EP4356207A1

EP4356207A1 - Identifikation von modell-parametern für eine fertigungsmaschine sowie deren anwendung zum ermitteln optimierter trajektorien

Info

Publication number: EP4356207A1
Application number: EP22748260.1A
Authority: EP
Inventors: Gerhard Forster; Andreas KLOTZEK; Alexander Kubik; Uwe Ladra; Philipp Rost; Elmar SCHÄFERS
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2021-08-05
Filing date: 2022-07-07
Publication date: 2024-04-24
Also published as: CN117795438A; WO2023011832A1; EP4130902A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Parametrieren eines Modells einer Fertigungsmaschine eines Fertigungsmaschinensystems, wobei die Fertigungsmaschine wenigstens eine Achse (X, Y, Z, A, B, C) mit einem lagegeregelten Antrieb aufweist, durch den wenigstens ein erstes Maschinenelement relativ zu einem zweiten Maschinenelement verstellbar ist, wobei einer von dem Fertigungsmaschinensystem umfassten Steuereinrichtung als Randbedingungen für eine Identifikationsfahrt ein maximaler Verfahrbereich sowie eine maximale Verfahrgeschwindigkeit für die Achse (X, Y, Z, A, B, C) und eine maximale, dem Antrieb der Achse (X, Y, Z, A, B, C) zuführbare elektrische Leistung hinterlegt sind. Dabei werden mittels der Steuereinrichtung folgende Schritte ausgeführt: - Bestimmen oder Empfangen einer maximalen Beschleunigung und/oder eines maximalen Rucks für die Identifikationsfahrt, - Bestimmen eines Fahrprofils für die Identifikationsfahrt unter Einhaltung der Randbedingungen sowie der maximalen Beschleunigung und des maximalen Rucks für die Identifikationsfahrt, - Durchführen der Identifikationsfahrt gemäß dem ermittelten Fahrprofil, - Ermitteln des dem Antrieb während der Identifikationsfahrt zugeführten Stroms (I), - Ermitteln einer Strom- und/oder einer Drehmomentgrenze des Antriebs in Abhängigkeit einer Drehzahl des Antriebs, - Ermitteln wenigstens einer Kinematik-Istgröße während der Identifikationsfahrt, - Ermitteln wenigstens eines Modell-Parameters wenigstens eines Modells der Achse in Abhängigkeit des ermittelten Stroms (I) sowie der Kinematik-Istgröße, - Ermitteln wenigstens einer in Bezug auf eine minimale Fahrzeit oder eine maximale Beschleunigung oder eine minimale Verlustenergie optimierten Trajektorie der Achse (X, Y, Z, A, B, C) auf Basis des Modells und der ermittelten Strom- und/oder Drehmomentgrenze.

