DE102004025118B4 - Drehzahlführungsverfahren für einen Folgeantrieb, hiermit korrespondierende Steuereinrichtung und hiermit korresponierende Maschine - Google Patents

Drehzahlführungsverfahren für einen Folgeantrieb, hiermit korrespondierende Steuereinrichtung und hiermit korresponierende Maschine Download PDF

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Abstract

Drehzahlführungsverfahren für einen Folgeantrieb (2),
– wobei einer Steuereinrichtung (6) für den Folgeantrieb (2) sowohl eine Referenzdrehzahl (nR) als auch eine Referenzposition (φR) vorgegeben werden,
– wobei die Steuereinrichtung (6) anhand einer momentanen Drehzahl (n2), einer momentanen Position (φ2) und einem drehzahlabhängigen maximalen Beschleunigungsvermögen (αmax) des Folgeantriebs (2) vorausschauend einen Beschleunigungsverlauf (α) für den Folgeantrieb (2) ermittelt,
– wobei die Steuereinrichtung (6) den Beschleunigungsverlauf (α) für den Folgeantrieb (2) derart ermittelt, dass nach einer Ausgleichszeit (T) die Drehzahl (n2) des Folgeantriebs (2) gleich der Referenzdrehzahl (nR) und gleichzeitig dazu die Position (φ2) des Folgeantriebs (2) gleich einer erwarteten Referenzposition (φR') ist, welche die Steuereinrichtung (6) anhand der Referenzposition (φR), der Referenzdrehzahl (nR) und der Ausgleichszeit (T) ermittelt,
– wobei die Steuereinrichtung (6) den Folgeantrieb (2) entsprechend dem ermittelten Beschleunigungsverlauf (α) ansteuert.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Drehzahlführungsverfahren für einen Folgeantrieb,
    • – wobei einer Steuereinrichtung für den Folgeantrieb eine Referenzdrehzahl vorgegeben wird,
    • – wobei die Steuereinrichtung anhand einer momentanen Drehzahl und einem drehzahlabhängigen maximalen Beschleunigungsvermögen des Folgeantriebs vorausschauend einen Beschleunigungsverlauf für den Folgeantrieb ermittelt,
    • – wobei die Steuereinrichtung den Beschleunigungsverlauf für den Folgeantrieb derart ermittelt, dass nach einer Ausgleichszeit die Drehzahl des Folgeantriebs gleich der Referenzdrehzahl ist,
    • – wobei die Steuereinrichtung den Folgeantrieb entsprechend dem ermittelten Beschleunigungsverlauf ansteuert.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Steuereinrichtung für einen Folgeantrieb zur Durchführung eines solchen Drehzahlführungsverfahrens und eine Maschine mit einem Folgeantrieb, die eine derartige Steuereinrichtung aufweist.
  • Ein Drehzahlführungsverfahren der eingangs genannten Art ist z. B. aus der EP 0 704 781 A2 bekannt. Bei dieser Schrift wird ein Antrieb z. B. einer Werkzeugmaschine auf die obenstehend beschriebene Weise angesteuert, um zu vorbestimmten Zeitpunkten eine mit der Referenzdrehzahl korrespondierende Verfahrgeschwindigkeit zu gewährleisten und so einen Schleppfehler möglichst gering zu halten.
  • Das bekannte Drehzahlführungsverfahren arbeitet bereits recht gut. Dennoch kann auch mit diesem Verfahren ein Restschleppfehler nicht völlig vermieden werden. Dies gilt ganz besonders dann, wenn die Referenzdrehzahl der Steuereinrichtung nicht nur einmal, sondern kontinuierlich vorgegeben wird.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, das bekannte Drehzahlführungsverfahren derart weiter zu entwickeln, dass auch der Restschleppfehler nicht auftreten kann.
  • Die Aufgabe wird dadurch gelöst,
    • – dass der Steuereinrichtung auch eine Referenzposition vorgegeben wird,
    • – dass die Steuereinrichtung den Beschleunigungsverlauf auch anhand einer momentanen Position des Folgeantriebs ermittelt und
    • – dass die Steuereinrichtung den Beschleunigungsverlauf für den Folgeantrieb derart ermittelt, dass nach der Ausgleichszeit gleichzeitig auch die Position des Folgeantriebs gleich einer erwarteten Referenzposition ist, welche die Steuereinrichtung anhand der Referenzposition, der Referenzdrehzahl und der Ausgleichszeit ermittelt.
