Gesamtantrieb aus mehreren mechanisch zusammen gekoppelten ...

*DE102007062738A120090402*
(19)
Bundesrepublik Deutschland
Deutsches Patent- und Markenamt
(10)
DE 10 2007 062 738 A1 2009.04.02
(12)
Offenlegungsschrift
(21) Aktenzeichen: 10 2007 062 738.8
(22) Anmeldetag: 27.12.2007
(43) Offenlegungstag: 02.04.2009
(66) Innere Priorität:
10 2006 061 527.1 27.12.2006
(71) Anmelder:
Lenze Drive Systems GmbH, 31855 Aerzen, DE
(51) Int Cl. 8 : G05B 24/00 (2006.01)
H02P 5/74 (2006.01)
(74) Vertreter:
Leonhard Olgemöller Fricke, 80331 München
(72) Erfinder:
Fraeger, Carsten, 31787 Hameln, DE
Die folgenden Angaben sind den vom Anmelder eingereichten Unterlagen entnommen
(54) Bezeichnung: Gesamtantrieb aus mehreren mechanisch zusammen gekoppelten Antrieben und Regelung für
diesen Mehrfachantrieb
(57) Zusammenfassung: Die Aufgabe der Erfindung liegt
darin, bei drehzahlgeregelten Antrieben mit hoher Leistung
und gleichzeitig hohen Anforderungen an die Genauigkeit
oder Dynamik einen sehr hohen Aufwand für die Leistungselektronik
(hohe Taktfrequenz), den Motor (hohe Präzision)
und die mechanische Übertragung (spielarme Übertragungselemente)
zu reduzieren. Vorgeschlagen wird dazu
eine Antriebseinrichtung für Bewegungen rotatorischer
und/oder translatorischer Art. Die Antriebseinrichtung hat
mehrere Antriebe (10, 20) zum gemeinsamen, mechanisch
gekoppelten Antrieb einer Arbeitsmaschine oder zur Bewegung
einer Masse. Sie besitzt außerdem eine Steuereinrichtung
(24, 14). Zumindest ein Antrieb (10) ist zur Bereitstellung
der Leistung (als Leistungsantrieb, 10) vorgesehen.
Vorgesehen und mechanisch gekoppelt ist zumindest
ein weiterer Antrieb (20) als Regelantrieb zur Steuerung
oder Regelung der Genauigkeit und/oder Dynamik des Gesamtantriebs.
Die Steuereinrichtung (24, 14) steuert und
regelt die zumindest zwei mechanisch gekoppelten Antriebe
(10, 20).
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Beschreibung
[0001] Die Erfindung umfasst einen zumindest Doppelantrieb und eine Regelung für einen solchen zumindest
Doppelantrieb, bestehend aus zumindest zwei parallel arbeitenden Antrieben, zumeist drehzahlveränderlich.
Dabei ist ein Antrieb für die kostengünstige Bereitstellung der Leistung zuständig, der andere Antrieb für die
Genauigkeit des Gesamtantriebs verantwortlich ist.
[0002] Bei Antrieben mit hoher Leistung und gleichzeitig hohen Anforderungen an die Genauigkeit oder Dynamik
ist ein sehr hoher Aufwand für die Leistungselektronik (hohe Taktfrequenz), den eigentlichen Antrieb
(hohe Präzision) und die mechanische Übertragung (spielarme Übertragungselemente) erforderlich.
[0003] Besonders ist bei drehzahlgeregelten Antrieben mit hoher Leistung und gleichzeitig hohen Anforderungen
an die Genauigkeit oder Dynamik ist ein sehr hoher Aufwand für die Leistungselektronik (hohe Taktfrequenz),
den Motor (hohe Präzision) und die mechanische Übertragung (spielarme Übertragungselemente) erforderlich.
Bei sehr hohen Anforderungen werden Direktantriebe eingesetzt, z. B. Linearmotoren, um Spiel und
Elastizität der mechanischen Übertragung zu eliminieren. Dieser hohe Aufwand tritt besonders bei Linearantrieben
und langsam drehenden Direktantrieben zu Tage. Neben den hohen Kosten weisen die Antriebe ein
großes Volumen und einen schlechten Wirkungsgrad auf.