Description

Beschreibung Identifikation von Modell-Parametern für eine Fertigungsma- schine sowie deren Anwendung zum Ermitteln optimierter Trajektorien Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Ferti- gungsmaschine eines Fertigungsmaschinensystems, wobei die Fertigungsmaschine wenigstens eine Achse mit einem lagegere- gelten Antrieb aufweist, durch den wenigstens ein erstes Ma- schinenelement relativ zu einem zweiten Maschinenelement ver- stellbar ist, wobei einer von dem Fertigungsmaschinensystem umfassten Steuereinrichtung als Randbedingungen für mindes- tens eine Identifikationsfahrt wenigstens ein maximaler Ver- fahrbereich sowie eine maximale Verfahrgeschwindigkeit für die Achse und eine maximale, dem Antrieb der Achse zuführbare elektrische Leistung hinterlegt sind. Die konventionelle Auslegung von Maschinenachsen erfolgt ge- wöhnlich in der Planungs- bzw. Auslegungsphase mittels ent- sprechenden Software-Tools, also noch bevor die Maschine ge- baut wird. Viele Parameter der Maschinenachsen bzw. deren la- gegeregelter Antriebe, wie z.B. Reibung, sind im Vorfeld nicht bekannt und können höchstens mit einem großen Sicher- heitsfaktor abgeschätzt werden. Das hat zur Folge, dass nach der Inbetriebnahme beim Verfahren der Maschinenachsen nicht die optimal mögliche Verfahrbewegung, z.B. in minimaler Zeit oder an der möglichen Drehmomentgrenze, erreicht wird. Ist die Maschine aufgestellt und in Betrieb genommen, so wer- den heute die Parameter der Antriebsachsen in einem iterati- ven Prozess manuell eingestellt. Diese Vorgehensweise ist zeit- und kostenintensiv. Ein erfahrener Inbetriebnehmer ge- langt dabei meistens in den Bereich des Optimums, jedoch ist dieses Verfahren sehr subjektiv und die Einstellungen können sich auch von Inbetriebnehmer zu Inbetriebnehmer unterschei- den. Aus der Druckschrift EP 3176 657 A1 ist eine Werkzeug- oder Produktionsmaschine, bei der die Steifigkeit eines Antriebs- stranges zur linearen Bewegung einer Maschinenkomponente ent- lang einer Linearführung der Maschine ermittelt wird. Dabei umfasst der Antriebsstrang einen Motor mit einem Motormess- system und der Linearführung ist ein Längenmesssystem zur Be- stimmung der Position der Maschinenkomponente zugeordnet, wo- bei die Maschine ferner eine numerische Steuerung zur Rege- lung der Bewegung der Maschinenkomponente umfasst. Die Stei- figkeit des Antriebsstranges wird dadurch bestimmt, dass der Maschinenkomponente eine konstante Beschleunigung mittels der numerischen Steuerung vorgegeben wird, eine Differenz zwi- schen einer aus dem Motormesssystem abgeleiteten Position der Maschinenkomponente und einer zeitgleich durch das Längen- messsystem gemessenen Position der Maschinenkomponente wäh- rend der Beschleunigungsphase mittels der numerischen Steue- rung bestimmt wird und die Differenz zu der Beschleunigung oder einer für die Beschleunigung erforderlichen Kraft zuge- ordnet wird und das so ermittelten Wertepaar und/oder ein aus dem Wertepaar hervorgehender Steifigkeitswert in der numeri- schen Steuerung gespeichert wird. Die Druckschrift JIN JINGFU ET AL: "Parameter identification for industrial robots with a fast and robust trajectory de- sign approach", 1. Februar 2015, offenbart eine dynamische Parameteridentifikation zur Modellierung eines Industrierobo- ters mit den Schritten Modellierung der Systemdynamik, ge- meinsame Positions-/Drehmomentdatenerfassung und -filterung, Versuchsplanung, Schätzung der dynamischen Parameter und Va- lidierung. Insbesondere wird ein rechnerisch effizientes und intuitives Optimierungskriterium vorgeschlagen, um die Er- regungstrajektorie für den Roboter zu entwerfen. Aufgabe der Erfindung ist es, die Inbetriebnahme einer Ferti- gungsmaschine, die wenigstens eine Achse mit einem lagegere- gelten Antrieb aufweist, zu vereinfachen. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den in Pa- tentanspruch 1 angegebenen Verfahrensschritten, also ein Ver- fahren zum Betrieb einer Fertigungsmaschine eines Fertigungs- maschinensystems, wobei die Fertigungsmaschine wenigstens ei- ne Achse mit einem lagegeregelten Antrieb aufweist, durch den wenigstens ein erstes Maschinenelement relativ zu einem zwei- ten Maschinenelement verstellbar ist, wobei einer von dem Fertigungsmaschinensystem umfassten Steuereinrichtung als Randbedingungen für mindestens eine Identifikationsfahrt we- nigstens ein maximaler Verfahrbereich sowie eine maximale Verfahrgeschwindigkeit für die Achse und eine maximale, dem Antrieb der Achse zuführbare elektrische Leistung hinterlegt sind, wobei mittels der Steuereinrichtung folgende Schritte ausge- führt werden: - Bestimmen oder Empfangen einer maximalen Beschleunigung und/oder eines maximalen Rucks für die Identifikations- fahrt, - Bestimmen eines Fahrprofils für die Identifikationsfahrt unter Einhaltung der Randbedingungen sowie der maximalen Beschleunigung und des maximalen Rucks für die Identifika- tionsfahrt, - Durchführen der Identifikationsfahrt gemäß dem ermittelten Fahrprofil, - Ermitteln des dem Antrieb während der Identifikationsfahrt zugeführten Stroms, - Ermitteln einer Strom- und/oder einer Drehmomentgrenze des Antriebs in Abhängigkeit einer Drehzahl des Antriebs, - Ermitteln wenigstens einer Kinematik-Istgröße während der Identifikationsfahrt, - Ermitteln wenigstens eines Modell-Parameters wenigstens eines Modells der Achse in Abhängigkeit des ermittelten Stroms sowie der Kinematik-Istgröße, - Ermitteln wenigstens einer in Bezug auf eine minimale Fahrzeit oder eine maximale Beschleunigung oder eine mini- male Verlustenergie optimierten Trajektorie der Achse auf Basis des Modells und der Strom- und/oder Drehmomentgren- ze. Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Fertigungsmaschinen- system mit einer Fertigungsmaschine und einer damit verbunde- nen Steuereinrichtung zur Durchführung eines derartigen Ver- fahrens. Dabei umfasst die Steuereinrichtung insbesondere ei- ne geeignete Software, sodass in Folge eines Aufrufs dieser Software die genannten Schritte mittels der Steuereinrichtung ausgeführt werden. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Fertigungsmaschine für ein derartiges Fertigungsmaschinensystem. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Steuereinrichtung für ein derartiges Fertigungsmaschinensystem. Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen digitalen Zwil- ling einer Fertigungsmaschine eines derartigen Fertigungsma- schinensystems. Unter einer Fertigungsmaschine versteht der Fachmann eine zum Zweck einer automatisierten Fertigung eingesetzte Maschine. Darunter fallen insbesondere Produktionsmaschinen, Werkzeug- maschinen oder Roboter. Eine im Zusammenhang mit der Erfin- dung verwendete Fertigungsmaschine umfasst zumindest eine la- gegeregelte Achse, so dass mittels eines der Achse zugeordne- ten, legegeregelten Antriebs wenigstens ein erstes, direkt mit dem Antrieb verbundenes Maschinenelement relativ zu einem zweiten (weiteren) Maschinenelement der Fertigungsmaschine verstellbar ist. Vorzugsweise umfasst eine Fertigungsmaschine eines erfin- dungsgemäßen Fertigungsmaschinensystems, z.B. eine Werkzeug- maschine oder ein Roboter, mehr als eine, insbesondere we- nigstens fünf legegeregelte Achsen, mittels der ein Endeffek- tor, z.B. ein Werkzeug, im Raum positioniert und orientiert werden kann. Das Fertigungsmaschinensystem umfasst neben der Fertigungsma- schine eine damit verbundene Steuereinrichtung, die für die Lageregelung der Achse gemäß einem Programm (Steuerprogramm) sorgt. Werkzeugmaschinen oder Roboter werden heutzutage beispiels- weise mit Hilfe einer Steuereinrichtung in Form einer CNC- Steuerung gesteuert. Dabei „steuert“ die Steuereinrichtung anhand eines Teileprogramms die Bewegungen von Maschinenele- menten und damit die Bewegungen eines Werkzeuges, welches beispielsweise über eine Werkzeughaltevorrichtung in die Ma- schine eingebracht wird, relativ zu einem Werkstück, welches ebenfalls in die Maschine eingebracht wird. Dabei ist dem Fachmann klar, dass es sich bei dem Begriff „steuern“ um den üblichen Sprachgebrauch und nicht um „steuern“ im Sinne der Regelungstechnik handelt. „Steuern“ meint hier vor allem die Lageregelung von Achsen, wohinter sich Regelungsvorgänge im Sinne der Regelungstechnik verbergen. Das Teileprogramm setzt sich dabei zumindest überwiegend aus Steuerbefehlen zusammen, die von der Steuereinrichtung einge- lesen und interpretiert werden. Entsprechend den Steuerbefeh- len steuert die Steuereinrichtung die Bewegungen der Maschi- nenelemente der Werkzeugmaschine und damit die Bewegung des Werkzeugs relativ zu dem Werkstück. Zur Erstellung eines Teileprogramms werden dabei von einem CAM-System (Computer Aided Manufacturing) vorzugsweise in ei- nem standardisierten Datenformat Bewegungsinformationen über durchzuführende Bewegungen des Werkzeugs erzeugt und von ei- nem nachgeschalteten Postprozessor eingelesen. Der Postpro- zessor erzeugt anhand der vom CAM-System erzeugten Bewegungs- informationen, den Kinematik- und Maschinendaten der Werk- zeugmaschine sowie dem Befehlssatz der CNC-Steuerung und dem Befehlssatz der PLC-Steuerung, ein für die jeweilige konkrete Werkzeugmaschine auf denen der Bearbeitungsvorgang stattfin- den soll angepasstes Teileprogramm in Form von auf die kon- krete Steuereinrichtung der Werkzeugmaschine angepassten Steuerbefehlen. Solchermaßen werden vom Postprozessor die vom CAM-System vorzugsweise in einem standardisierten Datenformat erzeugten Bewegungsinformationen in Steuerbefehle, die von der Steuereinrichtung eingelesen werden können und auf die jeweilige Steuereinrichtung angepasst sind, umgesetzt. Der Postprozessor berücksichtigt dabei neben dem konkret ver- fügbaren CNC-Befehlssatz die konkreten maschinenspezifischen Gegebenheiten der Werkzeugmaschine, wie z.B. Kinematik, geo- metrische Größenverhältnisse, maximale Verfahrbereiche der Antriebsachsen und Maximalgeschwindigkeiten der Maschinenele- mente. Diese Daten liegen in Form von Maschinendaten vor. Weiterhin werden vom Postprozessor bei der Erzeugung der Steuerbefehle maschinenspezifische PLC-Funktionalitäten (Pro- grammable Logic Control), wie z.B. Schmierung, Werkzeugwech- sel, Türverriegelung etc. berücksichtigt, wobei die konkret verfügbaren PLC-Funktionalitäten in Form von PLC- Befehlssätzen dem Postprozessor zur Verfügung stehen. Damit die mit der Fertigungsmaschine verbundene Steuerein- richtung die von der Fertigungsmaschine auszuführenden Bewe- gungen sehr genau planen und steuern kann, muss in der Steu- ereinrichtung ein exaktes Modell der Fertigungsmaschine, wel- ches die mechanischen und dynamischen Eigenschaften der Ma- schine sehr genau abbildet, in der Steuereinrichtung hinter- legt sein. In dieser Anmeldung wird eine Methodik beschrieben, wie an einer existierenden Maschine mit einem Identifikationsvorgang die notwendigen mechanischen und elektrischen Parameter der Antriebsachse messtechnisch ermittelt werden, wobei zunächst unter Einhaltung vorbestimmter Randbedingungen der An- triebsachsen die Dynamik-Parameter für eine sichere Identifi- kationsfahrt der jeweiligen Achse ermittelt werden. Im Unterschied zu der oben beschriebenen Vorgehensweise, bei der die von der Maschine im Betrieb auszuführenden Bewegungen in der Regel durch ein externes CAM-System bestimmt werden, werden hier die Trajektorien für die Identifikationsfahrten der einzelnen Achsen direkt an der Steuereinrichtung der Ma- schine bestimmt. Dies geschieht vorzugsweise mittels einer auf der Steuereinrichtung installierten Software, die den Be- diener über eine grafische Bedieneroberfläche der Steuerein- richtung Schritt für Schritt durch die Inbetriebnahme führt. Zur Inbetriebnahme der Fertigungsmaschine wird demnach zu- nächst eine Identifikationsfahrt durchgeführt. Dies bedeutet, dass die Achse (bzw. die Achsen) der Maschine unter Einhal- tung von vorgegebenen oder vorgebbaren Randbedingungen ver- fahren wird und dabei Messwerte erzeugt und ausgewertet wer- den, woraus sich die Modell-Parameter ergeben, die die Steue- rung benötigt, um optimierte Trajektorien für den laufenden Betrieb der Maschine, also nach der Inbetriebnahme, bestimmen zu können. Gewöhnlich umfasst eine Fertigungsmaschine mehrere lagegere- gelte Achsen, nachfolgend auch als Antriebsachsen bezeichnet, mittels derer ein Endeffektor der Maschine in einem Arbeits- raum der Maschine positionierbar ist. Ziel der Erfindung ist es, die benötigten Modell-Parameter für alle Antriebsachsen der Maschine zu ermitteln. Dabei können in einem Identifika- tionsvorgang wenigstens eine Identifikationsfahrt für jede einzelne Achse ermittelt und durchgeführt werden. Die Achsen werden demnach einzeln nacheinander