WO2020229124A1

WO2020229124A1 - Verfahren zum durchführen einer umschaltung eines schalters und antriebssystem für einen schalter

Info

Publication number: WO2020229124A1
Application number: PCT/EP2020/061285
Authority: WO
Inventors: Sebastian Schmid; Benjamin Dittmann; Jürgen Schimbera
Original assignee: Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh
Priority date: 2019-05-15
Filing date: 2020-04-23
Publication date: 2020-11-19
Also published as: US20220208482A1; KR20220004222A; JP2022533325A; DE102019112720A1; CN113811969A; EP3963615A1; BR112021020894A2

Abstract

Es ist ein Verfahren zur Durchführung einer Umschaltung eines Schalters (17) und ein Antriebssystem (3) für einen Schalter (17) zur Durchführung einer Umschaltung offenbart. Die Umschaltung erfolgt von einer aktuellen Schaltstellung (SJ) auf eine Zielschaltstellung (SJ+K) des Schalters (17). Es wird ein erster Wert für eine erste Position (PI) der Antriebswelle (16) des Antriebssystems (3) mit dem Feedbacksystem (4) bestimmt. Ferner wird der Wert einer zweiten Position (PH) der Antriebswelle (16) anhand der anzufahrenden Zielschaltstellung (SJ+K) des Schalters (17) bestimmt. Aus der Differenz des Werts für die erste Position (PI) und des Werts für die zweite Position (PH) wird der Motor (12) entsprechend gesteuert, bis der Wert der zweiten Position (PH) der Antriebswelle (16) und damit die Zielschaltstellung (SJ+K) erreicht ist.

Description

Verfahren zum Durchführen einer Umschaltung eines Schalters und Antriebssystem für einen Schalter

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen einer Umschaltung eines Schalters mittels eines Antriebssystems.

Ferner betrifft die Erfindung ein Antriebssystem für einen Schalter, das zumindest einen Motor, der auf eine Antriebswelle wirkt, umfasst.

Ein Antrieb für einen Laststufenschalter ist, zum Beispiel, aus der deutschen Gebrauchs musterschrift DE 20 2010 01 1 521 U1 bekannt. Dieser Laststufenschalterantrieb weist einen Motor auf, der über ein Gestänge starr mit den entsprechenden Laststufenschaltern verbunden ist. Die Betätigung des Motors erfolgt mittels Verdrahtung, sprich durch Betäti gung von Motorschützen, die den Motor ein- bzw. ausgeschalten. Über die Antriebswelle werden dann die Laststufenschalter betätigt. Nach dem Zusammenbauen des Schalters kann am Antrieb nur noch wenig verändert werden. Dadurch wird der Antrieb starr und unflexibel. Selbst einfache Anpassungen erfordern komplexe Umbaumaßnahmen.

Laststufenschalter werden üblicherweise für die Regelung von Spannung in unterschiedli che Transformatoren eingesetzt. Für die Betätigung des Laststufenschalters wird ein An triebssystem verwendet. Dabei ist ein an einem am Transformatorgehäuse angeordneter Motor über ein Gestänge mit dem Laststufenschalter verbunden. Durch die Betätigung von elektromechanischen Schützen wird der Motor mit Energie versorgt. Je nach Verdrah tung wird der Motor derart betätigt, dass sich dessen Antriebswelle entweder in die eine oder andere Richtung dreht. Vor einer Umschaltung erfolgt dabei keine Überprüfung der aktuellen Stellung bzw. Position des Laststufenschalters. Es wird stets davon ausgegan gen, dass der Laststufenschalter seit der letzten Schaltung seine Position nicht geändert hat.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Umschalten eines Schalters anzugeben, durch welches der Wechsel von einer Schaltstellung in eine folgende Schaltstellung stets präzise ausgeführt wird, um die Zuverlässigkeit bei der Um schaltung zu verbessern und sicherer zu gestalten.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Durchführung einer Umschaltung eines Schalters von einer aktuellen Schaltstellung auf eine Zielschaltstellung gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Antriebssystem für einen Schalter zur Durchfüh rung einer Umschaltung von einer aktuellen Schaltstellung auf eine Zielschaltstellung be reitzustellen, das einen präzisen und zuverlässigen Wechsel von einer Schaltstellung in eine folgende Schaltstellung gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch ein Antriebssystem zur Durchführung einer Umschaltung eines Schalters von einer aktuellen Schaltstellung auf eine Zielschaltstellung gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 8 umfasst.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Durchführung einer Umschaltung eines Schalters von einer aktuellen Schaltstellung auf eine Zielschaltstellung mittels eines Antriebssys tems zeichnet sich dadurch aus, dass zunächst ein Schaltsignal durch das Antriebssys tem von einer Steuervorrichtung empfangen wird. Es wird daraufhin wenigstens ein Wert einer ersten Position einer Antriebswelle des Antriebssystems über ein Feedbacksignal eines Feedbacksystems bestimmt. Ebenso wird ein Wert einer zweiten Position der An triebswelle anhand der anzufahrenden Zielschaltstellung des Schalters durch die Steuer vorrichtung bestimmt. Es erfolgt ein Ermitteln einer Differenz zwischen dem Wert der ers ten Position und dem Wert der zweiten Position der Antriebswelle durch die Steuervorrich tung. Schließlich erfolgt ein Einwirken der Steuervorrichtung, in Abhängigkeit vom Feed backsignal auf den Motor, bis der Wert der zweiten Position der Antriebswelle erreicht und somit die Umschaltung von der aktuellen Schaltstellung auf eine Zielschaltstellung abge schlossen ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass dadurch die Umschaltung von einer aktuellen Schaltstellung auf eine Zielschaltstellung zuverlässig durchgeführt werden kann. Ebenso können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zeitliche Veränderungen des Antriebssystems für einen Schalter berücksichtigt werden.

Gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung kann nach dem Bestimmen von dem wenigstens einen Wert für die erste Position der Antriebswelle bei der aktuellen Schaltstellung, dieser Wert der ersten Position der Antriebswelle mit dem Wert der Positi on der Antriebswelle der zuletzt angefahrenen Zielschaltstellung verglichen werden. Die zuletzt angefahrene Zielschaltstellung entspricht der aktuellen Schaltstellung, von der aus die Umschaltung erfolgen soll. Falls nun festgestellt wird, dass der Wert der ersten Positi on der Antriebswelle für die aktuelle Schaltstellung und der Wert der Position der An triebswelle der zuletzt angefahrenen Zielschaltstellung nicht übereinstimmen, so wirkt die Steuervorrichtung, in Abhängigkeit vom Feedbacksignal, auf den Motor ein bis der Wert der Position der Antriebswelle der zuletzt angefahrenen Schaltstellung erreicht wird.

Ebenso ist es gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens möglich, dass nach dem Bestimmen des Wertes für die erste Position der Antriebswelle über das Feed backsignal des Feedbacksystems überprüft wird, ob die erste Position in einem vordefi nierten Toleranzbereich liegt. Der Toleranzbereich kann mehrere Positionen der An triebswelle um die aktuelle Schaltstellung umfassen.

Bevorzugt erfolgt die Umschaltung des Schalters, von einer aktuellen Schaltstellung auf die Zielschaltstellung, derart, dass ein Schaltschritt den Wert +1 oder - 1 hat. Dies bedeu tet, dass auf die nächst niedere oder nächst höhere Schaltstellung umgeschaltet wird.

Die Position der Antriebswelle wird mit einem Gebersystem, das Teil des Feedbacksys tems ist, erfasst. Das Gebersystem ist direkt oder indirekt mit der Antriebswelle gekoppelt. In einem Speicher der Steuervorrichtung können eine Zuordnung von Schaltstellungen des Schalters und Werte für die Position der Antriebswelle hinterlegt werden.

Das erfindungsgemäße Antriebssystem für einen Schalter zur Durchführung einer Um schaltung, von einer aktuellen Schaltstellung auf eine Zielschaltstellung, zeichnet sich dadurch aus, dass eine Antriebswelle vorgesehen ist, welche das Antriebssystem mit dem Schalter verbindet. Ein Motor dient zum Antreiben der Antriebswelle. Eine Steuervorrich tung erzeugt die Schaltsignale für das Antriebssystem. Ein Feedbacksystem, das funktio nal der Antriebswelle zugeordnet und mit einen Leistungsteil des Antriebssystems ver bunden ist, ist dazu eingerichtet, einen Wert einer ersten Position einer Antriebswelle des Antriebssystems zu bestimmen. Auf Basis dieser Position kann ein Feedbacksignal er zeugt werden. Eine Steuereinheit der Steuervorrichtung, die mit dem Leistungsteil ver bunden ist, ist dazu eingerichtet, abhängig von einem Schaltsignal und dem Feed backsignal, den Motor zu betreiben bis die Zielschaltstellung erreicht ist.

Gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung umfasst die Steuereinheit oder die Steuervorrichtung einen Speicher. Das Leistungsteil dient zur Energieversorgung des Motors. Im Speicher sind eine Zuordnung von Schaltstellungen des Schalters und Werte für die Position der Antriebswelle hinterlegt.

