JP2007515003A5 - - Google Patents

Description

連携して動作する異なる機器の作動方法及び装置

本発明は、連携して動作しかつ異なる機器を作動させるための方法及び装置であって、その機器を制御シーケンスによって制御する異なる制御部、特に異なる制御クロックを有するものに関する。

多数の連携して動作する異なる機器を含む複雑な設備は、今日では特に、動きの制御に関して（以下モーションワールド又は動きの世界ともいう）PCをベースとする制御解決手段を使用して制御される。この場合、そのような設備の共通に制御すべき機器においては、例えばCNCシステム（CNC：Computer Numeric Control(コンピュータ数値制御)）、RCシステム（RC：Robot Controller(ロボット制御器)）、及びPLCシステム（PLC：Programmable Logic Control（プログラマブル論理制御）、またSPS：Speicherprogrammierbare Steuerung(プログラム記憶式制御)）が関係し、その際PLC及びソフトPLCシステムが同様に関係する（ソフトPLC/ソフトSPS：ソフトウエア技術的に構成されたPLC/SPS）。

例えばレーザ設備技術のような複雑な設備コンセプトにおいては、ロボット、クランプ及び保持装置、レーザ及びライン制御部間の多様な協調制御可能性が必要とされる。そうして例えば先端的な自動車製造業者におけるジオメトリ・ステーションは、ロボットワールド（RCコア）、CNCクランプ技術及びレーザ技術の同じ時間的挙動（パーフォーマンス）を得るため、ASCIIインタフェースの内部プロトコルを介し外部パーソナルコンピュータ（PC）を使用して協調制御される。その際、特有の定義がなされたASCIIデータファイルにおける異なるモーションワールド（RC、CNC、PLC）の個々の時間的挙動が、TCP/IPのような適切なプロトコルを介して協調制御PCに送られ、この協調制御PCが上述の３つのモーションワールドをそれらの時間的挙動に関して修正しASCIIファイルを介して再び異なる制御部へ送り返すことが必要である。そのような制御方法ないし装置は、それらの構成ないしシーケンスが複雑であり、それに応じて柔軟性に欠ける。

複数のインスタンス（CPU）を設け、それらの１つは中央インスタンス、その他は中央から離れたインスタンスとすることは知られている。各インスタンスはそのクロック発生のための固有のユニットを持っている。もちろん中央から離れたインスタンスのユニットは中央インスタンスの同期化クロックによって同期化される。即ち中央から離れたインスタンスはその機能性シーケンスを自律的クロックに相応して独立に発生するのでなく、中央から離れたインスタンスのそれぞれ固有のクロックは中央インスタンスから出される同期化によって決定されるかないしは各中央から離れたインスタンスのタイミングは同期化クロックによって制御される。

それゆえに、個々の制御機器の処理クロックは中央ユニットの同期化信号によって直接同期化され決定され、その結果前者はもはや独立したクロックによって動作し得ない。

本発明は、上述の欠点を回避するために、特に冒頭に述べたような複雑なプラントにおいて簡単化され柔軟性のある協調制御及びモーションプランニングを達成することを課題とするものである。

この課題は冒頭に述べたような方法において、異なる制御部のクロックが共通のシステムクロック上へ補間され、制御シーケンスが少なくとも１つの同期化装置において同期化されることによって解決される。相応して、冒頭に述べたような装置は本発明の課題を解決するため、異なる制御部のクロックを共通のシステムクロック上へ補間するため制御部に対する少なくとも１つの共通の補間装置と制御シーケンスの同期化のための少なくとも１つの同期化装置とを備える。

出力制御部のクロックを共通のシステムクロック上へ補間するという特徴は、個々の出力制御部からそのクロックで計算された命令が、より高いシステムクロックによって与えられる中間クロック時間に決定され、従って上方へ補間されるということを含んでいる。命令又は制御可能な位置値のような値は、従ってモーションマネージャの中間クロック時間に計算され、この中間クロック時間上へ補間される。それに上乗せされて同期化が行われる。命令は次いでそれぞれ個々の機能ユニットのクロックでもって実行されるべく個々の機能ユニットに転送される。

このようにして、本発明に従えば、例えば上述の、PLCの動き（例えばライン制御）を持ったロボットの動き及びクランプ技術がユニットとして協調制御されなければならないレーザ技術におけるような、複雑な設備の簡単な操作性が生じる。本発明の枠内で設けられる協調制御装置は、個々の軸及び軸群の相互作用を協調制御する。後者はそのような軸のグループ化を意味し、それらの軸はDPRAMインタフェース（DPRAM：Dual-Port-Zufallszugriffsspeicher(デュアル・ポート・ランダム・アクセス記憶装置)）のような共通の駆動ドライバを介して作動され、その結果１つの軸群に結合されたすべての駆動部はクロック周波数及びプロトコルに関して同じコンフィギュレーションを有する。

