DE102017120221B4

DE102017120221B4 - Steuereinheit

Info

Publication number: DE102017120221B4
Application number: DE102017120221.8A
Authority: DE
Inventors: Yumie Kubota; Shinichi Maehara; Hajime Kimura; Naoki Mizuno; Ken Nakamura
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2016-09-02
Filing date: 2017-09-01
Publication date: 2022-08-04
Anticipated expiration: 2037-09-02
Also published as: US20180065245A1; CN107791244B; US10946514B2; JP6925794B2; CN107791244A; DE102017120221A1; JP2018037038A

Abstract

Steuereinheit (100), welche eine Mehrzahl von Arten von Steuerfunktionseinheiten aufweist, die miteinander verbunden sind, um eine Mehrachsensteuerung-Maschine zu steuern,dadurch gekennzeichnet, dass jede von der Mehrzahl der Arten der Steuerfunktionseinheiten ein Steuersignal von einer anderen verbundenen Steuerfunktionseinheit empfängt und eine Steuerfunktion ausführt, wobei das Steuersignal konform ist mit einem vorbestimmten Schnittstellenstandard, der spezifiziert ist korrespondierend zu der Steuerfunktion der Steuerfunktionseinheiten,wobei die Mehrzahl der Arten der Steuerfunktionseinheiten aufweist:eine Arbeit-Steuereinheit (3), die eingerichtet ist, um eine Arbeit zu steuern, die von der Mehrachsensteuerung-Maschine durchzuführen ist,eine Mehrachsenbewegung-Steuereinheit (4), die eingerichtet ist, um eine Bewegung von jeder von einer Mehrzahl von Antriebsachsen der Mehrachsensteuerung-Maschine zu steuern, um die Arbeit zu implementieren, die von der Arbeit-Steuereinheit (3) gesteuert wird, undeine Antrieb-Steuereinheit (5), die eingerichtet ist, um Leistung-Zuführen-Antreiben von jeder von der Mehrzahl der Antriebsachsen zu steuern, um die Bewegung zu implementieren, die von der Mehrachsenbewegung-Steuereinheit gesteuert wird;wobei diese Konfiguration sicherstellt, dass Details, d.h. Arbeit- (3), Bewegung- (4) und Antrieb-Steuerung (5),der Steuerverarbeitung der Mehrachsensteuerung-Maschine funktionell klassifiziert werden können gemäß jeder Steuerfunktionseinheit und dass die arithmetische Verarbeitung korrespondierend zu jeder von jeder Steuerfunktionseinheit geteilt werden kann.

Description

Technisches Gebiet
Die hierin offenbarten Ausführungsformen betreffen eine Steuereinheit, eine Arbeit-Steuervorrichtung, eine Mehrachsenbewegung-Steuervorrichtung und eine Antrieb-Steuervorrichtung.
Hintergrund der Erfindung
Patentdokument 1 offenbart ein Bewegung-Steuersystem, das eine Programmierbare-Logik-Steuereinheit (PLC, von engl. „programmable logic controller“), eine Bewegung-Steuereinheit und einen Servoantrieb aufweist, denen ihre eigene Verarbeitung zugeordnet ist, um die Bewegung einer Maschine zu steuern.
Stand der Technik
[Patentdokument 1] JP 2008 - 97 323 A
Erläuterung der Erfindung
Zu lösendes Problem
Indes, da die obige konventionelle Technologie eine dedizierte Verbindungsspezifikation bereitstellt, die Formatkonvertierung durchführt für einen Steuerbefehl zwischen PLC und einer Bewegung-Steuereinheit, ist eine Kombination aus beiden fixiert und gibt es Probleme mit niedriger Kompatibilität und geringer Vielseitigkeit zum Anwenden auf eine Mehrachsensteuerung-Maschine mit verschiedenartiger Spezifikation.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht in Anbetracht der oben beschriebenen Probleme und ihr Ziel ist, eine Steuereinheit, eine Arbeit-Steuervorrichtung, eine Mehrachsenbewegung-Steuervorrichtung und eine Antrieb-Steuervorrichtung bereitzustellen, die ihre Kompatibilität erhöhen und ihre Vielseitigkeit verbessern.
Mittel zum Lösen des Problems
Das Problem wird durch eine Steuereinheit gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Um das oben genannte Problem zu lösen, wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung/Offenbarung eine Steuereinheit angewendet, die eine Mehrzahl von Arten von Steuerfunktion-Einheiten aufweist, die miteinander verbunden sind, um eine Mehrachsensteuerung-Maschine zu steuern, wobei jede von der Mehrzahl von Arten von Steuerfunktion-Einheiten ein Steuersignal empfängt, wobei das Steuersignal konform ist mit einem vorbestimmten Schnittstellenstandard, der spezifiziert ist korrespondierend zu einer Steuerfunktion der Steuerfunktion-Einheiten, von einer anderen verbundenen Steuerfunktion-Einheit und die Steuerfunktion durchführt.
Alternativ, gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung/Erfindung, wird eine Arbeit-Steuervorrichtung angewendet, die eingerichtet ist, um ein Steuersignal zu empfangen, wobei das Steuersignal konform ist mit einem Arbeit-Steuerung-Schnittstellenstandard, der spezifiziert ist korrespondierend zu einer Arbeit-Steuerfunktion, die eine Arbeit steuert, die durchzuführen ist mittels einer Mehrachsensteuerung-Maschine, von einer anderen verbundenen Steuervorrichtung und um die Arbeit-Steuerfunktion durchzuführen.
Alternativ, gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung/Erfindung wird eine Mehrachsenbewegung-Steuervorrichtung angewendet, die eingerichtet ist, um ein Steuersignal zu empfangen, wobei das Steuersignal konform ist mit einem Bewegung-Steuerung-Schnittstellenstandard, der spezifiziert ist korrespondierend zu einer Bewegung-Steuerfunktion, die eine Bewegung von jeder von einer Mehrzahl von Antriebsachsen einer Mehrachsensteuerung-Maschine steuert, von einer anderen verbundenen Steuervorrichtung und um die Bewegung-Steuerfunktion durchzuführen.
Alternativ, gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung/Erfindung wird eine Antrieb-Steuervorrichtung angewendet, die eingerichtet ist, um ein Steuersignal zu empfangen, wobei das Steuersignal konform ist mit einem Bewegung-Steuerung-Schnittstellenstandard, der spezifiziert ist korrespondierend zu einer Antrieb-Steuerfunktion, die Leistung-Zuführen-Antreiben bzw. Leistung-Zuführen-Antrieb (kurz: Leistung-Zuführen-Antreiben) von jeder von einer Mehrzahl von Antriebsachsen einer Mehrachsensteuerung-Maschine steuert, von einer anderen verbundenen Steuervorrichtung und um die Antrieb-Steuerfunktion durchzuführen.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung erhöht sie ihre Kompatibilität zwischen Steuerfunktion-Einheiten beim Durchführen der Steuerung der Mehrachsensteuerung-Maschine und verbessert ihre Vielseitigkeit.
Figurenliste

1 ist eine Abbildung, die ein Beispiel einer schematischen Hardwareeinheit-Konfiguration eines Robotersystems, welches eine Steuereinheit aufweist, gemäß einer Ausführungsform zeigt;
2 ist eine Abbildung, die ein Beispiel einer Softwaresystem-Konfiguration der Steuereinheit gemäß der Ausführungsform zeigt;
3 ist eine Abbildung, die ein Beispiel einer Softwaresystem-Konfiguration einer Steuereinheit gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigt; und
4 ist eine Abbildung, die ein Beispiel einer schematischen Hardwareeinheit-Konfiguration eines Robotersystems zeigt, wenn eine Arbeit-Steuervorrichtung mit einem PLC-Modul eingerichtet ist.

Beschreibung der Ausführungsformen
Die Ausführungsformen werden unten beschrieben mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen.
<Schematische Konfiguration eines Robotersystems>
1 zeigt ein Beispiel einer schematischen Hardwareeinheit-Konfiguration eines Robotersystems, welches eine Steuereinheit aufweist, gemäß dieser Ausführungsform. Dieses Robotersystem ist ein System, das einen Roboter, die Mehrachsensteuerung-Maschine, veranlasst, eine voreingestellte und vorbestimmte Art von Arbeit durchzuführen mittels Betätigung von einem Nutzer mittels einer Konsole. Wie in 1 dargestellt, das Robotersystem 1 weist auf die Konsole 2, eine Arbeit-Steuervorrichtung 3, eine Mehrachsenbewegung-Steuervorrichtung 4, eine Mehrzahl von Antrieb-Steuereinheiten 5 und den Arbeitsroboter 6.
Die Konsole 2 ist ein Bedienpaneel, welches eine Bedieneingabe für den Nutzer des Robotersystems empfängt, welche den Arbeitsroboter 6 veranlasst, eine Durchführung der vorbestimmten Arbeit zu beginnen, und welches ein Arbeit-Steuersignal ausgibt, das basierend ist auf der Bedieneingabe zu der Arbeit-Steuervorrichtung 3. Die Konsole 2 hat ebenso eine Funktion, um verschiedene Arten von Informationen anzuzeigen, die von der Arbeit-Steuervorrichtung 3 eingegeben werden, wie später beschrieben.
Die Arbeit-Steuervorrichtung 3 (die Steuerfunktion-Einheit, die Arbeit-Steuereinheit) ist eine Arithmetisches-Verarbeiten-Einheit, die basierend auf dem von der Konsole 2 eingegebenen Arbeit-Steuersignal die Arbeit steuert, die von dem/durch den Arbeitsroboter 6 durchzuführen ist. Die spezifische Arbeit ist zum Beispiel eine Sequenz des Vorgangs für die Positionsverschiebung und Stellungsänderung des vorderen Endes eines Arms des Arbeitsroboters 6 oder ein vorbestimmter Zeitreihen-Vorgang, der voreingestellt ist für eine Aktion mittels eines Greiforgans (nicht gezeigt), wie zum Beispiel einer Roboterhand, die an dem vorderen Ende des Arms montiert ist. Die Arbeit-Steuervorrichtung 3 gibt ein Bewegung-Steuersignal zu der Mehrachsenbewegung-Steuervorrichtung 4 aus gemäß dem Zeitreihen-Vorgang der Arbeit. Obwohl diese Ausführungsform erklärt basierend auf dem Beispiel, bei dem die Arbeit-Steuervorrichtung 3 den Arbeitsroboter 6 steuert, kann die Arbeit-Steuervorrichtung 3 die Mehrachsensteuerung-Maschinen im Allgemeinen als Steuerziel steuern, nicht beschränkt auf den Roboter.
Die Mehrachsenbewegung-Steuervorrichtung 4 (die Steuerfunktion-Einheit, die Mehrachsenbewegung-Steuereinheit) ist eine Arithmetisches-Verarbeiten-Einheit, die basierend auf dem von der Arbeit-Steuervorrichtung 3 eingegebenen Bewegung-Steuersignal eine Bewegung von jedem von einer Mehrzahl von Antriebsmotoren (die Mehrzahl von Antriebsachsen, nicht dargestellt) des Arbeitsroboters 6 steuert, um den Arbeitsroboter 6 zu veranlassen, die oben genannte Arbeit (zum Beispiel Position, Stellung des vorderen Endes des Arms und so weiter) zu implementieren. Insbesondere ist die Bewegung die Zeitreihen-Änderung von Rotationsposition, Rotationsgeschwindigkeit bzw. Drehzahl oder Drehmoment des Antriebsmotors. Die Mehrachsenbewegung-Steuervorrichtung 4 gibt jeweils Antrieb-Steuersignale zu der Mehrzahl von Antrieb-Steuervorrichtungen 5 aus in Übereinstimmung mit der Zeitenreihen-Änderung der Bewegung.
Die Mehrzahl von Antrieb-Steuervorrichtungen 5 (Steuerfunktion-Einheit, die Antrieb-Steuereinheit) sind sogenannte Servoverstärker, deren Anzahl dieselbe ist wie die Anzahl der Antriebsmotoren des Arbeitsroboters 6 (sechs Servoverstärker sind in dieser Ausführungsform bereitgestellt, wie später beschrieben) und sind jeweils montiert korrespondierend zu individuellen Antriebsmotoren. Jede von der Mehrzahl von Antrieb-Steuervorrichtungen 5 steuert Leistung-Zuführen-Antreiben von jedem Antriebsmotor, um die Bewegung zu implementieren (Rotationsposition, Rotationsgeschwindigkeit bzw. Drehzahl oder Drehmoment), die von der Mehrachsenbewegung-Steuervorrichtung 4 gesteuert wird basierend auf den Antrieb-Steuersignalen, die jeweils eingegeben werden von der Mehrachsenbewegung-Steuervorrichtung 4. Das Leistung-Zuführen-Antreiben gemäß dem Beispiel der Ausführungsform steuert das Antreiben mittels: Umwandeln von AC(Wechselstrom)-Leistung, die von einer externen Leistungsquelle 7 zugeführt wird, in DC(Gleichstrom)-Leistung unter Verwendung eines Konverters (nicht gezeigt), der intern bereitgestellt ist; Konvertieren der DC-Leistung in vorbestimmte AC-Antriebsleistung durch Plusweitenmodulation(PWM, engl. „pulse width modulation“)-Steuerung, die basierend ist auf dem Antrieb-Steuersignal, unter Verwendung eines Inverters (nicht gezeigt), der intern bereitgestellt ist; und Zuführen der AC-Antriebsleistung zu dem korrespondierenden Antriebsmotor. Die Mehrzahl von Antrieb-Steuervorrichtungen 5 kann eingerichtet sein unter Verwendung eines Gehäuses, sodass das Antreiben von einer Mehrzahl von Antriebsmotoren individuell gesteuert wird.
Der Arbeitsroboter 6 (Mehrachsensteuerung-Maschine) ist ein Manipulator, der in dieser Ausführungsform sechs Antriebsmotoren aufweist, der die Position und Stellung des vorderen Endes des Arms steuert an einem Einstellung-Koordinatensystem mittels koordinierter Aktionen der Antriebsmotoren. Darüber hinaus, kann ein Greiforgan, wie zum Beispiel eine Roboterhand, nicht gezeigt, montiert sein an dem vorderen Ende des Arms. Der Zielroboter, der von dem Robotersystem gesteuert wird, wird nicht eingeschränkt sein auf den vertikal multi-artikularen Roboter, der sechs Achsen antreibt, wie in 1 dargestellt. Parallele-Verbindung-Roboter bzw. Parallel-Roboter, horizontal multi-artikulare Roboter (SCARA Roboter), Kartesische-Koordinaten-Roboter, Zylinderkoordinaten-Roboter, die mittels drei oder mehr miteinander kooperierenden Antriebsmotoren angetrieben werden, und andere Arten von Mehrachsensteuerung-Maschinen, wie zum Beispiel Numerische-Steuerung(NC, von engl. „numerical control“)-Einheiten, Tisch-Einheiten und lineare Gleiter, die mittels zwei oder mehr miteinander kooperierenden Antriebsmotoren angetrieben werden, können angewendet werden.
