DE19716457C2 - Steuerungsverfahren für ein elektrisches Antriebssystem zum synchronen Verstellen mehrerer bewegbarer Funktionsteile - Google Patents
Steuerungsverfahren für ein elektrisches Antriebssystem zum synchronen Verstellen mehrerer bewegbarer FunktionsteileInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines elektrischen Antriebssy
stems, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 (DE 195 29 430 A1).
Ferner betrifft die Erfindung ein elektrisches An
triebssystem zum synchronem Verstellen mehrerer
bewegbarer Funktionsteile, gemäß Oberbegriff des
Anspruchs 6 (DE 195 29 430 A1).
Verwiesen wird auf eine bekannte Steuerung eines Mehrmotorenantriebs einer
Druckmaschine (Patentschrift DE 195 20 642 C1),
bei der auf elektrische Weise einfehlersicher gewährleistet sein soll, daß der
Ausfall einer Komponente in einer der Antriebseinheiten nicht zu einer derartigen
Verdrehung der Zylinder bzw. Achsen führt, daß beispielsweise die Greifer eines
der Zylinder durch die Berührung mit der Zylinderoberfläche eines anderen Zylin
ders beschädigt werden. Allerdings wird zur Abhilfe vorgeschlagen, daß nach
Feststellen eines Ausfalls einer Komponente in einer der Antriebseinheiten durch
eine übergeordnete Steuerung die Antriebseinheiten nach einer Zeitfunktion zum
Stillstand heruntergefahren werden, die durch das Verhalten derjenigen An
triebseinheit mit einer einen Defekt aufweisenden Komponente vorgegeben wird.
Dabei besteht jedoch die Gefahr, daß das Verhalten der fehlerbehafteten und
gleichwohl die Leitachse vorgebenden Antriebseinheit dermaßen schwer gestört
ist, daß eine Synchronisation der anderen Antriebseinheiten darauf und ein kollisi
onsfreies Herunterfahren nicht mehr möglich ist.
Durch die DE 195 29 430 A1 ist ein gattungsgemäßes, elektrisches Antriebssystem mit Sicher
heitsmodul bekannt, bei dem das
Leistungselektronikteil für den Einzelantrieb einen Stromregler aufweist. Im Rah
men des Sicherheitsmoduls ist das Leistungselektronikteil zusätzlich mit einem
Winkellage- oder Winkelgeschwindigkeits-Regler, der mit einem Winkellagegeber
am Elektromotorläufer oder am Funktionsteil verbunden ist, und mit einem Um
schaltmittel ausgebildet, das im Fehlerfall vom Sicherheitsmodul zum Umstellen
zwischen Strom- und Lageregelung aktivierbar ist. Dieses besitzt auf dem Lei
stungselektronikteil implementierte Überwachungsmittel, die zur Fehlererkennung
in der Kommunikation mit einer übergeordneten Signalverarbeitungseinheit aus
gebildet sind und das Umschaltmittel aktivieren. Bei gestörter Kommunikation
reagieren die Überwachungsmittel mit der Abschaltung von der übergeordneten
Signalverarbeitungseinheit und der Umstellung bzw. Umschaltung des Leistung
selektronikteils von Strom- auf Winkellage- und/oder Winkelgeschwindigkeits-
Regelbetrieb. Dann werden im Rahmen des Lageregelbetriebs die Funktionsteile
entsprechend einer Rampenfunktion gebremst bzw. in Stillstand versetzt, wobei
die Regler mit einer gemeinsamen Triggereinrichtung zum synchronisierten Start
verbunden sind, um beim Bremsen Kollisionen zwischen den Funktionsteilen zu
vermeiden. Allerdings ist hierbei ordnungsgemäßes Funktionieren aller An
triebseinheiten vorausgesetzt, und die Einfehlersicherheit ist auf Fehlerfälle inner
halb der übergeordneten Signalverarbeitungseinheit beschränkt. Treten Fehler bei
einer Komponente einer Antriebsverbindung aus Funktionsteil und Antriebseinheit
auf, dann ist ein geordneter, synchronisierter Vollzug aller Bremsrampen bis zum
Stillstand ohne Kollisionen nicht mehr sicher.
