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Patent Searching and Data


Title:
OPTIMIZED OPERATION OF A MACHINE HAVING A PLURALITY OF DRIVES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/038910
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a control device (6) of a machine that monitors a power supply (P1*), which power supply (P1*) is drawn by drives (1a) of the machine via a feed device (2). The control device (6) switches from a normal operation to a special operation, or vice versa, as soon as the power supply (P1*) exceeds an upper switching value (GO) or falls below a lower switching value (GU). In both operating modes, the control device (6) cyclically determines preliminary current setpoint values (I1j*) for the drives (1a) in such a way that operating states of the drives (1a) are approximated to respective basic setpoint values (B1j*) as far as possible. Said control device controls the drives (1a) in both operating modes in accordance with resulting current setpoint values (I1j*). In normal operation, the resulting current setpoint values (I1j *) match the preliminary setpoint values. In special operation, the control device (6) determines a total power (P1) available to the drives (1a). Furthermore, said control device dynamically determines a respective proportional factor (fj) for the drives (1a) by evaluating current nominal and/or actual operating states of the drives (1a). The control device determines the resulting current setpoint values (I1j*) by modifying the preliminary current setpoint values (I1j *) in such a way that only one respective power is obtained by the respective drive (la), said power resulting as a product of the respective proportional factor (fj) and the available total power (PI). The control device (6) implements drive registries (10) for the first drives (1a), to which the basic setpoint values (B1j*) and the basic actual values (B1j) are fed, and by means of which the preliminary first current setpoint values (I1j*) are determined. The drive registries (10) have control characteristics having an integral part. The preliminary first current setpoint values (I1j*) enter into the determination of the proportional factors (fj).

Inventors:
BITTEROLF DAVID (DE)
RUPPRECHT STEFAN (DE)
WEDEL BERND (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/072199
Publication Date:
February 27, 2020
Filing Date:
August 20, 2019
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
H02P5/74; H02P29/032
Foreign References:
DE4330537A11995-03-16
US20120306413A12012-12-06
DE4330537A11995-03-16
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Claims:
Patentansprüche

1. Betriebsverfahren für eine Maschine, die mehrere erste An triebe (la) aufweist,

- wobei eine Steuereinrichtung (6) der Maschine einen Leis tungsbezug (PI*), den die Maschine über eine zumindest die ersten Antriebe (la) mit elektrischer Energie versorgende Einspeiseeinrichtung (2) bezieht, überwacht,

- wobei die Steuereinrichtung (6) die Maschine von einem Nor malbetrieb in einen Sonderbetrieb umschaltet, sobald der Leistungsbezug (PI*) einen oberen Umschaltwert (GO) über schreitet, und die Maschine vom Sonderbetrieb in den Nor malbetrieb umschaltet, sobald der Leistungsbezug (PI*) ei nen unteren Umschaltwert (GU) unterschreitet,

- wobei die Steuereinrichtung (6) sowohl im Normalbetrieb als auch im Sonderbetrieb zyklisch für die ersten Antriebe (la) unter Verwendung eines für den jeweiligen Zyklus gültigen ersten Basissollwertes (Blj*) des jeweiligen ersten An triebs (la) einen jeweiligen vorläufigen ersten Stromsoll wert ( 11j * ) ermittelt,

- wobei die Steuereinrichtung (6) sowohl im Normalbetrieb als auch im Sonderbetrieb die vorläufigen ersten Stromsollwerte ( 11j * ) derart ermittelt, dass ein Betriebszustand des je weiligen ersten Antriebs (la) dem jeweiligen ersten Basis sollwert (Blj*) so weit wie möglich angenähert wird,

- wobei die Steuereinrichtung (6) die ersten Antriebe (la) sowohl im Normalbetrieb als auch im Sonderbetrieb entspre chend einem jeweiligen resultierenden ersten Stromsollwert ( 11j * , Ilj*') ansteuert,

- wobei im Normalbetrieb die resultierenden ersten Stromsoll werte (Ilj*') mit den jeweiligen vorläufigen ersten Strom sollwerten (Ilj*) übereinstimmen,

- wobei die Steuereinrichtung (6) im Sonderbetrieb

-- eine für die ersten Antriebe (la) in ihrer Gesamtheit verfügbare Gesamtleistung (PI) ermittelt,

-- unter Auswertung von aktuellen Soll- und/oder Ist-Be- triebszuständen der ersten Antriebe (la) für die ersten Antriebe (la) dynamisch einen jeweiligen Anteilsfaktor (fj) ermittelt und

-- die resultierenden ersten Stromsollwerte (Ilj*') durch Modifikation der vorläufigen ersten Stromsollwerte

(Ilj*) derart ermittelt, dass vom jeweiligen ersten An trieb (la) nur eine jeweilige Leistung bezogen wird, die sich als Produkt des jeweiligen Anteilsfaktors (fj) und der verfügbaren Gesamtleistung (PI) ergibt,

- wobei die Steuereinrichtung (6) für die ersten Antriebe (la) jeweils einen Antriebsregler (10) implementiert, dem der jeweilige erste Basissollwert (Blj*) und ein jeweils korrespondierender erster Basisistwert (Blj) zugeführt wer den und mittels dessen die Steuereinrichtung (6) den jewei ligen vorläufigen ersten Stromsollwert (Ilj*) ermittelt,

- wobei die Antriebsregler (10) eine Regelcharakteristik mit einem Integralanteil aufweisen, insbesondere als PI-Regler realisiert sind, und

- wobei die vorläufigen ersten Stromsollwerte (Ilj*) in die Ermittlung der Anteilsfaktoren (fj) eingehen.

2. Betriebsverfahren nach Anspruch 1,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

dass die Summe der Anteilsfaktoren (fj) stets den Wert 1 ergibt .

3. Betriebsverfahren nach Anspruch 1 oder 2,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

- dass die Steuereinrichtung (6) sowohl im Normalbetrieb als auch im Sonderbetrieb zyklisch für eine Anzahl von über die Einspeiseeinrichtung (2) mit elektrischer Energie versorg ten zweiten Antrieben (lb) unter Verwendung eines für den jeweiligen Zyklus gültigen zweiten Basissollwertes (B2i*) des jeweiligen zweiten Antriebs (lb) einen jeweiligen zwei ten Stromsollwert (I2i*) ermittelt und den jeweiligen zwei ten Antrieb (lb) entsprechend dem jeweiligen zweiten Strom sollwert (I2i*) ansteuert,

- dass die Steuereinrichtung (6) die zweiten Stromsollwerte (I2i*) sowohl im Normalbetrieb als auch im Sonderbetrieb derart ermittelt, dass ein Betriebszustand des jeweiligen zweiten Antriebs (lb) dem jeweiligen zweiten Basissollwert (B2i*) so weit wie möglich angenähert wird, und

- dass die Steuereinrichtung (6) die für die ersten Antriebe (la) in ihrer Gesamtheit verfügbare Gesamtleistung (PI) an hand eines Leistungsgrenzwertes (PG) der Einspeiseeinrich tung (2) und einer zweiten Leistung (P2) ermittelt, welche von den zweiten Antrieben (lb) über die Einspeiseeinrich tung (2) aktuell bezogen wird.

4. Betriebsverfahren nach Anspruch 3,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

dass die Steuereinrichtung (6) mindestens einen dritten An trieb (lc) der Maschine in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Maschine als ersten Antrieb (la) oder als zweiten Antrieb (lb) behandelt.

5. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

dass die Steuereinrichtung (6) die Anteilsfaktoren (fj) der art ermittelt, dass der jeweilige Anteilsfaktor (fj) für den jeweiligen ersten Antrieb (la) gleich dem Verhältnis eines von dem jeweiligen ersten Antrieb (la) aufzubringenden Soll moments (Mj*) zur Summe (M*) der von den ersten Antrieben (la) insgesamt aufzubringenden Sollmomente (Mj*) ist.

6. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

dass die Steuereinrichtung (6) die Anteilsfaktoren (fj) der art ermittelt, dass der jeweilige Anteilsfaktor (fj) für den jeweiligen ersten Antrieb (la) gleich dem Verhältnis eines für den jeweiligen ersten Antrieb (la) bestimmten Produkts (Plj*) zur Summe (PI*) von für die ersten Antriebe (la) ins gesamt bestimmten Produkten (Plj*) ist und dass das jeweilige Produkt (Plj*) durch ein von dem jeweiligen ersten Antrieb (la) aufzubringendes Sollmoment (Mj*) und eine Drehzahl (nj*, nj ) des jeweiligen ersten Antriebs (la) bestimmt ist.

7. Betriebsverfahren nach Anspruch 6,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

dass die Drehzahl (nj*, nj ) des jeweiligen ersten Antriebs (la) die Solldrehzahl (nj*) oder die Istdrehzahl (nj) des je weiligen ersten Antriebs (la) ist.

8. Betriebsverfahren nach Anspruch 6 oder 7,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

dass die Steuereinrichtung (6) immer dann, wenn die jeweilige Drehzahl (nj*, nj ) eines ersten Antriebs (la) unterhalb einer jeweiligen Minimaldrehzahl (nO) oberhalb von 0 liegt, zur Er mittlung des jeweiligen Produkts (Plj*) die jeweilige Dreh zahl (nj*, nj ) durch die jeweilige Minimaldrehzahl (nO) er setzt und/oder dass die Steuereinrichtung (6) immer dann, wenn das für einen jeweiligen ersten Antrieb (la) ermittelte jeweilige Produkt (Plj*) unterhalb eines jeweiligen Minimal produktwertes (PO) oberhalb von 0 liegt, im Rahmen der Er mittlung der Anteilsfaktoren (fj) das jeweilige Produkt

(Plj*) durch den jeweiligen Minimalproduktwert (PO) ersetzt.

9. Steuerprogramm für eine Steuereinrichtung (6) für eine Ma schine, die mehrere erste Antriebe (la) aufweist, wobei das Steuerprogramm Maschinencode (8) aufweist, der von der Steu ereinrichtung (6) abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes (8) durch die Steuereinrichtung (6) bewirkt, dass die Steuereinrichtung (6) die Maschine gemäß einem Be triebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche betreibt.

10. Steuereinrichtung für eine Maschine, die mehrere erste Antriebe (la) aufweist, wobei die Steuereinrichtung mit einem Steuerprogramm (7) nach Anspruch 9 programmiert ist, so dass die Steuereinrichtung die Maschine gemäß einem Betriebsver fahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 betreibt.

11. Maschine,

- wobei die Maschine mehrere erste Antriebe (la) aufweist, - wobei die Maschine eine Einspeiseeinrichtung (2) aufweist, über welche zumindest die ersten Antriebe (le ) mit elektri- scher Energie versorgt werden,

- wobei die Maschine eine Steuereinrichtung (6) aufweist, welche die ersten Antriebe (la) steuert,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

dass die Steuereinrichtung (6) gemäß Anspruch ] 0 ausgebildet ist .

Description:
Beschreibung

Optimierter Betrieb einer Maschine mit mehreren Antrieben

Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Betriebsverfah ren für eine Maschine, die mehrere erste Antriebe aufweist,

- wobei eine Steuereinrichtung der Maschine einen Leistungs bezug, den die Maschine über eine zumindest die ersten An triebe mit elektrischer Energie versorgende Einspeiseein richtung bezieht, überwacht,

- wobei die Steuereinrichtung die Maschine von einem Normal betrieb in einen Sonderbetrieb umschaltet, sobald der Leis tungsbezug einen oberen Umschaltwert überschreitet, und die Maschine vom Sonderbetrieb in den Normalbetrieb umschaltet, sobald der Leistungsbezug einen unteren Umschaltwert unter schreitet,

- wobei die Steuereinrichtung sowohl im Normalbetrieb als auch im Sonderbetrieb zyklisch für die ersten Antriebe un ter Verwendung eines für den jeweiligen Zyklus gültigen ersten Basissollwertes des jeweiligen ersten Antriebs einen jeweiligen vorläufigen ersten Stromsollwert ermittelt,

- wobei die Steuereinrichtung sowohl im Normalbetrieb als auch im Sonderbetrieb die vorläufigen ersten Stromsollwerte derart ermittelt, dass ein Betriebszustand des jeweiligen ersten Antriebs dem jeweiligen ersten Basissollwert so weit wie möglich angenähert wird,

- wobei die Steuereinrichtung die ersten Antriebe sowohl im Normalbetrieb als auch im Sonderbetrieb entsprechend einem jeweiligen resultierenden ersten Stromsollwert ansteuert,

- wobei im Normalbetrieb die resultierenden ersten Stromsoll werte mit den jeweiligen vorläufigen ersten Stromsollwerten übereinstimmen,

- wobei die Steuereinrichtung im Sonderbetrieb eine für die ersten Antriebe in ihrer Gesamtheit verfügbare Gesamtleis tung ermittelt.

Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einem Steu erprogramm für eine Steuereinrichtung für eine Maschine, die mehrere erste Antriebe aufweist, wobei das Steuerprogramm Ma schinencode aufweist, der von der Steuereinrichtung abarbeit bar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Steuereinrichtung bewirkt, dass die Steuereinrichtung die Ma schine gemäß einem derartigen Betriebsverfahren betreibt.

Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer Steu ereinrichtung für eine Maschine, die mehrere erste Antriebe aufweist, wobei die Steuereinrichtung mit einem derartigen Steuerprogramm programmiert ist, so dass die Steuereinrich tung die Maschine gemäß einem derartigen Betriebsverfahren betreibt .

Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer Ma schine,

- wobei die Maschine mehrere erste Antriebe aufweist,

- wobei die Maschine eine Einspeiseeinrichtung aufweist, über welche zumindest die ersten Antriebe mit elektrischer Ener gie versorgt werden,

- wobei die Maschine eine derartige Steuereinrichtung auf weist, welche die ersten Antriebe steuert.

Maschinen weisen oftmals mehrere elektrische Antriebe auf, die über eine gemeinsame Einspeiseeinrichtung - beispielswei se einen Gleichrichter mit nachgeordnetem Spannungszwischen- kreis - mit elektrischer Energie versorgt werden. Die Ein speiseeinrichtung muss derart dimensioniert und betrieben werden, dass ihre momentane Maximalleistung - d.h. diejenige Leistung welche die Einspeiseeinrichtung den Antrieben zur Verfügung stellen kann - immer größer ist als die Summe der Leistungen ist, welche die Antriebe momentan tatsächlich über die Einspeiseeinrichtung beziehen.

Die von den Antrieben insgesamt geforderte Leistung schwankt während des Betriebs der Maschine oftmals in erheblichem Um fang. Beispielsweise bei einer Werkzeugmaschine ist insbeson dere vor und nach einem Werkzeugwechsel die geforderte Leis tung sehr groß, da in diesem Fall alle lagegeregelten Achsen gleichzeitig beschleunigen oder bremsen und weiterhin oftmals auch drehzahlgeregelte Spindeln herunter- oder herauffahren . Während der übrigen Bearbeitungszeit ist die insgesamt gefor derte Leistung oftmals viel niedriger.

Die Einspeiseeinrichtung muss in der Lage sein, jederzeit al le Antriebe mit der erforderlichen elektrischen Energie zu versorgen. Kann die Einspeiseeinrichtung die erforderliche Leistung auch nur kurzzeitig nicht bereitstellen, so kommt es zu einer Unterspannung des Spannungszwischenkreises . In der Folge dieses Spannungseinbruchs kommt es zum Stillstand der gesamten Maschine. Es muss die Spannung des Zwischenkreises wieder hochgefahren werden. Erst danach kann der Betrieb der Maschine fortgesetzt werden.

Um diesen Fehlerfall zu vermeiden, sind im Stand der Technik verschiedene Lösungen bekannt.

