Die gegenständliche Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln der Bewegung einer Antriebsachse eines Antriebs, wobei die Bewegung der Antriebsachse in vorgegebenen Regelungszeitschritten durch die Vorgabe eines Bewegungssollwertes der Bewegung geregelt wird, wodurch sich in jedem Regelungszeitschritt eine Bewegungsphase der Bewegung der Antriebsachse ergibt, wobei für die Bewegung der Antriebsachse eine Zielbewegungsphase in Form einer Zielposition, Zielgeschwindigkeit und Zielbeschleunigung vorgegeben wird und die Zielbewegungsphase ausgehend von einer Startbewegungsphase in Form einer Startposition, Startgeschwindigkeit und Startbeschleunigung durch ein Bewegungsprofil unter Einhaltung von vorgegebenen Bewegungsbegrenzungen eingestellt wird, und wobei in jedem Regelungszeitschritt der Bewegungssollwert aus dem Bewegungsprofil erhalten wird.

Die Regelung einer Antriebsachse eines Antriebs kommt in unterschiedlichsten Anwendungen vor. Eine Antriebsachse besteht im Wesentlichen aus einer Antriebseinheit, wie ein Elektromotor, die auf einen bewegten Antriebsteil des Antriebs einwirkt, um den bewegten Antriebsteil in gewünschter Weise translatorisch oder rotativ zu bewegen. Eine Antriebsachse bewirkt in der Regel eine Bewegung in einer Richtung. Es können aber natürlich mehrere Antriebsachsen vorgesehen sein, um den bewegten Teil in mehrere Richtungen zu bewegen. Beispiele für Anwendungen, in denen Antriebsachsen vorkommen sind Kräne, Roboter, Fördereinrichtungen, Werkzeugmaschinen, Linearantriebe usw., wobei diese Auflistung natürlich nicht einschränkend ist.

Langstatorlinearmotoren werden oftmals als flexible Fördereinrichtungen in Herstellungs-, Bearbeitungs-, Montageanlagen, und ähnlichen Anlagen, verwendet. Ein Langstatorlinearmotor besteht bekanntermaßen im Wesentlichen aus einem Langstator in Form einer Vielzahl nebeneinander angeordneter Magnetfelderzeugungseinheiten, wie Antriebsspulen oder bewegbarer Magnete, und einer Vielzahl von Transporteinheiten mit Erregungsmagneten (beispielsweise Permanentmagnete, Elektromagnete oder Kurzschlusswicklungen), die entlang des Langstators bewegt werden, indem die Magnetfelderzeugungseinheiten ein bewegtes elektromagnetisches Feld erzeugt, das mit den Erregungsmagneten an den Transporteinheiten zusammenwirkt, um die Transporteinheiten zu bewegen. Beispielsweise können die Antriebsspulen mit einem elektrischen Strom beaufschlagt werden, um ein bewegtes elektromagnetisches Feld zu erzeugen. Durch den Langstator wird somit eine Förderstrecke ausgebildet, entlang der die Transporteinheiten bewegt werden können. Damit ist es möglich jede Transporteinheit einzeln und unabhängig voneinander in ihrer Bewegung (Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung) zu regeln. Dazu wird jede Magnetfelderzeugungseinheit durch einen zugeordneten Antriebsregler angesteuert, der Vorgaben zur Bewegung einer Transporteinheit (z.B. in Form von Sollwerten für Position oder Geschwindigkeit) von einer übergeordneten Anlagensteuereinheit erhalten kann.

Ein Langstatorlinearmotor kann mit einer Antriebachse ausgeführt sein oder mit mehreren Antriebsachsen. Im letzten Fall spricht man auch oft von Planarmotoren. Bei einem Planarmotor sind die Magnetfelderzeugungseinheiten in einer Ebene angeordnet, womit eine planare Förderstrecke ausgebildet wird, in der eine Transporteinheit in zwei Richtungen bewegbar sind. Zusätzlich kann die Transporteinheit, zumindest innerhalb gewisser Grenzen, auch noch normal zur planaren Förderstrecke bewegt werden, was eine weitere Antriebsachse darstellt. Solche Langstatorlinearmotor sind hinlänglich bekannt.

Allen Anwendungen einer Antriebsachse ist es gemein, dass die Bewegung der Antriebsachse geregelt ist. Es gibt damit einen Antriebsregler, der die Bewegung des durch die Antriebsachse bewegten Antriebsteils in gewünschter Weise regelt. Für die Antriebsachsenregelung ist ein Bewegungssollwert vorzugeben, dem die Antriebsachse folgen soll.

Oftmals wird für eine Antriebsachse eine Zielbewegungsphase angegeben, die vom bewegten Antriebsteil anzufahren ist, beispielsweise eine bestimmte Zielposition auf einem Langstatorlinearmotor, die vom bewegten Antriebsteil mit einer bestimmten Zielgeschwindigkeit und/oder Zielbeschleunigung erreicht werden soll. Unter einer Bewegungsphase wird der Bewegungszustand des bewegten Antriebsteils der Antriebsachse zu einem bestimmten Zeitpunkt der Bewegung verstanden, also Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung. Der Antriebsteil muss daher durch Vorgaben von Bewegungssollwerten so geregelt werden, dass diese Zielbewegungsphase ausgehend von einer Startbewegungsphase erreicht wird. Oftmals wird gefordert, dass eine Zielposition möglichst exakt angefahren wird und der bewegten Antriebsteil in der Zielposition stillsteht, also Geschwindigkeit und Beschleunigung in der Zielposition Null ist.

Die Bewegungssollwerte werden in der Regel in Form eines Bewegungsprofils einer Bewegungsgröße vorgegeben, beispielsweise in Form eines Geschwindigkeitsprofils oder eines Positionsprofils, dem der bewegte Antriebsteil folgen soll, um die Zielbewegungsphase zu erreichen. Aus dem Bewegungsprofil wird dann zu jedem Zeitpunkt der Bewegung der jeweilige zum aktuellen Zeitpunkt der Antriebsregelung vorzugebende Bewegungssollwert ermittelt, beispielsweise ein bestimmter Geschwindigkeitssollwert oder Positionssollwert, der mit dem Antriebsregler im aktuellen Zeitpunkt einzuregeln ist. Aufgrund der Antriebsregelung stellt sich dann zu jedem Zeitpunkt eine aktuelle Bewegungsphase ein.

Für die Erstellung eines Bewegungsprofils werden üblicherweise auch bekannte Bewegungsbeschränkungen berücksichtigt, beispielsweise eine maximale Geschwindigkeit oder eine maximale Beschleunigung. Oftmals werden für die Bewegung einer Antriebsachse als Bewegungsbeschränkung auch Begrenzungen für den Ruck, der als zeitliche Ableitung der Beschleunigung definiert ist, vorgegeben, um die mechanische Belastung auf die Antriebsachse aufgrund von großen Beschleunigungsänderungen zu reduzieren. Hierzu werden häufig sogenannte Ruckfilter verwendet, die die Beschleunigungsänderung (also den Ruck) limitieren. Solche Ruckfilter sind häufig als Tiefpassfilter oder als Mittelwertfilter ausgeführt. Dabei wird ein Bewegungsprofil, beispielsweise ein Positionsprofil oder ein Geschwindigkeitsprofil, erstellt, das dann im Ruckfilter angepasst wird, um die Ruckbegrenzung zu erreichen. Solche Ruckfilter benötigen allerdings viel Speicherplatz, weil für die Mittelwertbildung viele Werte vergangener Bewegungssollwerte gespeichert werden müssen. Abgesehen davon ist ein Ruckfilter immer auch von der Vergangenheit abhängig, weil ein Ruckfilter auch vergangene Werte verarbeitet. Daraus resultiert auch eine Totzeit eines Ruckfilters, weil zuerst ausreichend vergangene Werte vorhanden sein müssen, bevor der Ruckfilter ordnungsgemäß arbeitet. Daraus folgt auch, dass ein Bewegungsprofil nicht einfach umschaltbar ist, beispielsweise durch die Vorgabe einer neuen Zielbewegungsphase.

