Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Systems mit mechanisch miteinander, insbesondere schlupffrei, gekoppelten Antrieben und übergeordnetem Rechner und ein System. Es ist allgemein bekannt, dass ein Mehrachsantrieb mehrere Antriebe aufweist. Unter Antrieb wird hier ein umrichtergespeister Elektromotor verstanden, dessen Geschwindigkeit, also Drehzahl, mittels des Umrichters regelbar ist. Hierzu weist der Antrieb jeweils eine

Drehzahlerfassung auf, also eine Erfassung der Drehgeschwindigkeit der vom Antrieb angetriebenen Welle.

Aus der DE 10 2013 002 782 A1 ist ein Achsantrieb mit Vorrichtung zur Reduzierung des mechanischen Spiels bekannt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Antriebe eines Mehrachsantriebs gemeinsam zu betreiben, insbesondere wobei eine einfache Kommunikation erreichbar sein soll.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Verfahren nach den in Anspruch 1 oder und bei dem System nach den in Anspruch 12 angegebenen Merkmalen gelöst. Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Verfahren sind, dass das Verfahren zum Betreiben eines Systems mit mechanisch miteinander, insbesondere schlupffrei, gekoppelten Antrieben und übergeordnetem Rechner, welcher mittels Datenbusverbindung mit den Antrieben verbunden ist, vorgesehen ist, wobei in jedem Antrieb ein jeweiliger Größenistwert, also Istwert einer physikalischen Größe des jeweiligen Antriebs, bestimmt und, insbesondere mittels Datenbusverbindung, an den übergeordneten Rechner übertragen wird, wobei der übergeordnete Rechner für jeden Antrieb einen diesem jeweiligen Antrieb zugeordneten Größensollwert, also Sollwert einer physikalischen Größe des jeweiligen Antriebs, bestimmt, wobei der übergeordnete Rechner Regler aufweist, wobei jedem Antrieb einer der Regler, insbesondere eineindeutig, zugeordnet ist, wobei der dem jeweiligen Antrieb zugeordnete Regler den Größenistwert des jeweiligen Antriebs auf den Größensollwert des jeweiligen Antriebs hin regelt, indem er als Stellwert einen dem jeweiligen Antrieb zugeordneten Geschwindigkeitssollwert bestimmt und, insbesondere mittels Datenbusverbindung, an den jeweiligen Antrieb übermittelt, wobei der jeweilige Antrieb einen jeweiligen Regler aufweist, welchem der jeweilige, im Antrieb bestimmte Geschwindigkeitsistwert eines Elektromotors des Antriebs zugeführt wird und welcher diesen jeweiligen Geschwindigkeitsistwert auf den vom übergeordneten Rechner übermittelten, jeweiligen Geschwindigkeitssollwert hin regelt, indem er die Motorspannung oder den Motorstrom des Elektromotors des jeweiligen Antriebs stellt.

Von Vorteil ist dabei, dass jeder Antrieb eine vom umrichtergespeisten Elektromotor des Antriebs angetriebene Welle aufweist, deren Geschwindigkeit entsprechend der Vorgabe vom übergeordneten Rechner geregelt wird, wobei diese Geschwindigkeitsvorgabe vom

übergeordneten Rechner derart bestimmt wird, dass das Drehmoment des Antriebs auf einen gewünschten Sollwert hin geregelt wird. Dieser gewünschte Sollwert wiederum ist als Funktion der Istwerte der Drehmomente der Antriebe bestimmt.

Weiter ist von Vorteil, dass die Antriebe gleichartig betrieben werden - insbesondere im Unterschied zur Master-Slave-Regelung, bei welcher der Master anders als die Slaves betrieben wird. Außerdem ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren für alle Antriebe dieselbe Datenübertragungsrate notwendig. Keiner der Antriebe benötigt eine größere oder kleinere Datenübertragungsrate als die anderen Antriebe.

Somit sind die Antriebe eines Mehrachsantriebs gemeinsam betreibbar, wobei eine einfache Kommunikation erreichbar ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird statt der Größe eine andere Größe verwendet, insbesondere also derart umgeschaltet wird, dass statt des Istwerts der physikalischen Größe des jeweiligen Antriebs der Istwert einer anderen physikalischen Größe des jeweiligen Antriebs verwendet wird und dass statt des Sollwerts der physikalischen Größe des jeweiligen Antriebs der Sollwert der anderen physikalischen Größe des jeweiligen Antriebs verwendet wird. Von Vorteil ist dabei, dass eine verbesserte Regelung erzielbar ist. Abhängig von der jeweiligen Anwendung ist somit ein Regelverfahren anwendbar, das eine verbesserte Regelgüte aufweist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird von der Verwendung der Größe auf die Verwendung einer anderen Größe umgeschaltet, insbesondere also durch das Umschalten bewirkt wird, dass statt des Istwerts der