Zum einen ist es bekannt, die Einspeiseeinrichtung entspre chend groß zu dimensionieren. Diese Lösung ist zum einen mit entsprechend hohen Kosten verbunden, sowohl für die Beschaf fung der Maschine und deren Komponenten als solche als auch für den Betrieb. Zum anderen ist die Einspeiseeinrichtung auch entsprechend voluminös.

Im Falle einer derartigen Dimensionierung wird den Antrieben von der Einspeiseeinrichtung während eines Großteils der Be triebszeit der Maschine nur ein Bruchteil der möglichen Leis tung zugeführt. Die Leistungsreserven der Einspeiseeinrich tung bleiben die meiste Zeit ungenutzt.

Aus diesem Grund ist es zum anderen bekannt, die Einspeise einrichtung zwar kleiner zu dimensionieren, den Leistungsbe darf der Antriebe aber zu überwachen. Insbesondere ist es bei manchen Antrieben möglich, eine gewisse Regelabweichung zu tolerieren. Dies sind in der Wortwahl der vorliegenden Erfin dung die ersten Antriebe. Bei anderen Antrieben ist die Tole- rierung einer Regelabweichung nicht möglich. Dies sind in der Wortwahl der vorliegenden Erfindung die zweiten Antriebe.

Insbesondere bei drehzahlgeregelten Antrieben ist es oftmals möglich, eine Regelabweichung zu tolerieren. Aber auch bei lagegeregelten Antrieben kann zumindest in manchen Fällen ei ne Regelabweichung toleriert werden. Wenn in einem derartigen Fall die Leistungsanforderungen der Antriebe in ihrer Summe die Kapazität der Einspeiseeinrichtung übersteigen, werden nur diejenigen Antriebe, bei denen eine Regelabweichung nicht toleriert werden kann, normal betrieben. Bei den anderen An trieben, also denjenigen Antrieben, bei denen eine gewisse Regelabweichung tolerierbar ist, wird den Antrieben ein fes ter Prozentsatz der Restleistung zugewiesen, welche die Ein speiseeinrichtung diesen Antrieben insgesamt zur Verfügung stellen kann. Wenn also - beispielsweise - die Einspeiseein richtung maximal 100 kW zur Verfügung stellen kann und dieje nigen Antriebe, bei denen eine Regelabweichung nicht tole rierbar ist, 70 kW benötigen, beträgt die Restleistung 30 kW. Diese 30 kW werden gemäß fest vorgegebener Prozentsätze - beispielsweise zu gleichen Teilen - denjenigen Antrieben zu gewiesen, bei denen die Regelabweichung tolerierbar ist. Wenn beispielsweise drei derartige Antriebe vorhanden sind, werden jedem derartigen Antrieb 10 kW zugewiesen.

Im Stand der Technik wird diesen Antrieben also statisch ein gewisser prozentualer Anteil an der für diese Antriebe ver fügbaren Gesamtleistung zugewiesen. Die zugewiesene Leistung kann zwar mit der verfügbaren Gesamtleistung variieren. Der (relative) Anteil als solcher, also das Verhältnis der je weils einem derartigen Antrieb zugeordneten Leistung zur ver fügbaren Gesamtleistung, bleibt aber stets konstant.

Durch die Vorgehensweise des Standes der Technik kann es ge schehen, dass die verfügbare Gesamtleistung ineffizient ver teilt wird. Insbesondere kann es geschehen, dass einer oder mehrere dieser Antriebe die dem jeweiligen Antrieb zugeordne te Leistung nicht ausschöpft bzw. ausschöpfen. Um bei dem obigen Beispiel mit 30 kW zu bleiben, die gleichmäßig auf drei Antriebe verteilt werden: Es kann beispielsweise gesche hen, dass von diesen drei Antrieben einer 6 kW anfordert, ein anderer 8 kW und der dritte 20 kW, zusammen also 34 kW. Bei einer gleichmäßigen Verteilung der insgesamt verfügbaren 30 kW auf die drei Antriebe würden die drei Antriebe 6 kW, 8 kW und 10 kW erhalten, zusammen also 24 kW. Die Einspeiseein richtung könnte also noch 6 kW mehr Leistung liefern. Dennoch wird die dem dritten dieser drei Antriebe zugewiesene Leis tung nicht auf 16 kW begrenzt, sondern auf 10 kW.

Aus der DE 43 30 537 Al ist ein System bekannt, bei dem ein Umrichter über eine Gleichrichtereinheit mit einem Wechsel stromnetz verbunden ist, wobei weiterhin die Gleichrichter einheit einen Zwischenkreis speist, an den mehrere Wechsel richter angeschlossen sind. Es werden jederzeit die aktuelle Leistung und die maximal mögliche Leistung ermittelt und dar aus die Auslastung der Gleichrichtereinheit ermittelt. Ist die Auslastung zu hoch, werden die von den Antrieben bezoge nen Leistungen reduziert. Hierbei kann nach Bedarf bezüglich aller Antriebe eine gleichmäßige Reduzierung der bezogenen Leistung oder nur bezüglich bestimmter Antriebe eine Reduzie rung der bezogenen Leistung erfolgen. Weiterhin kann eine Ko ordinierung durch eine übergeordnete Steuereinrichtung erfol gen. Es ist möglich, dass die Antriebe aufgrund von Betriebs sollwerten vorausschauend ihren Leistungsbedarf ermitteln und an die übergeordnete Steuereinrichtung übermitteln. Diese be rücksichtigt die übermittelten Werte im Rahmen der Ermittlung der erwarteten Auslastung der Gleichrichtereinheit.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Mög lichkeiten zu schaffen, mittels derer eine bessere Ausnutzung der von der Einspeiseeinrichtung zur Verfügung stellbaren Leistung bewirkt wird.

Die Aufgabe wird durch ein Betriebsverfahren mit den Merkma len des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Betriebsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 8.

Erfindungsgemäß wird ein Betriebsverfahren der eingangs ge nannten Art dadurch ausgestaltet, dass die Steuereinrichtung im Sonderbetrieb

- unter Auswertung von aktuellen Soll- und/oder Ist-Betriebs- zuständen der ersten Antriebe für die ersten Antriebe dyna misch einen jeweiligen Anteilsfaktor ermittelt und

- die resultierenden ersten Stromsollwerte durch Modifikation der vorläufigen ersten Stromsollwerte derart ermittelt, dass vom jeweiligen ersten Antrieb nur eine jeweilige Leis tung bezogen wird, die sich als Produkt des jeweiligen An teilsfaktors und der verfügbaren Gesamtleistung ergibt.

Weiterhin implementiert die Steuereinrichtung für die ersten Antriebe jeweils einen Antriebsregler, dem der jeweilige ers te Basissollwert und ein jeweils korrespondierender erster Basisistwert zugeführt werden und mittels dessen die Steuer einrichtung den jeweiligen vorläufigen ersten Stromsollwert ermittelt. Die Antriebsregler weisen eine Regelcharakteristik mit einem Integralanteil auf. Insbesondere können sie als PI- Regler realisiert sein. Die vorläufigen ersten Stromsollwerte gehen in die Ermittlung der Anteilsfaktoren ein.

Der jeweilige Anteilsfaktor wird also nicht einmalig vorab statisch bestimmt, sondern dynamisch anhand des jeweiligen Betriebszustands der Maschine. Dadurch kann insbesondere in manchen Betriebszuständen der Maschine eine Reduzierung der den ersten Antrieben zugeführten Leistungen ganz vermieden werden und in anderen Fällen zumindest ein optimierter Be trieb erfolgen. Aufgrund der Ermittlung der Anteilsfaktoren unter Berücksichtigung der vorläufigen ersten Stromsollwerte, wobei diese wiederum unter Verwertung eines Integralanteils des übergeordneten Reglers ermittelt werden, kann erreicht werden, dass ein bestimmter erster Antrieb, für den zunächst nur ein geringer Anteilsfaktor ermittelt wird, seinen An teilsfaktor nach und nach vergrößert und dadurch einen „Rück- stand", den er anfänglich gegenüber anderen ersten Antrieben erhält, später wieder aufholt.