Es wäre natürlich auch möglich, Bewegungsprofile zu generieren, die von Haus aus ruckbegrenzt sind. Die Generierung solcher Bewegungsprofile ist aber sehr rechenintensiv. Insbesondere bei Anwendungen wie eine Fördereinrichtung in Form eines Langstatorlinearmotors, bei dem es eine Vielzahl von zu bewegenden Transporteinheiten gibt, stößt man damit rasch an die Grenzen der verfügbaren Rechenleistung. Daher werden in vielen Anwendungen nur einfache beschleunigungsbegrenzte Bewegungsprofile für eine Antriebsachse erzeugt, die nachträglich in einem Ruckfilter ruckbegrenzt werden.

Zudem besteht in der Praxis das Problem, dass eine Antriebsachsenregelung diskret ausgeführt ist, also in gewissen, vorgegebenen Regelungszeitschritten eine neuer Bewegungssollwert vorgegeben wird, aus dem der Antriebsachsenregler in jedem Regelungszeitschritt eine Stellgröße für die Antriebseinheit der Antriebsachse berechnet, mit der die Antriebseinheit angesteuert wird, um den aktuellen Bewegungssollwert einzustellen. Dabei werden natürlich auch Istwerte der Bewegung erfasst und dem Antriebsachsenregler zugeführt, beispielsweise Istpositionen. Auch die Istwerte werden üblicherweise in jedem Regelungszeitschritt erfasst. Eine Stellgröße ist beispielsweise ein elektrischer Strom oder eine elektrische Spannung, die an Antriebsspulen eines Langstatorlinearmotors einzustellen sind, oder ein elektrischer Strom eines Elektromotors. Daraus ist ersichtlich, dass sich der Bewegungssollwert nur an den diskreten, durch den Regelungszeitschritt vorgegebenen Zeitpunkten ändern kann. Ist der Bewegungssollwert beispielsweise eine Geschwindigkeit würde das zu einer Treppenfunktion des Geschwindigkeitsprofils mit Geschwindigkeitssprüngen führen. Diese Geschwindigkeitssprünge verursachen große Sprungstellen in der Beschleunigung und damit einen großen Ruck. Damit wird es wiederum notwendig, ein Ruckfilter einzusetzen, um diese Sprungstellen zu beseitigen, was allerdings wieder mit den obigen Nachteilen verbunden ist.

Es wäre daher vorteilhaft, den Bewegungssollwert in einer diskreten Antriebsregelung einer Antriebsachse so vorzugeben, sodass der Ruck begrenzt wird und die Verwendung eines Ruckfilters obsolet ist, wobei das ruckbegrenzte Bewegungsprofil möglichst einfach zu erstellen ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Bewegungsprofil aus einem Startbewegungsprofil und einem Zielbewegungsprofil besteht, wobei das Startbewegungsprofil an der Startbewegungsphase startet und in das Zielbewegungsprofil übergeht, das in einer Anfangsbewegungsphase startet und in der Zielbewegungsphase endet. Das Startbewegungsprofil ist hierbei beliebig und kann als bekannt oder vorgegeben vorausgesetzt werden. Das Zielbewegungsprofil wird mit einem Beschleunigungsprofil über eine Mehrzahl von Regelungszeitschritten ermittelt, wobei eine Beschleunigungsänderung in jedem Regelungszeitschritt maximal einem vorgegebenen maximalen Ruck entspricht, sodass das Beschleunigungsprofil des Zielbewegungsprofils als Treppenfunktion vorliegt, in der das Beschleunigungsprofil eine zeitlich diskrete Abfolge von Beschleunigungswerten an den Regelungszeitschritten k ist. Die mögliche Beschleunigungsänderung liegt damit zwischen Null und dem vorgegebenen maximalen Ruck. Die Treppenfunktion wird unter Einhaltung der vorgegebenen Bewegungsbegrenzungen erstellt, sodass die Fläche unterhalb der Treppenfunktion einer Geschwindigkeitsänderung zwischen der Anfangsgeschwindigkeit der Anfangsbewegungsphase und der Zielgeschwindigkeit der Zielbewegungsphase entspricht. Mit dem ermittelten Zielbewegungsprofil wird ein Zielweg ermittelt wird, der mit dem Zielbewegungsprofil zurückgelegt wird, und dass anhand des Zielweges ein Zeitpunkt (ein bestimmter Regelungszeitschritt) ermittelt wird, an dem das ermittelte Zielbewegungsprofil gestartet wird, um die Zielposition der Zielbewegungsphase zu erreichen.

Damit kann ein ruckbegrenztes Zielbewegungsprofil eines Bewegungsprofils auf einfache Weise rein analytisch erstellt werden. Das Zielbewegungsprofil stellt unter Einhaltung der Ruckbegrenzung das Erreichen einer Zielbewegungsphase aus einer Anfangsbewegungsphase sicher.

Vorteilhaft wird das Zielbewegungsprofil erstellt, indem die Beschleunigung ausgehend von der Anfangsbeschleunigung in einem ersten Beschleunigungsabschnitt in einer Mehrzahl von Regelungszeitschritten um maximal dem vorgegebenen maximalen Ruck reduziert oder erhöht wird und dann die Beschleunigung in einem zweiten Beschleunigungsabschnitt in einer Mehrzahl von Regelungszeitschritt um maximal dem vorgegebenen maximalen Ruck erhöht oder reduziert wird, bis die Zielbeschleunigung erreicht wird. Alternativ, indem die Beschleunigung ausgehend von der Anfangsbeschleunigung in einem ersten Beschleunigungsabschnitt in einer Mehrzahl von Regelungszeitschritten um maximal dem vorgegebenen maximalen Ruck reduziert oder erhöht wird, bis eine vorgegebene minimale Beschleunigung oder maximale Beschleunigung erreicht wird, dann die Beschleunigung in einem dritten Beschleunigungsabschnitt für eine Anzahl von Regelungszeitschritten auf der minimalen Beschleunigung oder maximalen Beschleunigung gehalten wird und dann die Beschleunigung in einem zweiten Beschleunigungsabschnitt in einer Mehrzahl von Regelungszeitschritt um maximal dem vorgegebenen maximalen Ruck erhöht oder reduziert wird, bis die Zielbeschleunigung erreicht wird. Das stellt eine einfache Ausführung eines Zielbewegungsprofils sicher, das einfach erstellt werden kann.

Wenn eine Beschleunigungsänderung in einem Regelungszeitschritt des Zielbewegungsprofils einem vorgegebenen maximalen Ruck entspricht, wenn die vorgegebenen Bewegungsbegrenzungen das zulassen, sodass die Fläche unterhalb der Treppenfunktion bis auf einen Restfehler der Geschwindigkeitsänderung zwischen der Anfangsgeschwindigkeit der Anfangsbewegungsphase und der Zielgeschwindigkeit der Zielbewegungsphase entspricht, und die Beschleunigungsänderung in zumindest einem Regelungszeitschritt des Zielbewegungsprofils um einen Wert des Rucks verändert wird, wobei der Wert des Rucks ermittelt wird, um den sich aus der Treppenfunktion ergebende Restfehler zwischen der Fläche unterhalb der Treppenfunktion und der Geschwindigkeitsänderung auszugleichen, wird einerseits ein schnellstmögliches Anfahren der Zielbewegungsphase mit einer ruckbegrenzten Bewegung erreicht. Gleichzeitig wird die Zielgeschwindigkeit exakt angefahren.

Für die Genauigkeit ist es vorteilhaft, wenn ein sich aus der Treppenfunktion ergebender Positionsfehler zwischen der Zielposition und einer sich aus dem Zielbewegungsprofils ergebenden Position ausgeglichen wird, indem im Beschleunigungsprofil die Beschleunigungsänderung an einer Mehrzahl von Regelungszeitschritten verändert wird, um den Zielweg um den Positionsfehler zu verlängern oder zu verkürzen, wobei die Fläche unterhalb des Beschleunigungsprofils unverändert bleibt.

Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 6 näher erläutert, die beispielhaft, schematisch und nicht einschränkend vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zeigen. Dabei zeigt

Fig.1 eine Antriebsachse mit einem Antriebsachsenregler,

Fig.2 ein ruckbegrenztes Zielbewegungsprofil,

Fig.3 ein ruckbegrenztes Zielbewegungsprofil Ausgleich eines Positionsfehlers, Fig.4 ein ruckbegrenztes Zielbewegungsprofil mit einer Anfangsbeschleunigung un- gleich Null,

Fig.5 eine Antriebsachse in Form eines Langstatorlinearmotors und

Fig.6 einen Transporteinheitenverbund mit gekoppelten Transporteinheiten.