Bei einer bekannten Vorrichtung zum Bremsen mehrerer Walzen (DE 89 13 194
U1), die insbesondere zum Einsatz in einer Anlage zum Strecken und Aufwickeln
von Fäden auf einem Kett- oder Schärbaum ausgebildet ist, ist jeweils eine
Gruppe von mehreren Walzen mit einem gemeinsamen Antrieb versehen. Auf
jede der Walzen wirkt eine eigens zugeordnete, in der Bremswirkung regelbare
Bremse ein, die an eine Regeleinrichtung angeschlossen ist. Jedoch werden die
Walzen ausschließlich nach ihrer Geschwindigkeit geregelt gebremst, und zwar
anhand von Tachometern. Dies ist für die Zwecke der Verarbeitung von
Multifilamentgarnen in Textilmaschinen ausreichend.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei elektrischen Antriebssystemen mit
mehreren Antriebseinheiten und Verfahren zu deren Steuerung die Zuverlässig
keit und Sicherheit, insbesondere Einfehlersicherheit, zu erhöhen, dabei aber den
Aufwand an Konstruktion, Hardwarekomponenten sowie Implementierung von
Steuerungsalgorithmen zur Erreichung des sicheren Zustandes gering zu halten.
Zur Lösung wird ein Steuerungsverfahren gemäß Patentanspruch 1
vorgeschlagen.
Dabei wird von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß eine
Maschine oder Anlage mit bezüglich der beispielsweise Winkellage synchroni
sierten Einzelantrieben ohne aktiven Eingriff von Antriebskomponenten zum
Bremsen oder Antreiben in ihren Antriebsachsen ein passives Auslaufverhalten
besitzt, das im wesentlichen durch die Trägheit und die Reibungen bestimmt ist.
Jedem Einzelantrieb wird ein weiterer Antrieb zusätzlich oder redundant zur Seite
gestellt. Dieser redundante Antrieb braucht nur so dimensioniert zu sein, daß er in
der Lage ist, die gemeinsam vorgegebene Auslauffunktion aktiv einzuhalten, die
dicht an den passiven Auslauffunktionen der Einzelachsen bleibt und die für alle
synchronisierten Einzelantriebe verwendet wird. Der Momenten- bzw. Leistungs
bedarf und damit der Aufwand und die Kosten dieser redundanten Antriebe kann
klein gehalten werden, weil nur der Unterschied im Momenten- bzw. Leistungsbe
darf aktiv vom zusätzlichen bzw. redundanten (fehlerlosen) Antrieb aufgebracht
werden muß. Dieser Unterschied ist dadurch bestimmt, daß die Antriebsachse mit
der vorgegebenen Auslauffunktion aktiv bewegt wird und nicht durch die eigene
passive, im Fehlerfall "trudelnde" Auslauffunktion.
Zur Lösung der oben genannten Erfindungsaufgabe wird ferner ein Antriebssy
stem gemäß Patentanspruch 6 vorgeschlagen.
Die Antriebshilfseinheit sorgt im Fehlerfall dafür, daß der gestörte An
triebsstrang aus Funktionsteil und Antriebshaupteinheit die vorgegebene Aus
lauffunktion einhält.
