DE102018112361A1 - Drive unit of an automation component, in particular a gripping, tensioning and alternating or pivoting unit - Google Patents

Drive unit of an automation component, in particular a gripping, tensioning and alternating or pivoting unit Download PDF

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Ralf Becker
Jörn Rastetter
Alexander KUPSCH
Michael Ohlheiser
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Schunk GmbH and Co KG
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Abstract

Antriebseinheit einer Automationskomponente, insbesondere einer Greif-, Spann-, Wechsel-, Linear- oder Schwenkeinheit, wobei die Antriebseinheit einen Antrieb zum Antreiben der bewegten Teile der Automationskomponente sowie eine den Antrieb ansteuernde Steuereinheit umfasst, wobei die Steuereinheit wenigstens eine Recheneinrichtung umfasst, und wobei die Antriebseinheit samt Antrieb, Steuereinheit und Recheneinrichtung in oder an einem Grundgehäuse der Automationskomponente angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung mit einem Betriebssystem eingerichtet ist, durch das im Betrieb der Antriebseinheit Programme, die in einer höheren Programmiersprache abgefasst sind oder Programme, die aus einer höheren Programmiersprache übersetzt sind auf der jeweiligen Recheneinrichtung ablaufen, und dass die Recheneinrichtung derart programmiert und eingerichtet ist, dass sie den Antrieb direkt und ohne Zwischenschaltung eines separat ausgebildeten Motorcontrollers ansteuert.Drive unit of an automation component, in particular a gripping, clamping, alternating, linear or pivoting unit, wherein the drive unit comprises a drive for driving the moving parts of the automation component and a control unit driving the drive, wherein the control unit comprises at least one computing device, and wherein the drive unit together with the drive, control unit and computing device is arranged in or on a base housing of the automation component, characterized in that the computing device is set up with an operating system by which programs that are written in a high-level programming language or programs that are executed during operation of the drive unit a higher programming language are run on the respective computing device, and that the computing device is programmed and set up so that they drive the drive directly and without the interposition of a separately designed motor controller t.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit einer Automationskomponente, insbesondere einer Greif-, Spann-, Wechsel-, Linear- oder Schwenkeinheit die in oder an einem Grundgehäuse der Automationskomponente angeordnet ist und einen Antrieb sowie eine Steuereinheit umfasst. Die Steuereinheit dient dabei insbesondere zur Ansteuerung des Antriebs der bewegten Teile der Automationskomponente; beispielsweise bei einer Greifeinheit also des Antriebs für die Grundbacken und bei einer Schwenkeinheit des Antriebs für den Schwenkteller.The invention relates to a drive unit of an automation component, in particular a gripping, clamping, alternating, linear or pivoting unit which is arranged in or on a base housing of the automation component and comprises a drive and a control unit. The control unit is used in particular for controlling the drive of the moving parts of the automation component; For example, in a gripping unit so the drive for the base jaws and a pivot unit of the drive for the swivel plate.

Antriebseinheiten einer Automationskomponenten, insbesondere einer Greif-, Spann-, Wechsel-, Linear- oder Schwenkeinheit werden in der Handhabungs- und Robotertechnik verwendet und dienen zum Handhaben, Greifeinheiten beispielsweise von Bauteilen und Schwenkeinheiten zum Verschwenken von Greifeinheiten bzw. von gegriffenen Bauteilen. Lineareinheiten dienen zum Verfahren von Werkstücken entlang einer Linearachse. Wechseleinheiten dienen zum Wechseln von Werkstücken oder auch Werkzeugen. Spanneinheiten dienen zum Spannen von Werkstücken oder Werkstückträgern. Spanneinheiten können insbesondere auch Nullpunktspannsysteme zum wiederholten positionsgenau Spannen sein.Drive units of an automation components, in particular a gripping, clamping, alternating, linear or pivoting unit are used in handling and robotics and are used for handling, gripping units, for example, components and pivot units for pivoting gripping units or gripped components. Linear units are used to move workpieces along a linear axis. Exchange units are used to change workpieces or tools. Clamping units serve to clamp workpieces or workpiece carriers. In particular, clamping units can also be zero-point clamping systems for repeatedly accurately clamping positions.

Aus dem Stand der Technik sind Greif- und Schwenkeinheiten bekannt, welche Steuereinheiten und davon separat ausgebildete, Motorcontroller umfassen.Gripping and pivoting units are known from the prior art, which include control units and motor controllers separately formed therefrom.