verfahren. Es ist jedoch auch möglich, in einem Identifikationsvorgang mehrere, insbe- sondere alle Antriebsachsen der Maschine gleichzeitig zu ver- fahren, so dass Identifikationsfahrten einzelner Achsen zeit- gleich ausgeführt werden. Aus bekannten Randbedingungen der jeweiligen Achse, insbeson- dere aller Antriebsachsen, werden zunächst Parameter für ei- nen sicheren Identifikationsvorgang, das heißt sichere Iden- tifikationsfahrten ermittelt. Diese Randbedingungen umfassen wenigstens die Positionen der Endschalter der Achsen, die den maximalen Verfahrbereich der jeweiligen Achse definieren. Weiterhin ist aus den Antriebsdaten der betreffenden Achse, wie beispielsweise einer maximalen Motordrehzahl in Verbin- dung mit einer bestimmten Übersetzung, die maximale (Verfahr- ) Geschwindigkeit der betreffenden Achse gegeben. Für eine sichere Identifikationsfahrt bedarf es weiterhin zu- mindest einer groben Kenntnis der Trägheit der Achse sowie von Umrichter-Parametern. Die Umrichter-Parameter können den Maximalstrom des Umrichters, den Maximalstrom des Motors oder das maximal zulässige Drehmoment des Motors umfassen. Letzte- res kann beispielsweise vom Maschinenhersteller definiert werden, z.B. aus einem maximal zulässigen Drehmoment eines Getriebes im Antriebsstrang. Diese Daten liegen in der Regel im Umrichter vor und können aus diesem über vorhandene Schnittstellen ausgelesen und auf die Steuereinrichtung über- tragen werden. Für die Trägheit der Achse, insbesondere das dem Antrieb der Achse entgegengebrachte Trägheitsmoment, reicht eine verhältnismäßig grobe Abschätzung. Diese kann beispielsweise aus den bekannten, mittels der Achse bewegten Massen gewonnen werden. Liegen derartige Daten in der Steuer- einrichtung vor, so kann diese selbst Werte für eine maxima- len Beschleunigung und/oder einen maximalen Ruck für die Identifikationsfahrt bestimmen. Ferner ist es möglich, dass die Steuereinrichtung die Trägheit für jede Achse mittels ei- ner kurzen „Testfahrt“ bestimmt, in der die Achse für einen kurzen Zeitraum und für eine kurze Fahrstrecke testweise be- schleunigt wird. Für diese Testfahrt kann beispielsweise eine verhältnismäßig niedrige, von der Achse sicher ausführbare Beschleunigung in der Steuereinrichtung hinterlegt sein, z.B. a_test = 1,0 m/s². Weiterhin ist es möglich, dass der Bediener an der Maschine aufgrund seiner Fachkenntnis eine Erstschät- zung der Trägheit der Achse oder gleich eine Erstschätzung für geeignete Werte für die maximale Beschleunigung bzw. den maximalen Ruck für die Identifikationsfahrt vornimmt und die entsprechenden Werte direkt manuell in die Steuereinrichtung eingibt, wodurch diese die entsprechenden Werte empfängt. Wird der Steuereinrichtung eine Erstschätzung der Trägheit vorgegeben, so kann diese daraus selbsttätig in Verbindung mit den Antriebsdaten geeignete Werte für eine maximalen Be- schleunigung und/oder einen maximalen Ruck für die Identifi- kationsfahrt bestimmen. Unabhängig davon, auf welchem der aufgezeigten Wege geeignete Werte für eine maximalen Beschleunigung und/oder einen maxi- malen Ruck für die Identifikationsfahrt bestimmt bzw. der Steuereinrichtung zugeführt wurden, sollten diese Werte mit einem hohen „Sicherheitsfaktor“ versehen sein, z.B. 50% der voraussichtlichen Werte dieser Parameter für den realen Be- trieb der Maschine nicht übersteigen. Der Sicherheitsabstand ist erforderlich, weil die Reibung nicht bekannt ist und wei- terhin die die bei hoher Drehzahl des Motors wirksam werdende Feldschwächung das verfügbare Drehmoment reduziert. Die redu- zierende Wirkung der Feldschwächung über der Drehzahl des Mo- tors kann ebenso wie die Reibung nicht ohne Messung hinrei- chend genau vorgegeben werden, beeinflusst aber offensicht- lich das Beschleunigungsvermögen. Die Parameter maximaler Verfahrweg, maximale Geschwindigkeit, maximale Beschleunigung und maximaler Ruck für die Identifi- kationsfahrt werden für jede Antriebsachse so bestimmt, dass damit eine sichere Identifikationsfahrt gewährleistet wird. Da die maximale Beschleunigung (maximal mögliche Beschleuni- gung der Achse) noch nicht bekannt ist, wird ein sicherer aber ausreichend hoher Initialwert, das heißt die maximale Beschleunigung für die Identifikationsfahrt, aus den bekann- ten Motordaten ermittelt, insbesondere geschätzt, und be- nutzt. Ebenso wird für die Identifikationsfahrt ein maximaler Ruck vorgegeben, insbesondere aus den Motordaten ermittelt oder geschätzt, der von dem Antrieb der Achse mit hoher (an Sicherheit grenzender) Wahrscheinlichkeit erreicht werden kann. Vorteilhaft werden die genannten Initialwerte aus den vorliegenden Motor- und Umrichterdaten automatisch durch die genannte Software bestimmt. Unter Einhaltung der Randbedingungen sowie der maximalen Be- schleunigung und des maximalen Rucks für die Identifikations- fahrt wird sodann ein Fahrprofil für die Identifikationsfahrt bestimmt. Vorzugsweise erfolgt auch dieser Schritt automa- tisch mittels der genannten Software. Die Identifikation läuft dann anhand der ermittelten Parame- ter automatisch ab und erfolgt typischerweise in zwei Identi- fikationsfahrten (Messfahrten) mit unterschiedlichen Fahrpro- filen für jede Antriebsachse, einmal mit mittlerer Geschwin- digkeit und/oder mittlerer Beschleunigung sowie einmal mit hoher Geschwindigkeit und/oder hoher Beschleunigung, um alle möglichen Arbeitsbereiche der Maschinenachsen abzudecken und gute Modelle zu erhalten. Die Identifikation dauert nur weni- ge Minuten und liefert ein sehr gutes Abbild der realen Ma- schinenachsen. Vorzugsweise ist das Fahrprofil für jede Achse so bestimmt, dass die Achse einmal in einer ersten Achsrich- tung, z.B. der positiven Achsrichtung, mit der mittlerer Ge- schwindigkeit und mittlerer Beschleunigung verfahren wird und anschließend in der entgegengesetzten Achsrichtung, z.B. der negativen Achsrichtung, mit der hohen Geschwindigkeit und ho- hen Beschleunigung verfahren wird. Vorzugsweise wird die Ach- se dabei zumindest über einen wesentlichen Bereich ihres ma- ximalen Verfahrweges verfahren. Während der Identifikationsfahrt wird wenigstens zu einem be- stimmten Zeitpunkt wenigstens ein Stromwert gemessen und auf- gezeichnet. In der Regel werden während der Identifikations- fahrt jedoch mehrere, insbesondere eine Vielzahl an Stromwer- ten, insbesondere in Abhängigkeit der Zeit, gemessen und auf- gezeichnet. Neben dem Strom werden für die Ermittlung zumindest einiger der Modell-Parameter noch wenigstens eine Kinematik-Istgröße benötigt. Darunter sind die Position oder die Geschwindigkeit oder die Beschleunigung oder der Ruck der Achse während der Identifikationsfahrt zu verstehen. Diese Größen können auf unterschiedliche Weise ermittelt werden. Einerseits können diese Größen aus dem vorgegebenen Fahrpro- fil der Identifikationsfahrt direkt aus den Vorgaben der Steuerung, z.B. den Lagesollwerten der Achse, entnommen und als gegeben betrachtet werden. Sicherer ist es jedoch, zumindest die Position der Achse in Abhängigkeit der Zeit während der Identifikationsfahrt eben- falls messtechnisch zu ermitteln. Vorteilhaft erfolgen auch hierbei eine Vielzahl an Messungen, vorzugsweise zumindest näherungsweise zu denselben Zeitpunkten, zu denen auch der Strom gemessen wird. Bei der Bestimmung der Größen Position, Geschwindigkeit, Be- schleunigung oder Ruck ist es ausreichend, lediglich den Ver- lauf der Position in Abhängigkeit der Zeit zu kennen. Die Größen Geschwindigkeit, Beschleunigung oder Ruck können dar- aus mittels der ersten bzw. zweiten Ableitung auf mathemati- schem Weg errechnet werden. Alternativ ist es jedoch auch möglich, zumindest eine der Größen Geschwindigkeit, Beschleu- nigung oder Ruck durch entsprechende Sensoren messtechnisch zu erfassen. Während der Identifikationsfahrt wird vorteilhaft die Strom- aufnahme des Antriebs der Achse in bestimmten zeitlichen Ab- ständen, beispielsweise alle 2 ms, bestimmt. Ferner wird für den Zeitpunkt der jeweiligen Messung die Motordrehzahl be- stimmt. Die Motordrehzahl zum jeweiligen Zeitpunkt kann ent- weder aus dem Umrichter ausgelesen oder aus den ermittelten Positionswerten berechnet werden. Besonders interessant im Zusammenhang mit der Erfindung sind die Stromwerte, insbesondere der Drehmoment bildende Strom, bzw. das Drehmoment in Abhängigkeit der Motordrehzahl. Insbe- sondere wird eine Drehmoment- bzw. Stromkennlinie in Abhän- gigkeit der Motordrehzahl bestimmt. Bei den verwendeten Moto- ren ist der Zusammenhang zwischen Strom und Drehmoment in der Regel genau bekannt. Die Werte können daher in einfacher Wei- se ineinander überführt werden. Insbesondere besteht in dem für die Identifikationsfahrt relevanten Betriebsbereich des Motors ein wenigstens im Wesentlichen linearer Zusammenhang zwischen dem Strom und dem Drehmoment. Aus den unterschiedlichen Phasen der Identifikationsfahrt können unterschiedliche Modell-Parameter hergeleitet werden. Beispielsweise gibt eine Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit Aufschluss über die bei der betreffenden Achse vorhandene Reibung. Weiterhin gibt eine Fahrt mit konstanter Beschleuni- gung Aufschluss über die bei der betreffenden Achse vorhande- ne Gesamtträgheit. Dabei wird unter der Gesamtträgheit der Achse die Summe der (aller) Massen und Trägheitsmomente, die dem Antrieb der Achse bei einer Beschleunigung der Achse ent- gegenwirkt, verstanden. Es ist bekannt, dass es eine Vielzahl an Möglichkeiten gibt, eine Maschine bzw. das Verhalten einer Maschine, insbesondere wenigstens einer Achse der Maschine, durch ein Modell zu be- schreiben. Bezüglich der Methoden der Modellbildung wird auf die umfang- reiche Fachliteratur zu diesem Thema verwiesen. Eine gängige Methode sieht dabei vor, bekannte Zusammenhänge zwischen phy- sikalischen Größen bei einer Vorrichtung, die durch Messungen bestimmt werden können, durch mathematische Terme zu be- schreiben. Ziel der Modellbildung bei dieser Vorgehensweise ist es, die Parameter des Terms derart zu bestimmen, dass der Term die Messungen an der konkreten Vorrichtung möglichst gut widerspiegelt, das heißt z.B., dass die Abweichungen zwischen Messung und Term bei einer Vielzahl an der konkreten Vorrich- tung durchgeführten Messungen im Mittel minimiert werden. Eine in der Praxis häufig verwendete Möglichkeit der Modell- bildung im Zusammenhang mit Antrieben sieht vor, das dem An- trieb einer Achse entgegengebrachte Drehmoment M_Phys durch folgende Gleichung zu beschreiben: Dabei sind: J die Gesamtträgheit, M_c die Coulombsche Reibung, M_v die Viskose Reibung, M_ℎ das Haltemoment, z.B. einer hän- genden Achse, a_Mot die Motor-Beschleunigung und n_Mot die Motor- Drehzahl. Der durch obige Beziehung der physikalischen Größen gegebene Zusammenhang kann – sofern Werte für die darin enthaltenen Parameter vorliegen - als Mechanik-Modell der Achse bezeich- net werden. Ähnliche Terme können für die Verluste des Antriebs oder die Strom- bzw. Drehmoment-Grenze des Antriebs in Abhängigkeit der Drehzahl angegeben werden, woraus sich – für den konkre- ten Antrieb - ein Verlustmodell oder ein Grenzmodell ableiten lassen. Zu den Modell-Parametern des Mechanik-Modells, die aus den Identifikationsfahrten mittels der genannten Messungen für die einzelnen Achsen ermittelt werden, gehören: die bei dem Antrieb vorhandene Reibung (viskose / trockene Reibung), das Sättigungsverhalten des Motors (ergibt sich aus dem Zusammen- hang zwischen Drehmoment bildendem Strom und dem physikali- schen Drehmoment), Kräfte durch Gewichtskraft oder durch Ge- wichtsausgleich (beispielsweise bei hängender Achse), die tatsächliche Trägheit der Achse (ggf. Korrektur der vorher angenommenen Trägheit) oder das Feldschwächungsverhalten des Motors. Anhand des Modells bzw. der Modell-Parameter können anschlie- ßend die maximale Beschleunigung a_max oder der maximale Ruck j_max – ggf. in Abhängigkeit einer Last oder Beladung der Achse – für den betreffenden Antrieb der Achse und für einen konk- ret vorgegebenen Verfahrweg der Achse derart bestimmt werden, dass damit die physikalischen Möglichkeiten des Motors bzw. des Antriebs voll ausgeschöpft werden. Insbesondere ist dabei a_max bzw. j_max abhängig von der während des Verfahrens der Ach- se über den Verfahrweg erreichbaren Höchstdrehzahl des Mo- tors. Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird das Fahrprofil zumindest in einem Abschnitt der Identifikationsfahrt so be- stimmt, dass die Achse 60%, vorzugsweise 50% der maximalen Verfahrgeschwindigkeit und/oder 60%, vorzugsweise 50% der ma- ximalen Beschleunigung für die Identifikationsfahrt nicht überschreitet. Dadurch wird die oben beschriebene Fahrt mit mittlerer Geschwindigkeit und/oder mittlerer Beschleunigung realisiert. Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird das Fahrprofil zumindest in einem Abschnitt der Identifikationsfahrt so be- stimmt, dass die Achse 70%, vorzugsweise 80% der maximalen Verfahrgeschwindigkeit und/oder 70%, vorzugsweise 80% der ma- ximalen Beschleunigung für die Identifikationsfahrt nicht un- terschreitet. Durch wird die oben beschriebene Fahrt mit ho- her Geschwindigkeit und/oder hoher Beschleunigung realisiert. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass neben den Randbedingungen maximaler Verfahrweg, maximale Geschwindig- keit, maximale Beschleunigung und maximaler Ruck für die Identifikationsfahrt als weitere Randbedingung ein maximales Trägheitsmoment der Achse für die Identifikationsfahrt in der Steuerung hinterlegt ist. Dies erweitert die Möglichkeiten bei der Bestimmung des Fahrprofils für die Identifikations- fahrt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das maximale Trägheitsmoment für die Identifikationsfahrt in Abhängigkeit von der Achsposition in der Steuereinrichtung hinterlegt. Das maximale Trägheitsmoment für die Identifikationsfahrt dient insbesondere dazu, in Verbindung mit den bekannten Antriebs- daten (maximaler Strom, maximales Drehmoment, Übersetzung etc.) die Dynamik-Parameter maximale Beschleunigung und/oder maximaler Ruck für die Identifikationsfahrt derart zu bestim- men, dass die Identifikationsfahrt sicher durchgeführt werden kann und insbesondere der Antrieb dabei nicht an seine Gren- zen stößt. Ziel der Identifikationsfahrt ist es, Modell-Parameter bzw. ein Modell der Fertigungsmaschine und insbesondere Modelle der Maschinenachsen zu bestimmen, auf die bei der Bestimmung von Trajektorien für den normalen Betrieb der Maschine zu- rückgegriffen werden kann. Zu diesen Modell-Parametern gehö- ren die Reibung oder ein Trägheitsmoment der betreffenden Achse, ggf. auch in Abhängigkeit der jeweiligen Achsposition. Diese Parameter bestimmen das Mechanik-Modell der Achse bzw. der Maschine. Weiterhin wird im Zusammenhang mit der Erfindung eine Strom- grenze in Abhängigkeit der Motordrehzahl für den Antrieb der jeweiligen Achse bestimmt. Diesen Zusammenhang beschreibt das sogenannte Grenzmodell des betreffenden Antriebs. Vorzugswei- se wird das jeweilige Grenzmodell ebenfalls aus der entspre- chenden Identifikationsfahrt ermittelt. Dabei werden zu einem gemessenen Stromwert aus dem Frequenzumrichter des Antriebs auch die zugehörige Motor-Drehzahl sowie der Abstand zum Ma- ximalstrom bei der betreffenden Drehzahl ausgelesen und der Steuereinrichtung zugeführt. Dieser drehzahlabhängige Abstand zum Maximalstrom, die sogenannte „Reserve“, ist eine gewöhn- lich im Frequenzumrichter ohnehin vorhandene Größe, die daher nur aus dem Umrichter ausgelesen und der Steuereinrichtung zugeführt werden muss. Alternativ können aber auch – sofern vorhanden - Datenblätter für die Bestimmung der Drehmoment- bzw. Strom-Grenze des je- weiligen Motors herangezogen werden. Die Grenzkennlinie des Motors (das Grenzmodell) kann so auch aus den Motordaten mit- tels eines Motormodells bestimmt werden oder auch direkt vom Motor-Hersteller geliefert werden. Die Grenzkennlinie wird nicht nur durch den Motor selbst, sondern möglicherweise zusätzlich auch durch den maximalen Strom des Umrichters begrenzt, sowie durch das maximal er- laubte Drehmoment der Mechanik, wie z.B. des Getriebes. Diese Parameter müssen dann ggf. ebenso noch in die Grenzkennlinie einfließen, so dass sich insgesamt geringere maximal zulässi- ge Motorströme in Abhängigkeit der Drehzahl ergeben können, als dies bei einer alleinigen Betrachtung des Motors der Fall wäre. Außerdem kann ein Abschlagsfaktor (eine „Reserve“) zur Si- cherheit angegeben werden, wenn z.B. die Grenzkennlinie des Motors nur zu 90% ausgenutzt werden soll. Die gegenüber der Grenzkennlinie um die Reserve in negativer Drehmoment- Richtung verschobene Kennlinie kann als Reserve- Grenzkennlinie bezeichnet werden. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass wenigstens ein die Verluste einer Achse bzw. des Antriebs der Achse be- treffender Parameter bzw. eine entsprechende Kennlinie in ei- nem Verlustmodell zusammengefasst in der Steuereinrichtung hinterlegt werden. Das Kriterium für das Verlustmodell ist die Minimierung der Verlustleistung, das bedeutet eine mini- male Wärmeentwicklung des Motors. Dazu werden aus den während der Identifikationsfahrten gewonnenen Messdaten die Kupfer- und Eisenverluste des betreffenden Motors berechnet. Die Kup- ferverluste sind Strom- bzw. Drehmoment zum Quadrat abhängig, während die Eisenverluste drehzahlabhängig sind. Die so er- haltenen Kennlinien werden im weiteren Verlauf für energieop- timales Verfahren unter optimaler Ausnutzung der Motorleis- tung herangezogen. Die Ermittlung der Parameter des Verlust- modells beruht insbesondere auf der Messung des Motorstroms während der Identifikationsfahrt in den Bereichen des Fahr- profils mit hohen Geschwindigkeiten bzw. hohen Beschleunigun- gen, die eine hohe Belastung des Motors erzeugen. Dabei wer- den Sättigungseffekte erfasst, denn das Drehmoment ist bei hohen Strömen nicht mehr linear vom Strom abhängig. Typisch bei der Sättigungskennlinie ist: je höher der Strom, desto geringer wird die Zunahme des erzeugten Drehmoments mit zu- nehmendem Strom. Die Erfindung ist nahezu bei jeder Fertigungsmaschine mit we- nigstens einer lagegeregelten Achse anwendbar. Besonders vor- teilhaft ist die Erfindung jedoch bei Fertigungsmaschinen mit mehreren mit jeweils einem lagegeregelten Antrieb versehenen Achsen, durch die jeweils wenigstens zwei Maschinenelemente relativ zueinander verstellbar sind, wobei mittels der Achsen ein Endeffektor der Fertigungsmaschine in einem Arbeitsraum der Fertigungsmaschine positionierbar ist und wobei in dem jeweiligen Modell die Parameter bzw. Kennlinien aller an der Positionierung des Endeffektors beteiligter Achsen der Ferti- gungsmaschinen hinterlegt sind. Mit jeder zusätzlichen Achse erhöht sich der Aufwand bei der Inbetriebnahme der Maschine. Die Erfindung trägt dazu bei, diesen Aufwand, gerade bei Maschinen mit vielen Achsen, er- heblich zu reduzieren. Mittels der Erfindung können nach der Inbetriebnahme nicht nur Trajektorien für den (regulären, laufenden) Betrieb für die einzelnen Achsen der Maschine auf Basis des bzw. der identifizierten Modelle in optimierter Weise bestimmt werden, sondern auch Trajektorien für den Endeffektor, für dessen Be- wegung im laufenden Betrieb der Maschine in der Regel mehrere Achsen im Verbund (interpolierend) verfahren werden. Auch hierbei werden die Trajektorien in Abhängigkeit wenigstens eines der erfindungsgemäß erzeugten Modelle bestimmt und op- timiert. Vorteilhaft können auch im Zusammenhang mit der Erfindung zur Glättung eines Fahrprofils, sowohl für die Identifikations- fahrt als auch für den (regulären, laufenden) Betrieb Lage- sollwertfilter verwendet werden. Die Erfindung trägt dazu bei, in einfacher Weise Modell- Parameter für die Antriebe einer Fertigungsmaschine zu be- stimmen. Dabei stimmen die Modell-Parameter mit hoher Genau- igkeit mit den Gegebenheiten an der realen Maschine überein. Die Modell-Parameter werden anschließend dazu verwendet, op- timierte Fahrprofile für den regulären (laufenden) Betrieb der Fertigungsmaschine zu bestimmen, so dass diese die von der Maschine auszuführende Aufgabe optimiert durchführt. Je nach Anforderung können so beispielsweise Zeit- oder Energie- optimierte Fahrprofile realisiert werden. Die Erzeugung der betreffenden Fahrprofile auf Basis eines Modells der Maschine bzw. auf Basis der Modell-Parameter ist dem Fachmann dabei aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Zusammenfassend erhält man als Ergebnis des Identifikations- vorgangs ein Mechanik-Modell, was die Trägheits- und Reibver- hältnisse der Achse beschreibt. Das identifizierte Grenzmo- dell beschreibt die elektrischen Grenzen der Antriebsachse, also Motorgrenzen mit Sättigung inklusive Grenzen des Leis- tungsteils. Das ermittelte Verlustmodell beschreibt im We- sentlichen die drehzahlabhängige Verlustleistung des Motors und bildet die Grundlage bei der weiteren Betrachtung von energieoptimalen Bewegungsvorgängen, um möglichst Ressourcen schonend zu verfahren. Auf Basis der identifizierten Modelle sowie weiterer Ein- gangsgrößen, wie z.B. Verfahrweg und Beladung, werden an- schließend für den normalen Betrieb der Maschine die Dynamik- parameter (Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Ruck) beim Positionieren von Maschinenachsen zu verschiedenen Kri- terien, wie z.B. Erreichen einer mit dem Antrieb maximal mög- lichen Beschleunigung, Verfahren der Achse in minimaler Zeit, für eine optimale Motorauslastung automatisch berechnet. Die Bestimmung von optimaler Beschleunigung, optimalem Ruck und ggf. weiterer Parameter kann für jeden belieben Betriebszu- stand im laufenden Betrieb der Maschine erfolgen, obwohl nur ein Identifikationsvorgang erfolgt ist. Die bei der Identifikation ermittelten Modelle können auch für andere Berechnungen, Simulationen und Optimierungen so- wohl an der realen Maschine als auch für den digitalen Zwil- ling herangezogen und benutzt werden. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie- len näher erläutert. Dabei zeigen: FIG 1 ein Werkzeugmaschinensystem mit einer numerisch ge- steuerten Werkzeugmaschine, FIG 2 Verfahrensschritte bei der Durchführung eines erfin- dungsgemäßen Verfahrens, FIG 3 - 7 Drehmoment-Drehzahl-Diagramme, FIG 8 ein Strom-Drehmoment-Diagramm, FIG 9 ein Drehmoment-Drehzahl-Diagramm für eine Achse ohne Beladung und ohne Filter, FIG 10 ein Drehmoment-Drehzahl-Diagramm für eine Achse ohne Beladung, mit Filter, FIG 11 ein Drehmoment-Drehzahl-Diagramm für eine Achse mit Beladung und ohne Filter, FIG 12 ein Drehmoment-Drehzahl-Diagramm für eine Achse mit Beladung und mit Filter und FIG 13 Eine Identifikationsfahrt. Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung ein erfindungsge- mäßes Fertigungsmaschinensystem in Form eines Werkzeugmaschi- nensystems 10 mit einer Fertigungsmaschine in Form einer Werkzeugmaschine 20 und einer damit verbundenen Steuerein- richtung in Form einer numerischen Steuerung bzw. CNC- Steuerung 30. Die Werkzeugmaschine 20 verfügt im Rahmen des Ausführungsbei- spiels über sechs Maschinenachsen, durch die eine Relativbe- wegung zwischen einem Werkzeug 1, das im Rahmen des Ausfüh- rungsbeispiels in Form eines Drehmeißels 1 vorliegt, und ei- nem Werkstück 5, beispielsweise einem Ventilsitz eines Ab- sperrventils, durchgeführt werden kann. Das Werkzeug 1 ist dabei in einen Werkzeughalter 2 eingespannt, der mit einer Werkzeugspindel 21 verbunden ist, die von einem lagegeregel- ten Motor 22 angetrieben wird. Das Werkstück 5 ist durch Spannmittel 6 an einem Werkstücktisch 7 befestigt. Der Drehmeißel 1 lässt sich mit der im Ausführungsbeispiel gezeigten Werkzeugmaschine 20 mit der Übersichtlichkeit hal- ber in Figur 1 nicht dargestellten Antrieben in X-, Y- und Z- Richtung lagegeregelt translatorisch bewegen. Neben den drei Linearachsen umfasst die gezeigte Werkzeugmaschine 20 ferner die beiden, ebenfalls aus Figur 1 ersichtlichen lagegeregel- ten Rundachsen A und B, mit denen das Werkzeug 1 um die je- weilige Achse gedreht und ebenfalls lagegeregelt durch die Winkellagen α und β relativ zu dem Werkstück 5 ausgerichtet werden kann. Darüber hinaus verfügt die Werkzeugmaschine 20 über eine dritte lagegeregelte Rundachse C, die parallel zur Z-Achse verläuft, und bezüglich der der Werkstücktisch 7 relativ zu einem ruhenden Maschinengestell 23 drehbar gelagert ist. Dadurch kann das Werkstück 5 auch in einer Winkellage γ rela- tiv zu dem Werkzeug 1 positioniert werden. Auch hier wurde der Übersichtlichkeit halber auf eine Darstellung des An- triebs verzichtet. Abhängig von der durchzuführenden Bearbeitung ist bei der ge- zeigten Werkzeugmaschine 20 auch ein drehzahlgeregelter Be- trieb bezüglich der Rundachsen A und/oder C möglich. Die Werkzeugmaschine 20 gemäß dem Ausführungsbeispiel weist somit sechs Maschinenachsen (die 3 Linearachsen X, Y und Z sowie die 3 Rundachsen A, B und C) auf, d.h. es handelt sich um eine sogenannte 6-achsige Werkzeugmaschine (6-Achs- Maschine) 20. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass die Werkzeugmaschine 20 selbstverständlich auch noch mehr, aber auch weniger als sechs Maschinenachsen aufweisen kann. Die Werkzeugmaschine 20 ist mit der CNC-Steuerung 30 verbun- den, die anhand eines Teileprogramms 33 und/oder einer Hand- bedieneingabe Lagesollwerte x, y, z, α, β und γ zur Steuerung einer zwischen dem Werkzeug 1 und dem Werkstück 5 stattfin- denden Relativbewegung ermittelt. Die CNC-Steuerung 30 ermit- telt die Lagesollwerte anhand des Teileprogramms 33, in dem die vom Werkzeug 1 in Bezug zum Werkstück 5 durchzuführende Bewegung in Form von Befehlen definiert ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Bewegung des Werkzeugs 1 und/oder das Werkstücks 5 auch mittels einer Handbedieneingabe über eine Bedieneinrichtung 31 in Verbindung mit einer Anzeigevorrich- tung 32 der numerischen Steuerung 30 von einem Bediener vor Ort an der Werkzeugmaschine 20 vorgegeben werden. Die Bedien- einrichtung 31 weist hierzu insbesondere Eingabefelder, Tas- ten und Drehregler auf. Das Teileprogramm 33 wird dabei üblicherweise von einem ex- ternen CAM/CAD-System (nicht dargestellt) und einem eventuell dem CAM/CAD-System nachgeschalteten sogenannten Postprozessor (nicht dargestellt) außerhalb der numerischen Steuerung 30 erzeugt und von dort auf die numerische Steuerung 30 übertra- gen. Bei der Abarbeitung des Teileprogramms 33 erzeugt die numeri- sche Steuerung 30 in einem bestimmten Takt, dem Interpolati- onstakt, sowohl Lagesollwerte x, y und z für die Linearachsen als auch α, β und γ (Winkellagen) für die Rundachsen. Durch diese Lagesollwerte wird das Werkzeug 1 mit vorgegebener Ori- entierung relativ zu dem Werkstück 5 entlang einer Bewegungs- bahn bewegt. Ein Ziel der Erfindung ist es, in einfacher Weise Modell- Parameter für in der CNC-Steuerung 30 des Werkzeugmaschinen- systems 10 hinterlegte Modelle der Fertigungsmaschine 20 zu identifizieren. Auf Basis dieser Modelle generiert die CNC- Steuerung 30 optimierte Trajektorien für die Bewegung des Werkzeuges 1 relativ zu dem Werkstück 5 zur Bearbeitung des Werkstücks 5. Zum Identifizieren der Modell-Parameter verfügt die CNC- Steuerung 30 über ein Identifikations-Programm 34, auf Basis dessen nach dem Programm-Aufruf das nachfolgend beschriebene Verfahren ausgeführt wird. Figur 2 zeigt die wesentlichen Verfahrensschritte bei der er- findungsgemäßen Bestimmung einer optimierten Trajektorie für ein von der Werkzeugmaschine 20 geführtes Werkzeug 1 zur Be- arbeitung eines Werkstücks 5. Dabei werden zunächst in einem Identifikationsvorgang Modell-Parameter für wenigstens ein in der CNC-Steuerung 30 hinterlegtes Modell der Werkzeugmaschine 20 bestimmt. In einem ersten Verfahrensschritt (nachfolgend auch kurz „Schritt“ genannt) S1 des erfindungsgemäßen Verfahrens werden bekannte Randbedingungen, das heißt bekannte Werte bestimmter Parameter, ermittelt bzw. in der CNC-Steuerung 30 bereitge- stellt, die für das Verfahren benötigt werden. Dabei kann die Ermittlung automatisch, teil-automatisch oder manuell erfol- gen. Automatisch bedeutet dabei, dass die CNC-Steuerung 30 selbst die betreffenden Parameter ermittelt. Dies gelingt beispielsweise dadurch, dass die CNC-Steuerung 30 nach dem Start eines auf der CNC-Steuerung 30 bereitgestellten Identi- fikations-Programmes 34 selbsttätig Achspositionen von End- schaltern der Achsen der Werkzeugmaschine 20 ausliest. Teil- automatisch kann bedeuten, dass die CNC-Steuerung 30 bei der Ausführung des Identifikations-Programmes zu bestimmten Zeit- punkten anhält und auf Benutzer-Eingaben wartet. Beispiels- weise kann so die maximale Fahrgeschwindigkeit einer bestimm- ten Achse durch einen Benutzer manuell eingegeben werden. Weiterhin ist es auch möglich, dass einige bzw. alle die Randbedingungen betreffenden Parameter vor dem Start des Identifikations-Programmes manuell durch den Benutzer mittels der Bedienoberfläche in die CNC-Steuerung 30 eingegeben wer- den. Zu den Randbedingungen, die zu Beginn des Identifikationsvor- gangs in der CNC-Steuerung 30 vorliegen, gehören: - die Positionen von Endschaltern der an der Bewegung des Werkzeugs beteiligten Achsen der Werkzeugmaschine 20, - die maximale Fahrgeschwindigkeit der betreffenden Ach- sen, wobei es sich dabei im Fall von Rundachsen auch um Winkelgeschwindigkeiten handeln kann, - eine Einschätzung der Trägheit, insbesondere die von dem jeweiligen Antrieb zu bewegende Masse bzw. das dem je- weiligen Antrieb entgegengebrachte Trägheitsmoment, - bestimmte Umrichter-Parameter für die dem jeweiligen An- trieb zugeordneten Umrichter, insbesondere der dem je- weiligen Antrieb maximal zuführbare Strom. Aus den genannten Randbedingungen generiert die CNC-Steuerung 30 bei der Ausführung des Identifikations-Programmes in einem Verfahrensschritt S2 für jede Maschinenachse einen maximalen Verfahrbereich, eine maximale Beschleunigung sowie ggf. einen maximalen Ruck für eine Identifikationsfahrt. Das heißt, bei diesen Maximalwerten für die Identifikationsfahrt handelt es sich nicht um die entsprechenden Maximalwerte der jeweiligen Parameter für den laufenden Betrieb, die in der Regel deut- lich höher liegen, sondern um „sichere“ Maximalwerte eigens für die Identifikationsfahrt, bei denen die Achse und insbe- sondere der Antrieb der Achse nicht an seine Grenzen stößt und dennoch die durch das erfindungsgemäße Verfahren zu er- mittelnden Parameter mit hoher Genauigkeit ermittelt werden können. Liegen die Randbedingungen sowie die weiteren, oben genannten Parameter für den Identifikationsvorgang vor, so ermittelt die CNC-Steuerung 30 in einem Verfahrensschritt S3 automa- tisch Identifikationsfahrten für die einzelnen Achsen. Dies bedeutet, es werden Fahrprofile für die einzelnen Achsen festgelegt, anhand derer die Achsen verfahren werden und bei denen die genannten Randbedingungen eingehalten werden. Wei- terhin werden die Fahrprofile automatisch durch die CNC- Steuerung so bestimmt, dass zumindest in einem Abschnitt des Fahrprofils eine Fahrt und konstanter Geschwindigkeit und zu- mindest in einem Abschnitt eine beschleunigte Fahrt mit einer relativ hohen Beschleunigung, bei der insbesondere die maxi- male Beschleunigung für die Identifikationsfahrt zumindest näherungsweise erreicht wird, von dem Fahrprofil umfasst sind. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt S4 werden die Achsen gemäß den im Schritt 3 ermittelten Fahrprofilen verfahren und - während die Achsen verfahren werden - Messungen vorgenommen und Messwerte erzeugt, wobei aus den Messwerten nachfolgend in einem Verfahrensschritt S5 die gewünschten Modell- Parameter der Achsen auf Basis bekannter physikalischer Zu- sammenhänge bestimmt werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Achsen gemäß den in Schritt 3 ermittelten Fahrprofilen einzeln nacheinander verfahren, vorzugsweise einmal mit mitt- lerer Geschwindigkeit und/oder mittlerer Beschleunigung sowie einmal mit hoher Geschwindigkeit und/oder hoher Beschleuni- gung, um alle möglichen Arbeitsbereiche der Maschinenachsen abzudecken und gute Modelle zu erhalten. Die Identifikation dauert nur wenige Minuten und liefert ein sehr gutes Abbild der realen Maschinenachsen. Vorzugsweise ist das Fahrprofil für jede Achse so bestimmt, dass die Achse einmal in einer ersten Achsrichtung, z.B. der positiven Achs- richtung, mit der mittlerer Geschwindigkeit und mittlerer Be- schleunigung verfahren wird und anschließend in der entgegen- gesetzten, das heißt der negativen Achsrichtung mit der hohen Geschwindigkeit und hohen Beschleunigung verfahren wird. Vor- zugsweise wird die Achse dabei zumindest über einen wesentli- chen Bereich ihres maximalen Verfahrweges, insbesondere den maximalen Verfahrweg verfahren. Es ist jedoch auch möglich, dass die Fahrprofile in Schritt 3 derart bestimmt werden, dass während des Identifikationsvor- gangs mehrere, insbesondere alle Maschinenachsen gleichzeitig verfahren werden. Es werden somit nicht Fahrprofile für die einzelnen Achsen für den Identifikationsvorgang generiert, sondern beispielswiese ein Fahrprofil für das Werkzeug 1 der Werkzeugmaschine 20, derart, dass an der entsprechenden Bewe- gung des Werkzeugs 1 alle Achsen der Werkzeugmaschine 20 be- teiligt sind. Dadurch kann der Zeitaufwand für die Identifi- kationsfahrt wesentlich verkürzt werden. Im Gegenzug erhöht sich der Aufwand bei der Ermittlung eines Fahrprofils, das allen Achsen gemäß den geforderten Vorgaben gerecht wird. Ziel der Messung in Schritt 4 ist es, einen Zusammenhang zwi- schen der Motordrehzahl des Antriebs und dem erzeugten Dreh- moment zu bestimmen. Für eine sehr einfache Achse mit über den Verfahrbereich konstanten Reib- und Massenverhältnissen kann hier die Messung des Motorstromes in einigen wenigen Zeitpunkten während der Identifikationsfahrt ausreichend sein. In der Regel wird jedoch eine Vielzahl an Stromwerten über die gesamte Identifikationsfahrt verteilt gemessen, ins- besondere in bestimmten Zeitintervallen, z.B. alle 2 ms, so dass letztendlich eine Kennlinie des Stromes bzw. des Drehmo- ments über der Drehzahl bestimmt wird. Weiterhin wird zumindest bei einigen der gemessenen Stromwer- te in Schritt 4 auch eine Stromgrenze ermittelt. Die Strom- grenze gibt den Maximalstrom des Antriebs bei der betreffen- den Motordrehzahl an. Die Stromgrenze kann z.B. dadurch er- mittelt werden, dass zu dem gemessenen Strom die „Strom- Reserve“ aus dem Umrichter des Antriebs ausgelesen wird. Aus dem gemessenen Strom in Verbindung mit der Strom-Reserve ergibt sich so – in der Regel durch einfache Addition – die Stromgrenze. Da die Stromgrenze drehzahlabhängig ist, wird ihr Wert in Abhängigkeit der Motordrehzahl in der Steuerung gespeichert. Zusätzlich oder alternativ zu der Stromgrenze kann auch eine Drehmoment-Grenze ermittelt werden. Da zumindest über einen großen Drehzahlbereich des Motors ein zumindest näherungswei- se linearer Zusammenhang zwischen (Motor-) Strom und Drehmo- ment besteht, macht es in der Regel keinen Unterschied, wel- cher Wert gemessen wird. Ggf. lassen sich die Werte ineinan- der umrechnen. Prinzipiell können auch Datenblätter, sofern vorhanden, für die Bestimmung der Drehmoment- bzw. Strom-Grenzen von Motor und Umrichter herangezogen werden. Die Grenzkennlinie des Mo- tors kann so auch aus Motordaten mittels eines Motormodells berechnet werden oder auch direkt vom Hersteller des Motors geliefert werden. Neben dem Motorstrom werden in Schritt 4 weiterhin auch Kine- matik-Istgrößen für die Identifikationsfahrt ermittelt. Zu den Kinematik-Istgrößen gehören: die Position, die Geschwin- digkeit, die Beschleunigung oder der Ruck. Vorzugsweise wird während der Identifikationsfahrt zumindest die Position der Achse in bestimmten Zeitintervallen, z.B. alle 2 ms, mittels eines Lagesensors gemessen. Andere Kinematik-Istgrößen können daraus bei Bedarf rechnerisch ermittelt werden, z.B. die Ge- schwindigkeit mittels einfacher Ableitung der Position nach der Zeit. Alternativ ist es auch möglich, dass die benötigten Kinema- tik-Istgrößen ermittelt werden, indem sie aus den Vorgaben bzw. dem Fahrprofil für die Identifikationsfahrt entnommen und insofern als „wahr“ angenommen werden. Sicherer ist je- doch eine messtechnische Ermittlung, womit auch eine Überprü- fung der Vorgaben (Sollwerte) anhand eines Soll-Ist- Vergleichs möglich ist. In dem Verfahrensschritt S5 werden aus den – insbesondere durch die genannten Messungen – gewonnenen Daten im Rahmen der Identifikation die gesuchten Modell-Parameter der Maschi- ne bzw. die gesuchten Modelle, insbesondere das Mechanik- Modell und das Grenzmodell, gegebenenfalls auch das Verlust- modell, „identifiziert“ bzw. ermittelt. Dabei wird auf an sich bekannte Verfahren zurückgegriffen. Die Modell-Parameter werden in Schritt 5 insbesondere auf Basis der während der Identifikationsfahrt für unterschiedliche Zeitpunkte ermit- telten Ströme, Strom- bzw. Drehmomentgrenzen und Kinematik- Istgrößen bestimmt. Auf die ermittelten Modelle wird weiter unten noch genauer eingegangen. Die Modelle werden schließlich in einem Verfah- rensschritt S6 dazu verwendet, in an sich bekannter Weise op- timierte Verfahrvorgänge, das heißt optimierte Trajektorien für die einzelnen Achsen bzw. den Endeffektor der Maschine zu erzeugen. Auch darauf wird später noch genauer eingegangen. Die identifizierten Modelle können direkt an der Maschine, das heißt im Ausführungsbeispiel durch die CNC-Steuerung, zur Lageregelung der Achsen verwendet werden. Weiterhin kann auf die Modelle bzw. die davon umfassten Modell-Parameter auch bei der Bahnerzeugung in einem externen CAM-System zurückge- griffen werden. Weiterhin können die Modelle auch für reali- tätsnahe Simulationen von mittels der Maschine durchgeführten Bewegungsvorgängen (Werkstückbearbeitungen etc.) verwendet werden. Auch zur Erstellung eines digitalen Zwillings der Ma- schine sind die generierten Modell-Parameter bestens geeig- net. Das Mechanik-Modell umfasst Werte bezüglich der Massen und Trägheitsmomente für die einzelnen Achsen, bezüglich der Rei- bung und konstanter Kräfte, z.B. der Gewichtskraft. Es können zusätzliche Effekte modelliert werden, wie