[0004] Bei sehr hohen Anforderungen werden Direktantriebe eingesetzt, z. B. Linearmotoren, um Spiel und
Elastizität der mechanischen Übertragung zu eliminieren. Dieser hohe Aufwand tritt besonders bei Linearantrieben
und langsam drehenden Direktantrieben zu Tage. Neben den hohen Kosten weisen die Antriebe ein
großes Volumen und einen schlechten Wirkungsgrad auf.
[0005] Hier soll Abhilfe geschaffen werden.
Aufgabe und Problemstellung.
[0006] Bei drehzahlgeregelten Antrieben mit hoher Leistung und gleichzeitig hohen Anforderungen an die Genauigkeit
oder Dynamik ist ein sehr hoher Aufwand für die Leistungselektronik (hohe Taktfrequenz), den Motor
(hohe Präzision) und die mechanische Übertragung (spielarme Übertragungselemente) erforderlich. Bei sehr
hohen Anforderungen werden Direktantriebe eingesetzt, z. B. Linearmotoren, um Spiel und Elastizität der mechanischen
Übertragung zu eliminieren. Dieser hohe Aufwand tritt besonders bei Linearantrieben und langsam
drehenden Direktantrieben zu Tage. Neben den hohen Kosten weisen die Antriebe ein großes Volumen und
einen schlechten Wirkungsgrad auf.
Lösung.
[0007] Der Gesamtantrieb besteht aus zumindest zwei separaten Antrieben (Antriebskonzept). Der zumindest
eine erste Antrieb (Leistungsantrieb) ist für die kostengünstige Bereitstellung einer hohen Leistung optimiert,
beispielsweise durch kleine Schaltfrequenz für den Frequenzumrichter, z. B. bis nur 2 kHz, sensorloser
Betrieb, einfacher Motor, z. B. Drehstrom-Asynchronmotor mit normaler Drehzahl, Standardgetriebe mit normalem
Spiel zur Anpassung der Motordrehzahl an die Arbeitsmaschinen-Drehzahl, Zahnriemen zur Übertragung
der Drehbewegung in die lineare Bewegung. Der zumindest eine zweite Antrieb (Regelantrieb) ist für die
Genauigkeit der Bewegung zuständig. Er kompensiert die Fehler des Leistungsantriebs. Zur Kompensation ist
nur eine kleine Leistung erforderlich, so dass sich kostengünstig ein Regelantrieb aufbauen lässt. Rechnungen
für verschiedene Antriebe haben gezeigt, dass ca. 5% der Gesamtleistung für den Regelantrieb benötigt werden.
Das Zusammenspiel der beiden Antriebe wird durch eine Regelung vorgenommen, die die Ungenauigkeiten
des Leistungsantriebs misst und den Regelantrieb zur Kompensation ansteuert. Dies kann z. B. mit einem
Servoregler mit zwei Istwerteingängen realisiert werden.
[0008] Bei hohen Antriebsleistungen kann der größte Teil der Leistung über kostengünstige elektromechanische
Antriebe aus Umrichter, Motor und Getriebe zur Verfügung gestellt werden (z. B. 8200, MDEMA, GST,
GKS). Die Genauigkeit und Dynamik stellt ein wesentlich kleinerer Servoantrieb zur Verfügung. Der Servoantrieb
kann dabei die komplette Sollwertverarbeitung und Regelung übernehmen und dem Umrichter die Sollwerte
zur Verfügung stellen.
[0009] Zur Regelung werden im Beispiel eine angepasste Regelungsstruktur und zwei Istwerteingänge verwendet,
wie sie am in Benutzung befindlichen Lenze ECS, 9300, oder Lenze 9400 Antriebsregler vorhanden
sind. In Summe entsteht damit aus Standardkomponenten ein kostengünstiger und leichter Antrieb, dessen
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Eigenschaften mit denen von teuren und schweren Direktantrieben vergleichbar sind.
