DE102016113817A1 - Linearmotoranordnung und Verfahren zum Betreiben einer Linearmotoranordnung - Google Patents

Linearmotoranordnung und Verfahren zum Betreiben einer Linearmotoranordnung Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Linearmotoranordnung mit mehreren Linearmotoren, welche zum gemeinsamen Antreiben eines gemeinsamen Läufers in eine lineare Richtung ausgebildet sind. Die Linearmotoren umfassen jeweils einen Stator (01). Die Statoren (01) der Linearmotoren sind mechanisch verbunden und bilden eine Statoreinheit (03). Jeder der Linearmotoren umfasst einen steuerbaren Umrichter (02). Die Linearmotoranordnung weist weiterhin einen Positionssensor (04) zum laufenden Bestimmen der Position des Läufers auf, sodass der Positionssensor (04) zur Ausgabe von Positionsistwerten (06) ausgebildet ist. Die Linearmotoranordnung umfasst eine Regelungseinheit zum Bestimmen von Stromsollwerten und Kommutierungswinkelwerten ausgehend von einem Vergleich zwischen Positionssollwerten und den Positionsistwerten (06). Erfindungsgemäß umfasst die Linearmotoranordnung einen ersten Datenbus (07) zum Übermitteln der Stromsollwerte und der Kommutierungswinkelwerte zu den steuerbaren Umrichtern (02). Im Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer mehrere Linearmotoren umfassenden Linearmotoranordnung.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Linearmotoranordnung mit mehreren Linearmotoren, welche zum gemeinsamen Antreiben in eine lineare Richtung ausgebildet sind. Im Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer mehrere Linearmotoren umfassenden Linearmotoranordnung.
  • Die DE 10 2012 223 586 A1 zeigt ein Servoantriebssystem mit einem Planarmotor und einem festverbundenen Lagegeber an einem Läufer des Planarmotors. Ein Umrichter bekommt in einem läuferfesten Koordinatensystem zwei Sollstromwerte übermittelt. Eine Kommutierung erfolgt über einen angebauten Lagegeber. Die Sollstromwerte entsprechen einem feldbildenden Strom und einem drehmomentbildenden Strom. Es sind eine externe Verarbeitungseinheit und eine interne Verarbeitungseinheit vorhanden, welche über einen Datenbus bzw. Feldbus verbunden sind. Die externe Verarbeitungseinheit übermittelt die Sollwerte an die interne Verarbeitungseinheit. Gleichzeitig liest die externe Verarbeitungseinheit die Positionssignale des Lagegebers zur Regelung bzw. Berechnung der Sollwerte ein.
  • Die DE 43 22 744 A1 lehrt ein Antriebssystem mit mehreren Elektromotoren und angeschlossenen Winkellagegebern. Jeder der Elektromotoren umfasst einen eigenen Winkellagegeber für die Kommutierung. Es ist jeweils ein Signalverarbeitungsmodul vorhanden, welches Signale des Winkellagegebers auswertet und mit einem Umrichter des Elektromotors verbunden ist. Gleichzeitig können mehrere der Signalverarbeitungseinheiten über ein Bus-System mit einer externen Steuereinheit kommunizieren. Die Steuereinheit übergibt Sollwerte an einzelne Achsmodule.
  • Aus der DE 10 2006 059 708 A1 ist eine Antriebsanordnung mit mehreren elektrischen Motoren bekannt, bei welcher von einer externen Antriebssteuerung Lage- oder Drehzahlsollwerte über eine Kommunikationsverbindung, wie beispielsweise ein Bussystem an die einzelnen Motoren übertragen werden.
  • Die DE 197 00 392 A1 zeigt eine Antriebsvorrichtung mit mehreren flachen Linearmotoren, die nebeneinander angeordnet sind und bevorzugt durch Zwei-Phasen-Synchronmotoren gebildet sind.
  • Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, Linearmotoren aneinandergereiht anzuordnen, um eine Bewegungsstrecke zu verlängern oder eine hohe Leistung bzw. eine hohe Vorschubkraft zu erzielen. Ggf. kann auch eine zweite Reihe von Linearmotoren neben der ersten Reihe angeordnet werden. Jeder der Linearmotoren umfasst einen eigenen Servoverstärker inklusive Lagegeber. Die Servoverstärker sind über eine gemeinsame Steuerung steuerbar. Durch die übergeordnete Steuerung können Sollwerte für eine zu erzielende Position an die einzelnen Servoverstärker übermittelt werden. Jeder der Servoverstärker regelt selbstständig entsprechend den Sollwerten. Alternativ kann einer der Servoverstärker als ein Master fungieren, welcher die Sollwerte an die anderen Servoverstärker übermittelt, welche jeweils als ein Slave fungieren.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend vom Stand der Technik darin, den Aufwand für den Betrieb einer mehrere Linearmotoren umfassenden Linearmotoranordnung zu minimieren.
  • Die genannte Aufgabe wird gelöst durch eine Linearmotoranordnung gemäß dem beigefügten Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß dem beigefügten nebengeordneten Anspruch 10.
  • Die erfindungsgemäße Linearmotoranordnung dient zum linearen Antreiben einer Last und kann beispielsweise zum Antreiben in eine lineare Richtung x oder in zwei lineare Richtungen x und y ausgebildet sein. Die erfindungsgemäße Linearmotoranordnung umfasst mehrere elektrische Linearmotoren, welche zum gemeinsamen Antreiben eines gemeinsamen Läufers in eine lineare Richtung ausgebildet sind. Folglich sind die Linearmotoren gruppiert, um beispielsweise eine große Bewegungsstrecke oder eine hohe Leistung bzw. eine hohe Vorschubkraft der Linearmotoranordnung zu erzielen. Bevorzugt sind mindestens vier der Linearmotoren zum gemeinsamen Antreiben in eine lineare Richtung ausgebildet.
  • Die Linearmotoren umfassen jeweils einen Stator. Die Statoren der zum gemeinsamen Antreiben in eine lineare Richtung ausgebildeten Linearmotoren sind mechanisch verbunden, sodass sie eine Statoreinheit bilden. Bevorzugt sind die Statoren fest miteinander verbunden. Der gemeinsame Läufer ist in derjenigen linearen Richtung, in welcher die mehreren Linearmotoren gemeinsam antreiben können, verfahrbar.
  • Jeder der Linearmotoren umfasst einen steuerbaren elektrischen Umrichter. Mithilfe der Umrichter ist jeweils eine Wechselspannung erzeugbar, deren Frequenz veränderbar ist. Die Wechselspannung dient bevorzugt zur unmittelbaren Speisung einees Elektromagneten des Stators des jeweiligen Linearmotors. Die Wechselspannung ist bevorzugt dreiphasig. Die Umrichter sind beispielsweise durch eine Gleichspannung, durch eine pulsierende Gleichspannung oder durch eine Wechselspannung speisbar. Die Linearmotoren umfassen bevorzugt jeweils eine Linearmotorsteuerung, in welcher der steuerbare Umrichter des jeweiligen Linearmotors ausgebildet ist.
  • Die Linearmotoranordnung umfasst einen Positionssensor zum laufenden Bestimmen der Position des gemeinsamen Läufers in derjenigen linearen Richtung, in welcher der Läufer verfahrbar ist. Somit ist der Positionssensor zur laufenden Ausgabe von Positionsistwerten ausgebildet. Der Positionssensor dient zum laufenden Bestimmen der Position des gemeinsamen Läufers über die gesamte Linearmotoranordnung hinweg. Bevorzugt umfasst die Linearmotoranordnung genau den einen Positionssensor.
  • Die Linearmotoranordnung umfasst eine Regelungseinheit zum Bestimmen von Stromsollwerten und Kommutierungswinkelwerten ausgehend von einem Vergleich der Positionsistwerte mit Positionssollwerten. Die Stromsollwerte dienen zum Ansteuern der steuerbaren Umrichter. Die Kommutierungswinkelwerte dienen insbesondere für eine feldorientierte Regelung der einzelnen Linearmotoren. Die Regelungseinheit ist somit zum Regeln des linearen Verfahrens der Linearmotoranordnung ausgebildet. Die Positionssollwerte werden zuvor bereitgestellt und geben das gewünschte Verfahren des Läufers vor. Der Vergleich zwischen den Positionsistwerten und den Positionssollwerten dient insbesondere zum Vergleichen von Vorschubgeschwindigkeitsistwerten und Vorschubgeschwindigkeitssollwerten, wofür entsprechend die Taktzeit zu berücksichtigen ist. Die Regelungseinheit ist bevorzugt innerhalb der Linearmotorsteuerung eines der Linearmotoren ausgebildet, sodass dieser Linearmotor mit seiner Linearmotorsteuerung einen Master bildet, während die anderen Linearmotoren jeweils einen Slave bilden.