  • Wenn der Folgeantrieb von der Steuereinrichtung ab dem gleichzeitigen Erreichen von Referenzdrehzahl und Referenzposition derart angesteuert wird, dass er die Referenzdrehzahl beibehält, ist das erfindungsgemäße Drehzahlführungsverfahren insbesondere zum Aufsynchronisieren des Folgeantriebs auf einen Leitantrieb geeignet. Solche Synchronisationsvorgänge treten z. B. bei Drehmaschinen auf, bei denen ein zu bearbeitendes Werkstück fliegend, also bei sich drehender Leitspindel, von einer Folgespindel übernommen werden soll. Prinzipiell ist die vorliegende Erfindung aber auch bei Positionierachsen anwendbar. In beiden Fällen sind somit die Referenzdrehzahl und/oder die Referenzposition die korrespondierenden Soll-, Erwartungs- oder Istwerte des Leitantriebs.
  • Prinzipiell ist es möglich, dass die Steuereinrichtung den Beschleunigungsverlauf numerisch ermittelt. Vorzugsweise aber wird der Beschleunigungsverlauf von der Steuereinrichtung analytisch ermittelt. Denn dann ist die Ermittlung des Beschleunigungsverlaufs zum Einen genauer und zum Anderen schneller als bei einer numerischen Berechnung.
  • Eine analytische Ermittlung des Beschleunigungsverlaufs ist insbesondere dann möglich, wenn das maximale Beschleunigungsvermögen des Folgeantriebs unterhalb einer Grenzdrehzahl einen konstanten Maximalwert und oberhalb der Grenzdrehzahl einen niedrigeren Wert aufweist, wobei der niedrigere Wert entweder konstant ist oder aber oberhalb der Grenzdrehzahl mit steigender Drehzahl – insbesondere linear oder hyperbolisch – abfällt.
  • Insbesondere beim Aufsynchronisieren auf eine Drehbewegung kommt es oftmals nur auf die Synchronisation der Drehbewegung als solche und die Lage des angetriebenen Elements innerhalb einer Umdrehung an, nicht aber auf die Anzahl der Umdrehungen als solche. Es ist in solchen Fällen daher möglich, dass die Referenzposition bezüglich eines von dem Folgeantrieb angetriebenen Folgeelements nur modulo 2 π/N bestimmt ist, wobei N eine ganze Zahl ist.
  • Die Ermittlung des Beschleunigungsverlaufs für den Folgeantrieb ist besonders einfach, wenn
    • – die Steuereinrichtung zunächst den Beschleunigungsverlauf gleich dem maximalen Beschleunigungsvermögen setzt und eine erwartete Position ermittelt, die der Folgeantrieb annähme, wenn er mit diesem Beschleunigungsverlauf auf die Referenzdrehzahl beschleunigt würde, sowie die hierfür benötigte Ausgleichszeit ermittelt,
    • – die Steuereinrichtung die erwartete Position mit der erwarteten Referenzposition vergleicht und
    • – die Steuereinrichtung anhand des Vergleichs den Beschleunigungsverlauf variiert und die korrespondierende Ausgleichszeit sowie die korrespondierende erwartete Referenzposition entsprechend angepasst, so dass der Folgeantrieb weiterhin die Referenzdrehzahl und zugleich auch die Referenzposition erreicht.
  • Zum Variieren des Beschleunigungsverlaufs sind mehrere Vorgehensweisen möglich. Wenn die erwartete Position der erwarteten Referenzposition voreilt, ist es beispielsweise möglich, dass die Steuereinrichtung den Beschleunigungsverlauf linear skaliert. Ebenso ist es möglich, dem Beschleunigungsverlauf eine Beschleunigungspause voranzustellen. Auch ist es möglich, dem Beschleunigungsverlauf einen Gegenbeschleunigungszeitraum und einen Beschleunigungszeitraum voranzustellen. Diese drei Vorgehensweisen können dabei alternativ oder kumulativ zueinander angewendet werden. Wenn die erwartete Position der erwarteten Referenzposition hingegen nacheilt, ist es insbesondere möglich, dem Beschleunigungsverlauf einen Beschleunigungszeitraum und einen Gegenbeschleunigungszeitraum anzuhängen.