Die Summe der Anteilsfaktoren ergibt vorzugsweise stets den Wert 1. Dadurch wird die verfügbare Gesamtleistung, die den ersten Antrieben von der Einspeiseeinrichtung insgesamt zur Verfügung gestellt werden kann, vollständig ausgenutzt.

Es ist möglich, dass alle Antriebe der Maschine erste Antrie be im Sinne der vorliegenden Erfindung sind. Alternativ ist es möglich, dass die Maschine zusätzlich eine Anzahl von zweiten Antrieben aufweist, die ebenfalls über die Einspeise einrichtung mit elektrischer Energie versorgt werden, bei de nen die von den zweiten Antrieben bezogenen Leistungen jedoch nicht reduziert werden dürfen. In diesem Fall ist das erfin dungsgemäße Betriebsverfahren derart ausgestaltet,

- dass die Steuereinrichtung sowohl im Normalbetrieb als auch im Sonderbetrieb zyklisch für die zweiten Antriebe unter Verwendung eines für den jeweiligen Zyklus gültigen zweiten Basissollwertes des jeweiligen zweiten Antriebs jeweils ei nen zweiten Stromsollwert ermittelt und den jeweiligen zweiten Antrieb entsprechend dem jeweiligen zweiten Strom sollwert ansteuert und

- dass die Steuereinrichtung die zweiten Stromsollwerte so wohl im Normalbetrieb als auch im Sonderbetrieb derart er mittelt, dass ein Betriebszustand des jeweiligen zweiten Antriebs dem jeweiligen zweiten Basissollwert so weit wie möglich angenähert wird.

Weiterhin ermittelt die Steuereinrichtung in diesem Fall die für die ersten Antriebe in ihrer Gesamtheit verfügbare Ge samtleistung anhand eines Leistungsgrenzwertes der Einspeise einrichtung und einer zweiten Leistung, welche von den zwei ten Antrieben über die Einspeiseeinrichtung aktuell bezogen wird. Gegebenenfalls kann die Steuereinrichtung in diesem Fall auch den oberen und den unteren Umschaltwert in Abhän gigkeit von diesen Größen ermitteln. Dadurch kann das erfin dungsgemäße Betriebsverfahren auch dann angewendet werden, wenn die Maschine sowohl erste als auch zweite Antriebe auf weist.

Es ist weiterhin möglich, dass die Einstufung eines bestimm ten Antriebs als erster oder als zweiter Antrieb statisch ist. Sie kann aber auch dynamisch sein. Derartige Antriebe werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung als dritte An triebe bezeichnet. Jeden dieser Antriebe behandelt die Steu ereinrichtung in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Maschi ne nach Bedarf als ersten Antrieb oder als zweiten Antrieb. Dadurch ergibt sich eine größere Flexibilität beim Betrieb der Maschine.

Für die Ermittlung der Anteilsfaktoren gibt es verschiedene Möglichkeiten .

Beispielsweise ist es möglich, dass die Steuereinrichtung die Anteilsfaktoren derart ermittelt, dass der jeweilige Anteils faktor für den jeweiligen ersten Antrieb gleich dem Verhält nis eines von dem jeweiligen ersten Antrieb aufzubringenden Sollmoments zur Summe der von den ersten Antrieben insgesamt aufzubringenden Sollmomente ist. Diese Vorgehensweise weist insbesondere den Vorteil auf, dass sie stets sinnvolle An teilsfaktoren liefert.

Alternativ ist es möglich, dass die Steuereinrichtung die An teilsfaktoren derart ermittelt, dass der jeweilige Anteils faktor für den jeweiligen ersten Antrieb gleich dem Verhält nis eines für den jeweiligen ersten Antrieb bestimmten Pro dukts zur Summe von für die ersten Antrieben insgesamt be stimmten Produkte ist und dass das jeweilige Produkt durch ein von dem jeweiligen ersten Antrieb aufzubringendes Sollmo ment und eine Drehzahl des jeweiligen ersten Antriebs be stimmt ist. Diese Vorgehensweise weist insbesondere den Vor teil auf, dass die für die einzelnen ersten Antriebe ermit telten Anteilsfaktoren die Leistungsanforderungen der einzel nen ersten Antriebe widerspiegeln. Die Drehzahl des jeweili- gen ersten Antriebs kann nach Bedarf die Solldrehzahl oder die Istdrehzahl des jeweiligen ersten Antriebs sein.

Im Falle der Ermittlung anhand der Produkte kann es gesche hen, dass ein Anteilsfaktor den Wert 0 annimmt. Insbesondere kann dies geschehen, wenn die Drehzahl des jeweiligen ersten Antriebs 0 ist. In diesem Fall kann auch bei steigendem Soll moment der Anteilsfaktor nicht größer werden. Um diesen Fall zu umgehen, sind zwei verschiedene Vorgehensweisen möglich.

Zum einen ist es möglich, dass die Steuereinrichtung immer dann, wenn die jeweilige Drehzahl eines ersten Antriebs un terhalb einer jeweiligen Minimaldrehzahl oberhalb von 0 liegt, zur Ermittlung des jeweiligen Produkts die jeweilige Drehzahl durch die jeweilige Minimaldrehzahl ersetzt. Zum an deren ist es möglich, dass die Steuereinrichtung immer dann, wenn das für einen jeweiligen ersten Antrieb ermittelte je weilige Produkt unterhalb eines jeweiligen Minimalproduktwer tes oberhalb von 0 liegt, im Rahmen der Ermittlung der An teilsfaktoren das jeweilige Produkt durch den jeweiligen Mi nimalproduktwert ersetzt. Die beiden Vorgehensweisen können auch miteinander kombiniert werden.

Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Steuerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Erfindungsgemäß wird ein Steuerprogramm der eingangs genannten Art derart ausgestal tet, dass die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Steu ereinrichtung bewirkt, dass die Steuereinrichtung die Maschi ne gemäß einem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren betreibt.

Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Erfindungsgemäß wird eine Steuereinrichtung der eingangs genannten Art mit einem erfindungsgemäßen Steuerprogramm programmiert, so dass die Steuereinrichtung die Maschine gemäß einem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren betreibt. Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Maschine mit den Merk malen des Anspruchs 11 gelöst. Erfindungsgemäß ist bei einer Maschine der eingangs genannten Art die Steuereinrichtung er findungsgemäß ausgebildet.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbei spiele, die in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung:

FIG 1 ein Blockschaltbild einer Maschine,

FIG 2 bis 4 Ablaufdiagramme,

FIG 5 einen Regelkreis für einen ersten Antrieb und

FIG 6 bis 9 Ablaufdiagramme .

Gemäß FIG 1 weist eine Maschine zumindest mehrere erste An triebe la auf. In vielen Fällen sind zusätzlich auch zweite Antriebe lb vorhanden, in manchen Fällen - alternativ oder zusätzlich zu den zweiten Antrieben lb - auch dritte Antriebe lc. Die ersten, zweiten und dritten Antriebe la, lb, lc wir ken im Rahmen einer Steuerungsaufgabe zusammen. Die Steue rungsaufgabe kann prinzipiell beliebiger Natur sein. Bei spielsweise können die ersten, zweiten und dritten Antriebe la, lb, lc Bestandteile einer Werkzeugmaschine sein.

Bezüglich der Ausgestaltung und der vom Prinzip her möglichen Betriebsweisen der Antriebe la, lb, lc ist es möglich, dass keine Unterschiede zwischen den verschiedenen Antrieben la, lb, lc bestehen. Die Unterscheidung zwischen den Antrieben la, lb, lc wird deshalb getroffen, weil im Rahmen der techno logischen Aufgabe, die mittels der Maschine gelöst werden soll, die ersten, zweiten und dritten Antriebe la, lb, lc auf unterschiedliche Art und Weise angesteuert werden können oder müssen. Dies wird aus den späteren Ausführungen noch ersicht lich werden. Die Maschine weist weiterhin eine Einspeiseeinrichtung 2 auf. Die Einspeiseeinrichtung 2 kann beispielsweise entsprechend der Darstellung in FIG 1 als Gleichrichter ausgebildet sein, der aus einem (meist dreiphasigen) Versorgungsnetz 3 gespeist wird und Umrichtern 4 der Antriebe la, lb, lc eine Gleich spannung U zuführt. Alternativ kann die Einspeiseeinrichtung 2 als rückspeisefähiger Umrichter ausgebildet sein. Die Um richter 4 setzen die Gleichspannung U wiederum in die Span nungen und Ströme eines (meist dreiphasigen) Drehstromsystems um, mittels dessen die elektrischen Maschinen 5 der Antriebe la, lb, lc gespeist werden. Über die Einspeiseeinrichtung 2 werden die Antriebe la, lb, lc also mit elektrischer Energie versorgt .