z.B. Prozesskräf- te, Beschleunigungskräfte infolge eines schwingungsfähigen Systems, positionsabhängige Kräfte bei exzentrisch hängenden Achsen usw. Insbesondere wird das Mechanik-Modell aus den Messwerten mit- tels eines „Modell-Fits“ (Modellabgleichs) bestimmt. Hierfür kann auf zahlreiche, an sich bekannte mathematische Verfahren zurückgegriffen werden, wie z.B. auf einen Optimierungs- Algorithmus zur Minimierung der Abweichung des Modells von den Messdaten. Unter dem Modell-Fit versteht man die Anwendung wenigstens eines an sich bekannten Algorithmus, der vor allem die Mess- daten in bestimmter Weise glättet. Das liegt zu einem in der Modellannahme (wie z.B. enthaltener Reibung) und an der ver- wendeten Mathematik (z.B. Least Square Verfahren). Der Mo- dell-Fit funktioniert hervorragend, solange die Messung in dem Sinn verrauscht ist, dass der Mittelwert in den Daten er- halten bleibt, wovon normalerweise auszugehen ist. Wenige Messpunkte sind für den Modellabgleich ausreichend, solange genügend Informationen in den Messwerten enthalten sind, so dass jeder Aspekt des Modells gut abgedeckt wird. Eine hohe Beschleunigung ist z.B. erforderlich zur Ermittlung der Trägheit für das Mechanik-Modell und der Sättigung für das Verlustmodell. Eine hohe Geschwindigkeit ist z.B. erfor- derlich zur Bestimmung der Reibung für das Mechanik-Modell. Darauf wird bei der Auswahl des Fahrprofils bei der Identifi- kationsfahrt geachtet. Vorzugsweise werden zudem zwei Mess- Fahrten, einmal mit mittlerer und einmal mit hoher Geschwin- digkeit durchgeführt. Das ermittelte Grenzmodell beschreibt die elektrische Grenze des Motors, vorzugsweise inclusive der Sättigung und der elektrischen Leistung des Umrichters. Dazu wird die Strom- grenze und/oder die Drehmoment-Grenze in Abhängigkeit der Drehzahl ausgewertet. Eine beispielhafte Identifikationsfahrt wird anhand von Figur 13 veranschaulicht. Dabei sind für eine im Rahmen der Identi- fikationsfahrt zu verfahrende Maschinenachse folgende Randbe- dingungen vorgegeben: - der maximale Fahrbereich der Achse für die Identifikati- onsfahrt, insbesondere die Positionen von Endschaltern der Achse, die generell den maximal möglichen Fahrbe- reich der Achse bestimmen, - die maximale Fahrgeschwindigkeit v_{max, id} der betreffenden Achsen für die Identifikationsfahrt, - eine Einschätzung der Trägheit, insbesondere die von dem jeweiligen Antrieb zu bewegende Masse bzw. das dem je- weiligen Antrieb entgegengebrachte Trägheitsmoment, - bestimmte Umrichter-Parameter für die dem jeweiligen An- trieb zugeordneten Umrichter, insbesondere der dem je- weiligen Antrieb maximal zuführbare Strom. Auf Basis der genannten Randbedingungen generiert die CNC- Steuerung vorteilhaft automatisch bei der Ausführung des Identifikations-Programmes einen Verfahrbereich, eine maxima- le Beschleunigung a_{max, id} sowie einen maximalen Ruck j_{max, id} für die Identifikationsfahrt, wobei die Größen a_{max, id} und j_{max, id} so bestimmt werden, dass sie von dem Antrieb der Achse mit hoher Wahrscheinlichkeit erreicht werden können, ohne da- bei den Antrieb an seine Grenzen zu bringen. Liegen die Randbedingungen sowie die weiteren, oben genannten Parameter für den Identifikationsvorgang vor, so ermittelt die CNC-Steuerung automatisch ein Fahrprofil für die Achse, welches obige Bedingungen bzw. Randbedingungen einhält. Figur 13 veranschaulicht ein derartiges Fahrprofil und zeigt den zeitlichen Verlauf der Geschwindigkeit v, der Beschleunigung a und des Rucks j. Bei dem beispielhaft gezeigten Fahrprofil wird die Achse in einem Zeitraum zwischen t=0 und t₇ mittlerer Beschleunigung und mittlerer Geschwindigkeit in positiver Achsrichtung von einer Position x=0 (nicht dargestellt) bis x_max und in einem Zeitraum zwischen t₈ und t₁₅ mit maximaler Geschwindigkeit, maximaler Beschleunigung und maximalem Ruck, die Angaben (Ma- xima) beziehen sich jeweils auf die Identifikationsfahrt, wieder von x_max bis x=0 zurück verfahren. Im Einzelnen erfolgt zwischen t=0 und t₃ eine Beschleuni- gungs-Phase, und zwar zwischen t=0 und t₁ eine zunehmende Be- schleunigung mit konstantem Ruck, von t₁ bis t₂ eine konstan- te Beschleunigung, zwischen t₂ und t₃ eine fallende Beschleu- nigung mit konstantem Ruck. Von t₃ bis t₄ folgt ein Abschnitt mit konstanter Geschwindig- keit. Zwischen t₄ und t₇ folgt eine Brems-Phase bis zum Stillstand der Achse, und zwar eine Beschleunigungs-Phase mit betragsmä- ßig zunehmender, negativer Beschleunigung zwischen t₄ und t₅, einer konstanten negativen Beschleunigung zwischen t₅ und t₆ und einer betragsmäßig abnehmenden, negativen Beschleunigung zwischen t₆ und t₇. Zwischen den Zeitpunkten t₇ und t₈ befindet sich die Achse in Ruhe, bis bei t₈ die Fahrt in negativer Achsrichtung beginnt und solange andauert, bis die Achse in t₁₅ wieder ihre Aus- gangslage (x=0) erreicht. Die einzelnen Phasen zwischen t₈ und t₁₅ ergeben sich analog zu denen zwischen t=0 und t₇ aus der Figur, so dass im Ein- zelnen nicht mehr näher darauf eingegangen werden muss. Die Unterschiede zu dem ersten Zeitraum sind dadurch begründet, dass die Fahrt in umgekehrter Achsrichtung (Rückfahrt) er- folgt und hinsichtlich Geschwindigkeit, Beschleunigung und Ruck jeweils die für die Identifikationsfahrt bestimmten Ma- ximalwerte v_{max, id}, a_{max, id} und j_{max, id} erreicht werden. Während der gesamten Identifikationsfahrt wird vorteilhaft in kurzen zeitlichen Abständen, z.B. im Abstand von jeweils 2 ms, wenigstens die Achsposition gemessen. Aus den gemessenen Achspositionen lassen sich die Größen Geschwindigkeit, Be- schleunigung und Ruck in dem jeweiligen Zeitpunkt durch Rech- nung (Differentialrechnung) bestimmen. Alternativ könnten auch diese Größen mittels entsprechender Sensoren messtech- nisch ermittelt werden. Durch die Bestimmung der Größen Geschwindigkeit, Beschleuni- gung und Ruck kann überprüft werden, ob alle Vorgaben (z.B. die o.g. Maximalwerte) beim Verfahren der Achse auch tatsäch- lich eingehalten werden können. Sollte die Überprüfung, dass dies nicht der Fall ist, wird vorzugsweise eine Fehlermeldung an den Benutzer ausgegeben. Weiterhin wird während der gesamten Identifikationsfahrt der Motorstrom gemessen, vorteilhaft ebenfalls in kurzen zeitli- chen Abständen, z.B. im Abstand von jeweils 2 ms. Aus den gemessenen Stromwerten in den unterschiedlichen Pha- sen der Identifikationsfahrt kann so auf Basis bekannter Zu- sammenhänge auf die gesuchten Modell-Parameter wie die Träg- heit der Achse oder die Reibung geschlossen werden. Diese Größen sind damit „identifiziert“. Die Figuren 3 bis 6 veranschaulichen die automatische Bestim- mung der optimalen Beschleunigung für eine konkrete Maschi- nenachse. Dabei werden zunächst Messfahrten mit unterschied- lichen Beschleunigungen durchgeführt, bei denen ein großer, im Idealfall der gesamte relevante Drehzahlbereich des Motors durchlaufen wird. In Figur 3 dargestellt ist das Drehmoment über der Motordrehzahl sowie das Grenzmoment. Das Drehmoment kann entweder direkt am Antrieb mittels geeigneter Messmittel gemessen werden. Einfacher ist jedoch die Messung des Motor- bzw. Antriebsstroms während der Identifikationsfahrt. Die Stromwerte liegen im Umrichter des Antriebs in der Regel oh- nehin vor. Diese müssen daher während der Identifikations- fahrt – vorzugsweise zu zeitdiskreten Zeitpunkten, z.B. im Abstand von 2 ms, ausgelesen werden. Es besteht ein - für den betreffenden Motor bekannter - linearer Zusammenhang zwischen dem momentenbildenden Motorstrom und dem erzeugten Drehmo- ment. So kann das in Figur 3 in den Messkurven A und B für unterschiedliche Beschleunigungen veranschaulichte Drehmoment direkt aus dem gemessenen Motorstrom bestimmt werden. Ähnlich wie bei der Bestimmung des Drehmoments verhält es sich auch mit der Motor-Drehzahl. Auch hier liegen die ge- suchten Werte in der Regel ohnehin bereits im Umrichter vor. Sofern an dem Motor ein entsprechender Drehzahl-Geber vorhan- den ist, kann die Motordrehzahl in den betreffenden Zeitpunk- ten, in denen der Stromwert bestimmt wird, ausgelesen werden. Liegen die Drehzahlwerte nicht direkt vor, so können zu den Zeitpunkten, zu denen der Motorstrom ermittelt wird, die Po- sitionswerte der Achse aufgezeichnet werden. Aus benachbarten Positionswerten lässt sich so mittels Differentiation die Fahrgeschwindigkeit der Achse und in Verbindung mit der Über- setzung des Antriebs die Motordrehzahl für die relevanten Zeitpunkte bestimmen. Aus der Kenntnis des Motorstroms bzw. des Drehmoments und der Drehzahl resultieren schließlich die aus Figur 3 ersichtlichen Messkurven A und B, die das Motor- Drehmoment M (in Nm) in Abhängigkeit der Motor-Drehzahl n (in U/min bzw. in Englisch „rpm“) zeigen. Die oberen Kurven B zeigen dabei eine Beschleunigung des Motors von 0 bis 3000 rpm und die unteren Kurven A ein Abbremsen von 3000 rpm auf 0 (Stillstand). Ein genauer Blick auf Figur 3 und die Kurven A und B zeigt, dass jeweils 2 Kurven für A und B dargestellt sind. Diese re- sultieren aus 2 nacheinander unter gleichen Randbedingungen durchgeführten Messungen und zeigen eine hohe Wiederholgenau- igkeit der Messungen, was wichtig für die Qualität der daraus ermittelten Modelle ist. Die Kurve B (positive Beschleunigung der Achse) liegt ober- halb der Kurve A (negative Beschleunigung bzw. Abbremsen), da der Motor bei B gegen die Reibung der Achse arbeiten muss und bei A die Reibung das Abbremsen unterstützt. Weiterhin kann – wie bereits erläutert – aus einem Datenblatt des Motors oder aus Umrichter-Daten die Kennlinie des maxima- len Drehmoments (Grenzmoment) des Motors über der Drehzahl angegeben werden. Die entsprechende Grenzkennlinie C ist ebenfalls aus Figur 3 ersichtlich. Insgesamt resultiert so das in Figur 3 veranschaulichte Dia- gramm aus einer Identifikationsfahrt, bei der der Motor je- weils in einem Drehzahlbereich zwischen 0 und 3000 U/min (rpm) unterschiedlich, einmal in einem Drehzahlbereich von ca. 250 rpm bis ca. 2750 rpm mit konstanter, positiver Be- schleunigung (Messkurve B) und einmal in einem Drehzahlbe- reich von ca. 2750 rpm bis ca. 250 rpm mit konstanter, nega- tiver Beschleunigung (Messkurve A) beschleunigt wird. Aus den wie in Figur 3 veranschaulichten Messungen lassen sich dann in bereits beschriebener Weise Modellparameter wie die Trägheit der Achse ableiten. Die glatten Kennlinien in Figur 4 veranschaulichen den Zusam- menhang zwischen Motordrehzahl und Drehmoment, wenn man die gleiche Identifikationsfahrt wie in Figur 3 anhand des Mo- dells simuliert. Im Unterschied zu den gemessenen, unregelmä- ßigen („welligen“) Messkurven A bis C ergeben sich so die „glatten“ Kennlinien D bis F, die das Verhalten eines zu dem realen Motor korrespondierenden „Modell-Motors“ mit idealem Verhalten – daher glatte Kennlinien - widerspiegeln. Figur 5 veranschaulicht die Motor-Grenzkennlinie F unter Be- rücksichtigung einer vom Anwender definierten „Reserve“ R. Die Reserve-Kennlinie G ist im Ausführungsbeispiel gegenüber der Grenzkennlinie F um einen bestimmten Betrag, z.B. 5 Nm, nach unten verschoben. Die Bestimmung der „maximalen Be- schleunigung“ für den regulären Betrieb des Antriebs bzw. der Achse kann so auch unter Berücksichtigung eben dieser Reserve R erfolgen. Figur 6 veranschaulicht nun die optimale Beschleunigung für die Achse, z.B. wenn man z.B. die Identifikationsfahrt (Be- schleunigung des Motors von 0 rpm auf 3000 rpm und anschlie- ßendes Abbremsen des Motors von 3000 rpm auf 0 rpm) unter Einhaltung der Reserve in möglichst kurzer Zeit durchführen wollte. Dabei ist ersichtlich, dass für diesen Fall die Dreh- zahl-Drehmoment-Kennlinie I die Reserve-Kennlinie G gerade berührt. Die so anhand der erhaltenen Modelle bzw. Modell- Parameter ermittelte Kennlinie I schöpft demnach die Möglich- keiten des Antriebs (im Ausführungsbeispiel unter Berücksich- tigung der Reserve R) voll aus. Anhand der gemäß der Erfindung generierten Modelle lassen sich demnach, wie in Figur 6 veranschaulicht, optimierte Trajektorien für den regulären Betrieb des Antriebs ermit- teln. Figur 7 zeigt nochmals beispielhaft Drehmoment-Drehzahl- Diagramme des Motors einer Achse. Die welligen Kurven A und B im mittleren Bereich der Darstellung zeigen die aus Strom- Messungen resultierenden Kurven für das Drehmoment über der Drehzahl. Die glatten Kurven D und E zeigen auch hier im Ver- gleich zu den Messwerten die entsprechenden Kennlinien des identifizierten Modells der realen Achse. Im Unterschied zu den Figuren 3 bis 6 zeigt Figur 7 auch ne- gative Drehmoment-Werte. Diese rühren daher, dass die betref- fende Achse mit analogem Fahrprofil (Beschleunigung von 0 rpm auf 3000 rpm und anschließendes Abbremsen auf 0 rpm) in nega- tiver Achsrichtung