Mit der Steuereinheit werden Eingangssignale verarbeitet und von den Eingangssignalen abhängige Steuersignale erzeugt. Die Steuersignale der Steuereinheit werden beispielsweise über ein Bussystem einer übergeordneten Steuerung zur Verfügung gestellt, die dann den Motorcontroller ansteuert. Denkbar ist auch, dass die Ausgangssignale der Steuereinheit über entsprechende Datenleitungen direkt an den Motorcontroller übersandt werden.The control unit processes input signals and generates control signals dependent on the input signals. The control signals of the control unit are made available for example via a bus system of a higher-level control, which then controls the motor controller. It is also conceivable that the output signals of the control unit via appropriate data lines are sent directly to the motor controller.

Der Motorcontroller umfasst eine Leistungselektronik zur Versorgung des elektrischen Antriebs mit Motorstrom in Abhängigkeit der Steuersignale. Der Motorcontroller wirkt folglich unmittelbar auf den von einer Stromquelle bereitgestellten Strom zur Bestromung des Antriebs ein.The motor controller comprises power electronics for supplying the electric drive with motor current as a function of the control signals. The motor controller thus acts directly on the current provided by a current source for energizing the drive.

Die Steuereinheiten, mit der unter Zwischenschaltung der Motorcontroller der elektrische Antrieb und insbesondere die Position und Betriebspunkte der bewegten Teile aufgrund entsprechender Programmierung geregelt werden, werden auf der untersten Programmierebene programmiert und können nach deren Einbau nicht, oder nur mit vergleichsweise großem Aufwand umprogrammiert werden. Dadurch können derartige Greif- und Schwenkeinheiten nicht flexibel, insbesondere bei sich ändernden Anforderungen, eingesetzt werden.The control units, with the interposition of the motor controller, the electric drive and in particular the position and operating points of the moving parts are controlled by appropriate programming are programmed at the lowest programming level and can not be reprogrammed after their installation, or only with relatively great effort. As a result, such gripping and pivoting units can not be used flexibly, especially with changing requirements.

Aus der US 2003/0050735 A1 ist ein eine Sicherheitsschaltung für ein Bewegung-Kontroll-System bekannt, das eine Steuereinheit (Motion conroller) und einen Motorcontroller (Servo Amplifier) umfasst. Aus der US 2014/0081461 A1 ist ein redundanter, robotischer Manipulator bekannt der über ein Bussystem ein Feldgerät, beispielsweise einen Motor, ansteuert.From the US 2003/0050735 A1 For example, there is known a safety circuit for a motion control system that includes a motion conroller and a motor controller (servo amplifier). From the US 2014/0081461 A1 is a redundant robotic manipulator known via a bus system, a field device, such as a motor, controls.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eingangs genannte Antriebseinheiten von Automationskomponenten bereitzustellen, die den genannten Nachteilen abhelfen und flexibel einsetzbar sind.The present invention has for its object to provide the aforementioned drive units of automation components that remedy the disadvantages mentioned and are flexible.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Antriebseinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Dabei ist vorgesehen, dass die Steuereinheit wenigstens eine Recheneinrichtung umfasst, die mit einem Betriebssystem eingerichtet ist, durch das Programme, die in einer höheren Programmiersprache abgefasst sind oder Programme, die aus einer höheren Programmiersprache übersetzt sind auf der Recheneinrichtung ablaufen können. Die wenigstens eine Recheneinrichtung umfasst beispielsweise einen Speicher auf dem das Betriebssystem gespeichert ist und einen Prozessor der ausgebildet ist, Instruktionen des Betriebssystems auszuführen. Auf dem Speicher sind beispielsweise auch Programme speicherbar, die in einer höheren Programmiersprache abgefasst sind oder Programme, die aus einer höheren Programmiersprache übersetzt sind. Der Prozessor ist ausgebildet mittels der Instruktionen des Betriebssystems derartige Programme aus dem Speicher auf der Recheneinrichtung auszuführen. Als Betriebssysteme kommen insbesondere gängige Systeme auf Windows, Linux oder Apple Basis infrage. Alternativ dazu kommen auch spezielle Betriebssysteme infrage, die beispielsweise auf einem gängigen System basieren, wie beispielsweise auf einem Linux-Betriebssystem, die aber produktspezifische Komponenten enthalten und zudem manipuliersicher ausgebildet sein können. Als höhere Programmiersprachen können gängige Sprachen wie Java, C++, Python, PHP oder Ruby zur Anwendung kommen. Dies hat den Vorteil, dass eine Programmierung vergleichsweise einfach mit gängigen Programmiersprachen erfolgen kann.This object is achieved with a drive unit having the features of patent claim 1. It is provided that the control unit comprises at least one computing device that is set up with an operating system, programs that are written in a high-level programming language or programs that consist of a translated higher-level programming language can run on the computing device. The at least one computing device comprises, for example, a memory on which the operating system is stored and a processor which is designed to execute instructions of the operating system. For example, programs that are written in a high-level programming language or programs that are translated from a high-level programming language can also be stored on the memory. The processor is designed by means of the instructions of the operating system to execute such programs from the memory on the computing device. As operating systems in particular common systems on Windows, Linux or Apple basis come into question. Alternatively, there are also special operating systems in question, for example, based on a common system, such as on a Linux operating system, but which contain product-specific components and can also be trained tamper-resistant. High-level languages can be common languages such as Java, C ++, Python, PHP or Ruby. This has the advantage that programming can be done relatively easily with common programming languages.