In dem Robotersystem mit dieser Konfiguration werden die Arbeit-Steuervorrichtung 3, die Mehrachsenbewegung-Steuervorrichtung 4 und die Mehrzahl von Antrieb-Steuervorrichtungen 5 kollektiv als Steuereinheit 100 bezeichnet. Diese Steuereinheit 100 bietet Funktionen einer Steuereinheit wie Durchführen verschiedener Arten von Arithmetische-Logik-Verarbeitung und Leistungssteuerung, die direkt assoziiert sind mit der Steuerung des Arbeitsroboters 6. Die Konsole 2 steuert die Art von Arbeit, die von dem Arbeitsroboter 6 durchzuführen ist, und ihren Anfangs-Zeitpunkt mittels des Arbeit-Steuersignals zu der Steuereinheit 100 und zeigt dem Nutzer ebenso verschiedene Arten von Informationen an, die von der Steuereinheit 100 eingegeben werden. Diese anzuzeigenden Informationen können Informationen aufweisen, wie zum Beispiel Rotationsposition und Rotationsgeschwindigkeiten der Antriebsmotoren, die mittels Encodern (nicht gezeigt) detektiert werden, die in den Antriebsmotoren des Arbeitsroboters 6 bereitgestellt sind, Antriebsleistung (äquivalent zu Drehmoment), die mittels Stromsensoren (nicht gezeigt), wie zum Beispiel Hall-Element-Sensoren, detektiert wird, die in der Mehrzahl von Antrieb-Steuereinheiten 5 bereitgestellt sind, und Ergebnisse des arithmetischen Verarbeitung und so weiter.
Die Arbeit-Steuervorrichtung 3, die Mehrachsenbewegung-Steuervorrichtung 4 und die Mehrzahl von Antrieb-Steuervorrichtungen 5 sind eingerichtet als unabhängige Vorrichtungseinheiten (die Steuerfunktion-Einheiten) und sind miteinander verbunden, sodass Signale gesendet und empfangen werden können. In dem dargestellten Beispiel ist jede Vorrichtungseinheit in ihrem eigenen Gehäuse untergebracht, indes, mit irgendeiner Kombination von einer Mehrzahl der Vorrichtungseinheiten können sie in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein. Für die Verbindungsbusse, durch welche Signale gesendet und empfangen werden zwischen den Vorrichtungseinheiten, ist es unter Verwendung des einen, der konform ist mit allgemeinen Kommunikationsstandards, wie zum Beispiel dem RS232C-Standard, Ethernet (®)-Standards, dem PCI-Express(®)-Standard und MECHATROLINK®-Standards, möglich, Kompatibilität in Hardware und Kommunikationsprotokoll zu haben.
<Softwaresystem-Konfiguration der Steuereinheit gemäß der Ausführungsform >
Die Arithmetische-Verarbeitung-Einheiten, welche die Arbeit-Steuervorrichtung 3 und die Mehrachsenbewegung-Steuervorrichtung 4 darstellen, und manche von der Mehrzahl von Arbeit-Steuervorrichtungen 5 sind Computer, die CPU, ROM und RAM aufweisen. In dieser Ausführungsform implementieren die Computer dieser Vorrichtungseinheiten jeden Verarbeitungsblock, der in 2 dargestellt sind, mittels Softwareverarbeitung. Bezugnehmend auf 2 ist die Arbeit-Steuervorrichtung 3 in der Lage, jeden Verarbeitungsblock der Arbeit-Steuerung-Schnittstelle 11, Anwendungsausführung 13, Bewegungsprogrammausführung 14 und Netzwerkverarbeitung 15 auszuführen.
Die Arbeit-Steuerung-Schnittstelle 11 empfängt eine Eingabe eines Arbeit-Steuersignals von der Konsole 2 und veranlasst die anderen Verarbeitungsblöcke, die korrespondierende Arbeit zu verarbeiten.
Die Anwendungsausführung 13 ist ein Verarbeitungsblock, der eine Funktion bereitstellt, die geeignet ist für die Arbeit, die von dem Arbeitsroboter 6 durchzuführen ist. In 2 ist die Handhabung spezifiziert als die Arbeit, die von dem Arbeitsroboter 6 durchzuführen ist. Die Handhabung bezieht sich auf einen allgemeinen Begriff von Arbeit, die den Arm des Arbeitsroboter 6 bewegt und ein Werkstück von der ursprünglichen Position in eine andere Position verschiebt nach dem Halten und Ansaugen des Werkstücks mittels der Roboterhand, die an dem vorderen Ende des Arms des Arbeitsroboters 6 montiert ist, und sie ist eine von den Anwendungen von Robotern. „Handhabungsfunktion“ in 2 ist ein exemplarischer Verarbeitungsblock, der zu der Anwendung mittels des Arbeitsroboters 6 korrespondiert, und sie kann ersetzt werden durch, zum Beispiel, Bogenschweißfunktion oder Punktschweißfunktion, korrespondierend zu der Arbeit, bei welcher der Arbeitsroboter angewendet wird.
Die Handhabungsfunktion stellt eine notwendige und ausreichende Funktion für die Handhabungsverwendung bereit. Insbesondere kann sie aufweisen eine Funktion, die Öffnen-Schließen-Bewegung der Roboterhand durchführt (wenn ein Werkstück von der Roboterhand gehalten wird), eine Funktion, die das Antreiben des Luftzylinders durchführt (wenn ein Werkstück von der Roboterhand angesaugt wird), und eine Funktion, die von einem Sensor, wie zum Beispiel einer Kamera (nicht gezeigt), Informationen akquiriert, die die Position und/oder Stellung des Werkstücks kennzeichnen. In ähnlicher Weise, wenn sie durch die Bogenschweißfunktion oder der Punktschweißfunktion ersetzt wird, stellt sie eine notwendige und ausreichende Funktion für jede Arbeit bereit. Zum Beispiel, für Bogenschweißfunktion stellt sie bereit eine Funktion, um einen Befehl an die Schweißleistungsquelle zu senden für Schweißspannung oder Schweißstrom, eine Funktion, um eine Schweißdrahtzuführung anzutreiben, und eine Funktion, um den Arbeitsroboter 6 zu veranlassen, eine Pendelbewegung durchzuführen und so weiter. Darüber hinaus stellt sie für die Punktschweißfunktion bereit eine Funktion, um das Niveau (z.B. die Größe) einer Werkstück-Anpresskraft für eine Punktschweißpistole, die an dem vorderen Ende des Arms des Arbeitsroboters 6 montiert ist, zu spezifizieren, und eine Funktion, um die Elektroden der Punktschweißpistole zu schleifen und so weiter.
Die Bewegungsprogrammausführung 14 interpretiert und führt aus ein Bewegungsprogramm, welches eine Datei ist, die beschreibt eine Mehrzahl von Positionen, zu welchen sich das vordere Ende des Arms des Arbeitsroboters 6 bewegen muss, und ein vorbestimmtes Zeitenreihe-Verfahren für die Öffnen-Schließen-Bewegung der Roboterhand und so weiter, um eine vorbestimmte Art von Arbeit zu implementieren unter Verwendung der Funktion, die bei der Anwendungsausführung 13 spezifiziert ist. Wenn sie die von einem Roboter verschiedene Mehrachsensteuerung-Maschine steuert, führt sie ein Programm aus, das erstellt ist korrespondierend zu Arbeit, welches die Mehrachsensteuerung-Maschine veranlasst, zu arbeiten bzw. zu funktionieren. Insbesondere wird das Bewegungsprogramm für den Arbeitsroboter 6 als „JOB“ bezeichnet werden, in diesem Fall wird die „Bewegungsprogrammausführung“ als „JOB Ausführung“ bezeichnet werden.