[0010] Der "Doppel"antrieb besteht aus
• Zumindest einem kostengünstigen Antrieb zur Bereitstellung der Leistung
• Zumindest einem kleinen Antrieb zur Bereitstellung der Genauigkeit
[0011] In Summe entsteht eine Lösung für genaue Antriebe aus kostengünstigen Standardkomponenten, z.
B.:
• Linearantrieb mit Zahnriemen statt Linearmotor
• Antrieb mit Standardgetriebe statt Direktantrieb oder hochgenaue Robotergetriebe
[0012] Der Doppelantrieb hat wesentlichen Vorteile gegenüber konventionellen Direktantriebslösungen:
• geringere Kosten (im Beispiel fast 50% geringer)
• geringeres Gewicht (im Beispiel 70% weniger)
• Aufbau des Leistungspfades aus Komponenten eines verfügbaren Standardprogramms
[0013] Anspruchsvolle Antriebsaufgaben werden mit kostengünstigen Komponenten aus einem Standardportfolio
gelöst. Es können mehrere erste und/oder mehrere zweite Antriebe eingesetzt werden.
[0014] Beansprucht ist eine Antriebseinrichtung (Anspruch 1) und ein solches Verfahren (Anspruch 28) zum
Antrieb einer Last – im weitereren Sinne – über mehrere Antriebe gemeinsam.
[0015] Ausführungsbeispiele erläutern (und ergänzen) die Erfindung.
[0016] Fig. 1 ist ein Blockschaltbild für einen Linearantrieb.
[0017] Fig. 2 ist eine heraus vergrößerte Regelschaltung, wobei der linke Antrieb 10 eine Steuerung und der
rechte Antrieb 20 eine Drehzahlregelung erhält. Diese Regelschaltung kann auch für andere Konzepte eingesetzt
werden.
[0018] Fig. 3 ist ein Beispiel eines Antriebskonzepts für einen Linearantrieb.
[0019] Fig. 4 ist eine mögliche Zusammenstellung von Komponenten eines konventionellen Direktantriebs.
[0020] Fig. 5 ist ein Preisvergleich des Doppelantriebs und des konventionellen Antriebs.
[0021] Der Aufbau wird anhand eines Linearantriebs erläutert. Folgende Bilder zeigen die Struktur der Antriebseinrichtung,
sh. Fig. 1 und Fig. 2 mit der Regeleinheit.
[0022] Der Leistungsantrieb 10 besteht aus einem Frequenzumrichter 11, einem Drehstrommotor 12 und einem
Getriebe 13. Das Getriebe treibt den Zahnriemen Z für eine Linearbewegung v an. Aufgrund der Riemenvorspannung
ist der Zahnriemen spielfrei mit dem Zahnriemenrad verbunden. Mit dem Zahnriemenrad D L
ist
ein Drehgeber TX oder 25 verbunden. Alternativ kann der Drehgeber über ein eigenes Rad spielfrei mit dem
Zahnriemen verbunden sein. Der Leistungsantrieb 10 erhält den Sollwert als den Geschwindigkeitssollwert für
den gesamten Antrieb über Schaltung 14 auf den Frequenzumrichter 11.
[0023] Der Regelantrieb 20 treibt die Zahnriemenrolle D R
am anderen Ende des Zahnriemens an. Er besteht
aus einem drehzahlgeregelten Servoantrieb mit Servomotor 22, Umrichter 21 und Regler 24, Drehgeber 26.
[0024] Der Regelantrieb erhält (für den Regler 24) als Sollwert die Differenz V diff
aus dem Geschwindigkeitssollwert
für den gesamten Antrieb und dem Istwert des Gebers TX oder 25 an der Zahnriemenrolle des Leistungsantriebs
10. Diese Differenz wird so mit einem Faktor A multipliziert und dem Regelantrieb 20 als Sollwert
gegeben, dass der Regelantrieb die Fehler des Leistungsantriebs vollständig kompensiert, zumindest im Wesentlichen
(nahezu), vgl. Fig. 2.
[0025] Berechnungen haben gezeigt, dass der Regelantrieb nicht mehr als 5% ... 10% der Leistung des Leistungsantriebs
aufzubringen bräuchte. Dementsprechend fällt der Regelantrieb klein und kostengünstig aus.