Anders als bei bekannten Automationskomponente und insbesondere bei bekannten Greif- und Schwenkeinheiten ist zudem vorgesehen, dass die wenigstens eine Recheneinrichtung zur direkten Ansteuerung, also Stromversorgung des Antriebs ohne Zwischenschaltung eines Motorcontrollers programmiert und eingerichtet ist. Die wenigstens eine Recheneinrichtung, und - gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, die weiter unten beschrieben ist, vorzugsweise zwei Recheneinrichtungen -, bildet folglich die Leistungselektronik für den elektrischen Antrieb und steuert den Antrieb direkt und ohne Zwischenschaltung eines separat ausgebildeten Motorcontrollers an; d.h. sie versorgt den elektrischen Antrieb direkt mit dem Motorstrom und wirkt also unmittelbar auf den von einer Stromquelle bereitgestellten Strom zur Bestromung des Antriebs ein. Es werden dann insbesondere auch keine von der Recheneinheit bzw. Steuereinheit erzeugten Steuersignalen an andere Leistungskomponenten oder übergeordnete Steuerungen, beispielsweise über entsprechende Steuerleitungen oder entsprechende Bus-Systeme, zur Ansteuerung des Motorstroms weitergegeben. Die Implementierung der Leistungselektronik in die Recheneinheit wird erst dadurch möglich, dass die Recheneinheit mit einem entsprechenden Betriebssystem eingerichtet ist. Aufgrund der Möglichkeit der vergleichsweise einfachen Programmierung der Recheneinrichtung kann auch die Steuerung und Regelung des Antriebsmotors auf einfache Art und Weise geändert werden. Eine derartige Änderung ist beim bekannten Stand der Technik nicht, oder nur vergleichsweise sehr schwierig möglich, da dort zum einen die Steuereinheit und zum anderen der Motorcontroller auf der untersten Programmierebene umzuprogrammieren wäre.Unlike in known automation component and in particular in known gripping and pivoting units is also provided that the at least one computing device for direct control, ie power supply to the drive without the interposition of a motor controller programmed and set up. The at least one Computing device, and - according to an embodiment of the invention, which is described below, preferably two computing devices - thus forms the power electronics for the electric drive and controls the drive directly and without the interposition of a separately designed motor controller; ie it supplies the electric drive directly with the motor current and thus acts directly on the current provided by a power source for energizing the drive. In particular, no control signals generated by the arithmetic unit or control unit are then passed on to other power components or higher-level control systems, for example via corresponding control lines or corresponding bus systems, for controlling the motor current. The implementation of the power electronics in the arithmetic unit is only possible because the arithmetic unit is set up with a corresponding operating system. Due to the possibility of relatively simple programming of the computing device, the control and regulation of the drive motor can be changed in a simple manner. Such a change is not possible in the known state of the art, or only comparatively very difficult, since there, on the one hand, the control unit and, on the other hand, the motor controller would have to be reprogrammed at the lowest programming level.

Die wenigstens eine Recheneinrichtung ist dabei vorzugsweise Teil eines Regelkreises und regelt den Motorstrom insbesondere in Abhängigkeit der Position und/oder der Betriebspunkte der bewegten Teile oder der Höhe des Motorstroms, und/oder steuert beispielsweise in Abhängigkeit von entsprechenden Eingangssignalen eine elektromotorische Bremse an. Dadurch, dass ein separater Motorcontroller entfällt, kann der Aufbau vereinfacht und die Anzahl der zur Verfügung zu stellenden Elektronikbauteile erheblich reduziert werden.The at least one computing device is preferably part of a control loop and regulates the motor current, in particular depending on the position and / or the operating points of the moving parts or the height of the motor current, and / or controls, for example, in response to corresponding input signals to an electric motor brake. The fact that a separate motor controller is eliminated, the structure can be simplified and the number of available to be placed electronic components can be significantly reduced.

Die Erfindung findet ferner Verwendung in einer Mensch-Roboter-Kooperation (MKR). Um Antriebseinheiten auch bei Mensch-Roboter-Kooperation (MKR) einsetzen zu können, müssen besondere Voraussetzungen erfüllt werden. Die bekannten Antriebseinheiten sind nicht oder nur bedingt dazu geeignet, in einer solchen Mensch-Roboter-Kooperation (MKR) verwendet werden zu können. Durch vorsehen von zwei getrennte und prinzipiell unabhängig voneinander arbeitende Recheneinrichtungen kann eine redundante Datenverarbeitung gewährleistet werden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass für die MKR erforderlichen, vorgeschriebenen Sicherheit-Level erreicht werden. Sämtliche Eingangs- und Ausgangssignale können von den beiden Recheneinrichtungen diversitär und/oder redundant verarbeitet werden, wobei sich die beiden Recheneinrichtungen gegenseitig überwachen. Die gegenseitige Überwachung erfolgt dabei insbesondere derart, dass die Betriebszustände der beiden Recheneinrichtungen mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit bekannt sind, bzw. derart bekannt sind, dass sie die in den MKR Normen zur „funktionaler Sicherheit“ geforderten Werten entsprechen und dadurch eine vorgegebene funktionale Sicherheit gewährleistet werden kann.The invention also finds use in a human-robot cooperation (MKR). In order to use drive units in human-robot cooperation (MKR), special requirements must be met. The known drive units are not or only conditionally suitable to be used in such a human-robot cooperation (MKR) can. By providing two separate and principally independently operating computing devices, a redundant data processing can be ensured. This can ensure that required levels of safety required for the MKR are achieved. All input and output signals can be processed diversitively and / or redundantly by the two computing devices, the two computing devices monitoring each other. The mutual monitoring takes place in particular such that the operating states of the two computing devices are known with very high probability, or are known such that they correspond to the required in the MKR standards for "functional safety" values and thus a predetermined functional safety are guaranteed can.

Die beiden Recheneinrichtungen bilden dabei eine gemeinsame Auswertelogik bzw. ihnen ist ein Logikbaustein nachgeschaltet, mit dem eine gegenseitigen Überwachung und/oder mit dem ein Abgleich der redundanten Ausgangssignale der beiden Recheneinrichtungen erfolgt.The two computing devices form a common evaluation logic or they are followed by a logic device, with which a mutual monitoring and / or with the adjustment of the redundant output signals of the two computing devices.

Besonders vorteilhaft ist, wenn wenigstens eine Recheneinrichtung als Einplatinencomputer, insbesondere als Mini-PC ausgebildet ist. Ein Einplatinencomputer (engl. single-board computer (SBC)), ist ein Computersystem, bei dem sämtliche zum Betrieb nötigen elektronischen Komponenten auf einer einzigen Leiterplatte zusammengefasst sind. Typischerweise ist lediglich das Netzteil als einzige Komponente separat untergebracht. Derartige Einplatinencomputer können sehr flexibel programmiert werden, wodurch die Antriebseinheit entsprechend flexibel eingesetzt werden kann.It is particularly advantageous if at least one computing device is designed as a single-board computer, in particular as a mini-PC. A single-board computer (SBC) is a computer system in which all the electronic components necessary for operation are combined on a single circuit board. Typically, only the power supply is housed separately as a single component. Such single-board computers can be programmed very flexibly, whereby the drive unit can be used flexibly accordingly.

Wenigstens eine Recheneinrichtung ist vorteilhafterweise nicht nur zur Ansteuerung des Antriebs, sondern auch zur Wartung, zur Datenübertragung, zur Diagnose und/oder zur Programmierung eingerichtet. Folglich können mit der Recheneinrichtung Wartungsintervalle automatisch eingehalten werden. Eine Datenübertragung, beispielsweise in ein Netzwerk und eine übergeordnete Steuerung, ist ebenfalls denkbar. Ferner können Diagnosefunktionen wahrgenommen werden. Aufgrund der Programmierung ist es möglich, sämtliche Funktionen an die jeweiligen Erfordernisse flexibel anzupassen.At least one computing device is advantageously not only set up to control the drive, but also for maintenance, for data transmission, for diagnosis and / or for programming. Consequently, maintenance intervals can be automatically maintained with the computing device. A data transmission, for example in a network and a higher-level control, is also conceivable. Furthermore, diagnostic functions can be performed. Due to the programming, it is possible to flexibly adapt all functions to the respective requirements.

Gemäß der Erfindung kann weiterhin vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Recheneinrichtung eine Benutzeroberfläche aufweist oder mit einer Benutzeroberfläche verbindbar ist. Die Benutzeroberfläche kann dabei vorzugsweise von einem Display, einem Tablet oder einem Smartphone gebildet werden. Insbesondere die Verbindung mit einem Tablett ist vorteilhaft, da diese insbesondere dann bereitzustellen ist, wenn eine Diagnoseauswertung oder eine Programmierung vor Ort erfolgen soll.According to the invention, it can further be provided that the at least one computing device has a user interface or can be connected to a user interface. The user interface can preferably be formed by a display, a tablet or a smartphone. In particular, the connection with a tray is advantageous, since it is to be provided in particular when a diagnostic evaluation or programming is to take place on site.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung sind in oder an der Automationskomponente Sensoren vorgesehen, wobei die von den Sensoren erzeugten Sensordaten von der wenigstens einen Recheneinrichtung, und im Falle einer Mensch-Maschinen-Kooperation von beiden Recheneinrichtungen, verarbeitet werden.According to a further embodiment of the invention, sensors are provided in or on the automation component, the sensor data generated by the sensors being processed by the at least one computing device, and in the case of human-machine cooperation by the two computing devices.

Die Sensoren können dabei als Wegmesssensoren, Kraftmesssensoren, Drehgebersensoren, Strommesssensoren, Näherungssensoren, Temperatursensor, Feuchtesensor und/oder als Kameramodul ausgebildet sein. Je nach Anwendungsfall und zu ermittelnder Messgröße können jeweils ein oder mehrere gleichartige Sensoren Verwendung finden. Selbstverständlich können im Rahmen der Erfindung noch weitere Sensoren vorgesehen sein. The sensors can be designed as distance measuring sensors, force measuring sensors, rotary encoder sensors, current measuring sensors, proximity sensors, temperature sensor, humidity sensor and / or as a camera module. Depending on the application and the measured variable to be determined, one or more similar sensors can be used in each case. Of course, further sensors may be provided within the scope of the invention.

Die wenigstens eine Recheneinrichtung kann dabei innerhalb des Grundgehäuses oder in einem am Grundgehäuse angeordneten Anbaugehäuse untergebracht sein. Das Vorsehen von Anbaugehäusen hat den Vorteil, dass für unterschiedliche Automationskomponenten wie insbesondere Greifeinheiten und Schwenkeinheiten jeweils ein gleichartiges oder identisches Anbaugehäuse Verwendung finden kann.The at least one computing device can be accommodated inside the basic housing or in a mounting housing arranged on the main housing. The provision of mounting housings has the advantage that for different automation components such as in particular gripping units and pivot units each a similar or identical mounting housing can be used.

Die eingangs genannte Aufgabe wird auch gelöst durch eine Automationskomponente, insbesondere durch eine Greif-, Spann-, Wechsel-, Linear- oder Schwenkeinheit, die eine erfindungsgemäße Antriebseinheit vorsieht. Die Automationskomponente stellt damit ein eingebettetes System (embedded system) dar, bei dem die Recheneinrichtung in die Automationskomponente eingebunden ist. die Recheneinrichtung übernimmt dabei insbesondere Überwachungs-, Steuerungs- oder Regelfunktionen und/oder ist für eine Form der Daten- bzw. Signalverarbeitung zuständig.The aforementioned object is also achieved by an automation component, in particular by a gripping, clamping, alternating, linear or pivoting unit, which provides a drive unit according to the invention. The automation component thus represents an embedded system in which the computing device is integrated in the automation component. The computing device assumes in particular monitoring, control or regulating functions and / or is responsible for a form of data or signal processing.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben und erläutert ist.Further details and advantageous embodiments of the invention will become apparent from the following description, with reference to which an embodiment of the invention is described and explained in detail.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Automationskomponente in Form einer Greifeinheit 10, wie sie in einer Mensch-Roboter-Kooperation (MRK) Verwendung finden kann. 1 shows a schematic representation of an automation component according to the invention in the form of a gripping unit 10 as it can be used in a human-robot cooperation (MRK).

In der 1 ist eine erfindungsgemäße Greifeinheit 10 gezeigt, die einen schematisch angedeutetes Grundgehäuse 12 und eine im Grundgehäuse 12 vorgesehene Antriebseinheit 14 mit einem Antrieb 13 in Form eines Elektromotors aufweist. Der Antrieb 13 treibt eine schematisch dargestellte Welle 16 an, die mit zwei aufeinander zu und voneinander weg verfahrbar angeordneten Backen 18 bewegungsgekoppelt ist.In the 1 is a gripping unit according to the invention 10 shown, a schematically indicated basic housing 12 and one in the main body 12 provided drive unit 14 with a drive 13 having in the form of an electric motor. The drive 13 drives a shaft shown schematically 16 on, with two to each other and away from each other arranged movable jaws 18 is motion coupled.

