DE102012109465B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Echtzeitsteuerung eines Antriebstranges - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Echtzeitsteuerung eines Antriebsstrangs (11) mit einer Übertragungseinheit (13), das ein Eingangselement (14) und ein zu positionierendes Ausgangselement (15) aufweist, wobei das Eingangselement (14) durch einen Elektromotor (12) antreibbar ist, wobei ein Drehlagenbestimmungsmittel (25) die Drehlage des Elektromotors (12) bestimmt und ein entsprechendes Motordrehlagensignal (DM) erzeugt und wobei ein Positionssensor (28) die Istposition (Pist) des Ausgangselements (15) erfasst und ein entsprechendes Positionssignal (P) an die Steuereinheit (27) übermittelt mit folgenden Schritten: – Vorgeben einer Sollposition (Psoll) für das Ausgangselement (15), – Antreiben des Elektromotors (12) während einer ersten Zeitphase (T1) mit einer Drehzahl (rot), die kleiner ist als ein erster Drehzahlschwellenwert (S1), wobei die erste Zeitphase (T1) frühestens dann endet, wenn der Positionssensor (28) anzeigt, dass sich das Ausgangselement (15) bewegt, – Bestimmen einer Vorsteuerposition (Pvor) für das Ausgangselement (15), die eine Positionsdifferenz (PD) zur Sollposition (Psoll) aufweist, – Antreiben des Elektromotors (12) während einer zweiten Zeitphase (T2) bis das Ausgangselement (15) die Vorsteuerposition (Pvor) erreicht hat, – Stillsetzen des Elektromotors (12) während einer dritten Zeitphase (T3) ab dem Erreichen der Vorsteuerposition (Pvor) bis das Positionssignal (P) konstant bleibt, – Antreiben des Elektromotors (12) während einer vierten Zeitphase (T4) mit einer Drehzahl (rot), die kleiner ist als ein zweiter Drehzahlschwellenwert (S2) bis das Ausgangselement (15) die Sollposition (Psoll) erreicht hat, – Berechnen eines Spielwerts für das im Antriebsstrang (11) zwischen der Motorwelle (18) des Elektromotors (12) und dem Ausgangselement (15) vorhandene Spiel während der ersten und/oder während der zweiten Zeitphase (T1, T2) nach dem Auftreten einer Änderung des Positionssignals (P) auf Basis der Änderung des Motordrehlagensignals (DM) bis zum Auftreten der Änderung des Positionssignals (P).

