所述第三控制器(68)執(zhí)行隨動(dòng)控制。
8、 如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述第一控制器(63) 被參數(shù)化為比所述基本軸(64)所允許的弱。
9、 如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，基于用于所述基本 軸(64)的結(jié)果致動(dòng)信號(hào)，執(zhí)行用于將所述基本軸移動(dòng)分配給多個(gè)基軸的變 換。
10、 一種機(jī)械工具(l， 10， 20)，具體用于執(zhí)行如權(quán)利要求1到9中任 一項(xiàng)所述的方法，其具有基本軸控制系統(tǒng)(61)和輔助軸控制系統(tǒng)(62)，其中， 所述基本軸控制系統(tǒng)(61)包括第一控制器(63)，所述第一控制器(63)用于確 定基本軸(64)的致動(dòng)變量，所述基本軸(64)包括用于在軸方向上移動(dòng)工具(28) 或工件(2, 11， 50)的一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)器(64a)，所述輔助軸控制系統(tǒng)(62)包 括第二控制器(55)，所述第二控制器(55)用于確定輔助軸(66)的致動(dòng)變量， 所述輔助軸(66)包括用于在同一軸方向上移動(dòng)工具(28)或工件(2， 11， 50)的 一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)器(66a)，其特征在于，提供了用于產(chǎn)生第三致動(dòng)變量的第 三控制器(68)，所述第三致動(dòng)變量被饋送至所述基本軸控制系統(tǒng)(61)和所述 輔助軸控制系統(tǒng)(62)。
11、 如權(quán)利要求10所述的機(jī)械工具，其特征在于，提供了用于測(cè)量所 述輔助軸的實(shí)際值的裝置(67)，其將所述輔助軸控制系統(tǒng)(62)的實(shí)際量饋送 至所述第三控制器(68)。
12、 如權(quán)利要求10或11所述的機(jī)械工具，其特征在于，所述第一和 第二控制器(63， 65)被設(shè)計(jì)為位置控制器，所述第三控制器(68)被設(shè)計(jì)為隨 動(dòng)控制器。
13、 如權(quán)利要求10到12中任一項(xiàng)所述的機(jī)械工具，其特征在于，所 述基本軸控制系統(tǒng)(61)包括第一組合元件(69)，在所述第一組合元件(69)中， 根據(jù)所述第一控制器(63)和所述第三控制器(68)的致動(dòng)變量確定關(guān)于所述基 本軸的致動(dòng)變量，并且所述輔助軸控制系統(tǒng)(62)包括第二組合元件(70)，在 所述第二組合元件(70)中，根據(jù)所述第二和第三控制器(65， 68)的致動(dòng)變量 確定關(guān)于所述輔助軸(66)的致動(dòng)變量。
14、 如權(quán)利要求10到13中任一項(xiàng)所述的機(jī)械工具，其特征在于，提 供了比較裝置(60)，其根據(jù)設(shè)定值(hs。u)和實(shí)際值(hist)而產(chǎn)生偏差，并將該偏 差饋送至所述基本軸控制系統(tǒng)(61)和所述輔助軸控制系統(tǒng)(62)。
15、 如前述任一權(quán)利要求所述的機(jī)械工具，其特征在于，提供了用于 測(cè)量所述基本軸的實(shí)際值的裝置(71)，其連接到用于確定所述實(shí)際值的元件 (72)，所述元件還連接到所述的用于測(cè)量所述輔助軸的實(shí)際值的裝置(67)， 所述裝置(71)確定饋送至所述比較裝置(60)中的所述實(shí)際值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種方法，用于調(diào)節(jié)工件與機(jī)械工具的工具之間在軸方向上的相對(duì)位置和/或者相對(duì)移動(dòng)，其中，在基本軸控制系統(tǒng)(61)的第一控制器(63)中產(chǎn)生包括一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)器(64a)的基本軸(64)的致動(dòng)變量，在輔助軸控制系統(tǒng)(62)的第二控制器(65)中產(chǎn)生包括至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)器(66a)的、具有較高動(dòng)態(tài)性的輔助軸(66)的致動(dòng)變量，在第三控制器(68)中產(chǎn)生第三致動(dòng)變量，其被饋送至輔助軸控制系統(tǒng)(62)和基本軸控制系統(tǒng)(61)。
文檔編號(hào)G05B19/404GK101361030SQ200680051066
公開日2009年2月4日 申請(qǐng)日期2006年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月14日
發(fā)明者T·舍爾利希 申請(qǐng)人:通快機(jī)床兩合公司