DE10036721C2 - Kalibrierverfahren für einen Antriebsverbund - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kalibrierverfahren für einen Antriebsverbund mit einem Leitantrieb und einem mit dem Leitantrieb schaltungstechnisch gekoppelten Folgeantrieb, wo­ bei mittels inkrementeller Wegerfassungssysteme Änderungen von Istpositionen des Leitantriebs und des Folgeantriebs er­ fasst werden, wobei zum Verfahren des Antriebsverbunds dem Leitantrieb eine Sollposition vorgegeben wird und der Leitan­ trieb geregelt zu der Sollposition verfahren wird sowie eine der Positionen des Leitantriebs dem Folgeantrieb als dessen Sollposition übermittelt wird und der Folgeantrieb geregelt zu seiner Sollposition verfahren wird, wobei den Wegerfas­ sungssystemen mindestens je eine Positionsmarke zugeordnet ist, mittels der je eine Absolutposition des Leitantriebs bzw. des Folgeantriebs bestimmt ist.

Ein Antriebsverbund wird eingesetzt, wenn ein Verfahrelement mittels mehrerer gleichwirkender Antriebe gemeinsam verfahren werden soll. Rein beispielhaft werden Portalkräne genannt, bei denen auf jeder Seite ein Antrieb angeordnet ist.

Bei einem derartigen Antriebsverbund muss ein Gleichlauf der einzelnen Antriebe gewährleistet werden. Um dies zu errei­ chen, müssen die Antriebe nicht nur um gleiche Wege verfahren werden, sie müssen zuvor auch auf eine gleiche Position ein­ gestellt worden sein. Um dies zu gewährleisten, sind mehrere Verfahren bekannt.

Beispielsweise ist bekannt, abstandscodierte Längenmeßsysteme zu verwenden. Diese weisen voneinander beabstandete Positi­ onsmarken auf, wobei aus dem Abstand der Positionsmarken er­ mittelt werden kann, um welche Positionsmarken es sich han­ delt. In diesem Fall kann also eine Absolutposition durch Überfahren zweier benachbarter Positionsmarken ermittelt werden. Derartige abstandscodierte Wegerfassungssysteme sind aufwendig und kostspielig.

Ferner ist bekannt, zum Kalibrieren des Leitantriebs diesen von einer Positionsmarke zu einer Referenzmarke zu verfahren. Der Folgeantrieb arbeitet dabei im Folgebetrieb. Dann vertau­ schen der Leitantrieb und der Folgeantrieb ihre Rollen. So­ dann wird der ursprüngliche Folgeantrieb, also der neue Leit­ antrieb, zu einer Positionsmarke und von dort zu seiner Refe­ renzmarke verfahren. Dieses Verfahren ist zwar mittels inkre­ menteller Wegerfassungssysteme durchführbar, setzt aber vor­ aus, dass jeder der beiden Antriebe als Leit- und als Folge­ antrieb betreibbar ist.

Aus der deutschen Patentschrift DE 197 08 985 C1 ist ein Ver­ fahren zur Aufrechterhaltung eines winkelgenauen Gleichlaufs einzelner vernetzter Antriebe eines dezentralen Antriebssys­ tems bekannt. Dessen Antriebe weisen jeweils einen umrichter­ gespeisten Motor mit zugehöriger Arbeitsmaschine und jeweils einen Lagegeber auf, die mittels eines Bussystems vernetzt sind.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Ka­ librierverfahren für einen Antriebsverbund mit inkrementellen Wegerfassungssystemen zu schaffen, das unabhängig von einer Vertauschbarkeit von Leit- und Folgeantrieb auf einfache Wei­ se kalibrierbar ist.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zum Kalibrieren des Folgeantriebs der Leitantrieb von seiner mindestens einen Po­ sitionsmarke zu einer Leitreferenzposition verfahren wird, während des Verfahrens des Leitantriebs die mindestens eine Positionsmarke des Folgeantriebs von diesem überfahren wird, dabei ein Versatz zwischen der Istpo­ sition und der Absolutposition des Folgeantriebs ermittelt wird und die Istposition des Folgeantriebs anhand des ermittelten Versatzes korrigiert wird.

Wenn das Korrigieren der Istposition des Folgeantriebs erst dann erfolgt, wenn der Leitantrieb seine Leitreferenzposition erreicht hat, arbeitet das Kalibrierverfahren besonders zu­ verlässig.