Das Feedbacksystem umfasst ein Gebersystem, das direkt oder indirekt mit der Antriebs welle gekoppelt ist. Das Gebersystem kann ein Absolutwertgeber, ein Multi-Turn- Absolutwertgeber, ein Single-Turn-Drehgeber, ein virtueller Drehgeber oder ein virtueller Drehgeber mit mindestens einem Hilfskontakt sein. Das verbesserte Konzept beruht auf der Idee, dass vor der Betätigung eines Schalters, also nach Erhalt eines Schaltsignals, anhand der Position der Antriebswelle überprüft wird, wo sich dieser befindet und entsprechend, seit der letzten Schaltung, bewegt hat. Es wird also überprüft, ob sich der Schalter zwischen der letzten Schaltung und der nächsten Schaltung von der zuletzt angefahrenen Position wegbewegt hat. Hierbei wird weniger davon ausgegangen, dass der Schalter zwischendurch von einer bestimmten Stellung in eine andere bestimmte Stellung, zum Beispiel Stufenstellung, geschaltet wurde, sondern, ob sich mechanische Teile um einige Grad, beispielsweise durch Vibrationen, bewegt haben. Nach der Bestimmung des Wertes für die erste Position der Antriebswelle wird der Wert für die zweite Position der Antriebswelle ermittelt. Der zweite Wert ist einer bestimm ten Stellung des Schalters zugewiesen. Bei einem Laststufenschalter entspricht der Wert für die zweite Position der Antriebswelle einer Stufenstellung des Laststufenschalters. Nach der Bestimmung der Differenz der Werte, sprich der Strecke zwischen der aktuellen Position und der anzufahrenden Position, wirkt die Steuervorrichtung auf den Motor ein bis die Antriebswelle die zweite Position erreicht. Die Überwachung erfolgt unter Zuhilfen ahme des Feedbacksystems.

Anhand der beigefügten Zeichnungen werden nun die Erfindung und ihre Vorteile durch Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dadurch die Erfindung auf das gezeigte Aus führungsbeispiel zu beschränken. Die Größenverhältnisse in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.

Es zeigen

Figur 1 eine schematische Darstellung eine Ausführungsform eines Schalters mit einem Antriebssystem gemäß der Erfindung;

Figur 2 eine schematische Darstellung des Schalters mit den einzelnen Schalt stellungen, die mit dem Motor angefahren werden können;

Figur 3 eine schematische Darstellung der verschiedenen Positionen der Bewe gung der Antriebswelle, um von einer Schaltstellung zur nächsten zu ge langen;

Figur 4 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform eines

Teils des Gebersystems, mit dem die Positionen der Antriebswelle er fasst werden können; Figur 5 einen Verfahrensablauf für die Betätigung eines Schalters, insbesondere eines Laststufenschalters, gemäß der Erfindung; und

Figur 6 einen weiteren Verfahrensablauf für die Betätigung eines Schalters, ins besondere eines Laststufenschalters, gemäß der Erfindung.

Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszei chen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer Schalteranordnung 1 mit einem Schalter 17 und einem Antriebssystem 3, welches über eine Antriebswelle 16 mit dem Schalter 17 verbunden ist. Mit diesem Antriebssystem 3 wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Durchführung einer Schaltung ermöglicht. Der Schalter 17 kann ein Laststufenschalter, Lastumschalter, Wähler, Doppelwender, Wender, Vorwähler, Leistungsschalter, Lastschalter oder Trennschalter sein. Das Antriebssystem 3 beinhaltet einen Motor 12, welcher über eine Motorwelle 14 und, optional, über ein Ge triebe 15 die Antriebswelle 16 antreiben kann. Eine Steuervorrichtung 2 des Antriebssys tems 3 umfasst ein Leistungsteil 1 1 , welches beispielsweise einen Umrichter (nicht darge stellt) zur gesteuerten oder geregelten Energieversorgung des Motors 12 sowie eine Steuereinheit 10 zur Ansteuerung des Leistungsteils 1 1 , beispielsweise über einen Bus 19 enthält. Das Antriebssystem 3 weist ein Feedbacksystem 4, das funktional der Antriebs welle 16 zugeordnet ist. Das Feedbacksystem 4 kann ein Gebersystem 13 sein. Ebenso kann das Gebersystem 13 ein Teil des Feedbacksystems 4 sein. Das Feedbacksystem 4 bzw. das Gebersystem 13 ist mit dem Leistungsteil 1 1 verbunden. Ferner ist das Geber system 13 direkt oder indirekt mit der Antriebswelle 16 gekoppelt.