Fig.1 zeigt eine Antriebsachse 1 mit einer Antriebseinheit 2, die auf einen bewegten Antriebsteil 3 einwirkt, um diesen zu bewegen. Am bewegten Antriebsteil 3 stellt sich damit eine Bewegungsphase (p, v, a) ein, wobei p für die Position, v für die Geschwindigkeit und a für die Beschleunigung steht. Die Position kann ein Winkel oder eine Wegstrecke sein. Folglich kann die Geschwindigkeit eine Winkelgeschwindigkeit oder Lineargeschwindigkeit sein und die Beschleunigung eine Winkelbeschleunigung oder Linearbeschleunigung. Die Bewegungsphase (p, v, a) soll durch einen Antriebsachsenregler 4 geregelt werden. Der Antriebsachsenregler 4 ermittelt eine Stellgröße SS, mit dem die Antriebseinheit 2 angesteuert wird, um einen vorgegebenen Bewegungssollwert BS, beispielsweise eine Zielposition des bewegten Antriebsteils 3, einzustellen. Der Antriebsachsenregler 4 verarbeitet üblicherweise auch einen Bewegungsistwert IS, beispielsweise eine Istposition, der in der Antriebsachse 1 erfasst wird, beispielsweise anhand eines Messsensors. Dieser allgemeine Aufbau einer Antriebsachse 1 ist hinlänglich bekannt und muss nicht näher ausgeführt werden.

Es ist auch denkbar, dass der bewegte Antriebsteil 3 Teil mehrerer Antriebsachsen 1 ist und dieser daher in verschiedene Richtungen bewegt werden kann, beispielswiese eine Transporteinheit bei einem Planarmotor. Der Antriebsachsenregler 4 kann dann die Bewegung mehrerer Antriebsachsen 1 regeln, oder es kann je ein Antriebsachsenregler 4 für jede Bewegung vorgesehen sein.

In jedem Regelungszeitschritt k, wobei zwischen zwei aufeinanderfolgenden Regelungszeitschritten k, k+1 ein vorgegebener Zeitabstand t _a vorgesehen ist, wird ein Bewegungssollwert BSj vorgegeben, und gegebenenfalls ein Bewegungsistwert IS; erfasst, aus dem der Antriebsachsenregler 4 eine Stellgröße SS; ermittelt. Die Antriebseinheit 2 wird mit dieser Stellgröße SS; angesteuert und wirkt damit auf den bewegten Antriebsteil 3 ein, sodass sich ein neuer Bewegungsistwert ISj+i einstellt. Das wird zyklisch wiederholt, bis die Zielbewegungsphase erreicht ist.

Der Zeitabstand t _a ist typischerweise im 100 ps Bereich bis 100 ms Bereich, üblicherweise im Millisekundenbereich.

Der Antriebsachsenregler 4 ist üblicherweise eine mikroprozessorbasierte Hardware, auf der Regelungssoftware ausgeführt wird. Der Antriebsachsenregler 4 kann aber auch als Field Programmable Gate Array (FPGA) oder anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) implementiert sein. Der Bewegungssollwert BSj zu jedem Regelungszeitschritt k wird von einem Bewegungsprofil 5 einer Bewegungsgröße der Bewegungsphase, beispielsweise Position, Geschwindigkeit oder Beschleunigung, zur Verfügung gestellt. Das Bewegungsprofil 5 ist im Wesentlichen eine Abfolge von Werten der Bewegungsgröße zu jeden Regelungszeitschritt k. Das Bewegungsprofil 5 ist beispielsweise ein Positionsprofil mit der Position als Bewegungsgröße oder Geschwindigkeitsprofil mit der Geschwindigkeit als Bewegungsgröße. Das Bewegungsprofil 5 dient dazu, eine vorgegebene Startbewegungsphase (ps, vs, as) des bewegten Antriebsteils 3 durch eine bestimmte Bewegung in eine gewünschte Zielbewegungsphase (pz, vz, az) überzuführen. Zu jeden Regelungszeitschritt während dieser Bewegung stellt sich damit eine Bewegungsphase (Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung) des bewegten Antriebsteils 3 ein. Häufig ist die Zielgeschwindigkeit vz und die Zielbeschleunigung az gleich Null, womit eine bestimmte Zielposition pz angefahren wird, an der der bewegte Antriebsteil 3 stillstehen soll. Selbstverständlich ist es aber auch möglich eine Zielgeschwindigkeit vz und/oder Zielbeschleunigung az ungleich Null vorzusehen. Das Bewegungsprofil 5 muss für die Regelung der Bewegung der Antriebsachse 1 , konkret des bewegten Antriebsteils 3 der Antriebsachse 1 , bekannt sein.

Bei der Planung des Bewegungsprofils 5 sind auch noch gewissen Randbedingungen einzuhalten, insbesondere vorgegebene Bewegungsbegrenzungen einer Bewegungsgröße. Typischerweise sind maximal mögliche positive und negative Beschleunigung a _ma x, a _m in und eine maximal mögliche positive Geschwindigkeit v _ma x, möglicherweise auch eine minimale positive / negative Geschwindigkeit und/oder eine negative maximale Geschwindigkeit -v _ma x, des bewegten Antriebsteils 3 als Bewegungsbegrenzung vorgesehen. Solche Bewegungsbegrenzungen können sich aus physikalischen Einschränkungen der Antriebsachse 1 oder auch aus einer Anwendung der Antriebsachse 1 ergeben, sind aber jedenfalls bekannt. Um auf ein nachgeschaltetes Ruckfilter verzichten zu können, wird als weitere Bewegungsbegrenzung jedenfalls auch der Ruck j (als zeitliche Ableitung der Beschleunigung) in beide Richtungen, also für positive und negative Beschleunigungen, begrenzt durch einen vorgegebenen maximalen Ruck ±j _ma x. Es sei angemerkt, dass sowohl für den positiven, als auch den negativen zulässigen Ruck j _ma x verwendet wird, wobei der Wert für den positiven und negativen zulässigen Ruck jmax nicht zwingend gleich sei muss. Die Beschleunigungsänderung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Regelungszeitschritten k, k+1 ist damit durch den maximalen Ruck j _ma x begrenzt und kann nicht größer als der maximale Ruck j _ma x werden.

Unter einer positiven Beschleunigung wird eine Beschleunigung verstanden, die die Geschwindigkeit des bewegten Antriebsteils 3 erhöht und unter negativer Beschleunigung eine Beschleunigung, die die Geschwindigkeit des bewegten Antriebsteils 3 verkleinert. Bei einem Vorzeichenwechsel der Geschwindigkeit (wenn also die Richtung der Bewegung geändert wird) dreht sich das natürlich um.

Die Erfindung geht davon aus, dass eine beliebige Startbewegungsphase (ps, vs, as) der Antriebsachse 1 vorliegt, die mit einem Bewegungsprofil 5 durch den Antriebsachsenregler 4 in eine vorgegebene Zielbewegungsphase (pz, vz, az) überführt werden soll.

Aufgrund der Bewegungsbegrenzungen kann aber die Zielbewegungsphase (pz, vz, az) nicht von jeder beliebigen sich zwischen der Startbewegungsphase (ps, vs, as) und Zielbewegungsphase (pz, vz, az) einstellenden Bewegungsphase erreicht werden. Es wird daher ein Zielbewegungsprofil 5b ermittelt, mit dem sichergestellt wird, dass die Zielbewegungsphase (pz, vz, az) ausgehend von einer Anfangsbewegungsphase (PA, VA, 3A) zwischen der Startbewegungsphase (ps, vs, as) und Zielbewegungsphase (pz, vz, az) erreicht wird. Das Bewegungsprofil 5 besteht damit aus einem Startbewegungsprofil 5a, an das das Zielbewegungsprofil 5b anschließt. Das Startbewegungsprofil 5a kann beliebig sein und kann als vorgegeben angenommen werden. Das ist in Fig.2 beispielhaft dargestellt.

Aufgrund der diskreten Implementierung, kann sich der Beschleunigungswert a nur in jedem Regelungszeitschritt k (in vorgegebenen Zeitabständen t _a ) des Bewegungsprofils 5 ändern. Das Beschleunigungsprofil wird für die Bewegungsplanung gewählt, weil damit der Ruck j auf einfache Weise beschränkt werden kann. Die Beschleunigungsänderung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Regelungszeitschritten k, k+1 darf höchstens einen vorgegebenen maximalen Ruck j _ma x betragen, womit die Ruckbegrenzung bereits implementiert ist. Es ergibt sich damit für das Beschleunigungsprofil eine Treppenfunktion mit Beschleunigungswerten an jedem Regelungszeitschritt k. Das Beschleunigungsprofil ist eine zeitliche diskrete Abfolge von Beschleunigungswerten an den Regelungszeitschritten k, wobei die Beschleunigungsänderung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Regelungszeitschritten k, k+1 höchstens einen vorgegebenen maximalen Ruck j _ma x beträgt.

Zum Verständnis sei klargestellt, dass das Bewegungsprofil 5 für die Regelung der Bewegung mit einem Beschleunigungsprofil ermittelt wird. Aus dem Beschleunigungsprofil ergibt sich durch zeitliche Integration ein Geschwindigkeitsprofil (diskrete Abfolge von Geschwindigkeitswerten in jedem Regelungszeitschritt k) und durch zweifache Integration ein Positionsprofil (diskrete Abfolge von Positionswerten in jedem Regelungszeitschritt k). Die Bewegungsgröße des Bewegungsprofils 5 kann damit Position, Geschwindigkeit oder Beschleunigung sein. IM beschriebene Ausführungsbeispiel wird nur der Einfachheit halber das Beschleunigungsprofil als Bewegungsprofil 5 verwendet. Fig.2 zeigt das Bewegungsprofil 5 mit einem beliebigen, bekannten Startbewegungsprofil 5a (strichpunktiert, wobei die Startbewegungsphase (ps, vs, as) angedeutet ist) und einem Zielbewegungsprofil 5b. Die Zielbewegungsphase (pz, vz, az) ist in diesem Ausführungsbeispiel gegeben durch eine Zielposition pz, in der die Zielgeschwindigkeit vz und die Zielbeschleunigung az Null sein sollen. Das Zielbewegungsprofil 5b beschreibt in diesem Beispiel eine Verzögerung des bewegten Antriebsteils 3 (also negative Beschleunigungen), wobei das Zielbewegungsprofil 5b aber ebenso positive Beschleunigungen umfassen kann. Das Zielbewegungsprofil 5b ist vorzugsweise ausgeführt, um die Zielbewegungsphase (pz, vz, az) ausgehend von einer Anfangsbewegungsphase (PA, VA, 3A) schnellstmöglich zu erreichen, sodass das Zielbewegungsprofil 5b damit spätestmöglich gestartet werden kann. Das bedingt beispielsweise, dass die Beschleunigungsänderungen im Zielbewegungsprofil 5b möglichst dem maximalen Ruck j _ma x entsprechen sollen. Das Zielbewegungsprofil 5b kann aber auch anderen Vorgaben entsprechen, beispielsweise andere Bewegungsbegrenzungen, Beschleunigungsänderung nur jeden n-ten (n>1) Regelungszeitschritt k usw.

Mit dem Zielbewegungsprofil 5b soll die Anfangsposition PA auf die Zielposition pz, die Anfangsgeschwindigkeit VA auf die Zielgeschwindigkeit vz und die Anfangsbeschleunigung 3A auf die Zielbeschleunigung az geändert werden - es soll sich also bei Ausführung des Zielbewegungsprofil 5b mit dem Antriebsachsenregler 4 die Zielbewegungsphase (pz, vz, az) einstellen. Nachdem die Startbewegungsphase (PA, VA, 3A) und auch das Startbewegungsprofil 5a aber beliebig sein kann und die vorgegebenen Bewegungsbegrenzungen eingehalten werden müssen, muss das Zielbewegungsprofil 5b ermittelt werden, um die Anfangsbewegungsphase (PA, VA, 3A) auf die Zielbewegungsphase (pz, vz, az) überzuführen.

Für die Erläuterung der Ermittlung des Zielbewegungsprofils 5b wird zur Vereinfachung davon ausgegangen, dass vor dem Zielbewegungsprofil 5b der bewegte Antriebsteil 3 mit einer konstanten positiven Anfangsgeschwindigkeit VA ungleich Null bewegt wird, die Anfangsbeschleunigung SA somit gleich Null ist.

Fig.2 zeigt das Beschleunigungsprofil des Zielbewegungsprofils 5b. Die sich daraus ergebenden Geschwindigkeits- und Positionsverläufe ergeben sich bekannterweise als die zeitlichen Integrale des Beschleunigungsprofils und sind in Fig.2 nicht dargestellt.

Im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die aktuelle, bekannte Anfangsgeschwindigkeit VA auf die Zielgeschwindigkeit vz=0 zu reduzieren und gleichzeitig die Zielposition pz zu erreichen. Damit ist die Geschwindigkeit des bewegten Antriebsteils 3 durch Beschleunigungsvorgaben in einer Anzahl von Regelungszeitschritten k auf die Zielgeschwindigkeit vz zu verändern, wobei in jedem Regelungszeitschritt k die Beschleunigungsänderung maximal dem vorgegebene maximalen Ruck j _ma x entsprechen darf, um die Ruckbegrenzung einzuhalten. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der bewegte Antriebsteil 3 zuerst zu verzögern, was in einer Anzahl von Regelungszeitschritten k erfolgt. Dabei nimmt die Beschleunigung a in jedem Regelungszeitschritt k ab, wobei die Beschleunigungsänderung in jedem Regelungszeitschritt k maximal dem vorgegebenen maximalen Ruck jmax entspricht, bis die vorgegebene minimale Beschleunigung a _m in erreicht wird.

Ab einem gewissen Zeitpunkt (Regelungszeitschritt k) muss die Beschleunigung wieder erhöht werden, um die Zielbeschleunigung az=0 wieder in einer Anzahl von Regelungszeitschritten k unter Berücksichtigung der Ruckbegrenzung zu erreichen. Die Beschleunigung kann nicht kleiner als die minimale Beschleunigung a _m in werden, womit es eine Anzahl von Regelungszeitschritten k geben kann, in denen mit der minimalen Beschleunigung a _m in weiter verzögert wird (wie in Fig.2). Es kann damit auch sein, dass die minimale Beschleunigung a _m in gar nicht erreicht wird. Damit wird eine maximal mögliche (also zeitlich kürzest mögliche) Verzögerung des bewegten Antriebsteils 3 unter Einhaltung der Ruckbegrenzung erzielt.

Allgemein bedeutet das, dass im Beschleunigungsprofil des Zielbewegungsprofils 5b die Beschleunigung a ausgehend von der Anfangsbeschleunigung 3A in einem ersten Beschleunigungsabschnitt 7a in einer Mehrzahl von Regelungszeitschritten k reduziert oder erhöht wird, wobei die Beschleunigungsänderung maximal dem vorgegebenen maximalen Ruckjmax entspricht. In einem folgenden zweiten Beschleunigungsabschnitt 7b wird die Beschleunigung a in einer Mehrzahl von Regelungszeitschritten k erhöht oder reduziert, wobei die Beschleunigungsänderung maximal dem vorgegebenen maximalen Ruck jmax entspricht, bis die Zielbeschleunigung az erreicht wird. In diesem Fall würde sich eine dreiecksförmige Treppenfunktion als Beschleunigungsprofil ergeben. Es kann sich aber zwischen dem ersten Beschleunigungsabschnitt 7a und dem zweiten Beschleunigungsabschnitt 7b ein dritter Beschleunigungsabschnitt 7c ergeben, in dem die vorgegebene minimale Beschleunigung a _m in oder maximale Beschleunigung a _ma x erreicht wird und diese für eine Anzahl von Regelungszeitschritten k gehalten wird. In diesem Fall ergibt sich eine trapezförmige Treppenfunktion als Beschleunigungsprofil.

Aufgrund der Beschleunigungsbegrenzung a _m in, a _ma x an den Regelungszeitschritten k und dem vorgegebenen maximalen Ruck jmax kann es natürlich sein, dass Restschritte R1 , R2 in der Treppenfunktion des Beschleunigungsprofils nicht mit der maximal möglichen Beschleunigungsänderung (maximaler Ruck jmax) umzusetzen sind, wie in Fig.2 dargestellt. Diese Restschritte R1 , R2 sind aber einfach zu ermitteln.

Beispielsweise ist die Anzahl i der Regelungszeitschritte k, um von der Anfangsbeschleunigung SA unter Anwendung des vorgegebenen maximalen Rucks j _ma x auf die vorgegebene minimale Beschleunigung a _m in zu kommen, gegeben durch i = Daraus folgt der

\Cl Restschritt R1 zu / ! = ^{1 mm |} . Der Restschritt R2 kann analog ermittelt werden.