physikalischen Größe des jeweiligen Antriebs der Istwert einer anderen physikalischen Größe des jeweiligen Antriebs verwendet wird und dass statt des Sollwerts der physikalischen Größe des jeweiligen Antriebs der Sollwert der anderen physikalischen Größe des jeweiligen Antriebs verwendet wird. Von Vorteil ist dabei, dass das für die jeweils vorgesehene Anwendung, also Applikation, das jeweils beste Verfahren anwendbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die jeweilige Größe die jeweilige Position oder das jeweilige Drehmoment des jeweiligen Antriebs. Von Vorteil ist dabei, dass zwischen zwei verschiedenen Regelverfahren das bessere auswählbar ist, also das für die jeweilige

Applikation, wie Maschine oder Anlage, jeweils bessere.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Regler der Antriebe und/oder die Regler des übergeordneten Rechners jeweils lineare Regler sind, insbesondere einen Pl-Regler auf. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Realisierung ermöglicht ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der jeweilige Antrieb einen von einem jeweiligen Umrichter des Antriebs gespeisten Elektromotor auf, wobei der jeweilige Umrichter die jeweilige Motorspannung stellt. Von Vorteil ist dabei, dass die Drehzahl des Elektromotors mittels des Umrichters des Antriebs regelbar ist. Hierzu stellt der Umrichter die Motorspannung, wobei der Drehmomentistwert des Antriebs bestimmt wird. Dieser Drehmomentistwert wird an den übergeordneten Rechner übertragen und dort auf den zugehörigen Drehmomentsollwert hin geregelt, indem der Geschwindigkeitssollwert für den jeweiligen Antrieb entsprechend gestellt wird. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die von den Antrieben angetriebenen Wellen formschlüssig miteinander gekoppelt, insbesondere mittels Zahnrädern, oder kraftschlüssig gekoppelt sind, insbesondere mittels Reibschluss. Von Vorteil ist dabei, dass keine

Verspannungskräfte sich aufbauen, da beim einem eventuellen„Vorauseilen" eines der Antriebe dessen Drehmoment ansteigt und somit dadurch vom übergeordneten Rechner die Geschwindigkeitssollwertvorgabe entsprechend heruntergeregelt wird.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird bei dem System keine Master-Slave-Regelung ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass keine Querkommunikation der Antriebe untereinander notwendig ist.

Wichtige Merkmale bei dem Verfahren zum Betreiben eines Systems mit Antrieben und übergeordnetem Rechner sind, dass jeder Antrieb einen umrichtergespeisten Elektromotor aufweist, wobei der jeweilige Antrieb ein Mittel zur Erfassung einer Geschwindigkeit aufweist, insbesondere jeweilige Drehgeschwindigkeit des Rotors des Elektromotors, wobei der jeweilige Umrichter einen jeweiligen Regler aufweist, welcher den jeweiligen Geschwindigkeitsistwert auf einen jeweiligen Geschwindigkeitssollwert hin regelt, indem die Motorspannung des jeweiligen Elektromotors entsprechend gestellt wird, wobei der jeweilige Drehmomentistwert im Antrieb bestimmt wird und an den übergeordneten Rechner mittels Datenbusverbindung übertragen wird, wobei der jeweilige Geschwindigkeitssollwert von einem Regler des übergeordneten Rechners als Stellwert bestimmt wird, indem der jeweilige Drehmomentistwert auf einen jeweiligen Drehmomentsollwert hin geregelt wird, wobei der jeweilige Drehmomentsollwert als Funktion der Drehmomentistwerte bestimmt wird, insbesondere wobei die jeweiligen Drehmomentsollwerte dem Mittelwert aller Drehmomentistwerte entsprechen oder

wobei die jeweiligen Drehmomentsollwerte einem jeweiligen Anteil der Summe aller Drehmomentistwerte entsprechen.

Von Vorteil ist dabei, dass die Verteilung der Datenübertragungsrate zwischen dem

übergeordneten Rechner und dem jeweiligen Antrieb gleichmäßig ist. Außerdem ist keine Querkommunikation zwischen den Antrieben notwendig. Somit ist eine besonders einfache Realisierung erreichbar.

Wichtige Merkmale bei dem System zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens sind, dass keine Master-Slave-Regelung betrieben wird oder betreibbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass alle Antriebe gleichwertig sind, insbesondere auch hinsichtlich der für die Regelung notwendigen Datenübertragungsrate und ihrem jeweiligen Anteil am gesamten Datenstrom.

Von Vorteil ist dabei weiter, dass es im Gegensatz zur Master-Slave-Regelung

erfindungsgemäß keine Querkommunikation innerhalb der Umrichter gibt, sondern alle

Umrichter gleichermaßen von der übergeordneten Steuerung angesteuert werden und somit die Datenübertragungsrate gleichmäßig ist, insbesondere auch gleichmäßig verteilt ist .