Das Gebersystem 13 ist dazu eingerichtet, einen ersten Wert für eine Position PI, wie zum Beispiel eine Winkelposition, insbesondere eine absolute Winkelposition, der Antriebswel le 16 zu erfassen. Dazu kann das Gebersystem 13 beispielsweise einen Absolutwertge ber, insbesondere Multi-Turn-Absolutwertgeber, Single-Turn-Drehgeber, umfassen, wel cher an der Antriebswelle 16, der Motorwelle 14 oder einer anderen Welle, deren Position eindeutig mit der Position P1 , P2,..., PH der Antriebswelle 16 verknüpft ist, befestigt ist. Beispielsweise ist die Position P1 , P2,..., PH der Antriebswelle 16 aus der Position der Motorwelle 14 eindeutig bestimmbar, wie zum Beispiel über ein Übersetzungsverhältnis des Getriebes 15. Weiterhin kann das Gebersystem 13 einen virtuellen Drehgeber umfas sen, der die Position der Motorwelle 14 bestimmt und daraus die Position P1 , P2,..., PH der Antriebswelle 16 ableitet.

Das Feedbacksystem 4 ist dazu eingerichtet, einen Wert für die Position P1 , P2,..., PH der Antriebswelle 16 zu erfassen. Bei einem Gebersystem 13, das als Multi-Turn- Absolutwertgeber oder Single-Turn-Drehgeber ausgestaltet ist, wird der Wert für die Posi tion der Antriebswelle 16 als Protokoll zur Verfügung gestellt.

Bei der Ausführung des Gebersystems 13 als virtueller Drehgeber wird der Wert für die Position P1 , P2,..., PH der Antriebswelle 16 aus einer Rotorposition des Motors 12 ermit telt. Dazu kann beispielsweise eine induktive Rückkopplung durch die Bewegung des Ro tors in Motorwicklungen des Motors 12 ausgenutzt werden. Da eine Stärke der Rückkopp lung periodisch variiert, kann, insbesondere mittels Signalanalyse, wie zum Beispiel durch FFT Analyse, die Rotorposition annäherungsweise bestimmt werden. Da eine volle Um drehung der Antriebswelle 16 einer Vielzahl von Umdrehungen des Rotors entspricht, kann daraus mit sehr viel höherer Genauigkeit auf die Position P1 , P2,..., PH der An triebswelle 16 geschlossen werden.

Das Gebersystem 13 kann auch als eine Kombination aus einem virtuellen Drehgeber und einem Hilfskontakt, der direkt oder indirekt mit der Antriebswelle 16 verbunden ist, ausgebildet sein. Der Wert für die Position P1 , P2,..., PH der Antriebswelle 16 wird dann aus den Signalen des virtuellen Drehgebers und des Hilfskontakts gebildet.

Die Steuervorrichtung 2, insbesondere die Steuereinheit 10 und/oder das Leistungsteil 1 1 , ist dazu eingerichtet, den Motor 12 zu steuern oder zu regeln, abhängig von einem Feed backsignal, welches das Feedbacksystem 4, basierend auf dem Wert, erzeugt.

Die Steuervorrichtung 2, beispielsweise die Steuereinheit 10, nutzt den Wert für die Posi tion P1 , P2,..., PH der Antriebswelle 16 für die Positionsbestimmung des Schalters 17. Der Wert für die Position P1 , P2,..., PH der Antriebswelle 16 kann als Bereich bzw. Tole ranz angegeben werden. Dies ermöglicht es, die Genauigkeit des Antriebssystems 3 zu erhöhen bzw. die Zuverlässigkeit der Umschaltung zwischen der aktuellen Schaltstellung SJ auf die Zielschaltstellung SJ+K zu verbessern.

Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung des Schalters 17 mit den einzelnen Schalt stellungen S1 , S2,..., SN, die mit dem Motor 12 angefahren werden können. Der An triebswelle 16 ist das Gebersystem 13 zugeordnet. In der hier beschriebenen Ausfüh rungsform ist das Gebersystem 13 direkt der Antriebswelle 16 zugeordnet. Bei der Betäti gung des Motors 12 durch die Steuereinrichtung 10, in Verbindung mit dem Leistungsteil 1 1 , erfolgt im Schalter 17 die Umschaltung von, wie hier dargestellt, der Schaltstellung S2 auf die Schaltstellung S3. In Figur 2 ist die ideale Ausgangssituation dargestellt, indem der Kontakt 20 für die Schaltstellung S2 die Position P1 der Antriebswelle 16 aufweist. Durch die Betätigung des Motors 12 durchfährt die Antriebswelle 16 die Positionen P2 bis PH-1 und hat zum Ende der Betätigung des Motors 12 die Position PH erreicht, die der Zielschaltstellung S2 entspricht. Der Kontakt 20 ist nach der erfolgten Umschaltung in elektrischer Verbindung mit der Schaltstellung S3. Die Position PH der Antriebswelle 16 entspricht somit eindeutig dem Kontakt 20 mit der Schaltstellung S3. Für jede Umschal tung von einer Schaltstellung SJ auf die nächst höhere Schaltstellung SJ+1 oder die nächst niederere Schaltstellung SJ-1 werden für die Antriebswelle 16 mit dem Gebersys tem 13 eine Vielzahl von Positionen P1 , P2,..., PH bestimmt. Wenn diese Vielzahl von Positionen P1 , P2,..., PH von dem Gebersystem 13 bestimmt worden sind, ist es eindeu tig, dass zum Beispiel die Umschaltung von der Schaltstellung SJ auf die nächst höhere Schaltstellung SJ+1 eindeutig und zuverlässig vollzogen worden ist.

Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung der verschiedenen Positionen P1 , P2,..., PH, zu der sich die Antriebswelle 13 bewegen muss, um von einer Schaltstellung SJ zur nächsten Schaltstellung SJ+1 (Zielschaltstellung) zu gelangen. Bei der hier dargestellten Ausgangssituation ist die Position P2 der Antriebswelle 13 nicht in der Ausgangsposition P1 bei der Schaltstellung SJ. Bei dieser Situation erfolgt, nach dem Empfangen eines Schaltsignals durch das Antriebssystem 3, das Bestimmen von wenigstens einem Wert einer ersten Position P2 der Antriebswelle 16 des Antriebssystems 3. Die Bestimmung dieser Position P2 erfolgt über ein Feedbacksignal eines Feedbacksystems 4 bzw. des Gebersystems 13. Auch wird ein Wert einer zweiten Position PH der Antriebswelle 16 bestimmt, wobei dieser Wert der Position PH der Antriebswelle 16 der anzufahrenden Schaltstellung SJ+1 (Zielschaltstellung) des Schalters 17 entspricht. Die Umschaltung von der Schaltstellung SJ auf die Schaltstellung SJ+1 erfolgt mit einem Schaltschritt K, der in diesem Fall 1 ist.

Ausgehend davon kann eine Differenz zwischen dem Wert der ersten Position P2 und dem Wert der zweiten Position PH der Antriebswelle 16 durch die Steuervorrichtung 2 ermittelt werden. Anschließend wirkt die Steuervorrichtung 2, abhängig vom Feed backsignal, auf den Motor 12 ein bis der Wert der zweiten Position PH der Antriebswelle 16, sprich die Schaltstellung SJ+1 (Zielschaltstellung), erreicht ist.

Gemäß der in Figur 3 dargestellten Situation kann mit einer zweiten Möglichkeit eine Um schaltung von der Schaltstellung SJ auf die Schaltstellung SJ+1 (Zielschaltstellung) er- reicht werden. Es wird ein Wert für die erste Position P2 der Antriebswelle 16 bei der ak tuellen Schaltstellung SJ bestimmt. Dieser Wert der ersten Position P2 der Antriebswel le 16 wird mit dem Wert der Position PH der Antriebswelle 16 der zuletzt angefahrenen Zielschaltstellung SJ verglichen. Wenn der Wert der ersten Position P2 der Antriebswel le 16 für die aktuelle Schaltstellung SJ und der Wert der Position PH der Antriebswelle 16 der zuletzt angefahrenen Schaltstellung SJ (Zielschaltstellung SJ+K) nicht übereinstim men, was hier der Fall ist, wirkt die Steuervorrichtung 2, in Abhängigkeit vom Feed backsignal, auf den Motor 12 ein bis der Wert der Position PH der Antriebswelle 16 der zuletzt angefahrenen Schaltstellung SJ erreicht wird. Für den hier dargestellten Fall be deutet dies, dass der Motor 12 in einer entgegengesetzten Richtung betätigt wird bis die Position P1 der Antriebswelle 16 der aktuelle Schaltstellung SJ erreicht ist, die der Positi on PH der Antriebswelle 16 der zuletzt angefahrenen Schaltstellung SJ entspricht, zum Beispiel bei einer Umschaltung von der Schaltstellung SJ-1 auf die Schaltstellung SJ (Zielschaltstellung SJ+K). Anschließend können die Positionen P1 , P2,..., PH abgefahren werden bis die Schaltstellung SJ+1 (Zielschaltstellung SJ+K) erreicht ist.

Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform eines Teils des Gebersystems 13, mit dem die Positionen P1 , P2,..., PH der Antriebswelle 16 wäh rend der Umschaltung erfasst werden können. Das Gebersystem 13 ist bei der hier dar gestellten Ausführungsform eine Encoderscheibe 22, die fest mit der Antriebswelle 16 verbunden ist. Der Encoderscheibe 22 ist ein Sensor 24 zugeordnet, der die Vielzahl der am Umfang der Encoderscheibe 22 angeordneten und identischen Markierungen M1 , M2,..., MH erfassen kann. Die Markierungen M1 , M2,..., MH entsprechen den Positionen P1 , P2,..., PH der Antriebswelle 16.