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Beispiel für einen Linearantrieb
[0026] Ein konkretes Beispiel für einen Linearantrieb mit folgenden Daten verdeutlicht die Zusammenhänge,
vgl. Fig. 3.
[0027] Mit diesem Doppelantrieb erhält der Gesamtantrieb in etwa das Verhalten als wenn die hohe Leistung
von 65 kW über einen Direktantrieb ohne Getriebe auf den Zahnriemen übertragen würde.
Regelung
[0028] Damit der Regelantrieb die Fehler des Leistungsantriebs ganz ausgleichen kann, wird die Verstärkung
A passend gewählt.
[0029] Der Leistungsantrieb aus Umrichter, Motor und Getriebe hat eine nichtlineare Übertragungsfunktion L,
der Regelantrieb aus Umrichter, Motor und Regelung die lineare Übertragungsfunktion R:
(trotz der nichtlinearen Verhältnisse wird vereinfachend die komplexe Darstellung genommen)
[0030] Die Geschwindigkeit v der Masse m ergibt sich aus der Kopplung der beiden Antriebe über den Zahnriemen
aus der Überlagerung der beiden Drehzahlen.
v = C CL·π·D L·n List
+ C CR·π·D R·n Rist
[0031] Dabei sind C CL
und C CR
Übertragungsfunktionen zwischen den Zahnriemenrädern und der Masse m.
[0032] Zur Kompensation der Fehler des Leistungsantriebs wird die Verstärkung A folgendermaßen gewählt:
[0033] Mit dieser Verstärkung werden die Fehler des Leistungsantriebs vollständig ausgeregelt. Dabei ist die
erforderliche Verstärkung endlich, wenn nur ein begrenzter Frequenzbereich betrachtet wird:
[0034] Die Übertragungsfunktionen zwischen Leistungs- und Regelantrieb und der Masse ergeben sich aus
der Zahnriemenelastizität abhängig von der aktuellen Position. Die Zahnriemenelastizitäten, die Masse und die
Dämpfung ergeben die Übertragungsfunktionen
[0035] Die Elastizitäten sind von der aktuellen Position abhängig. Wird der Koordinatenursprung in die Mitte
gelegt, ergibt sich für die Elastizitäten:
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[0036] Damit ergibt sich die Verstärkung A zur vollständigen Elimination der Fehler des Leistungsantriebs zu
[0037] D. h. die Verstärkung ist bei begrenztem Frequenzbereich endlich und kann ohne Stabilitätsprobleme
erreicht werden. Die Anpassung an die aktuelle Position geschieht mit der ohnehin gemessenen Lage.
[0038] Die Übertragungsfunktion G des Gesamtantriebs ist dann:
Vergleich mit Direktantriebslösung hinsichtlich Technik und Kosten
[0039] Der Doppelantrieb – als Beispiel eines Antriebs mit mehreren "Antrieben" – hat in etwa das Verhalten
als wenn die hohe Leistung von 65 kW über einen Direktantrieb ohne Getriebe auf den Zahnriemen übertragen
würde.
[0040] Hierbei wären z. B. folgende Komponenten als Direktantrieb erforderlich, vgl. Fig. 4. Der konventionelle
Antrieb ist damit fast 4-mal so schwer wie der Doppelantrieb und hat eine 30% geringere Eigenfrequenz.
[0041] In der Tabelle sind die Listenpreise (Bruttopreise) aus Preislisten für die Lösung mit Doppelantrieb und
mit konventionellem Direktantrieb einander gegenüber gestellt, vgl. Fig. 5. In Summe ist der Doppelantrieb des
Beispiels fast 50% günstiger als der konventionelle Antrieb.
[0042] Der Doppelantrieb hat also folgende wesentlichen Vorteile:
• geringere Kosten (im Beispiel fast 50% geringer)
• geringeres Gewicht (im Beispiel 70% weniger)
• höhere Eigenfrequenz (im Beispiel 40% höher)
• Aufbau des Leistungspfades aus Komponenten des Standardprogramms
[0043] Das hier am Beispiel eines Linearantriebs mit Zahnriemen vorgestellte Verfahren lässt sich auf unterschiedlichste
mechatronische Antriebe anwenden:
Anstatt
– (neu).