Die Netzwerkverarbeitung 15 verarbeitet die Netzwerkkommunikation mit externen Vorrichtungen wie zum Beispiel einem PLC und einem Allgemeine-Verwendung-PC.
Der Computer der Arbeit-Steuervorrichtung 3 ist eingerichtet, um in der Lage zu sein, um die Details des Verarbeitungsblocks der Anwendungsausführung 13 und den Verarbeitungsblock der Bewegungsprogrammausführung 14 umzuschreiben. Das heißt, der Computer der Arbeit-Steuervorrichtung 3 gibt ein Bewegung-Steuersignal, welches zu der beabsichtigten Arbeit korrespondiert, basierend auf dem eingegebenen Arbeit-Steuersignal mittels selektiven Installierens und Ausführens eines Programms zum Implementieren der beabsichtigten Arbeit, entsprechend zu diesen Verarbeitungsblöcken aus. Die Steuerfunktionen, die durch die Verarbeitungsblöcke von Anwendungsausführung 13, Bewegungsprogrammausführung 14 und Netzwerkverarbeitung 15 implementiert sind, korrespondieren zu der Arbeit-Steuerfunktion, die in den angehängten Patentansprüchen rezitiert wird.
Die Mehrachsenbewegung-Steuervorrichtung 4 ist in der Lage, jeden Verarbeitungsblock von Bewegung-Steuerung-Schnittstelle 21, Trajektorieplanung 22, Befehlserzeugung 23 und Roboter-Bewegung-Steuerung 24 auszuführen.
Die Bewegung-Steuerung-Schnittstelle 21 empfängt eine Eingabe des Bewegung-Steuersignals von der Arbeit-Steuervorrichtung 3 und veranlasst die anderen Verarbeitungsblöcke, die korrespondierende Bewegung zu verarbeiten.
Trajektorieplanung bzw. Bewegungsbahnplanung (kurz: Trajektorieplanung) 22 berechnet zum Beispiel eine Trajektorie bzw. Bewegungsbahn, die das vordere Ende des Arms auf einem Einstellung-Koordinatensystem durchlaufen sollte, um die Bewegung zu implementieren.
Die Befehlserzeugung 23 erzeugt, mittels sogenannter inverser Kinematik, einen Positionsbefehl, einen Geschwindigkeitsbefehl oder einen Drehmomentbefehl, die zu jedem Antriebsmotor gesendet werden müssen, damit das vordere Ende des Arms die Trajektorie durchläuft, die bei Trajektorieplanung 22 berechnet wird.
Die Roboter-Bewegung-Steuerung 24 korrigiert den Positionsbefehl, den Geschwindigkeitsbefehl oder den Drehmomentbefehl, um die Bewegung des vorderen Endes des Arms auf der Trajektorie zu glätten. Zum Beispiel, das Drehmoment, das zum Antreiben einer vorbestimmten Gelenkachse des Arbeitsroboters 6 benötigt wird, variiert abhängig von dem Drehwinkel einer weiteren Gelenkachse, die sich näher an dem vorderen Ende befindet als die vorbestimmte Gelenkachse (Armstellung der Vorderes-Ende-Seite). Die Roboter-Bewegung-Steuerung 24 verbessert die Bewegungsverfolgungsgenauigkeit des Arbeitsroboters mittels Korrigierens des Drehmomentbefehls unter Berücksichtigung dieser Momentveränderlichkeit spezifisch für Roboter oder Korrigierens von jedem Befehl, um die Schwingung (z.B. Vibration) zu unterdrücken.
Der Computer der Mehrachsenbewegung-Steuervorrichtung 4 gibt zu jeder Antrieb-Steuervorrichtung 5 die Antrieb-Steuersignale aus, die zu der beabsichtigten Bewegung der Antriebsmotoren korrespondieren, basierend auf den eingegebenen Bewegung-Steuersignalen mittels Ausführens von Programmen, welche die jeweiligen Verarbeitungsblöcke implementieren. Antrieb-Steuervorrichtungen 5 können die Spezifikation des Antrieb-Steuersignals geeignet modifizieren, und eine Steuerung eines Allgemeine-Verwendung-Servo-Verstärkers 61, der häufig verwendet wird, ist ebenso möglich. Die Steuerfunktionen, die mittels der Verarbeitungsblöcke der Trajektorieplanung 22, Befehlserzeugung 23 und Roboter-Bewegung-Steuerung 24 implementiert sind, korrespondieren zu der Bewegung-Steuerfunktion, die in den angehängten Ansprüchen rezitiert wird.
Die Antrieb-Steuervorrichtungen 5 sind in der Lage, jeden Verarbeitungsblock der Antrieb-Steuerung-Schnittstelle 31, Position-Geschwindigkeit-Strom-Steuerung 32 und Inverter-Steuerung 34 zu implementieren.
Die Antrieb-Steuerung-Schnittstelle 31 empfängt die Eingabe des Antrieb-Steuersignals von der Mehrachsenbewegung-Steuervorrichtung 4 und veranlasst die anderen Verarbeitungsblöcke, korrespondierende Leistung-Zuführen-Steuerung zu verarbeiten bzw. auszuführen.
Die Position-Geschwindigkeit-Strom-Steuerung 32 gibt ein zu dem Antrieb-Steuersignal korrespondierendes PWM-Steuersignal aus durch, zum Beispiel, eine Position-Rückkopplungsschleife, eine Geschwindigkeit-Rückkopplungsschleife und eine Strom-Rückkopplungsschleife.
Die Inverter-Steuerung 34 steuert DC-zu-AC-Leistung-Umwandlung unter Verwendung des Inverters, der in den Antrieb-Steuervorrichtungen 5 bereitgestellt ist, basierend auf dem von Position-Geschwindigkeit-Strom-Steuerung 32 eingegebenen PWM-Steuersignal und gibt die AC-Leistung zu dem Antriebsmotor als Antriebsleistung aus. Für die Inverter-Steuerung 34 kann sie mit Hardware, wie zum Beispiel einem Gate-Antrieb-Schaltkreis bzw. einem Ansteuerungsschaltkreis, eingerichtet sein, welche mit dem PWM-Steuersignal arbeitet (z.B. agiert).
Das Greiforgan, wie zum Beispiel eine Roboter-Hand, der an dem vorderen Ende des Arms des Arbeitsroboters 6 montiert ist, kann eingerichtet sein, um von der Arbeit-Steuervorrichtung 3 und der Mehrachsenbewegung-Steuervorrichtung 4 als ein Steuerziel gesteuert zu werden, welches zu dem Antriebsmotor äquivalent ist. In dieser Hinsicht verwendet die Antrieb-Steuervorrichtung, welche das Antreiben des Greiforgans steuert, eine zu den Spezifikationen des Greiforgans korrespondierende Konfiguration, die verschieden ist zu den Antrieb-Steuervorrichtungen 5 zum Steuern des Antriebsmotors. Die Steuerfunktionen, die von jedem Verarbeitungsblock der Position-Geschwindigkeit-Strom-Steuerung 32 und Inverter-Steuerung 34 implementiert werden, korrespondieren zu der Antrieb-Steuerfunktion, die in den angehängten Patentansprüchen rezitiert wird.
<Softwaresystem-Konfiguration der Steuereinheit gemäß einem Vergleichsbeispiel>
Vor dem Erklären der Charakteristiken von Steuereinheit 100 gemäß der Ausführungsform, die eingerichtet ist, um drei Vorrichtungseinheiten wie obenstehend miteinander zu verbinden, wird eine Steuereinheit 200 erklärt, die eingerichtet ist mittels einer Sammlung von Verarbeitungsblöcken, die in 3 als ein Vergleichsbeispiel gezeigt ist. Für illustrative Zwecke, die Steuereinheit 200 gemäß dem in 3 gezeigten Vergleichsbeispiel teilt bzw. unterteilt die Sammlung von den Verarbeitungsblöcken gemäß ihrer Funktion in zwei Teile, eine Obere-Ebene-Steuereinheit 8 und eine Motor-Steuereinheit 9. Die Obere-Ebene-Steuereinheit 8 und die Motor-Steuereinheit 9 sind eingerichtet, um sich miteinander zu verbinden, sodass Signale gesendet und empfangen werden können.