Figur 5 zeigt einen Verfahrensablauf für die Durchführung einer Schaltung einer Schaltanordnung mit einem Antriebssystem 3 und einem Schalter 17. Ausgehend von einem Schalter 17, der hier beispielhaft als Laststufenschalter ausgebildet ist, wird nun das Verfahren beschrieben. Der Schalter 17 kann jedoch auch als Lastumschalter, Wäh ler, Vorwähler, Doppelwender oder Wender ausgebildet sein.

Im ersten Schritt 40 wird an die Steuervorrichtung 2 zunächst ein Signal 30 zum„Schal ten“ gegeben. Dieses Signal 30 wird durch einen Spannungsregler, ein Überwachungs system oder durch manuelle Eingabe (nicht dargestellt) erzeugt. Das heißt, der Laststu fenschalter muss beispielsweise betätigt werden, um damit die Spannung des Stufen transformators anzupassen. Denkbar sind jedoch auch Justierfahrten des Laststufen schalters während der Wartung, bei der die verschiedenen Schaltstellungen S1 , S2,..., SN angefahren werden.

In der Steuervorrichtung 2 wird dann im nächsten Schritt 50 bestimmt, in welcher Schalt stellung S1 , S2,..., SN sich der Laststufenschalter befindet. Hierfür wird, über das Leis tungsteil 1 1 , ein Wert für die Position P1 , P2,..., PH der Antriebswelle 16 abgefragt. Dies erfolgt über das Feedbacksystem 4. Je nach Ausführung wird der Wert über das Geber system 13 mittels Multi-Turn-Absolutwertgeber oder Single-Turn-Drehgeber, die unmittel bar an der Antriebswelle 16 befestigt sind, oder über den virtuellen Drehgeber, der bei spielsweise eine induktive Rückkopplung durch die Bewegung des Rotors in Motorwick lungen des Motors 12 ausnutzt, an das Leistungsteil 1 1 übermittelt und von der Steuervor richtung 2 abgefragt.

Im besten Fall entspricht der von der Steuervorrichtung 2 bestimmte Wert, einem Wert, der einer bestimmten Schaltstellung S1 , S2,..., SN bzw. Stufenstellung des Laststufen schalters zugewiesen ist.

In einem nächsten Schritt 60 wird die nächste anzufahrende Schaltstellung SJ+1 bzw. Stufenstellung und somit der Wert für deren Position PH der Antriebwelle 16 bestimmt. Die Vorgabe der anzufahrenden Schaltstellung SJ+1 bzw. Stufenstellung wird durch das Signal 30 zum Schalten vorgegeben.

In dem darauffolgenden Schritt 70 wird eine Differenz zwischen den Werten der aktuellen Position P1 der Antriebwelle 16 bzw. Stellung, im besten Fall Stufenstellung, und der an zufahrenden Position PH der Antriebwelle 16 errechnet. Die Differenz stellt den ideellen Wert dar, den die Antriebswelle 16 durch Drehung erreichen muss. Mit anderen Worten, ist die Differenz eine zurückzulegende Strecke der Antriebswelle 16, wird diese als Ziel vorgabe übergeben.

Die Steuervorrichtung 2 wirkt, abhängig vom Feedbacksignal, auf den Motor 12 ein bis die anzufahrende Position PH der Antriebswelle 16 und damit die anzufahrende Stellung oder Stufenstellung erreicht wurde.

Alternativ ist es möglich, wie in Figur 6 gezeigt, dass nach Schritt 50, also nach der Be stimmung der aktuellen Position P1 der Antriebswelle 16, der Kontakt 20 in Position PH gefahren wird. Dies ist nicht immer notwendig. Es kann beispielweise Vorkommen, dass sich der Kontakt 20 und somit die mit diesem verbundene Antriebswelle 16 durch Vibrati onen von der Position P1 , die einer der Schaltstellung S1 , S2,..., SN entspricht, entfernt hat. Der Wert der Position PH der Antriebswelle 16, den das Feedbacksystem 4 an das Leistungsteil 1 1 und damit an die Steuereinheit 10 meldet, passt nicht mit dem Wert für die Position P1 der Antriebswelle 16 und der zuletzt angefahrenen Schaltstellung SJ (Schaltung von der Schaltstellung SJ-1 auf die Schaltstellung SJ ) zusammen. Somit er folgt im Schritt 55, wenn nötig, eine Korrektur der Position PH der Antriebswelle 16 derart, dass die letzte angefahrene Stufenstellung SJ und somit der dazugehörige Wert für die Position P1 der Antriebswelle 16 angenommen wird. Der weitere Verlauf erfolgt, wie in Figur 5 beschrieben, mit dem nächsten Schritt 60. Mit anderen Worten, es wird überprüft, ob die Antriebswelle 16 dort steht, wo diese nach der letzten Umschaltung stehen sollte und, wenn nötig, wird diese in die Position P1 der Antriebswelle 16 gefahren, also zurück zum„richtigen“ Ausgangspunkt gebracht.