• Linearmotor
– Linearantrieb mit Zahnriemen und zwei drehenden Antrieben
• Linearmotor
– Linearantrieb mit einem drehenden Motor und einem kleinen Linearmotor für den Regelantrieb
• Direktantrieb
– Antrieb mit Standardgetriebe
• hochgenaues Robotergetriebe
– Standardgetriebe
[0044] In Summe entstehen Lösungen für genaue Antriebe aus kostengünstigen Standardkomponenten. Anwendungen
sind z. B.
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• Querschneider (Aufsynchronisieren auf die Bahngeschwindigkeit)
• Druckmaschinen (Synchronlauf zu den Druckmarken)
• Positionierantriebe für große Massen, z. B. Werkstückträger
[0045] Der Doppelantrieb lässt sich auf mehr als zwei Antriebe entsprechend erweitern. "Zwei" ist ein Beispiel
von "mehreren Antrieben", von denen auch einer bremsend sein kann, als direkte Bremse oder als bremsender
Antrieb, insbesondere mit Bremschopper oder in der Form eines rückspeisenden elektrischen Antriebs mit
Gleichspannungs-Zwischenkreis und Entropieerzeuger.
Ausführungsbeispiele
Antrieb mit Servoantrieb und Drehstromgetriebemotor
a) Anwendungsbeispiel: Druckwalzen einer Druckmaschine mit Einzelantrieben
b) Leistungsantrieb: Drehstrommotor am Netz mit spielbehaftetem Getriebe, Messung der Drehung am Getriebeausgang,
elastische Verbindung zur Arbeitsmaschine
c) Regelantrieb: Servomotor ohne Getriebe, Ansteuerung mit Leistungselektronik mit Drehzahl und/oder
Lageregelung, Messung der Drehung im Servomotor, elastische Verbindung zur Arbeitsmaschine
d) Beschreibung: der Drehstromgetriebemotor wird am starren Netz betrieben. Dadurch stellt er kostengünstig
eine hohe Leistung zur Verfügung. Allerdings ist die Drehzahl belastungsabhängig und die Bewegung
ist zu den anderen Antrieben der Druckmaschine nicht synchronisiert. Der Regelantrieb vergleicht die
Abweichung des Drehwinkels des Drehstromgetriebemotors am Getriebeausgang mit dem Drehwinkelsollwert.
Die Abweichung wird zur Ansteuerung des Servoantriebs benutzt, der den Drehwinkel korrigiert. Da
zur Regelung das vom Winkelfehler des Getriebemotors beeinflusste Signal am Getriebeausgang genommen
wird, kann der Fehler des Drehstromgetriebemotors durch den Servomotor vollständig kompensiert
werden.
Antrieb mit Pneumatikzylinder und Servomotor
a) Anwendungsbeispiel: Roboterarm
b) Leistungantrieb. Pneumatikzylinder, wobei dessen Ventile vom Regelantrieb angesteuert werden. Der
Pneumatikzylinder ist über die Nachgiebigkeit des Roboterarms elastisch mit dem Ende des Arms verbunden.
Messung des Drehwinkels des Roboterarms.
c) Regelantrieb: Permanentmagneterregter Synchron-Servomotor, Leistungselektronik mit Winkelregler,
Drehwinkelmessung im Servomotor, elastische Verbindung des Servomotors über ein Gestänge mit dem
Ende des Roboterarms. Die Pneumatikventile werden vom Motor angetrieben.
d) Beschreibung: der Pneumatikzylinder stellt den größten Teil der Kraft oder Leistung zu Bewegung des
Arms zur Verfügung. Da diese Bewegung nur ungenau ist, korrigiert der Servomotor die Bewegung. Der
Drehwinkel des Roboterarms liefert dabei die fehlerbehaftete Bewegung durch den Zylinder zur Korrektur
der Bewegung durch den Servoantrieb. Da die Ansteuerung des Pneumatikzylinders durch den Servomotor
erfolgt, sind keine elektromagnetischen Ventile oder gar geregelte Ventile erforderlich. Der Servomotor verbessert
dabei sowohl die Positioniergenauigkeit als auch die Reaktionsgeschwindigkeit z. B. auf Störgrößen.