verfahren wird, womit sich die Drehrich- tung des Motors umkehrt. Aus den Strom- bzw. Drehmoment- Messungen resultieren so die Messkurven A‘ und B‘ sowie die entsprechenden, glatten Kurven D’ und E‘ des Modells. Wie aus Figur 7 ersichtlich ist, zeigt auch hier das Mecha- nik-Modell (glatte Kurven) mit den identifizierten Parametern eine sehr gute Übereinstimmung zur Realität (gemessene, „wel- lige“ Kurven), was die Grundlage für alle weiteren Betrach- tungen bildet. Die in der Darstellung oberen und unteren welligen Kurven C und C‘ zeigen die gemessenen Werte des maximalen Drehmoments des Motors mit Sättigung und inclusive des Leistungsteils. Die glatten (durchgezogenen) Kurven F und F‘ sind die dazu korrespondierenden Grenzkennlinien des Grenzmodells der An- triebsachse. Die gestrichelten Kurven J und J‘ zeigen die sog. „S1-Kennlinien“ der Achse, das heißt die Kennlinie des Antriebs für den für die Praxis beim Betrieb einer Werkzeug- maschine unrealistischen Fall eines stationären Betriebs mit dem ersichtlichen Drehmoment. Vorzugsweise geht die S1- Kennlinie aus einem Datenblatt des Motors der Achse hervor. Zur Bestimmung eines Verlustmodells bedarf es der Messung von Stromwerten, die Sättigungseffekte berücksichtigen. Denn bei höheren Strömen steigen die Verluste und das erzeugte Drehmo- ment des Antriebs ist nicht mehr linear zum Strom. Figur 8 zeigt den Zusammenhang zwischen Strom I (in A) und Drehmoment M (in Nm) für einen Antrieb, woraus der Unterschied zwischen der realen gemessenen Kennlinie (durchgezogene Kennlinie K) und der idealen Kennlinie L (strichliert) ersichtlich ist. Das Kriterium für das Verlustmodell ist die Minimierung der Verlustleistung, das bedeutet eine minimale Wärmeentwicklung des Motors. Dazu werden aus den Messdaten die Kupfer- und Ei- senverluste des Motors berechnet. Die Kupferverluste sind Strom- bzw. Drehmoment zum Quadrat abhängig, während die Ei- senverluste drehzahlabhängig sind. Die so erhaltenen Kennli- nien werden im weiteren Verlauf für energieoptimales Verfah- ren unter optimaler Ausnutzung der Motorleistung herangezo- gen. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass durch einige wenige Identifikationsfahrten Modell-Parameter bzw. Modelle der betreffenden Maschine generiert werden, auf deren Basis anschließend optimierte Fahrprofile für den regulären (lau- fenden) Betrieb der Maschine generiert werden können. Über einen Optimierungsansatz wird ein optimiertes, insbeson- dere ein optimales Fahrprofil unter Berücksichtigung des Me- chanik-Modells sowie der Drehmomenten-Drehzahl-Grenzkennlinie bestimmt, insbesondere berechnet. Ebenso könnte die Strom- grenze der Achse bei der Optimierung herangezogen werden. Optimales Fahrprofil kann bedeuten: - Maximale Beschleunigung für vorgegebenen Verfahrweg, max. Geschwindigkeit und Ruckbegrenzung; - Minimale Verfahrzeit für vorgegebenen Verfahrweg und max. Geschwindigkeit; - Minimale Stromverluste für vorgegebenen Verfahrweg und max. Geschwindigkeit. Die Optimierung wird für eine vom Anwender weitgehend frei wählbare zusätzliche Beladung der Achse ermittelt. D.h. der Anwender kann das optimale Fahrprofil für unterschiedliche Beladungen, welche im Betrieb der Achse auftreten können, aber nicht vermessen wurden, berechnen und nutzen, um z.B. an der Steuerung eine Adaption einzurichten oder um auf den Worst-Case vorbereitet zu sein. Auf Basis des Mechanik-Modells und dem gewünschten Fahrprofil wird ein erwarteter Drehmomentverlauf berechnet. Dieser darf in jedem Punkt die Grenz-Kennlinie nicht übersteigen. Im Fall eines erfindungsgemäß optimierten Fahrprofils berührt die Kurve des Drehmomentverlaufs in wenigstens einem Punkt die Grenz-Kennlinie. Anstelle der Kennlinie für den maximalen Strom kann auch die Kennlinie für die Dauerbelastung (S1) als Grenze genutzt wer- den. In diesem Fall wird geprüft, ob ein thermisches Äquiva- lent des Fahrprofils (z.B. Effektivwert des erwarteten Dreh- moments) unterhalb dieser S1 Kennlinie liegt. Die Optimierung des Fahrprofils berücksichtigt auch den Ein- satz von zusätzlichen Filtern auf der Steuerung, die das Fahrprofil glätten. Typisch sind z.B. Mittelwertbildner, VibX oder allgemeine FIR-Filter. Durch die Glättung ist üblicher- weise eine Erhöhung der Beschleunigung möglich, da das Fahr- profil besser unter der Grenzkennlinie "hinwegtaucht". Beispiele für optimierte Fahrprofile zeigen die nachfolgend beschriebenen Figuren 9 bis 12. Dargestellt sind wieder die Drehmoment-Drehzahl-Diagramme für ein Fahrprofil, bei dem der Motor von 0 auf 3000 rpm beschleunigt und anschließend wieder auf 0 abgebremst wird, und zwar sowohl in positiver (obere Hälfte der Diagramme) als auch in negativer Drehrichtung (un- tere Hälfte der Diagramme) des Motors. Die durchgezogenen Kurven F und F‘ zeigen die Motorgrenzen, das heißt das Maxi- malmoment in Abhängigkeit der Drehzahl. Die gestrichelt ge- zeichneten Kennlinien J und J‘ zeigen die S1-Kennlinien (für die unterschiedlichen Drehrichtungen des Motors). Weitere Vorgaben für das dargestellte Ausführungsbeispiel sind: Fahr- bereich s = 700mm, maximale Geschwindigkeit v_max = 36m/min, maximaler Ruck j_max = 100 m/s². Die Kurven D und E bzw. D‘ und E‘ zeigen jeweils das Fahrpro- fil als Standard-Fall vor der Optimierung mit a_max = 3,0 m/s². Für das gezeigte Fahrprofil wurde anschließend eine Optimie- rung mit dem Kriterium „maximale Beschleunigung“ durchge- führt. Die Kurven H und I bzw. H‘ und I‘ zeigen das Ergebnis der Op- timierung, bei der die Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie I und I‘ die Grenzkennlinien F bzw. F‘ gerade berühren, die physikali- schen Möglichkeiten des Motors also voll ausgeschöpft werden und jeweils in einem Betriebszustand das maximale Drehmoment des Motors abgerufen wird, was einer maximalen Beschleunigung bei dieser Motor-Drehzahl entspricht. Figur 9 verdeutlicht den Fall ohne Beladung und ohne Filter. Hier kann für das Ausführungsbeispiel eine optimierte Be- schleunigung a_max,opt = 4,17 m/s² erreicht werden. Wie deutlich zu erkennen ist, liegen die Drehzahl-Drehmoment- Kennlinien I bzw. I‘ in jeweils einem Punkt direkt an den Grenzkennlinien F bzw. F‘ an, dem maximal möglichen Motormo- ment in Abhängigkeit der Drehzahl. Demzufolge wird die Motor- leistung maximal ausgenutzt. Zum Erreichen des Optimums gibt es verschiedene mathematische Ansätze. Ein einfach zu realisierender und für die Praxis re- levanter Ansatz besteht darin, den Motorstrom bzw. das Dreh- moment bzw. die Beschleunigung stufenweise in kleinen Schrit- ten solange zu erhöhen und anhand des Mechanik-Modells die entsprechenden Kurven zu erzeugen, bis sich – wie in Figur 9 gezeigt, die Kurven I und F bzw. I‘ und F‘ berühren bzw. schneiden. Damit ist das Optimum bzgl. des Drehmoments und damit der Beschleunigung gefunden. Figur 10 ist weitgehend analog zu Figur 9 mit dem Unter- schied, dass dabei ein Filter in Form eines Mittelwertbild- ners mit t = 50 ms verwendet wurde. Dabei konnte für das Aus- führungsbeispiel eine optimierte Beschleunigung a_max,opt = 5,14 m/s² erreicht werden. Figur 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel, wieder weitgehend analog zu Figur 9 mit dem Unterschied, dass eine Beladung von 500 kg gewählt wurde. Für dieses Ausführungsbeispiel konnte ohne Filter eine optimierte Beschleunigung a_max,opt = 3,66 m/s² erreicht werden. Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 12 ist gegenüber dem ge- mäß Figur 11 dahingehend verändert, dass – zusätzlich zu der Beladung - ein Filter in Form eines Mittelwertbildners mit t = 50 ms verwendet wurde. Die optimierte Beschleunigung be- trägt so a_max,opt = 4,42 m/s². Die optimierte maximale Beschleunigung liegt – wie aus den Figuren 11 und 12 ersichtlich - auch mit Beladung jeweils deutlich höher als im Ausgangszustand. Mit einem Mittelwert- bildner als Filter (Figuren 10 und 12) erhöht sich die maxi- male Beschleunigung für dieses Fahrprofil noch einmal merk- lich. Zusammenfassend zeichnet sich die Erfindung aus durch: - Ein GUI (Graphical User Interface) geführtes Verfahren für Antriebsachsen von Fertigungsmaschinen jeglicher Art (z.B. Werkzeug-, Produktions- oder Handlingsmaschinen); - „Smarte“ Identifikation der Achseigenschaften zur optima- len Ausnutzung der Grenzkennlinie; - Bestimmung der Parameter für eine sichere Identifikations- fahrt aus bekannten Randbedingungen der Antriebsachsen; - Identifikationsfahrt der Antriebsachsen zur Bestimmung von Mechanik-Modell, Grenzmodell und ggf. Verlustmodel der An- triebsachsen, dazu: - Messtechnische Ermittlung von Reibung und Trägheit der Achse, Drehmomentgrenze des Motors inklusive Sättigung und Stromgrenze des Umrichters; - eine Identifikationsfahrt mit verrauschten Signalen und wenigen Abtastpunkten ist ausreichend, da durch den Al- gorithmus und die Optimierung trotzdem ein parametri- sches Mechanik-Modell von hoher Qualität garantiert ist; - Berücksichtigung von mechanischen Grenzen (Drehmoment- grenze des Getriebes); - Berücksichtigung des Gewichtsausgleichs bei vertikalen Achsen; - Anhand der identifizierten Modelle: Bestimmung der Dyna- mikparameter (maximale Beschleunigung a_max, (maximaler) Ruck j_max, Filter-Parameter) für Verfahrvorgänge zur opti- malen Ausnutzung der Motorgrenzen für verschiedene Krite- rien: - Maximale Beschleunigung (a_max, Filter-Parameter); - Minimale Zeit (a_max, j_max, Filter-Parameter); - Energieeffizientes Verfahren (a, j); - Dynamikoptimierung (Teileprogramm); - -ur weiteren Glättung des Fahrprofils können Lagesollwert- filter berücksichtigt werden. Diese ermöglichen eine noch bessere Ausnutzung des vorhandenen Drehmomentes über einen großen Drehzahlbereich und damit letztendlich ein besseres Beschleunigungsvermögen für hohe Geschwindigkeiten; - Die Berechnung ist für jede beliebige Konfiguration wie- derholbar auf Basis der bereits durchgeführten Identifika- tion; die Konfigurationsänderungen betreffen: - jeden beliebigen Verfahrweg; - jede beliebige Dynamikgrenze (Beschleunigung, Ruck); - jede beliebige Beladung (wechselndes Werkstück); Durch die Erfindung ergeben sich folgende Vorteile: - Ausnutzung der maximal möglichen mechanischen und elektri- schen Grenzen der Antriebsachse unter Berücksichtigung der beschriebenen Parameter; - Optimale Performance zu verschiedenen Kriterien; - Optimale Motorauslastung, besseres Motormanagement; - Kürzere Bearbeitungszeiten; - Erhöhung der Produktivität.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum Betrieb einer Fertigungsmaschine eines Fer- tigungsmaschinensystems, wobei die Fertigungsmaschine wenigs- tens eine Achse (X, Y, Z, A, B, C) mit einem lagegeregelten Antrieb aufweist, durch den wenigstens ein erstes Maschinene- lement relativ zu einem zweiten Maschinenelement verstellbar ist, wobei einer von dem Fertigungsmaschinensystem umfassten Steuereinrichtung als Randbedingungen für mindestens eine Identifikationsfahrt wenigstens ein maximaler Verfahrbereich sowie eine maximale Verfahrgeschwindigkeit für die Achse (X, Y, Z, A, B, C) und eine maximale, dem Antrieb der Achse (X, Y, Z, A, B, C) zuführbare elektrische Leistung hinterlegt sind, wobei mittels der Steuereinrichtung folgende Schritte ausge- führt werden: - Bestimmen oder Empfangen einer maximalen Beschleunigung (a_{max, id}) und/oder eines maximalen Rucks (j_{max, id}) für die Identifikationsfahrt, - Bestimmen eines Fahrprofils für die Identifikationsfahrt unter Einhaltung der Randbedingungen sowie der maximalen Beschleunigung (a_{max, id}) und des maximalen Rucks (j_{max, id}) für die Identifikationsfahrt, - Durchführen der Identifikationsfahrt gemäß dem ermittelten Fahrprofil, - Ermitteln eines dem Antrieb während der Identifikations- fahrt zugeführten Stroms (I), - Ermitteln wenigstens einer Kinematik-Istgröße während der Identifikationsfahrt, - Ermitteln wenigstens eines Modell-Parameters wenigstens eines Modells der Achse in Abhängigkeit des ermittelten Stroms (I) sowie der Kinematik-Istgröße, gekennzeichnet durch - Ermitteln einer Strom- und/oder einer Drehmomentgrenze des Antriebs in Abhängigkeit einer Drehzahl (n) des Antriebs sowie - Ermitteln wenigstens einer in Bezug auf eine minimale Fahrzeit oder eine maximale Beschleunigung oder eine mini- male Verlustenergie optimierten Trajektorie der Achse (X, Y, Z, A, B, C) auf Basis des Modells und der ermittelten Strom- und/oder Drehmomentgrenze.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Modell-Parameter eine Trägheit der Achse, insbesondere eine Gesamtträgheit der Ach- se betrifft.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Modell- Parameter eine Reibung der Achse, insbesondere eine Coulomb- sche Reibung und/oder eine Viskose Reibung der Achse be- trifft.

