-
Beschreibung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zum Bedienen eines elektro-mechanischen Antriebssystems mittels eines Touchscreenhandgeräts.
-
Stand der Technik
-
Im industriellen Umfeld werden häufig elektrische Antriebssysteme eingesetzt, um Maschinen unterschiedlichster Art (z. B. Roboter, Werkzeugmaschinen, Handhabungsmaschinen) zu betreiben. Ein Antriebssystem umfasst dabei üblicherweise einen oder mehrere sog. ”Antriebe” (Elektromotor, z. B. Servo- oder Normmotor, zusammen mit einem Antriebsregelgerät zur Ansteuerung und Stromversorgung) zusammen mit einer oder mehreren davon angetriebenen Mechanikbaugruppen (z. B. Werkzeuge, Werkzeugarme, Linearsysteme usw.). Ein System aus Antrieb und Mechanikbaugruppe kann als elektro-mechanisches oder mechatronisches Antriebssystem bezeichnet werden.
-
Als Linearsysteme werden Mechanikbaugruppen für Linearbewegungen bezeichnet, die sich aus verschiedensten mechanischen Komponenten zusammensetzen, insbesondere aus einer Linearführung und einer beweglichen Baugruppe. Sie können z. B. Kugelschienenführungen oder Laufrollenführung für die Bewerkstelligung der Linearbewegung aufweisen, welche von einem Kugelgewindetrieb, Zahnriementrieb oder Zahnstangentrieb angetrieben werden. Hieran wiederum ist der Elektromotor des elektrischen Antriebs angeschlossen.
-
Für den Betrieb eines elektro-mechanischen Antriebssystems sind unterschiedliche Betriebsarten möglich, wie z. B. ein Einrichtbetrieb, ein Automatikbetrieb, ein Testbetrieb, ein manueller Betrieb usw. In jeder Betriebsart stehen mehrere Bedienfunktionen aus der Gruppe aller für das Antriebssystem möglichen Bedienfunktionen bereit.
-
Es ist wünschenswert, den Aufwand für die Bedienung eines elektro-mechanischen Antriebssystems zu verringern.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren und Vorrichtungen zum Bedienen eines elektromechanischen Antriebssystems mittels eines Touchscreenhandgeräts, insbesondere aus der Klasse der Smart Devices, wie Smartphones und Tablet-PCs, mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
-
Vorteile der Erfindung
-
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass der Aufwand für die Bedienung eines elektromechanischen Antriebssystems durch Verwendung und entsprechende Einrichtung eines Touchscreenhandgeräts aus der Klasse der Smart Devices signifikant verringert werden kann. Diese Geräte sind handlich und tragbar, haben genügend Rechenleistung und sind überdies einfach und intuitiv zu bedienen. Weiterhin sind derartige Geräte weitläufig verfügbar und müssen damit nicht separat vorgehalten oder angeschafft werden. Insbesondere werden beispielsweise fast alle Mobiltelefone mittlerweile als Smartphones verkauft. Die bisher für die Bedienung von elektro-mechanischen Antriebssystemen verwendeten Bediengeräte können eingespart werden.
-
Die Verwendung eines Touchscreenhandgeräts aus der Klasse der Smart Devices ist besonders vorteilhaft, da hier auf existierende und ständig weiterentwickelte Entwicklungsumgebungen (sog. Software Development Kit (SDK)) für die Programmierung der Software (sog. ”App”) zurückgegriffen werden kann, wobei insbesondere die vielfältigen Eingabe- und Ausgabefunktion, insbesondere zur Mehrfinger-Steuerung (”Multi-Touch”), Zoomfunktionen, Drehfunktionen, Scrollfunktionen, Spracherkennung usw., die moderne Smart Devices bieten, genutzt werden können. Dies macht die Bedienung für den Benutzer besonders einfach und intuitiv.
-
Die Erfindung bedient sich eines bidirektionalen Datenaustausches zwischen einer Steuerung des elektro-mechanischen Antriebssystems und dem Touchscreenhandgerät, zweckmäßigerweise über entsprechende Funkverbindungen wie WLAN, Bluetooth, NFC usw., oder über Kabelverbindungen, z. B. USB, Firewire usw. Dabei werden Daten zur Anzeige von der Steuerung an das Touchscreenhandgerät geliefert und auszuführende Befehle oder zu parametrierende Daten von dem Touchscreenhandgerät an die Steuerung. Über das Touchscreenhandgerät können Betriebsarten und Bedienfunktionen ausgewählt werden.
-
Der Touchscreen dient als kombiniertes Ein- und Ausgabegerät, wobei moderne Touchscreenhandgerätefunktionen, wie Mehrfingersteuerungen, Zoomfunktion, Drehfunktionen, Scrollfunktionen, Spracherkennung usw. vorzugsweise in das Bedienungsprogramm des elektro-mechanischen Antriebssystems eingebaut werden, um die Bedienung einfacher und vor allem intuitiver zu machen.
-
Vorzugsweise ist das Touchscreenhandgerät zu einem oder mehreren der folgenden Punkte eingerichtet, insbesondere
- – aktuelle Betriebsparameter, wie z. B. Ist- und/oder Sollwerte, darzustellen.
- – die Mechanikbaugruppe selbst (bspw. auf Grundlage von CAD-Daten) zu visualisieren, wobei diese Visualisierung besonders vorzugsweise den momentanen Bewegungszustand der Mechanikbaugruppe berücksichtigt, die Mechanikbaugruppe also in ihrer aktuellen Stellung darstellt.
- – eine Bewegung der Mechanikbaugruppe, z. B. eine Linearbewegung eines Linearsystems, durch eine entsprechende (z. B. lineare) Fingerbewegung auf dem Touchscreen vorzugeben.
- – Drehregler und/oder Schiebereglersymbole darzustellen, welche durch Berühren verstellbar sind und entsprechende Eingabewerte an das elektro-mechanische Antriebssystems übertragen.
- – einen Verfahrweg der Mechanikbaugruppe, z. B. das Ausmaß einer Linearbewegung eines Linearsystems, durch eine entsprechende Fingerbewegung oder Fingerspreizbewegung auf dem Touchscreen vorzugeben.
- – vorhandene mechanische Messsysteme digital darzustellen und mittels Touch-Funktionalität realitätsnah zum Einstellen von Sollwertvorgaben zu verwenden.
- – Befehlssymbole darzustellen, welche durch Berühren die Betriebsarten und Bedienfunktionen auswählen und/oder auslösen, wie insbesondere die nachfolgend beschriebenen:
Der Einrichtbetrieb dient zum Programmieren des einen oder der mehreren von der Mechanik im Automatikbetrieb auszuführenden Programme. Hier sind insbesondere Bewegungs- und Speicherbefehle als Bedienfunktionen ausführbar. Es kann auch eine Anzeige unterschiedlicher Werte und Größen, z. B. Soll- und Istwerte, von Antriebssystemparametern stattfinden. Es kann die Vorgabe einer reduzierten Geschwindigkeit möglich sein, mit der die Bewegungen ausgeführt werden.
-
Der Automatikbetrieb wird für den Einsatz des elektromechanischen Antriebssystems im Produktionsprozess genutzt. Hier sind vorzugsweise nur wenige einfache Bedienfunktionen ausführbar, z. B. eine Programmwahl, Start, Stopp, Fortsetzung. Zweckmäßigerweise findet auch eine Information über das laufende Programm statt, Hinweise und Fehlermeldungen werden angezeigt. Die Programme werden in Originalgeschwindigkeit mit allen Funktionen abgearbeitet.
-
Im manuellen Betrieb ist eine Bewegung der Mechanikbaugruppe durch Eingabe manueller Verfahrbefehle möglich, z. B. nach einer Störung zum Freifahren der Mechanikbaugruppe.
-
All diese Betriebsarten und Betriebsfunktionen können vorzugsweise über ein Touchscreenhandgerät aus der Klasse der Smart Devices bedient werden.
-
Ein im Rahmen der Erfindung bedienbares Antriebssystem verfügt über eine Kommunikationsschnittstelle für die Kommunikation mit dem Touchscreenhandgerät, bspw. über einen WLAN-Transceiver, und eine mit der Kommunikationsschnittstelle verbundene Steuerung, die programmtechnisch dazu eingerichtet ist, die Kommunikation mit dem Touchscreenhandgerät auszuführen, insbesondere Befehle und Daten entgegenzunehmen und Rückmeldungen zu geben. Es kann auch eine vorteilhafte Authentifizierung stattfinden, so dass nur zugelassene Touchscreenhandgeräte oder Benutzer das Antriebssystem bedienen dürfen.