In dem Beispiel, das in 3 illustriert ist, ist die Obere-Ebene-Steuereinheit 8 in der Lage, jeden Verarbeitungsblock einer Obere-Ebene-Steuerschnittstelle 41, eines Obere-Ebene-Systems 42 und einer Mehrachsenbewegung-Steuereinheit 43 zu implementieren, und gibt ein Servo-Steuersignal, welches erzeugt wird basierend auf einem von der Konsole 2 eingegebenen Obere-Ebene-Steuersignal, aus an die Motor-Steuereinheit 9.
Die Obere-Ebene-Steuerung-Schnittstelle 41 empfängt die Eingabe des Arbeit-Steuersignals von der Konsole 2 und veranlasst die anderen Verarbeitungsblöcke, korrespondierende Arbeit zu verarbeiten bzw. auszuführen.
Das Obere-Ebene-System 42 ist in der Lage, jeden Verarbeitungsblock der Standardanwendung 44, der JOB-Ausführung 14 und der Netzwerkverarbeitung 15 zu implementieren. Die Standardanwendung 44 ist ein Verarbeitungsblock, der implementiert wird mittels eines Programms, welches erstellt wird auf einer Anwendung-Verwendung-Basis, zum Beispiel Bogenschweißen, Punktschweißen und Handhabung und so weiter. Die Verarbeitungsblöcke von der anderen JOB-Ausführung 14 und Netzwerkverarbeitung 15 sind jeweils äquivalent zu dem Verarbeitungsblock, der in der Ausführungsform durchgeführt wird.
Die Mehrachsenbewegung-Steuereinheit 43 ist in der Lage, jeden Verarbeitungsblock der Trajektorieplanung 22 und der Befehlserzeugung 23 zu implementieren. Die Verarbeitungsblöcke der Trajektorieplanung 22 und der Befehlserzeugung 23 sind jeweils äquivalent zu den Verarbeitungsblöcken, die in der Ausführungsform durchgeführt werden.
Die Motor-Steuereinheit 9 weist auf eine Mehrachsen-Servo-Steuereinheit 51, eine Einachs-Servo-Steuereinheit 52 und eine Leistung-Zuführen-Steuereinheit 53 und führt die leistungszuführungs-gesteuerte Antriebsleistung den Antriebsmotoren zu basierend auf dem von der Obere-Ebene-Steuereinheit 8 eingegebenen Servo-Steuersignal.
Die Mehrachsen-Servo-Steuereinheit 51 führt den Verarbeitungsblock der Roboter-Bewegung-Steuerung 24 aus, der äquivalent ist zu dem einen, der in der Ausführungsform beschrieben ist. Die Einachs-Servo-Steuereinheit 52 führt den Verarbeitungsblock der Position-Geschwindigkeit-Strom-Steuerung 32 aus, der äquivalent ist zu dem einen, der in der Ausführungsform beschrieben ist. Die Leistung-Zuführen-Steuereinheit 53 führt den Verarbeitungsblock der Inverter-Steuerung 34 aus, der äquivalent ist zu dem einen, der in der Ausführungsform beschrieben ist.
Gemäß der Steuereinheit 200 des Vergleichsbeispiels mit der oben erklärten Softwaresystem-Konfiguration kann die Gesamtheit der Steuereinheit 200 gleich wie die Steuereinheit 100 gemäß der Ausführungsform funktionieren.
<Merkmale der Ausführungsform>
Wie oben beschrieben, um die Arbeit gemäß einem vorbestimmten Verfahren durchgeführt zu haben, wird eine große Anzahl von arithmetischen Verarbeitungen durchgeführt, die in einer komplizierten und engen Koordination mit den Mehrachsensteuerung-Maschinen arbeiten, die eine Mehrzahl von Antriebsachsen koordiniert antreiben bzw. Koordinaten-antreiben, wie zum Beispiel sogenannte Roboter, Manipulatoren, NC-Steuereinheiten und so weiter. Aus diesem Grund verbindet in vielen Fällen die Steuereinheit, welche die Mehrachsensteuerung-Maschine steuert, eine Mehrzahl von Arten von Vorrichtungseinheiten, von denen jede eine arithmetische Verarbeitungseinheit (CPU) aufweist, und führt die große Anzahl von arithmetischen Verarbeitungen mittels Verteilen durch.
Die Steuereinheit 200 gemäß dem Vergleichsbeispiel, das in 3 dargestellt ist, weist auf Funktionseinheiten, ungefähr in zwei geteilt bzw. unterteilt sind, und die Spezifikation von Steuersignalen, die zwischen ihnen gesendet und empfangen werden. Die gesamte Konfiguration kann als eine dedizierte gestaltet sein, die einen Arbeitsroboter mit spezifischen Spezifikationen veranlasst, spezifische Arbeit durchzuführen. Aus diesem Grund waren die reduzierte Größe und niedrige Kosten als ein Ganzes möglich für die Steuereinheit, die einem spezifischen Roboter zugeordnet ist.
Neuerdings gibt es eine Notwendigkeit für Vielseitigkeit für Steuereinheiten, die zu irgendeiner von einer Mehrzahl von Arten von Arbeitsrobotern 6 unter verschiedenen Mechanismus-Bedingungen und ebenso zu verschiedenen Arten von Arbeitsverwendungen korrespondieren können. In diesem Fall, um ein System zu implementieren, welches geeignet ist für Spezifikationen eines Arbeitsroboters 6 und für seine beabsichtigte Verwendung, ist es gewünscht, einen Grad von Gestaltungsfreiheit für die Vorrichtungseinheiten sicherzustellen, welche die Steuereinheit konfigurieren, und Redundanz in den Hardwareressourcen von ihnen zu unterdrücken. Das heißt, ein Grad von Systemgestaltungsfreiheit wird benötigt, sodass jede Vorrichtungseinheit eine minimale Hardwarekonfiguration modifizieren kann, die Leistung und Spezifikationen erfüllt, die jeweils angefordert sind gemäß der beabsichtigten Verwendung.
Indes für die Konfiguration der dedizierten Steuereinheit gemäß des oben beschriebenen Vergleichsbeispiels, zum Beispiel, wenn die Vorrichtungseinheiten, die jeweils zu den vorgenannten zwei Funktionseinheiten korrespondieren, bereitgestellt sind, kann keine von den zwei Vorrichtungseinheiten hergestellt werden bis Spezifikationen, inklusive Mechanismus-Bedingungen, des Roboter ermittelt sind, da die Mechanismus-Bedingungen des Arbeitsroboters 6 jeweilige Verarbeitungsdetails der zwei bzw. beiden Vorrichtungseinheiten betreffen. Darüber hinaus haben beide von den Vorrichtungseinheiten ihre eigenen dedizierten Verbindungsspezifikationen (das heißt, die Inhalte von den Steuersignalen, die gesendet und empfangen werden, sind der Öffentlichkeit verschlossen) und da es keine Kompatibilität gibt, ist es notwendig, die zwei bzw. beiden Vorrichtungseinheiten in Paaren zu kaufen und zu verwenden. Ferner, obwohl es einen Wunsch gibt, das Obere-Ebene-System 42 alleine mehr zu vereinfachen, da die Arbeit einfach ist und so weiter, da das Obere-Ebene-System 42 und die Mehrachsenbewegung-Steuereinheit 43 integral und aneinander befestigt sind innerhalb der Vorrichtungseinheit der Obere-Ebene-Steuereinheit 8, verursacht es Redundanz in den Hardwareressourcen. Daher stellt die Konfiguration der Steuereinheit 200 gemäß dem Vergleichsbeispiel ein niedriges Niveau von Kompatibilität zwischen den Vorrichtungseinheiten bereit, was in einem niedrigeren Grad von Gestaltungsfreiheit resultiert und wenn sie versucht, die Vielseitigkeit zu realisieren, verursacht sie nachteilig einen Anstieg der Größe und hohe Kosten. Das ähnliche Problem tritt für die Steuereinheit 200 gemäß dem Vergleichsbeispiel auf, sogar beim Teilen bzw. Unterteilen der Vorrichtungseinheiten in Teile, die anders sind als die Obere-Ebene-Steuereinheit 8 und die Motor-Steuereinheit 9.