4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Fahrprofil für die Identifikationsfahrt wenigstens einen Ab- schnitt mit einer konstanten Geschwindigkeit und wenigstens einen Abschnitt mit einer Beschleunigung, insbesondere einer konstanten Beschleunigung umfasst.

5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei wäh- rend der Identifikationsfahrt eine Position und/oder eine Ge- schwindigkeit und/oder eine Beschleunigung der Achse in Ab- hängigkeit der Zeit ermittelt wird bzw. werden und der Mo- dell-Parameter in Abhängigkeit der ermittelten Position und/oder Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung ermittelt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei während der Identifikati- onsfahrt eine Position und/oder eine Geschwindigkeit und/oder eine Beschleunigung der Achse in Abhängigkeit der Zeit gemes- sen wird bzw. werden und der Modell-Parameter in Abhängigkeit der ermittelten Position und/oder Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung ermittelt wird.

7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei we- nigstens eine die drehzahlabhängige, maximale Stromaufnahme des Antriebs der Achse betreffende Grenzkennlinie in einem Grenzmodell in der Steuereinrichtung hinterlegt wird.

8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei we- nigstens eine die Verluste des Antriebs der Achse (X, Y, Z, A, B, C) in Abhängigkeit des Motorstroms betreffende Kennli- nie in einem Verlustmodell in der Steuereinrichtung hinter- legt wird.

9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine hinsichtlich der Beschleunigung optimierte Trajektorie der Achse (X, Y, Z, A, B, C) derart bestimmt wird, dass eine Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie des Antriebs der Achse (X, Y, Z, A, B, C) beim Verfahren der Achse (X, Y, Z, A, B, C) gemäß der Trajektorie die Drehmomentgrenze nicht überschreitet und in wenigstens einem Punkt berührt.

10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Fertigungsmaschine mehrere Achsen (X, Y, Z, A, B, C) mit je- weils einem lagegeregelten Antrieb aufweist, durch die je- weils wenigstens zwei Maschinenelemente relativ zueinander verstellbar sind, wobei mittels der Achsen (X, Y, Z, A, B, C) ein Endeffektor der Fertigungsmaschine in einem Arbeitsraum der Fertigungsmaschine positionierbar ist und wobei in dem jeweiligen Modell die Parameter bzw. Kennlinien aller an der Positionierung des Endeffektors beteiligter Achsen (X, Y, Z, A, B, C) der Fertigungsmaschinen hinterlegt sind.

11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zur Glättung wenigstens eines optimierten Fahrprofils für den Be- trieb der Fertigungsmaschine Lagesollwertfilter verwendet werden.

12. Fertigungsmaschinensystem zur Durchführung eines Verfah- rens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zum Parametrieren ei- nes Modells einer Fertigungsmaschine des Fertigungsmaschinen- systems, wobei die Fertigungsmaschine wenigstens eine Achse (X, Y, Z, A, B, C) mit einem lagegeregelten Antrieb aufweist, durch den wenigstens ein erstes Maschinenelement relativ zu einem zweiten Maschinenelement verstellbar ist, wobei einer von dem Fertigungsmaschinensystem umfassten Steuereinrichtung als Randbedingungen für mindestens eine Identifikationsfahrt wenigstens ein maximaler Verfahrbereich sowie eine maximale Verfahrgeschwindigkeit für die Achse (X, Y, Z, A, B, C) und eine maximale, dem Antrieb der Achse (X, Y, Z, A, B, C) zu- führbare elektrische Leistung hinterlegt sind, wobei mittels der Steuereinrichtung folgende Schritte aus- führbar sind: - Bestimmen oder empfangen einer maximalen Beschleunigung und/oder eines maximalen Rucks für die Identifikations- fahrt, - Bestimmen eines Fahrprofils für die Identifikationsfahrt unter Einhaltung der Randbedingungen sowie der maximalen Beschleunigung und des maximalen Rucks für die Identifika- tionsfahrt, - Durchführen der Identifikationsfahrt gemäß dem ermittelten Fahrprofil, - Ermitteln des dem Antrieb während der Identifikationsfahrt zugeführten Stroms (I), - Ermitteln wenigstens einer Kinematik-Istgröße während der Identifikationsfahrt, - Ermitteln wenigstens eines Modell-Parameters wenigstens eines Modells der Achse (X, Y, Z, A, B, C) in Abhängigkeit des ermittelten Stroms (I) sowie der Kinematik-Istgröße, gekennzeichnet durch - Ermitteln einer Strom- und/oder einer Drehmomentgrenze des Antriebs in Abhängigkeit einer Drehzahl (n) des Antriebs, - Ermitteln wenigstens einer in Bezug auf eine minimale Fahrzeit oder eine maximale Beschleunigung oder eine mini- male Verlustenergie optimierten Trajektorie der Achse (X, Y, Z, A, B, C) auf Basis des Modells und der ermittelten Strom- und/oder Drehmomentgrenze.

13. Fertigungsmaschine für ein Fertigungsmaschinensystem nach Anspruch 12.

14. Steuereinrichtung für ein Fertigungsmaschinensystem nach Anspruch 12.

15. Digitaler Zwilling für eine Fertigungsmaschine nach An- spruch 13.