DE60010649T2

DE60010649T2 - Vorrichtung zur Überwachung des Betriebes einer Antriebsanordnung

Info

Publication number: DE60010649T2
Application number: DE60010649T
Authority: DE
Inventors: Torgny Brogardh; Karl-Gustav Ramström
Original assignee: ABB AB
Current assignee: ABB AB
Priority date: 1999-01-19
Filing date: 2000-01-18
Publication date: 2005-05-19
Anticipated expiration: 2020-01-19
Also published as: US6563281B1; EP1144166A1; SE9900169D0; JP2002535153A; WO2000043170A1; DE60010649D1; ATE266504T1; EP1144166B1; SE513900C2; SE9900169L

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß der Präambel des nachfolgenden Anspruchs 1 zur Überwachung des Betriebs einer Antriebsanordnung. Wie hiernach näher beschrieben werden wird, ist bevorzugt, dass die Antriebsanordnung einen Teil eines Manipulators bildet, insbesondere eines Industrieroboters, so dass das Element, das durch den Antriebsmotor in Bewegung gesetzt werden kann, ein Manipulatorelement des Manipulators bildet.
Stand der Technik
Die Sicherheitssysteme der derzeitigen Industrieroboter sind nicht ausreichend, um es Menschen zu gestatten, innerhalb der Betriebsreichweite eines Industrieroboters zu arbeiten, wenn der Roboter sein Programm ausführt. Dies beruht auf der Tatsache, dass es eine große Wahrscheinlichkeit gibt, dass ein Fehler in der Elektromechanik des Roboters Roboterbewegungen verursachen kann, die Menschen in der Nähe des Armsystems des Roboters verletzen oder töten können. Diese Unfälle, die sich ergeben können, beruhen auf der Tatsache, dass der Roboter unerwartete programmierte Bewegungen ausführt oder dass der Roboter aufgrund von Erfassungs- oder Antriebssystemfehlern ausbricht (rushes). Die Verletzungen, die sich in dieser Verbindung ergeben können, sind entweder, dass der Roboter der Person in der Betriebsreichweite einen starken Schlag versetzt oder durch Klemmen verursachte Verletzungen. Die Fälle, in denen der Kopf betroffen ist, sind natürlich besonders schwerwiegend.
Eine Robotersteuervorrichtung ist zum Beispiel aus EP 0889383A bekannt.
Derzeit wird vorausgesetzt, dass es Menschen nicht gestattet ist, sich innerhalb der Betriebsreichweite von Industrierobotern aufzuhalten, wenn die Roboter Produktionsprogramme bei voller Geschwindigkeit ausführen, und daher sind die Sicherheitssysteme derzeit nur darauf ausgerichtet, Schäden an dem Roboter, der umgebenden Ausrüstung oder Arbeitsgegenständen zu minimieren. Als Folge davon wird eine Modell-basierte Überwachung verwendet, um kontinuierlich Motorbewegungen und Motorposition der Roboterachsen mit Bewegungen und Positionen eines Modells des Roboters zu vergleichen. Eine einfachere An der Überwachung verwendet die Steuerfehler in den Servos, die die Position und die Geschwindigkeit der Achsen steuern, und die Größe der Momentreferenzen, die durch den Regulator oder die Stromsteuervorrichtungen der Motoren erzeugt werden. Weiterhin werden häufig die Motorströme und die Motortemperatur überwacht.
Wenn die Überwachung in den derzeitigen Robotersystemen einen Fehler während der Achsbewegung anzeigt, wird von einer Computerkarte ein digitales Ausgangssignal zu einem Relais erzeugt, das mit einem Unterbrecher verbunden ist, der den Strom zu den Motoren des Roboters unterbricht und sicherstellt, dass die Bremsen des Roboters aktiviert werden. Der Grund, warum diese Sicherheitskonzepte nicht ausreichend sind, ist, dass viele Funktionen gleichzeitig arbeiten müssen, damit mit ausreichend großer Wahrscheinlichkeit die Motoren des Roboters im Zusammenhang mit einer bedrohlichen Situation immer sofort stromlos werden. Zum Beispiel müssen die Software und Hardware in dem Prozessor funktionieren, der die Fehlerbedingung erfasst. Daraufhin müssen die Software und Hardware für den Prozessor, der die Fehlerbedingung einer digitalen Sicherheitsausgabe signalisiert ebenfalls funktionieren, ebenso wie die Relais und Unterbrecher, die sicherstellen sollen, dass die Motorströme so schnell wie möglich verschwinden.
Wenn der Fehler aufgrund der Tatsache auftritt, dass der Computer, der den Fehler anzeigen soll, oder die Schnittstelle zu den Antriebsvorrichtungen und – Erfassungssystemen nicht arbeitet, besteht die Gefahr, dass die Fehlersituation überhaupt nicht erfasst werden wird und die Antriebsvorrichtung den Roboter ohne irgendeine Steuerung ausbrechen lassen kann. Wenn der Fehler aufgrund der Tatsache auftritt, dass eine Person zwischen dem Roboter und der umgebenden Ausrüstung des Roboters eingeklemmt worden ist, besteht die Gefahr, dass die Überwachung mit nachfolgender Software und Hardwaresignalisierung und Relaishandhabung eine so lange Zeit benötigen werden, dass sich in der Zeit zu hohe Klemmkräfte entwickeln können, bevor die Motoren abgeschaltet werden. Auf die gleiche Weise besteht eine große Gefahr, dass sich Falle einer Kollision bei der normalen programmierten Robotergeschwindigkeit zu starke Kräfte Zeit haben, sich zwischen dem Roboter und der Person zu entwickeln. Sogar obwohl eine fortschrittliche Modell-basierte Kollisionserfassung verwendet wird, besteht die Gefahr, dass die Richtung der Motoren sich zu spät umkehrt oder dass ein Fehler in der Software oder Hardware bewirkt, dass der Roboter überhaupt nicht anhält.
Zweck der Erfindung
Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, eine Überwachungsvorrichtung zu erreichen, durch die eine wesentlich verbesserte Sicherheit in der Überwachung erreicht werden soll.