Durch die beschriebene Positionsbestimmung und entsprechende Abgleichungen wird das Risiko einer fehlerhaften Umschaltung verringert.

Die Steuervorrichtung 2, insbesondere die Steuereinheit 10, weist einen Speicher 18 auf, in dem für jede bestimmte Schaltstellung (S1 , S2,..., SN) eines Schalters 17, insbesonde re die Stufenstellung eines Laststufenschalters, ein Wert für die Position der Antriebswelle 16 zugeordnet ist.

Das Fahrprofil gibt einen Soll-Wert vor, den die Antriebswelle 16 abzufahren hat. Beim Abfahren des Fahrprofils kann der Ist-Wert, der über das Feedbacksystem 4 erfasst wird, eine Abweichung vom Soll-Wert aufweisen. Abhängig von der vorgegebenen möglichen Abweichung des Ist-Werts vom Soll-Wert kann das Wirken auf den Motor 12 entweder abgebrochen oder fortgeführt werden.

Alternativ kann nach der Bestimmung der Position P1 , P2,..., PH der Antriebswelle 16 überprüft werden, ob sich der ermittelte Wert in einem sogenannten Toleranzbereich be findet. Dieser Toleranzbereich kann einer bestimmten Position P1 , P2,..., PH der An triebswelle 16 bzw. Stufenstellung zugeordnet sein und variabel bestimmt werden. Der Toleranzbereich umfasst, zum Beispiel, mehrere Positionen, beispielsweise die Positio nen P1 - P5 um die jeweilige Schaltstellung S1 , S2,..., SN herum. Der gewählte Tole ranzbereich ist vom gesamten System abhängig. Weiterhin erlaubt der Toleranzbereich das erfinderische Verfahren mit weniger genauen Komponenten/Hardware durchzuführen. Falls sich der Wert in einem Toleranzbereich befindet, ist eine Korrektur, wie in Schritt 55 dargestellt, nicht notwendig.

Da jeder Schaltstellung S1 , S2,..., SN bzw. Stufenstellung ein Toleranzbereich zugewie sen werden kann, kann sich auch der zweite Wert der Position PH der Antriebswelle 16, also die anzufahrende Schalstellung bzw. Stufenstellung, in einem Toleranzbereich befin den. Auch das ermöglicht es, weniger genauen Komponenten/Hardware zu verwenden.

Bezugszeichen

1 Schalteranordnung

2 Steuervorrichtung

3 Antriebssystem 4 Feedbacksystem

10 Steuereinheit 1 1 Leistungsteil 12 Motor

13 Gebersystem 14 Motorwelle

15 Getriebe

16 Antriebswelle

17 Schalter

18 Speicher

19 Bus

20 Kontakt

22 Encoderscheibe 24 Sensor

30 Signal

40 Schritt

50 Schritt

55 Schritt

60 Schritt

70 Schritt k Schaltschritt

Markierung

P1 , R2,..., PI,..., RH Position der Antriebswelle, Motorwelle S1 , S2. SJ . SN Schaltstellung

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Durchführung einer Umschaltung eines Schalters (17) von einer aktu ellen Schaltstellung (SJ) auf eine Zielschaltstellung (SJ+K) mittels eines Antriebs systems (3), gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- Empfangen eines Schaltsignals durch das Antriebssystem (3) von einer Steuer vorrichtung (2);

- Bestimmen von wenigstens einem Wert einer ersten Position (PI) einer Antriebs welle (16) des Antriebssystems (3) über ein Feedbacksignal eines Feedbacksys tems (4);

- Bestimmen eines Wertes einer zweiten Position (PH) der Antriebswelle (16) an hand der anzufahrenden Zielschaltstellung (SJ+K) des Schalters (17) durch die Steuervorrichtung (2);

- Ermitteln einer Differenz zwischen dem Wert der ersten Position (PI) und dem Wert der zweiten Position (PH) der Antriebswelle (16) durch die Steuervorrich tung (2);