Zur Ansteuerung des Antriebs 13 sind im Gehäuse 12 ist eine Steuereinheit 15 mit zwei Recheneinrichtungen in Form von Einplatinencomputer 20,22 vorgesehen. Den beiden Einplatinencomputern 20,22 ist eine Auswerteeinheit 24 nachgeschaltet, die die Ausgangssignale der Einplatinencomputer 20,22 auf deren Redundanz prüft. Zudem sind die beiden Einplatinencomputer 20, 22 über Leitungen 26 zur gegenseitigen Überwachung miteinander verbunden. Die Auswerteeinheit 24 kann dabei auch in einen der Einplatinencomputer 20, 22 implementiert sein. Ferner ist eine Stromleitung 25 vorgesehen, mit der der Antrieb 13 mit Motorstrom versorgt wird.For controlling the drive 13 are in the case 12 is a control unit 15 provided with two computing devices in the form of single-board computer 20,22. The two single-board computers 20,22 is an evaluation unit 24 downstream, which checks the output signals of the single-board computer 20,22 on their redundancy. In addition, the two single-board computers 20 . 22 via lines 26 connected to each other for mutual monitoring. The evaluation unit 24 can also be in one of the single-board computer 20 . 22 be implemented. Further, a power line 25 provided with the drive 13 is supplied with motor current.

Die Einplatinencomputer 20, 22 sind mit einem speziellen Betriebssystemen, das beispielsweise auf Linux basiert und manipuliersicher ausgebildet ist, eingerichtet. Ferner sind die Einplatinencomputer 20, 22 entsprechend der jeweiligen Greifaufgabe mit Programmen, die in einer höheren Programmiersprache wie beispielsweise C++ abgefasst sind, programmiert.The single-board computers 20 . 22 are set up with a special operating system based for example on Linux and designed to be tamper-proof. Furthermore, the single-board computers 20 . 22 programmed according to the respective gripping task with programs that are written in a high-level programming language such as C ++.

Anders als bei bekannten Automationskomponente ist - wie der 1 entnommen werden kann - zudem vorgesehen, dass die Einplatinencomputer 20, 22 zur direkten Ansteuerung des Antriebs 13 ohne Zwischenschaltung eines Motorcontrollers programmiert und eingerichtet sind. Die Einplatinencomputer 20, 22 bildet folglich die Leistungselektronik für den Antrieb 13 und steuert den Motorstrom für den Antrieb 13 direkt, d.h. sie wirken unmittelbar auf den von einer Stromquelle (die in der Figur nicht gezeigt ist) bereitgestellten Strom zur Bestromung des Antriebs 13 ein und versorgen den Antrieb 13 mit dem jeweils erforderlichen Motorsprung. Es werden also keine von den Einplatinencomputern 20, 22 erzeugten Steuersignale an andere Leistungskomponenten oder übergeordnete Steuerungen, beispielsweise über die Steuerleitungen oder das Bus-Systeme 46, zur Ansteuerung und Bestromung des Motorstroms weitergegeben.Unlike with known automation component is - like the 1 can be taken - also provided that the single-board computer 20 . 22 for direct control of the drive 13 programmed and set up without the interposition of a motor controller. The single-board computers 20 . 22 thus forms the power electronics for the drive 13 and controls the motor current for the drive 13 directly, ie they act directly on the current provided by a current source (not shown in the figure) for energizing the drive 13 and provide the drive 13 with the respective required jump in the engine. So none of the single-board computers will be 20 . 22 generated control signals to other power components or higher-level controls, for example via the control lines or the bus systems 46 , passed on to control and energize the motor current.

Die Greifeinheit 10 weist an den Backen 18 Kraft-Messsensoren 28 auf, die die Greifkraft messen. Über Datenleitungen 30 sind die Kraft-Messsensoren 28 mit den beiden Einplatinencomputern 20,22 verbunden. Die Messsignale der Kraft-Messsensoren 28 werden folglich von beiden Einplatinencomputern 20, 22 redundant ausgewertet.The gripping unit 10 points to the cheeks 18 Force measuring sensors 28 on, which measure the gripping force. Via data lines 30 are the force measuring sensors 28 with the two single-board computers 20 . 22 connected. The measuring signals of the force measuring sensors 28 are therefore from both single-board computers 20 . 22 evaluated redundantly.

Am Antrieb 13, bzw. an der Welle 16, sind zwei Drehgebersensoren 32 vorgesehen, deren Ausgangssignale über Datenleitungen 34 den Einplatinencomputern 20,22 zugeführt werden.At the drive 13 , or on the shaft 16 , are two encoder sensors 32 provided, whose output signals via data lines 34 the single-board computers 20 . 22 be supplied.

