Um die Kurve gedacht

Dynamik und Präzision für nichtlineare Kinematiken

Im Maschinenbau haben sich elektronisch geregelte Antriebe zur Realisierung ungleichmäßiger Bewegungsabläufe als Alternative zu den klassischen mechanischen Kurvenscheiben zunehmend etabliert.
Exzenter, Schubkurbeln und Kniehebel sind als Bestandteil vieler Produktionsmaschinen in der Textil-, Druck- oder Verpackungsindustrie wirkend – sie treiben mechanische Bewegungen in linearen und nichtlinearen Kinematiken. Diese Bewegungen optimal zu regeln übernehmen die Antriebssteller KEB COMBIVERT F6 und S6.

Zur dynamischen und präzisen Umsetzung der komplexen Bewegungsabläufe ist in den Drive Controllern COMBIVERT S6 und F6 ein neuer Vorsteueralgorithmus implementiert worden.  Die Software regelt damit das Motormoment so aus, das dies exakt dem geforderten Moment des nachgeschalteten mechanischen Systems entspricht. Im Ergebnis werden Schleppfehler auf ein optimales Minimum begrenzt.

Massenträgheit und Lastprofil

Eine Vorsteuerung der Regelstruktur auf ein konstantes Massenträgheitsmoment ist zwar üblich, aber nur für einfache lineare Kinematiken zielführend. Bei nichtlinearen Bewegungen und ungleichmäßen Vorgaben ist die Massenträgheit und damit die Vorsteuerung abhängig vom Weg beziehungsweise vom Winkel.

Um den Vorsteueralgorithmus auf die Anwendung abzustimmen, wird das Lastprofil per Simulation oder Testfahrt identifiziert. Auf Basis dieser Werte wird die Parametrierung für die nichtlineare Momentvorsteuerung des Drive Controllers erzeugt.

Beispiel: Schubkurbel mit 90° Drehbewegung

Bewegungs- / Lastprofil für eine 90° Drehbewegung

Zehnfach reduzierter Fehler

Die Vorsteuerung arbeitet sowohl im rotatorischen Wertebereich für die Lage als auch im lineraren Wertebereich. Im rotatorischen Bereich bildet der Übergang von Minimal- zu Maximalwert und umgekehrt einen gedachten Kreis, der zyklisch durchfahren wird.

Im linearen Wertebereich bewegt sich der Antrieb zwischen Minimal- und Maximallage.
Standardmäßig erfolgt die nicht lineare Vorsteuerung über die gesamte Bewegung beziehungsweise die gesamte Strecke. Alternativ kann diese aber auch nur für einen Teilabschnitt (definierten Winkelbereich/definierte Wegstrecke) erfolgen. Dadurch kann hier noch genauer und kleinteiliger vorgesteuert werden.

Als Ergebnis kann durch den Einsatz des Vorsteueralgorithmus der Positionsschleppfehler gegenüber einer Lösung ohne Vorsteuerung um das zehnfache reduziert werden. Die hohe Regelgüte der COMBIVERT S6- und F6-Drives wird so weiter präzisiert. Identische Eigenschaften sind im Multiachssytem COMBIVERT H6 abgebildet, d.h. dieses Feature steht damit sowohl in Einzel- und Multiachsanwendungen mit identischer Performance zur Verfügung.