Bevorzugt ist es beabsichtigt, dass die Gefahr von Verletzungen, wenn sich jemand in der Reichweite der Antriebsanordnung befindet, insbesondere eines Manipulators, so klein sein wird, dass es allgemein akzeptiert werden kann, mit einem Manipulator oder einem Industrieroboter zusammen zu arbeiten.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine sehr sichere Überwachungsvorrichtung erreicht, als Ergebnis der redundanten Antriebsanordnung gemäß dem nachfolgenden kennzeichnenden Teil von Anspruch 1. Die hohe Sicherheit wird dadurch erreicht, dass die Erfassungsanordnung ausgelegt ist, um die Abweichungen, die die relativen Positionen oder Bewegungen zwischen dem angetriebenen Element und dem redundanten Element betreffen.
Manipulatoren und Roboter, die dieses Sicherheitssystem besitzen, werden in der Lage sein, mit Menschen zusammen zu arbeiten, zum Beispiel während der Montage verschiedener technischer Werkstatt-Produkte und der Demontage entsprechender Produkte für das Materialrecycling. Mit der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung können Manipulatoren, besonders Roboter, auf verschiedenen Plätzen an einer Fertigungsstraße für Motorfahrzeuge eingeführt werden, ohne von Zäunen umgeben werden zu müssen, die die Motorfahrzeug-Arbeiter in der Betriebsreichweite der Manipulatoren oder der Roboter behindern. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für die Automatisierung der Fertigung von Privatfahrzeugen, Lastwagen und Bussen, was derzeit fast ausschließlich manuell geschieht. Dies ergibt eine große Flexibilität und die Möglichkeit, eine vorhandene manuelle Fertigungsstraße nachträglich zu robotisieren.
Die abhängigen Ansprüche betreffen weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Mit Bezug auf die nachfolgende Zeichnung wird eine nähere Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung folgen, die als Beispiel gegeben werden.
In der Zeichnung:
ist 1 eine schematische Ansicht, die eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung darstellt;
ist 2 eine vergrößerte Detailansicht, die eine mögliche Ausführungsform eines Sicherheitskontakts darstellt;
ist 3 eine Detailansicht, die eine alternative Ausführungsform der Erfindung mit kontaktloser Messung darstellt;
ist 4 eine Detailansicht, die eine Ausführungsform der Erfassungsanordnung darstellt;
ist 5 eine Detailansicht, die eine Bremsanordnung für das Antriebselement 6 darstellt;
ist 6 eine Detailansicht, die eine alternative Ausführungsform des angetriebenen zusätzlichen Elements und der Erfassungsanordnung darstellt;
ist 7 eine Ansicht, die eine alternative Erfassungsanordnung darstellt, die auf einer Riemenübertragung zwischen dem angetriebenen Element und dem zusätzlichen Element basiert;
zeigt 8 eine weitere Alternative einer Erfassungsanordnung, die eine Getriebeeinheit umfasst;
ist 9 eine Erfassungsanordnung, die darstellt, dass Objekte, die einander folgen, sehr unterschiedliche Auslegung besitzen können;
ist 10 eine Ansicht, die eine Erfassungsanordnung mit in Reihe geschalteten Kontaktpunkten darstellt;
ist 11 eine Ansicht, die eine Erfassungsanordnung mit pneumatischer Verwirklichung von Kontaktpunkten darstellt;
ist 12 eine Ansicht einer Erfassungsanordnung, die den Wechsel von Kontaktpunkten während der Bewegung des angetriebenen Elements und des redundanten Elements darstellt;
ist 13 eine Ansicht einer Erfassungsanordnung, die auf Moiré-Technik zur Fehlererkennung basiert;
ist 14 eine Ansicht einer Erfassungsanordnung, die ein Verbindungssystem zur Fehlererkennung umfasst; und
ist 15 eine Ansicht einer Überwachungsvorrichtung, bei der das Sicherheitssystem mit simulierten Kontaktpunkten verwirklicht ist.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
1 zeigt eine mögliche Ausführungsform des Sicherheitssystems, das von dieser Erfindung umfasst wird. Der Programmausführer 1 erzeugt progammierte Pfadpositionen für den Pfaderzeuger 2, der Interpolationen zwischen diesen Pfadpositionen ausführt, und Referenzen in Form von Motorwinkeln erzeugt, die von dem Servo des Steuersystems verwendet werden sollen. Gemäß 1 werden die von dem Pfaderzeuger 2 erzeugten Servofrequenzen jeweils an zwei separate Servomechanismen 3 und 4 gesendet, nämlich die Regulatoren 3a bzw. 4a der Servomechanismen. Der Regulator 3a ist derjenige, der den Motor 5 steuert, der das zugeordnete Element 6 antreibt, das hier als ein drehbarer Roboterarm gebildet ist, wohingegen der Regulator 4a ein redundanter Regulator ist, der den redundanten Motor 7 steuert, der in dieser Ausführungsform ein redundantes Element 8 antreibt, hier ein Arm. Der Motor 5 wird von den Regulatoren durch die Antriebsvorrichtung 9 gesteuert, und sind durch den Kontakter 11 mit einer Drei-Phasen-Spannungsquelle 10 verbunden. Auf der Welle bzw. Achse zum Motor 5 befindet sich ein Winkelsensor 12, der den Motorwinkel zur Rückkopplung an der Regulator 3 misst. Zwischen dem Motor 5 und dem Arm 6 befindet sich eine Getriebeeinheit 13. Der Motor 7, der nur einen Bruchteil des von dem Motor 5 erzeugten Moments erzeugen muss, wird durch die Antriebsvorrichtung 14 angetrieben, besitzt die Winkelsensoren 15 und die Getriebeeinheit 16. Der Arm 8 befindet sich in mechanischem Kontakt mit einem Arm 17, der auf dem Arm 6 befestigt ist. Der Kontakt zwischen den Armen 17 und 8 wird durch zwei Punkte 19 und 20 erhalten, wobei der Punkt 20 durch eine Feder 21 gegen den Punkt 19 gedrückt wird, die in einer Buchse 22 des Arms 8 angeordnet ist.
Während des normalen Betriebs des Roboters werden die Servomechanismen 3 und 4 die Punkte 19 und 20 jeweils in einer solchen Art positionieren, dass diese direkt voreinander stehen, und die Unterbrecherspule 18 wird den Unterbrecher 11 gezogen halten, so dass der Motor 5 arbeiten kann. Wenn jedoch der Arm 17 sich nicht in exakt der gleichen Weise wie der Arm 8 bewegt, wird der Kontakt zwischen den Punkten 19 und 20 unterbrochen und der Unterbrecher 11 wird den Motor 5 sofort stromlos machen. In dieser Verbindung existiert Relais-Logik (in der Figur nicht gezeigt), die mit sich bringt, dass sämtliche Motoren des Roboters stromlos werden, dass die Bremsen betätigt werden und dass der Roboter nicht ohne einen Bediener-gesteuerten Neustart neu starten wird.