Die Maschine weist weiterhin eine Steuereinrichtung 6 auf, welche die ersten Antriebe la sowie - falls vorhanden - auch die zweiten Antriebe lb und die dritten Antriebe lc steuert. Die Steuereinrichtung 6 ist, wie durch die Angabe des Kürzel ,,mR" angedeutet ist, in der Regel softwareprogrammierbar. Die Steuereinrichtung 6 ist daher mit einem Steuerprogramm 7 pro grammiert. Das Steuerprogramm 7 umfasst Maschinencode 8, der von der Steuereinrichtung 6 abarbeitbar ist. Die Programmie rung der Steuereinrichtung 6 mit dem Steuerprogramm 7 bzw. konkret die Abarbeitung des Maschinencodes 8 durch die Steu ereinrichtung 6 bewirkt, dass die Steuereinrichtung 6 die Ma schine gemäß einem Betriebsverfahren betreibt, das nachste hend in Verbindung mit FIG 2 und später auch den weiteren FIG näher erläutert wird.

Gemäß FIG 2 bestimmt die Steuereinrichtung 6 zunächst in ei nem Schritt S1 für jeden dritten Antrieb lc, ob der jeweilige dritte Antrieb lc im Rahmen der nachfolgenden Schritte S2 bis S16 wie ein erster Antrieb la oder wie ein zweiter Antrieb lb behandelt wird. Die Bestimmung kann individuell für jeden einzelnen dritten Antrieb lc erfolgen. Unabhängig davon, ob sie für jeden einzelnen dritten Antrieb lc individuell er folgt oder ob die dritten Antriebe lc gruppenweise als erste oder zweite Antriebe la, lb behandelt werden oder ob alle dritten Antriebe lc gleichermaßen entweder als erste oder als zweite Antriebe la, lb behandelt werden, erfolgt die Bestim mung des Schrittes S1 in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Maschine .

Hierzu ein Beispiel: Man nehme an, die Maschine sei eine Werkzeugmaschine. Die Werkzeugmaschine weise mehrere dreh zahlgeregelte Spindeln auf, mittels derer jeweils ein Werk zeug, welches ein Werkstück bearbeitet, rotiert wird. In die sem Fall sind die Antriebe für die Spindeln erste Antriebe la im Sinne der vorliegenden Erfindung. Man nehme weiterhin an, zu einem bestimmten Zeitpunkt der Bearbeitung werde mittels dreier weiterer Antriebe eines der Werkzeuge relativ zum Werkstück bewegt und befinde sich zu diesem Zeitpunkt im Ein griff mit dem Werkstück. Dann müssen diese Antriebe zu diesem Zeitpunkt als zweite Antriebe lb behandelt werden. Man nehme weiterhin an, mittels dreier weiterer Antriebe werde ein an deres der Werkzeuge relativ zum Werkstück lagegeregelt ver fahren, befinde sich zu diesem Zeitpunkt jedoch nicht im Ein griff mit dem Werkstück. Beispielsweise kann gerade ein Werk zeugwechsel erfolgen. Dann können diese Antriebe zu diesem Zeitpunkt entweder als zweite Antriebe lb oder als erste An triebe la behandelt werden. Zu einem anderen Zeitpunkt kann sich selbstverständlich eine andere Situation ergeben. Bei spielsweise können zu diesem anderen Zeitpunkt beide Werkzeu ge im Eingriff mit dem Werkstück stehen. Dann müssen die An triebe beider Werkzeuge als zweite Antriebe lb behandelt wer den. Zu einem wieder anderen Zeitpunkt können beispielsweise beide Werkzeuge nicht im Eingriff mit dem Werkstück stehen. Dann können die Antriebe beider Werkzeuge alternativ als ers te Antriebe la oder als zweite Antriebe lb behandelt werden. Wird mindestens einer der Antriebe, mittels welcher die Werk zeuge lagegeregelt verfahren werden, je nach Betriebszustand als erster Antrieb la oder als zweiter Antrieb lb behandelt, handelt es sich bei diesem Antrieb um einen dritten Antrieb im Sinne der vorliegenden Erfindung. Wird er stets als zwei ter Antrieb lb behandelt, handelt es sich um einen zweiten Antrieb lb. Es sind natürlich auch andere Maschinen und andere Situatio nen denkbar, in denen dritte Antriebe lc je nach Betriebszu stand der Maschine als erste Antriebe la oder als zweite An triebe lb behandelt werden können. Falls keine dritten An triebe lc vorhanden sind, kann der Schritt S1 ersatzlos ent fallen .

Nachfolgend wird nur noch auf die ersten Antriebe la und die zweiten Antriebe lb eingegangen, nicht aber auf die dritten Antriebe lc. Dies ist dadurch begründet, dass jeder dritte Antrieb lc zwar nicht statisch, aber zum jeweils aktuellen Zeitpunkt jeweils als erster oder zweiter Antrieb la, lb an gesehen werden kann.

In einem Schritt S2 werden der Steuereinrichtung 6 für die zweiten Antriebe lb Basissollwerte B2i* (mit i = 1, 2, ...,

Anzahl der zweiten Antriebe lb) bekannt. Die Basissollwerte B2i* können beispielsweise Lagesollwerte oder Drehzahlsoll werte sein. Sie können beispielsweise durch ein Nutzprogramm 9 bestimmt sein. Im Falle einer Werkzeugmaschine wäre das Nutzprogramm 9 beispielsweise ein Teileprogramm. In vielen Fällen werden der Steuereinrichtung 6 im Schritt S2 weiterhin auch korrespondierende Basisistwerte B2i bekannt. Die Steuer einrichtung 6 ermittelt sodann in einem Schritt S3 unter Ver wendung der Basissollwerte B2i* und - sofern vorhanden - auch der Basisistwerte B2i - für die zweiten Antriebe lb einen je weiligen Stromsollwert I2i*. Die Steuereinrichtung 6 ermit telt den jeweiligen Stromsollwert I2i* derart, dass ein Be triebszustand des jeweiligen zweiten Antriebs lb dem jeweili gen zweiten Basissollwert B2i* so weit wie möglich angenähert wird. Die entsprechende Ermittlung ist Fachleuten allgemein bekannt und muss daher nicht näher erläutert werden.

In einem Schritt S4 steuert die Steuereinrichtung 6 sodann die zweiten Antriebe lb entsprechend dem jeweiligen ermittel ten Stromsollwert I2i* an. Auch die Ansteuerung ist Fachleu ten allgemein bekannt und muss daher nicht näher erläutert werden . In einem Schritt S5 ermittelt die Steuereinrichtung 6 eine zweite Leistung P2. Die zweite Leistung P2 ist diejenige Leistung, welche den zweiten Antriebe lb in ihrer Gesamtheit zugeführt werden muss, damit die zweiten Antriebe lb die durch die Schritte S2 und S3 definierte Betriebsweise ausfüh ren. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 6 für jeden zweiten Antrieb lb die jeweilige Drehzahl (Soll- oder Ist wert) ermitteln und die Drehzahl mit dem von dem jeweiligen zweiten Antrieb lb aufgebrachten Moment multiplizieren. Die ses Produkt entspricht - bis auf einen für alle zweiten An triebe lb einheitlichen konstanten Anpassungsfaktor - direkt der von dem jeweiligen zweiten Antrieb lb bezogenen Leistung. Das Moment kann ohne weiteres aus dem Strom (Soll- oder Ist wert) ermittelt werden.