本発明に従う方法の別の構成においては、機器の機能ユニットが同期化の達成後に別の補間に基づく制御信号を供給されるように考慮される。従って、設備の特定の機器を、例えば精度や調節上の理由で必要とする場合には異なるクロックで作動させることが可能である。本発明に従う装置の他の構成においては、それゆえ装置は同期化の行われた後機器の機能ユニットに対する制御信号の補間化のための少なくとも１つの別の補間装置を有する。

さらに本発明に従えば、機器の軸が協調制御されることが考慮され得る。相応して、本発明に従う装置の有利な構成は、制御シーケンスの協調制御のための協調制御装置を有する。

設備ないし機器の実時間制御を可能にするため、協調制御及び同期化又はそのいずれか一方は実時間で実行されるように考慮される。それゆえ同期化装置及び協調制御装置又はそのいずれか一方は実時間的に実行可能なように形成されるのが好ましい。さらに、操作及びコンフィギュレーションの目的で、同期化装置及び協調制御装置又はそのいずれか一方の調節を変更するための非実時間性の構成要素を設けてもよい。

例えばロボット制御部（RC）からそのインタポレータを介して、例えばより簡単なソフトPLCないしそのインタポレータを介してより十分に多い協調制御に関係しロボット固有の情報を協調制御装置に伝送しなければならないから、本発明に従う方法の極めて有利な実施形態の枠組みにおいて、異なる制御部の異なる制御クロックIPO_iは式
IPO_i＝ｎ_i・ｔ_Tick、ｎ_i＝1、2、3、…
に従い選択されるように考慮される。ここでｔ_Tickは方法を実施するために用いられるハードウエアのクロックの整数倍である。このような方法は、ロボット制御部、ソフトPLC（包装工業又はプラント技術）又はCNC用途のような、異なる用途に対する異なる制御アルゴリズムを可能にする。その際、共通のシステムクロックへの本発明に従う補間は、すべての制御部に対する共通の補間装置において有利に行われる。本発明に従う装置のさらに発展させた形態の枠組みにおいて、共通の補間装置は相応してIPO_i＝ｎ_i・ｔ_Tick、（ｎ_i＝1、2、3、…）の形の制御クロックの補間化のために形成され、その際ｔ_Tickは用いられるハードウエアのクロックの整数倍である。

本発明に従う方法のさらに発展させた有利な形態においては、協調制御装置に対し機能ユニットによって、変更されたシステムクロックが供給される。このようにして、例えば電流調節のような、必要な精度などに基づいてより短いクロック信号が必要な特殊の調節法が可能である。その際、合目的的に、協調制御装置は供給され、変更されたシステムクロックを拒絶するか又は受理することができる。後者の受理する場合は、特に、全システムの負荷が新しいシステムクロックによって実際に処理し得る場合に現われる。即ち、クロック周波数が高ければ高いほど、（実時間）作動システム中の制御ループはしばしば計算されなければならない。さらに発展させた形態においては、所定の数の機能ユニットがクロック変更後古いシステムクロックに従って続けて作動せしめられるようにすることができる。このことを可能にするため、変更されたシステムクロックに対して有効に次式が適用される。
ｔ_Tick´＝１/ｎ´・ｔ_Tick、ｎ´＝1、2、3、…
それに応じて、本発明によれば、同期化装置及び協調制御装置又はそのいずれか一方は特にシステムクロックを変更するために形成され、その際変更されたシステムクロックに対しては、少なくとも１つの機能ユニットによる問合せに短いクロック信号を利用することができるようにするためｔ_Trick´＝１/ｎ´が適用される。この関連において、同期化装置及び協調制御装置又はそのいずれか一方は、本発明に従う装置をさらに発展させたものにおいては、システムの負荷を評価するための評価装置を有し、その結果はシステムクロックの変更に対し重要である。このようにして、本発明によれば、全システムに対するクロック調節で、システムにより、特にその実時間能力のある構成要素により、実際にも処理されるクロック調節のみが可能となる。

本発明の方法を用いて、とりわけ、それぞれ特定の機器タイプの複数の機器が作動せしめられる。

本発明に従う装置の簡単で柔軟性のある形態及び使用性の枠組みにおいて、さらに、少なくとも同期化装置及び協調制御装置又はそのいずれか一方並びに所定の数の制御部が共通の計算機ユニット上で実行可能なプログラミング装置として構成されるようにすることができる。その際特に、設備の適合性を改善する目的で他の機器を作動中接続し得るようにすることができる。

