Drehtischsteuerung

Messung der räumlichen Form eines auf dem Drehtisch platzierten Werkstücks mit einer Koordinatenmessmaschine mit Tastkopf, so dass sich der Drehtisch auf Befehle der Koordinatenmessmaschine um einen angegebenen Winkelwert dreht.

Realisiert mit einem DSPIC33EP32MC202 Mikrocontroller. Der Servomotor dreht die Hauptspindel über ein 1/80 Untersetzungsgetriebe. An der Motorwelle befindet sich ein Inkrementalgeber (Signale A, B, Index), der 4500 Impulse pro 1 Motorumdrehung plus 1 Indexsignal gibt. Das sind 360.000 Impulse/1 Tischumdrehung (0,001° Auflösung, 4500 x 80 = 360.000).

• DIR-Signal, Auswahl der Drehrichtung
• STEP-Signal (obwohl dies kein Schrittmotor ist !!), das die Hauptspindel um einen bestimmten Betrag dreht.

Als Ausgangs-"Hypothese" dreht ein solcher Impuls die Spindel um 0,001°, und für jeden STEP-Impuls wird ein inkrementaler Ausgangsimpuls am Inkrementalgeber auf der Motorwelle erzeugt (Dies liefert die Rückkopplung, wodurch eine Regelung mit geschlossenem Regelkreis realisiert werden kann). Aufgrund des mechanischen Aufbaus und der Trägheit des Systems kann es nur bis zu einer vorgegebenen (gemessenen) Geschwindigkeit beschleunigt werden; über dieser Geschwindigkeit werden die eingehenden "Schritt"-Impulse nicht sofort ausgeführt, sondern die Elektronik des Servomotors speichert sie und führt sie erst später aus. So entsteht ein Schlupf (Slip), eine Verzögerung, die durch die Differenz zwischen der Anzahl der ausgegebenen Impulse und der Anzahl der eingehenden Inkrementalimpulse (proportional zum tatsächlichen Drehwinkel) angezeigt wird. (Die Anz. der incr. Imp. wird kleiner sein!) Der Servomotor muss so gesteuert werden, dass dieser Schlupfwert ein vordefiniertes Niveau nicht überschreitet!

Vor den eigentlichen Arbeitsoperationen muss die Hauptspindel auf den Referenzpunkt (Nullpunkt) gestellt werden.

Realisierung :

Am Rand der Hauptspindel befindet sich ein "Nullpunkt/Referenzpunkt"-Positionierstift, der beim Drehen, wenn er den am Stator befindlichen induktiven Sensor erreicht, ein Signal erzeugt, das wir Kriechgangsignal nennen, da bei Eintreffen dieses Signals die anfängliche schnelle Drehung in eine langsame Kriechgangdrehung übergeht. Aufgrund des Untersetzungsgetriebes (1/80 ?) trifft das Indexsignal des Inkrementalgebers innerhalb von max. ein paar Grad nach Eintreffen des Signals ein. Dies korrigiert um einen Offsetwert (aufgrund des mechanischen Aufbaus) bestimmt den Referenz- oder Nullpunkt, bis zu dem die Steuerung die Hauptspindel noch dreht.

Mit QEI - Quadrature Encoder Interface, das die Signale QEA, QEB und IND des Inkrementalgebers empfängt und die Impulse mit einem 32-Bit-Auf-/Abwärtszähler zählt! (Das Indexsignal wird zum Anfahren der Ref.-Position benötigt!) Bei der Aufnahme des Referenzpunktes muss das Indexsignal (IND) verwendet werden.

Der PIC zählt die inkrementalen Signale, erkennt das Eintreffen des Indexsignals, empfängt Befehle vom Tablet (Android OS), führt diese aus und steuert das "Schreiten", Beschleunigen, Verlangsamen und die kontinuierliche Bewegung des Servomotors bis zum Erreichen der angegebenen inkrementalen Position. Danach wartet er auf den nächsten Befehl. Während der Bewegung sendet er kontinuierlich die aktuellen Positionsdaten (Winkelwert, 0,001° Genauigkeit!) an das Tablet, das diese anzeigt.