Wenn, eine Fehlermeldung ausgegeben wird, wenn der Leitantrieb seine Leitreferenzposition erreicht, ohne dass die mindestens eine Positionsmarke des Folgeantriebs von diesem überfahren wird, ist das Kalibrierverfahren besonders betriebssicher.

Wenn zumindest dem Wegerfassungssystem für den Folgeantrieb mehrere Positionsmarken zugeordnet sind, mittels der Abso­ lutpositionen des Folgeantriebs bestimmt sind, und wenn der Folgeantrieb während des Verfahrens des Leitantriebs von sei­ ner mindestens einen Positionsmarke zur Leitreferenzposition genau eine Positionsmarke überfährt, werden auf einfache Wei­ se Fehlpositionierungen beim Kalibrieren vermieden.

Ein weiteres vorteilhaftes Verfahren der Erfindung ist da­ durch gekennzeichnet, dass bei seiner Durchführung ein Compu­ terprogramm verwendet wird. Damit kann das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft automatisiert durchgeführt werden.

Wenn das Kalibrierverfahren in einem Steuerungssystem für ei­ nen Antriebsverbund mit einem Leitantrieb und einem mit dem Leitantrieb schaltungstechnisch gekoppelten Folgeantrieb eingesetzt wird, kann das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft in einem Steuerungssystem implementiert werden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nach­ folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Dabei zei­ gen in Prinzipdarstellung

Fig. 1 einen Antriebsverbund und

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm.

Gemäß Fig. 1 besteht ein Antriebsverbund aus einem Leitantrieb 1 und einem Folgeantrieb 2. Die Antriebe 1, 2 sind schal­ tungstechnisch miteinander gekoppelt. Durch diese Kopplung werden die beiden Antriebe 1, 2 im Idealfall exakt gleich zu­ einander positioniert, im Realfall können jedoch die Antriebe 1, 2 maximal einen Versatz V relativ zueinander aufweisen.

Zum Verfahren des Antriebsverbunds wird einer Steuereinrich­ tung 3 für den Leitantrieb 1 eine Sollposition s1* vorgege­ ben. Die Steuereinrichtung 3 übermittelt daraufhin Steuersig­ nale S1 an den Leitantrieb 1, so dass dieser zur Sollposition s1* verfahren wird. Mittels eines inkrementellen Wegerfas­ sungssystems 4 werden dabei Änderungen δs1 einer Istposition s1 des Leitantriebs 1 erfasst und an die Steuereinrichtung 3 übermittelt. Diese verfährt daher den Leitantrieb 1 geregelt zur Sollposition s1*.

Eine der Positionen s1, s1*, im vorliegenden Fall die Istpo­ sition s1, des Leitantriebs 1 wird an eine Steuereinrichtung 5 für den Folgeantrieb 2 übermittelt. Dieser benutzt die ü­ bermittelte Istposition s1 des Leitantriebs 1 als Sollpositi­ on s2* für den Folgeantrieb 2. Die Steuereinrichtung 5 gibt daher Steuersignale S2 an den Folgeantrieb 2 aus, um diesen zu seiner Sollposition s2* zu verfahren. Auch dem Folgean­ trieb 2 ist ein inkrementelles Wegerfassungssystem 6 zugeord­ net, welches Änderungen δs2 einer Istposition s2 des Folgean­ triebs 2 erfasst. Auch der Folgeantrieb 2 wird somit geregelt zu seiner Sollposition s2* verfahren.

Die Antriebe 1, 2 werden stets um gleiche Wege verfahren. Im Zusammenwirken mit den inkrementellen Wegerfassungssystemen 4, 6 ist somit ein Gleichlauf der beiden Antriebe 1, 2 ge­ währleistet. Eine Kalibrierung der beiden Antriebe 1, 2, also ein anfänglicher Gleichstand der beiden Antriebe 1, 2, ist damit aber noch nicht erreicht.