  • Vorzugsweise ermittelt die Steuereinrichtung den Beschleunigungsverlauf derart, dass der Folgeantrieb die Referenzdrehzahl und die erwartete Referenzposition zeitoptimiert erreicht. Dies ist insbesondere dann möglich und sinnvoll, wenn die Referenzposition bezüglich des Folgeelements nur modulo 2 π/N bestimmt ist. Beispielsweise kann für jede der obenstehenden Möglichkeiten je eine Ausgleichszeit ermittelt werden und dann die Möglichkeit herangezogen werden, welche die kürzeste Ausgleichszeit aufweist.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen. Dabei zeigen in Prinzipdarstellung
  • 1 schematisch eine Maschine,
  • 2 ein Ablaufdiagramm,
  • 3 bis 5 drehzahlabhängige Beschleunigungsvermögen eines Folgeantriebs,
  • 6 ein Ablaufdiagramm,
  • 7 bis 10 Drehzahlverläufe über der Zeit und
  • 11 ein Ablaufdiagramm.
  • Gemäß 1 weist eine Maschine, z. B. eine Drehmaschine als Beispiel einer Werkzeugmaschine, einen Leitantrieb 1 und einen Folgeantrieb 2 auf. Der Leitantrieb 1 treibt ein Leitelement 3 an, z. B. einen rotierenden Werkstückhalter 3. Der Folgeantrieb 2 treibt ein Folgeelement 4 an, z. B. ebenfalls einen rotierenden Werkstückhalter 4. Das Leitelement 3 halt z. B. ein zu bearbeitendes Werkstück 5, das bei rotierendem Leitelement 3 vom Folgeelement 4 übernommen werden soll.
  • Die Maschine weist ferner eine Steuereinrichtung 6 auf, welche die Antriebe 1, 2, die Leitelemente 3, 4 und andere, der Übersichtlichkeit halber in 1 nicht dargestellte Elemente der Maschine ansteuert. Die Steuereinrichtung 6 ist mit einem Computerprogramm 7 programmiert. Auf Grund der Programmierung mit dem Computerprogramm 7 führt die Steuereinrichtung 6 ein Drehzahlführungsverfahren für den Folgeantrieb 2 aus, das nachfolgend in Verbindung mit 2 näher erläutert wird.
  • Gemäß 1 steuert die Steuereinrichtung 6 in einem Schritt S1 den Leitantrieb 1 durch Vorgabe eines Drehzahlsollwertes n1* für den Leitantrieb 1 an. Gleichzeitig aktualisiert sie anhand der Solldrehzahl n1* eine erwartete Winkellage φ1E des Leitantriebs 1. In einem Schritt S2 nimmt sie sodann vom Leitantrieb 1 dessen Istdrehzahl n1 und dessen Winkellage φ1 entgegen.
  • In einem Schritt S3 bestimmt die Steuereinrichtung 6 sodann eine Referenzdrehzahl nR und eine Referenzposition φR. Dabei ist es alternativ möglich, hierfür die Istwerte n1, φ1 des Leitantriebs 1 oder aber die Solldrehzahl n1* und die erwartete Winkellage φ1E heranzuziehen.
  • In einem Schritt S4 übernimmt die Steuereinrichtung 6 vom Folgeantrieb 2 dessen Istdrehzahl n2 und dessen Istwinkellage φ2. In Schritten S5 und S6 vergleicht sie sodann die Istdrehzahl n2 des Folgeantriebs 2 mit der Referenzdrehzahl nR und die Winkellage φ2 mit der Referenzposition φR. Wenn in beiden Fällen Gleichheit gegeben ist, führt die Steuereinrichtung 6 danach einen Schritt S7 aus, anderenfalls einen Schritt S8.
  • Wenn der Folgeantrieb 2 sowohl die Referenzdrehzahl nR als auch die Referenzposition φR bereits erreicht hat, ermittelt die Steuereinrichtung 6 im Schritt S7 einen Beschleunigungswert α für den Folgeantrieb 2. Dieser Beschleunigungswert α ist derart bestimmt, dass der Folgeantrieb 2 die Referenzdrehzahl nR beibehält. Dies ist insbesondere deshalb leicht und ohne Weiteres möglich, weil in der Regel der Folgeantrieb 2 mindestens die gleiche Dynamik aufweist wie der Leitantrieb 1 und das Leitelement 3 und das Folgeelement 4 gleich ausgebildet sind. Es muss also lediglich an den Folgeantrieb 2 das gleiche Stellsignal ausgegeben werden, das auch an den Leitantrieb 1 ausgegeben wird.
  • Wenn hingegen mindestens einer der beiden Referenzwerte nR, φR noch nicht erreicht ist, ermittelt die Steuereinrichtung 6 im Schritt S8 vorausschauend einen Beschleunigungsverlauf α(t) für den Folgeantrieb 2. Die Steuereinrichtung 6 ermittelt den Beschleunigungsverlauf α(t) dabei anhand der Drehzahl n2, der Istwinkellage φ2 und einem maximalen Beschleunigungsvermögen αmax des Folgeantriebs 2. Die Steuereinrichtung 6 ermittelt den Beschleunigungsverlauf α(t) für den Folgeantrieb 2 dabei derart, dass nach einer Ausgleichszeit T die Drehzahl n2 des Folgeantriebs 2 gleich der Referenzdrehzahl nR ist und gleichzeitig dazu die Position φ2 des Folgeantriebs 2 gleich einer erwarteten Referenzposition φR' ist.
  • Die erwartete Referenzposition φR' ermittelt die Steuereinrichtung 6 anhand der Referenzposition φR, der Referenzdrehzahl nR und der Ausgleichszeit T. Es wird angenommen, dass die Referenzdrehzahl nR konstant bleibt und sich die Referenzposition φR entsprechend ändert. Der Schritt S8 wird später in Verbindung mit 6 noch näher erläutert werden.
  • Unmittelbar nach den Schritten S7 bzw. S8 führt die Steuereinrichtung 6 einen Schritt S9 aus, in dem sie den Folgeantrieb 2 entsprechend dem in Schritt S7 ermittelten Beschleunigungswert α oder entsprechend dem in Schritt S8 ermittelten Beschleunigungsverlauf α(t) mit einem korrespondierenden Drehzahlsollwert n2* ansteuert.
  • Sodann führt die Steuereinrichtung 6 wieder den Schritt S1 aus. Dadurch werden die Referenzdrehzahl nR und die Referenzposition φR der Steuereinrichtung 6 kontinuierlich neu vorgegeben.
  • Das maximale Beschleunigungsvermögen αmax des Folgeantriebs 2 weist gemäß den 3 bis 5 unterhalb einer Grenzdrehzahl nG einen konstanten Maximalwert αM auf. Oberhalb der Grenzdrehzahl nG bis zu einer Maximaldrehzahl nmax weist das maximale Beschleunigungsvermögen αmax einen niedrigeren Wert auf. Das bei der Maximaldrehzahl nmax noch gegebene Beschleunigungsvermögen wird dabei mit αm bezeichnet.
  • So ist es beispielsweise – siehe 3 – möglich, dass das maximale Beschleunigungsvermögen αmax des Folgeantriebs 2 oberhalb der Grenzdrehzahl nG konstant ist. In der Regel aber – siehe 4 und 5 – fällt das maximale Beschleunigungsvermögen αmax des Folgeantriebs 2 oberhalb der Grenzdrehzahl nG mit steigender Drehzahl n2 des Folgeantriebs 2 ab. Der Abfall ist dabei in aller Regel mit steigender Drehzahl n2 entweder linear (siehe 4) oder hyperbolisch (siehe 5).
  • Welchen Verlauf das maximale Beschleunigungsvermögen αmax annimmt, ist eine Frage von vielen Randbedingungen des Folgeantriebs 2. In jedem der in den 3 bis 5 dargestellten Fälle ist es aber möglich, dass die Steuereinrichtung 6 den Beschleunigungsverlauf α(t) analytisch ermittelt. Eine numerische Näherung ist nicht erforderlich.
  • Um im Schritt S8 von 2 den gewünschten Beschleunigungsverlauf α(t) über der Zeit t zu ermitteln, setzt die Steuereinrichtung 6 gemäß 6 zunächst in einem Schritt S11 den Beschleunigungsverlauf α(t) gleich dem maximalen Beschleunigungsvermögen αmax. In einem Schritt S12 ermittelt sie dann die zum Erreichen der Referenzdrehzahl nR benötigte Ausgleichszeit T sowie eine erwartete Position φ2E für den Folgeantrieb 2, die dieser annähme, wenn er mit diesem Beschleunigungsverlauf α(t) auf die Referenzdrehzahl nR beschleunigt wurde.
  • Drehzahlbereiche, innerhalb derer das maximale Beschleunigungsvermögen αmax konstant ist, sind dabei einfach zu behandeln. Denn innerhalb dieser Bereiche ändert sich die Drehzahl n2 des Folgeantriebs 2 linear mit der Zeit t und die Winkellage φ2 gemäß einer quadratischen Funktion der Zeit t. Auf diese Drehzahlbereiche wird daher nachstehend nicht näher eingegangen, da diese Drehzahlbereiche einfach zu behandeln sind. Vielmehr werden nur die Fälle behandelt, bei denen das maximale Beschleunigungsvermögen αmax linear oder hyperbolisch mit der Drehzahl n2 abfällt.
  • Wenn das maximale Beschleunigungsvermögen αmax über der Drehzahl n2 hyperbolisch abfällt, ergibt sich innerhalb dieses Bereichs eine Zeitspanne Δt, um von einer Anfangsdrehzahl nA zu einer Enddrehzahl nE zu gelangen. Diese Zeitspanne Δt gehorcht der Formel Δt = (nE2 – nA2 – 2nD(nE – nA))/2αP (1)
  • Der innerhalb dieser Zeitspanne Δt zurückgelegte Winkel Δφ ergibt sich zu Δφ = ((nE3 – nA3)/3 – (nE2 – nA2)nD/2)αP (2) nD und αP sind dabei Parameter. Sie sind gemäß den nachstehenden Formeln 3 und 4 bestimmt. nD = (αM·nG – αm·nmax)/(αM – αm) (3) αP1 = αM(nG – nD) (4)
  • Wenn hingegen der Abfall des maximalen Beschleunigungsvermögens αmax über der Drehzahl n2 linear ist, berechnen sich die Zeitspanne Δt und der Winkel Δφ gemäß den Formeln 5 und 6 zu Δt = (ln((αP2 + nE)/(αP2 + nA)))/αP3 (5) Δφ = nE – nA – αP2Δt (6) αP2 und αP3 sind dabei wieder Parameter. Sie sind bestimmt durch αP2 = αM/αP3 – nG (7) αP3 = (αm – αM)/(nmax – nG) (8)
  • Unter zusätzlicher Berücksichtigung der Bereiche, innerhalb derer das maximale Beschleunigungsvermögen αmax konstant ist, lassen sich somit ohne Weiteres eine Gesamtzeitpanne δt und ein Gesamtwinkel δφ ermitteln. Die Gesamtzeitspanne δt ist also die Zeit, die benötigt wird, um den Folgeantrieb 2 mit maximalem Beschleunigungsvermögen αmax auf die Referenzdrehzahl nR zu beschleunigen. Der Winkel δφ ist der Gesamtdrehwinkel, den der Folgeantrieb 2 während der Gesamtzeitspanne δt zurücklegt. Es lässt sich somit ohne Weiteres die erwartete Position φ2E ermitteln. Sie ergibt sich zu φ2E = φ2 + δφ (9)
  • Weiterhin lässt sich ohne Weiteres auch die erwartete Referenzposition φR' ermitteln, die zu diesem Zeitpunkt anliegen sollte. Die erwartete Referenzposition ergibt sich einfach gemäß φR' = φR + nRδt (10)
  • In einem Schritt S13 ermittelt die Steuereinrichtung 6 sodann eine Differenz Δ zwischen erwarteter Winkellage φ2E und korrigierter Referenzposition φR'. Da es im vorliegenden Fall ferner nicht auf die absolute Differenz Δ ankommt, sondern nur auf eine Differenz innerhalb einer Umdrehung oder eines Bruchteils einer Umdrehung des Folgeelements 4, kann diese Differenz in einem Schritt S14 zu einer Modulodifferenz Δ' reduziert werden. Wenn das Leitelement 3 und/oder das Folgeelement 4 Symmetrieeigenschaften aufweisen, ist N eine ganze Zahl, die größer Eins ist. Bei einem Dreibackenfutter als Leit- oder Folgeelement 3, 4 beträgt die Zahl N beispielsweise drei. Anderenfalls hat die Zahl N den Wert Eins.
  • In einem Schritt S15 prüft die Steuereinrichtung 6 sodann, ob die Modulodifferenz Δ' größer als Null ist. Wenn dies der Fall ist, die erwartete Position φ2E also der erwarteten Referenzposition φR' voreilt, wird ein Schritt S16 ausgeführt, anderenfalls ein Schritt S17.
  • Im Schritt S16 sind verschiedene Vorgehensweisen möglich. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 6 den Beschleunigungsverlauf α(t) im Betrag und in der Zeit linear skalieren. Dies ist schematisch für einen beispielhaften Faktor 0,66 in 7 dargestellt. Der gestrichelte Verlauf entspricht dabei der Drehzahl n2 des Folgeantriebs 2 bei Beschleunigung mit maximalem Beschleunigungsvermögen αmax, der durchgezogene Verlauf dem mit dem Faktor 0,66 skalierten Beschleunigungsverlauf.
  • Alternativ kann die Steuereinrichtung 6 dem Beschleunigungsverlauf α(t) auch eine Beschleunigungspause tP voranstellen.
  • Dies ist schematisch in 8 dargestellt. Die Beschleunigungspause tP errechnet sich dabei zu tP = Δ'/(nR – n2) (11)
  • Ebenso ist es möglich, dass die Steuereinrichtung 6 dem Beschleunigungsverlauf α(t) einen Gegenbeschleunigungszeitraum tG und einen Beschleunigungszeitraum tB voranstellt. Dies ist in 9 schematisch dargestellt.
  • Gegebenenfalls sind auch Kombinationen dieser Vorgehensweisen möglich. Es ist also auch möglich, im Schritt S16 zwei oder gar alle drei der dort beschriebenen Vorgehensweisen zu ergreifen. In diesem Fall ist dem Schritt S16, wie in 6 gestrichelt angedeutet, ein Schritt S18 nachgeordnet. In diesem Schritt S18 wird die Vorgehensweise ausgewählt, bei der der Folgeantrieb 2 die Referenzdrehzahl nR und die Referenzposition φR zeitoptimiert erreicht, also mit möglichst kurzer Ausgleichszeit T.
  • Im Schritt S17 wird die Modulodifferenz Δ' dadurch kompensiert, dass die Steuereinrichtung 6 dem Beschleunigungsverlauf α(t) den Beschleunigungszeitraum tB und den Gegenbeschleunigungszeitraum tG anhängt. Dies ist schematisch in 10 dargestellt.
  • Der Beschleunigungszeitraum tB und der Gegenbeschleunigungszeitraum tG kompensieren sich dabei sowohl bei der Vorgehensweise gemäß Schritt S16 als auch bei der Vorgehensweise gemäß Schritt S17 gegenseitig, soweit es die dadurch bewirkte Änderung der Drehzahl n2 des Folgeantriebs 2 betrifft. Weiterhin ist in diesen Zeiträumen tB, tG die Beschleunigung bzw. Gegenbeschleunigung vorzugsweise so groß wie antriebstechnisch möglich.
  • In den Schritten S16 und S17 variiert die Steuereinrichtung 6 anhand des Vergleichs bzw. der Modulodifferenz Δ' also den ermittelten Beschleunigungsverlauf α(t). Die Variation ist dabei derart, dass der Folgeantrieb 2 weiterhin die Referenzdrehzahl nR erreicht, zusammen mit der Referenzdrehzahl nR zugleich aber auch die erwartete Referenzposition φR' erreicht. Weiterhin wird selbstverständlich zusammen mit der Variation des Beschleunigungsverlaufs α(t) auch die Ausgleichszeit T entsprechend nachgeführt. Auch die erwartete Referenzposition φR' wird entsprechend angepasst.
  • Alternativ zu der Vorgehensweise gemäß den Schritten S15 bis S18 ist es auch möglich, die Vorgehensweise gemäß 11 zu ergreifen.
  • Gemäß 11 prüft die Steuereinrichtung 6 – analog zum Schritt S15 von 6 – in einem Schritt S21, ob die Modulodifferenz Δ' größer als Null ist. Wenn die Modulodifferenz Δ' größer als Null ist, führt die Steuereinrichtung 6 Schritte S22 bis S24 aus. Wenn die Modulodifferenz Δ' kleiner als Null ist, führt die Steuereinrichtung 6 Schritte S25 bis S27 aus. In beiden Fällen führt die Steuereinrichtung 6 danach einen Schritt S28 aus.
  • Im Schritt s22 ermittelt die Steuereinrichtung 6 – analog zu Schritt S16 von 6 – für zwei oder alle drei der in Verbindung mit Schritt S16 beschriebenen Vorgehensweisen die entsprechenden Beschleunigungsverläufe α(t) und korrespondierende Ausgleichszeiten t1 bis t3. Sodann verringert die Steuereinrichtung 6 im Schritt S23 die Modulodifferenz Δ' um 2π/N. Dadurch wird die Modulodifferenz Δ' negativ. Im Schritt S24 ist es daher möglich, dass die Steuereinrichtung 6 – analog zu Schritt S17 von 6 – auch für die in Verbindung mit Schritt S17 beschriebene Vorgehensweise den entsprechenden Beschleunigungsverlauf α(t) und eine korrespondierende Ausgleichszeit t4 ermittelt.
  • Der Schritt S25 korrespondiert mit dem Schritt S24. Der Schritt S26 ist selbsterklärend, der Schritt S27 korrespondiert mit dem Schritt S22.
  • Im Schritt S28 wird dann derjenige der Beschleunigungsverläufe α(t) ausgewählt, dessen Ausgleichszeit t1 bis t4 den geringsten Wert aufweist.
  • Die Vorgehensweise gemäß 11 ist selbstverständlich nur dann möglich, wenn mit der Modulodifferenz Δ' gerechnet werden kann. Wenn dies nicht der Fall ist, muss stets die Vorgehensweise gemäß 6 ergriffen werden.
  • Mittels der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ist es somit auf einfache Weise möglich, insbesondere einen Synchronlauf zweier Antriebe 1, 2 zu gewährleisten.

Claims (19)

  1. Drehzahlführungsverfahren für einen Folgeantrieb (2), – wobei einer Steuereinrichtung (6) für den Folgeantrieb (2) sowohl eine Referenzdrehzahl (nR) als auch eine Referenzposition (φR) vorgegeben werden, – wobei die Steuereinrichtung (6) anhand einer momentanen Drehzahl (n2), einer momentanen Position (φ2) und einem drehzahlabhängigen maximalen Beschleunigungsvermögen (αmax) des Folgeantriebs (2) vorausschauend einen Beschleunigungsverlauf (α) für den Folgeantrieb (2) ermittelt, – wobei die Steuereinrichtung (6) den Beschleunigungsverlauf (α) für den Folgeantrieb (2) derart ermittelt, dass nach einer Ausgleichszeit (T) die Drehzahl (n2) des Folgeantriebs (2) gleich der Referenzdrehzahl (nR) und gleichzeitig dazu die Position (φ2) des Folgeantriebs (2) gleich einer erwarteten Referenzposition (φR') ist, welche die Steuereinrichtung (6) anhand der Referenzposition (φR), der Referenzdrehzahl (nR) und der Ausgleichszeit (T) ermittelt, – wobei die Steuereinrichtung (6) den Folgeantrieb (2) entsprechend dem ermittelten Beschleunigungsverlauf (α) ansteuert.
  2. Drehzahlführungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzdrehzahl (nR) und/oder die Referenzposition (φR) der Steuereinrichtung (6) kontinuierlich vorgegeben werden.
  3. Drehzahlführungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Folgeantrieb (2) von der Steuereinrichtung (6) ab dem gleichzeitigen Erreichen von Referenzdrehzahl (nR) und Referenzposition (φR) derart angesteuert wird, dass er die Referenzdrehzahl (nR) beibehält.
  4. Drehzahlführungsverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzdrehzahl (nR) und/oder die Referenzposition (φR) die korrespondierenden Sollwerte (n1*), Erwartungswerte (φ1E) oder Istwerte (n1, φ1) eines Leitantriebs (1) sind.