Damit dies mit höchstmöglicher Präzision und Sicherheit gegenüber Kollision von
(ohne aktiven Eingriff nicht synchron laufenden) Funktionsteilen untereinander
erfolgen kann, ist nach der Erfindung vorgesehen,
daß die eine oder mehreren Antriebshilfseinheiten im Rahmen eines Lage-
und/oder Geschwindigkeitsregelkreises mit dem Funktionsteil und/oder der Welle
der Antriebseinheit als Regelstrecke(n) angeordnet sind. Diese redundanten La
gekorrekturantriebe werden zweckmäßig vollkommen unabhängig voneinander
oder von der (nichtredundanten) Antriebshauptausrüstung ausgeführt, insbeson
dere was die Energieversorgung insbesondere,
Leistungsverstärker, Regler, Motoren
und Geber in den Antriebshilfseinheiten angeht. Im Fehlerfall können sie der An
triebshauptausrüstung einzeln oder insgesamt zugeschaltet werden. Wird einzeln
zugeschaltet, so muß die restliche (das heißt fehlerfreie) Antriebshauptausrüstung
auch nach der allgemein vorgegebenen Auslauffunktion zum Stillstand gebracht
werden. Die redundanten Lagekorrekturantriebe müssen sich ebenfalls vollständig
entsprechend dieser übergeordneten Auslauffunktion bewegen. Dies läßt sich
nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung erreichen mittels eines Sicher
heitssoll- oder Führungswertgebers, der in der Steuerungseinrichtung, im Sicher
heitsmodul und/oder jeweils in den Leistungselektronikteilen mit Umrichter ange
legt und zur zeitabhängigen Ausgabe von Soll- oder sonstigen Führungswerten an
die Elektromotoren der Antriebshaupt- und/oder -hilfseinheiten ausgebildet ist,
wobei die Soll- oder Führungswerte der gemeinsamen Auslauffunktion entspre
chen. Für die Antriebshaupteinheiten und redundanten Antriebshilfseinheiten, die
alle vorteilhaft lagegeregelt sind, werden entweder ein einziger Sollwertgeber oder
zur Erhöhung der Sicherheit zwei redundante Sollwertgeber als Führungsorgane
verwendet, in denen die vorgegebene Auslauffunktion implementiert ist.
Weitere Einzelheiten, Merkmale, vorteilhafte Ausführungen und Wirkungen erge
ben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnungen. Diese
zeigen in:
Fig. 1 ein schematisches Funktions- und Blockschaltbild des Ausführungs
beispiels nach der Erfindung,
Fig. 2 die vorgegebene Auslauffunktion als Winkellage-Zeit-Diagramm
Gemäß Fig. 1 ist das erfindungsgemäße Antriebssystem in einer Bogendruckma
schine 1 für fünf Farben verwendet. Entsprechend sind fünf Druckwerke 2 je mit
einem Plattenzylinder 3, einem Gummizylinder 4 und einem Gegendruckzylinder 5
angeordnet. Zwischen zwei Gegendruckzylindern 5 befindet sich jeweils ein Über
gabezylinder 6, der dazu dient, die im Anleger 7 aufeinandergestapelten Bögen 8
von einem Druckwerk zum nächsten Druckwerk 2 zu transportieren, bis sie zum
Ausleger 9 gelangen. Zur Sicherstellung der Bogenübergabe sind der Gegen
druckzylinder 5 und der Übergabezylinder 6 jeweils mit Greifelementen 10 verse
hen (schematisch als Umfangsaussparungen angedeutet). Zur Gewährleistung
eines präzisen Bogendrucks hoher Qualität müssen im Übergabezeitpunkt
die Greifelemente 10 unterschiedlicher Zylinder bzw. Walzen 5, 6 einander mög
lichst synchron begegnen bzw. exakt gegenüberliegen. Dabei sind Lageabwei
chungen von höchstens 5 µm tolerierbar. Bei Störung des Synchronlaufs kommt
ferner die Gefahr hinzu, daß die über den Umfang des jeweiligen Zylinders 5, 6
hinausragenden Greifelemente den Umfang des jeweils benachbarten Zylinders
beschädigen bzw. mit diesem kollidieren können.
Gemäß Fig. 1 ist jedes der Druckwerke 2 mit einem elektrischen Direktantriebs
motor 11 versehen, dessen Läufer direkt und steif mit dem Achsstummel des je
weiligen Gegendruckzylinders 5 verbunden ist. Um eine Lageregelung der Zylin
derachsen von hoher Güte zu erreichen, sind hochauflösende Winkellagegeber
12 in Form von Sinus/Kosinus-Gebern lastseitig, das heißt die Winkellage des
Gegendruckzylinders 5 unmittelbar abtastend angeordnet.