Mit dem Sicherheitssystem gemäß 1 werden sämtliche Fehler in Servo 3, Antriebsvorrichtung 9, Motor 5, Getriebeeinheit 13, Versorgungsspannung 10, Mess-Sensor 12, Verkabelung, Hardware und Software sofort dazu führen, dass die Punkte 19 und 20 getrennt werden, was bewirkt, dass der Strom zu sämtlichen Motoren unterbrochen wird, ohne irgendeine Gefahr, dass Hardware und Software dabei versagen, den Fehler zu erfassen und den Fehler durch digitale Ausgänge und Relais-Verbindungen an den Unterbrecher 11 zu signalisieren. Das Sicherheitssystem bewirkt ebenso, dass die Punkte 19 und 20 getrennt werden, wenn die Bewegung des Arms 6 während seiner programmierten Bewegung blockiert wird, was bewirkt, dass die Motoren des Roboters sofort ausgekuppelt werden und stromlos werden.
Die einzige Möglichkeit, eine Fehlerbedingung zu übersehen, wäre, wenn zwei Fehler gleichzeitig auftreten, ein Fehler in dem Servo 3 mit zugeordneter Elektronik und ein Fehler in dem Servo 4 mit zugeordneter Elektronik, und dass diese Fehler bewirken würden, dass die Punkte 19 und 20 sich mit der gleichen Geschwindigkeit in der gleichen Richtung bewegen. Die Wahrscheinlichkeit, dass zwei solche Fehler auftreten sollten, ist nicht vorhanden, da die träge Masse des realen Arms 6 viel größer ist als die träge Masse des redundanten Arms 8. Dies führt dazu, dass im Falle von Fehlern in dem Servo 3 ebenso wie in dem Servo 4 der Arm 8 mit kürzerer Zeitkonstante reagieren wird als der Arm 6 und die Punkte 19 und 20 sich während der plötzlichen (transient) Bewegungen trennen werden, die sofort aufgrund beider Fehler erhalten werden.
Um die Kräfte weiter zu reduzieren, die sich bei der Kollision zwischen Roboter und Mensch entwickeln, oder wenn ein Mensch zwischen dem Roboter und seiner Umgebung eingeklemmt wird, kann der Servo 3 Modell-gesteuert und für niedrige Steifheit getrimmt werden, was dazu führt, dass äußere Kräfte auf den Arm 6 schnell zu winkelbezogener Fehlausrichtung des Arms führen und dadurch, dass sich die Punkte 19 und 20 trennen. Um die Sicherheit in diesem Fall weiter zu erhöhen, kann die Nachgiebigkeit (weakness) in dem Servo ergänzt oder ersetzt werden durch eine mechanische Nachgiebigkeit, z.B. in Form einer Torsionsfeder, zwischen dem Motor 5 und dem Arm 6.
Weiterhin muss bemerkt werden, dass der Roboter für minimale bewegliche Masse des Arms ausgelegt werden sollte, und dass die maximale Winkelgeschwindigkeit festgestellt ist, mit Bezug auf die maximal erlaubten Kollisionskräfte bei einer Kollision Roboter-Mensch. Die maximale Winkelgeschwindigkeit ist sowohl für den Servo 3 als auch für den Servo 4 definiert, wodurch die Gefahr von zu hoher Geschwindigkeit nicht mehr vorhanden sein wird.
Alternative Ausführungsformen
Das Sicherheitskonzept gemäß 1 kann auf vielfältige Weise implementiert werden, abhängig von dem gewünschten Sicherheitsniveau, den Kosten und der Anpassung an die Roboterkonstruktion. Was variiert werden kann, ist das Erfassungsprinzip für Abweichungen zwischen dem realen Arm 6 und dem redundanten Arm 8, die Auslegung der Mechanik, die den redundanten Arm 8 mit dem realen Arm 6 verbindet, und die Position des redundanten Arms 8 in der Übertragung von der Motorwelle (von Motor 5) und dem Arm 6.
Auf das Erfassungsprinzip kommend, bilden zwei Kontaktpunkte gemäß 1 eine der einfachsten und direktesten Verfahren zur Erfassung, ob der Arm 6 und der redundante Arm 8 sich synchron bewegen. Wenn nur ein mechanischer Kontakt zwischen dem realen und dem redundanten Arm verwendet wird, gibt es viele Möglichkeiten, um eine Bewegung eines oder beider der Punkte in 1 mit einem separaten elektromechanischen Kontakt zu verbinden. Ein Beispiel hiervon ist in 2 gezeigt, wobei der Punkt 20 durch den Stift 24 mechanisch mit einem federbelasteten Kontakt 23 verbunden ist, der mit der Spule 18 des Unterbrechers 11 verbunden ist. Der Kontakt 23 in 2 ist im Prinzip ein binärer Positionssensor, und ein solcher Sensor kann natürlich auf viele verschiedene Arten implementiert werden, z.B. durch die Verwendung einer elektro-optischen Lesegabel, eines kapazitiven Sensors, eines induktiven Sensors oder eines Ultraschall-Sensors. In diesen Fällen, in denen der Sensor vom kontaktlosen Typ ist, kann dieser natürlich direkt zur Erfassung von Abweichungen zwischen dem realen Arm und dem redundanten Arm verwendet werden. Demgemäß zeigt 3 ein Beispiel, wie ein kontaktloser Sensor 25 für die Messung der Position des redundanten Arms 8 in Bezug auf die Position des realen Arms 6 verwendet werden kann.