In einem Schritt S6 ermittelt die Steuereinrichtung 6 sodann eine für die ersten Antriebe la in ihrer Gesamtheit verfügba re Gesamtleistung PI.

Aufgrund des Umstands, dass im vorliegenden Fall das Vorhan densein der zweiten Antriebe lb vorausgesetzt wird, ermittelt die Steuereinrichtung 6 im Schritt S6 zunächst einen Leis tungsgrenzwert PG der Einspeiseeinrichtung 2 und subtrahiert von dem Leistungsgrenzwert PG die zweite Leistung P2. Der Leistungsgrenzwert PG kann der Steuereinrichtung 6 fest vor gegeben sein oder von der Steuereinrichtung 6 beispielsweise anhand von Betriebsparametern der Einspeiseeinrichtung 2 er mittelt werden. Die Differenz ergibt die für die ersten An triebe la verfügbare Gesamtleistung PI.

Falls die zweiten Antriebe lb nicht vorhanden sind, können die Schritte S2 bis S5 ersatzlos entfallen. In diesem Fall kann weiterhin die verfügbare Gesamtleistung PI beispielswei se gleich der Leistung sein, die von der Einspeiseeinrichtung 2 insgesamt zur Verfügung gestellt werden kann, also gleich dem Leistungsgrenzwert PG. Weiterhin ermittelt die Steuereinrichtung 6 im Schritt S6 ei nen oberen Umschaltwert GO und einen unteren Umschaltwert GU. Der obere Umschaltwert GO ist kleiner als die verfügbare Ge samtleistung PI, in der Regel geringfügig kleiner. Dadurch wird erreicht, dass die Steuereinrichtung 6 rechtzeitig vor dem Erreichen der verfügbaren Gesamtleistung PI in den Son derbetrieb übergeht. Der untere Umschaltwert GU kann gleich dem oberen Umschaltwert GO sein. Zumindest ist der untere Um schaltwert GU aber nicht größer als der obere Umschaltwert GO. Vorzugsweise ist der untere Umschaltwert GU kleiner als der obere Umschaltwert GO. Dadurch wird eine Schalthysterese beim Umschalten zwischen Normalbetrieb und Sonderbetrieb er reicht, so dass die Betriebsweise der Maschine insgesamt stabiler ist.

In einem Schritt S7 ermittelt die Steuereinrichtung 6 sodann für die ersten Antriebe la einen Leistungsbezug PI* der ers ten Antriebe la. Der Leistungsbezug PI* ist derjenige Wert, der von den ersten Antrieben la insgesamt angefordert wird.

Er ergibt sich durch die Summe der von den ersten Antrieben la einzeln angeforderten Leistungen. Die angeforderten Leis tungen können beispielsweise - so wie obenstehend für die zweiten Antriebe lb erläutert - durch das Produkt von Sollmo ment und Drehzahl (Soll- oder Istwert) bestimmt sein.

In einem Schritt S8 prüft die Steuereinrichtung 6, ob sie sich in einem Normalbetrieb befindet. Wenn dies der Fall ist, prüft sie weiterhin in einem Schritt S9, ob der Leistungsbe zug PI* den oberen Umschaltwert GO überschreitet. Wenn dies der Fall ist, nimmt die Steuereinrichtung 6 in einem Schritt

510 einen Sonderbetrieb an und führt sodann in einem Schritt

511 denjenigen Teil des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens aus, den sie nur im Sonderbetrieb ausführt. Anderenfalls führt die Steuereinrichtung 6 in einem Schritt S12 denjenigen Teil des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens aus, den sie nur im Normalbetrieb ausführt. Wenn die Steuereinrichtung im Schritt S8 festgestellt hat, dass sie sich im Sonderbetrieb befindet, geht sie zu einem Schritt S13 über. Im Schritt S13 prüft die Steuereinrichtung 6, ob der Leistungsbezug PI* den unteren Umschaltwert GU un terschreitet. Wenn dies der Fall ist, nimmt die Steuerein richtung 6 in einem Schritt S14 den Normalbetrieb an und führt sodann in einem Schritt S15 denjenigen Teil des erfin dungsgemäßen Betriebsverfahrens aus, den sie nur im Normalbe trieb ausführt. Anderenfalls führt die Steuereinrichtung 6 in einem Schritt S16 denjenigen Teil des erfindungsgemäßen Be triebsverfahrens aus, den sie nur im Sonderbetrieb ausführt.

Obenstehend wurde die jeweilige verfügbare Gesamtleistung PI dadurch ermittelt, dass die zweite Leistung P2 der zweiten Antriebe lb vom Leistungsgrenzwert PG subtrahiert wurde. Es ist selbstverständlich ebenso möglich und völlig gleichwer tig, die Summe der zweiten Leistung P2 (oder den zugehörigen Sollwert) und des Leistungsbezugs PI* zu bilden und diese Summe mit dem oberen Umschaltwert GO und dem unteren Um- schaltwert GU zu vergleichen. Der obere Umschaltwert GO und der untere Umschaltwert GU müssen in diesem Fall selbstver ständlich entsprechend angepasst sein.

Nachfolgend wird in Verbindung mit FIG 3 derjenige Teil des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens erläutert, den die Steu ereinrichtung 6 nur im Normalbetrieb ausführt. FIG 3 zeigt also eine mögliche Implementierung der Schritte S12 und S15.

Gemäß FIG 3 werden der Steuereinrichtung 6 in einem Schritt S21 für die ersten Antriebe la Basissollwerte Blj* (mit j =

1, 2, ..., Anzahl der ersten Antriebe la) bekannt. Die Basis sollwerte Blj* können beispielsweise Lagesollwerte oder Mo mentsollwerte sein. Meist handelt es sich um Drehzahlsollwer te. Sie können beispielsweise ebenfalls durch das Nutzpro gramm 9 bestimmt sein. In vielen Fällen werden der Steuerein richtung 6 im Schritt S21 weiterhin auch korrespondierende Basisistwerte Blj bekannt. Die Steuereinrichtung 6 ermittelt sodann in einem Schritt S22 unter Verwendung der Basissoll- werte Blj* und - sofern vorhanden - auch der Basisistwerte Blj - für die ersten Antriebe la einen jeweiligen Stromsoll wert Ilj*. Die Steuereinrichtung 6 ermittelt den jeweiligen Stromsollwert Ilj* derart, dass ein Betriebszustand des je weiligen ersten Antriebs la dem jeweiligen ersten Basissoll wert Blj* so weit wie möglich angenähert wird. Die entspre chende Ermittlung ist Fachleuten allgemein bekannt und muss daher nicht näher erläutert werden. In einem Schritt S23 steuert die Steuereinrichtung 6 sodann die ersten Antriebe la entsprechend den jeweiligen ermittelten Stromsollwerten Ilj* an. Auch die Ansteuerung ist Fachleuten allgemein bekannt und muss daher nicht näher erläutert werden.

Die Schritte S21 bis S23 korrespondieren inhaltlich somit mit den Schritten S2 bis S4. Sie werden jedoch im Gegensatz zu den Schritten S2 bis S4 nicht für die zweiten Antriebe lb ausgeführt, sondern für die ersten Antriebe la.

Nachfolgend wird in Verbindung mit FIG 4 derjenige Teil des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens erläutert, den die Steu ereinrichtung 6 nur im Sonderbetrieb ausführt. FIG 4 zeigt also eine mögliche Implementierung der Schritte Sil und S16.

Gemäß FIG 4 werden im Sonderbetrieb zunächst Schritte S31 und S32 ausgeführt. Die Schritte S31 und S32 korrespondieren 1:1 mit den Schritten S21 und S22 von FIG 3.