Die Motoren 11 werden von je einem Leistungselektronikteil 13 angesteuert, das
aus einem Wechselrichter 14 und einem Regler 15 mit Lichtwellenleiter-
Schnittstelle 16 zusammengesetzt ist. Der Regler 15 auf dem Leistungselektronik
teil 13 umfaßt eine digitale Antriebs-/Phasenstromregelung mit einem Pulsweiten-
Modulationstakt von 8 Kilohertz. Beide Regelungsmodule können alternativ akti
viert werden. Der Gleichspannungszwischenkreis wird von Einspeisemitteln 17
versorgt.
Gemäß Fig. 1 werden die Ausgänge der Winkellagegeber 12 über Anschlüsse 23
Umsetzerbaugruppen 21 zugeführt. Auf diesen Umsetzerbaugruppen kann noch
ein Netzteil für die Versorgung des Winkellagegebers 12 untergebracht sein.
Achsperipheriemodule 22 dienen der Umsetzung der Lichtwellenleiter-Signale 16
zu und von den Leistungselektronikteilen 13 in Digitalsignale für eine digitale
Steuerungseinheit 19, in der eine Software zur Mehrachsregelung implementiert
ist. Diese ist zur Motorführung der hochpoligen Drehstrommaschinen 11 ausge
legt. Mit der Software erfolgt eine simultane Sollwertgenerierung nach dem Kon
zept der Lagesteuerung.
An einem Netzanschluß 18 sind die Einspeisemittel bzw. die Versorgungseinheit
17 sowie ein Netzteil 20 parallel angeschlossen, das der Versorgung der Steue
rungseinheit 19, des jeweils daran angeschlossenen Umsetzers 21 und Achsperi
pheriemoduls 22 sowie der Versorgung eines mit der Steuerungseinheit 19 ver
bundenen Kommunikationsinterfaces 24 dient. Darüber kann eine Kommunikation
25 zwischen der von der primären Steuerungseinheit 19 kontrollierten Antriebs
hauptausrüstung und einer sekundären Steuerungseinheit 19R stattfinden, welche
eine redundante Antriebsausrüstung mit Elektromotor 11R, Winkellagegeber 12R,
Leistungselektronikteil 13R, Wechselrichter 14R, Regler 15R, Lichtwellenleiter-
Schnittstelle 16R, daran angeschlossenes Achsperipheriemodul 22R, Versor
gungseinheit 17R, Netzanschluß 18R, Netzteil 20R, Umsetzer 21R sowie Kom
munikationsinterface 24R steuert. Das Kommunikationsinterface 24R dient der
Kommunikation mit der Antriebshauptausrüstung bzw. dessen Steuereinheit 19.
Der redundante Umsetzer 21R ist mit eigenständigen, redundanten Winkellage
geber-Anschlüssen 23R von den redundanten Winkellagegebern 12R verbunden.
Diese tasten gemäß Zeichnung die redundanten Hilfsmotoren 11R in ihrer Winkel
lage ab, können aber auch alternativ oder zusätzlich an den Gegendruckzylindern
5 der Bogendruckmaschine zur lastseitigen Messung angeordnet sein. Im übrigen
ist die redundante Antriebshilfsausrüstung zur Realisierung von Lagekorrekturan
trieben strukturell der Antriebsausrüstung gleichartig ausgeführt, jedoch zur Er
bringung kleinerer Kräfte, Momente oder Leistungen dimensioniert, entsprechend
dem Unterschied bzw. der Abweichung des passiven Auslaufverhaltens der jewei
ligen Antriebsverbindung 5, 11, 14 von der gemeinsam vorgegebenen Auslauf
funktion (vgl. Fig. 2).