Der Sensor 25 misst gegen ein Ziel 27 auf dem realen Arm 6, aber der Sensor und das Ziel können natürlich vertauscht werden. Von dem Messwandler 26 wird ein Signal S erhalten, wobei dieses Signal von der Abweichung zwischen den Armen 6 und 8 abhängt. In dem Komparator 29 wird S mit S_ref+ΔS und S_ref–ΔS verglichen, und solange das Signal S innerhalb des Intervalls [S_ref–ΔS, S_ref+ΔS] ist, ist die Ausgabe des Komparators hoch und die Antriebsschaltung 30 gibt ein hohes bzw. starkes Signal ab, das bewirkt, dass die Spule 18 des Unterbrechers 11 den Unterbrecher geschlossen hält. Wenn jedoch S das erlaubte Signal-Intervall verlässt, werden die Motorströme sofort unterbrochen und die Bremsen werden aktiviert. Jedoch besteht nun die Gefahr, dass der Sensor 25, der Messwandler 29 oder die Antriebsschaltung 30 einen solchen Fehler empfangen werden, dass der Unterbrecher 18 geschlossen bleibt, obwohl die Arme 6 und 8 in einem Winkel in Bezug aufeinander abweichen. Um diese Gefahr zu verringern, wird ein Hochfrequenz-Prüfsignal s_t von dem Oszillator 28 eingeführt. Dieses Signal wird zu der Positionsfrequenz des Servos 4 hinzugefügt und bringt mit sich, dass das Signal S eine hochfrequente Komponente haben wird. Der Komparator 29 und die Antriebsschaltung 30 sind in einer solchen Weise konstruiert, dass das Hochfrequenzsignal die Unterbrecherschaltung mit der Spule 18 erreicht. Hier wird das Hochfrequenzsignal durch einen phasenempfindlichen Demodulator 32 erfasst, dessen Ausgabe einem weiteren Komparator 33 zugeführt wird, der ebenfalls mit der Spule 18 verbunden ist. Wenn nun irgendein Fehler in dem Servo 4, dem Motor 7, dem Sensor 15, der Antriebsschaltung 14, dem Sensor 25, dem Messwandler 26, dem Komparator 29 oder der Antriebsschaltung 30 auftritt, wird das von dem Bandpassfilter 31 gefilterte Signal sich sofort ändern, und der Komparator 33 wird sicherstellen, dass der Unterbrecher 11 sich öffnet und dass die Motoren stromlos werden.
Wie gesehen werden kann, wird das Sicherheitssystem mit einem Sensor gemäß 3 kompliziert und auch weniger sicher sein als ein System mit einem direkten elektrischen Kontaktelement gemäß 1. Das Kontaktelement in 1 wurde erreicht mit Punkten 19 und 20, was nicht notwendig ist. Es ist ebenso möglich, z.B. einen Punkt gegen eine leitende Elektrode zu verwenden, die durch isolierende Bereiche umgeben ist, gemäß 4. Weiterhin sind in 4 die möglichen Gefahren, dass der Unterbrecher in geschlossener Position feststecken kann, beseitigt worden, indem die Kontakte in dem redundanten Arm den Motorstrom direkt leiten, ebenso wie den Strom zu der Halteschaltung 35 der Bremse 36. Demgemäß durchlaufen die drei Phasen von dem Motor 5 drei der Elektroden 19 und der Punkte 20 auf dem Weg zu einer gemeinsamen Masse. Die Bremsspule 35 ist auf die gleiche Art mit Masse verbunden und eine Gesamtzahl von vier Elektroden 19 wird in dem Isolator 17 erhalten, der mit dem realen Arm verbunden ist, und vier Punkte in dem redundanten Arm 8, der teilweise aus einem isolierenden Material hergestellt ist.
Die Elektroden 19 und die Punkte 20 können natürlich vertauscht werden und es gibt viele Arten, die Kontaktpaare 19/20 in der Motorschaltung zu verbinden. Wenn starke Bremsen bereitgestellt werden, gibt es auch die Möglichkeit, die Bremsen nur mit dem redundanten Servo 7 zu aktivieren und die Motorüberwachung dafür sorgen zu lassen, dass die Motoren stromlos gemacht werden.
In 5 wird gezeigt, dass es auch möglich ist, die Bremsen zu aktivieren, ohne irgendeine elektrische Halteschaltung, die mit Kontaktpaaren zwischen dem realen und dem redundanten Arm verbunden ist. Statt dessen wird eine vollständig mechanische Halterung der federbelasteten Bremsscheibe 37 verwendet. Diese Bremsscheibe ist in dem Bremsmechanismus 39 angeordnet, der die Bremsscheibe 37 und die vorbelastende Feder 40 hält. Wenn der redundante Arm 8 von der Position des realen Arms 6 abweicht, wird der Arm 20 in dem Joch 19 den Arm 17 um seinen Befestigungspunkt 41 herumdrehen, der in Lagern gelagert ist, und die Bremsscheibe 37 wird gelöst und gegen Bremsklötze 38 gedrückt, wodurch der reale Arm gesichert wird. Das mechanische Verfahren zum Halten der Bremse kann natürlich auf viele verschiedene Arten ausgeführt werden, und statt einer Bremse kann eine Art von Hebel verwendet werden, der in einen festen mechanischen Halt gedrückt wird, wenn der redundante Arm 8 von dem realen Arm 6 abweicht.
In den 1, 3 und 5 sind die Kontaktpunkte 19, 20 und 25, 27 zwischen dem redundanten und dem realen Servo durch Arme 8 und 17 angeordnet. Die Funktion dieser Arme kann natürlich durch andere mechanische Lösungen ausgeführt werden. Zum Beispiel zeigt 6 eine Konstruktion, die geeignet ist, um z.B., auf den Gelenkwellen eines Roboters angebracht zu werden. Der Gelenkmechanismus ist für die Welle in 5 auf eine solche Weise ausgeführt, dass das Rohr 46 in Bezug auf das Rohr 45 gedreht wird, wenn der entsprechende Motor arbeitet. Eine Graphit-Stangenhalterung 47 mit zwei federbelasteten Graphit-Stangen 44 ist auf dem Rohr 45 angebracht, wobei die Graphit-Stangen mit der Relais-Spule 18 des Motorunterbrechers verbunden sind. Auf dem Rohr 46 ist ein Ring in Lagern gelagert. Dieser Ring kann durch den redundanten Motor über das Getrieberad 4 um das Rohr 46 herum gedreht werden. Der Motor 7 ist auf dem Rohr 46 angebracht. Der Ring 42 ist aus einem Isolator-Material hergestellt, mindestens auf der Oberfläche, gegen die die Graphit-Stangen 44 gedrückt werden. Auf der elektrisch isolierten Oberfläche des Rings 42 gibt es eine schmale, elektrisch leitende rechteckige Oberfläche, die die Graphit-Stangen 44 kurzschließt. Wenn die Welle 46 in Bezug auf die Welle 45 gedreht wird, wird der redundante Motor 7 den Ring in der entgegengesetzten Richtung drehen, so dass die leitende Oberfläche 43 die Stangen 44 kurzgeschlossen, und dadurch den Motorunterbrecher geschlossen hält.