In einem Schritt S33 ermittelt die Steuereinrichtung 6 für die ersten Antriebe la jeweils einen Anteilsfaktor fj (mit j = 1, 2, ..., Anzahl der ersten Antriebe la) . Vorzugsweise er mittelt die Steuereinrichtung 6 die Anteilsfaktoren fj stets derart, dass die Summe der Anteilsfaktoren fj den Wert 1 er gibt. Bevorzugte Ermittlungsverfahren für die Anteilsfaktoren fj werden später noch näher erläutert werden. Unabhängig von der konkreten Art und Weise der Ermittlung ermittelt die Steuereinrichtung 6 die Anteilsfaktoren fj jedoch unter Aus wertung von aktuellen Soll- und/oder Ist-Betriebszuständen der ersten Antriebe la. Weiterhin ermittelt die Steuerein richtung 6 die Anteilsfaktoren fj dynamisch.

In einem Schritt S34 bestimmt die Steuereinrichtung 6 sodann für die ersten Antriebe la eine jeweilige Maximalleistung Plj . Die Maximalleistung Plj für den jeweiligen ersten An trieb la ergibt sich als Produkt des jeweiligen Anteilsfak tors fj und der für die ersten Antriebe la verfügbaren Ge samtleistung PI.

In einem Schritt S35 prüft die Steuereinrichtung 6 einzeln für jeden ersten Antrieb la, ob dessen erwarteter Leistungs bezug Plj* - definiert beispielsweise durch die Drehzahl (Sollwert oder Istwert) und den Stromsollwert IIj* des jewei ligen ersten Antriebs la - die für den jeweiligen ersten An trieb la ermittelte Maximalleistung Plj übersteigt. Wenn dies der Fall ist, ermittelt die Steuereinrichtung 6 in einem Schritt S36 durch Modifizieren des im Schritt S32 ermittelten Stromsollwertes IIj* einen für diesen ersten Antrieb la re sultierenden Stromsollwert Ilj*'. Die Modifikation erfolgt derart, dass vom jeweiligen ersten Antrieb la nur eine Leis tung bezogen wird, die gleich der für diesen ersten Antrieb la ermittelten Maximalleistung Plj ist. Anderenfalls über nimmt die Steuereinrichtung 6 in einem Schritt S37 den be reits ermittelten Stromsollwert IIj* als resultierenden

Stromsollwert Ilj*'.

In einem Schritt S38 steuert die Steuereinrichtung 6 die ers ten Antriebe la entsprechend den jeweiligen ermittelten

Stromsollwerten Ilj* an. Der Schritt S38 korrespondiert also mit dem Schritt S23 von FIG 3.

Die im Schritt S32 ermittelten Stromsollwerte Ilj* sind also nur vorläufige Stromsollwerte Ilj*, die entweder - falls für den jeweiligen ersten Antrieb la der Schritt S37 ausgeführt wird - gleich dem für diesen ersten Antrieb la resultierenden Stromsollwert Ilj*' sind oder aber - falls für den jeweiligen ersten Antrieb la der Schritt S36 ausgeführt wird - im

Schritt S36 modifiziert werden.

Die Schritte S21 bis S38 der FIG 3 und 4 stellen, wie bereits erwähnt, Implementierungen der Schritte Sil, S12, S15 und S16 dar. Sie sind also in die Ausführung der Schritte S1 bis S16 von FIG 2 eingebunden. Die Ausführung der Schritte S1 bis S16 von FIG 2 erfolgt jedoch ersichtlich zyklisch. Aufgrund die ses Umstandes sind sowohl die Basissollwerte Blj*, B2i* als auch die Basisistwerte Blj, B2i als auch die Stromsollwerte 11j * , I2i* und die Anteilsfaktoren fj und auch die anderen ermittelten Werte PI, P2, PI* usw. stets nur für den jeweili gen Zyklus gültig. Eine Zykluszeit T liegt meist im einstel ligen Millisekundenbereich, manchmal auch geringfügig darun ter .

FIG 5 zeigt eine Ausgestaltung eines Regelkreises für einen ersten Antrieb la. Die Regelkreise für die zweiten Antriebe lb und gegebenenfalls auch die dritten Antriebe lc können in analoger Weise ausgestaltet sein. Dies ist im Rahmen der vor liegenden Erfindung jedoch von untergeordneter Bedeutung.

Gemäß FIG 5 implementiert die Steuereinrichtung 6 für die ersten Antriebe la jeweils einen Antriebsregler 10. Darge stellt ist dies in FIG 5 - rein beispielhaft - für drei erste Antriebe la. Dem jeweiligen Antriebsregler 10 werden der je weilige Basissollwert Blj* und der jeweils korrespondierende Basisistwert Blj zugeführt. Mittels des jeweiligen Antriebs reglers 10 ermittelt die Steuereinrichtung 6 den jeweiligen vorläufigen Stromsollwert 11j * . Der jeweilige Antriebsregler 10 weist eine Regelcharakteristik mit einem Integralanteil auf. Insbesondere kann er entsprechend der Darstellung in FIG 5 als PI-Regler realisiert sein.

Weiterhin implementiert die Steuereinrichtung 6 einen Ermitt lungsblock 11. Dem Ermittlungsblock 11 werden die mittels der Antriebsregler 10 ermittelten vorläufigen Stromsollwerte IIj* zugeführt. In dem Ermittlungsblock 11 werden die Anteilsfak- toren fj ermittelt. Die Ermittlung in dem Ermittlungsblock 11 erfolgt unter Berücksichtigung der dem Ermittlungsblock 11 zugeführten vorläufigen Stromsollwerte Ilj*.

Soweit erforderlich, können dem Ermittlungsblock 11 weitere Größen zugeführt werden, beispielsweise die Solldrehzahlen oder die Istdrehzahlen der ersten Antriebe la. Dies ist in FIG 5 jedoch nicht mit dargestellt.

Die ermittelten Anteilsfaktoren fj werden sodann Multiplizie rern 12 zugeführt, in denen sie mit der verfügbaren Gesamt leistung PI multipliziert werden. Das jeweilige Ergebnis wird einem jeweiligen Ermittlungsblock 13 zugeführt, der - bei spielsweise unter zusätzlicher Verwertung einer Drehzahl des jeweiligen ersten Antriebs la - einen zugehörigen Maximalwert für den jeweiligen Stromsollwert Ilj* ermittelt. Der jeweili ge Maximalwert wird einem jeweiligen Begrenzer 14 zugeführt, der den jeweiligen Stromsollwert Ilj* entsprechend begrenzt, sofern dies erforderlich ist. Dadurch wird, soweit erforder lich, der jeweilige vorläufige Stromsollwert Ilj* zum jewei ligen resultierenden Stromsollwert Ilj* modifiziert.

Nachfolgend werden in Verbindung mit den FIG 6 bis 9 mögliche konkrete Vorgehensweisen zur Ermittlung der Anteilsfaktoren fj näher erläutert. Die FIG 6 bis 9 zeigen also jeweils eine mögliche Implementierung des Schrittes S33 von FIG 4.

So ist es beispielsweise entsprechend der Darstellung in FIG 6 möglich, dass die Steuereinrichtung 6 in einem Schritt S41 für die ersten Antriebe la jeweils ein Sollmoment Mj * ermit telt. Die Steuereinrichtung 6 kann das jeweilige Sollmoment Mj * insbesondere anhand des jeweiligen vorläufigen Stromsoll wertes Ilj* ermitteln. In einem Schritt S42 ermittelt die Steuereinrichtung 6 sodann durch Bilden der Summe der Sollmo mente Mj * ein Gesamtmoment M* . In einem Schritt S43 dividiert die Steuereinrichtung 6 schließlich das jeweilige Sollmoment Mj * durch das Gesamtmoment M* und ermittelt so den jeweiligen Anteilsfaktor fj . Alternativ ist es beispielsweise entsprechend der Darstellung in FIG 7 möglich, dass die Steuereinrichtung 6 in einem

Schritt S51 für die ersten Antriebe la jeweils ein Sollmoment Mj * ermittelt. Der Schritt S51 korrespondiert inhaltlich mit dem Schritt S41 von FIG 6. In einem Schritt S52 ermittelt die Steuereinrichtung 6 sodann für die ersten Antriebe la jeweils eine Solldrehzahl nj * . In einem Schritt S53 ermittelt die Steuereinrichtung 6 sodann durch Bilden des Produkts von je weiligem Sollmoment Mj * und jeweiliger Solldrehzahl nj * eine jeweilige Sollleistung Plj*. In einem Schritt S54 ermittelt die Steuereinrichtung 6 durch Bilden der Summe der Sollleis tungen Plj* eine erwartete Gesamtleistung. Die erwartete Ge samtleistung stimmt mit dem erwarteten Leistungsbezug PI* überein. In einem Schritt S55 dividiert die Steuereinrichtung 6 schließlich die jeweilige Sollleistung Plj* durch die er wartete Gesamtleistung und ermittelt so den jeweiligen An teilsfaktor fj .

