By Otto Moser

Bei Drehmaschinen ist ein umfassender Kollisionsschutz durch die Überwachung aller Bewegungsfunktionen möglich. Die Kollisionsrechnung wird anhand eines Polyedermodells der Maschine durchgeführt. Dazu werden die Bewegungen der Maschine vom Kollisionsschutzsystem im voraus simuliert und auf Kollisionen untersucht. Die Werkzeuge und das Werkstück werden mit ihren exakten Abmessungen im Simulationsmodell abgebildet. Die Kollisionsprüfung der Maschinenkomponenten gegeneinander erfolgt in einem dreistufigen Verfahren. Zuerst wird anhand der Maximalabmessungen beider Maschinenteile überprüft, ob eine Kollision möglich oder unmöglich ist. Besteht eine Kollisionsmöglichkeit, so werden die betroffenen Flächen mit einem exakten mathematischen Verfahren untersucht. Bei einer erkannten Kollision stoppt die Maschine.

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Zum Zeitpunkt tn+2 ist die Maschine um Sk verfahren und das neue Hüllvolumen beginnt an der erreichten Position. Das zu testende Wegstück für diesen Schritt reicht damit um die Strecke Sk über das vorhergehende Hüllvolumen hinaus. Die Aktualisierung erhält einen Vektor für das weitere Wegstück und das Hüllvolumen wird wieder ab der aktuellen Position geprüft. Im Bild sind für den Fall, daß die Maschine weiter mit maximaler Geschwindigkeit verfährt, die weiteren Verfahrschritte bis zum Zeitpunkt tn+5 dargestellt.

L Sk=Vmv · Tk Um die Echtzeitbedingung in jedem Falle einhalten zu können, müssen für die Bestimmung des Kollisionsschutzverfahrweges Sk die Maximalwerte der erreichbaren Geschwindigkeit und der benötigten Rechenzeit eingesetzt werden. Die Periode Tk muß dabei grösser gleich der maximalen Kollisionsschutzrechenzeit Tier gewählt werden. 2 Das sei im folgenden immer der Fall. Für Vmv wird die aktuell gültige maximaleVorschubsgeschwindigkeit Vmv_nuu der Maschine eingesetzt, welche in der Regel bei den Maschinenparametern definiert ist.

Transformation des Spannradius bei Spannbacken Ein weiterer Sonderfall ist die Lage der Spannbacken, die vom Werkstückdurchmesser abhängig ist. Die Werte für die Transformation der Spannbacken können aus dem Simulationsmodell des Werkstückes ermittelt und so bei der Konfiguration berücksichtigt werden. 1 Programmstruktur Die Aufgabe des Kollisionsschutzsystems ist es, die Werkzeugmaschine unter allen möglichen Betriebsbedingungen und zu jeder Zeit vor Schaden durch eine Kollision zu bewahren. Vor jeder Aktion der Maschine ist eine Kollisionsrechnung abhängig vom aktuellen Istzustand notwendig.

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3D-Echtzeitkollisionsschutz für Drehmaschinen by Otto Moser
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