Die Anzahl i der Regelungszeitschritte k im ersten Beschleunigungsabschnitt 7a und im zweiten Beschleunigungsabschnitt 7b lassen sich damit einfach ermitteln.

Bekanntermaßen entspricht die Fläche unter dem Beschleunigungsprofil der Geschwindigkeit. Für das Zielbewegungsprofil 5b entspricht die Fläche unter dem Beschleunigungsprofil der Geschwindigkeitsänderung Av von der Anfangsgeschwindigkeit VA auf die Zielgeschwindigkeit vz, im beschriebenen Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 also der erzielten Geschwindigkeitsreduktion. Die Fläche unter dem Beschleunigungsprofil muss daher der Geschwindigkeitsänderung Av entsprechen, damit die vorgegebene Zielgeschwindigkeit vz erreicht wird. Damit hat man ein erstes Kriterium für die Planung des Zielbewegungsprofils 5b zum Erreichen der Zielgeschwindigkeit vz.

Die Berechnung der Fläche unter der Treppenfunktion des Beschleunigungsprofils ist trivial. Die Fläche kann in erster Linie dadurch beeinflusst werden, indem die Anzahl der Regelungszeitschritte k mit minimaler Beschleunigung a _m in oder maximale Beschleunigung a _ma x (dritter Beschleunigungsabschnitt 7c) verändert wird. Je mehr Regelungszeitschritte k mit minimaler Beschleunigung a _m in oder maximale Beschleunigung a _ma x, umso größer wird die Fläche und umso größer wird damit die mit dem Zielbewegungsprofil 5b erzielte Geschwindigkeitsänderung Av. Falls die minimale Beschleunigung a _m in nicht erreicht wird, kann die Fläche einfach durch die Anzahl der Treppenstufen mit dem maximalen Ruckj _ma x beeinflusst werden. Die Fläche kann auch durch Wahl der Beschleunigungsänderungen in einer Anzahl von Regelungszeitschritten k beeinflusst werden. Grundsätzlich kann die Beschleunigungsänderung frei zwischen Null und dem vorgegebenen maximalen Ruck j _ma x gewählt werden.

Aufgrund der Diskretisierung der Beschleunigung a zu den Regelungszeitschritten k, kann es aber sein, dass die sich ergebende Fläche unter dem Beschleunigungsprofil nicht exakt der gewünschten Geschwindigkeitsänderung Av entspricht, sondern dass sich daraus ein gewisser Fehler einstellt und die Zielgeschwindigkeit vz nicht exakt erreicht wird. Das wird insbesondere dann auftreten, wenn alle Beschleunigungsänderungen mit dem vorgegebenen maximalen Ruck j _ma x erfolgen. Dieser Fehler ergibt sich unmittelbar als Differenz der ermittelten Fläche zur gewünschten Geschwindigkeitsänderung Av und kann somit einfach ermittelt werden. Um diesen Fehler auszugleichen wird in zumindest einem Regelungszeitschritt k des Zielbewegungsprofils 5b die Beschleunigungsänderung um einen Wert Aj verändert, sodass die Fläche unter dem Beschleunigungsprofil der gewünschten Geschwindigkeitsänderung Av entspricht. Dabei sind die vorgegebenen Bewegungsbegrenzungen natürlich einzuhalten, insbesondere darf der vorgegebene maximale Ruckjmax und die maximale Beschleunigung a _m in oder maximale Beschleunigung a _ma x nicht verletzt werden. Die Ermittlung dieses Wertes Aj kann einfach durchgeführt werden, weil die Auswirkungen dieses Wertes auf die Fläche unter der Beschleunigungskurve unmittelbar feststellbar sind.

In Fig.2 wird beispielsweise die erste Beschleunigungsänderung nach dem dritten Beschleunigungsabschnitt 7c nicht mit dem maximalen Ruck jmax durchgeführt, sondern um einen um den Wert Aj kleineren Wert. Die restlichen Beschleunigungsänderung erfolgen in diesem Ausführungsbeispiel wieder mit dem maximalen Ruck jmax. Damit wird die Fläche unter dem Beschleunigungsprofil größer.

Damit kann das Zielbewegungsprofil 5b ermittelt werden, um die gewünschte Geschwindigkeitsänderung Av von der Anfangsgeschwindigkeit VA auf die Zielgeschwindigkeit vz zu erzielen.

Wird für die Ermittlung des Zielbewegungsprofil 5b der maximale Ruck jmax verwendet, dann ist sichergestellt, dass die Geschwindigkeitsänderung Av unter Einhaltung der Bewegungsbegrenzungen schnellstmöglich, also mit so wenig Regelungszeitschritten k wie möglich, erfolgt.

Es ist aber nicht nur die Zielgeschwindigkeit vz zu erreichen, sondern auch die Zielposition pz. Damit stellt sich die Frage, wann mit dem Zielbewegungsprofil 5b, beispielsweise wie in Fig.2, begonnen werden muss, sodass am Ende des Zielbewegungsprofils 5b die Zielposition pz eingestellt ist. Hierfür wird mit dem für das Erreichen der Geschwindigkeitsänderung Av ermittelten Zielbewegungsprofil 5b zusätzlich der Zielweg ermittelt, der bei Ausführung des ermittelten Zielbewegungsprofils 5b zurückgelegt wird, wenn also der bewegten Antriebsteil 3 mit dem Zielbewegungsprofil 5b bewegt wird. Damit hat man ein zweites Kriterium für die Planung der Bewegung zum Erreichen der Zielposition pz.

Auch die Ermittlung des mit dem zuvor bestimmten Zielbewegungsprofil 5b zurückgelegten Zielweges ist trivial, weil sich der Zielweg als zeitliches Integral des sich durch das Zielbewegungsprofil 5b einstellenden Geschwindigkeitsprofils oder als zweifaches zeitliches Integral des Beschleunigungsprofils des Zielbewegungsprofils 5b ergibt.

Es ist also die aktuelle Position des bewegten Antriebsteils 3 zu prüfen. Entspricht die aktuelle Position der Differenz aus Zielposition pz und Zielweg, dann muss das Zielbewegungsprofil 5b eingeleitet werden, damit sich die gewünschte Zielposition pz mit dem Zielbewegungs- profil 5b einstellt. Damit kann der Zeitpunkt zum Starten des Zielbewegungsprofil 5b festgelegt werden.

Auch hier ist aufgrund der Diskretisierung mit Fehlern zu rechnen. Insbesondere wird die Differenz aus Zielposition pz und Zielweg nicht exakt einer Position entsprechen, die der bewegte Antriebsteil 3 in einem Regelungszeitschritt k bei der Umsetzung des Bewegungsprofils 5 einnimmt. Damit wird das Zielbewegungsprofil 5b entweder etwas zu früh oder zu spät gestartet werden und die Zielposition pz wird sich nicht exakt einstellen. Wenn die Anforderungen an die Zielposition pz nicht zu hoch sind kann dieser Fehler akzeptiert werden. Wenn die Zielposition pz aber möglichst exakt angefahren werden soll, dann kann auch dieser Fehler ausgeglichen werden.

Auch hier besteht der Ansatz wiederum darin, in einer Anzahl von Regelungszeitschritten k im Beschleunigungsprofil des Zielbewegungsprofils 5b die Beschleunigungsänderung um einen Wert Aj zu verändern. Hierbei darf sich aber die Fläche unter dem Beschleunigungsprofil nicht verändern, um die Zielgeschwindigkeit vz zu erreichen. Dabei sind natürlich auch wiederum die vorgegebenen Bewegungsbegrenzungen einzuhalten, insbesondere darf der vorgegebene maximale Ruck j _ma x und die minimale Beschleunigung a _m in oder maximale Beschleunigung a _ma x nicht verletzt werden. Das ist in Fig.3 an einem Beispiel dargestellt. Das Ziel ist es, durch den Wert Aj an der Anzahl der Regelungszeitschritte k die gleiche Geschwindigkeitsänderung Av zu erzielen, allerdings zeitverändert, sodass die Zielposition pz exakt erreicht wird und der Fehler ausgeglichen wird. Die Geschwindigkeitsänderung Av durch das Zielbewegungsprofil 5b wird damit, je nach Bedarf, entweder zeitlich verlängert oder zeitlich verkürzt.