Der redundante Arm muss nicht direkt gegen den realen Arm anliegen, im Gegenteil, bei Konstruktionen mit Mangel an Platz können die Bewegungen des realen Arms z.B. durch eine Riemenübertragung gemäß 7 zu einer zusätzlichen Welle übertragen werden. Hier wird der reale Arm durch die Welle 45 gedreht, auf welcher eine Trommel 52 für den Riemen 51 befestigt ist. Der Riemen überträgt die Drehung der Welle 45 zu dem Riemenrad 50, das in Lagern in dem Gehäuse 49 gelagert ist. Das Riemenrad 50 ist elektrisch isolierend, mindestens auf der Oberfläche, die dem Motor 7 gegenüberliegt. Auf der isolierten Oberfläche befindet sich eine kleine elektrisch leitende Oberfläche 43, die mit dem Lagergehäuse 49 in Kontakt steht. Der Mittelpunkt der Drehung des redundanten Motors 7 stimmt mit dem Mittelpunkt der Drehung des Riemenrads 50 überein, und der Motor positioniert das Kontaktrad 48 durch den Arm 8, so dass das Kontaktrad elektrischen Kontakt mit der leitenden Oberfläche 43 hält. Die Unterbrecherspule 18 wird dadurch ihren Haltestrom durch die Motorlager, die Motorwellen, den redundanten Arm 8, das Kontaktrad 48, die Welle des Riemenrads und das Lagergehäuse 49 erhalten.
Der Kontaktpunkt für Stromunterbrechung zu der Spule 18 kann mit verschiedenen Komponenten in der Übertragung zwischen dem Motor 5 und den Armen 6 verbunden werden. Zum Beispiel kann der redundante Motor 7 den Arm 8 in Bezug auf einen Kontaktpunkt drehen, der direkt durch den Motor 5 gedreht wird. In 8 ist eine andere Variante gezeigt, wobei der redundante Motor mit der Getriebeeinheit integriert ist. Ein zusätzliches Getrieberad 53 ist mit dem Getrieberad 13 in der Getriebeeinheit verbunden, wobei dieses zusätzliche Getrieberad eine Platte 54 dreht, auf der Kontaktpunkte bereitgestellt sind. Der redundante Motor 7 dreht die Welle 61, auf der der redundante Arm 8 angebracht ist. Auf dem redundanten Arm 8 befinden sich zwei federbelastete Elektroden 56 und 57, die mit der Spule 58 verbunden sind. Ein Kern 59 aus Eisen oder Ferrit ist magnetisch über Luftspalte mit der Spule 58 verbunden und die Welle 61 ist aus magnetischem Material hergestellt. Der Kern 59 ist mit einer Spule 60 versehen, die als eine Primärspule für den Luftspalttransformator mit der zweiten Spule 58 funktioniert. Die Primärspule 60 ist mit der Unterbrecherspule 18 verbunden und steuert den Wechselstrom abhängig davon, ob die zweite Spule kurzgeschlossen oder offen ist. Während des normalen Betriebs ist die zweite Spule über die Metalloberfläche 55 auf der Platte 54 kurzgeschlossen, von der der verbleibende Teil isolierend ist.
Daneben, dass der Kontaktpunkt kreisförmige Bewegungen ausführt, ist es ebenfalls möglich, eine Konstruktion zu verwenden, bei der der redundante Arm Scanbewegungen in einem vorbestimmten Muster ausführt. Ein Beispiel davon ist in 9 gezeigt. Während der Drehung der betreffenden Welle wird sich das Rohr 46 auf die gleiche An wie in 6 in Bezug auf das Rohr 45 bewegen. Auf dem Rohr 46 ist ein Kranz 62, z.B. aus Metall, fest angebracht, wobei dieser Kranz ein Sägeblatt-ähnliches Profil aufweist. Der redundante Motor dreht den redundanten Arm 8 mit dem kontaktlosen Sensor 25 vor und zurück, so dass der Sensor einen Pfad entsprechend dem Sägezahnmuster beschreibt, wenn sich das Rohr 46 in Bezug auf das Rohr 45 dreht. Je höher die Geschwindigkeit der Rohre in Bezug aufeinander ist, desto höher ist die Frequenz beim Hin- und Herdrehen des Arms 8, die von dem Motor 7 benötigt wird. Im Falle einer Differenz zwischen der programmierten Bewegung des realen Arms und der entsprechenden Bewegung, umgewandelt in Scannen, des redundanten Arms 8, erfasst der Sensor 24 sofort einen Fehler und die Motoren werden gemäß dem Plan in 3 stromlos gemacht.
Das beschriebene Konzept für Robotersteuerung mit hoher Sicherheit kann natürlich auf viele verschiedene Arten implementiert werden. Ein Schrittmotor kann z.B. für den redundanten Motor verwendet werden, wobei in diesem Fall der Servo von einem anderen Typ sein wird. Wenn eine lineare Bewegung überwacht werden soll, muss der Kontaktpunkt mit einer translativen Bewegung bewegt werden, z.B. durch eine Schneckenübertragung oder eine Riemenübertragung. Um die gleiche Dynamik in der Übertragungsfunktion zwischen der Servo-Referenz und der Bewegung des redundanten Arms und zwischen der Servo-Referenz und der realen Achse zu erhalten, können Modell-basierte variable Filter in dem redundanten Servo verwendet werden. Wenn gewünscht wird, die Ernsthaftigkeit bzw. Sensibilität der Überwachung zu erhöhen, z.B. bei geringerer Geschwindigkeit, kann der redundante Motor mit einem variablen Referenz-Offset-Signal gesteuert werden, das in Position ist, so dass der redundante Arm z.B. die Punktelektroden 56 und 57 in 8 näher an die Kante der Metalloberfläche treibt.