Im Gegensatz, bei der Steuereinheit 100 gemäß der Ausführungsform, die in 2 illustriert ist, empfängt jede von der Mehrzahl von Arten von Vorrichtungseinheiten der Steuereinheit ein Steuersignal, wobei das Steuersignal konform ist mit einem vorbestimmten Schnittstellenstandard, der spezifiziert ist korrespondierend zu der Steuerfunktion der Verarbeitungsblöcke, die von jeder Vorrichtungseinheit implementiert sind, von einer anderen verbundenen Vorrichtungseinheit und führt die Steuerfunktion durch. Diese Konfiguration ermöglicht es den Vorrichtungseinheiten, angepasst zu sein, während des Sicherstellens von kooperativen Verarbeitungsfunktionen und Kompatibilität zwischen den Vorrichtungseinheiten, nämlich der Grad von Gestaltungsfreiheit der gesamten Steuereinheit 100 wird verbessert.
Die Steuereinheit 100 gemäß dieser Ausführungsform ist eingerichtet mit drei Vorrichtungseinheiten, nämlich der Arbeit-Steuervorrichtung 3, der Mehrachsenbewegung-Steuervorrichtung 4 und der Antrieb-Steuervorrichtung 5. Diese Konfiguration stellt sicher, dass Details (Arbeit-, Bewegung- und Antrieb-Steuerung) der Steuerverarbeitung des Arbeitsroboters 6 funktionell klassifiziert werden können gemäß jeder Vorrichtungseinheit, und dass die arithmetische Verarbeitung korrespondierend zu jeder von jeder Vorrichtungseinheit geteilt werden kann.
Die zwei Merkmale der Ausführungsform werden unten detaillierter beschrieben.
<Schnittstellenstandard>
Wie oben beschrieben ist jede Vorrichtungseinheit der Steuereinheit 100 gemäß dieser Ausführungsform in der Lage, die Verarbeitungsblöcke der Schnittstelle zu implementieren. Die Verarbeitungsblöcke der Arbeit-Steuerung-Schnittstelle 11, der Bewegung-Steuerung-Schnittstelle 21 und der Antrieb-Steuerung-Schnittstelle 31 empfangen ein Steuersignal, wobei das Steuersignal konform ist mit einem vorbestimmten Schnittstellenstandard, der spezifiziert ist korrespondierend zu der Steuerfunktion der Verarbeitungsblöcke, die implementiert sind mittels jeder Vorrichtungseinheit, von einer anderen verbundenen Vorrichtungseinheit und führen die Steuerfunktion von anderen Verarbeitungsblöcken derselben Vorrichtungseinheit aus.
Wie hierin verwendet bezieht sich der Begriff „Schnittstellenstandard“ auf einen Standard in der Software, der ein Protokoll verwendet, welches höher ist als Kommunikationsprotokolle für Verbindungsbusse, insbesondere einen Standard, der bezogen ist auf die Spezifikation für Befehle, Parameterzuweisung und Informationsaustausch und so weiter, die zu Details des Arbeit-Steuersignals, des Bewegung-Steuersignals bzw. des Antrieb-Steuersignals korrespondieren.
In dieser Ausführungsform ist jedes Spezifikationsdetail des Schnittstellenstandards für die Arbeit-Steuerung-Schnittstelle 11 der Arbeit-Steuervorrichtung 3, für die Bewegung-Steuerung-Schnittstelle 21 der Mehrachsenbewegung-Steuervorrichtung 4 und für die Antrieb-Steuerung-Schnittstelle 31 der Antrieb-Steuervorrichtungen 5 der Öffentlichkeit zugänglich (z.B. für die Öffentlichkeit offen). Wenn ein Schnittstellenstandard beschrieben wird als „der Öffentlichkeit zugänglich“ bedeutet das, dass der Schnittstellenstandard leicht verfügbar ist für irgendjemanden als Aspekte eines Produkthandbuchs oder eines Spezifikationsblattes in der Form von Daten, die erhalten werden durch Netzwerkkommunikation oder von einem Aufnahmemedium oder in der Form einer weit verbreiteten Broschüre. Das heißt, jeder Schnittstellenstandard ist der Öffentlichkeit zugänglich, sodass irgendwelche anderen Hersteller, die verschieden sind von dem Hersteller der Steuereinheit 100, den Schnittstellenstandard verwenden können. Dadurch, sogar wenn die Vorrichtungseinheiten von diversen anderen Herstellern oder von einem Nutzer des Robotersystems hergestellt werden, ist es möglich, die Vorrichtungseinheiten zufällig auszuwählen und anzuwenden, ohne auf den Hersteller eingeschränkt zu sein, wenn sie die Schnittstellenstandards erfüllen, und daher wird Verbindungskompatibilität zwischen den Vorrichtungseinheiten verbessert.
Darüber hinaus, insbesondere bei der Arbeit-Steuerung-Schnittstelle 11 der Arbeit-Steuervorrichtung 3 kann es Schnittstellenstandard sein, der eine vorbestimmte Programmiersprache, wie zum Beispiel C Sprache, extern schreibt, speichert und ausführt, sodass die von der CPU der Arbeit-Steuervorrichtung 3 zu implementierenden Verarbeitungsblöcke zufällig programmiert werden können. In diesem Fall dient die Konsole 2 dem Zweck einer Schnittstelle zum Programmieren des Programms der Arbeit-Steuervorrichtung 3.
<Drei-Einheiten Konfiguration>
Wie oben beschrieben ist die Steuereinheit 100 gemäß dieser Ausführungsform mit drei Vorrichtungseinheiten eingerichtet, nämlich der Arbeit-Steuervorrichtung 3, der Mehrachsenbewegung-Steuervorrichtung 4 und den Antrieb-Steuervorrichtungen 5. Diese Konfiguration stellt sicher, dass Details (Arbeit-, Bewegung- und Antrieb-Steuerung) der Steuerungsverarbeitung des Arbeitsroboters 6 funktionell klassifiziert werden können gemäß jeder Vorrichtungseinheit, und dass arithmetisches Verarbeiten korrespondierend zu jeder geteilt wird von jeder Vorrichtungseinheit.
Zum Beispiel, die Arbeit-Steuervorrichtung 3 kann in irgendeiner von einem Nutzer des Robotersystems gewünschten Weise gestaltet sein gemäß Verarbeitungsdetails und Verarbeitungslast der Arbeit, die durchzuführen ist von dem Arbeitsroboter 6. In dieser Ausführungsform ist die Arbeit-Steuervorrichtung 3 in der Lage, eine Schnittstelle-zur-Anwendungsprogrammierung(API, engl. „Application Programming Interface“)-Gruppe zu implementieren, die konform ist mit dem Schnittstellenstandard für Bewegung-Steuerung-Schnittstelle 21 der Mehrachsenbewegung-Steuervorrichtung 4. Die API-Gruppe kann anders ausgedrückt werden als Befehlsgruppe, Funktionsgruppe oder Software-Bibliothek.