本発明の他の性質及び利点は、図面に基づく実施例の以下の説明から明らかとなる。

図１は、複雑な設備であって、例えば産業用ロボット、クランプ装置、レーザ切削工具、搬送ライン等（ここでは示されていない）のような多数の連携して動作する異なる機器を有する設備、に対する多機能PC制御装置１の全体アーキテクチャを示す。制御シーケンスの流れにおけるデータ伝送は、ここでは両方向矢印で示されている（以下の図２及び図３においても同様である）。

本発明に従う全装置１は、適切な方法でプログラム技術的に装備されたパーソナルコンピュータPCの形に形成され、図の左に垂直のバーによって象徴的に示される。PCは、操作のためにウインドウズ（Windows）（登録商標）のような非実時間性の作動システム２、制御のためにブイエックスワークス（VxWorks）のような実時間性の作動システム３を有する。非実時間性の作動システム２と実時間性の作動システム３との間のコミュニケーションは、TCP/IPプロトコル４のような適切なプロトコルによって保証される。

非実時間性の作動システム２の面上には、開発及び診断ツール2.1のようなプログラム技術的に整えられた作動プログラムを実行するためPC制御部が形成されている。これらのツールとしては例えばプログラミングツールを問題とすることができ、そのツールによって、図１に垂直の矢印で示されているように、マン・マシン・インタフェース2.2（Human Machine Interface HMI）、SPSコード2.3、即ち場合によってはソフトウエア技術的に形成されたPLCに対する制御プログラム、及びＧコード2.4、即ちCNC制御プログラムに作用せしめられ得る。さらに、PC制御部はそのコンピュータ容量の十分な活用を評価するための評価装置2.6を備える。

本発明に従う装置１の実時間性の部分３においては、この装置は図１の形態に従えばロボット制御部RC 3.1、いわゆるMCFブロック（モーション制御機能ブロック）を有するプログラム記憶制御部PLC、SPS 3.2及びCNC装置3.3（コンピュータ数値制御）を有する。後者等は、PC上で実行されるプログラムとしてソフトウエア技術的に形成され、それぞれ補間装置3.1a、3.2a、3.3aを含み、そのあらかじめ与えられたクロックに従って各制御部3.1、3.2、3.3はとりわけそれらにふさわしい（動き）プログラム2.2、2.3、2.4を実行する。

補間装置3.1a、3.2a、3.3aによって与えられた補間データをさらに処理するため、本発明に従う装置１はその実時間領域３にさらに「モーションマネージャ」といわれるプログラミング装置５を有する。モーションマネージャ５は非実時間性のコンフィギュレーション装置を有し、この装置は図１による形態では明示されておらず、モーションマネージャ５からPCの非実時間面２上に存在する上述の操作装置2.1までの接続5.1（破線で示す）によって示されている。モーションマネージャ５は本発明に従う装置の中心的な構成要素を形成し、以下に図２及び３によってなお詳細に説明される。

モーションマネージャ５はさらに動きドライバ層5.2、例えばDPRAMインタフェースを備え、また、駆動部6.1a〜6.1g、電源6.2a〜6.2c等のような設備の機能ユニットへ情報を伝送するためのドライバ5.2a〜5.2fを有する。ドライバ5.2a〜5.2fとしては、DPRAMドライバ、イーサネット（登録商標）(Ethernet)（登録商標）ドライバ、パワーリンク(PowerLink)ドライバ、サーコス(Sercos)ドライバ、イーサキャット(Ethercat)ドライバ等が問題となり得る。設備の上述の機能ユニット６への情報伝達は、所定の数の（駆動）バス8.1、8.2、8.3を介して行われる。後者等は、さらになお、ディジタル信号伝送のための要素（DSE：Digital Signal Electronics(ディジタル信号電子回路)）6.3又は他の実時間要素（HRB：Hard Realtime Board（ハード実時間ボード））6.4のような他の要素をも含む。これらの他の要素6.3、6.4は、独自のハードウエア構成要素として駆動バス中に配置される必要はなく、模範的には他のDSE 6.3´を手がかりにしてプログラミング技術的な装置としてPC制御部内に存在させてもよい。

モーションマネージャ５は本発明に従えば、異なる制御部及び駆動部を相互に結合し、その動きを協調制御しかつ同期化するのに用いられ、従って本発明の枠組みにおいて同期化及び協調制御装置として機能する。協調制御されたシーケンスのためには、制御部3.1、3.2、3.3から来る補間クロックIPO_iをモーションマネージャ５のシステムクロックに移行させ、別の中間補間を介して駆動バスに正しいクロックで駆動部6.1a〜gに対する情報を与えることが必要である。そのために必要なモーションマネージャ５の具体的な形態を図２に示す。