Die Ermittlung dieses Wertes Aj kann einfach durchgeführt werden, weil die Auswirkungen dieses Wertes auf die Fläche unter der Beschleunigungskurve und auf den damit entstehende Zielweg unmittelbar feststellbar sind.

Fig.3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Positionskorrektur. In diesem Ausführungsbeispiel im ersten Regelungszeitschritt k im ersten Beschleunigungsabschnitt 7a die Beschleunigungsänderungen um den Wert Aj verkleinert. Die Beschleunigungsänderung entspricht damit nicht mehr dem maximalen Ruck j _ma x. Die anderen Beschleunigungsänderungen erfolgen wieder mit dem maximalen Ruck j _ma x (könnten aber mit einer kleinere Beschleunigungsänderung erfolgen). Damit wird die Anfangsgeschwindigkeit VA langsamer abgebaut und der Zielweg verlängert sich. Allerdings würde sich dadurch auch die Fläche unterhalb des Beschleunigungsprofils verkleinern. Um dem entgegenzuwirken wird in diesem Ausführungsbeispiel auch im ersten Regelungszeitschritt k im zweiten Beschleunigungsabschnitt 7b die Beschleunigungsänderungen um den Wert Aj verkleinert, um die kleinere Fläche auszuglei- chen. Die anderen Beschleunigungsänderungen erfolgen wieder mit dem maximalen Ruck jmax (könnten aber mit einer kleinere Beschleunigungsänderung erfolgen). Damit wird die Anfangsgeschwindigkeit VA langsamer abgebaut und der Zielweg verlängert sich. Es ist unmittelbar einsichtig, dass es eine Vielzahl von Möglichkeiten gibt, in die Beschleunigungsänderungen des Beschleunigungsprofils einzugreifen, um einerseits den Zielweg zu verlängern oder zu verkürzen, ohne dabei die Fläche unterhalb des Beschleunigungsprofil zu verändern.

Wie bereits erwähnt, muss das Zielbewegungsprofil 5b nicht zwingend an einer Anfangsbewegungsphase (PA, VA, 3A) mit der Anfangsbeschleunigung 3A=0 beginnen. Allgemein kann die Anfangsbeschleunigung 3A einen beliebigen Wert (innerhalb vorgegebener Bewegungsbegrenzungen a _ma x, a _m in) annehmen. Das ist beispielhaft in der Fig.4 dargestellt. Das ändert aber nichts am oben erläuterten grundlegenden Vorgehen.

In diesem Ausführungsbeispiel startet das Zielbewegungsprofil 5b mit einer Anfangsbeschleunigung 3A>0 und einer bekannten Anfangsgeschwindigkeit VA, die sich in der Anfangsbewegungsphase (PA, VA, 3A) einstellt. Das Zielbewegungsprofil 5b wird genauso ermittelt wie oben zu Fig.2 erläutert. Entscheidend ist somit wieder die Fläche unter der gesamten Treppenfunktion beginnend von der Anfangsbewegungsphase (PA, VA, SA), die wieder der Geschwindigkeitsänderung Av von der Anfangsgeschwindigkeit VA auf die Zielgeschwindigkeit vz entsprechen soll. Mit dem Zielbewegungsprofil 5b kann wieder der Zielweg ermittelt werden, womit wiederum bestimmt werden kann, wann (bzw. zu welchem Regelungszeitschritt k) das Zielbewegungsprofil 5b starten muss. Auch die obigen Fehler in der Zielgeschwindigkeit vz oder in der Zielgeschwindigkeit vz und der Zielposition pz können gleich ausgeglichen werden.

Das Zielbewegungsprofil 5b muss auch nicht zwingend die Geschwindigkeit von einer Anfangsgeschwindigkeit VA auf eine Zielgeschwindigkeit vz (beispielsweise Null) reduzieren, sondern es könnte auch vorgesehen sein, dass das Zielbewegungsprofil 5b die Geschwindigkeit erhöht. Das Zielbewegungsprofil 5b könnte damit auch im Bereich positiver Beschleunigungen definiert sein.

Bei der Umsetzung der Erfindung könnte wie folgt vorgegangen werden. Die Bewegung der Antriebsachse 1 wird von der vorgegebenen Startbewegungsphase (ps, vs, as) mit einem gewünschten oder vorgegebenen Startbewegungsprofil 5a gestartet. Das Startbewegungsprofil 5a liefert in jedem Regelungszeitschritt k eine Bewegungssollgröße BSk für den Antriebsachsenregler 4. In jedem Regelungszeitschritt k wird die sich einstellende Bewegungsphase im nächsten Regelungszeitschritt k+1 ermittelt, beispielsweise in dem die Bewegung mit dem maximalen Ruck j _ma x fortgesetzt wird oder aus dem Startbewegungsprofil 5a wenn es bekannt ist. Die Bewegungsphase im nächsten Regelungszeitschritt k+1 wird als An- fangsbewegungsphase (PA, VA, 3A) verwendet und darauf basierend ein Zielbewegungsprofil 5b ermittelt, mit dem die Geschwindigkeitsänderung Av zwischen der Anfangsgeschwindigkeit VA und der Zielgeschwindigkeit vz herbeigeführt wird. Aus dem ermittelten Zielbewegungsprofil 5b wird der Zielweg ermittelt. Ist der Zielweg kleiner als die Differenz zwischen Zielposition pz und aktueller Position im Regelungszeitschritt k, wird das Zielbewegungsprofil 5b im aktuellen oder spätestens im nächsten Regelungszeitschritt k+1 eingeleitet, womit der Zeitpunkt zum Starten des Zielbewegungsprofil 5b festgelegt ist. Ansonsten wird das Startbewegungsprofil 5a fortgesetzt. Das stellt eine online Ermittlung des Zielbewegungsprofils 5b dar.

Es ist damit auch möglich, dass die Startbewegungsphase (ps, vs, as) und die Anfangsbewegungsphase (PA, VA, 3A) zusammenfallen.

Es ist aber natürlich auch möglich, das Zielbewegungsprofil 5b für ein vorgegebenes Startbewegungsprofil 5a offline, also vorab vor der Durchführung der Bewegung, zu ermitteln.

Wenn die Beschleunigung im Startbewegungsprofil 5a während einer gewissen Zeitspanne gleich Null ist, sich also die Geschwindigkeit nicht ändern kann, dann muss das Zielbewegungsprofil 5b für diese Geschwindigkeit nur einmal berechnet werden, solange die Beschleunigung Null bleibt, weil sich das Zielbewegungsprofil 5b nicht ändern kann (zumindest solange keine neue Zielbewegungsphase (ps, vs, as) vorgegeben wird).

Das Startbewegungsprofil 5a könnten ebenso mittels eines Beschleunigungsprofils unter Einhaltung vorgegebener Bewegungsbegrenzungen geplant werden, wobei die Beschleunigungsänderung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Regelungszeitschritten k, k+1 höchstens einen vorgegebenen maximalen Ruck j _ma x beträgt, womit die Ruckbegrenzung bereits implementiert ist. Hierbei kann so vorgegangen werden, dass Geschwindigkeitsänderungen oder Positionsänderungen schnellstmöglich durch das Startbewegungsprofil 5a umgesetzt werden sollen. Damit kann wieder vorgesehen sein, die Beschleunigungen im Beschleunigungsprofil des Startbewegungsprofils 5a mit dem vorgegebenen maximalen Ruck j _ma x zu ändern. Für Bewegungen mit konstanter Geschwindigkeit wäre die Beschleunigung einfach auf Null zu setzen, wobei aber eine vorher wirkende Beschleunigung nur mit dem vorgegebenen maximalen Ruck abgebaut werden kann. Eine Beschleunigungsänderung größer als der vorgegebene maximale Ruckj _ma x ist zu unterbinden.

Ein wesentlicher Vorteil bei der erfindungsgemäßen Ermittlung des Bewegungsprofils 5, bzw. des Zielbewegungsprofils 5b des Bewegungsprofils 5, liegt darin, dass keinerlei Kenntnisse über die Vergangenheit benötigt werden. Der Speicherbedarf zur Ermittlung eines ruckbe- grenzten Bewegungsprofils 5 ist damit wesentlich reduziert. Ebenso gibt es keine Totzeiten wie bei einem Ruckfilter.