Bis jetzt ist lediglich 1 Kontaktpunkt für jede elektrische Schaltung verwendet worden. Es können jedoch mehrere Kontaktpunkte verwendet werden, entweder in Reihe oder parallel geschaltet. Durch Reihenschaltung der Kontaktpunkte gemäß dem Beispiel in 10 wird die Schaltunterbrechungsfunktion der Kontaktpunkte noch sicherer werden. Gemäß 10 treibt der redundante Motor 7 über die Welle 61 zwei redundante Arme 8A und 8B an. In dem Ende dieser Arme befindet sich jeweils eine leitende Oberfläche, 55A und 55B, gegen die die Elektroden 56A und 56B gedrückt werden. Diese Elektroden sind auf dem Rohr angeordnet, das durch den realen Motor angetrieben wird. Zwischen den leitenden Oberflächen 55A und 55B befindet sich ein Leiter 64, der bewirkt, dass Stromversorgung zu der Unterbrecherspule 18 erhalten wird, wenn sich die redundanten Arme 8A und 8B synchron mit dem Rohr 46 bewegen. Wenn ein Fehler auftritt, werden die Elektroden 56A und 56B jeweils außerhalb der Oberflächen 55A und 55B geraten, wo die redundanten Arme elektrisch isolierend sind. Durch die Schlitze 62A und 62B werden die redundanten Arme 8A und 8B das Rohr 46 treffen, bevor die Elektroden 55A und 55B außerhalb der isolierenden Oberfläche des redundanten Arms um den leitenden Kontaktpunkt herum geraten.
Anstatt eine elektrische Schaltung zum Manövrieren von Unterbrechern und Bremsen zu verwenden, kann eine pneumatische Schaltung verwendet werden. In diesem Fall, mit der Anordnung in 10, können die Elektroden 56A und 56B und die leitenden Oberflächen 55A und 55B durch pneumatische Rohrkupplungen 65A und 65B, und der Leiter 64 durch eine Röhre oder ein Rohr 66 ersetzt werden, siehe 11.
Natürlich können auch mehr als zwei Kontaktpunkte verwendet werden und es ist ebenfalls möglich, Kontaktpunkte zu wechseln, wenn der reale Arm sich bewegt, was in 12 dargestellt ist. Das Rohr 46 ist hier in einem Querschnitt zu sehen und es befindet sich eine Anzahl von Kontaktoberflächen 55 auf der Peripherie davon, wobei diese Kontaktoberflächen eine isolierende Umgebung in der Form einer isolierenden weichen Lage 67 aufweisen. Die Kontaktoberflächen 55 sind durch die Leiter 68, 69 und 70 elektrisch mit der Unterbrecherspule 18 verbunden. Auf der linken Seite von Rohr 46 befindet sich ein Rohr 61, das durch den redundanten Motor (nicht gezeigt) zu Drehung angetrieben wird. Auf der Peripherie dieses Rohrs 61 befindet sich eine Anzahl von Elektroden 56, die die gleiche gegenseitige Entfernung aufweisen wie die Entfernung zwischen den Kontaktoberflächen 55 auf dem Rohr 46. Alle Elektroden 56 sind durch die Leiter 71 und den Leiter 72 elektrisch mit der Stromversorgung der Unterbrecherspule verbunden. Wenn die Rohre 61 und 46 synchron zu Drehung angetrieben werden, wird mindestens eine Elektrode 56 immer in Kontakt mit einer Kontaktoberfläche 55 sein, so dass die Unterbrecherspule ihre Stromversorgung erhält. Wenn irgendein Fehler auftritt, wird die Elektrode 56, die in Kontaktposition ist, in das isolierende Material 67 hinausgleiten und der Unterbrecher wird den Motor abschalten.
Wenn eine große Zahl von Kontaktpunkten verwendet wird, wird eine Moiré-ähnliche Technik erhalten. In 13 ist gezeigt, wie dies verwendet werden kann. Der reale Motor dreht die Welle 46, wohingegen der redundante Motor die Welle 61 dreht. Die Scheibe 73 mit einem der Moiré-Muster ist auf der Welle 61 bereitgestellt und die Scheibe 74 mit dem anderen Moiré-Muster ist auf der Welle 46 bereitgestellt. Der einfachste Art, Moiré-Muster auszuführen, ist es, sie identisch sein zu lassen, was bei einer relativen Drehung einer halben Musterunterteilung Auslöschung bewirkt. Zur Erfassung des Moiré-Musters werden eine oder mehrere Lichtquellen 75 und ein oder mehrere Fotodetektoren 76 verwendet.
Der Vollständigkeit halber ist in 14 gezeigt, dass es ebenfalls möglich ist, ein Verbindungssystem zu verwenden, um Kontaktpunkte zwischen dem realen Roboterarm und dem redundanten Arm zu erhalten. Demgemäß zeigt 14, wie die reale Roboterwelle 46 mit einem Verbindungssystem mit der redundanten Welle 61 verbunden ist. Die Welle 46 treibt über den Riemen 96 ein Rad 94 an, wobei dieses Rad in Lagerungen in dem Arm 93 gelagert ist. Das Rad 94 dreht zwei Stangen 89 und 90, die auf jeder Seite des Rads 94 angebracht sind, und durch die Scharniere 91 und 92 mit den Verbindungsarmen 85 und 86 verbunden sind. In einer entsprechenden Art treibt die redundante Welle 61 die Verbindungsarme 83 und 84 durch den Riemen 78, das Rad 95, die Stangen 79 und 80 und die Scharniere 81 und 82. Die Verbindungsarme 83 und 85 sind miteinander durch die Lager 87A verbunden, die bewirken, dass sich die zwei Verbindungsarme in Bezug auf einander longitudinal bewegen können. Auf die gleiche Art verbinden die Lager 87B die Verbindungsarme 84 und 86 miteinander. Wenn die Wellen 46 und 61 sich synchron drehen, werden die Entfernungen jeweils zwischen den Lagern 81 und 91 und 82 und 92 konstant bleiben, dank der Tatsache, dass die Länge der Stange 79 die gleiche Länge ist wie die Länge der Stange 89, und die Länge der Stange 80 die gleiche ist wie die Länge der Stange 90. Wenn eine Abweichung von dem Synchronismus auftritt, wird sich mindestens eine der vorher genannten Entfernungen ändern, was bewirkt, dass mindestens jeweils einer der Kontaktpunkte 55A/56A und 55B/56B unterbrochen wird. Der Winkel zwischen den Stangen 89 und 90 muss der gleiche sein wie der Winkel zwischen 79 und 80, und bevorzugt in der Nähe von 90°, da dies bewirkt, dass mindestens eine der Verbindungen ihre Länge verändern muss, wenn die Synchronismus verlorengeht.