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Echtzeitsteuerung eines Antriebsstranges mit einem Elektromotor und einer Übertragungseinheit, beispielsweise einem Getriebe. Die Übertragungseinheit bzw. das Getriebe weist ein Eingangselement auf, das vom Elektromotor antreibbar ist. Die Übertragungseinheit bzw. das Getriebe weist außerdem ein zu positionierendes Ausgangselement auf, an dem beispielsweise ein Rundtisch, ein Schlitten oder dergleichen befestigt ist. Das Ausgangselement ist vorzugsweise drehend antreibbar, kann aber auch eine lineare oder eine sonstige Bewegung ausführen. Im einfachsten Fall kann die Übertragungseinheit eine starre Verbindung zwischen Eingangselement und Ausgangselement sein. Die Übertragungseinheit kann aber auch eine beliebige Bewegungskopplung bzw. Bewegungsübertragung zwischen Eingangselement und Ausgangselement bewirken. Wird als Übertragungseinheit ein Getriebe verwendet, kann eine Über- oder eine Untersetzung zwischen Eingangselement und Ausgangselement vorgegeben werden.
• Als Elektromotor dient insbesondere ein Servomotor.
• Bei vielen Anwendungen, beispielsweise bei Werkzeugmaschinen, ist es erforderlich, das Ausgangselement der Übertragungseinheit exakt und wiederholbar positionieren zu können. Diese Aufgabe ist insbesondere dann schwierig, wenn der Antriebsstrang zwischen dem Elektromotor und dem Ausgangselement spielbehaftet ist und/oder Elastizitäten aufweist, die ein wiederholbares genaues Positionieren des Ausgangselements in einer vorgegebenen Sollposition erschweren. Außerdem können Temperaturschwankungen und andere äußeren Einflüsse die genaue Positionierung des Ausgangselements beeinträchtigen.
• Ein Ansatz zur Vermeidung dieses Problems ist beispielsweise die Anordnung von exakt positionierten Endlagenschaltern, die das Erreichen einer Sollposition des Ausgangselements anzeigen. Allerdings ist eine solche Lösung nur dann möglich, wenn immer eine bestimmte Sollposition vom Ausgangselement angefahren werden soll und das Erreichen dieser Sollposition durch einen fixierten Endlagenschalter angezeigt wird. Bei vielen Anwendungen ist es jedoch erforderlich, die Sollposition frei über den gesamten möglichen Weg, den das Ausgangselement zurücklegen kann, vorgeben zu können.
• Deswegen wurden auch andere Lösungsansätze verfolgt, wie sie beispielsweise in DE 195 06 403 A1 beschrieben sind. Dort wird vor dem Betrieb des Antriebsstranges zur Positionierung eines Drehtisches ein Kalibrierverfahren durchgeführt, um die durch Sensorfehler und Spiel erzeugten Ungenauigkeiten zu messen und in einer Tabelle abzuspeichern. Diese Tabelle kann später beim Betrieb des Tisches zur korrigierten Ansteuerung genutzt werden, um die Sensorwerte zu korrigieren und eine genauere Positionierung zu erreichen.
• Problematisch bei derartigen Kalibrierverfahren ist es allerdings, dass die Kalibrierung aufwendig ist und auf veränderte Bedingungen während des Betriebs nicht ohne weiteres reagieren kann. Beispielsweise müssen Positionsabweichungen durch Temperaturschwankungen durch Temperaturmessung und eine temperaturabhängige Korrektur bei der Ansteuerung des Antriebstranges berücksichtigt werden. Eine Vergrößerung des Spiels im Antriebsstrang durch Materialalterung und Verschleiß kann durch dieses Verfahren nicht berücksichtigt werden.
• Aus DE 24 15 359 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs bekannt. Das Verfahren soll dazu dienen, eine Arbeitswelle in einer vorbestimmten Winkellage stillzusetzen. Die Arbeitswelle kann bei unterschiedlichen Drehzahlen angetrieben werden. Hierfür sind mechanische Schalter vorhanden, die abhängig von ihrer Schaltstellung die jeweilige Drehzahl vorgeben. Bei einem Verfahren kann die Drehzahl nacheinander zu bestimmten Zeitpunkten stufenweise erhöht werden. Zum Stillsetzen der Welle in einer bestimmten Position werden die Schalter in eine vorgegebene Schaltstellung gebracht, wodurch eine Bremswicklung bestromt wird. Die Antriebswelle wird gebremst, bis eine Abschaltdrehzahl erreicht ist. Bei einer bestimmten Drehwinkellage der Antriebswelle, die durch eine Unterbrecherstelle definiert ist, erfolgt anschließend das Abbremsen bis zum Stillstand. Jetzt kann die Antriebswelle in eine vorgegebenen Drehwinkellage gebracht werden, in dem die Schalter wiederum in eine andere vorgegebene Schaltstellung umgeschaltet werden. Der Antrieb läuft mit einer Positionierdrehzahl und wird nach einer Drehung der Antriebswelle um 180 Grad in der gewünschten Anhaltestellung stillgesetzt.
• Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Antriebsstrangs zu schaffen, das bzw. die auch bei veränderten Betriebsbedingungen eine wiederholbare und exakte Positionierung des Ausgangselements ermöglicht.
• Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 13 gelöst.
• Die Erfindung sieht vor, den Antriebsstrang in Echtzeit zu steuern, um das Ausgangselement zu positionieren. Vor Inbetriebnahme der Vorrichtung bzw. vor der Durchführung des Verfahrens müssen deswegen keine Kalibriervorgänge ausgeführt werden. Das Ausgangselement wird in Echtzeit exakt in eine vorgegebenen Sollposition bewegt, wobei das Spiel im Antriebsstrang, das sich verschleiß- oder temperaturbedingt ändern kann, oder andere die Positionierung beeinflussenden Parameter in Echtzeit ausgeregelt werden.
• Zunächst wird eine Sollposition für das Ausgangselement vorgegeben, beispielsweise manuell über eine Eingabeschnittstelle oder automatisch durch ein Steuerprogramm oder eine externe Steuerung. Vorzugsweise wird dann zunächst eine Drehrichtung für den Elektromotor ermittelt, die so gewählt wird, dass das Ausgangselement abhängig von seiner aktuellen Istposition auf kürzestem Weg bzw. in kürzester Zeit in die Sollposition bewegt werden kann.
• Im Anschluss daran wird der Elektromotor durch die Steuereinheit angetrieben. Während einer ersten Zeitphase erfolgt der Antrieb des Elektromotors mit einer Drehzahl, die kleiner ist als ein erster Drehzahlschwellenwert. Die Drehzahl kann dabei in der ersten Zeitphase insbesondere stetig erhöht werden. Diese erste Zeitphase endet frühestens dann, wenn ein die Position des Ausgangselements erfassender Positionssensor anzeigt, dass sich das Ausgangselement aus seiner ursprünglichen Position in Richtung der Sollposition bewegt.
• Es wird ferner eine Vorsteuerposition für das Ausgangselement berechnet. Die Vorsteuerposition ist durch eine fest vorgegebene oder variable Positionsdifferenz von der Sollposition entfernt. Abhängig davon, ob sich das Ausgangselement linear oder rotierend bewegt, kann die Positionsdifferenz eine Strecke und/oder eine Drehwinkel sein. Das Ausgangselement kann eine beliebeige Bewegung entlang einer vorgegebenen Bahn ausführen. Die Positionsdifferenz kann daher auch ein mehrdimensionale gekrümmter Bahnabschnitt sein, der durch Vektoren oder einen Polynomzug (sogenannte „Spline”) oder eine Überlagerung aus Strecken und Winkeln oder auf eine sonstige geeignete mathematische Art beschrieben ist. In einer sich an die erste Zeitphase unmittelbar anschließenden zweiten Zeitphase wird der Elektromotor angetrieben, um das Ausgangselement in die berechnete Vorsteuerposition zu bewegen. Insbesondere wird die Drehzahl in der zweiten Zeitphase in einem Beschleunigungszeitabschnitt bis zu einer Maximaldrehzahl erhöht und vor dem Erreichen der Vorsteuerposition in einem Verzögerungszeitabschnitt wieder verringert. Dadurch kann eine möglichst schnelle Bewegung des Ausgangselements in die Vorsteuerposition erzielt werden. Sobald das Ausgangselement die Vorsteuerposition erreicht hat, wird der Elektromotor stillgesetzt.