図２は図１によるモーションマネージャ５の構成を詳細に示す。図２の上部には、既に図１で示された機械制御部、即ちロボット制御部2.2、プログラム記憶制御部（SPS/PLC）2.3及びCNC制御部2.4が再度示されている。これらの各制御部はその固有の補間クロックIPO_iで、この場合特に補間クロックIPO₁、IPO₂、IPO₃でデータを供給する。モーションマネージャ５はここでまずIPOクロックIPO_iのための上方の中間補間層5.3と呼ばれる共通の補間装置を有し、この装置において異なる制御部2.2〜2.4のクロックが共通のシステムクロックｔ_Tick上へ補間される。その際モーションマネージャ５の上部のインタポレータ3.1a、3.2a、3.3aに対しては、IPO_i＝ｎ_i・ｔ_Tick、ｎ_i＝1、2、3、…が適用される。即ちこれらのインタポレータは、モーションマネージャ５のシステムクロックｔ_Tickに関して何倍かの大きな時間の単位で走行する。さらにモーションマネージャ５のシステムクロックｔ_Tickに対してｔ_Tick＝ｎ RTACCが適用される。ここでRTACCはシステム時計の水晶サイクルを示し、それは今日通例８kHz水晶に対し125μsの値を有する。なおｎ＝1、2、3、…である。RTACCに対する具体的な値は従って使用されるハードウエアによってあらかじめ定められる。

上部の中間補間層5.3にはモーションマネージャ５の本来のコア5.4が続き、このコアは状態管理、周期的な監視、測定、診断、初期化、パラメータ化、動きのような特定の課題を実行するため、タスク及びクロックを管理するため、及びコンフィギュレーション・データバンクを管理するために形成されている（符号5,4a〜i）。さらにモーションマネージャ５は、下部の中間補間層5.5と呼ばれる補間装置を有し、この装置は特定の時間配分表（時間スケジュール表）に従って時間に関連する課題を変更するために形成されている。時間スケジュール表は、タスクに利用できるタイムシェアリング例えば１クロック周期より長い計算を要求する高い優先度を持ったタスクを数タイムシェアリングにわたって延長するために必要とされる。より低い優先度のタスクは、高い優先度を持ったタスクを最後まで処理するため中断されるか延期される。この時間スケジュール・メカニズムは、実時間性のラン・タイムシステムが確実に走行し、制御メカニズムが常に優先度制御されて走行し得るようにコンフィギュレーションされなければならない。その際、どのクロック（本発明に従えばシステムクロックの何倍）に特定のインタポレータが走行するかは問題とすべきではない。

図１に示されるコンフィギュレーション装置2.1（接続5.1を有する。上記参照）は、下部の中間補間層5.5に含まれる軸関連の各インタポレータに対する補間クロックを供給する。軸関連のインタポレータは図２には明示されていない。その際、特定の機能ユニット６、例えば駆動部、に特定の適合されたクロックにおいて目標に合致した情報を供給する下部の中間補間層5.5における補間装置が重要である（図１参照）。下部の中間補間層5.5には既に図１により説明したDPRAM駆動インタフェース5.2が続き、このインタフェースは同様に既に図１により詳述されたように設備バス8.1〜8.3に対する対応したドライバ5.2a〜fを有する。

本発明によれば、各軸関連のインタポレータに対するIPOクロックの調節及びそのために必要な下部の中間補間層5.5における中間補間が手動又は自動で受け入れられる（確認される）ことが可能である。さらに、駆動バス8.1〜8.3の１つないし対応する機能ユニットがモーションマネージャ５に短くしたシステムクロック時間ｔ_Tickを供給することが可能である。このことは例えば、例えば（PC）電流調節のような特殊の制御方法が記述されたPC制御によって特定の駆動部について実行されるべき場合である。駆動バスがシステムクロックｔ_Tickより短いクロック信号を連れて来ると、対応する駆動軸はモーションマネージャ５のコンフィギュレータ2.1、5.1（図１参照）に短くしたシステムクロック（以下ｔ_Tick´という）の引き受けを求めることを連絡する。コンフィギュレータはそのとき評価装置2.6（図１）を用いて全システムの負荷を評価し、相応して新しいシステムクロックｔ_Tick´を評価し供給することができる。なおｔ_Tick´＝1/ｎ´・ｔ_Tickが適用される。その際、改善された制御ループに対する必要性が与えられない場合には、若干のインタポレータは中間補間層5.5を用いてこれまでのIPOクロックｔ_Tickに従って走行が続けられることができる。このようにして、個々の場合に、CPUリソースを必然的に短くクロックされる制御ループに対し解放することができる。制御ｎ・ｔ_Tickないし1/ｎ´・ｔ_Tickに従うインタポレータに対し示された調節は、本発明の有効な変換の枠内において、ただ１つの中間補間層5.3、5.5のみが意味があり、すべての存在するインタポレータはこの中間補間層を使用するという理由で必要であり、その際存在する異なる機器の異なるインタポレータは同時に、しかし異なるクロックで走行することが可能であるべきである。何故なら、例えばRCインタポレータは、例えばより簡単なソフトSPSのインタポレータより十分多くデカルト座標のロボット特有の時間単位ごとの情報を伝達すべきであるからである。

図３a及び３bは、模範的に、本発明による中間補間法ないし図２のモーションマネージャ５の中間補間層5.3の機能を示す。

図３aにおいては、例えばまずインタポレータ１のIPOクロックｔ_IPO1が示され、これは例えば制御部3.1のインタポレータ3.1aに相応し、一方図３bにはインタポレータ２のIPOクロックｔ_IPO2が示され、これは例えば制御部3.2のインタポレータ3.2aに相応する。

両図３a、３bの中央にはそれぞれモーションマネージャのクロックｔ_Tickが示され、それは両図３a、３bに対し一致する。モーションマネージャのクロックｔ_Tickはそれぞれインタポレータクロックｔ_IPOの何倍であり、さらに具体的な実施例においていえばインタポレータ１のクロックｔ_IPO1の３倍であり、インタポレータ２のクロックｔ_IPO2の４倍である。図３a、３bのそれぞれ最後の行にはそれぞれ軸ドライバ１及び２のクロックが示され、その際図３aの軸ドライバ１は図１、２の軸ドライバ5.2aに相応し、図３bの軸ドライバ２は例えば図１、２の軸ドライバ5.2cに相応することになる。

図３aにおいて軸ドライバ１のドライバクロックｔ_Drive1はモーションマネージャのクロックｔ_Tickに相応し、一方図３bにおいては軸ドライバ２のドライバクロックｔ_Drive2はモーションマネージャのクロックｔ_Tickの半分の大きさである（従ってクロック信号間の距離は２倍の長さである）。

本発明による方法は以下のようである。インタポレータ１はそのクロックｔ_IPO1で計算された命令又は値をモーションマネージャへ転送する。モーションマネージャはインタポレータ１から渡された値又は命令をそのｔ_Tick行…、ｔ_T-3i…、ｔ_T-3…、ｔ_T、ｔ_T+3、…、ｔ_T+3i…、（ここでｉ＝1、2、3…）に受け取り、一方モーションマネージャはインタポレータ１のIPOクロックに対し与えられたその中間時間…、ｔ_T-3n-2、ｔ_T-3n-1、…、ｔ_T-2、ｔ_T-1、ｔ_T+1、ｔ_T+2、ｔ_T+4、ｔ_T+5、…、ｔ_T+3n+1、ｔ_T+3n+2、…にこれらのその中間クロック値に渡された値又は命令の補間を行う、即ちこれらは上述のクロック時間に対し新たに計算し、図３の構成の場合はそのクロックで、即ちそのクロック時間に、また軸ドライバ１のｔ_Drive1の同一クロックで、従って同一のクロック時間で軸ドライバ１に手渡し、軸ドライバは相応する機能ユニットを制御する（図１、２）。

インタポレータ２から渡される制御命令又は値に対しても同様なことが適用され、その際モーションマネージャはそのクロックｔ_Tickでこの命令又は値を手渡すのではなく（それらは補間され従って新たに計算されることにより）、半分のクロックで軸ドライバ２のクロックｔ_Drive2に相応して、従って例えば時間ｔ_T-4＝ｔ_2,m-2、ｔ_T-2＝ｔ_2,m-1、ｔ_T＝ｔ_2,m、ｔ_T+2＝ｔ_2,m+1、ｔ_T+4＝ｔ_2,m+2、…に手渡す。

インタポレータクロックをモーションマネージャクロックに対し何倍かにすること並びに軸ドライバクロックに対し分割することはそれぞれ任意であり、その際モーションマネージャクロックｔ_Tickはそれぞれ最高のクロックであり他の全クロックの何倍かである。

図４は、再び非実時間性の部分２と実時間性の部分３とを有する複雑な設備を制御するためのPC制御部の制御アーキテクチャを詳細に示し、このアーキテクチャは、互いに無関係な複数の機械制御部3.1、3.2、3.3を管理し、異なるドライバ及びバスシステムを介して駆動部、センサ、入力及び出力装置及び周辺機器のような多数の異なる機能ユニットに作用することが可能である。