Es kann in jedem Regelungszeitschritt k ausgehend von einer aktuellen Bewegungsphase im Regelungszeitschritt k als Anfangsbewegungsphase (PA, VA, 3A) ein Zielbewegungsprofil 5b ermittelt werden. Aus dem Zielbewegungsprofil 5b kann der Zielweg ermittelt werden. Ist der Zielweg kleiner als der aktuelle Abstand des bewegten Antriebsteils 3 zur Zielposition pz (oder ist der Zielweg kleiner als die Differenz zwischen Zielposition pz und aktueller Position), muss das Zielbewegungsprofil 5b gestartet werden, womit der Zeitpunkt zum Starten des Zielbewegungsprofil 5b festgelegt ist. In diesem Fall könnte die Zielposition pz überschritten werden, was aber durch einen Ausgleich des sich einstellenden Positionsfehlers ausgeglichen werden kann. Es wäre auch denkbar, die Bewegungsphase im nächsten Regelungszeitschritt k+1 zu ermitteln, beispielsweise in dem die Bewegung rechnerisch mit dem maximalen Ruckjmax fortgesetzt wird. Die Bewegungsphase im rechnerisch ermittelten nächsten Regelungszeitschritt k+1 könnte dann als Anfangsbewegungsphase (PA, VA, 3A) verwendet werden, um darauf basierend ein Zielbewegungsprofil 5b und den Zielweg zu bestimmen. Ist der bestimmte Zielweg kleiner als der aktuelle Abstand des bewegten Antriebsteils 3 zur Zielposition pz (oder ist der Zielweg kleiner als die Differenz zwischen Zielposition pz und aktueller Position), wird das ermittelte Zielbewegungsprofil 5b im aktuellen Regelungszeitschritt k eingeleitet. Damit wird sichergestellt, dass der bewegte Antriebsteil 3 die Zielposition pz nicht ganz erreicht. Der entstehende Positionsfehler könnte aber wie oben beschrieben ausgeglichen werden.

Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass auch während der Bewegung der Antriebsachse 1 die Zielbewegungsphase (ps, vs, as) geändert werden kann. Eine geänderte Zielbewegungsphase (ps, vs, 8s) wird unmittelbar und ohne Zeitverzögerung (wie es bei einem Ruckfilter der Fall wäre) bei der Ermittlung des Zielbewegungsprofils 5b berücksichtigt. Damit kann flexibel auf neue Vorgaben der Zielbewegungsphase (ps, vs, as) reagiert werden.

Nicht zuletzt stellt die erfindungsgemäße Ermittlung des Zielbewegungsprofils 5b auch eine lineare Komplexität der Berechnung sicher. Erhöht sich die Anzahl der Regelungszeitschritte, erhöht sich die Komplexität der Berechnung linear mit der Erhöhung der Anzahl der Regelungszeitschritte. Die lineare Komplexität ergibt sich insbesondere daraus, dass sich die erforderlichen Berechnungen auf die Ermittlung von Flächen unterhalb einer Treppenfunktion reduzieren und keinerlei numerischen mathematischen Verfahren oder Optimierungen (die üblicherweise iterativ gelöst werden) erforderlich sind.

Das Bewegungsprofil 5, insbesondere das Zielbewegungsprofil 5b und gegebenenfalls auch das Startbewegungsprofil 5a, wird von einer Anlagensteuerung 6 vorgegeben. Die Anlagen- Steuerung 6 dient der Steuerung einer Anlage 10, in der die Antriebachse 1 implementiert ist. Das Bewegungsprofil 5 für die Antriebsachse 1 wird auf der Anlagensteuerung 6 erstellt. Die Anlagensteuerung 6 ist ein Computer mit entsprechender Software zur Erstellung des Bewegungsprofils 5. Der Antriebsachsenregler 4 kann auch in der Anlagensteuerung 6 integriert sein.

Wie eingangs erwähnt, kann die Antriebachse 1 beispielsweise in einem Langstatorlinearmotor (auch als Planarmotor) implementiert sein. Fig.5 zeigt beispielhaft einen Langstatorlinearmotor als Ausführung einer Anlage 10. Ein Langstatorlinearmotor besteht aus einem Stator 11 an den nebeneinander Magnetfelderzeugungseinheiten 12, wie Antriebsspulen oder bewegbare Magnete, angeordnet sind (in Fig.5 sind zwecks Übersichtlichkeit nur einige der Magnetfelderzeugungseinheiten dargestellt), die ein Magnetfeld erzeugen. Entlang des Stators 11 werden eine Vielzahl n von Transporteinheiten Tn bewegt. An jeder Transporteinheit Tn ist eine Erregungsmagnetanordnung 13, wie beispielsweise Permanentmagnete angeordnet (in Fig.5 ist zwecks Übersichtlichkeit nur an der T ransporteinheit T 1 die Erregungsmagnetanordnung dargestellt). Das von den Magnetfelderzeugungseinheiten 12 erzeugte Magnetfeld wirkt mit dem von der Erregungsmagnetanordnung 13 erzeugten Erregungsfeld zusammen, um die Transporteinheit Tn zu bewegen. Eine Antriebsachse 1 besteht damit aus den Magnetfelderzeugungseinheiten 12 (bzw. einer bestimmten Anzahl davon) als Antriebseinheit 2, die auf eine Transporteinheit Tn als bewegten Antriebsteil 3 einwirken, um diesen zu bewegen. Aufgrund der Bewegung wirken dabei immer andere Magnetfelderzeugungseinheiten 12 mit einer Transporteinheit Tn zusammen. Die Magnetfelderzeugungseinheiten 12 werden zur Erzeugung eines Magnetfeldes von einem Antriebsachsenregler 4 durch Stellgrößen SS angesteuert, beispielsweise um eine Spulenspannung an gewisse Magnetfelderzeugungseinheiten 12 anzulegen, um das Magnetfeld zu erzeugen. Die Bewegungssollgrößen BS für den Antriebsachsenregler 4 stammen von einem Bewegungsprofil 5, das die Bewegung der Transporteinheit Tn vorgibt. Genauso erhält der Antriebsachsenregler 4 Istgrößen IS der Bewegung der Transporteinheit Tn, beispielsweise Istpositionen am Stator 11 von Positionssensoren (nicht dargestellt). Auf diese Weise können die Bewegungen der Transporteinheiten Tn am Stator 11 einzeln und unabhängig voneinander geplant und durchgeführt werden. Bei einem Planarmotor bildet die Antriebsachse 1 eine Bewegungsrichtung am Stator 11 aus.

Aufgrund des Umstandes, dass die Transporteinheiten Tn einzeln und unabhängig voneinander am Stator 11 bewegt werden können, ist es bereits bekannt, eine Kollisionsvermeidung vorzusehen. Die Kollisionsvermeidung dient dazu, eine unerwünschte Kollision zwischen zwei Transporteinheiten Tn oder zwischen einer Transporteinheit Tn und einem anderen Teil der Anlage 10, wie beispielsweise einer an der Transportanlage vorgesehenen Be- arbeitungsstation, zu verhindern. Eine solche Kollisionsvermeidung geht beispielsweise aus der EP 3202 612 A1 hervor. Bei dieser Kollisionsvermeidung wird laufend geprüft, ob eine Transporteinheit TN ein Stillstandsmanöver oder Angleichsmanöver, bei dem die Beweung geändert wird, mit vorgegebener Kinematik ausführen kann, ohne Gefahr zu laufen, mit einer vorausfahrenden Transporteinheit oder mit einem ortsfesten Teil der Anlage 10 zu kollidieren. Ein solches Stillstandsmanöver oder Angleichsmanöver stellt damit ein Bewegungsprofil 5 dar, das beispielsweise wie oben geplant werden kann. Die Zielbewegungsphase (pz, vz, az) ist bei einem Stillstandsmanöver durch vz=az=Null gegeben. Bei einem Angleichsmanöver kann eine beliebige Zielbewegungsphase (pz, vz, az) vorgegeben sein. Ein Stillstandsmanöver oder ein Angleichsmanöver soll üblicherweise schnellstmöglich ausgeführt werden, also mit einem möglichst geringen Zielweg. Aus diesem Grund sind für solche Manöver auch minimale Beschleunigungen a _m in als Bewegungsbegrenzung definiert, um die Transporteinheit Tn schnellstmöglich verzögern zu können.