Der Arbeitsroboter 6 hat Mechanismus-Bedingungen, wie zum Beispiel: Anordnung, Stellung, Ausgabe und Reduktionsgetriebe-Verhältnis von jedem Antriebsmotor, Länge und Trägheit von jedem Arm und Einstellung-Koordinatensystem. Diese Mechanismus-Bedingungen betreffen nur die Verarbeitungsdetails der Mehrachsenbewegung-Steuervorrichtung 4. Aus diesem Grund ist es ausschließlich die Mehrachsenbewegung-Steuervorrichtung 4, die erstellt und eingestellt werden muss gemäß Spezifikationen des Arbeitsroboters 6. Diese Konfiguration eliminiert den Einfluss von den Mechanismus-Bedingungen des Arbeitsroboters 6 bei der Gestaltung der anderen Vorrichtungseinheiten. Das heißt, die Arbeit-Steuervorrichtung 3 und die Antrieb-Steuervorrichtungen 5 können unbeachtlich bzw. unabhängig gestaltet werden, sogar wenn Spezifikationen des Arbeitsroboters 6, der als das Steuerziel agiert, noch unbestimmt sind.
Darüber hinaus können die Antrieb-Steuervorrichtungen 5 nur richtig auswählt werden gemäß den Eigenschaften von jedem Antriebsmotor des Arbeitsroboters 6 und daher ist es möglich, einfache und funktionelle Anwendung zu haben inklusive des Allgemeine-Verwendung-Servo-Verstärkers 61, der häufig verwendet wird.
Die Mehrachsenbewegung-Steuervorrichtung 4, die Antrieb-Steuervorrichtungen 5 und der Arbeitsroboter 6 können in eine Gruppe kombiniert werden (eine Hardwaresteuerungsgruppe) und dies ermöglicht es, Kompatibilität mit der Arbeit-Steuervorrichtung 3 (Arbeitsanwendung) zu haben. Wenn die Mehrachsensteuerung-Maschine, die ein Ziel der Steuerung ist, eine Tisch-Einheit oder ein linearer Gleiter ist, da sie eine einfache Konfiguration haben und starrer sind verglichen mit dem Arbeitsroboter 6, können die Verarbeitungen für die inverse Kinematik bei Befehlserzeugung 23 und die Vibrationsunterdrückung bei der Roboter-Bewegung-Steuerung 24 nicht notwendigerweise benötigt werden. Daher, wenn die Konfiguration der Mehrachsensteuerung-Maschine einfach ist, ist es möglich, manche Teile des Verarbeitungsblocks der Mehrachsenbewegung-Steuervorrichtung 4 wegzulassen, um die Arbeit-Steuervorrichtung 3 und die Mehrachsenbewegung-Steuervorrichtung 4 als eine Hardwaregruppe herzustellen und um diese Gruppe kompatibel zu machen mit den Antrieb-Steuervorrichtungen 5.
<Vorteilhafte Effekte dieser Ausführungsform>
Wie vorstehend beschrieben, bei der Steuereinheit 100 gemäß der Ausführungsform, empfängt jede von einer Mehrzahl von Arten von Vorrichtungseinheiten der Steuereinheit 100 ein Steuersignal, das konform ist mit einem vorbestimmten Schnittstellenstandard, der spezifiziert ist korrespondierend zu der Steuerfunktion der Vorrichtungseinheit, von einer anderen Vorrichtungseinheit aus der Mehrzahl von Arten von Vorrichtungseinheiten und führt die Steuerfunktion aus. Diese Konfiguration ermöglicht es, dass die Vorrichtungseinheiten angepasst sind, während des Sicherstellens von kooperativen Verarbeitungsfunktionen und Verbindungskompatibilität zwischen den Vorrichtungseinheiten, nämlich der Grad von Gestaltungsfreiheit der gesamten Steuereinheit 100 wird verbessert. Als ein Ergebnis kann die Vielseitigkeit der Steuereinheit 100 verbessert werden.
Ebenso in dieser Ausführungsform sind die Spezifikationsdetails von Schnittstellenstandards der Öffentlichkeit zugänglich. Dadurch, sogar wenn jede Vorrichtungseinheit von verschiedenen anderen Herstellern oder von einem Nutzer selbst hergestellt wird, ist es möglich, jede Vorrichtungseinheit zufällig auszuwählen und anzuwenden, ohne auf den Hersteller eingeschränkt zu sein, wenn sie konform ist mit den Schnittstellenstandards. Dies stellt Verbindungskompatibilität zwischen den Vorrichtungseinheiten sicher.
Ebenso in dieser Ausführungsform, insbesondere, weisen die Vorrichtungseinheiten auf die Arbeit-Steuervorrichtung 3, die von dem Arbeitsroboter 6 durchzuführende Arbeit steuert, die Mehrachsenbewegung-Steuervorrichtung 4, die eine Bewegung steuert von jedem von der Mehrzahl von Antriebsmotoren des Arbeitsroboters 6, um die Arbeit zu implementieren, die von der Arbeit-Steuervorrichtung 3 gesteuert wird, und die Antrieb-Steuervorrichtungen 5, die Leistung-Zuführen-Antreiben von jedem von der Mehrzahl von Antriebsmotoren steuern, um die Bewegung zu implementieren, die von der Mehrachsenbewegung-Steuervorrichtung 4 gesteuert wird. Diese Konfiguration stellt sicher, dass Details (Arbeit-, Bewegung- und Antrieb-Steuerung) von der Steuerverarbeitung des Arbeitsroboters 6 funktionell klassifiziert werden können und das zu jedem korrespondierende arithmetische Verarbeiten geteilt wird von jeder Vorrichtungseinheit. Als ein Ergebnis wird der Grad der Gestaltungsfreiheit der Steuereinheit 100 verbessert.
Ebenso in dieser Ausführungsform, insbesondere, ist die Arbeit-Steuervorrichtung 3 in der Lage, eine Schnittstelle-zur-Anwendungsprogrammierung(API, von engl. „Application Programming Interface“)-Gruppe zu implementieren, die konform ist dem Schnittstellenstandard für Bewegung-Steuerung-Schnittstelle 21 der Mehrachsenbewegung-Steuervorrichtung 4. Dadurch empfängt und führt aus die Arbeit-Steuervorrichtung 3 verschiedene API-Befehle von der Konsole 2, was höher von der Ebene ist als die Arbeit-Steuervorrichtung 3. Diese Konfiguration erlaubt es, dass die Arbeit-Steuervorrichtung 3 Steuerverarbeitung mit einem höheren Freiheitsgrad durchführt.
Ebenso in dieser Ausführungsform, insbesondere, steuert die Mehrachsenbewegung-Steuervorrichtung 4 die Bewegung von jedem von der Mehrzahl von Antriebsmotoren basierend auf zufällig eingestellten Mechanismus-Bedingungen des Arbeitsroboters 6. Dadurch kann die Mehrachsenbewegung-Steuervorrichtung 4 alleine arithmetische Verarbeitung durchführen, welche die Mechanismus-Bedingungen des Arbeitsroboters 6 in Betracht zieht, und die arithmetische Verarbeitung bei der anderen Arbeit-Steuervorrichtung 3 und den Antrieb-Steuervorrichtungen 5 kann die Konfiguration vereinfachen mittels Eliminierens des Einflusses von den Mechanismus-Bedingungen des Arbeitsroboters 6. Als ein Ergebnis wird die Kompatibilität zwischen den Vorrichtungseinheiten der Steuereinheit 100 verbessert.