図１に既に示された操作装置2.1は、図２の表現では詳細にプログラミングツール2.1a、診断ツール2.1b、制御ソフトウエア2.1c及び制御目的のためのマン・マシン・インタフェース（HMI）2.1dに分割されている。さらにPC制御部の非実時間性の部分２はドライバ2.5、例えばウインドウズ（Windows）（登録商標）ドライバを含み、その機能はさらに後述される。機械制御部3.1、3.2、3.3の補間装置3.1a、3.2a、3.3a中に発生したプログラムデータは、プログラムデータルータ3.4を介して、前に詳述されたモーションマネージャ５ないしセンサ、入力及び出力装置及び付加の周辺機器に対する別の相応して形成されたマネージャ装置（センサマネージャ５´、I/Oマネージャ５´´、周辺マネージャ５⁽³⁾）に達する。これらのマネージャ装置は相応するドライバ情報をバスデータルータ７を介して所定の数のバス8.1、8.2、8.3に供給する。これらのバスはそれぞれ固有のドライバ8.1a、8.2a、8.3aを有する。バス8.1〜8.3には、既に述べたように、制御すべき設備の機能ユニット６が接続され（図１及び２の符号6.1x、6.2x参照）、それらは例えば駆動部A1〜A6、センサS1〜S6、駆動部A7、駆動部A8、周辺機器P1、入力及び出力装置I/O1、センサS7、駆動部A9、入力及び出力装置I/O2並びに周辺機器P2である。周辺機器としては例えばガルバノメータのためのミラーモータ（レーザユニットの偏位のため）又は小さな高速駆動軸をあげることができる。高速入力部も高速の実時間ドライバを介して実現することができ、このドライバは例えば同じ駆動レール内にない軸上の位置を和らげる。マネージャ装置５、５´、５´´、５⁽³⁾は相応するドライバ5.2a、5.2b、5.2a´、5.2b´、5.2a´´、5.2a⁽³⁾、5.2b⁽³⁾を含む。ドライバ2.5はバスデータルータ７を制御するために用いられる。さらにドライバ2.5はインタポレータ下のインタフェースからのデータのメッセージ準備を引き受ける。インタポレータはその実時間診断データを相応の制御部を介して非実時間性の周辺部、例えばウインドウズ周辺部へ報知する。軸の駆動データは直接ウインドウズ面２のウインドウズドライバ2.5を介して診断目的のために準備される。即ち、非実時間的にウインドウズの世界で問合せされ得る駆動レールからのすべてのデータは、このメッセージインタフェースを利用し得る。

従って本発明による装置ないし本発明による方法を使用して簡単かつ効率的な方法で、例えば、６軸産業用ロボット（RC）の３つの軸を図１及び２に示されるDSEドライバを介して、他の２つのロボット軸をイーサネット（Ethernet）ドライバを介して、そして６番目のロボット軸をイーサキャット（Ethercat：Ethernet for Controll Automation Technology）を介して駆動する可能性が存在する。さらに、このようにして、記述のRCの世界に並列的に、サーコス（Sercos）ドライバを介して同期又は非同期のサーボモータの所属の軸1〜20及びイーサネット（Ethernet）ドライバを介して軸21〜24を有するCNCの世界をも制御することができる。さらに、（ソフト）SPSは所属の軸1〜8をDSEドライバを介して、他の軸9〜12をサルコス（Sercos）ドライバを介して制御することができる。そのようなコンフィギュレーションは、最初の使用前に手動でモーションマネージャ５を介して、例えば図示の操作装置2.1、5.1を使用して、コンフィギュレートされなければならない。

モーションマネージャ５のさらに上述の課題は以下のように特徴付けられている。
ａ）初期化
モーションマネージャ５は制御ベースと見なすことができる。そのブーティングプロセスにおいて、中央のシステムサービス及びセッティングが初期化される。
ｂ）最小のベースクロック（Tick）
システムベースクロック（μs）はモーションマネージャ５を介してコンフィギュレートされる。クロックソースは外部インタラプト（例えばSERCOSカード）であり得る。システムの他のすべてのクロックはシステムベースクロックｔ_Trickの整数倍でなければならない。
ｃ）コンフィギュレーション・データバンク
モーションマネージャ５はまずコンフィギュレートされた全軸ドライバをロードする。次いで各軸ドライバはそのコンフィギュレートされた軸のために軸オブジェクトを適用する。軸ドライバに従ってモーションマネージャ５は下部の中間補間層5.5のインタポレータをロードし、これを初期化する。軸のインタポレータへの割り当ては最初その初期化の際行うことができ、走行時間に再コンフィギュレートされる。
ｄ）周期的監視
モーションマネージャ５は、状態マシンを介して異なるモジュール（軸ドライバ/インタポレータ）の始動を同期化し、インタポレータを周期的に監視する。
ｅ）パラメータ化
モーションマネージャ５は、論理軸をインタポレータに割り当てる。軸の集まり（結合された軸）のために、これらの軸が集まりにおいてのみインタポレータに割り当てられ得るようにコンフィギュレートされ得る。
ｆ）診断機能（追跡）
軸ドライバはインタフェースを与えられ、このインタフェースを介して追跡コンフィギュレーションが読み込まれ、追跡が始動され、停止され、又はトリガされ得る。コンフィギュレーション及びデータ記憶は、軸ドライバ固有である。複数の軸ドライバについての同期した追跡は不可能である。
ｇ）測定
高速測定、コンベヤー（無駆動軸）及びいわゆるタッチセンスの機能性は、分離した機能性においてインタポレータにより同期化されなければならない。
ｈ）状態管理
モーションマネージャ５は、制動及び調節器レリーズの状態を管理する。そのためインタポレータは調節器及び制動レリーズのためのジョブをセットアップしなければならない。モーションマネージャは安定性試験を用意する。同じ制動チャネルに掛かる軸は場合によってはモーションマネージャ５によって「制御に」セットされる。
ｉ）運動次の種類の運動が同期化される。
周期的データ（目標値）
・位置
・速度前制御
・モーメント前制御
周期的データ（実際値）
・位置
・速度
・電流（モーメント）
非周期的データ
・調節器レリーズ
・制動レリーズ
・パラメータセット選択
・監視限界