Um auch einen Gleichstand der beiden Antriebe 1, 2 gewähr­ leisten zu können, sind den Wegerfassungssystemen 4, 6 Posi­ tionsmarken PM1, PM1', PM2, PM2' zugeordnet. Mittels der Po­ sitionsmarken PM1, PM1', PM2, PM2' sind Absolutpositionen S (PM1), S (PM1'), S (PM2), S (PM2') der Antriebe 1, 2 be­ stimmt. Die Positionsmarken PM2, PM2' des Folgeantriebs 2 sind äquidistant angeordnet. Ihr Abstand a ist größer als das Doppelte des Versatzes V. Ebenso sind die Positionsmarken PM1, PM1' für den Leitantrieb 1 um denselben Abstand a von­ einander beabstandet. Wie in Fig. 1 dargestellt, sind ferner die Positionsmarken PM1, PM1' des Leitantriebs 1 versetzt zu den Positionsmarken PM2, PM2' des Folgeantriebs 2 angeordnet.

Für beide Antriebe 1, 2 ist eine gemeinsame Referenzposition RP definiert. Sie weist sowohl zu der ihr nächstgelegenen Po­ sitionsmarke PM1' des Leitantriebs 1 als auch zu der ihr nächstgelegenen Positionsmarke PM2 des Folgeantriebs 2 einen Abstand b auf. Auch der Abstand b ist größer als das Doppelte des Versatzes V. Ein Überfahren der Positionsmarken PM1, PM1', PM2, PM2' wird von Signalgebern 7, 8 erfasst und als entsprechende Signalpulse P1, P2 an die Steuereinrichtungen 3, 5 gemeldet.

In Fig. 2 ist ein Ablaufdiagramm des Kalibrierverfahrens dargestellt.

Zum Kalibrieren des Folgeantriebs 2, also zum Einstellen ei­ nes Gleichstands des Folgeantriebs 2 relativ zum Leitantrieb 1, sucht in einem Schritt 9 der Leitantrieb 1 zunächst seine Positionsmarke PM1. Der Folgeantrieb 2 folgt gemäß Schritt 9 dem Leitantrieb 1. Sodann wird im Schritt 10 überprüft, ob der Leitantrieb 1 seine Positionsmarke PM1 gefunden hat.

Die Schrittfolge 9-10 wird wiederholt, bis der Leitantrieb 1 die Positionsmarke PM1 gefunden hat. Danach wird in einem Schritt 11 ein Merker f auf den Wert Null gesetzt. Sodann wird in einem Schritt 12 der Leitantrieb 1 in Richtung der Referenzposition RP verfahren. Auch im Schritt 12 folgt der Folgeantrieb 2 dem Leitantrieb 1. Als nächstes wird in einem Schritt 13 abgefragt, ob der Folgeantrieb 2 seine Positions­ marke PM2 gefunden hat. Nur in diesem Fall werden Schritte 14, 15 durchlaufen, ansonsten wird direkt in einem Schritt 16 abgefragt, ob der Leitantrieb 1 die Referenzposition RP er­ reicht hat. Im Schritt 14 ermittelt der Folgeantrieb 2 bzw. dessen Steuereinrichtung 5 den Versatz V zu V = s2 - s(PM2). Im Schritt 15 wird der Merker f auf den Wert 1 gesetzt.

Nach dem Anfahren der Referenzposition RP durch den Leitan­ trieb 1 werden in einem Schritt 17 die Antriebe 1, 2 ge­ stoppt. In einem Schritt 18 wird sodann abgefragt, welchen Wert der Merker f hat. Falls der Merker f den Wert Null hat, bedeutet dies, dass der Folgeantrieb 2 seine Positionsmarke PM2 nicht überfahren hat. In diesem Fall wird in einem Schritt 19 eine Fehlermeldung ausgegeben.

Der Leitantrieb 1 steht also nunmehr bereits auf der Refe­ renzposition RP. Falls der Merker f den Wert 1 hat, wird da­ her jetzt in einem Schritt 22 die Istposition s2 des Folgean­ triebs 2 um den zuvor ermittelten Versatz V korrigiert. Auf­ grund der nunmehr bestehenden Differenz zwischen seiner Sollposition s2* und seiner Istposition s2 wird daher auch der Folgean­ trieb 2 zur Referenzposition RP verfahren.