  • Die Linearmotoranordnung umfasst einen ersten Datenbus zum Übermitteln der von der Regelungseinheit ermittelten Stromsollwerte und der von der Regelungseinheit ermittelten Kommutierungswinkelwerte zu den steuerbaren Umrichtern der einzelnen Linearmotoren; zumindest zu den steuerbaren Umrichtern der als Slaves fungierenden Linearmotoren. Der erste Datenbus ist bevorzugt von dem als Master fungierenden Linearmotor zu den als Slaves fungierenden Linearmotoren geführt.
  • Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Linearmotoranordnung besteht darin, dass die gruppierten Linearmotoren nur einen einzigen Positionssensor aufweisen müssen und die rechenaufwändige Bestimmung der Stromsollwerte und der Kommutierungswinkelwerte nicht separat für jeden der gruppierten Linearmotoren erfolgen muss. Somit können die Linearmotorsteuerungen der als Slaves fungierenden Linearmotoren weniger aufwändig ausgeführt werden.
  • Die Linearmotoren sind insbesondere durch Servolinearmotoren gebildet. Die steuerbaren Umrichter sind entsprechend jeweils in einem Servoverstärker ausgebildet.
  • Bei den Linearmotoren handelt es sich insbesondere jeweils um eine Drehfeldmaschine, die zwei- oder mehrpolig ausgebildet ist. Die Linearmotoren sind bevorzugt dreiphasig ausgebildet.
  • Die Linearmotoranordnung ist insbesondere zur feldorientierten Regelung der Linearmotoren ausgebildet. Die feldorientierte Regelung wird auch als Vektorregelung bezeichnet, bei welcher die den Betrieb der Linearmotoren bestimmenden Wechselgrößen jeweils in einem um den Phasenwinkel innerhalb der Periode bereinigten Momentanwert geregelt werden.
  • Die feldorientierte Regelung der Linearmotoren umfasst ein Regeln von feldbildenden Strömen und von vorschubkraftbildenden Strömen der Linearmotoren. Die vorschubkraftbildenden Ströme der Linearmotoren entsprechen drehmomentbildenden Strömen bei rotativen Motoren. Bei dem feldbildenden Strom und bei dem vorschubkraftbildenden Strom handelt es sich um zwei Komponenten des im jeweiligen Linearmotor fließenden Stromes; insbesondere des im Elektromagneten des Stators des jeweiligen Linearmotors fließenden Stromes.
  • Die Stromsollwerte umfassen bevorzugt Sollwerte für den feldbildenden Strom und Sollwert für den vorschubkraftbildenden Strom. Der Sollwert für den feldbildenden Strom ist bevorzugt gleich Null. Unter dieser Maßgabe sind die Stromsollwerte durch Sollwerte für den vorschubkraftbildenden Strom gebildet.
  • Die Stromsollwerte sind gemäß der feldorientierten Regelung bevorzugt durch Gleichgrößen gebildet.
  • Der Läufer umfasst bevorzugt einen Permanentmagneten mit abwechselnden Polen in der Verfahrrichtung des Läufers.
  • Die Statoren sind bevorzugt in einer Reihe angeordnet, die in derjenigen Richtung ausgerichtet ist, in welcher der Läufer verfahrbar ist. Die Statoren sind alternativ bevorzugt in mehreren Reihen angeordnet, die in derjenigen Richtung ausgerichtet sind, in welcher der Läufer verfahrbar ist. Die Statoren sind somit matrixartig angeordnet.
  • Der Positionssensor ist bevorzugt für eine inkrementelle oder eine absolute Messung der Position des Läufers ausgebildet. Der Positionssensor kann beispielsweise auf einem optischen oder magnetischen Messprinzip beruhen.