• Die Position des Ausgangselements wird während der zweiten Zeitphase vorzugsweise über die von einem Drehlagenbestimmungsmittel ermittelte Position des Elektromotors und die gegebenenfalls vorhandene Getriebeübersetzung berechnet. Insbesondere weist der Positionssensor des Ausgangselements eine derart hohe Auflösung auf, dass bei höheren Drehzahlen des Elektromotors während der zweiten Zeitphase das Positionssignal des Positionssensors keine Positionsbestimmung mehr ermöglicht. Da die Vorsteuerposition nicht exakt eingehalten werden muss, genügt hier eine mit einer größeren Ungenauigkeit behaftete Bestimmung über das Drehlagenbestimmungsmittel. Als Drehlagenbestimmungsmittel dient insbesondere ein Drehlagensensor, der eine geringere Auflösung bzw. Genauigkeit aufweist, als der Positionssensor.
• Sobald über das Drehlagenbestimmungsmittel erkannt wird, dass das Ausgangselement die Vorsteuerposition erreicht hat, wird der Elektromotor stillgesetzt. Er verbleibt während einer dritten Zeitphase im Stillstand, bis das Positionssignal des die Position des Ausgangselements anzeigenden Positionssensors unverändert bleibt. Durch Torsionen und Elastizitäten im Antriebsstrang kann es nach dem Abbremsen und Stillsetzen des Elektromotors in der Vorsteuerposition zu Schwingungen kommen, die durch das Positionssignal angezeigt werden. Erst wenn der Antriebsstrang insgesamt zur Ruhe gekommen ist, wird die dritte Zeitphase beendet.
• Schließlich wird im Anschluss an die dritte Zeitphase während einer vierten Zeitphase der Elektromotor mit einer niedrigen Drehzahl angetrieben, die kleiner ist als ein zweiter Drehzahlschwellenwert. Es findet sozusagen eine Kriechbewegung des Ausgangselements von der Vorsteuerposition in die Sollposition statt. Der Elektromotor wird während der vierten Zeitphase solange angetrieben, bis das Ausgangselement die Sollposition erreicht hat, die vom Positionssignal angezeigt wird. Der Betrag des ersten Drehzahlschwellenwerts ist größer als der Betrag des zweiten Drehzahlschwellenwerts, insbesondere zumindest um den Faktor 2 bis 25.
• Die Drehrichtung des Elektromotors wird während der Bewegung des Ausgangselements von der ursprünglichen Position in die Sollposition nicht umgekehrt. Ein Bewegen des Ausgangselements über die Sollposition hinaus und ein Nachregeln durch Richtungsumkehr des Elektromotors findet nicht statt.
• Während der ersten Zeitphase kann es dazu kommen, dass trotz einer Drehung des Elektromotors wegen des im Antriebsstrang vorhandenen Spiels keine Bewegung des Ausgangselements bewirkt wird. Bis zum Auftreten einer Änderung des Positionssignals kann die veränderte Drehlage des Elektromotors über das Motordrehlagensignal erfasst werden. Daraus wird während der ersten und/oder während der zweiten Zeitphase ein Spielwert für das im Antriebsstrang zwischen der Motorwelle des Elektromotors und dem Ausgangselement vorhandene Spiel insbesondere in Echtzeit berechnet. Die Berechnung des Spielwertes kann bei jeder durchgeführten Bewegung des Ausgangselements aus einer ursprünglichen Position in eine Sollposition ermittelt werden. Es ist auch möglich, den Spielwert in vorgegebenen Intervallen lediglich von Zeit zu Zeit zu ermitteln. Die Spielwerte können abgespeichert werden. Daraus kann beispielsweise der Verschleiß der Übertragungseinheit bzw. des Getriebes bzw. des Antriebsstranges erkannt werden. Ferner besteht die Möglichkeit, den aktuell ermittelten Spielwert bei der Ermittlung der Vorsteuerposition zu berücksichtigen.
• Die Vorsteuerposition kann parameterabhängig ermittelt werden. Wie erwähnt, kann ein aktuell ermittelter Spielwert als Parameter bei der Ermittlung der Vorsteuerposition bzw. der Positionsdifferenz dienen. Zusätzlich oder alternativ können auch Parameter wie etwa die Masse und/oder die Trägheit der bewegten Teile des Antriebsstranges verwendet werden. Die Masse und/oder die Trägheit der bewegten Teile kann in der Steuereinheit rechnerisch insbesondere in Echtzeit ermittelt und beispielsweise abgespeichert werden. Während eine Beschleunigung oder eine Verzögerung kann das hierfür vom Elektromotor aufgebrachte Drehmoment – beispielsweise durch Messung des Motorstromes – ermittelt und daraus durch eine Messung der Drehzahländerung in einem vorgegebenen Zeitraum ein Rechenwert für die Masse der bewegten Teile ermittelt werden. Durch mehrfache Berechnung und vorzugsweise Mittelwertbildung kann daher eine relativ genaue Bestimmung der bewegten Masse erhalten werden. Alternativ hierzu ist es auch möglich, die Masse der bewegten Teile in der Steuereinheit als Parameter vorzugeben und abzuspeichern. Zusätzlich oder alternativ kann auch die erreichbare Maximalverzögerung beim Reduzieren der Drehzahl während der zweiten Zeitphase als Parameter zur Bestimmung der Vorsteuerposition bzw. der Positionsdifferenz verwendet werden. Die Positionsdifferenz zwischen der Vorsteuerposition und der Sollposition wird ausreichend groß gewählt, um sicherzustellen, dass das Ausgangselement auch durch Elastizitäten im Antriebsstrang und dadurch bedingte Schwingungen oder Positionsänderungen des Ausgangselements beim Stillsetzen des Motors in der Vorsteuerposition die Sollposition vom Ausgangselement nicht erreicht wird.
• Es ist vorteilhaft, wenn das Ausgangselement unmittelbar nach Erreichen der Sollposition arretiert wird. Hierfür kann eine entsprechende Arretiervorrichtung vorgesehen sein. Die Arretiervorrichtung beaufschlagt das Ausgangselement unmittelbar und klemmt dieses insbesondere kraftschlüssig in der Sollposition fest. Beim Festklemmen wird jede Positionsänderung des Ausgangselements gegenüber der Sollposition vermieden. Die Arretiereinrichtung kann elektrisch und/oder hydraulisch und/oder pneumatisch ansteuerbar sein. Es ist vorteilhaft, wenn ein das Ausgangselement kraftschlüssig beaufschlagendes Klemmmittel in die Klemmstellung federvorgespannt ist.
• Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn eine Änderung des Positionssignals mit einer Änderung des Motordrehlagensignals verglichen wird. In der Steuereinheit kann daraus ein Fehler im Antriebsstrang erkannt werden, beispielsweise der Bruch oder die Blockade eines Bauteils der Übertragungseinheit oder auch der Ausfall des Positionssensors bzw. des Drehlagenbestimmungsmittels.
• Bei einem Ausführungsbeispiel kann zusätzlich wenigstens ein Zustandssignal der Übertragungseinheit bzw. des Getriebes erfasst werden, beispielsweise ein Geräusch der Übertragungseinheit bzw. des Getriebes während des Antriebs des Elektromotors und/oder die Temperatur der Übertragungseinheit bzw. des Getriebes an wenigstens einer Position und/oder eine vorgegebene Lage wenigstens eines Elements der Übertragungseinheit bzw. des Getriebes, die beispielsweise als Nulllage verwendet werden kann. Die Frequenz bzw. die Frequenzen des Geräuschs können ausgewertet und daraus auf die Drehzahl und/oder die Drehzahländerung des Elektromotors und des Ausgangselements geschlossen werden. Dieser aus dem Geräusch ermittelte Wert für die Drehzahl und/oder die Drehzahländerung kann mit den Werten des Positionssensors und/oder des Drehlagenbestimmungsmittels insbesondere in Echtzeit verglichen werden, um deren Plausibilität zu prüfen.