Somit ist gewährleistet, dass bei Beendigung des Kalibrier­ verfahrens beide Antriebe 1, 2 zu korrespondierenden Refe­ renzpositionen, nämlich der gemeinsamen Referenzposition RP, verfahren sind.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird vom Folgeantrieb 2 beim Verfahren des Leitantriebs 1 von der Positionsmarke PM1 zur Referenzposition RP genau eine Positionsmarke PM2 überfahren. Es könnten aber auch mehrere Positionsmarken PM2, PM2' über­ fahren werden. In diesem Fall sollte die entscheidende Posi­ tionsmarke PM2 durch einen Nocken oder dergleichen gekenn­ zeichnet sein.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind ferner die bei­ den Steuereinrichtungen 3, 5 zu einem Steuerungssystem 20 zu­ sammengefasst. Das Steuerungssystem 20 ist vorzugsweise als programmierbares Steuerungssystem 20 ausgebildet. Es arbeitet also ein Computerprogramm 21 ab, das sein Verhalten bestimmt. Im Steuerungssystem ist also das Kalibrierverfahren implen­ tiert. Die Steuereinrichtungen 3, 5 können über Datenkanäle K kommunizieren und so im Funktionsablauf Daten austauschen.

Claims (6)

1. Kalibrierverfahren für einen Antriebsverbund mit einem Leitantrieb (1) und einem mit dem Leitantrieb (1) schaltungs­ technisch gekoppelten Folgeantrieb (2),
wobei mittels inkrementeller Wegerfassungssysteme (4, 6) Än­ derungen (δs1, δs2) von Istpositionen (s1, s2) des Leitan­ triebs (1) und des Folgeantriebs (2) erfasst werden,
wobei zum Verfahren des Antriebsverbunds dem Leitantrieb (1) eine Sollposition (s1*) vorgegeben wird und der Leitan­ trieb (1) geregelt zu der Sollposition (s1*) verfahren wird sowie eine der Positionen (s1, s1*) des Leitantriebs (1) dem Folgeantrieb (2) als dessen Sollposition (s2*) übermit­ telt wird und der Folgeantrieb (2) geregelt zu seiner Soll­ position (s2*) verfahren wird,
wobei den Wegerfassungssystemen (4, 6) mindestens je eine Positionsmarke (PM1, PM2) zugeordnet ist, mittels der je ei­ ne Absolutposition (S (PM1), S (PM2)) des Leitantriebs (1) bzw. des Folgeantriebs (2) bestimmt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass zum Ka­ librieren des Folgeantriebs (2) der Leitantrieb (1) von sei­ ner mindestens einen Positionsmarke (PM1) zu einer Leitrefe­ renzposition (RP) verfahren wird, während des Verfahrens des Leitantriebs (1) die mindestens eine Positionsmarke (PM2) des Folgeantriebs (2) von diesem überfahren wird, dabei ein Ver­ satz (V) zwischen der Istposition (s2) und der Absolutpositi­ on (S (PM2)) des Folgeantriebs (2) ermittelt wird und die Istposition (s2) des Folgeantriebs (2) anhand des ermittelten Versatzes (V) korrigiert wird.

2. Kalibrierverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrigieren der Ist­ position (s2) des Folgeantriebs (2) erst dann erfolgt, wenn der Leitantrieb (1) seine Leitreferenzposition (RP) erreicht hat.

3. Kalibrierverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fehlermeldung aus­ gegeben wird, wenn der Leitantrieb (1) seine Leitreferenzpo­ sition (RP) erreicht, ohne dass die mindestens eine Positi­ onsmarke (PM2) des Folgeantriebs (2) von diesem überfahren wird.

4. Kalibrierverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, dass zumindest dem Wegerfassungssystem (6) für den Folgeantrieb (2) mehrere Positionsmarken (PM2, PM2') zugeordnet sind, mittels denen Absolutpositionen (S (PM2, S (PM2')) des Folgeantriebs (2) bestimmt sind, und dass der Folgeantrieb (2) während des Ver­ fahrens des Leitantriebs (1) von seiner mindestens einen Po­ sitionsmarke (PM1) zur Leitreferenzposition (RP) genau eine Positionsmarke (PM2) überfährt.

5. Kalibrierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei seiner Durchführung ein Computerprogramm verwendet wird.

6. Kalibrierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es in einem Steuerungssystem (20) für einen Antriebsverbund mit ei­ nem Leitantrieb (1) und einem mit dem Leitantrieb schaltungs­ technisch gekoppelten Folgeantrieb (2) eingesetzt wird.