-
Die Erfindung verbessert die Bedienung von elektro-mechanischen Antriebssystemen deutlich. Die Erfindung entfaltet besondere Vorteile bei Linearsystemen, da hier die Übertragung einer Fingerbewegung auf eine Linearbewegung besonders eingängig ist. Der Einsatz ist besonders vorteilhaft bei Werkzeugmaschinen und Handhabungsmaschinen, wie z. B. bei Industrierobotern, Fördereinrichtungen, Lagereinrichtungen, Handhabungseinrichtung bzw. Handlingsystemen (Gerät in der Automatisierungstechnik und Antriebstechnik, das den Materialfluss von oder zu einer Wirkstelle bewältigt), Be- und Entladeportalen, Pick&Place-Einheiten usw.
-
Zu vorteilhaften Handhabungsfunktionen gehören Speichern, (Bunkern (ungeordnetes Speichern), Magazinieren (geordnetes Speichern), Stapeln, Palettieren), Verändern der Menge (Zuteilen, Verzweigen, Vereinigen, Vereinzeln, Portionieren), Kontrollieren, Sichern (Spannen (Halten), kraftschlüssig Spannen, formschlüssig Spannen, reibschlüssig Spannen, Greifen), Entspannen (Lösen), Bewegen (Positionieren, Orientieren, Ordnen, Verschieben, Schwenken, Fördern, Drehen, Weitergeben (Rundtakten), Weitergeben (Lineartakten), Wirken (Vorschieben)).
-
Erfindungsgemäße Recheneinheiten, z. B. eine Steuerung eines elektro-mechanischen Antriebssystems und ein Touchscreenhandgerät, sind programmtechnisch dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
-
Auch die Implementierung der Erfindung in Form von Software (insbesondere als sog. Touchgerät-”App” bzw. Software für die Steuerung des Antriebssystems) ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten ermöglicht, insbesondere wenn eine ausführende Recheneinheit (insbesondere das Touchscreenhandgerät bzw. die Steuerung des Antriebssystems) noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere Disketten, Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs u. a. m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
-
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
-
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
-
Figurenbeschreibung
-
1 zeigt schematisch ein elektromechanisches Antriebssystem zusammen mit einem Touchscreenhandgerät, wie sie der Erfindung zugrunde liegen können.
-
2 zeigt schematisch eine beispielhafte Benutzeroberfläche eines erfindungsmäßen Touchscreenhandgeräts, welches zur Bedienung eines elektro-mechanischen Antriebssystems, beispielsweise gemäß 1, eingerichtet ist, zusammen mit drei Ausschnittsvergrößerungen.
-
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
-
In 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines elektro-mechanischen Antriebssystems 100 zusammen mit einem hier als Smartphone 200 ausgebildeten Touchscreenhandgerät dargestellt. Das elektro-mechanische Antriebssystem 100 weist eine hier als Linearsystem 110 ausgebildete Mechanikbaugruppe mit einem Drehmomentanschluss 111 auf. An dem Drehmomentanschluss 111 ist ein hier als Servomotor 115 ausgebildeter Elektromotor angeschlossen, welcher das Linearsystem 110 antreibt. Dem Servomotor 115 ist ein Antriebsregelgerät 120 vorgeschaltet, welches den Servomotor 115 steuert und mit Leistung versorgt. Ein Antriebsregelgerät zusammen mit einem Elektromotor wird auch als ”elektrischer Antrieb” 105 bezeichnet.
-
Dem Antriebsregelgerät 120 ist eine Steuerung 130, z. B. eine sog. Motion-Logic-Control, vorgeschaltet, welche üblicherweise mehrere Antriebsregelgeräte ansteuert, indem auf der Steuerung ein entsprechendes Programm abläuft. Gemäß der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist die Steuerung 130 weiterhin mit einer hier als WLAN-Transceiver 140 ausgebildete Kommunikationsschnittstelle ausgestattet, welche die Kommunikationsverbindungen zum Smartphone 200 herstellt.
-
Die Steuerung 130 sowie das Smartphone 200 sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens programmtechnisch eingerichtet.
-
In 2 ist eine bevorzugte Benutzeroberfläche 300 dargestellt, welche bei einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Touchscreenhandgeräts, beispielsweise des Smartphones 200 aus 1, zur Bedienung eines hier ein Linearsystem aufweisenden elektro-mechanischen Antriebssystems auf dem Touchscreen dargestellt wird, wenn eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Computerprogramms auf dem Smartphone 200 ausgeführt wird. Die Benutzeroberfläche dient als Ein- und Ausgabeschnittstelle zur Bedienung des Antriebssystems und weist zu diesem Zweck verschiedene Ein- und Ausgabesymbole auf.