Im normalen, fehlerlosen Zustand sind die Wechselrichter 14R abgeschaltet, und
die redundanten Hilfsantriebe 11R, 13R sind passiv und werden von der An
triebswelle des jeweiligen Hauptantriebs 11, 13 mitgedreht. Das Netzteil 20R für
die sekundäre, redundante Steuerungseinheit 19R wird jedoch in Betrieb gehal
ten, so daß die Datenkommunikation 25 zwischen Antriebshauptausrüstung und
Antriebshilfsausrüstung stattfinden kann. Detektiert ein beispielsweise in der An
triebshauptausrüstung auf der Steuerungseinheit 19, im Netzteil 20, in der Versor
gungseinheit 17, im Wechselrichter 14 oder im Regler 15 angelegtes Sicherheits
modul einen Fehler im Antriebssystem, einschließlich in den Hauptelektromotoren
11 oder den zugehörigen Winkellagegebern 12 oder in einem anzutreibenden
Funktionsteil 3, 4, 5, 6 eine Störung, einen Fehler oder Schaden, werden die
Wechselrichter 14R für die redundante Antriebshilfsausrüstung aktiviert. Es kann
entweder punktuell gesteuert geschehen, so daß jeweils ein einzelner, von der
redundanten Steuerungseinheit 19R ausgewählter Hilfselektromotor 11R mit sei
nem Wechselrichter 14R für die fehlerhafte gesteuerte Antriebshaupteinheit akti
viert und entsprechend der Auslaufkurve geregelt wird. Alternativ können durch
Einschaltung alle Antriebshilfseinheiten 11R, 14R gemeinsam mit ihren Momenten
und Leistungen den fünf Druckwerken 2 zugeschaltet werden. Gleichzeitig ist
dann die Versorgungseinheit 17 der Antriebshauptausrüstung abzuschalten, damit
die nichtredundanten Elektromotoren 11 frei geschaltet bzw. stromlos werden.
Deren Antriebswellen lassen sich dann passiv von den redundanten Hilfsan
triebseinheiten 11R, 14R entsprechend der Auslauffunktion (Fig. 2) mitdrehen. Da
die Druckwerke 2 gleichartig aufgebaut sind, weichen ihre jeweiligen passiven
Auslauffunktionen voneinander nicht all zu sehr ab. Die Zusatzleistungen, die zur
Einhaltung der vorgegebenen, sicheren Auslauffunktion nach Fig. 2 (siehe unten)
aktiv eingespeist werden müssen, halten sich in Grenzen, was sich kostengünstig
auf Aufwand und Dimensionierung in den Hilfsantriebseinheiten 11R, 14R aus
wirkt.
Gemäß Fig. 2 kann die für alle elektromotorisch angetriebenen Achsen bzw.
Funktionsteile der Bogendruckmaschine 1 vorgegebene Auslauffunktion 27 etwa
mittelwertig in einen Bereich 28 gelegt sein, welcher der Kurvenschar der passi
ven Auslauffunktionen der ohne aktiven Antrieb auslaufenden Einzelachsen ent
spricht. Dieser Bereich wird vom Auslauf-Startpunkt 30 aus, wo die Auslauffunk
tionen der Einzelachsen noch zusammenfallen, über die Zeit immer breiter, weil
ohne aktiven Eingriff die Einzelachs-Synchronisation aufgrund unterschiedlicher
Reibungen oder sonstiger unterschiedlicher Randbedingungen immer mehr verlo
ren geht. Wird über das Sicherheitsmodul im Antriebssystem nach Fig. 1 ein
Fehler detektiert, wird nach Freischalten der Antriebshaupteinheiten 11, 14, 15
allen redundanten Antriebshilfseinheiten 11R, 14R, 15R, nachdem diese aktiviert
bzw. zugeschalten sind, die Auslauffunktion 27 als Sollwert vorgegeben. Über die
redundanten Winkellagegeber 12R kann eine Lagekorrekturregelung derart
durchgeführt werden, daß die Hilfs- bzw. Lagekorrekturantriebe 11R, 14R, 15R
entweder die vorgegebene Auslauffunktion 27 als Sollwert realisieren oder we
nigstens ein Lagetoleranzband 31 für kollisionsfreies Auslaufen einhalten. Die
beiderseitigen Grenzen des Lagetoleranzbandes 31 verlaufen etwa parallel zur
vorgegebenen Auslauffunktion 27 und können der Vermeidung allzu hoher Ge