Antrieb aus Getriebemotor mit Frequenzumrichter und Servomotor als Direktantrieb ohne Getriebe
a) Anwendungsbeispiel: Druckwalzenantrieb
b) Leistungantrieb. Drehstromgetriebemotor mit Standardgetriebe und Frequenzumrichter, Messung des
Drehwinkels am Getriebeausgang, elastische Verbindung mit der Druckwalze
c) Regelantrieb: Servomotor, Servoumrichter, Messung des Drehwinkels im Servomotor, elastische Verbindung
mit der Druckwalze
d) Beschreibung: Der Drehstromgetriebemotor mit Frequenzumrichter liefert kostengünstig die Leistung.
Die Drehzahl kann dabei durch den Frequenzumrichter an die gewünschte Anlagengeschwindigkeit angepasst
werden. Aufgrund des Verdrehspiels und des Übersetzungsfehlers des Standardgetriebes ist die Bewegung
des Druckzylinders für ein gutes Druckergebnis nicht ausreichend. Der Servomotor greift hier ein,
indem er die Bewegung des Drehstromgetriebemotors korrigiert. Da der Servomotor auch das dynamische
Verhalten verbessert, kann die Druckwalze auch bei dynamischen Anforderungen nachgestellt werden und
z. B. beim Mehrfarbdruck den Signalen der Passersteuerung folgen.
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Patentansprüche
1. Antriebseinrichtung für Bewegungen rotatorischer und/oder translatorischer Art, die Antriebseinrichtung
aufweisend mehrere Antriebe (10, 20) zum gemeinsamen Antrieb einer Arbeitsmaschine oder zur Bewegung
einer Masse und eine Steuereinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Antrieb zur Bereitstellung
der Leistung (Leistungsantrieb) und zumindest ein Antrieb zur Steuerung oder Regelung der Genauigkeit
und/oder Dynamik (Regelantrieb) vorgesehen sind und die Steuereinrichtung die zumindest zwei, insbesondere
noch mehrere Antriebe ansteuert und regelt.
2. Antrieb nach Anspruch 1, wobei die Antriebe elektrische Antriebe, pneumatische Antriebe, hydraulische
Antriebe, Antriebe mit Verbrennungskraftmaschinen oder Strömungsmaschinen oder Kombinationen aus diesen
Antrieben sind, insbesondere mit mechanischem Getriebe, hydraulischem Getriebe oder einer Koppeleinheit
ausgerüstet sind.
3. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebe zumindest teilweise aus Elektromotoren
bestehen, die jeweils von einer Leistungselektronik gespeist werden.
4. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zumindest ein Leistungsantrieb (10) ein
Getriebemotor ist.
5. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest einer der Antriebe als Bremse
ausgebildet ist, insbesondere ein Elektromotor mit einem auf einen Bremschopper speisenden Umrichter.
6. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Leistungsantrieb (10) ein
Pneumatikzylinder oder Hydraulikzylinder ist.
7. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Regelantrieb (20) ein
Elektromotor oder Elektrolinearmotor ist.
8. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 7, wobei der zumindest eine Antrieb mit Elektromotor
zumindest teilweise mit Permanentmagnet ausgerüstet ist.
9. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Umsetzung von rotatorischer Bewegungsart
in eine lineare Bewegung durch ein Gestänge, Zahnstange, Zahnriemen oder Spindel vorhanden ist
oder erfolgt.
10. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest zwei Antriebe jeweils über
ein elastisches Kuppelelement mit der Arbeitsmaschine oder der Masse gekoppelt sind.
11. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein oder mehrere Regelantriebe die Steuerung
des zumindest einen Leistungsantrieb vornehmen, insbesondere indem zumindest ein Ventil mechanisch
durch einen der Regelantriebe betätigt wird, insbesondere eines Pneumatikantriebs.
12. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an dem zumindest einen Leistungsantrieb
(10) zumindest ein Sensor zur Messung der Bewegung des Leistungsantriebs vorhanden ist.
13. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an dem zumindest einen Regelantrieb (20)
ein Sensor zur Messung der Bewegung des Regelantriebs vorhanden ist.
14. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Regeleinheit die Bewegung des (zumindest
einen) Leistungsantriebs (10) auswertet und zur Steuerung des (zumindest einen) Regelantriebs (20)
verwendet.
15. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 oder 13, wobei der Sensor zur Messung der
Bewegung ein Tachogenerator, ein Resolver, ein Beschleunigungssensor, ein optischer Inkrementalgeber, ein
magnetischer Inkrementalgeber, ein optischer Absolutwertgeber oder ein magnetischer Absolutwertgeber ist.
16. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Regeleinheit die Bewegung des Regelantriebs
auswertet und den Regelantrieb (20) regelt.
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17. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16, wobei die Regeleinheit mit linearen und nichtlinearen
Größen arbeitet.
18. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche ab 16, wobei die Regeleinheit einen Beobachter
enthält.
19. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche ab 16, wobei die Regeleinheit einen Zustandsregler
enthält.
20. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche ab 16, wobei die Parameter der Regeleinheit so
gewählt sind, dass in einem festgelegten Frequenzbereich die Fehler des (zumindest einen) Leistungsantriebs
nahezu vollständig kompensiert werden.
21. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 19, wobei die Parameter der Regeleinheit
so gewählt sind, dass in einem gegebenen Frequenzbereich Fehler des (zumindest einen) Leistungsantriebs
zumindest im wesentlichen kompensiert werden.
22. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 15, wobei die Regeleinheit den (zumindest
einen) Leistungsantrieb und den (zumindest einen) Regelantrieb ansteuert.
23. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leistungsantrieb und der Regelantrieb
zu einer baulichen Einheit zusammengefasst sind.
24. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Regelantrieb und die Regeleinrichtung
zu einer baulichen Einheit zusammengefasst sind.
25. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leistungselektronik und die Regeleinheit
zu einer Einheit zusammengefasst sind.
26. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche 23 bis 25, wobei alle Komponenten zu einer baulichen
Einheit zusammengefasst sind.
27. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Regelantrieb (20) als Sollwert eine Differenz
(V diff
) aus dem Geschwindigkeitssollwert (v, ω) für den gesamten Antrieb und einem Istwert eines Gebers
(TX) des Leistungsantriebs erhält, wobei diese Differenz so mit einem Faktor A multipliziert wird und dem
Regelantrieb (20) als Sollwert vorgegeben wird, dass der Regelantrieb Fehler des Leistungsantriebs (10) vollständig
kompensiert, zumindest im Wesentlichen.
28. Antriebsverfahren für Bewegungen rotatorischer und/oder translatorischer Art, mit mehreren Antrieben
(10, 20) zum gemeinsamen Antrieb einer Arbeitsmaschine oder zur Bewegung einer Masse und mit einer Steuereinrichtung
(24); dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Antrieb als Leistungsantrieb für die Bereitstellung
der Leistung sorgt und zumindest ein Antrieb als Regelantrieb (20) zur Steuerung oder Regelung der Genauigkeit
und/oder einer Dynamik des gemeinsamen Antriebs (10, 20) sorgt, und die Steuereinrichtung die zumindest
zwei Antriebe (10, 20) ansteuert und regelt.
29. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Regelantrieb (20) als Sollwert eine Differenz
(V diff
) aus dem Geschwindigkeitssollwert (v, ω) für den gesamten Antrieb und einem Istwert eines Gebers
(TX) des Leistungsantriebs erhält, wobei diese Differenz so mit einem Faktor A multipliziert wird und dem Regelantrieb
(20) als Sollwert vorgegeben wird, dass der Regelantrieb Fehler des Leistungsantriebs (10) vollständig
kompensiert, zumindest im Wesentlichen.
30. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch 28, wobei die Steuereinrichtung noch mehrer als zwei
Antriebe des gemeinsamen Antriebs (10, 20) ansteuert und regelt.
Es folgen 5 Blatt Zeichnungen
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Anhängende Zeichnungen
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