• Um eine Echtzeitregelung zu erreichen, weist die Steuereinheit bei einem Ausführungsbeispiel vorzugsweise ein prozessorgesteuertes Echtzeitsystem mit einem FPGA (Field Programmable Gate Array) auf. An das FPGA können eine oder mehrere Ein- und/oder Ausgabemodule für die Programmierung bzw. Bedienung angeschlossen sein. Die Steuereinheit bzw. das FPGA kann weitere drahtlose oder drahtgebundene Schnittstellen zur Übertragung von Nachrichten, bspw. zur Ausgabe von Fehlermeldungen, aufweisen.
• Das Positionssignal des Positionssensors gib nicht nur ein Maß für die Bewegung und die Richtung der Bewegung des Ausgangselements an, sondern das Positionssignal beinhaltet auch eine Angabe über die Absolutposition des Ausgangelements. Auch das Motordrehlagensignal kann eine Angabe über die Absolutposition der Drehlage des Elektromotors enthalten.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen sowie der Beschreibung. Die Beschreibung beschränkt sich auf wesentliche Merkmale der Erfindung. Die Zeichnung ist ergänzend heranzuziehen. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
• 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Echtzeitsteuerung eines Antriebstrangs und
• 2 einen stark schematisierten, beispielhaften zeitlichen Verlauf der Bewegung des Ausgangelements aus einer ursprünglichen Position in eine Sollposition sowie die dazugehörige Drehzahl des Elektromotors abhängig von der Zeit.
• In 1 ist das Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Vorrichtung 10 zur Durchführung einer Echtzeitsteuerung eines Antriebstrangs 11 veranschaulicht. Zu dem Antriebstrang 11 gehören ein Servomotor 12 und eine Übertragungseinheit, die beispielsgemäß als Getriebe 13 ausgeführt ist. Anstelle des Servomotors 12 kann auch ein anderer Elektromotor eingesetzt werden. Das Getriebe 13 umfasst ein als Eingangswelle 14 ausgeführtes Eingangselement und ein als Ausgangswelle 15 ausgeführtes Ausgangselement. Das von der Ausgangswelle 15 gebildete Ausgangselement soll positionsgeregelt werden. Hierzu dient die Vorrichtung 10. Relativ zum Ausgangselement unbeweglich kann ein Maschinenelement 16 angeordnet sein. Beim Ausführungsbeispiel sitzt drehfest auf der Ausgangswelle 15 bspw. ein Drehtisch 17.
• Der Servomotor 12 hat eine Motorwelle 18, die beim Ausführungsbeispiel mit Hilfe einer Kupplung 19 drehfest mit der Eingangswelle 14 verbunden ist. Die Kupplung 19 ist nicht umschaltbar. Sie dient dazu, Ausrichtungsfehler zwischen der Motorwelle 18 und der Eingangswelle 14 auszugleichen und Spannungen im Antriebsstrang 11 zu reduzieren.
• Dem Servomotor 12 ist ein Drehlagenbestimmungsmittel 25 zugeordnet, das die Drehlage des Servomotors 12 ermittelt. Die Drehlage des Servomotors 12 kann dabei unmittelbar gemessen oder aus Messsignalen des Servomotors 12 in einer Steuereinheit 27 berechnet werden. Beim Ausführungsbeispiel ist das Drehlagenbestimmungsmittel 25 durch einen Drehlagensensor 26 ausgeführt, der der Motorwelle 18 zugeordnet ist. Der Drehlagensensor 26 erzeugt ein Motordrehlagensignal DM, das vom Drehlagensensor 26 an die Steuereinheit 27 übermittelt wird.
• Der Ausgangswelle 15 ist ein Positionssensor 28 zugeordnet, der die Position des von der Ausgangswelle 15 gebildeten Ausgangselements erfasst und ein Positionssignal P an die Steuereinheit 27 übermittelt. Das Ausgangselement, hier die Ausgangswelle 15, führt beim Ausführungsbeispiel eine Dreh- bzw. Rotationsbewegung aus. Der Positionssensor 28 ist daher als Drehalgensensor ausgeführt, so dass das Positionssignal P die Drehlage der Ausgangswelle 15 angibt. Alternativ zu dem beschriebenen Ausführungsbeispiel kann anstelle einer rotierenden Ausgangswelle 15 auch ein linear bewegbares oder ein schwenkbares oder ein entlang einer gekrümmten Bahn bewegbares Ausgangselement verwendet werden, dessen Position vom Positionssensor 18 erfasst wird.
• Sowohl der Drehlagensensor 26 des Servomotors 12, als auch der Positionssensor 28 sind beispielsgemäß als Absolutsensoren ausgeführt, so dass das Positionssignal P bzw. das Motordrehlagensignal DM jeweils die absolute Position der Ausgangswelle 15 bzw. der Motorwelle 18 angibt. Zumindest einer der beiden Sensoren 26, 28 muss eine Absolutposition erfassen können, um bei einer Inbetriebnahme die absolute Position des Ausgangselements bzw. der Ausgangswelle 15 ohne eine Referenzfahrt ermitteln zu können. Alternativ können auch reine Inkrementalsensoren ohne Absolutpositionsbestimmung verwendet werden, wobei Bei der Inebtriebnahme eine Referenzfahrt durchgeführt wird, um eine definierte Null- oder Ausgangslage anzufahren oder zu durchfahren, so dass die absolute Position bestimmbar ist. Die Genauigkeit des Positionssensors 28 ist größer als die des Drehlagensensors 26, beispielsweise zumindest um eine Größenordnung. Es ist bei der Vorrichtung ohne Weiteres möglich einen vorhandenen Positionssensor 26, 28 auszutauschen, wobei lediglich eine einfache Parameteränderung erfolgen muss, um beispielsweise die Anzahl der Impulse pro Umdrehung bzw. bei Lineargebern entlang einer vorgegebenen Strecke vorzugeben.
• Das Getriebe 13 kann eine Sensoranordnung 31 aufweisen, um wenigstens ein Getriebezustandssignal GZ zu erfassen und an die Steuereinheit 27 zu übermitteln. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel werden drei Getriebezustandssignale GZ erfasst: die Temperatur T des Getriebes 13 und insbesondere des Getriebeöls, eine Nullpunktlage N eines Getriebeelements des Getriebes 13, beispielsweise über einen Endlagenschalter oder dergleichen, sowie ein Geräusch A, des Getriebes.
• Zu der Vorrichtung 10 gehört beim Ausführungsbeispiel außerdem eine Klemmeinheit 32, die der Ausgangswelle 15 zugeordnet ist und diese gegen ein Verdrehen blockieren kann. Beim Ausführungsbeispiel wird diese Blockierung durch ein kraftschlüssiges Verklemmen der Ausgangswelle 15 erzeugt. Hierfür weist die Klemmeinheit 32 wenigstens ein Klemmteil 33 auf, das mechanisch über eine Federeinrichtung 34 in die Klemmposition vorgespannt ist. In der Klemmposition verhindert das Klemmteil 33 durch kraftschlüssige Beaufschlagung der Ausgangswelle 15 deren Drehung. Über das Klemmsignal K kann die Klemmeinheit 32 in die Freigabestellung umgeschaltet werden, so dass das wenigstens eine Klemmteil 33 die Drehung der Ausgangswelle 15 ungehindert ermöglicht. Das Bewegen des wenigstens einen Klemmteils 33 entgegen der Kraft der Federeinrichtung 34 kann durch elektrische und/oder hydraulische und/oder pneumatische Mittel bewirkt werden, die in 1 der Übersicht halber nicht veranschaulicht sind. Beispielsweise kann das Klemmteil 33 als Kolben ausgeführt sein, dass durch hydraulischen oder pneumatischen Druck gegen die Feder die Kraft der Federeinrichtung 34 vom durch die Ausgangswelle 15 gebildeten Ausgangselement weg in die Freigabestellung bewegt werden kann.
• Zur Ansteuerung des Servomotors 12 ist die Steuereinheit 27 mit einem Servomotortreiber 41 verbunden. Der Servomotortreiber 41 dient dazu, eine ausreichende elektrische Leistung zum Betrieb des Servomotors 12 bereit zu stellen. Über den Servomotortreiber 41 wird beim Ausführungsbeispiel der Motorstrom I für den Servomotor 12 eingestellt. Abhängig vom Typ des verwendeten Elektromotors kommen hier neben dem Motorstrom I andere bzw. weitere Motorsteuergrößen in Betracht, wie etwa die Frequenz eines Wechselstromes und/oder die Motorspannung.
• Die Steuereinheit 27 übermittelt dem Servomotortreiber 41 ein Antriebssignal MA, das die Motordrehzahl vorgibt. Der Servomotortreiber 41 kann optional, wie beim Ausführungsbeispiel veranschaulicht, einen Fehler im Servomotortreiber 41 durch ein Treiberfehlersignal FT an die Steuereinheit 27 übermitteln.
• Die Steuereinheit 27 kann mit wenigstens einer weiteren vorzugsweise digitale Ein- und/oder Ausgabeschnittstelle 42 verbunden sein, um Überwachungs- oder Sicherheitsfunktionen oder externe Zusatzsteuerfunktionen auszuführen, wie etwa Funktionen betreffend die Kühlung und/oder Schmierung des Getriebes 13. Über die digitale Ein- und/oder Ausgabeschnittstelle 42 kann die Steuereinheit 27 auch parametrisierbar sein.
• Die Vorrichtung 10 enthält außerdem eine oder mehrere Bedienerschnittstellen 35, 36. Eine erste Bedienerschnittstelle 35 dient zur Bedienung der Vorrichtung 10 während dem üblichen Betrieb. Über die erste Bedienerschnittstelle 35 kann beispielsweise eine Sollposition P_Soll für das Ausgangselement und beispielsgemäß die Ausgangswelle 15 vorgegeben werden. Außerdem kann die erste Bedienerschnittstelle 15 Informationen über den aktuellen Betriebszustand anzeigen, wie etwa die aktuelle Istposition P_Ist der Ausgangswelle 15, die Temperatur T des Getriebes, Fehlerzustände und andere Daten. Die zweite Bedienerschnittstele 36 dient zur Programmierung bzw. Parametrisierung der Vorrichtung 10 über die Steuereinheit 27. Über diese zweite Bedienerschnittstelle 36 lässt sich das Steuer- bzw. Regelverhalten der Echtzeitregelung verändern. Diese zweite Bedienerschnittstelle 36 ist vorzugsweise nur ausgebildetem Fachpersonal zugänglich und kann gegen unbefugten Zugang geschützt sein, beispielsweise durch ein Passwort. Die zweite Bedienerschnittstelle 36 kann unmittelbar mit der Steuereinheit 27 und/oder über einen Befehlsinterpreter 37 mit der Steuereinheit 27 kommunizieren.
• Die Schnittstellen 35, 36, 42 werden insbesondere priorisiert, so dass ein gleichzeitiger Zugriff über mehrere Schnittstellen auf die Steuereinheit 27 nicht zu undefinierten Zuständen oder Fehlern führt.
• Die Steuereinheit 27 kann auch eine drahtgebundene oder drahtlose Schnittstelle 38 zur Kommunikation mit externen, vorzugsweise portablen Rechnern 40 aufweisen, um Fehler, aktuelle Betriebszustände oder dergleichen zu übermitteln. Als portable Rechner können bspw. Notebooks, Laptops, Smartphones, Computer-Pads oder andere portable, einen Rechner aufweisende Geräte verwendet werden. Die drahtlose Übertragung kann bspw. über eine Telefonverbindung, über eine Bluetooth-Verbindung oder auf sonstige aus dem Stand der Technik bekannte und geeignete Weise hergestellt werden. Bei der Kommunikation mit einem portablen Rechner 40 ist beispielsgemäß eine Datenübertragung zur Steuerung oder Beeinflussung der Steuerung zur Steuereinheit 27 nur nach expliziter Freigabe an der Steuereiheit 27 möglich. Ansonsten dient der portable Rechner lediglich zur Datenausgabe oder -anzeige.
• Die Vorrichtung 10 dient dazu, das von der Ausgangswelle 15 gebildete Ausgangselement in Echtzeit zu regeln, insbesondere die Position des Ausgangselements. Um die Daten des Positionssensors 28 und die Ansteuerung des Servomotors 12 in Echtzeit realisieren zu können, ist die Steuereinheit 27 beispielsgemäß durch ein FPGA (Field Progammable Gate Array) gebildet. Das FPGA ermöglicht eine sehr schnelle Datenverarbeitung. Die Steuereinheit 27 ist mit einer Speichereinrichtung 39, die einen RAM und/oder einen ROM aufweisen kann, verbunden, um Daten abzuspeichern bzw. auszulesen. Die Speichereinrichtung kann auch einen externen Speicher aufweisen, der über eine bekannte Schnittstelle (z. B. USB-Schnittstelle) mit der Steuereinheit 27 verbunden ist.
• Die Vorrichtung 10 ist dazu eingerichtet das folgende Verfahren in Echtzeit auszuführen:
  Zu einem ersten Zeitpunkt t1 sei angenommen, dass sch die Ausgangswelle 15 in einer ursprünglichen Position P_U befindet. Über die erste Bedienerschnittstelle 35 oder auch durch eine Steuerprogramm wird eine Sollposition P_Soll vorgegeben, in die die Ausgangswelle 15 gedreht werden soll, Zunächst wird beim Ausführungsbeispiel in der Steuereinheit 27 ermittelt, in welche Richtung der Servomotor 12 gedreht werden muss, so dass die Ausgangswelle 15 auf den kürzesten Weg und mithin in der kürzesten Zeit aus der ursprünglichen Position P_U in die Sollposition P_Soll gedreht werden kann. Befindet sich die Klemmeinrichtung 32 in ihrer Klemmposition, wird über das Klemmsignal K ein Umschalten bewirkt, so dass die Ausgangswelle 15 frei drehbar ist.
• Im Anschluss daran veranlasst die Steuereinheit 27 das Antreiben des Servomotors 12 in der festgelegten Drehrichtung während einer ersten Zeitphase T1. In dieser ersten Zeitphase T1 wird das im Antriebsstrang 11 vorhandene Spiel eliminiert. Die erste Zeitphase T1 dauert zumindest solange, bis der Positionssensor 28 eine Bewegung des Ausgangselements anzeigt, also beim Ausführungsbeispiel eine Drehung der Ausgangswelle 15. Während der ersten Zeitphase T1 ist die Drehzahl des Servomotors 12 kleiner als ein erster Drehzahlschwellenwert S1. Die Drehzahl wird während der ersten Zeitphase T1 stetig vergrößert und kann mit Ablauf der ersten Zeitphase T1 dem ersten Drehzahlschwellenwert 51 entsprechen, wie dies in 2 schematisch veranschaulicht ist.
• Zu einem zweiten Zeitpunkt t2 während der ersten Zeitphase T1 beginnd sich die Ausgangswelle 15 zu drehen. Somit ist das Spiel im Antriebsstrang 11 beseitigt und insbesondere im Getriebe 13 liegen die ineinandergreifenden Getriebeelemente, insbesondere Zahnräder, in ihrer jeweiligen Antriebsrichtung aneinander an. Durch dieses Aneinanderanlegen der Getriebeelemente während der ersten Zeitphase T1 mit einer geringen Drehzahl rot < S1 werden Schläge und Stöße zwischen ineinandergreifenden Getriebeelemente vermieden, so dass die Beanspruchung und der Verschleiß gemindert ist.
• Die aktuelle Drehzahl rot des Servomotors 12 kann aus dem Motordrehlagensignal DM in der Steuereinheit 27 ermittelt werden. In 2 ist schematisch dargestellt, dass sich das Positionssignal P erst ab einem zweiten Zeitpunkt t2 ändert und dadurch eine Drehung der Ausgangswelle 15 anzeigt. Aus der Änderung der Drehlage des Servomotors 12 zwischen dem ersten Zeitpunkt t1 und dem zweiten Zeitpunkt t2 kann in der Steuereinheit 27 ein Spielwert für das im Antriebsstrang 11 zwischen der Motorwelle 18 und der Ausgangswelle 15 vorhandene Spiel ermittelt und beispielweise in der Speichereinrichtung 39 abgespeichert werden. Es ist möglich und beispielsgemäß vorgesehen, diese Spielwerte bei jeder Bewegung des Ausgangselements 15 zu bestimmen und abzuspeichern oder zumindest von Zeit zu Zeit in einem vorgegebenen Intervall. Aus den Spielwerten kann beispielweise der Verschleißzustand des Getriebes 13 festgestellt werden. Es können auch Wartungs- und/oder Reparaturempfehlungen über eine der Bedienerschnittstellen 35, 36 oder auch die Schnittstelle 38 ausgegeben werden, wenn die Spielwerte ein vorgegebenes Maß überschreiten.