nauigkeitsanforderungen an die Geber und die Güte der Auslauf-
Lagekorrekturregelung dienen, soweit gleichwohl noch kollisionsfreies Auslaufen
für die Funktionsteile wie Gegendruckzylinder 5 gewährleistet ist. Das Auslaufen
in den sicheren Zustand bzw. Stillstand 29 beginnt vom Nullpunkt bzw. Auslauf-
Startpunkt 30 aus, wo der Fehler auftritt bzw. detektiert wird und vom Sicher
heitsmodul die Sicherheitsroutine gestartet wird. Mit zunehmendem Zeitablauf
nähert sich die Auslauffunktion einer einem sicheren Stillstand 29 entsprechenden
Winkellage an, bis diese vollständig erreicht ist und im Endzeitpunkt 32 die Hilfs-
bzw. Lagekorrekturantrieb 11R, 14R, 15R gestoppt werden können.
Claims (15)
1. Verfahren zum Steuern eines elektrischen Antriebssystems, das der Ver
stellung eines oder mehrerer dreh-, verschwenk- und/oder linear bewegba
rer Funktionsteile in Geräten und Maschinen, beispielsweise der Zylinder
(3, 4, 5, 6) oder Walzen insbesondere in Bogen- oder Rollendruckmaschinen
(1), synchron zueinander in ihrer Lage dient und mehrere Antriebseinheiten
(11, 13, 14, 15) aufweist, die jeweils mit einem der Funktionsteile (3, 4, 5, 6)
oder einer Gruppe davon verbunden sind, wobei im Fehlerfall der jeweili
gen Antriebsverbindung aus Funktionsteilen (3, 4, 5, 6) und zugehörigen An
triebseinheiten (11, 13, 14, 15) ein Auslaufen in den Stillstand (29) nach einer
diesen gemeinsam vorgegebenen Auslauffunktion (27, 28) über eine Steue
rungseinrichtung (19) mit Leistungselektronik (13) eingeprägt wird, wonach
sie mittels der Antriebseinheiten zueinander synchron zur Erreichung des
sicheren Zustands in Stillstand (29) gefahren werden, dadurch gekenn
zeichnet, daß wenigstens einer fehlerbehafteten Antriebsverbindung von
wenigstens einer weiteren Antriebseinheit (11R, 13R, 14R, 15R) Kräfte oder
Momente in einem Umfang und zeitlichen Verlauf bremsend oder antrei
bend zugeführt werden, die etwa dem Unterschied zwischen der gemein
samen vorgegebenen Auslauffunktion (27) einerseits und dem passiven
Auslaufverhalten der fehlerbehafteten Antriebsverbindung andererseits
entsprechen, wobei die weitere Antriebseinheit (11R, 13R, 14R, 15R) redun
dant beigeordnet und an die fehlerbehaftete Antriebsverbindung angekop
pelt ist oder wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslauf
funktion (27) nach einem Mittelwert der im Fehlerfall passiven Auslaufpro
file (28) oder -verhalten der mehreren unterschiedlichen Antriebsverbin
dungen jeweils aus Funktionsteil(en) (3, 4, 5, 6) und zugeordneter An
triebseinheit (11, 13, 14, 15; 11R, 13R, 14R, 15R) vorgegeben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kräfte oder Momente der fehlerbehafteten Antriebsverbindung derart zu
geführt werden, daß von dieser wenigstens ein zeitabhängiges Lagetole
ranzband (31), innerhalb welchem die gemeinsame Auslauffunktion (27)
liegt, für ein gegenüber den sonstigen Antriebsverbindungen kollisionsfrei
es und/oder sicheres Auslaufen in den Stillstand eingehalten wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß im Fehlerfall der davon betroffenen Antriebsverbindung die
redundante Antriebseinheit (11R, 12R, 13R, 14R, 15R) einzeln zugeschaltet
wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß im Fehlerfall allen Antriebsverbindungen je eine der weiteren An
triebseinheiten (11R, 13R, 14R, 15R) zugeschaltet wird, die dann aus
schließlich nach der gemeinsamen Auslauffunktion (27) gesteuert werden,
während die primären Antriebseinheiten (11, 12, 13, 14, 15) abgeschaltet
und/oder kräfte- beziehungsweise momentenfrei geschaltet werden.