Im Bereich zwischen den beiden Backen 18 ist ein Sensor in Form eines Kameramoduls 36 vorgesehen. Die Ausgangssignale des Kameramoduls 36 werden über Datenleitungen 38 den beiden Einplatinencomputern 20, 22 zugeführt.In the area between the two jaws 18 is a sensor in the form of a camera module 36 intended. The output signals of the camera module 36 are via data lines 38 the two single-board computers 20 . 22 fed.

Zur Messung des von den Einplatinencomputern 20, 22 bereit gestellten und jeweils vom Antrieb 13 verbrauchten Motorstroms ist in der Stromleitung 25 ein Strommesssensor 40 vorgesehen, dessen Ausgangssignale über die Datenleitungen 42 den beiden Einplatinencomputern 20, 22 zugeführt werden.To measure the of the single-board computers 20 . 22 provided and each from the drive 13 used motor current is in the power line 25 a current measuring sensor 40 provided, whose output signals via the data lines 42 the two single-board computers 20 . 22 be supplied.

Zur Messung der Temperatur in der Greifeinheit 10 kann zudem ein Temperatursensor vorgesehen sein (in der Figur nicht gezeigt), der seine Ausgangssignale beiden Einplatinencomputern 20, 22 zugeführt.For measuring the temperature in the gripping unit 10 In addition, a temperature sensor may be provided (not shown in the figure), which outputs its output signals both Einplatinencomputern 20 . 22 fed.

Ferner können weitere, ebenfalls nicht dargestellte, Umgebungssensoren vorgesehen sein, die insbesondere den Nahbereich um die Greifvorrichtung erfassen und ihre Ausgangssignale ebenfalls den beiden Einplatinencomputern 20, 22 zuführen.Furthermore, further, also not shown, environmental sensors may be provided, which in particular detect the proximity to the gripping device and their output signals also the two single-board computers 20 . 22 respectively.

Die beiden Einplatinencomputer 20,22 werten unabhängig voneinander die zugeführten Sensorsignale aus. Aus einer entsprechenden Programmierung resultierende Steuersignale werden der Auswerteeinheit 24 zugeführt, welche die Redundanzprüfung vornimmt und dann entsprechend die Antriebseinheit 14, oder eine an der Welle 16 vorgesehene Bremse 44 ansteuert.The two single-board computers 20 . 22 independently evaluate the supplied sensor signals. Control signals resulting from an appropriate programming become the evaluation unit 24 fed, which performs the redundancy check and then according to the drive unit 14 , or one on the shaft 16 provided brake 44 controls.

Die beiden Einplatinencomputer 20, 22 sowie gegebenenfalls die Auswerteeinheit 24 kommunizieren mit einer übergeordneten Steuerung über ein entsprechendes Netzwerk 46, das als Ethernet, WLAN oder Bussystem eingerichtet sein kann.The two single-board computers 20 . 22 and optionally the evaluation unit 24 communicate with a higher-level controller via a corresponding network 46 , which can be set up as Ethernet, WLAN or bus system.

Auf die beiden Einplatinencomputer 20, 22 kann insbesondere über die übergeordnete Steuerung oder auch über ein externes Tablett zugegriffen werden.On the two single-board computers 20 . 22 can be accessed in particular via the higher-level control or via an external tablet.

Über die beiden Einplatinencomputer 20, 22 kann nicht nur eine entsprechende Bestromung des Antriebs 13 und damit eine Ansteuerung der beiden Backen 18 erfolgen, sondern es können auch Wartungsfunktionen, Diagnosen, Analysen, Leistungsdatenübertragungen etc. durchgeführt werden.About the two single-board computers 20 . 22 Not only can the drive be energized accordingly 13 and thus a control of the two jaws 18 Maintenance functions, diagnoses, analyzes, performance data transmissions, etc. can also be carried out.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (10)