• Die Steuereinheit 27 berechnet eine Vorsteuerposition P_vor für die Ausgangswelle 15. Die Vorsteuerposition P_vor wird derart ermittelt, dass eine berechnete oder fest vorgegebene Positionsdifferenz PD zur Sollposition P_soll besteht. Die Positionsdifferenz PD kann im einfachsten Fall fest abgespeichert sein. Alternativ hierzu kann sie parameterabhängig durch die Steuereinheit 27 ermittelt werden. Beispielweise kann die Positionsdifferenz PD und mithin die Vorsteuerposition P_vor abhängig von der Trägheit der bewegten Teile des Antriebsstranges 11 und/oder der Masse der bewegten Teile des Antriebsstranges 11 und/oder der maximal erreichbaren Beschleunigung bzw. Verzögerung der bewegten Teile des Antriebsstranges 11 ermittelt werden. Die Masse, die Trägheit und die Maximalbeschleunigung bzw. Maximalverzögerung können beim Betrieb der Vorrichtung 10 anhand des vom Servomotors 12 bereitgestellten Motormoments, das wiederum vom Motorstrom I abhängig ermittelt werden kann, und der dadurch bewirkten Drehzahländerung der Drehzahl rot berechnet werden. Dadurch kann die Vorsteuerposition P_vor ausreichend weit von der Sollposition P_soll entfernt bleiben, um eine exakte Positionierung ohne Überschwingen zu erreichen und dennoch ausreichend nah an der Sollposition P_soll, um unnötige Zeitverzögerungen beim Positionieren des Ausgangselements bzw. der Ausgangswelle 15 zu vermeiden.
• Während einer sich an die erste Zeitphase T1 anschließenden zweiten Zeitphase 12 wird der Servomotor 12 angetrieben, um die Ausgangswelle 15 bis zur Vorsteuerposition P_vor zu drehen. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel gliedert sich diese zweite Zeitphase 12 in mehrere Zeitabschnitte. Unmittelbar nach Ende der ersten Zeitphase T1 ist ein Beschleunigungszeitabschnitt 121 vorgesehen, während dem die Drehzahl rot des Servomotors 12 stetig bis zu einer Maximaldrehzahl rmax erhöht wird. Die Drehzahlerhöhung kann linear in einer oder mehreren Stufen mit unterschiedlichen Steigungen (wie in 2 veranschaulicht) oder alternativ auch nicht-linear erhöht werden. Zu einem dritten Zeitpunkt t3 ist der Beschleunigungszeitabschnitt 121 beendet und die Maximaldrehzahl rmax erreicht. Nach Erreichen der Maximaldrehzahl rmax bleibt diese bis zu einem vierten Zeitpunkt t4 während der zweiten Zeitphase 12 konstant.
• Ab dem vierten Zeitpunkt t4 beginnt ein Verzögerungszeitabschnitt 122, während dem die Drehzahl rot des Servomotors 12 reduziert wird. Auch die Drehzahlreduzierung während des Vergrößerungszeitabschnitts 122 kann linear in einer oder mehreren Stufen mit unterschiedlichen Steigungen durchgeführt werden. Auch eine nicht-lineare Verzögerung ist möglich. Vorzugsweise wird die Drehzahl rot während des Verzögerungszeitabschnitts 122 zunächst bis auf eine in etwa dem ersten Drehzahlschwellenwert S1 entsprechende Drehzahl reduziert und anschließend mit einer geringeren Verzögerung bis zum Stillstand des Servomotors am Ende der zweiten Zeitphase 12 weiter reduziert. Die zweite Zeitphase 12 endet, sobald das Positionssignal P anzeigt, dass sich die Ausgangswelle 15 in der Vorsteuerposition P_vor, was beim Ausführungsbeispiel nach 2 zu einem fünften Zeitpunkt t5 der Fall ist.
• Die Maximaldrehzahl rmax ist die vom Servomotor 12 maximal zur Verfügung gestellte Drehzahl. Abhängig vom Weg zwischen ursprünglicher Position P_U und Sollposition P_soll kann es sein, dass diese Maximaldrehzahl rmax nicht erreicht wird und der Beschleunigungszeitabschnitt 121 unmittelbar in den Vergrößerungszeitabschnitts 122 übergeht.
• Mit dem fünften Zeitpunkt t5 und dem Erreichen der Vorsteuerposition P_vor beginnt eine dritte Zeitphase 13. Während dieser dritten Zeitphase 13 bleibt der Servomotor 12 im Stillstand. Aufgrund der Trägheit der bewegten Teile im Antriebsstrang 11 kann es nach dem Stillsetzen des Servomotors 12 zum fünften Zeitpunkt t5 zu Schwingungen kommen, die über den hochgenauen Positionssensor 28 an der Ausgangswelle 15 erfasst werden. Solange sich das Positionssignal P des Positionssensors 28 nach dem fünften Zeitpunkt t5 ändert, bleibt der Servomotor 12 im Stillstand.
• Bei der schematischen Darstellung in 2 wird zu einem sechsten Zeitpunkt t6 festgestellt, dass sich das Positionssignal P nicht mehr ändert, so dass die dritte Zeitphase 13 beendet wird.
• Zum sechsten Zeitpunkt t6 beginnt eine vierte Zeitphase 14. Während dieser vierten Zeitphase 14 wird der Servomotor 12 mit einer Drehzahl rot angetrieben, die kleiner ist als ein zweiter Drehzahlschwellenwert S2. Der zweite Drehzahlschwellwert S2 ist kleiner als der erste Drehzahlschwellenwert S1. Der Servomotor 12 und mithin die Ausgangswelle 15 werden langsam, sozusagen im Kriechgang gedreht, wodurch die Ausgangswelle 15 aus der Vorsteuerposition P_vor in die Sollposition P_soll gedreht wird.
• Zu einem siebten Zeitpunkt t7 zeigt das Positionssignal P an, dass die Ausgangswelle 15 die Sollposition P_soll erreicht hat, woraufhin der Servomotor 12 durch die Steuereinheit 27 sofort gestoppt und die Klemmeinheit 32 über das Klemmsignal K in ihre Klemmstellung umgeschaltet wird. Die Ausgangswelle 15 wird dann kraftschlüssig exakt in der Sollposition P_soll festgehalten.
• Während der gesamten Bewegung des von der Ausgangswelle 15 gebildeten Ausgangselements wird die Drehrichtung des Servomotors 12 nicht umgekehrt. Es wird eine schnelle, wiederholbare und positionsgenaue Bewegung des Ausgangselements in die Sollposition P_soll erreicht. Unabhängig vom Spiel, von temperaturbedingten oder verschleißbedingten Spieländerungen oder sonstigen Einflüssen, wird die Genauigkeit der Positionierung des Ausgangselements nicht beeinflusst. Aufwendige Kalibrierverfahren zur Fehlerermittlung im Getriebe 13 oder sonstigen Teilen des Antriebsstrangs 11 entfallen. Die Position des Ausgangselements bzw. der Ausgangswelle 15 wird in Echtzeit beim Betrieb der Vorrichtung 10 geregelt.
• Die Erfindung wurde am Beispiel eines Ausgangselements 15 erläutert, an dem drehfest ein Drehtisch 17 angeordnet ist. Anstelle einer drehenden oder rotierenden Bewegung können auch linear oder entlang von Bahnkurven bewegte Ausgangselemente verwendet werden. Der Positionssensor 28 ist in diesem Fall nicht als Drehgeber, sondern beispielsweise als linearer Positionssensor ausgestaltet. Entscheidend ist, dass der Positionssensor 28 dem Ausgangselement des Getriebes 13 und mithin am letzten bewegten Teil des Antriebsstranges 11 angeordnet ist. Wären nachfolgend an den Positionssensor 28 Übersetzungs- oder Getriebestufen vorgesehen, könnte deren Spiel bei der Regelung nicht berücksichtigt werden.
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Echtzeitsteuerung eines Antriebsstrangs 11 mit einem Servomotor 12 und einem Getriebe 13. Das Getriebe 13 weist ein vom Servomotor 12 angetriebenes Eingangselement 14 und ein zu positionierendes Ausgangselement, insbesondere eine Ausgangswelle 15, auf. Ein Positionssensor 28 erfasst die Position der Ausgangswelle 15. Ein Drehlagenbestimmungsmittel 25 ermittelt die Drehlage des Servomotors 12. Die Genauigkeit des Positionssensors 28 ist um zumindest eine Größenordnung höher als die Genauigkeit des Drehlagenbestimmungsmittels 25. Der Servomotor 12 wird von einer Steuereinheit 27 derart angesteuert, dass sich die Drehzahl zur Bewegung des Ausgangselements aus einer ursprünglichen Position in eine Sollposition P_soll langsam erhöht, bis das Spiel in dem Antriebsstrang 11 vollständig überwunden ist. Anschließend wird die Ausgangswelle 15 in eine berechnete Vorsteuerposition P_vor bewegt, die eine berechnete oder vorgegebene Positionsdifferenz PD zur Sollposition P_soll aufweist und der Servomotor 12 wird bei Erreichen der Vorsteuerposition P_vor gestoppt. Das Stillsetzen des Servomotors 12 wird solange aufrecht erhalten, bis sich das Positionssignal P des Positionssensors 28 nicht mehr ändert. Anschließend wird über den Servomotor 12 die Ausgangswelle 15 von der Vorsteuerposition P_vor in die Sollposition P_soll bewegt.
• Bezugszeichenliste