6. Elektrisches Antriebssystem zum synchronen Verstellen mehrerer dreh-,
verschwenk- und/oder linear bewegbarer Funktionsteile in Geräten und
Maschinen, beispielsweise von Zylindern (3, 4, 5, 6) oder Walzen insbeson
dere in Bogen- oder Rollendruckmaschinen (1), synchron zueinander in ih
rer Lage, mit mehreren Elektromotoren (11), die mit einem jeweils zuge
ordneten Funktionsteil (5) oder einer Gruppe davon verbunden sind, mit
mehreren Leistungselektronikteilen (13), die ausgangsseitig mit je einem
Elektromotor (11) zu dessen Ansteuerung verbunden sind, mit wenigstens
einer Steuerungseinrichtung (19), die zur Aufnahme von Lagesignalen von
Lagegebern (12) an den Funktionsteilen (5) oder Läufern der Elektromoto
ren (11) und/oder sonstigen Leit-, Steuer-, Sollwert-, Test- und/oder Kon
trollsignalen ausgebildet und mit den jeweiligen Leistungselektronikteilen
(13) zu deren steuerungs- oder regelungstechnischen Kontrolle über ent
sprechende Führungswerten zur Synchronisation der Funktionsteile ver
bunden ist, und mit einem Sicherheitsmodul, das zum Zugriff wenigstens
auf Signale im Bereich der Funktionsteile (5), der Elektromotoren (11), der
Leistungselektronikteile (13), der Steuerungseinrichtung (19) und/oder ei
nes System-Netzteiles (17, 18, 20) und zu deren Vergleich oder Auswertung
auf Plausibilität ausgebildet und mit der Steuerungseinrichtung (19) zur
Übergabe erzeugter Fehlermeldesignale verbunden ist, wobei in Fehlerfäl
len die mehreren Funktionsteile (3, 4, 5, 6) mit dem Antriebssystem von der
Steuerungseinrichtung (19) synchron und kollisionsfrei in den Stillstand (29)
überführbar sind, zur Durchführung des Verfahren nach einem der voran
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle oder wenig
stens einige der Funktionsteile (3, 4, 5, 6) jeweils zusätzlich zu der An
triebseinheit (11, 13, 14, 15) als Antriebshaupteinheit (11, 13, 14, 15) aus dem
Elektromotor (11) und dem Leistungselektronikteil (13) mit der weiteren
Antriebseinheit (11R, 13R, 14R, 15R) als Antriebshilfseinheit
(11R, 13R, 14R, 15R) aus einem eigenen Elektromotor (11R) und einem ei
genen Leistungselektronikteil (13R) verbunden sind, die für den Fehlerfall
zur Korrektur der Lage des fehlerbehafteten Funktionsteils (3, 4, 5, 6)
und/oder der zugehörigen Antriebshaupteinheit (11, 13, 14, 15) innerhalb ei
nes Lageregelkreises mit dem Funktionsteil (3, 4, 5, 6) und/oder der Welle
der Antriebshaupteinheit (11, 13, 14, 15) als Regelstrecke(n) angeordnet,
ausgebildet und dazu an das Funktionsteil (3, 4, 5, 6) und/oder den Elektro
motor (11) angekoppelt oder ankoppelbar ist.