Antriebseinheit (14) einer Automationskomponente, insbesondere einer Greif-, Spann-, Wechsel-, Linear- oder Schwenkeinheit (10), wobei die Antriebseinheit (14) einen Antrieb (13) zum Antreiben der bewegten Teile der Automationskomponente sowie eine den Antrieb (13) ansteuernde Steuereinheit(15) umfasst, wobei die Steuereinheit (15) wenigstens eine Recheneinrichtung (20, 22) umfasst, und wobei die Antriebseinheit (14) samt Antrieb (13), Steuereinheit (15) und Recheneinrichtung (20, 22) in oder an einem Grundgehäuse (12) der Automationskomponente angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung (20, 22) mit einem Betriebssystem eingerichtet ist, durch das im Betrieb der Antriebseinheit (14) Programme, die in einer höheren Programmiersprache abgefasst sind oder Programme, die aus einer höheren Programmiersprache übersetzt sind auf der jeweiligen Recheneinrichtung (20, 22) ablaufen, und dass die Recheneinrichtung (20, 22) derart programmiert und eingerichtet ist, dass sie den Antrieb (13) direkt und ohne Zwischenschaltung eines separat ausgebildeten Motorcontrollers ansteuert.Drive unit (14) of an automation component, in particular a gripping, tensioning, alternating, linear or pivoting unit (10), wherein the drive unit (14) comprises a drive (13) for driving the moving parts of the automation component and a drive (13 ), wherein the control unit (15) comprises at least one computing device (20, 22), and wherein the drive unit (14) together with drive (13), control unit (15) and computing device (20, 22) in or is arranged on a basic housing (12) of the automation component, characterized in that the computing device (20, 22) is set up with an operating system, by which in the operation of the drive unit (14) programs written in a high-level programming language or programs, the are translated from a higher programming language on the respective computing device (20, 22) run, and that the computing device (20, 22) is programmed and set up in such a way s it controls the drive (13) directly and without the interposition of a separately designed motor controller. Antriebseinheit (14) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (15) zwei getrennte Recheneinrichtungen (20, 22) zur diversitären und/oder redundanten Datenverarbeitung umfasst, und dass eine Auswertelogik (24) zur gegenseitigen Überwachung und/oder Überprüfung der Redundanz der Recheneinrichtungen (20, 22) vorgesehen ist.Drive unit (14) after Claim 1 , characterized in that the control unit (15) comprises two separate computing devices (20, 22) for diversified and / or redundant data processing, and that an evaluation logic (24) for mutual monitoring and / or verification of the redundancy of the computing means (20, 22) is provided. Antriebseinheit (14) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Recheneinrichtung (20, 22) als Einplatinencomputer, insbesondere Mini-PC ausgebildet ist.Drive unit (14) after Claim 1 or 2 , characterized in that the at least one computing device (20, 22) is designed as a single-board computer, in particular mini-PC. Antriebseinheit (14) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Recheneinrichtung (20, 22) zur Wartung, zur Datenübertragung, zur Diagnose, Überwachung, auch von Teilfunktionen und/oder zur Programmierung eingerichtet ist.Drive unit (14) after Claim 1 . 2 or 3 , characterized in that the at least one computing device (20, 22) is set up for maintenance, for data transmission, for diagnosis, monitoring, also of sub-functions and / or for programming. Antriebseinheit (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Recheneinrichtung (20, 22) eine Benutzeroberfläche aufweist oder mit einer Benutzeroberfläche verbindbar ist.Drive unit (14) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one computing device (20, 22) has a user interface or can be connected to a user interface. Antriebseinheit (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebssystem ein gängiges Betriebssystem oder ein spezielles, auf einem gängigen Betriebssystem basierenden Betriebssystem ist.Drive unit (14) according to one of the preceding claims, characterized in that the operating system is a common operating system or a special, based on a common operating system operating system. Antriebseinheit (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Auswertelogik (24) derart eingerichtet ist, dass durch die gegenseitige Überwachung der jeweilige Betriebszustand mit ausreichender Wahrscheinlichkeit bekannt ist.Drive unit (14) according to one of the preceding claims, characterized in that evaluation logic (24) is set up in such a way that the respective operating state is known with sufficient probability as a result of the mutual monitoring. Antriebseinheit (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an der Automationskomponente (10) Sensoren (28, 32, 36, 40) vorgesehen sind, wobei die von den Sensoren (28, 32, 36, 40) erzeugten Sensordaten von der wenigstens einen Recheneinrichtung (20, 22) verarbeitet werden.Drive unit (14) according to one of the preceding claims, characterized in that sensors (28, 32, 36, 40) are provided in or on the automation component (10), wherein the sensors (28, 32, 36, 40) generated Sensor data from the at least one computing device (20, 22) are processed. Antriebseinheit (14) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren als Wegmesssensoren, Kraftmesssensoren (28), Drehgebersensoren (32), Strommesssensoren (40), Näherungssensoren, Temperatursensor, Feuchtesensor und/oder als Kameramodul (36) ausgebildet sind.Drive unit (14) after Claim 8 , characterized in that the sensors as Wegmesssensoren, force measuring sensors (28), encoder sensors (32), current measuring sensors (40), proximity sensors, temperature sensor, humidity sensor and / or as a camera module (36) are formed. Automationskomponente (10), insbesondere Greif-, Spann-, Wechsel-, Linear- oder Schwenkeinheit, mit einer Antriebseinheit (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Automation component (10), in particular gripping, tensioning, alternating, linear or pivoting unit, with a drive unit (14) according to one of the preceding claims.
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