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der übergeordnete Rechner ein Umschaltmittel auf, insbesondere zur Umschaltung zwischen der Verwendung der ersten Größe und der anderen Größe, insbesondere bei dem Regelverfahren. Von Vorteil ist dabei, dass ein Umschalten zwischen der Verwendung der beiden verschiedenen Größen, wie Drehmoment und Position, ermöglicht ist, insbesondere im laufenden Betrieb.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen

Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe. Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:

In der Figur 1 ist ein erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel schematisch skizziert. Dabei sind zwei Antriebe (2, 3) mechanisch gekoppelt vorgesehen.

Der erste Antrieb 2 weist einen umrichtergespeisten Elektromotor auf, der abtriebsseitig direkt oder über ein Getriebe ein erstes Zahnrad 4 antreibt, dessen Verzahnung im Eingriff steht mit der Verzahnung eines Sonnenrads 5, insbesondere also Zentralrads.

Die Verzahnung des Sonnenrads 5 wiederum steht mit der Verzahnung eines zweiten

Zahnrades 6 im Eingriff, welches direkt oder über ein Getriebe von einem umrichtergespeisten Elektromotor eines zweiten Antriebs 3 angetrieben wird. Jeder Umrichter weist eine Reglereinheit auf.

Dabei regelt die Reglereinheit des ersten Antriebs 2 den Geschwindigkeitsistwert V1_lst auf einen Geschwindigkeitssollwert V1_Soll hin, indem sie einen Stellwert entsprechend stellt, insbesondere die Motorspannung für den Elektromotor des ersten Antriebs 2. Außerdem wird von der Reglereinheit des ersten Antriebs 2 der Drehmomentistwert M1_lst bestimmt und über einen Datenbus an einen übergeordneten Rechner 1 , also zentrale Steuerung, übertragen. Ebenso wird der Geschwindigkeitsistwert V1_lst an die zentrale Steuerung übertragen. Von der zentralen Steuerung wird der Geschwindigkeitssollwert V1_Soll dem ersten Antrieb über den Datenbus übermittelt und vorgegeben.

Ebenso regelt die Reglereinheit des zweiten Antriebs 3 den Geschwindigkeitsistwert V2_lst auf einen Geschwindigkeitssollwert V2_Soll hin, indem sie einen Stellwert entsprechend stellt, insbesondere die Motorspannung für den Elektromotor des zweiten Antriebs 3. Außerdem wird von der Reglereinheit des ersten Antriebs 2 der Drehmomentistwert M1_lst bestimmt und über einen Datenbus an einen übergeordneten Rechner 1 , also zentrale Steuerung, übertragen. Ebenso wird der Geschwindigkeitsistwert V1_lst an die zentrale Steuerung übertragen. Von der zentralen Steuerung wird der Geschwindigkeitssollwert V1_Soll dem ersten Antrieb über den Datenbus übermittelt und vorgegeben. Der übergeordnete Rechner 1 weist den jeweiligen Antrieben (2, 3) zugeordnete Regler auf.

Ein erster dieser Regler regelt den Drehmomentistwert M1_lst des ersten Antriebs M1_lst auf einen Drehmomentsollwert M1_Soll hin, indem er als Stellwert den Geschwindigkeitssollwert V1_Soll stellt.

Ein zweiter dieser Regler regelt den Drehmomentistwert M2_lst des zweiten Antriebs M2_lst auf einen Drehmomentsollwert M2_Soll hin, indem er als Stellwert den

Geschwindigkeitssollwert V2_Soll stellt.

Die Drehmomentsollwerte (M1_Soll, M_2_Soll) bestimmt der zentrale Rechner beispielsweise als Funktion der Drehmomentistwerte (M1_lst, M2_lst).

Im Ausführungsbeispiel ist eine gleichmäßige Aufteilung das Ziel, also gilt:

M1_Soll = ( M1_lst + M2_lst ) / 2

M2_Soll = ( M1_lst + M2_lst ) / 2

In anderen Ausführungsbeispielen werden die Drehmomentsollwerte der Antriebe mit anderen Funktionen bestimmt, wie beispielsweise

M1_Soll = a ^* M1_lst + b ^* M2_lst

M2_Soll = c ^* M1_lst +d ^* M2_lst wobei a, b, c, d Anteilsfaktoren sind, insbesondere jeweils eine rationale Zahl zwischen 0 und 1 .

Alternativ ist auch jeweils eine allgemeine Funktion verwendbar gemäß: M1_Soll = f1 ( M1_lst, M2_lst )

M2_Soll = f2( M1_lst, M2_lst ) wobei f1 und f2 jeweilige Funktionen sind. Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist statt der formschlüssigen Kopplung der Antriebe eine kraftschlüssige oder andersartige mechanische Kopplung der Antriebe vorgesehen.