10

Vorrichtung

11

Antriebsstrang

12

Servomotor

13

Getriebe

14

Eingangswelle

15

Ausgangswelle

16

Maschinenelement

17

Drehtisch

18

Motorwelle

19

Kupplung

25

Drehlagenbestimmungsmittel

26

Drehlagensensor

27

Steuereinheit

28

Positionssensor

31

Sensoranordnung

32

Klemmeinheit

33

Klemmteil

34

Federeinrichtung

35

erste Bedienerschnittstelle

36

zweite Bedienerschnittstelle

37

Befehlsinterpreter

38

drahtlose Schnittstelle

39

Speichereinrichtung

40

portabler Rechner

41

Motortreiber

42

Ein- und/oder Ausgabeschnittstelle

A

Geräusch

DM

Motordrehlagensignal

FT

Treiberfehlersignal

I

Motorstrom

K

Klemmsignal

MA

Antriebssignal

N

Nullpunktlage

P

Positionssignal

PD

Positionsdifferenz

P_ist

Istposition

P_soll

Sollposition

P_u

ursprüngliche Position

rot

Drehzahl

rmax

Maximaldrehzahl

S1

erster Drehzahlschwellenwert

S2

zweiter Drehzahlschwellenwert

T

Temperatur

t1

erster Zeitpunkt

t2

zweiter Zeitpunkt

t3

dritter Zeitpunkt

t4

vierter Zeitpunkt

t5

fünfter Zeitpunkt

t6

sechster Zeitpunkt

t7

siebter Zeitpunkt

T1

erste Zeitphase

T2

zweite Zeitphase

T21

Beschleunigungszeitabschnitt

T22

Verzögerungszeitabschnitt

T3

dritte Zeitphase

T4

vierte Zeitphase

Claims (14)