-
Vorzugsweise wird in einem Ein- und Ausgabefenster 310, welches in 2 rechts oben leicht vergrößert dargestellt ist, die anzusteuernde Mechanikbaugruppe, in 2 also das Linearsystem, dargestellt. Zweckmäßigerweise wird dabei die Darstellung so ausgeführt, dass sie der Realität entspricht, dass also beispielsweise bei einem Linearsystem ein beweglicher Schlitten positionsgenau dargestellt wird. Weiter vorzugsweise ist die Benutzeroberfläche dazu eingerichtet, die Darstellung der Mechanikbaugruppe in dem Fenster 310 gemäß einer Fingerbewegung des Anwenders darzustellen, d. h. zu verschieben, zu drehen, zu vergrößern, zu verkleinern usw. Vorzugsweise verfügt die im Touchscreenhandgerät ablaufende Software dazu über CAD-Daten der Mechanikbaugruppe, um einen dreidimensionales Modell 311 in dem Fenster 310 darzustellen.
-
Weiterhin verfügt die Benutzeroberfläche 300 über eine Anzahl von Befehlssymbolen 320, welche zum Auslösen von Betriebsarten und/oder Bedienfunktionen führen. Beispielsweise kann ein Befehlssymbol 321 zum Setzen eines Absolutmaßes, d. h. der Nullpunkt des Linearsystems wird festgelegt und auf den Geber (Positionssensor) des Servomotors übertragen, 322 für eine Reglerfreigabe, d. h. dem Antrieb wird Leistung zugeschaltet, das Linearsystem kann somit verfahren werden, 323 für die Betriebsart ”Manueller Betrieb”, 324 für die Betriebsart ”Automatikbetrieb”, 325 zum Einlernen der aktuellen Position und 326 zum Starten des Automatikbetriebs und zum Anfahren der eingestellten Position vorgesehen sein.
-
Weiter vorzugsweise verfügt die Benutzeroberfläche 300 über ein Schiebereglersymbol 330, welches seinerseits wiederum über einen oder mehrere Schieberegler 331, 332 verfügen kann. Über das Schiebereglersymbol 330 kann insbesondere eine unmittelbare Bewegung, d. h. z. B. der Schlitten des Linearsystems folgt unmittelbar der Bewegung des Schieberegler, oder eine mittelbare Bewegung, d. h. z. B. der Schlitten des Linearsystems fährt die durch die Position des Schiebereglers definierte Position erst nach Betätigung eines Auslösebefehls an, der Mechanikbaugruppe vorgegeben werden. Über das Schiebereglersymbol 330 können auch Sollwerte, z. B. eine vordere und hintere Umkehrposition für das Linearsystem, für eine automatische Bewegung in einem Automatikbetrieb vorgegeben werden.
-
Weiter vorzugsweise verfügt die Benutzeroberfläche 300 über weitere Ein- und Ausgabesymbole 330, beispielsweise über ein Ein- und Ausgabesymbol 331 für eine Sollposition, ein Ausgabesymbol 332 für eine Istposition, ein Ein- und Ausgabesymbol 333 für einen sog. ”Override” und ein Ein- und Ausgabesymbol 334 für Teachpunkte. Mit dem Override kann die Verfahrgeschwindigkeit des Linearsystems festgelegt werden, wobei 100% der maximalen Geschwindigkeit entspricht.
-
Die als Ein- und Ausgabesymbole bezeichneten Elemente sind vorzugsweise so ausgebildet, dass sie auf eine Berührung hin die Eingabe von Daten, beispielsweise eines oder mehrerer Werte, zulassen und nach der Eingabe die eingegebenen Daten anzeigen. Die Eingabe kann beispielsweise manuell über Ziffern und Buchstaben auf einer auf der Benutzeroberfläche angezeigten Tastatur oder über Drehregler und/oder Schieberegler 335 erfolgen, wie beispielsweise in Bezug auf das Ein- und Ausgabesymbol 333 in 2 unten links dargestellt.
-
Insgesamt wird im Rahmen der Erfindungen eine Möglichkeit geschaffen, wie elektromechanische Antriebssysteme unter Verwendung benutzerfreundlicher Touchscreenhandgeräte bedient werden können.