Außerdem ist auch eine größere Anzahl von Antrieben einsetzbar, wobei die Regelung kaskadiert ausgeführt ist. Dabei wird also im übergeordneten Rechner 1 ein dem jeweiligen Antrieb zugeordneter Drehmomentsollwert bestimmt gemäß M1_Soll = f1 ( M1_lst, M2_lst, ...Mijst, MNJst )

M2_Soll = f2(M1_lst, M2_lst, ...Mijst, MNJst)

Mi_Soll = fi(M1_lst, M2_lst, ...Mijst, MNJst) MN_Soll = fN(M1 Jst, M2Jst, ...Mijst, MNJst)

Wobei die Antriebe mit der Laufvariablen i nummeriert sind, welche von 1 bis N läuft.

Aus der jeweiligen Drehmomentsollwertvorgabe und dem jeweiligen Drehmomentistwert des jeweiligen Antriebs wird mittels eines jeweiligen Reglers des übergeordneten Rechners 1 ein jeweiliger Geschwindigkeitssollwert bestimmt, der an den jeweiligen Antrieb übertragen wird, dessen Regler seinen jeweiligen Geschwindigkeitsistwert auf den vom übergeordneten Rechner 1 übertragenen Geschwindigkeitssollwert hin regelt. Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird statt der in Figur 1 genannten Größe„Drehmoment" eine andere physikalische Größe verwendet, beispielsweise die„Position", insbesondere also Lage, des jeweiligen Antriebs.

Hierzu weist jeder Antrieb einen Positionserfassungssensor auf. Bei rotativen Elektromotoren wird hier ein üblicher Winkelsensor im oder am Elektromotor des Antriebs jeweils eingebaut oder angebaut. Die erfassten Winkelwerte stellen die Istwerte der Position dar.

Wie in Figur 2 gezeigt, werden von dem ersten Antrieb 2 dessen jeweils aktuell erfasste Positionswerte X1 JST an den übergeordneten Rechner 1 übertragen und einem dortigen Regler zugeführt, welcher den Geschwindigkeitssollwert V1_Soll für den ersten Antrieb bestimmt.

Ebenso werden von dem zweiten Antrieb 3 dessen jeweils aktuell erfasste Positionswerte X2JST an den übergeordneten Rechner 1 übertragen und einem dortigen weiteren Regler zugeführt, welcher den Geschwindigkeitssollwert V2_Soll für den zweiten Antrieb bestimmt.

Dabei wird der Sollwert X1_SOLL für den ersten Regler als Funktion der beiden

Positionswerte X1JST und X2JST bestimmt. Entsprechend wird der Sollwert X2_SOLL für den zweiten Regler als Funktion der Ist-Positionswerte X1JST und X2JST der beiden

Antriebe (2, 3) bestimmt. Dabei sind entsprechende Formeln wie die für Drehmoment oben genannten anwendbar.

Außerdem ist wiederum eine Anwendung auf mehrere Antriebe in analoger Weise erreichbar.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist ein Mittel zum Umschalten zwischen der Ausführung nach Figur 1 und der Ausführung nach Figur 2 in der übergeordneten Steuerung vorhanden.

Somit ist also wahlweise im übergeordneten Rechner 1 eine übergeordnete Lageregelung oder eine übergeordnete Drehmomentenregelung realisierbar. Das Umschalten bewirkt also, dass statt der von den Antrieben (2, 3) an den übergeordneten Rechner 1 gelieferten

Drehmomentistwerte Lageistwerte, also Positionsistwerte, bei der übergeordneten Regelung berücksichtigt werden oder umgekehrt. Die übergeordneten Regelungen bestimmen aber in jedem Fall die Geschwindigkeitssollwertvorgaben für die Antriebe (2, 3).

Besonders vorteilhaft ist das Umschalten zwischen den beiden Regelverfahren im laufenden Betrieb. Bezugszeichenliste

1 übergeordneter Rechner

2 erster Antrieb

3 zweiter Antrieb

4 erstes Zahnrad

5 Sonnenrad

6 zweites Zahnrad

M1_Soll Drehmomentsollwert für ersten Antrieb M2_Soll Drehmomentsollwert für zweiten Antrieb V1_Soll Geschwindigkeitssollwert für ersten Antrieb V2_Soll Geschwindigkeitssollwert für zweiten Antrieb M1_lst Drehmomentistwert für ersten Antrieb M2_ Ist Drehmomentistwert für zweiten Antrieb V1_lst Geschwindigkeitsistwert für ersten Antrieb V2_lst Geschwindigkeitsistwert für zweiten Antrieb