In der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Arbeit-Steuervorrichtung 3 mit einer einzigen Vorrichtungseinheit eingerichtet, die imstande ist, die API-Gruppe konform mit dem Schnittstellenstandard für Bewegung-Steuerung-Schnittstelle 21 der Mehrachsenbewegung-Steuervorrichtung 4 zu implementieren. Diese Konfiguration, indes, ist nicht in einem einschränkenden Sinn vorgesehen. In einer anderen möglichen Ausführungsform kann die Arbeit-Steuervorrichtung 3 eingerichtet sein, um in der Lage zu sein, ein Kontaktplanprogramm auszuführen, welches konform ist mit dem Schnittstellenstandard für die Bewegung-Steuerung-Schnittstelle 21 der Mehrachsenbewegung-Steuervorrichtung 4. Dadurch, wie in 4 illustriert, ist eine Arbeit-Steuervorrichtung 3A eingerichtet als ein PLC-Modul, welches einbindbar ist in eine Programmierbare-Logik-Steuereinheit (PLC, von engl. „programmable logic controller“) 10. Diese Konfiguration stellt eine robuste und einfache Gestaltung sicher.
In der vorgenannten Beschreibung, wenn die Begriffe „senkrecht“, „parallel“ und „eben“ und so weiter verwendet werden, müssen sie nicht notwendigerweise „senkrecht“, „parallel“ bzw. „eben“ in einem strengen Sinn bedeuten. Insbesondere bedeuten die Begriffe „senkrecht“, „parallel“ und „eben“ „im Wesentlichen senkrecht“, „im Wesentlichen parallel“ bzw. „im Wesentlichen eben“ mit zulässiger gestaltungsbezogener und produktionsbezogener Toleranz und Fehler.
Ebenso in der vorgenannten Beschreibung, wenn die Begriffe „identisch“, „gleich“, „äquivalent“ und „unterschiedlich“ in dem Kontext von Dimensionen, Größenordnungen, Form in Erscheinung, Positionen und so weiter verwendet werden, mögen diese Begriffe nicht notwendigerweise „identisch“, „gleich“, „äquivalent“ bzw. „unterschiedlich“ in einem strengen Sinn bedeuten. Insbesondere bedeuten die Begriffe „identisch“, „gleich“, „äquivalent“ und „unterschiedlich“ „im Wesentlichen identisch“, „im Wesentlichen gleich“, „im Wesentlichen äquivalent“ bzw. „im Wesentlichen unterschiedlich“ mit zulässiger gestaltungsbezogener und produktionsbezogener Toleranz und Fehler.

1, 1A: Robotersystem
2: Konsole
3, 3A: Arbeit-Steuervorrichtung (Steuerfunktion-Einheit, Arbeit-Steuereinheit)
4: Mehrachsenbewegung-Steuervorrichtung (Steuerfunktion-Einheit, Mehrachsenbewegung-Steuereinheit)
5: eine Mehrzahl von Antrieb-Steuervorrichtungen (Steuerfunktion-Einheit, die Antrieb-Steuereinheit)
6: Arbeitsroboter (Mehrachsensteuerung-Maschine)
7: externe Leistungsquelle
8: Obere-Ebene-Steuereinheit
9: Motor-Steuereinheit
10: PLC
11: Arbeit-Steuerung-Schnittstelle
13: Anwendungsdurchführung
14: Bewegungsprogrammausführung
15: Netzwerkverarbeitung
21: Bewegung-Steuerung-Schnittstelle
22: Trajektorieplanung
23: Befehlserzeugung
24: Roboter-Bewegung-Steuerung
31: Antrieb-Steuerung-Schnittstelle
32: Position-Geschwindigkeit-Strom-Steuerung
34: Inverter-Steuerung
41: Obere-Ebene-Steuerung-Schnittstelle
42: ein Obere-Ebene-System
43: Mehrachsenbewegung-Steuereinheit
44: Standardanwendung
51: Mehrachsen-Servo-Steuereinheit
52: eine Einachs-Servo-Steuereinheit
53: Leistung-Zuführen-Steuereinheit
100: Steuereinheit
100A: Steuereinheit
200: Steuereinheit

Claims

Steuereinheit (100), welche eine Mehrzahl von Arten von Steuerfunktionseinheiten aufweist, die miteinander verbunden sind, um eine Mehrachsensteuerung-Maschine zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass jede von der Mehrzahl der Arten der Steuerfunktionseinheiten ein Steuersignal von einer anderen verbundenen Steuerfunktionseinheit empfängt und eine Steuerfunktion ausführt, wobei das Steuersignal konform ist mit einem vorbestimmten Schnittstellenstandard, der spezifiziert ist korrespondierend zu der Steuerfunktion der Steuerfunktionseinheiten, wobei die Mehrzahl der Arten der Steuerfunktionseinheiten aufweist: eine Arbeit-Steuereinheit (3), die eingerichtet ist, um eine Arbeit zu steuern, die von der Mehrachsensteuerung-Maschine durchzuführen ist, eine Mehrachsenbewegung-Steuereinheit (4), die eingerichtet ist, um eine Bewegung von jeder von einer Mehrzahl von Antriebsachsen der Mehrachsensteuerung-Maschine zu steuern, um die Arbeit zu implementieren, die von der Arbeit-Steuereinheit (3) gesteuert wird, und eine Antrieb-Steuereinheit (5), die eingerichtet ist, um Leistung-Zuführen-Antreiben von jeder von der Mehrzahl der Antriebsachsen zu steuern, um die Bewegung zu implementieren, die von der Mehrachsenbewegung-Steuereinheit gesteuert wird; wobei diese Konfiguration sicherstellt, dass Details, d.h. Arbeit- (3), Bewegung- (4) und Antrieb-Steuerung (5), der Steuerverarbeitung der Mehrachsensteuerung-Maschine funktionell klassifiziert werden können gemäß jeder Steuerfunktionseinheit und dass die arithmetische Verarbeitung korrespondierend zu jeder von jeder Steuerfunktionseinheit geteilt werden kann.
Steuereinheit (100) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Spezifikationsdetails des Schnittstellenstandards der Öffentlichkeit zugänglich sind.
Steuereinheit gemäß (100) Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeit-Steuereinheit (3) eingerichtet ist, um in der Lage zu sein, eine Schnittstelle-zur-Anwendungsprogrammierung-Gruppe auszuführen, die konform ist mit einem Schnittstellenstandard für die Mehrachsenbewegung-Steuereinheit (4).
Steuereinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeit-Steuereinheit (3) eingerichtet ist, um in der Lage zu sein, ein Kontaktplanprogramm auszuführen, welches konform ist mit einem Schnittstellenstandard für die Mehrachsenbewegung-Steuereinheit (4).
Steuereinheit gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrachsenbewegung-Steuereinheit (4) eingerichtet ist, um die Bewegung von jeder von der Mehrzahl von Antriebsachsen zu steuern basierend auf einer Mechanismus-Bedingung, die zufällig eingestellt wird für die Mehrachsensteuerung-Maschine; wobei die Mechanismus-Bedingungen eine Anordnung, Stellung, Ausgabe und ein Reduktionsgetriebe-Verhältnis von jedem Antriebsmotor, Länge und Trägheit von jedem Arm und Einstellung-Koordinatensystem Ist, wobei diese Mechanismus-Bedingungen nur die Verarbeitungsdetails der Mehrachsenbewegung-Steuervorrichtung (4) betreffen, und es aus diesem Grund ausschließlich die Mehrachsenbewegung-Steuervorrichtung (4) ist, welche erstellt und eingestellt werden muss gemäß Spezifikationen der Mehrachsensteuerung-Maschine.