  • Der erste Datenbus ist bevorzugt durch einen Feldbus gebildet. Der erste Datenbus ist bevorzugt durch einen CAN-Bus, durch ein EtherCAT oder durch ein Ethernet gebildet.
  • Die Linearmotoranordnung umfasst bevorzugt eine Zentralsteuerung zum Steuern der Linearmotoren der Linearmotoranordnung. Die Zentralsteuerung dient der Bereitstellung der Positionssollwerte und ggf. der Vorschubgeschwindigkeitssollwerte und ggf. weiterer Steuerdaten. Die Positionssollwerte definieren die Positionen, zu denen der Läufer verfahren werden soll. Die Vorschubgeschwindigkeitssollwerte definieren die Vorschubgeschwindigkeit, die beim linearen Verfahren des Läufers erzielt werden soll. Die Zentralsteuerung ist bevorzugt als eine eigenständige Komponente der Linearmotoranordnung ausgebildet. Die Zentralsteuerung ist alternativ bevorzugt in der Linearmotorsteuerung des den Master bildenden Linearmotors ausgebildet. Somit sind die an den Positionssensor angeschlossene Regelungseinheit und die Zentralsteuerung in der Linearmotorsteuerung des den Master bildenden Linearmotors ausgebildet.
  • Die Linearmotoranordnung umfasst bevorzugt einen zweiten Datenbus zur Übertragung der Positionssollwerte und ggf. der Vorschubgeschwindigkeitssollwerte und ggf. der weiteren Steuerdaten von der Zentralsteuerung zu den Linearmotoren, insbesondere zu den Linearmotorsteuerungen der einzelnen Linearmotoren. Insofern die Zentralsteuerung in der Linearmotorsteuerung des den Master bildenden Linearmotors ausgebildet ist, so sind die weiteren Steuerdaten von der Linearmotorsteuerung des den Master bildenden Linearmotors zu den einzelnen Linearmotorsteuerungen der die Slaves bildenden Linearmotoren übertragbar.
  • Der zweite Datenbus ist bevorzugt durch einen Feldbus gebildet. Der zweite Datenbus ist bevorzugt durch ein EtherCAT, durch einen CAN-Bus oder durch ein PROFINET gebildet.
  • Die separate Übertragung der Stromsollwerte und der Kommutierungswinkelwerte einerseits und der Positionssollwerte andererseits über die zwei Datenbusse gewährleistet eine zu einer Kommutierung der Linearmotoren synchrone Übertragung der Stromsollwerte und der Kommutierungswinkelwerte über den exklusiv dafür zur Verfügung stehenden ersten Datenbus mit angepassten Buszyklen zur Wahrung von Realzeitanforderungen.
  • Da die Linearmotoren bevorzugt dreiphasig ausgebildet sind, umfassen die steuerbaren Umrichter der Linearmotoren bevorzugt jeweils einen 2/3-Wandler zum Überführen der auf ein zweiachsiges Koordinatensystem bezogenen Stromsollwerte in ein dreiphasiges System.
  • Da die feldorientierte Regelung der Linearmotoren ein Regeln des feldbildenden Stromes und ein Regeln des vorschubkraftbildenden Stromes einschließt, umfassen die steuerbaren Umrichter bevorzugt Strommesseinheiten zum Messen der Linearmotorphasenströme. Da die Linearmotoren bevorzugt dreiphasig ausgebildet sind, umfassen die steuerbaren Umrichter der Linearmotoren bevorzugt jeweils einen 3/2-Wandler zum Überführen der gemessenen Linearmotorphasenströme in ein zweiachsiges Koordinatensystem. Der 3/2-Wandler beruht bevorzugt auf der Clarke-Transformation.