Die erfindungsgemäße Ermittlung des Zielbewegungsprofils 5b ohne nachgeschaltetem Ruckfilter ist insbesondere für solche Stillstandsmanöver oder Angleichsmanöver einer Kollisionsvermeidung vorteilhaft. Vorallem der Umstand, dass keine Totzeiten (wie bei einem Ruckfilter) bei der Erstellung des Zielbewegungsprofils 5b auftreten, ermöglicht es, einen erforderlichen Sicherheitsabstand zwischen benachbarten Transporteinheiten Tn am Stator 11 zu verringern. Damit können Transporteinheiten Tn dichter aneinander bewegt werden, was den Durchsatz von Transporteinheiten Tn pro Zeiteinheit erhöht, was insbesondere bei Transportanwendungen hilfreich ist.

In gewissen Anwendungen, bilden mehrere Transporteinheiten Tn auch einen Transporteinheitenverbund 14, wie die Transporteinheiten T1 , T2 in Fig.5 angedeutet durch die gestrichelte Linie. Es ist allerdings kein zwingendes Erfordernis, dass die Transporteinheiten Tn eines Transporteinheitenverbundes 14 unmittelbar benachbart sind, sondern es können dazwischen auch andere Transporteinheiten bewegt werden. Auch in einem solchen Transporteinheitenverbund 14 ist es natürlich vorteilhaft, wenn die Transporteinheiten Tn enger nebeneinander fahren können.

Die Transporteinheiten Tn in einem Transporteinheitenverbund 14 bewegen sich koordiniert zueinander, womit die Bewegungen der Transporteinheiten Tn in einem Transporteinheitenverbund 14 nicht mehr unabhängig voneinander sind. Beispielsweise soll der Abstand zwischen zwei Transporteinheiten Tn eines Transporteinheitenverbundes 14 konstant bleiben.

Wie die Bewegungen koordiniert werden, spielt dabei keine Rolle. Beispielsweise könnte eine Transporteinheit Tn im Transporteinheitenverbund 14 als Master dienen, die eine Be- wegung vorgibt, der die anderen Transporteinheiten Tn im Transporteinheitenverbund 14 folgen.

Es ist auch möglich, dass zwei Transporteinheiten Tn in einem Transporteinheitenverbund 14 mechanisch gekoppelt sind, wie beispielsweise in Fig.6 dargestellt, beispielsweise durch eine Verbindung 15 zwischen Kopplungspunkten 16 an den Transporteinheiten Tn. Die koordinierte Bewegung könnte hierbei beispielsweise fordern, dass der Abstand (beispielsweise die euklidische Distanz im Raum) zwischen den Kopplungspunkten 16 während der Bewegung gleichbleibt. Die koordinierte Bewegung könnte auch fordern, dass die Kraft, die von den beiden Transporteinheiten Tn über die Kopplungspunkte 16 auf die Verbindung 15 ausübt gleichbleibt.

Für jede Transporteinheit Tn sind Bewegungsbegrenzungen, insbesondere eine maximale Beschleunigung a _ma x und eine minimale Beschleunigung a _m in, vorgegeben, die einzuhalten sind. Für eine unabhängige Bewegung einer Transporteinheit Tn stellt das kein Problem dar. Aufgrund der gekoppelten Bewegung von Transporteinheiten Tn in einem Transporteinheitenverbund 14, kann das allerdings zu Schwierigkeiten führen, insbesondere bei Bremsma- növern, wie beispielsweise einem Stillstandsmanöver oder Angleichsmanöver einer Kollisionsvermeidung, die mit maximal möglicher Beschleunigung durchgeführt werden, weil dabei gleichzeitig die koordinierte Bewegung aufrechterhalten werden muss. Solche Schwierigkeiten treten häufig in gekrümmten Abschnitten des Stators 11 auf.

Fährt beispielsweise ein Transporteinheitenverbund 14 in einen gekrümmten Abschnitt des Stators 11 , werden die Bewegungen der Transporteinheiten Tn im Transporteinheitenverbund 14 weiterhin koordiniert. Beispielsweise wird weiterhin der Abstand zwischen zwei Transporteinheiten Tn eingehalten. Es kann aber vorkommen, dass die Einhaltung der koordinierten Bewegung mit den vorgegebenen Bewegungsbegrenzungen nicht eingehalten werden kann. Beispielsweise könnte es die koordinierte Bewegung erforderlich machen, dass eine Transporteinheit Tn des Transporteinheitenverbundes 14 mit größerer negativer Beschleunigung als der minimalen Beschleunigung a _m in abbremsen müsste oder mit größerer Beschleunigung als der maximalen Beschleunigung a _ma x beschleunigen müsste, um die koordinierte Bewegung aufrechtzuerhalten. Das ist aber aufgrund der vorgegebenen Bewegungsbegrenzungen nicht möglich.

Um dieses Problem zu beheben ist vorgesehen, dass Transporteinheiten Tn eines Transporteinheitenverbundes 14, neben den definierten ersten Beschleunigungsbegrenzungen, zweite Beschleunigungsbegrenzungen zugewiesen werden. Die zweiten Beschleunigungsbegrenzungen sind betraglich größer als die ersten Beschleunigungsbegrenzungen, also eine betraglich größere negative und/oder positive Beschleunigung als die ersten Beschleu- nigungsbegrenzungen. Damit hat eine Transporteinheit Tn in einem Transporteinheitenverbund 14 die Möglichkeit bedarfsweise für die Bewegung die zweiten Beschleunigungsbegrenzungen zu verwenden, um die koordinierte Bewegung der Transporteinheiten Tn innerhalb des Transporteinheitenverbund 14 aufrecht zu erhalten.

Die ersten Beschleunigungsbegrenzungen und zweiten Beschleunigungsbegrenzungen können konfigurierbar sein, beispielsweise von einem Anwender. Es ist aber auch denkbar, dass diese durch den Antriebsachsenregler 4 oder der Anlagensteuerung 6 gesetzt werden, beispielsweise aus der Kenntnis der Anwendung.

Beispielsweise führt eine Transporteinheit T1 eines Transporteinheitenverbundes 14 ein Bremsmanöver mit einer vorgegebenen maximalen Verzögerung gemäß den Vorgaben einer Bewegungsbegrenzung mit ersten Beschleunigungsbegrenzungen durch. Eine andere Transporteinheit T2 des Transporteinheitenverbundes 14 muss aufgrund der koordinierten Bewegung folgen. Würde diese zweite Transporteinheit ebenso nur mit der ersten Beschleunigungsbegrenzung abbremsen, hätte diese keinen Spielraum mehr, um gleichzeitig eine allfällige Änderung des Abstandes zwischen den beiden Transporteinheiten T1 , T2 auszuführen. Durch die zweite Beschleunigungsbegrenzung, die größer ist als die erste Beschleunigungsbegrenzung, hat die zweite Transporteinheit T2 diese Möglichkeit.

Dieser Ansatz der zweiten Beschleunigungsbegrenzung für eine T ransporteinheit Tn in einem Transporteinheitenverbund 14 ist aber unabhängig davon, wie das Bewegungsprofil der Transporteinheit Tn geplant oder erstellt wird.

Damit lässt sich für einen Langstatorlinearmotor ein vorteilhaftes Verfahren ableiten, um einen Transporteinheitenverbund 14 mit mehreren Transporteinheiten Tn, deren Bewegungen aufeinander koordiniert sind, zu steuern:

Den Transporteinheiten Tn des Transporteinheitenverbundes 14 ist jeweils eine erste Beschleunigungsbegrenzung zugeordnet, mit der eine maximal möglich positive und/oder negative erste Beschleunigung der Bewegung der Transporteinheiten festgelegt wird. Den Transporteinheiten Tn des Transporteinheitenverbundes 14 ist jeweils eine zweite Beschleunigungsbegrenzung zugeordnet, mit der eine maximal möglich positive und/oder negative zweite Beschleunigung der Bewegung der Transporteinheiten festgelegt wird, wobei die positive und/oder negative zweite Beschleunigung betraglich größer als die positive und/oder negative erste Beschleunigung ist. Die Transporteinheiten Tn im Transporteinheitenverbund 14 nutzen für die Bewegung die erste Beschleunigungsbegrenzung. Wenn damit die koordinierte Bewegung der Transporteinheiten Tn nicht möglich ist, nutzt zumindest eine Transporteinheit Tn des Transporteinheitenverbundes 14 die zweite Beschleunigungsbegrenzung.