本発明を使用して、ロボットの世界の位置値、例えば工具センター（TCP：Tool Center Point）の位置をCNC又はPLCの世界の動きと混合するか同期化することが可能である。例えば、デカルト座標で与えられるすべての時間関連の制御信号を有するロボットのTCPが、CNC又はソフトSPSの世界のモーションマネージャを介して時間遅れなしにインタポレータのクロックで利用し得る。相応してまた、CNC又はSPSの世界の個々の又は多重軸の信号をロボットインタポレータに利用することも可能である。異なるモーションワールドのこのような混合は、例えばHMIの世界を介して、設備プログラミングの著しい簡単化に導く。

さらに、すべてのモーションワールドに対する補間クロックを一気に変更することができる。このようにして、若干の僅かな軸が正確なパスプランニングと極めて短い補間クロックでもって走行されるか、又はインタポレータの他の軸のドッキングによって動きの要求に関して適合せしめられ得る。以下のシナリオが本発明によれば可能である。即ち、例えば複数のサーコス（Sercos）駆動部の接続後、特定の駆動部の駆動調節器が独特のドライバを介して中間インタポレータによりモーションマネージャに、駆動ラインを介して駆動バス上のタイミングとして125μsクロックが可能であるというメッセージを伝える。モーションマネージャのみが全設備を認識し、下部の中間補間層が切り換えられて、上述のクロックがモーションマネージャ及び相応するインタポレータを介して可能か可能でないか（例えば100軸の場合のシステム有用性）が管理され得る。このためモーションマネージャにはシステム負荷が既知であり、その結果この場合自動化（中間インタポレータのシフトアップ）も実現可能である。

この関連において、例えばイーサキャット（Ethercat）の使用に基づいて、個別軸の他のモーションコアへの結合及び切離しないし引離しも可能である。このことは、設備の自動化された再編成の動きにおいて、又は欠陥のある場合に、運転者に対する極めて大きい安堵を意味する。さらにまた、本発明による装置ないし本発明による方法を使用する場合には、同期化又は非同期化、例えばTCP又はツール引離しが、設備内においてロボットに関しCNCの世界へ又はSPSベルト送りに容易に実現可能である。

協同するロボット及び設備又はそのいずれか一方における動きの制御も、本発明による方法ないし本発明による装置を使用して可能である。

本発明に従う装置の全体構成図である。 図１による本発明に従う装置の特に実時間能力のある構成要素の詳細構成図である。 本発明に従う中間補間方法ないしモーションマネージャの補間装置の働きの具体的説明図である。 図１及び図２による本発明に従う装置の詳細図である。

１ 装置
2.1 非実時間性部分
2.1a プログラミングツール
2.1b 診断ツール
2.1c 制御ソフトウエア
2.1d 制御HMI
2.2 ロボットコード
2.3 Gコード
2.5 （ウインドウズ）ドライバ
2.6 評価装置
3 実時間性部分
3.1 ロボット制御部
3.2 SPS
3.2a ロボットインタポレータ
3.3 CNC
3.3a CNCインタポレータ
4 TCP/IPプロトコル
5 モーションマネージャ
5´センサマネージャ
5´´I/Oマネージャ
5⁽³⁾ 周辺マネージャ
5.1 接続
5.2 運動ドライブマネージャ
5.2a〜f ドライバ
5.3 上部中間補間層
5.4 マネージャコア
5.5 下部中間補間層
6 機能ユニット
6.1a〜g 駆動部
6.2a〜c 電流源
6.3、6.3´ DSE
6.4 HRB
7 バスデータルータ
8.1、8.2、8.3 バス
8.1a、8.2a、8.3a バスドライバ
A1〜A9 駆動部
I/01、I/02 入力及び出力装置
IPO_i 補間クロック
ｎ、ｎ_i、ｎ´ 自然数（１、２、３、…）
PC パーソナルコンピュータ
P1、P2 周辺機器
RTACC 水晶クロック
S1〜S7 センサ
ｔ_Tick、ｔ_Tick´ システムクロック