  • Die Kommutierungswinkelwerte werden bevorzugt einem positiven Vektordreher und einem negativen Vektordreher übermittelt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Betreiben einer Linearmotoranordnung, welche mehrere elektrische Linearmotoren umfasst, welche zum gemeinsamen Antreiben eines gemeinsamen Läufers in eine lineare Richtung ausgebildet sind. Die Linearmotoren umfassen jeweils einen Stator. Die Statoren der zum gemeinsamen Antreiben in eine lineare Richtung ausgebildeten Linearmotoren sind mechanisch verbunden, sodass sie eine Statoreinheit bilden. Die Statoren umfassen jeweils mindestens einen Elektromagneten. Jeder der Linearmotoren umfasst einen steuerbaren Umrichter. Mithilfe der Umrichter ist jeweils eine Wechselspannung erzeugbar, deren Frequenz veränderbar ist. Die Wechselspannung dient insbesondere zur unmittelbaren Speisung des Elektromagneten des Stators des jeweiligen Linearmotors.
  • In einem Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine aktuelle Position des Läufers laufend ermittelt, was bevorzugt mit einem Positionssensor erfolgt. Das Bestimmen der Position des Läufers erfolgt in derjenigen linearen Richtung, in welcher der Läufer verfahrbar ist. Die ermittelte Position wird laufend in Form von Positionsistwerten ausgegeben.
  • In einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Stromsollwerte und Kommutierungswinkelwerte ausgehend von einem Vergleich von Positionssollwerten mit den Positionsistwerten bestimmt, was bevorzugt mit einer Regelungseinheit erfolgt. Die Stromsollwerte dienen zum Ansteuern der steuerbaren Umrichter der Statoren.
  • In einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Stromsollwerte und die Kommutierungswinkelwerte zu den steuerbaren Umrichtern über einen ersten Datenbus übermittelt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren dient bevorzugt zum Betreiben der erfindungsgemäßen Linearmotoranordnung oder einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Linearmotoranordnung. Im Übrigen weist das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt auch Merkmale auf, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Linearmotoranordnung und deren bevorzugten Ausführungsformen angegeben sind.
  • Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
  • 1: ein Blockschaltbild einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Linearmotoranordnung;
  • 2: ein Blockschaltbild einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Linearmotoranordnung;
  • 3: ein Blockschaltbild einer dritten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Linearmotoranordnung; und
  • 4: ein Blockschaltbild eines steuerbaren Umrichters der in den 1 bis 3 gezeigten Linearmotoranordnungen.
  • 1 zeigt ein Blockschaltbild einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Linearmotoranordnung. Die Linearmotoranordnung umfasst n Linearmotoren, von denen insbesondere jeweils ein Stator 01 und ein steuerbarer Umrichter 02 dargestellt sind. Die Statoren 01 sind fest miteinander verbunden und bilden eine Statoreinheit 03.
  • Die Linearmotoranordnung umfasst einen einzigen Positionssensor 04 zum Bestimmen einer linearen Position eines gemeinsamen Läufers (nicht gezeigt). Der den ersten Stator 01 umfassende Linearmotor bildet einen Master, während die den zweiten bis n-ten Stator 01 umfassenden Linearmotoren jeweils einen Slave bilden. Der Positionssensor 04 liefert Positionsistwerte 06 an eine Linearmotorsteuerung des den Master bildenden Linearmotors, die durch den steuerbaren Umrichter 02 des den Master bildenden Linearmotors verbildlicht ist. Der steuerbare Umrichter 02 des den Master bildenden Linearmotors ist in der Linearmotorsteuerung des den Master bildenden Linearmotors ausgebildet.
  • Die Linearmotorsteuerung des den Master bildenden Linearmotors ist dazu ausgebildet, ausgehend von einem Vergleich von Positionssollwerten mit den Positionsistwerten 06 Stromsollwerte (gezeigt in 4) und Kommutierungswinkelwerte (gezeigt in 4) für eine feldorientierte Regelung der Linearmotoren zu bestimmen. Die Stromsollwerte und die Kommutierungswinkelwerte werden über eine ersten Datenbus 07 übertragen, sodass jeder der steuerbaren Umrichter 02 der als Slaves fungierenden Linearmotoren diese Stromsollwerte und diese Kommutierungswinkelwerte empfängt. Auf der Grundlage dieser Stromsollwerte und dieser Kommutierungswinkelwerte nehmen die steuerbaren Umrichter 02 eine feldorientierte Regelung für den jeweiligen Linearmotor vor, sodass Ströme (gezeigt in 4) zur Bestromung der Statoren 01 erzeugt werden, die über Anschlussleitungen 08 zu den Statoren 01 übertragen werden.
  • Ein zweiter Datenbus 09 dient zur Übertragung von Steuerbefehlen zu den einzelnen Linearmotorsteuerungen der Linearmotoren, die durch die Umrichter 02 verbildlicht sind.
  • 2 zeigt ein Blockschaltbild einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Linearmotoranordnung. Diese zweite Ausführungsform gleicht zunächst der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform. Abweichend davon weist die zweite Ausführungsform weiterhin eine Zentralsteuerung 11 auf, welche die Positionssollwerte über den zweiten Datenbus 09 zu den einzelnen durch die Umrichter 02 verbildlichten Linearmotorsteuerungen übermittelt, wobei die Positionssollwerte nur von der Linearmotorsteuerung des den Master bildenden Linearmotors, welche durch den ersten Umrichter 02 verbildlicht ist, ausgewertet werden. Die Zentralsteuerung 11 übermittelt über den zweiten Datenbus 09 weiterhin die Steuerbefehle zu den einzelnen durch die Umrichter 02 verbildlichten Linearmotorsteuerungen.
  • 3 zeigt ein Blockschaltbild einer dritten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Linearmotoranordnung. Diese dritte Ausführungsform gleicht zunächst der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform. Abweichend davon sind die Linearmotoren mit den Statoren 01 in zwei Reihen angeordnet, sodass eine Matrix ausgebildet ist.
  • 4 zeigt ein Blockschaltbild eines der in den 1 bis 3 gezeigten steuerbaren Umrichter 02. Der steuerbare Umrichter 02 realisiert eine feldorientierte Regelung des jeweiligen Linearmotors, wofür der Stator 01 dieses Linearmotors geregelt bestromt wird. Die über den ersten Datenbus 07 übertragenen Stromsollwerte umfassen einen feldbildenden Stromsollwert 13 und einen vorschubkraftbildenden Stromsollwert 14, wobei der feldbildende Stromsollwert 13 in der Regel gleich Null ist, sodass er nicht permanent über den ersten Datenbus 07 übertragen werden muss.
  • Für die feldorientierte Regelung werden eine Differenz 16 aus dem feldbildenden Stromsollwert 13 und einem Istwert 17 des feldbildenden Stromes und eine Differenz 18 aus dem vorschubkraftbildenden Stromsollwert 14 und einem Istwert 19 des vorschubkraftbildenden Stromes bestimmt. Die Differenzen 16, 18 werden als Regelabweichungen jeweils zu einem PI-Regler 21 geführt, wobei in den PI-Reglern 21 Stellgrößen 22 für den feldbildenden Strom und für den vorschubkraftbildenden Strom bestimmt werden. Die Stellgrößen 22 werden über einen Entkoppler 23 zu einem positiven Vektordreher und einem 2/3-Wandler 24 geführt, wo sie als auf ein zweiachsiges Koordinatensystem bezogene Werte in ein dreiphasiges System überführt werden. Daraus resultiert eine dreiphasige Linearmotorspannung 26, die an dem Stator 01 anliegt und einen dreiphasigen Linearmotorstrom 27 bewirkt. Messwerte des dreiphasigen Linearmotorstromes 27 werden in einem 3/2-Wandler und einem negativen Vektordreher 28 in auf ein zweiachsiges Koordinatensystem bezogene Werte gewandelt, sodass im Ergebnis der Istwert 17 des feldbildenden Stromes und der Istwert 19 des vorschubkraftbildenden Stromes vorliegen.
  • Über den ersten Datenbus 07 werden auch die Kommutierungswinkelwerte übertragen, die in der Linearmotorsteuerung des den Master bildenden Linearmotors bestimmt werden. Die laufenden Kommutierungswinkelwerte werden verwendet, um die Vektordrehung vorzunehmen.