1. Verfahren zur Echtzeitsteuerung eines Antriebsstrangs (11) mit einer Übertragungseinheit (13), das ein Eingangselement (14) und ein zu positionierendes Ausgangselement (15) aufweist, wobei das Eingangselement (14) durch einen Elektromotor (12) antreibbar ist, wobei ein Drehlagenbestimmungsmittel (25) die Drehlage des Elektromotors (12) bestimmt und ein entsprechendes Motordrehlagensignal (DM) erzeugt und wobei ein Positionssensor (28) die Istposition (P_ist) des Ausgangselements (15) erfasst und ein entsprechendes Positionssignal (P) an die Steuereinheit (27) übermittelt mit folgenden Schritten: – Vorgeben einer Sollposition (P_soll) für das Ausgangselement (15), – Antreiben des Elektromotors (12) während einer ersten Zeitphase (T1) mit einer Drehzahl (rot), die kleiner ist als ein erster Drehzahlschwellenwert (S1), wobei die erste Zeitphase (T1) frühestens dann endet, wenn der Positionssensor (28) anzeigt, dass sich das Ausgangselement (15) bewegt, – Bestimmen einer Vorsteuerposition (P_vor) für das Ausgangselement (15), die eine Positionsdifferenz (PD) zur Sollposition (P_soll) aufweist, – Antreiben des Elektromotors (12) während einer zweiten Zeitphase (T2) bis das Ausgangselement (15) die Vorsteuerposition (P_vor) erreicht hat, – Stillsetzen des Elektromotors (12) während einer dritten Zeitphase (T3) ab dem Erreichen der Vorsteuerposition (P_vor) bis das Positionssignal (P) konstant bleibt, – Antreiben des Elektromotors (12) während einer vierten Zeitphase (T4) mit einer Drehzahl (rot), die kleiner ist als ein zweiter Drehzahlschwellenwert (S2) bis das Ausgangselement (15) die Sollposition (P_soll) erreicht hat, – Berechnen eines Spielwerts für das im Antriebsstrang (11) zwischen der Motorwelle (18) des Elektromotors (12) und dem Ausgangselement (15) vorhandene Spiel während der ersten und/oder während der zweiten Zeitphase (T1, T2) nach dem Auftreten einer Änderung des Positionssignals (P) auf Basis der Änderung des Motordrehlagensignals (DM) bis zum Auftreten der Änderung des Positionssignals (P).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse und/oder die Trägheit und/oder die Maximalbeschleunigung und/oder die Maximalverzögerung der bewegten Teile bei einer Drehzahländerung des Elektromotors (12) ermittelt und insbesondere abgespeichert wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bestimmung der Positionsdifferenz (PD) der Spielwert und/oder die Masse und/oder die Trägheit der bewegten Teile berücksichtigt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangselement (15) unmittelbar nach Erreichen der Sollposition (P_soll) arretiert wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Drehzahlschwellenwert (S2) kleiner ist als der erste Drehzahlschwellenwert (S1).
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor Beginn der ersten Zeitphase (T1) auf Basis einer ursprünglichen Position (P_u) des Ausgangselements (15) und der Sollposition (P_soll) die Drehrichtung des Elektromotors (12) ermittelt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Ausgangselements (15) von einer ursprünglichen Position (P_u) zu Beginn der ersten Zeitphase (T1) in die Sollposition (P_soll) ohne Drehrichtungsumkehr des Elektromotors (12) erfolgt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Änderung des Positionssignals (P) mit einer Änderung des Motordrehlagensignals (DM) verglichen wird, um Fehler im Antriebsstrang zu erkennen.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich wenigstens ein Zustandssignal (GZ) der Übertragungseinheit (13) erfasst wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl (rot) während der ersten Zeitphase (T1) stetig erhöht wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl (rot) während der zweiten Zeitphase (T2) in einem Beschleunigungszeitabschnitt (T21) bis zu einer Maximaldrehzahl (rmax) erhöht und vor dem Erreichen der Vorsteuerposition (P_vor) in einem Verzögerungszeitabschnitt (T22) wieder verringert wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Motordrehlagensignal (DM) die Absolutdrehlage des Elektromotors (12) und/oder das Positionssignal (P) die Absolutposition des Ausgangselements (15) angeben.
13. Vorrichtung (10) zur Echtzeitsteuerung eines Antriebsstranges (11), mit einer Übertragungseinheit (13), die ein zu positionierendes Ausgangselement (15) und ein Eingangselement (14) aufweist, mit einem Elektromotor (12), der mit dem Eingangselement (14) der Übertragungseinheit (13) verbunden ist, um das Eingangselement (14) anzutreiben, mit einem Drehlagenbestimmungsmittel (25), das die Drehlage des Elektromotors (12) ermittelt und ein entsprechendes Motordrehlagensignal (DM) erzeugt, mit einem Positionssensor (28), der die Position des Ausgangselements (15) erfasst und ein entsprechendes Positionssignal (P) an eine Steuereinheit (27) übermittelt, wobei die Vorrichtung (10) dazu eingerichtet ist, das folgende Verfahren auszuführen: – Vorgeben einer Sollposition (P_soll) für das zu positionierende Ausgangselement (15), – Antreiben des Elektromotors (12) während einer ersten Zeitphase (T1) mit einer Drehzahl (rot), die kleiner ist als ein erster Drehzahlschwellenwert (S1), wobei die erste Zeitphase (T1) frühestens endet, wenn der Positionssensor (28) anzeigt, dass sich das Ausgangselement (15) bewegt, – Berechnen einer Vorsteuerposition (P_vor) für das Ausgangselement (15), die eine Positionsdifferenz (PD) zur Sollposition (P_soll) aufweist, – Antreiben des Elektromotors (12) während einer zweiten Zeitphase (T2) bis das Ausgangselement (15) die Vorsteuerposition (P_vor) erreicht hat, – Stillsetzen des Elektromotors (12) während einer dritten Zeitphase (T3) ab dem Erreichen der Vorsteuerposition (P_vor) bis das Positionssignal (P) konstant bleibt, – Antreiben des Elektromotors (12) während einer vierten Zeitphase (T4) mit einer Drehzahl (rot), die kleiner ist als ein zweiter Drehzahlschwellenwert (S2) bis das Ausgangselement (15) die Sollposition (P_soll) erreicht hat – Berechnen eines Spielwerts für das im Antriebsstrang (11) zwischen der Motorwelle (18) des Elektromotors (12) und dem Ausgangselement (15) vorhandene Spiel während der ersten und/oder während der zweiten Zeitphase (T1, T2) nach dem Auftreten einer Änderung des Positionssignals (P) auf Basis der Änderung des Motordrehlagensignals (DM) bis zum Auftreten der Änderung des Positionssignals (P).
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionssensor (28) als Drehgeber oder Lineargeber ausgeführt ist.

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