Claims (21)

1. 異なる機器を連携して作動させるための方法であって、その機器を制御シーケンスによって制御する異なる制御クロックを有する制御部を有するものにおいて、異なる制御部のクロックが共通のシステムクロック（ｔ_Tick）上へ補間され、制御シーケンスが少なくとも１つの同期化装置において同期化されることを特徴とする連携して動作する機器の作動方法。
2. 設備の機能ユニットが同期化の行われた後、さらなる補間に続いて制御信号を与えられることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 異なる制御部の異なる制御クロックが式
   IPO_i＝ｎ_i・ｔ_Tick、ｎ_i＝1、2、3、…
   に従って選択され、その際ｔ_Tickは方法を実施するために使用されるハードウエアのクロックの整数倍であることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
4. 共通のシステムクロック上への補間が制御部に対する共通の補間装置において行われることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。
5. 機器の軸が協調制御されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法。
6. 同期化及び協調制御又はそのいずれか一方が実時間に実行されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の方法。
7. 機能ユニットによって、変更されたシステムクロックが協調制御装置に供給されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の方法。
8. 協調制御装置が変更されたシステムクロックを受け取るか拒否することを特徴とする請求項７記載の方法。
9. 変更されたシステムクロックに
   ｔ_Tick´＝１/ｎ´・ｔ_Tick、ｎ´＝1、2、3、…
   が適用されることを特徴とする請求項７又は８記載の方法。
10. 所定の数の機能ユニットがクロック変更の行われた後古いシステムクロックに従ってさらに作動せしめられることを特徴とする請求項８又は９記載の方法。
11. それぞれ特定の機器タイプの複数の機器が作動せしめられることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の方法。
12. 連携して動作しかつ異なる機器、特に設備を作動させるための装置であって、その機器を制御シーケンスによって制御する異なる制御部、特に異なる制御クロックを有するものにおいて、異なる制御部（3.1、3.2、3.3）のクロック（IPO_i）を共通のシステムクロック（ｔ_Tick）上へ補間するための少なくとも１つの共通の補間装置（5.3）と、制御シーケンスを同期化するための少なくとも１つの同期化装置（５）とを有することを特徴とする連携して動作する機器の作動装置。
13. 同期化の行われた後、機器の機能ユニット（6.1a〜g）に対する制御信号の補間のための少なくとも１つの別の補間装置（5.5）を有することを特徴とする請求項１２記載の装置。
14. 制御シーケンスの協調制御のための協調制御装置（５）を有することを特徴とする請求項１２又は１３記載の装置。
15. 同期化装置及び協調制御装置（５）又はそのいずれか一方が実時間性であることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１つに記載の装置。
16. 同期化装置及び協調制御装置（５）又はそのいずれか一方の調節の変更のための非実時間性の構成要素（2.1）を有することを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか１つに記載の装置。
17. 少なくとも同期化装置及び協調制御装置（５）又はそのいずれか一方並びに所定の数の制御部（3.1、3.2、3.3）が、共通の計算ユニット（PC）上で実行可能なプログラミング装置として形成されていることを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか１つに記載の装置。
18. 別の機器が作動中接続可能であることを特徴とする請求項１２〜１７のいずれか１つに記載の装置。
19. 共通の補間装置（5.3）が
    IPO_i＝ｎ_i・ｔ_Tick、ｎ_i＝1、2、3、…
    の形の制御クロックの補間のために形成され、その際ｔ_Tickは使用されるハードウエアのクロックの整数倍であることを特徴とする請求項１２〜１８のいずれか１つに記載の装置。
20. 同期化装置及び協調制御装置（５）又はそのいずれか一方が、少なくとも１つの機能ユニット（6.1a〜g）による問合せにシステムクロック（ｔ_Tick）を変更するために形成され、その際システムクロック（ｔ_Tick）に
    ｔ_Tick´＝１/ｎ´・ｔ_Tick、ｎ´＝1、2、3、…
    が適用されることを特徴とする請求項１２〜１９のいずれか１つに記載の装置。
21. 同期化装置及び協調制御装置（５）又はそのいずれか一方がシステムの評価を確定するための評価装置（2.6）を有し、その結果がシステムクロック（ｔ_Tick）を変更するために重要であることを特徴とする請求項２０記載の装置。