Kontext
Eine Servoachse wird so geregelt, dass Position und Geschwindigkeit der Vorgabe folgen, auch wenn sich die Mechanik verändert. Umgekehrt heißt das: Veränderungen an der Mechanik zeigen sich kaum in der Bewegung. Was sich stattdessen ändert, ist der dafür nötige Kraftaufwand. Lastwechsel, veränderte Reibung sowie Prozesskräfte wie Schnitt- oder Spannkräfte treten im Achsstrom auf, nicht in der Bewegung selbst. Dieses Signal zu erfassen ist einfach. Den entscheidenden Anteil davon zu trennen ist es nicht. Der größte Teil des Stroms wird allein dafür aufgewendet, die Achse entlang der vorgegebenen Bahn zu bewegen. Interessant ist der Rest, und um ihn zu trennen, braucht es einen Bezugswert: das Drehmoment, das die Bewegung allein erfordert hätte.
Was wir untersucht haben
Wir haben ein Modell entwickelt, das den Achsstrom, die zum Drehmoment proportionale Größe, aus den Bewegungssignalen schätzt, die im Servoantrieb bereits vorliegen: Soll- und Istgeschwindigkeit, Beschleunigung und Position. Zusätzliche Sensorik ist nicht erforderlich. Die Differenz zwischen gemessenem Strom und Schätzwert ist dann das Drehmoment, das der Bewegungsvorgabe nicht zuzuordnen ist. Das Modell basiert auf der Klasse leichtgewichtiger Machine-Learning-Verfahren (Reservoir Computing), mit der wir projektübergreifend arbeiten. Die Validierung erfolgte anhand öffentlich verfügbarer Zerspanungsdaten.
Was sich gezeigt hat
Der Achsstrom ließ sich für Bearbeitungsläufe reproduzieren, die das Modell nie gesehen hatte. Was übrig bleibt, ist die eigentlich gesuchte Größe: Dort zeigen sich Schnitt- und Spannkräfte, veränderte Reibung und unerwartete Lasten, ohne Kraftmesssystem in der Maschine.
Dies könnte auf Ihre Anlagen zutreffen
Wenn Sie Maschinen bauen oder betreiben, bei denen die Prozesskraft entscheidend ist, ein Drehmomentsensor oder ein Kraftmesssystem aber nicht praktikabel ist, lohnt sich der Ansatz möglicherweise: Werkzeugmaschinen, Handhabungs- und Spannachsen, Pressen, Roboter. Die benötigten Signale liefert Ihr Servoantrieb bereits. Ein kurzes Gespräch genügt in der Regel, um festzustellen, ob Ihr Fall für diesen Ansatz geeignet ist.