  5. Drehzahlführungsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) den Beschleunigungsverlauf (α) analytisch ermittelt.
  6. Drehzahlführungsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das maximale Beschleunigungsvermögen (αmax) des Folgeantriebs (2) unterhalb einer Grenzdrehzahl (nG) einen konstanten Maximalwert (αM) und oberhalb der Grenzdrehzahl (nG) einen niedrigeren Wert aufweist.
  7. Drehzahlführungsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das maximale Beschleunigungsvermögen (αmax) des Folgeantriebs (2) oberhalb der Grenzdrehzahl (nG) konstant ist.
  8. Drehzahlführungsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das maximale Beschleunigungsvermögen (αmax) des Folgeantriebs (2) oberhalb der Grenzdrehzahl (nG) mit steigender Drehzahl (n2) abfällt.
  9. Drehzahlführungsverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das maximale Beschleunigungsvermögen (αmax) des Folgeantriebs (2) oberhalb der Grenzdrehzahl (nG) mit steigender Drehzahl (n2) linear abfällt.
  10. Drehzahlführungsverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das maximale Beschleunigungsvermögen (αmax) des Folgeantriebs (2) oberhalb der Grenzdrehzahl (nG) mit steigender Drehzahl (n2) hyperbolisch abfällt.
  11. Drehzahlführungsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzposition (φR) bezüglich eines von dem Folgeantrieb (2) angetriebenen Folgeelements (4) nur modulo 2π/N bestimmt ist, wobei N eine ganze Zahl ist.
  12. Drehzahlführungsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass die Steuereinrichtung (6) zunächst den Beschleunigungsverlauf (α) gleich dem maximalen Beschleunigungsvermögen (αmax) setzt und eine erwartete Positon (φ2E), die der Folgeantrieb (2) annähme, wenn er mit diesem Beschleunigungsverlauf (α) auf die Referenzdrehzahl (nR) beschleunigt würde, sowie die hierfür benötigte Ausgleichszeit (T) ermittelt, – dass die Steuereinrichtung (6) die erwartete Position (φ2E) mit der erwarteten Referenzposition (φR') vergleicht und – dass die Steuereinrichtung (6) anhand des Vergleichs schließlich den Beschleunigungsverlauf (α) variiert und die korrespondierende Ausgleichszeit (T) sowie die korrespondierende erwartete Referenzposition (φR') entsprechend anpasst, so dass der Folgeantrieb (2) weiterhin die Referenzdrehzahl (nR) und zugleich auch die erwartete Referenzposition (φR) erreicht.
  13. Drehzahlführungsverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6), wenn die erwartete Position (φ2E) der erwarteten Referenzposition (φR') voreilt, den Beschleunigungsverlauf (α) linear skaliert.
  14. Drehzahlführungsverfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6), wenn die erwartete Position (φ2E) der erwarteten Referenzposition (φR') voreilt, dem Beschleunigungsverlauf (α) eine Beschleunigungspause (tP) voranstellt.
  15. Drehzahlführungsverfahren nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6), wenn die erwartete Position (φ2E) der erwarteten Referenzposition (φR') voreilt, dem Beschleunigungsverlauf (α) einen Gegenbeschleunigungszeitraum (tG) und einen Beschleunigungszeitraum (tB) voranstellt.
  16. Drehzahlführungsverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6), wenn die erwartete Position (φ2E) der erwarteten Referenzposition (φR') nacheilt, dem Beschleunigungsverlauf (α) einen Beschleunigungszeitraum (tB) und einen Gegenbeschleunigungszeitraum (tG) anhängt.
  17. Drehzahlführungsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) den Beschleunigungsverlauf (α) derart ermittelt, dass der Folgeantrieb (2) die Referenzdrehzahl (nR) und die erwartete Referenzposition (φR') zeitoptimiert erreicht.
  18. Steuereinrichtung für einen Folgeantrieb (2) zur Durchführung eines Drehzahlführungsverfahrens nach einem der obigen Ansprüche.
  19. Maschine mit einem Folgeantrieb (2), die eine Steuereinrichtung (6) nach Anspruch 18 aufweist.
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