Schließlich ist die Möglichkeit der Verwendung eines simulierten Kontaktpunkts in 15 gezeigt. Der obere Teil der Figur ist der gleiche wie in 1, aber statt eines physikalischen Kontaktpunkts 10/20 zwischen dem realen Arm 6 und dem redundanten Arm 8 wird ein simulierter Kontaktpunkt 97 verwendet. In diesem Kontaktpunkt 97 wird die Position des realen Arms von dem Winkelsensor 96 erhalten, und die Position des redundanten Arms von einem simulierten redundanten Arm mit zugeordnetem Motor und zugeordneter Antriebselektronik in dem Modul 98. Um, in dem normalen Fall, die gleiche Übertragungsfunktion zwischen dem Pfaderzeuger und der Bewegung des realen Arms sowie zwischen dem Pfaderzeuger und der Bewegung des redundanten Arms zu erhalten, wird dem simulierten redundanten Arm-Modul 98 im Wesentlichen die gleiche dynamische Charakteristik gegeben wie dem realen Arm. Das Ausgangssignal von dem Kontaktpunktsimulator 97 wird an eine Absolutwertfunktion 99 geliefert, deren Ausgabe mit dem Wert ΔS in dem Komparator 100 verglichen wird. ΔS simuliert die halbe Breite der Kontaktoberfläche in dem physikalischen Kontaktpunkt. Wenn die Ausgabe von 99 den Wert ΔS überschreitet, wird der Komparator die Stromversorgung zu der Spule 18 durch die Antriebsschaltung 101 unterbrechen, und der Motor 5 wird stromlos gemacht werden. Um die Sicherheit in dem System zu erhöhen, erzeugt der Funktionsgenerator 102 ein Überwachungssignal, bei einer oder mehreren Frequenzen, in der Form einer sich wiederholenden Wellenform. Dieses Signal wird durch den Summator 103 an den Eingang des Servos 3 geleitet und durch den Subtraktor 104 an den Eingang des Servos 4. Die Frequenz des Überwachungssignals kann variiert werden, so dass es keine Frequenz erreicht, bei der die Armdynamik eine niedrige Übertragung aufweist, z.B. bei Nullpositionsfrequenzen. Indem Überwachungssignale mit verschiedener Phase an die Servos 3 und 4 geleitet werden, werden die übertragenen Überwachungssignale am Eingang des Subtraktors 97 verschiedene Phase aufweisen, und eine Überwachungssignalkomponente wird ebenfalls an dem Ausgang des Subtraktors 97 erhalten. Die Schaltungen 99–101 sind dann in einer solchen Weise konstruiert, dass sie das Überwachungssignal durchlassen, wenn sie arbeiten, und das Überwachungssignal wird als ein Prüfsignal für diese Schaltungen funktionieren. An dem Ausgang von der Antriebsschaltung 101 wird das Überwachungssignal durch den phasenempfindlichen Detektor 105 erfasst, der ein Ausgangssignal erzeugt, das proportional zu der Amplitude des Überwachungssignals an dem Ausgang der Schaltung 101 ist. Das Ausgangssignal von dem Detektor 105 wird zu einem Komparator 106 geleitet, und wenn der Pegel höher als ein Schwellenpegel t_r ist, wird die Antriebsschaltung 107 das Relais 108 gezogen halten. Wenn jedoch ein Fehler in dem realen System ebenso wie in dem redundanten System auftritt, oder wenn ein Fehler in irgendeiner der Schaltungen 97, 99, 100 oder 101 auftritt, wird das Relais 108 geöffnet werden.
Es wird bemerkt, dass alle elektronischen Funktionen verdoppelt oder verdreifacht werden können, das letztere, um Entscheidungen des Typs 2 aus 3 zu treffen. Um die höchstmögliche Sicherheit zu erhalten, können verschiedene Funktionen oder die gleichen Funktionen in unterschiedlicher Hardware implementiert werden, eine Batterie-Reserve kann verwendet werden etc.

Claims

Vorrichtung zur Überwachung des Betriebs einer Antriebsanordnung, wobei die Vorrichtung mindestens einen Servomechanismus (3), der einen Regulator (3a) einschließt, einen Antriebsmotor (5), der durch diesen Regulator gesteuert wird, und ein Element (6), das durch den Antriebsmotor in Bewegung gesetzt werden kann, eine Erfassungsanordnung (19–22, 25-27, 19–21, 23, 43, 44, 48, 55, 57, 25, 62, 65–66, 73–76, 88, 97–100) zur Erfassung von Abweichungen zwischen beabsichtigen und tatsächlichen Bewegungspositionen des Elements (6) und eine Betriebshemm- und/oder Alarmanordnung (18, 23, 36, 37, 38) zum Hemmen des Betriebs der Antriebsanordnung und/oder Auslösen eines Alarms, wenn unzulässige Abweichungen von der Erfassungsanordnung festgestellt worden sind, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiter eine redundante Antriebsanordnung umfasst, die mindestens einen redundanten Servomechanismus (4) umfasst, der einen redundanten Regulator (4a) einschließt, einen redundanten Antriebsmotor (7), der durch diesen Regulator gesteuert wird und ein redundantes Element (8), dass durch diesen Antriebsmotor in Bewegung gesetzt werden kann, dass der Regulator (3a) und der redundante Regulator (4a) mit einer Anordnung (2) verbunden sind, die Steuerinformationen zur Mitteilung an das Element liefert und wobei die Bewegungen des redundanten Elements die gleichen sind oder eine bestimmte Beziehung zueinander haben, und dass die Erfassungseinheit angeordnet ist, um die Abweichungen zu erfassen, die die relative Position oder die Bewegungen des Elements (6), oder eines damit verbundenen Objekts (17), und des redundanten Elements (8) betreffen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinheit Kontaktelemente (19, 20; 25, 27; 43, 44; 43, 48; 55, 57; 25, 62; 55, 56; 65, 66) umfasst, die an einem Kontaktpunkt (19, 20; 25, 27; 43, 44; 43, 48; 55, 57; 25, 62; 55, 56; 65, 66) miteinander in Kontakt stehen, wobei diese Kontaktelemente Abweichungen zwischen dem Element (6), das durch den Antriebsmotor in Bewegung gesetzt werden kann, und dem redundanten Element (8) erfassen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinheit elektronische Schaltungen oder einen Computer umfasst, um einen Kontaktpunkt zu erhalten durch Vergleich zwischen dem Ausgangssignal von einem Winkel- oder Positionssensor (96), der mit dem zu überwachenden Element (6) verbunden ist, und dem Ausgangssignal von in der Erfassungsanordnung eingeschlossenen Elementen (98), die angeordnet sind, um ein der Position des redundanten Elements (8) entsprechendes Ausgangssignal auszugeben.
Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal von der Erfassungsanordnung eine Simulation (98) des redundanten Antriebsmotors (7) und des von dem Motor angetriebenen redundanten Elements (8) darstellt, wobei diese Simulation durch elektronische Schaltungen oder einen oder einige Computer erreicht worden ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Simulation (98) des redundanten Antriebsmotors (7) bemessen ist, um die gleichen dynamischen Charakteristiken zu erhalten wie der Antriebsmotor (5) mit zugeordneten Elementen (6), die durch den Motor in Bewegung gesetzt werden können.
Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsanordnung Erfassungselemente in der Form von Winkel- oder Positionssensoren, die dem Element (6) beziehungsweise dem redundanten Element (8) zugeordnet sind, und einen Differenzbildner (97), der mit diesen Sensoren verbunden ist, umfasst, und dass das Ausgangssignal von diesem Differenzbildner (97) einem Komparator (100) bereitgestellt wird, wobei dessen Vergleichssignal (ΔS) die Hälfte einer zulässigen relativen Bewegung oder eines Positionsdifferentials zwischen dem Element (6) und dem redundanten Element (8) oder mit diesen verbundenen Objekten (17) simuliert.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die an den Kontaktpunkten miteinander in Kontakt stehenden Elemente (19, 20) aus elektrisch leitenden Elementen (55, 56) bestehen, wobei eines dieser Elemente, direkt oder über Getriebe, den Bewegungen des Elements (6) folgt, und wobei ein zweites dieser Elemente, direkt oder über Getriebe, den Bewegungen des redundanten Elements (8) folgt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eins der elektrisch leitenden Elemente (55, 56) von einem Medium (54) umgeben ist, das gegenüber elektrischem Strom isolierend ist, auf eine solche Weise, dass eine Abweichung in den Bewegungen zwischen dem Element (6, 17) und dem redundanten Element (8) bewirkt, dass der elektrische Kontakt an dem Kontaktpunkt unterbrochen wird, und dass der Antriebsmotor (5) ausgekuppelt wird und/oder durch die Betriebshemmanordnung gebremst wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eins der elektrisch leitenden Elemente aus einer leitenden Oberfläche (55) besteht, die von einer isolierenden Oberfläche (54) umgeben ist, und dass zwei andere leitende Elemente (56, 57), in Reihe geschaltet, gegen die leitende Oberfläche (55) gedrückt werden, um einen elektrischen Schaltkreis zu schließen, wobei in diesem Schaltkreis ein Unterbrecher (11) für den Antriebsmotor (5) enthalten ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass elektrisch leitende Elemente an zwei oder mehr Kontaktpunkten (55A/56A, 55B/56B) in Reihe geschaltet sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass einige Kontaktpunkte (12) bereitgestellt sind, und dass die Anordnung derart ist, dass während relativer Bewegungen des angetriebenen Elements (6, 46) und des redundanten Elements (8, 61) ein sukzessiver Wechsel von Kontaktpunkten stattfindet.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Kontaktpunkt auf einem Verbindungssystem zwischen dem angetriebenen Element (6, 46) und dem redundanten Element (8, 61) angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktpunkt (19/20) mechanisch mit einem elektrischen Kontakt (23) verbunden ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktpunkt (19/20) mechanisch mit einem Haltemechanismus (41, 17) für eine Bremse oder einen elektrischen Unterbrecher, die in der Betriebshemmanordnung enthalten sind, verbunden ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktpunkt durch eine pneumatische Kopplung (65A, 65B) gebildet wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktpunkt zwischen einem Sensor (25) und einem Sensorziel (27) gebildet ist, und dass die Erfassungsanordnung ein kontaktloses Messsystem (25, 27) umfasst.
Vorrichtung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem induktive, kapazitive, optische oder Ultraschall-basierte Sensoren verwendet.
Vorrichtung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Antriebsanordnung angeordnet ist, um das redundante Element zum Oszillieren zu bringen oder dass ein Sensor für das redundante Element angeordnet ist, um bei mindestens einer Frequenz elektrisch moduliert zu werden, und dass die Erfassungsanordnung angeordnet ist, um das so erhaltene Signal/die so erhaltenen Signale als Überwachungssignal/signale zu verwenden, um die Überwachungsvorrichtung zu prüfen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 17, gekennzeichnet durch einige Messpunkte und Moiré-Technik zur Messung von Abweichungen zwischen den Bewegungen des angetriebenen Elements und des redundanten Elements.
Vorrichtung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Messpunkt bewegbar ist und durch ein Muster definiert ist, das angeordnet ist, um sich entweder verbunden mit den Bewegungen des angetriebenen Elements oder des redundanten Elements zu bewegen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor in dem redundanten Element angeordnet ist, um auf einem Pfad entsprechend dem Muster (62) bewegt zu werden, wenn die Bewegungen des angetriebenen Elements und des redundanten Elements synchronisiert sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Signalerzeuger (102) angeordnet ist, um ein Überwachungssignal an den Regulator in dem Servomechanismus (3) für das angetriebene Element (6) und an den Regulator des redundanten Servomechanismus für das redundante Element (8) zu erzeugen, und dass das Überwachungssignal, übertragen auf zwei Arten, zur Überwachung benutzt wird, ob sich gleichzeitig Fehler ergeben werden, was das Antreiben des angetriebenen Elements (6) und des redundanten Elements (8) betrifft.
Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Signalerzeuger (102) angeordnet ist, um ein Überwachungssignal an den Regulator (3a) in dem Servomechanismus für das angetriebene Element (6) zu erzeugen und das Überwachungssignal phasenversetzt dem Regulator (4a) in dem Servomechanismus (4) für das simulierte redundante Element (98) bereitzustellen, und dass die Erfassungsanordnung angeordnet ist, um dieses Überwachungssignal zu benutzen, um sicherzustellen, dass sich keine Fehler gleichzeitig ergeben werden, was das Antreiben des angetriebenen Elements (6) ebenso wie des redundanten Elements betrifft, und dass sich keine Fehler in den Antriebsschaltungen (101), die in dem Differenzbildner (97), dem Komparator (100) und der Erfassungsanordnung enthalten sind, ergeben werden.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktpunkt (56, 55, 57) elektromagnetisch mit Antriebsschaltungen für den Antriebsmotor (7) des angetriebenen Elements und/oder einer Bremse (36) für den Motor verbunden ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsanordnung einen Teil eines Manipulators bildet, insbesondere eines Industrieroboters, und dass das Element (6), dass durch den Motor in Bewegung gesetzt werden kann, aus einem Arm des Manipulators besteht.