  • Bezugszeichenliste
  • 01
    Stator
    02
    steuerbarer Umrichter
    03
    Statoreinheit
    04
    Positionssensor
    05
    06
    Positionsistwerte
    07
    erster Datenbus
    08
    Anschlussleitungen
    09
    zweiter Datenbus
    10
    11
    Zentralsteuerung
    12
    13
    feldbildender Stromsollwert
    14
    vorschubkraftbildender Stromsollwert
    15
    16
    Differenz (Regelabweichung)
    17
    Istwert des feldbildenden Stromes
    18
    Differenz (Regelabweichung)
    19
    Istwert des vorschubkraftbildenden Stromes
    20
    21
    PI-Regler
    22
    Stellgrößen
    23
    Entkoppler
    24
    positiver Vektordreher und 2/3-Wandler
    25
    26
    dreiphasige Linearmotorspannung
    27
    dreiphasiger Linearmotorstrom
    28
    3/2-Wandler und negativer Vektordreher
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102012223586 A1 [0002]
    • DE 4322744 A1 [0003]
    • DE 102006059708 A1 [0004]
    • DE 19700392 A1 [0005]

Claims (10)

  1. Linearmotoranordnung, umfassend: – mehrere Linearmotoren, welche zum gemeinsamen Antreiben eines gemeinsamen Läufers in eine lineare Richtung ausgebildet sind und jeweils einen Stator (01) umfassen, wobei die Statoren (01) mechanisch verbunden sind, und wobei jeder der Linearmotoren einen steuerbaren Umrichter (02) umfasst; – einen Positionssensor (04) zum laufenden Bestimmen der Position des Läufers, wodurch der Positionssensor (04) zur Ausgabe von Positionsistwerten (06) ausgebildet ist; – eine Regelungseinheit zum Bestimmen von Stromsollwerten (13, 14) und Kommutierungswinkelwerten ausgehend von einem Vergleich zwischen Positionssollwerten und den Positionsistwerten (06); und – einen ersten Datenbus (07) zum Übermitteln der Stromsollwerte (13, 14) und der Kommutierungswinkelwerte zu den steuerbaren Umrichtern (02).
  2. Linearmotoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur feldorientierten Regelung der Linearmotoren ausgebildet ist.
  3. Linearmotoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinheit innerhalb einer Linearmotorsteuerung eines der Linearmotoren ausgebildet ist, sodass dieser Linearmotor mit seiner Linearmotorsteuerung einen Master bildet, während die anderen der Linearmotoren jeweils einen Slave bilden.
  4. Linearmotoranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionssensor (04) mit der Linearmotorsteuerung des den Master bildenden Linearmotors elektrisch verbunden ist.
  5. Linearmotoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Zentralsteuerung (11) zum Steuern der Linearmotoren umfasst, die zum Bereitstellen der Positionssollwerte ausgebildet ist.
  6. Linearmotoranordnung nach dem auf Anspruch 3 rückbezogenen Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralsteuerung in der Linearmotorsteuerung des den Master bildenden Linearmotors ausgebildet ist.
  7. Linearmotoranordnung nach einem Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen zweiten Datenbus (09) zur Übertragung der Positionssollwerte von der Zentralsteuerung (11) zu den Linearmotoren umfasst.
  8. Linearmotoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Datenbus (07) durch einen Feldbus gebildet ist.
  9. Linearmotoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Datenbus (07) für eine zu einer Kommutierung der Linearmotoren synchrone Übertragung der Stromsollwerte (13, 14) und der Kommutierungswinkelwerte ausgebildet ist.
  10. Verfahren zum Betreiben einer mehrere Linearmotoren umfassenden Linearmotoranordnung, wobei die Linearmotoren zum gemeinsamen Antreiben eines gemeinsamen Läufers in eine lineare Richtung ausgebildet sind und jeweils einen Stator (01) umfassen, wobei die Statoren (01) der Linearmotoren mechanisch verbunden sind, wobei jeder der Linearmotoren einen steuerbaren Umrichter (02) umfasst, und wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Ermitteln einer aktuellen Position des Läufers und Ausgeben von Positionsistwerten (06); – Bestimmen von Stromsollwerten (13, 14) und von Kommutierungswinkelwerten ausgehend von einem Vergleich zwischen Positionssollwerten und den Positionsistwerten (06); und – Übermitteln der Stromsollwerte (13, 14) und der Kommutierungswinkelwerte zu den steuerbaren Umrichtern (02) über einen ersten Datenbus (07).
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