- Einwirken der Steuervorrichtung (2), in Abhängigkeit vom Feedbacksignal, auf den Motor (12) bis der Wert der zweiten Position (PH) der Antriebswelle (16) er reicht ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei

nach dem Bestimmen von dem wenigstens einen Wert für die erste Position (PI) der Antriebswelle (16) bei der aktuellen Schaltstellung (SJ), dieser Wert der ersten Position (PI) der Antriebswelle (16) mit dem Wert der Position (PH) der Antriebswel le (16) der zuletzt angefahrenen Zielschaltstellung (SJ) verglichen wird;

wenn der Wert der ersten Position (PI) der Antriebswelle (16) für die aktuelle Schaltstellung (SJ) und der Wert der Position (PH) der Antriebswelle (16) der zuletzt angefahrenen Zielschaltstellung (SJ) nicht übereinstimmen, wirkt die Steuervorrich tung (2), in Abhängigkeit vom Feedbacksignal, auf den Motor (12) ein bis der Wert der Position (PH) der Antriebswelle (16) der zuletzt angefahrenen Schaltstellung (SJ) erreicht wird.

3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei nach dem Bestimmen des Werts für die erste Position (PI) der Antriebswelle (16) über das Feedbacksignal des Feedbacksystems (4) überprüft wird, ob die Position (PI) in einem vordefinierten Toleranzbereich liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Umschaltung von der aktuellen Schaltstel lung (SJ) auf die Zielschaltstellung (SJ+K) durchgeführt wird, wenn die erste Positi on (PI) einer Antriebswelle (16) im vordefinierten Toleranzbereich liegt.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Umschaltung des Schalters (17) von einer aktuellen Schaltstellung (SJ) auf eine Zielschaltstellung (SJ+K) derart durchgeführt wird, dass ein Schaltschritt (K) den Wert +1 oder - 1 hat.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Position (P1 , P2,..., PH) der Antriebswelle (16) mit einem Gebersystem (13), das Teil des Feed backsystems (4) ist, erfasst wird und dabei das Gebersystem (13) direkt oder indi rekt mit der Antriebswelle (16) gekoppelt ist.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in einem Speicher (18) der Steuervorrichtung (2) eine Zuordnung von Schaltstellungen (S1 , S2,..., SN) des Schalters (17) und Werte für die Position (P1 , P2,..., PH) der Antriebswelle (16) hin terlegt werden.

8. Antriebssystem (3) für einen Schalter (17) zur Durchführung einer Umschaltung von einer aktuellen Schaltstellung (SJ) auf eine Zielschaltstellung (SJ+K) umfassend:

- eine Antriebswelle (16), welche das Antriebssystem (3) mit dem Schalter (17) verbindet, einen Motor (12) zum Antreiben der Antriebswelle (16), und eine Steu ervorrichtung (2), die Schaltsignale für das Antriebssystem (3) erzeugt;

gekennzeichnet durch

- ein Feedbacksystem (4), das funktional der Antriebswelle (16) zugeordnet und mit einen Leistungsteil (1 1 ) des Antriebssystems (3) verbunden ist, wobei das Feedbacksystem (4) dazu eingerichtet ist, einen Wert einer ersten Position (PI) einer Antriebswelle (16) des Antriebssystems (3) zu bestimmen und, basierend auf dieser Position, ein Feedbacksignal zu erzeugen; und

- eine Steuereinheit (10) der Steuervorrichtung (2), die mit dem Leistungsteil (1 1 ) verbunden ist, welche dazu eingerichtet ist, abhängig von einem Schaltsignal und einem Feedbacksignal, den Motor (12) zu betreiben bis die Zielschaltstellung (SJ+K) erreicht ist.

9. Antriebssystem (3) nach Anspruch 8, wobei die Steuervorrichtung (2) einen Spei cher (18) umfasst; und das Leistungsteil (1 1 ) zur Energieversorgung des Motors (12) dient; und im Speicher (18) eine Zuordnung von Schaltstellungen (S1 , S2,...,

SN) des Schalters (17) und Werte für die Positionen (P1 , P2,..., PH) der Antriebs welle (16) hinterlegt sind.

10. Antriebssystem (3) nach einem Anspruch 8 bis 9, wobei das Feedbacksystem (4) ein Gebersystem (13) umfasst, das direkt oder indirekt mit der Antriebswelle (16) gekoppelt ist.

1 1 . Antriebssystem (3) nach Anspruch 1 1 , wobei das Gebersystem (13) ein Absolut wertgeber, ein Multi-Turn-Absolutwertgeber, ein Single-Turn-Drehgeber, ein virtuel ler Drehgeber oder ein virtueller Drehgeber mit mindestens einem Hilfskontakt ist.

12. Antriebssystem (3) nach Anspruch 1 1 , wobei das Gebersystem (13) ein Single-

Turn-Drehgeber oder ein virtueller Drehgeber mit mindestens einem Hilfskontakt ist.

13. Antriebssystem (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche 8 bis 12, wobei eine

Motorwelle (14) über ein Getriebe (15) mit der Antriebswelle (16) für den Schalter (17) verbunden ist.