7. Antriebssystem nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Sicherheits
soll- oder -führungswertgeber, der in der Steuerungseinrichtung (19, 19R),
im Sicherheitsmodul und/oder jeweils in den Leistungselektronikteilen
(13, 14; 13R, 14R) angelegt und zur zeitabhängigen Ausgabe von Soll- oder
sonstigen Führungswerten an die Elektromotoren (11, 11R) der Antriebs
haupt- und/oder -hilfseinheiten (11, 13, 14, 15; 11R, 13R, 14R, 15R) ausgebil
det ist, welche Soll- oder Führungswerte einer den Funktionsteilen (3, 4, 5, 6)
und Antriebseinheiten (11, 13, 14, 15; 11R, 13R, 14R, 15R) gemeinsam vorge
gebenen Auslauffunktion (27) entsprechen.
8. Antriebssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die An
triebshilfseinheiten (11R, 13R, 14R, 15R) derart klein ausgelegt und dimen
sioniert sind, daß sie lediglich den zusätzlichen Bedarf an Kräften oder
Momenten für die fehlerbehaftete Antriebsverbindung aus Funktionsteil
(2, 3, 4, 5, 6) und Antriebshaupteinheit (11, 13, 14, 15) zur Annäherung an die
gemeinsam vorgegebene Auslauffunktion (27) aufzubringen vermögen.
9. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch
eine von der Steuerungseinrichtung (19, 19R) und/oder vom Sicherheits
modul betätigbare Schalteinrichtung, mittels der im Fehlerfall die jeweilige
Antriebshilfseinheit (11R, 12R, 13R, 14R, 15R) einzeln an das fehlerbehaftete
Funktionsteil (2, 3, 4, 5, 6) oder insgesamt alle Antriebshilfseinheiten
(11R, 12R, 13R, 14R, 15R) an die jeweils zugeordneten Funktionsteile
(2, 3, 4, 5, 6) zuschaltbar sind.
10. Antriebssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zu
schaltung einer Antriebshilfseinheit (11R, 12R, 13R, 14R, 15R) an ein Funkti
onsteil (2, 3, 4, 5) die jeweils parallele Antriebshaupteinheit (11, 13, 14, 15)
freischaltbar und/oder von diesem Funktionsteil entkoppelbar ist.
11. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeich
net, daß eine Antriebshaupt- und eine -hilfseinheit
(11, 13, 14, 15; 11R, 13R, 14R, 15R) parallel mit dem zugeordneten Funktion
steil (2, 3, 4, 5, 6) oder einer Gruppe von Funktionsteilen direkt oder über eine
lösbare Kupplungseinrichtung verbunden sind.
12. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeich
net, daß die Steuereinrichtung (19, 19R) eine primäre, die Hauptan
triebseinheiten (11, 12, 13, 14, 15) kontrollierende Steuereinheit (19) und eine
sekundäre, die Antriebshilfseinheiten (11R, 12R, 13R, 14R, 15R) kontrollie
rende Steuereinheit (19R) aufweist.
13. Antriebssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die se
kundäre Steuereinheiten (19R) jeweils mit eigens zugeordneten, redun
danten Lagegebern (12R) verbunden sind, die mit den Funktionsteilen
(2, 3, 4, 5, 6) und/oder den zugehörigen Antriebshilfseinheiten
(11R, 13R, 14R, 15R) in Verbindung stehen.
14. Antriebssystem nach Anspruch 7 und 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet,
daß die primäre und die sekundäre Steuerungseinheit (19, 19R) jeweils mit
Zugriff auf die Werte des Sicherheitssoll- oder -führungswertgebers verse
hen sind.
15. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß die primäre und die sekundäre Steuereinheit (19, 19R) mit
einander und/oder mit einer übergeordneten Leitsteuerung zur Befehls-
und/oder Datenkommunikation (25, 26) verbunden sind.
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- 1997-04-21 DE DE19716457A patent/DE19716457C2/de not_active Expired - Fee Related
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