Die Vorgehensweise von FIG 8 korrespondiert über weite Stre cken mit der von FIG 7. Es sind jedoch die Schritte S52 und S53 durch Schritte S61 und S62 ersetzt. Im Schritt S61 ermit telt die Steuereinrichtung 6 jeweils deren Istdrehzahl nj . Im Schritt S62 ermittelt die Steuereinrichtung 6 die jeweilige Sollleistung Plj* durch Bilden des Produkts von jeweiligem Sollmoment Mj * und jeweiliger Istdrehzahl nj .

Gemäß FIG 8 können weiterhin Schritte S63 und S64 vorhanden sein. Im Schritt S63 prüft die Steuereinrichtung 6, ob für den jeweiligen ersten Antrieb la dessen Istdrehzahl nj unter halb einer Minimaldrehzahl nO liegt. Wenn dies der Fall ist, ersetzt die Steuereinrichtung 6 im Rahmen der Ermittlung des jeweiligen Produkts - also der jeweiligen Sollleistung Plj* - die Istdrehzahl nj durch die Minimaldrehzahl nO . Die Minimal drehzahl nO ihrerseits ist größer als 0. Dadurch wird verhin dert, dass der Anteilsfaktor fj für den jeweiligen ersten An trieb la zu 0 wird, wenn seine Istdrehzahl nj bei 0 liegt. Alternativ oder zusätzlich zu den Schritten S63 und S64 kön nen auch Schritte S65 und S66 vorhanden sein. Im Schritt S65 prüft die Steuereinrichtung 6, ob für den jeweiligen ersten Antrieb la das ermittelte jeweilige Produkt Plj* unterhalb eines jeweiligen Minimalproduktwertes PO liegt. Wenn dies der Fall ist, ersetzt die Steuereinrichtung 6 im Rahmen der Er mittlung der Anteilsfaktoren fj das ermittelte Produkt Plj* durch den jeweiligen Minimalproduktwert PO. Der Minimalpro duktwert PO seinerseits ist größer als 0. Auch dadurch wird verhindert, dass der Anteilsfaktor fj für den jeweiligen ers ten Antrieb la zu 0 wird, wenn seine Istdrehzahl nj bei 0 liegt .

Die optionalen Ausgestaltungen gemäß den Schritten S63 bis S66 können mit entsprechender Anpassung nach Bedarf auch bei der Ausgestaltung gemäß FIG 7 implementiert sein.

FIG 9 zeigt eine weitere Möglichkeit zur Ermittlung der An teilsfaktoren fj . Diese Ausgestaltung ist als solche nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Im Rahmen der Ausge staltung von FIG 9 ermittelt die Steuereinrichtung 6 in einem Schritt S71 für die ersten Antriebe la jeweils die Differenz öj des jeweiligen Basisistwertes Blj und des jeweiligen Ba sissollwertes Blj*. Aufbauend auf den Differenzen öj ermit telt die Steuereinrichtung 6 sodann die Anteilsfaktoren fj . Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 6 in einem Schritt S72 jeweils das Integral Aj der jeweiligen Differenz öj er mitteln, in einem Schritt S73 die Summe der Integrale Aj bil den und schließlich in einem Schritt S74 den jeweiligen An teilsfaktor fj dadurch ermitteln, dass sie das jeweilige In tegral Aj durch die Summe der Integrale Aj dividiert. Es sind aber auch andere Vorgehensweisen möglich.

Zusammengefasst betrifft die vorliegende Erfindung somit fol genden Sachverhalt:

Eine Maschine weist mehrere erste Antriebe la auf. Eine Steu ereinrichtung 6 der Maschine überwacht einen Leistungsbezug PI*, den die Maschine über eine die ersten Antriebe la mit elektrischer Energie versorgende Einspeiseeinrichtung 2 be zieht. Die Steuereinrichtung 6 schaltet die Maschine von ei nem Normalbetrieb in einen Sonderbetrieb bzw. vom Sonderbe trieb in den Normalbetrieb um, sobald der Leistungsbezug PI* einen oberen Umschaltwert GO überschreitet bzw. einen unteren Umschaltwert GU unterschreitet. Die Steuereinrichtung 6 er mittelt in beiden Betriebsarten zyklisch für die ersten An triebe la unter Verwendung von für den jeweiligen Zyklus gül tigen ersten Basissollwerten Blj* der ersten Antriebe la vor läufige erste Stromsollwerte 11j * , wobei sie die vorläufigen ersten Stromsollwerte IIj* derart ermittelt, dass Betriebszu stände der ersten Antriebe la den ersten Basissollwerten Blj* so weit wie möglich angenähert werden. Sie steuert die ersten Antriebe la in beiden Betriebsarten entsprechend resultieren den ersten Stromsollwerten 11j * , Ilj*' an. Im Normalbetrieb stimmen die resultierenden ersten Stromsollwerte Ilj* mit den vorläufigen ersten Stromsollwerten Ilj* überein. Im Sonderbe trieb ermittelt die Steuereinrichtung 6 eine für die ersten Antriebe la in ihrer Gesamtheit verfügbare Gesamtleistung PI. Weiterhin ermittelt sie unter Auswertung von aktuellen Soll- und/oder Ist-Betriebszuständen der ersten Antriebe la für die ersten Antriebe la dynamisch einen jeweiligen Anteilsfaktor fj . Schließlich ermittelt sie die resultierenden ersten

Stromsollwerte Ilj*' durch Modifikation der vorläufigen ers ten Stromsollwerte Ilj* derart, dass vom jeweiligen ersten Antrieb la nur eine jeweilige Leistung bezogen wird, die sich als Produkt des jeweiligen Anteilsfaktors fj und der verfüg baren Gesamtleistung PI ergibt. Die Steuereinrichtung 6 im plementiert für die ersten Antriebe la Antriebsregler 10, de nen die Basissollwerte Blj* und die Basisistwerte Blj zuge führt werden und mittels derer die vorläufigen ersten Strom sollwerte Ilj* ermittelt werden. Die Antriebsregler 10 weisen Regelcharakteristiken mit einem Integralanteil auf. Die vor läufigen ersten Stromsollwerte Ilj* gehen in die Ermittlung der Anteilsfaktoren fj ein. Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbeson dere wird immer die volle Leistungsreserve der Einspeiseein richtung 2 auf die ersten Antriebe la verteilt. Dadurch kann in vielen Fällen, bei denen im Stand der Technik eine Leis tungsbegrenzung erforderlich ist, eine Leistungsbegrenzung vermieden werden. Wenn dennoch eine Leistungsbegrenzung er forderlich ist, kann diese auf das minimal erforderliche Aus maß beschränkt werden. Um nochmals auf das Beispiel mit 30 kW zurückzukommen: Im Rahmen der vorliegenden Erfindung könnten beispielsweise dem ersten der drei in dem Beispiel genannten Antriebe 5 kW zugeordnet werden, dem zweiten 7 kW und dem dritten 18 kW, zusammen also 30 kW. In jedem Fall kann die Produktivität der Maschine gesteigert werden. Weiterhin ist ein automatischer Ausgleich der verfügbaren Gesamtleistung PI auf die ersten Antriebe la gewährleistet. Sowohl der Herstel ler als auch der Betreiber der Maschine können Kosten einspa ren .

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .