KR20230119695A - 외부 제어 어셈블리를 갖춘 핸들링 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 하나 이상의 핸들링 장치를 갖는 산업용 로봇 및 산업용 로봇 컨트롤러를 갖는 핸들링 시스템에 관한 것으로서, 이 경우 개별적인 핸들링 장치는 핸들링 공구 그리고 하나 이상의 컴퓨팅 유닛 및 하나 이상의 무선 모듈을 갖는 전자 어셈블리를 구비하며, 본 발명은 또한 이와 같은 핸들링 시스템을 작동하기 위한 방법에 관한 것이다. 산업용 로봇 컨트롤러는 양방향 통신을 위한 2진 신호 인터페이스에 의해 외부 제어 어셈블리와 연결되어 있다. 외부 제어 어셈블리는 핸들링 장치와 함께 신호 및 데이터 인터페이스로서 설계된 양방향 무선 직렬 인터페이스를 갖는다. 핸들링 장치 및/또는 외부 제어 어셈블리는 임시 데이터 인터페이스의 하나 이상의 인터페이스 표면을 가지며, 이 경우 이 데이터 인터페이스는 적어도 수신되는 데이터를 위해 신호 인터페이스에 대하여 로킹 될 수 있다. 핸들링 장치 내부에서, 컴퓨팅 유닛은 하나 이상의 힘-의존형 센서 시스템 및/또는 하나 이상의 스트로크-의존형 센서 시스템과 고정 배선 방식으로 연결되어 있다. 본 발명에 의해서는, 핸들링 장치의 작동 방식이 광범위하게 보편적으로 적용될 수 있는 핸들링 시스템이 개발된다.

Description

외부 제어 어셈블리를 갖춘 핸들링 시스템

본 발명은, 하나 이상의 핸들링 장치를 갖는 산업용 로봇 및 산업용 로봇 컨트롤러를 갖는 핸들링 시스템에 관한 것으로서, 이 경우 개별적인 핸들링 장치는 핸들링 공구 그리고 하나 이상의 컴퓨팅 유닛 및 하나 이상의 무선 모듈을 갖는 전자 어셈블리를 구비하며, 본 발명은 또한 이와 같은 핸들링 시스템을 작동하기 위한 방법과도 관련이 있다.

DE 10 2018 008 648 A1호로부터는, 핸들링 장치를 제어하기 위해 산업용 로봇 컨트롤러로부터 이격된 상태로 배열된 무선 마스터를 갖는 핸들링 시스템이 공지되어 있다.

본 발명은, 핸들링 장치의 작동 방식이 광범위하게 보편적으로 적용될 수 있는 핸들링 시스템을 개발하는 과제에 기초한다.

상기 과제는 주 청구항의 특징부에 의해서 해결된다. 이 목적을 위해, 산업용 로봇 컨트롤러는 양방향 통신을 위한 2진 신호 인터페이스에 의해 외부 제어 어셈블리와 연결되어 있다. 외부 제어 어셈블리는 핸들링 장치와 함께 신호 및 데이터 인터페이스로서 설계된 양방향 무선 직렬 인터페이스를 갖는다. 핸들링 장치 및/또는 외부 제어 어셈블리는 임시 데이터 인터페이스의 하나 이상의 인터페이스 표면을 가지며, 이 경우 이 데이터 인터페이스는 적어도 수신되는 데이터를 위해 신호 인터페이스에 대하여 로킹 될 수 있다. 핸들링 장치 내부에서, 컴퓨팅 유닛은 하나 이상의 힘-의존형 센서 시스템 및/또는 하나 이상의 스트로크-의존형 센서 시스템과 고정 배선 방식으로 연결되어 있다.

핸들링 시스템을 작동하기 위한 방법에서, 산업용 로봇 컨트롤러는 핸들링 장치가 사전 설정된 공간 위치에 있을 때에 신호 인터페이스를 통해 외부 제어 어셈블리로 명령 신호를 전송한다. 외부 제어 어셈블리는 데이터 저장소로부터 신호 및 데이터 인터페이스를 통해 핸들링 장치로 애플리케이션 데이터를 전송한다. 핸들링 장치는 제어 장치를 이용해서 제어 구간의 하나 이상의 액추에이터를 조정한다. 컴퓨팅 유닛은 제어 구간의 실제 값-값 그룹을 사전 설정된 목표 값-필드와 비교한다. 이와 같은 각각의 실제 값이 목표 값-필드 내부에 있는 경우에는, 무선 모듈이 신호 및 데이터 인터페이스를 통해 외부 제어 어셈블리로 상태 신호를 전송한다.

외부 제어 어셈블리는 이 상태 신호를 해제 신호(release signal)로서 신호 인터페이스를 통해 산업용 로봇 컨트롤러로 전송한다.

산업용 로봇 컨트롤러 및 핸들링 장치의 외부 제어 어셈블리는 2진 양방향 신호 인터페이스를 사용하여 서로 통신하는 2개의 컨트롤러이다. 이 신호 인터페이스를 통해서는, 산업용 로봇 컨트롤러에 의해서는 다만 명령 신호만 전송되고, 외부 제어 어셈블리에 의해서는 다만 핸들링 장치의 상태 신호만 전송된다. 외부 제어 어셈블리 및 핸들링 장치는 무선 양방향 데이터 및 신호 인터페이스를 갖는다. 이 직렬 신호 및 데이터 인터페이스를 통해서는, 한 편으로는 핸들링 장치 특유의 시퀀스 프로그램의 파라미터 및 명령이 전송된다. 다른 한 편으로는, 프로세스 데이터 및 상태 신호가 핸들링 장치에 의해 외부 제어 어셈블리로 전송된다. 외부 제어 어셈블리 및/또는 핸들링 장치에 대한 오퍼레이터 인터페이스로서는, 임시 무선 데이터 인터페이스가 이용된다. 이 양방향 데이터 인터페이스를 통해서는, 시퀀스 프로그램이 외부 제어 어셈블리로 전송될 수 있고, 압축된 데이터가 외부 제어 어셈블리로부터 판독 출력될 수 있다. 산업용 로봇 컨트롤러 및/또는 외부 제어 어셈블리의 작동 중에는 오퍼레이터 인터페이스를 통해 다만 데이터만 판독 출력될 수 있다. 외부 제어 어셈블리 내부로의 데이터의 판독 입력은 이 시간 간격 동안 로킹(locking) 된다. 2진 신호 인터페이스에 대한 인터페이스 요구 조건이 낮기 때문에, 외부 제어 어셈블리는 상이한 제조업체의 산업용 로봇 컨트롤러에 연결될 수 있다.

외부 제어 어셈블리 및 핸들링 장치의 작동은, 산업용 로봇의 축이 정지 상태에 있는 동안 이루어진다. 산업용 로봇 컨트롤러에 의해 전송되는 시작 신호는 외부 제어 어셈블리의 시퀀스 프로그램을 시작한다. 이 시퀀스 프로그램이 성공적으로 종료된 후에는, 핸들링 장치에 의해 상태 신호가 출력되고, 이 상태 신호는 외부 제어 어셈블리를 통해 해제 신호로서 산업용 로봇 컨트롤러로 전송된다. 해제 신호를 수신한 후에는, 산업용 로봇 컨트롤러가 산업용 로봇의 축 이동의 제어를 속행한다.

본 발명의 또 다른 세부 사항은 종속 청구항들로부터 그리고 개략적으로 도시된 실시예들에 대한 이하의 상세한 설명으로부터 드러난다.
도 1은 핸들링 시스템을 도시하고;
도 2는 핸들링 장치를 도시하며;
도 3은 하우징이 부분적으로 제거된 상태에서의 핸들링 장치를 도시하고;
도 4는 전자 어셈블리를 갖는 하우징 쉘을 도시하며; 그리고
도 5는 핸들링 시스템의 개략도를 도시한다.

도 1 내지 도 5는, 핸들링 시스템(10) 및 그 구성 요소들 중 몇몇을 보여준다. 핸들링 시스템(10)은 산업용 로봇(20) 및 그 위에 배열된 핸들링 장치(50)를 포함한다. 산업용 로봇(20)을 제어하기 위해 산업용 로봇 컨트롤러(40)가 사용된다. 핸들링 장치(50), 예를 들어 그리핑 장치(50), 스위블 유닛(swivel unit), 회전 유닛, 미니 스핀들 등은 외부 제어 어셈블리(110)에 의해서 제어된다. 이 경우, 산업용 로봇 컨트롤러(40)는 신호 인터페이스(41)에 의해서 외부 제어 어셈블리(110)와 통신한다.

도시된 산업용 로봇(20)은 수직-관절 암-로봇의 형상을 갖는 6-축-로봇이다. 이 산업용 로봇은 RRR-운동학 형상의 직렬 운동학 구조를 갖고 있다. 이와 같은 구조는 3개의 로터리 주축(21 내지 23)을 포함한다. 이 산업용 로봇(20)의 주축은 A-축(21), B-축(22) 및 C-축(23)이다. A-축(21)은 베이스(25) 상에 배열된 수직의 회전 축을 갖는 회전-테이블(24)을 포함한다. 회전-테이블(24)은 제1 운동학적 체인 부재로서 수평의 B-축(22)을 중심으로, 예를 들어 210 각도만큼 선회할 수 있는 풋 레버(26)(foot lever)를 지지한다. 풋 레버(26)의 단부에는, 토글 레버(27)(toggle lever)를 지지하는 C-축(23)이 마찬가지로 수평의 선회 축을 갖는 조인트로서 안착하고 있다. 토글 레버(27)는 풋 페달(26)에 대해 예를 들어 270 각도만큼 선회할 수 있다.

본 실시예에서는, 산업용 로봇(20)의 3개의 보조 축(31 내지 33)도 회전 축으로서 설계되어 있다. 제1 보조 축(31), 즉 D-축(31)은 자신의 종축을 중심으로 회전할 수 있는 지지 암(34)을 포함하고, 이 지지 암은 토글 레버(27)의 자유 단부에 장착되어 있다. 제2 보조 축(32)은 E-축(32)이며, 이 축을 중심으로는 핸드 레버(35)가 예를 들어 270 각도만큼 선회할 수 있도록 장착되어 있다. 핸드 레버(35)는 360 각도만큼 선회할 수 있는 회전-플레이트(36)를 지지하고, 이 회전-플레이트는 F-축(33)을 중심으로 회전할 수 있도록 장착되어 있다. 회전-플레이트(36) 상에 핸들링 장치(50)가 배열된다. 이 경우, 핸들링 장치(50)는 회전-플레이트(36) 상에 직접 또는 어댑터에 의해서 장착될 수 있다. 언급된 보조 축(31 내지 33)에 의해서는, 다른 무엇보다 핸들링 장치(50)의 방위(orientation)가 결정된다.

산업용 로봇(20)의 작동 중에는, 핸들링 장치(50)가 산업용 로봇(20)의 개별 축(21 내지 23, 31 내지 33)의 상응하는 트리거링을 통해, 작업 영역 내에 있는 거의 모든 임의의 직선 구간 또는 곡선을 주행할 수 있다. 예를 들어 포털 로봇(portal robot), 기둥 장착형 로봇, 폴라 로봇(polar robot), SCARA-로봇 등의 형상으로 설계된 산업용 로봇(20)의 다른 구조도 생각할 수 있다. 이와 같은 산업용 로봇(20)은 병진 축을 구비할 수 있다. 예를 들어 이와 같은 산업용 로봇은 TTT-운동학, RTT-운동학 또는 RRT-운동학을 갖는다. 산업용 로봇(20)은 또한 2차원의 운동학을 가질 수도 있다. 삼각대(tripod), 오각대(pentapod) 또는 육각대(hexapod)로서의 산업용 로봇(20)의 구조도 생각할 수 있다. 이와 같은 구조는 예를 들어 평행 운동학을 갖는다.

산업용 로봇 컨트롤러(40)는 예를 들어 프로그래머블 로직 컨트롤러(programmable logic controller)이다. 이 컨트롤러는 예를 들어 모듈식으로 구성되어 있고, 제어 하우징(42), 예를 들어 스위치 캐비닛(switch cabinet) 내에 배열되어 있다. 언급된 제어 하우징(42) 내에는, 예를 들어 또 다른 제어 모듈 또는 추가의 기능 모듈을 위한 하나 이상의 빈 플러그 리셉터클(plug receptacle)이 제공될 수 있다. 프로그래머블 로직 컨트롤러는 제어 과제와 무관하게 설계된 내부 배선을 갖는 전자 컨트롤러이다. 프로그래머블 로직 컨트롤러의 프로그래밍은 온라인-프로그래밍으로서 또는 오프라인-프로그래밍으로서 이루어질 수 있다. 예를 들어 온라인-프로그래밍은 학습 절차에서 이루어질 수 있다. 오프라인-프로그래밍은 예를 들어 그래픽-상호 작용 프로그래밍일 수 있다. 이와 같은 프로그래밍에서는, 프로그래머블 로직 컨트롤러 내에서 산업용 로봇(20)을 위한 시퀀스 프로그램이 생성되거나 저장된다. 이 시퀀스 프로그램은 예를 들어 산업용 로봇(20)의 주축 및 보조 축의 개별 관절의 움직임을 조절한다. 이 경우, 산업용 로봇 컨트롤러(40)의 시퀀스 프로그램은 예를 들어 트랙 컨트롤러로서 설계되어 있다.

산업용 로봇(20)은 산업용 로봇 컨트롤러(40)와 예를 들어 하드 와이어링 방식으로 연결되어 있다. 이와 같은 와이어링 방식을 통해서는, 데이터 및 신호가 예를 들어 산업용 로봇(20)과 산업용 로봇 컨트롤러(40) 사이에서 양방향으로 교환된다. 이하에서 데이터는, 프로세스 내에서의 통신 및 처리에 적합하고 정형화된 유형으로 재해석 가능한 정보 표현을 의미하는 것으로 이해된다. 이는, 예를 들어 하나의 프로그램 시퀀스를 설명하거나 하나의 프로그램 시퀀스를 제어하는, 세트 방식으로 전송되는 정보 패킷이다. 이하에서 신호는 2진 신호를 의미하는 것으로 이해된다. 이는, 각각의 신호 요소가 2개의 이산 값들 중 하나를 취할 수 있는 디지털 신호이다. 이와 같은 신호, 예를 들어 명령 신호 또는 상태 신호는 본 실시예에서 최대 4 바이트로 이루어진다. 예를 들어, 데이터에 의해서 산업용 로봇(20)에 대한 전류 공급이 제어된다. 이 전류 공급은 예를 들어 24 볼트 또는 48 볼트-DC 공급이다. 산업용 로봇(20)에 전류를 공급함으로써, 예를 들어 산업용 로봇(20)의 전체 구동 모터에 전류가 공급된다. 또한, 예를 들어 회전-플레이트(36)에는 핸들링 장치(50)용 전류 공급 단자가 제공되어 있다.

산업용 로봇 컨트롤러(40)에는 인터페이스 표면(43)(interface surface)이 배열되어 있다. 이 인터페이스 표면(43)은 신호 인터페이스(41)의 부분이다. 이 인터페이스 표면(43)을 통해 2진 신호가 산업용 로봇 컨트롤러(40)와 외부 제어 어셈블리(110) 사이에서 양방향으로 전송될 수 있다. 하나의 2진 신호의 일 신호 요소의 두 가지 상태는 예를 들어 "0"과 "1"이다. 예를 들어 신호 교환은 기계어 수준에서 이루어진다. 본 실시예에서는, 최대 12개의 다양한 2진 신호가 산업용 로봇 컨트롤러(40)와 외부 제어 어셈블리(110) 사이에서 교환된다.

도 2 및 도 3은, 핸들링 장치(50)로서의 그리핑 장치(50)를 하우징(51)이 부분적으로 절단된 상태에서 단면도로 그리고 평면도로 보여준다. 그리핑 장치(50)는 전자 어셈블리(61) 및 핸들링 공구(71)를 포함한다. 본 실시예에서, 전자 어셈블리(61) 및 예를 들어 그리핑 공구(71)로서 형성된 핸들링 공구(71)는 그리퍼 하우징(51) 내에 배열 및 장착되어 있다. 그리핑 장치(50)는 또한, 전자 어셈블리(61)의 부품이 예를 들어 그리핑 공구(71)에 인접한 별도의 하우징 내에 배열되도록 구현될 수도 있다.

전자 어셈블리(61)는 본 실시예에서 그리퍼 하우징(51)의 측면 영역에 배열되어 있다. 도 4는, 그 내부에 배열된 전자 어셈블리(61)를 갖는 그리퍼 하우징(51)의 하우징 쉘(52)을 보여준다. 하우징 쉘(52)은 케이블 관통구(53)를 구비한다. 이 케이블 관통구(53)를 관통하여 전자 어셈블리(61)가 DC 케이블(54)에 의해 산업용 로봇(20)과 연결될 수 있다. 이 DC 케이블(61)을 통해서는, 산업용 로봇(20)으로부터 예를 들어 전술된 전압 값의 변조되지 않은 직류 전압이 전자 어셈블리(61)에 공급된다.

전자 어셈블리(61)는 본 실시예에서 하나의 에너지 저장소(62), 컴퓨팅 유닛(63), 기억 유닛(64) 및 무선 모듈(65)을 포함한다. 전자 어셈블리는 또한 복수의 에너지 저장소(62), 컴퓨팅 유닛(63), 기억 유닛(64) 및/또는 무선 모듈(65)을 포함할 수도 있다. 이 경우, 컴퓨팅 유닛(63) 및 무선 모듈(65)은 그리핑 장치(50)의 제어 부재(101)의 부분이다. 에너지 저장소(62)는 예를 들어 DC 회로 내에 삽입된 커패시터에 의해서 형성되어 있다. 그리핑 공구(71)의 가속도가 높은 경우에는, 이 에너지 저장소(62)에 의해 그리핑 공구(71)의 구동 모터(72)에 추가의 에너지가 공급될 수 있다. 이로써, 예를 들어 산업용 로봇(20)에 미치는 소비 피크의 소급 효과가 감소 될 수 있다.

필요한 경우, 전자 어셈블리(61)의 작동 전압 또는 이 전자 어셈블리의 개별 구성 요소(62 내지 65)의 작동 전압은 DC 케이블(54)을 통해 전송되는 전압보다 낮을 수 있다. 이 경우, 전자 어셈블리에는 예를 들어 추가의 전압 변환기를 포함한다.

컴퓨팅 유닛(63)은, 신호 및/또는 데이터 전송 라인에 의해 무선 모듈(65) 뿐만 아니라 전기 모터(72) 및 그리핑 장치(50)의 센서 시스템(73, 74)과도 고정 배선 방식으로 연결되어 있다. 컴퓨팅 유닛(63) 및 기억 유닛(64)에 의해서는, 예를 들어 그리핑 장치(50)의 센서 시스템(73, 74)에 의해 수집되는 데이터가 평가 및 압축될 수 있다. 압축된 데이터로부터는, 예를 들어 그리핑 장치(50) 또는 그 구성 요소의 마모에 대한 정보가 얻어질 수 있다.

무선 모듈(65)은 본 실시예에서 송신기 및 수신기를 갖는다. 송신기뿐만 아니라 수신기도 예를 들어 2.4 기가헤르츠의 범위 안에 있는 주파수용으로 설계되었다. 예를 들어 5.8 기가헤르츠와 같은 다른 주파수 범위도 생각할 수 있다. 이 경우, 이 범위 안에 있는 개별 수신 주파수는 상대 스테이션의 송신 주파수에 맞추어 조정될 수 있다. 무선 모듈(65)에 인가되는 전압은 예를 들어 3.1 내지 4.2 볼트이다. 무선 모듈(65)에 의해 형성된 양방향 인터페이스 표면(66)은 예를 들어 비동기식으로 직렬로 설계되어 있다. 전송 프로토콜로서는, 예를 들어 UART, Bluetooth, WLAN, IO-Link® 무선 등에서 사용되는 전송 프로토콜이 이용된다. 점대점 접속(point-to-point connection)으로서 설계된 신호 및 데이터 인터페이스(111)를 통해 외부 제어 어셈블리(110)로 전송되는 데이터의 사이클 타임은 예를 들어 5 밀리 초 미만이다. 이 경우, 에러율은 예를 들어 10^{- 9}이다. 따라서, 신호 및 데이터 인터페이스(111)를 통해 전송되는 데이터는 적은 지연 시간 또는 대기 시간을 갖게 된다.

신호 및 데이터 인터페이스(111)에서 무선 모듈(65)은 예를 들어 수평, 수직 또는 교차 편파(cross polarized) 등과 같은 전송 방식의 전송에 적합한 안테나를 갖는다. 이 경우, 무선 모듈(65)은 송신을 위해서뿐만 아니라 수신을 위해서도 사용되는 단 하나의 안테나를 구비할 수 있다. 송신 및 수신을 위해서는, 각각 하나 이상의 분리된 안테나가 제공될 수도 있다. 또한, 개별 안테나를 회전 및/또는 선회 가능하게 설계하는 것도 생각할 수 있다. 이 경우, 안테나의 정렬은 산업용 로봇(20) 및/또는 그리핑 장치(50)가 공간 내에서 이동할 때에 그 공간 내에 있는 일 고정 지점에 유지될 수 있다. 또한, 안테나를 그룹 방식으로 선회시키는 것도 생각할 수 있다.

그리핑 장치(50)는 복수의 무선 모듈(65)을 구비할 수 있다. 복수의 무선 모듈은 예를 들어 서로 다른 전송 파라미터를 갖는다. 무선 모듈들 중 하나는 예를 들어 IO-Link® 무선을 통해 전송하고, 다른 무선 모듈은 예를 들어 WLAN을 통해 전송한다. 그리핑 장치(50)가 예를 들어 2개의 서로 다른 무선 인터페이스 표면(66)을 갖도록 설계된 경우, 제1 무선 인터페이스 표면은 핸들링 측 제어 지향성 인테페이스 표면(66)이고, 제2 무선 인터페이스 표면은 핸들링 측 오퍼레이터 지향성 인터페이스 표면이다.

하우징 쉘(52)의 벽(55)은 적어도 무선 모듈(65)의 영역에서는 고주파 방사선을 투과시킬 수 있도록 형성될 수 있다. 이 벽은 예를 들어 플라스틱, 유리, 복합 재료 등과 같은 비금속 재료로부터 형성될 수 있다. 또한, 무선 모듈(65)의 안테나(들)를 그리퍼 하우징(51)의 외부 면에 배열하는 것도 생각할 수 있다.

제어 부재(101)는 그리핑 장치(50) 내에 배열된 조절기(102)와 전기적으로 접속되어 있다. 제어 부재(101)는 액추에이터(102)와 함께 그리핑 장치(50)의 제어 장치(103)를 형성한다. 본 실시예에서, 조절기(102)는 구동 모터(72)이다. 이 구동 모터는 서보 모터(servo motor) 형상의 전기 모터(72)이다. 본 실시예에서 사용되는 전기 모터(72)는 리졸버 형상으로 부착된 로터리 엔코더(rotary encoder)를 구비할 수 있다. 예를 들어 멀티-턴 방식으로 구현된 앱솔루트 엔코더(absolute encoder)의 사용도 생각할 수 있다. 앱솔루트 엔코더는 예를 들어 비동기식 출력 인터페이스와 조합된 조합 엔코더로서 형성되었다. 이와 같은 센서에 의해서는, 전기 모터(72)의 회전 속도뿐만 아니라 기준점으로부터 출발하는 모터 샤프트의 절대 각도 위치까지도 출력될 수 있다. 이 센서의 출력 신호는 예를 들어 4096개의 증분을 갖는 디지털 신호이다. 또한, 예를 들어 4 밀리 암페어 내지 20 밀리 암페어의 범위 안에 놓여 있는 아날로그 신호의 출력도 생각할 수 있다.

본 실시예에서, 조절기(102)로 전송되는 전류는 힘-의존형 센서 시스템(73), 예를 들어 그리핑 파워-의존형 센서 시스템(73)에 의해 모니터링 된다. 이 센서 시스템(73)은 예를 들어 파워 스위치(73)이다. 전송된 전류가 사전 설정된 임계값을 초과하면, 조절기(102)에 대한 전류 공급이 제한되거나 스위치-오프 된다. 그와 동시에 이 파워 스위치(73)는 이와 같은 상태 신호를 컴퓨팅 유닛(63)으로 보고한다.

조절기(102)는 또한 - 그리핑 장치(50)의 구성 방식에 따라 - 공압식 또는 유압식 밸브, 스로틀(throttle), 자석 제어부 등일 수도 있다. 공압식 또는 유압식 밸브가 조절기(102)로서 구현되는 경우에는, 예를 들어 센서로서 형성된 압력 스위치를 이용하여, 밸브까지 이어지는 라인 내에서의 압력이 검사된다. 임계값을 초과하는 경우에는, 예를 들어 제어 밸브가 닫히고, 상응하는 상태 신호가 출력된다. 조절기(102)가 스로틀로서 구현되는 경우에는, 예를 들어 압력 센서는 누출 센서로서 사용될 수 있다. 누출량이 임계값 아래로 감소하는 경우에는, 상태 신호가 컴퓨팅 유닛(63)으로 출력된다.

전기 모터(72)는 도 3의 도시에서 그리퍼 하우징(51) 내에 횡 방향으로 놓이도록 배열되어 있다. 전기 모터는, 중간 샤프트(77)의 입력 휠(76)과 맞물리는 출력 피니언(75)을 갖는다. 중간 샤프트(77) 상에는 또한 출력 휠(78)도 안착한다. 이 출력 휠(78)은, 웜 샤프트(81) 상에 있는 웜 샤프트 휠(79)을 구동한다. 출력 피니언(75), 입력 휠(76), 출력 휠(78) 및 웜 샤프트 휠(79)은 본 실시예에서 직선 톱니형 스퍼 기어(spur gear)이다. 이와 같은 스퍼 기어는 출력 피니언(75)의 회전을 여러 단계로 저속으로 변속한다.

웜 샤프트(81)는, 그리퍼 하우징(51) 내의 중앙에 장착된 웜 휠(83)과 맞물리는 웜(82)을 지지한다. 웜 휠(83)은 직선 톱니형 동기식 휠(85)과 함께 하나의 공통 샤프트(84) 상에 안착한다. 이 동기식 휠(85)은, 각각 일 캐리지(87)의 부분인 2개의 반대 방향 톱니형 래크(86)와 맞물린다. 따라서, 캐리지(87)는 조절기(102)와 강제적으로 연결되어 있다. 예를 들어 기어 단의 높은 총 변속비 및 기어 구조로 인해, 그리핑 공구(71)의 기어는 자동 잠금식이다. 2개의 캐리지(87)는 그리퍼 하우징(51) 내에서 서로에 대해 평행하게 슬라이딩 장착된 상태로 변위 될 수 있다. 그리퍼 하우징(51) 내에 있는 캐리지(87)의 롤링 베어링도 생각할 수 있다. 각각의 캐리지(87)는 또한 자체 전기 모터(72)에 의해서도 구동될 수 있다. 이 경우, 이들 전기 모터(72)는, 예를 들어 자체 속도 정보 및 위치 정보가 개별적으로뿐만 아니라 공동으로도 평가될 수 있도록 제어된다. 캐리지(87)가 이와 같이 플로팅(floating) 방식으로 장착됨으로써, 예를 들어 그리핑 장치(50)에 대해 중심에서 벗어난 상태로 놓여 있는 일반 화물(1)(general cargo)은 산업용 로봇(20)의 축(21 내지 23, 31 내지 33)의 위치 변경 없이 포착될 수 있다.

하나 이상의 캐리지(87) 및 그리퍼 하우징(51)에는, 스트로크-의존형 센서 시스템(74), 예를 들어 그리퍼 스트로크-의존형 센서 시스템(74)이 배열될 수 있다. 이 시스템은 예를 들어 절대 거리 측정 시스템이다. 이 시스템은 예를 들어 코딩된 유리 눈금자를 포함한다. 코딩은 예를 들어 그레이-코드(gray-code)로서 형성될 수 있다. 그리퍼 하우징(51)에 대한 캐리지(87)의 위치는 유리 눈금자를 환하게 비추는 광원 및 광학 센서를 이용해서 결정된다. 이와 같은 절대 거리 측정 시스템(74)에 의해서는, 캐리지 스트로크의 최종 위치에 뿐만 아니라 두 가지 캐리지 스트로크 방향에서의 각각의 중간 위치에도 반복적으로 도달할 수 있다. 이와 같은 거리 측정 시스템은 또한 예를 들어 공압식으로 또는 유압식으로 작동되는 그리핑 장치(50)에서도 사용될 수 있다. 부압에 의해서 또는 자기적으로(magnetically) 작동되는 그리핑 장치(50)의 경우에는, 예를 들어 유도성 거리 측정 시스템, 레이저 측정 시스템 등이 사용될 수 있다. 후자의 적용예에서는 예를 들어 유도성 또는 용량성 근접 스위치의 사용도 생각할 수 있다.

각각의 캐리지(87)는 도 1 내지 도 3의 도시에서 액추에이터(104)를 지지한다. 조절기(102)는 액추에이터(104) 또는 액추에이터들(104)과 함께 그리핑 장치(50)의 조정 장치(105)를 형성한다. 본 실시예에서, 개별 액추에이터(104)는 그리핑 조(88)(gripping jaw) 형상의 그리핑 요소(88)이다. 그리핑 요소(88)가 그리핑 조(88)의 형상으로 설계되는 경우, 그리핑 공구(71)는 2개, 3개 또는 3개 이상의 그리핑 조(88)를 구비할 수 있다. 이 경우, 2개 이상의 그리핑 조(88)는 서로에 대해 상대적으로 이동 가능하도록 설계되어 있다. 예를 들어 L자 형상으로 형성된 그리핑 조(88) 각각은 그리핑 암(89) 상에 배열된 그리핑 표면(91)을 갖는다. 2개의 그리핑 표면(91)은 예를 들어 그리핑 장치(50)의 중앙 가로 평면을 가리킨다. 본 실시예에서, 각각의 그리핑 표면(91)은 U자 형상으로 형성되어 있다. 이 그리핑 표면은 각각 다른 그리핑 표면(91)의 방향으로 정렬되어 있다. 그리핑 공구(71)로서 도시된 평행 그리퍼(71)의 2개의 그리핑 암(89)은 서로에 대해 평행하게 정렬되어 있다. 본 실시예에서 설명된 평행 그리퍼(71)는 외부 그리퍼로서 설계되어 있다. 하지만, 그리핑 공구(71)는 또한 앵글 그리퍼로서, 니들 그리퍼로서, 평행사변형 그리퍼 등으로서 형성될 수도 있다. 그리핑 공구는 내부 그리퍼로서 또는 외부 그리퍼로서 형성될 수 있다. 이 경우, 그리핑 공구(71)는 일반 화물(1)을 강제 결합 방식으로 그리고/또는 형상 결합 방식으로 픽업하도록 설계될 수 있다. 개별 일반 화물(1)은 예를 들어 가공품이다. 이 가공품은 예를 들어 핸들링 시스템(10)에 의해 저장고(magazine)로부터 가공 기계로 또는 그 반대 방향으로 이송된다. 일반 화물(1)은, 예를 들어 기계 측 공구 픽업부와 공구 저장고 사이에서 운송되는 절삭 공구, 예를 들어 밀링 공구, 드릴링 공구, 톱질 공구 등일 수도 있다. 다른 유형의 일반 화물(1)의 픽업도 생각할 수 있다.

형상 결합 방식으로 그리핑 하는 그리핑 공구(71)의 경우에는, 예를 들어 광학 센서가 그리핑 공구(71)에 대한 일반 화물(1)의 위치를 검출할 수 있다. 이와 같은 센서는 또한 예를 들어 강제 결합 방식으로 설계된 그리핑 공구(71)에 추가로 사용될 수도 있다. 또한, 예를 들어 그리핑 암(89)에 그리핑 파워-의존형 센서 시스템(73)의 부분으로서의 압전 센서를 배열하는 것도 생각할 수 있다. 이 압전 센서는 예를 들어 스트레인 게이지(strain gauge)로서 형성될 수 있다. 액추에이터(104) 또는 액추에이터들(104)은 예를 들어 일반 화물(1)과 함께 그리핑 장치(50)의 제어 구간(106)을 형성한다.

설명된 액추에이터(104)는 또한 공압식으로 또는 유압식으로 작동되는 조절기(102)와도 조합될 수 있다. 조절기(102)가 스로틀로서 설계되는 경우, 액추에이터(104)는 예를 들어 흡입 컵으로서 형성되어 있다. 이 흡입 컵은 픽업할 일반 화물(1)에 강제 결합 방식으로 밀착될 수 있다. 조절기(102)에 의해 작동되는 흡입 컵은 흡입 그리퍼의 그리핑 요소(88)를 형성한다.

자기적으로 작동되는 그리핑 장치(50)의 경우, 액추에이터(104)는 예를 들어 조절기(102)에 의해 작동될 수 있는 리프팅 플레이트이다. 이 리프팅 플레이트는 일반 화물(1)에 밀착될 수 있다. 이로써, 예를 들어 들어올릴 때에는 액추에이터(104)가 일반 화물(1)과 강제 결합 방식으로 연결된다.

도 1 및 도 5의 도시에서, 산업용 로봇(20) 옆에는 외부 제어 어셈블리(110)가 배열되어 있다. 외부 제어 어셈블리(110)는, 내부에 제어 카드(113, 114)가 배열된 제어 캐비닛(112)을 포함한다. 제어 카드(113, 114)는 또한 산업용 로봇 컨트롤러(40)의 제어 하우징(42) 내에도 수용될 수 있다. 제어 카드(113, 114)는 신호 인터페이스(41)에 의해 산업용 로봇 컨트롤러(40)와 연결되어 있다. 경우에 따라, 이 2진 신호 인터페이스(41)는 무선으로도 형성될 수 있다. 예를 들어, 외부 제어 어셈블리(110)에 대한 에너지 공급은 산업용 로봇 컨트롤러(40)로부터 이루어진다. 하지만, 외부 제어 어셈블리(110)에 대한 에너지 공급은 산업용 로봇 컨트롤러(40)에 대한 에너지 공급과 갈바니 전기적으로 분리된 상태로 설계될 수도 있다. 외부 제어 어셈블리(110)에 대한 에너지 공급은 예를 들어 어큐뮬레이터와 같은 에너지 저장소에 의해 버퍼링(buffering) 될 수 있다.

도 5는, 인터페이스(41, 111, 117) 및 주변 장치(130)를 갖는 핸들링 시스템(10)의 개략도를 보여준다. 외부 제어 어셈블리(110)는 하나 이상의 직렬 인터페이스 표면(115)을 갖는다. 이 인터페이스 표면(115)을 통해 데이터 및 신호가 그리핑 장치(50)와 무선으로 교환될 수 있다. 이와 같은 교환은 신호 및 데이터 인터페이스(111)를 통해 이루어진다. 이 목적을 위해, 외부 제어 어셈블리(110)는 무선 모듈을 구비한다. 이 무선 모듈은, 예를 들어 그리핑 장치(50)와 관련하여 설명된 무선 모듈(65)과 동일한 방식으로 구성되어 있다. 외부 제어 어셈블리(110)는 또 다른 그리핑 장치(50)와의 양방향 통신을 위해 동일한 유형의 또 다른 무선 모듈을 구비할 수 있다. 이와 같은 무선 모듈에서는, 예를 들어 개별 안테나가 각각 할당된 그리핑 장치(50)의 방향으로 추적될 수 있다. 개별 편광 평면은 예를 들어 그리핑 장치(50)의 편광 평면과 일치한다.

본 실시예에서, 외부 제어 어셈블리(110)는 무선 데이터 인터페이스(117)의 또 다른 인터페이스 표면(116)을 갖는다. 이 데이터 인터페이스(117)는 예를 들어 주파수 범위와 관련하여 그리고/또는 외부 제어 어셈블리(110)와 그리핑 장치(50) 사이에서 무선 신호 및 데이터 인터페이스(111)에 의해 사용되는 전송 프로토콜과 관련하여 서로 상이하다. 데이터 인터페이스(117)의 컨트롤러 측 인터페이스 표면(116)은 이하에서 컨트롤러 측 오퍼레이터 지향성 인터페이스 표면(116)으로서 지칭된다. 데이터 인터페이스(117)는 오퍼레이터 측 인터페이스(117)이다. 이 오퍼레이터 측 인터페이스는, 다만 오퍼레이터 측 주변 장치(130)와 제어 어셈블리(110) 간에 데이터 연결이 생성된 후에만 존재한다. 주변 장치(130)가 데이터 인터페이스(117)로부터 분리되는 경우, 이 임시 데이터 인터페이스(117)는 예를 들어 스위치-오프 된다. 또한, 예를 들어 진단 모드로의 전환도 생각할 수 있다. 진단 모드는 영구적일 수 있다.

외부 제어 어셈블리(110)는 애플리케이션 컴퓨터 및 데이터 저장 유닛을 포함한다. 애플리케이션 컴퓨터는 예를 들어 3개의 프로세서를 갖는다. 본 실시예에서, 제1 프로세서는 264 메가 헤르츠의 클록 주파수를 갖고, 또 다른 프로세서는 1.2 기가 헤르츠의 클록 주파수를 가지며, 제3 프로세서는 1.6 기가 헤르츠의 클록 주파수를 갖는다. 이 경우, 처음에 언급된 프로세서는 예를 들어 외부 직접 제어를 위해 사용될 수 있다. 애플리케이션 컴퓨터의 인쇄 회로 기판은 30 밀리미터 x 30 밀리미터의 치수를 갖는다. 장비를 포함한 인쇄 회로 기판의 높이는 5 밀리미터이다. 애플리케이션 컴퓨터는 신호 인터페이스(41)의 2진 인터페이스 표면(118) 뿐만 아니라 신호 및 데이터 인터페이스(111) 그리고 데이터 인터페이스(117)의 무선 인터페이스 표면(115, 116)과도 유선으로 연결되어 있다. 애플리케이션 컴퓨터 내에서 그리고/또는 데이터 저장 유닛 내에서는 예를 들어 프로세스 데이터, 이벤트 데이터 및 유지 보수 데이터가 처리되고 수집된다. 외부 제어 어셈블리(110)에는, 애플리케이션 컴퓨터의 작동 상태를 표시하기 위한 발광 다이오드(119)가 배열되어 있다. 또한, 외부 제어 어셈블리(110)에는 유선 방식의 데이터 및 신호 전송을 위한 추가의 단자(121)가 제공되어 있다.

애플리케이션 컴퓨터에 연결된 비휘발성 데이터 저장 유닛은 전기적으로 버퍼링 되며, 예를 들어 512 메카바이트의 두 배에 해당하는 기억 용량을 갖는다. 본 실시예에서, 데이터 저장 유닛은 8개의 핀을 갖는다. 데이터 저장 유닛의 치수는 예를 들어 8 밀리미터 x 5.3 밀리미터 x 2 밀리미터이다.

본 실시예에서는, 또한 더 높은 용량의 애플리케이션 컴퓨터 및 데이터 저장 유닛도 사용될 수 있다. 따라서, 예를 들어 애플리케이션 컴퓨터 내에는 그리핑 장치(50)를 위한 운영 체제 및/또는 프로그래머블 로직 컨트롤러가 설치될 수 있다. 이 운영 체제는 예를 들어 실시간 운영 체제이다.

외부 제어 어셈블리(110)를 프로그래밍하기 위해 그리고 기억된 데이터를 판독 출력하기 위해, 주변 장치(130)로서는 예를 들어 통상적인 휴대용 컴퓨터(130)가 사용된다. 이 컴퓨터(130)는 무선 데이터 인터페이스(117)의 인터페이스 표면(131)을 갖는다. 여기에서 외부 제어 어셈블리(110)와 주변 장치(130) 사이에 설명된 데이터 인터페이스(117)는 예를 들어 대안적으로 주변 장치(130)와 그리핑 장치(50) 사이에 설정될 수 있다. 후자의 경우, 컴퓨터(130)는 전술된 핸들링 측 오퍼레이터 지향성 인터페이스 표면을 통해 그리핑 장치(50)와 통신한다. 데이터 인터페이스(117)의 작동 중에는, 주변 장치(130)에 의해서 신호 인터페이스(41)가 차단될 수 있다. 이로써, 예를 들어 주변 장치(130)로부터 외부 제어 어셈블리(110)로 데이터를 전송하는 동안에는, 산업용 로봇 컨트롤러(40)의 시작 명령이 그리핑 장치(50)로 전송되는 상황이 방지될 수 있다.

컴퓨터(130)에 의해서는, 예를 들어 핸들링 시스템(10)의 메인 타임 동안 그리핑 장치(50)용 시퀀스 프로그램이 생성될 수 있다. 프로그램의 생성은 예를 들어 오퍼레이터와의 그래픽적인 대화 형식으로 이루어진다. 핸들링 시스템(10)이 정지 상태에 있는 동안 이루어지는 그리핑 장치(50)의 직접적인 학습도 생각할 수 있다. 생성된 시퀀스 프로그램은 컴퓨터(130)로부터 외부 제어 어셈블리(110)로 무선으로 전송된다. 이 전송은 - 데이터 인터페이스(117)의 구성에 따라 - 컴퓨터(130)로부터 외부 제어 어셈블리(110)로 직접적으로 이루어지거나, 컴퓨터(130)로부터 그리핑 장치(50)를 거쳐 외부 제어 어셈블리(110)로 이루어진다. 개별 시퀀스 프로그램은 예를 들어 특별히 단 하나의 그리핑 장치(50) 및 포착될 일반 화물(1) 전용으로 생성된다.

데이터 인터페이스(117)는 외부 제어 어셈블리(110)로 전송되는 데이터를 위해 신호 인터페이스(41)에 대하여 로킹되어 있다. 따라서, 그리핑 장치(50)의 작동 동안에는 주변 장치(130)로부터 외부 제어 어셈블리(110)로 데이터가 전혀 전송될 수 없다. 하지만, 그리핑 장치(50)의 메인 타임 동안에는 외부 제어 어셈블리(110) 내에 기억된 데이터가 주변 장치(130)에 의해 오퍼레이터 측 데이터 인터페이스(117)를 통해서 판독 출력될 수 있다. 이 경우에는, 예를 들어 에러 로그(error log), 작동 및 정지 시간 그리고 마모 파라미터가 주변 장치(130)로 전송될 수 있다.

외부 제어 어셈블리(110)는 데이터 네트워크에 대한 네트워크 액세스를 가질 수 있다. 이로써는, 예를 들어 그리핑 장치(50) 및/또는 외부 제어 어셈블리(110)의 제조자의 현재 데이터가 외부 제어 어셈블리(110)로 전송될 수 있다. 또한, 예를 들어 네트워크 액세스를 통한 작동 또는 유지 보수 데이터의 문의(query)도 생각할 수 있다.

그리핑 장치(50)를 산업용 로봇(20)에 설치한 후에는, 그리핑 장치(50)가 신호 및 데이터 인터페이스(111)를 통해 장치 고유의 신호를 외부 제어 어셈블리(110)로 전송한다. 외부 제어 어셈블리(110)는 이와 같은 코딩에 이 시점에서 유효한 애플리케이션 프로그램을 할당하고, 이 애플리케이션 프로그램을 데이터 저장 유닛으로부터 로딩한다. 애플리케이션 프로그램은 예를 들어 그리핑 장치(50)를 이용하여, 제공되는 일반 화물(1)에 대한 그리핑 과제를 실행하기 위한 모든 데이터 및 명령을 포함한다.

핸들링 시스템(10)의 작동 중에는, 산업용 로봇(20)이 예를 들어 픽업될 일반 화물(1) 위로 그리핑 장치(50)를 이동시킨다. 그리핑 장치(50)의 그리핑 요소(88)는 예를 들어 개방되어 있다.

그리핑 장치(50)가 산업용 로봇(20)에 의해 의도된 위치로 이동되자마자, 산업용 로봇 컨트롤러(40)는 그리핑 장치(50)를 닫으라는 명령 신호를 외부 제어 어셈블리(110)로 보낸다. 이 명령 신호는 신호 인터페이스(41)를 통해 2진 신호로서 전송된다. 외부 제어 어셈블리(110) 내에서 이 스위칭 명령은 산업용 로봇(20)에 연결된 그리핑 장치(50)의 특정 잠금 프로그램의 프로그램 시작을 트리거링 한다. 폐쇄 프로그램 내에는, 예를 들어 그리핑 요소(88)의 가속도 및 속도에 대한 파라미터, 일반 화물(1)에 대한 그리핑 요소(88)의 의도된 가압력 그리고 목표 값 및 닫힌 상태에서 그리핑 요소(88)의 위치에 대한 관련 허용 범위가 확정되어 있다. 이들 파라미터로부터는, 외부 제어 어셈블리(110)에 의해, 시간 경과에 따라 필요한 전기 모터(72)의 모터 전류, 전기 모터(72)의 전류 제한에 대한 임계값뿐만 아니라 거리 측정 시스템에 대한 허용 범위까지도 결정된다. 이 데이터는 무선 직렬 신호 및 데이터 인터페이스(111)를 통해 그리핑 장치(50)로 전송된다.

그리핑 장치(50) 내에서는, 외부 제어 어셈블리(110)로부터 오는 데이터가 무선 모듈(65)의 수신부에 의해 수신된다. 제어 장치(103)의 제어 부재(101)는 조절기(102)를 시동하고, 조절기(102)의 움직임을 제어한다. 전기 모터(72)는 자체 출력 피니언(75) 및 그 뒤에 접속된 기어를 이용해서 동기식 휠(85)을 회전시킨다. 동기식 휠(85)이 그리퍼 하우징(51)에 대해 톱니형 래크(86)를 이동시킴으로써, 결과적으로 그리핑 요소(88)는 서로 접근하게 된다. 따라서, 조절기(102)는 액추에이터(104)를 조정한다. 액추에이터(104)가 이동하는 동안에는, 절대 거리 측정 시스템(74)이 액추에이터(104)의 위치를 추적한다. 예를 들어 거리에 비례하는 그리퍼 스트로크-의존형 센서 시스템(74)의 아날로그 출력 신호는 컴퓨팅 유닛(63) 내에서 디지털 데이터 값으로 변환된다. 이와 같은 디지털 값은 무선 모듈(65)을 통해 외부 제어 어셈블리(110)로 전송된다. 외부 제어 어셈블리(110) 내에서 예를 들어 시간 경과에 따른 위치 변경과 관련된 편차가 확인되면, 예를 들어 전기 모터(72)의 속도가 증가하거나 감소한다. 이와 같은 과정은, 외부 제어 어셈블리(110)로부터 신호 및 데이터 인터페이스(111)를 거쳐 그리핑 장치(50)로 전송되는 변경된 데이터에 의해서 이루어진다.

그리핑 요소(88)가 일반 화물(1)에 접촉하자마자, 전기 모터(72)의 추가 조정을 위해 필요한 전류가 증가한다. 사전 설정된 한계 전류 값을 초과하면, 예를 들어 전류 스위치(73)로서 설계된 그리핑 파워-의존형 센서 시스템(73)이 신호 펄스를 출력한다. 모터 전류는 제한되거나 스위치-오프 된다. 그리핑 파워에 의존하는 신호를 트리거링 함으로써, 그리핑 장치(50)의 그리퍼 스트로크에 의존하는 상태가 컴퓨팅 유닛(63)에 의해서 검사된다. 이때, 제어 구간(106)의 실제 값 그룹이 외부 제어 어셈블리(110)에 의해 사전 설정된 목표 값-필드와 비교된다. 목표 값-필드의 차원 및 값 그룹의 값의 개수는 예를 들어 검사된 서로 다른 물리적 값의 개수에 상응한다. 힘에 의존하는 값과 거리에 의존하는 값이 검사되는 본 실시예에서는, 목표 필드가 2개의 차원을 갖는다. 그리핑 장치(50)를 닫기 위해, 테스트 값의 값 그룹 또한 2개 이상의 값을 가질 수 있다. 이 경우에는, 목표 필드의 차원도 2보다 크다. 이때, 목표 필드의 차원은 문의된 센서 시스템의 개수보다 크거나 같을 수 있다.

그리핑 장치(50)의 컴퓨팅 유닛(63) 내에서는, 언급된 신호 펄스에서 절대-거리 측정 시스템의 실제 값이 그리핑 위치의 목표 값 및 그의 허용 범위와 비교된다. 절대 거리 측정 시스템(74)의 실제 위치가 목표 위치 주변의 사전 설정된 허용 범위 안에 놓여 있으면, 전류 스위치(73)의 신호가 외부 제어 어셈블리(110)로 전달된다. 이 상태 신호는 그리핑 장치(50)의 또 다른 데이터와 함께 하나의 데이터 세트로 통합될 수 있다. 그리핑 장치(50)는 의도된 유지력으로 일반 화물(1)을 포착했다. 외부 제어 어셈블리(110)는 이 상태 신호를 2진 신호로서 신호 인터페이스(41)를 통해 산업용 로봇 컨트롤러(40)로 전달한다. 그리핑 프로세스가 완료되었다. 이 상태 신호를 수신한 후에는, 산업용 로봇 컨트롤러(40)가 산업용 로봇(20)을 위한 프로그램 시퀀스를 속행할 수 있다.

전류 스위치(73)가 켜져 있을 때 절대 거리 측정 시스템(74)의 실제 값이 거리 위치의 목표 값 주변의 허용 범위 밖에 놓여 있으면, 예를 들어 또 다른 그리핑 프로세스가 중단되고, 오류 메시지가 외부 제어 어셈블리(110)로 전송된다. 예를 들어 오퍼레이터 측의 체크 및/또는 보정 후에, 프로그램 시퀀스가 속행될 수 있다.

그리핑 파워-의존형 센서 시스템(73)은 또한 예를 들어 4 내지 20 밀리 암페어의 아날로그 출력 신호를 출력할 수 있다. 이 경우에는, 이 센서 시스템(73)에 대해서도 예를 들어 관련 허용 범위 안에 놓여 있는 목표 값이 결정된다. 예를 들어 모터 전류가 허용 범위 안에 있는 값으로 증가하면, 전술된 바와 같이 컴퓨팅 유닛(63) 내에서 거리 위치의 목표-실제-비교 프로세스가 추가로 실행된다. 이와 같은 평가 후에, 일반 화물(1)의 성공적인 픽업을 위한 상태 신호 또는 오류 메시지가 외부 제어 어셈블리(110)로 전송된다. 전술된 바와 같이, 또 다른 시퀀스가 이루어진다.

산업용 로봇(20)은 그리핑 장치(50)에 의해 픽업된 일반 화물(1)을 예를 들어 언로딩 위치로 이동시킨다. 그곳에서, 일반 화물(1)이 예를 들어 받침대 상에 올려진다. 산업용 로봇 컨트롤러(40)는 외부 제어 어셈블리(110)로 2진 명령 신호를 보낸다. 이 명령 신호는 그리핑 장치(50)를 열기 위한 명령이다.

외부 제어 어셈블리(110) 내에서는, 해제 과제를 위해 특정 그리핑 장치(50)에 할당된 시퀀스 프로그램이 호출된다. 그리핑 장치(50)를 열기 위한 절차 파라미터가 계산되어 무선의 신호 및 데이터 인터페이스(111)를 통해 그리핑 장치(50)로 전송된다. 이 절차 파라미터는 예를 들어 시동 시, 작동 시 및 제동 시 전기 모터(72)의 회전 속도를 포함한다. 또한, 열린 위치에 대한 거리 측정 시스템의 목표 값 및 관련 허용 범위가 전송된다.

그리핑 장치(50)의 제어 장치(103) 내에서는 제어 부재(101)에 의해 조절기(102)가 구동된다. 조절기(102)는 액추에이터(104)를 조정한다. 2개의 그리핑 요소(88)는 상호 멀어지는 방향으로 이동된다. 절대 거리 측정 시스템(74)은 컴퓨팅 유닛(63), 무선 모듈(65) 그리고 신호 및 데이터 인터페이스(111)를 통해 개별 위치를 외부 제어 어셈블리(110)로 전송한다. 일반 화물(1)이 출고된다. 그리핑 장치(50)의 컴퓨팅 유닛(63)은 그리핑 요소(88)가 이동하는 동안 절대 거리 측정 시스템(74)의 실제 위치를 사전 설정된 목표 값과 지속적으로 비교한다. 절대 거리 측정 시스템(74)의 실제 값이 사전 설정된 목표 값 주변의 언급된 허용 범위 안에 놓이게 되자마자, 전기 모터(72)에 대한 전류 공급이 감소하여 꺼진다. 이 경우에는 실제 값 그룹이 하나의 값을 포함한다. 목표 필드는 차원 1을 갖는다. 실제 값 그룹이 목표 필드 안에 위치하는 경우에는, 그리핑 장치(50)의 컴퓨팅 유닛(63)이 무선 신호 및 데이터 인터페이스(111)를 통해 2진 상태 신호를 외부 제어 어셈블리(110)로 전송한다. 이 상태 신호는 외부 제어 어셈블리(110)로부터 2진 신호로서 신호 인터페이스(41)를 거쳐 산업용 로봇 컨트롤러(40)로 전달된다. 산업용 로봇 컨트롤러(40) 측에서 이 신호를 승인함으로써, 외부 제어 어셈블리(110)의 시퀀스 프로그램이 종료된다. 그리핑 요소(88)는 열려 있다. 이제 산업용 로봇 컨트롤러(40)는 예를 들어 또 다른 일반 화물(1)을 픽업하기 위해 산업용 로봇(20)을 더 멀리 이동시킬 수 있다.

공압식으로 또는 유압식으로 작동되는 그리핑 장치(50)가 사용되는 경우에는, 예를 들어 서로 다른 물리적 변수에 의해서 자체 출력이 제어되는 2개 센서 시스템의 출력 비교도 닫힐 때에 이루어진다. 이 비교 프로세스는 그리핑 장치(50)의 컴퓨팅 유닛(63) 내에서 이루어진다. 이로써, 예를 들어 허용 범위를 갖는 2진 압력 스위치 센서 또는 아날로그 압력 센서 및 허용 범위를 갖는 아날로그 절대 거리 측정 시스템이 문의된다. 다만 2개의 문의 결과가 동시에 사전 설정된 목표 필드 안에 놓여 있는 경우에만, 성공적인 폐쇄에 대한 상태 신호가 외부 제어 어셈블리(110)로 전송된다. 이 상태 신호는 해제 신호로서 외부 제어 어셈블리(110)로부터 산업용 로봇 컨트롤러(40)로 전송된다. 닫히는 동안에는, 거리 측정 시스템의 현재 값이 예를 들어 디지털 방식으로 신호 및 데이터 인터페이스(111)를 통해 외부 제어 어셈블리(110)로 전송된다.

상기와 같은 방식으로 그리핑 장치(50)가 열리면, 그리핑 요소(88)의 현재 실제 위치도 마찬가지로 외부 제어 어셈블리(110)로 전송된다. 그리핑 장치(50)의 컴퓨팅 유닛(63) 내에서는, 개방된 그리핑 장치에 대한 사전 설정 값과 절대 거리 측정 시스템(74)의 목표-실제-비교가 이루어진다. 실제 값이 허용 범위 안에 놓이게 되자마자, 상응하는 신호가 외부 제어 어셈블리(110)로 전송된다. 이 경우, 제어 구간(106)은 예를 들어 다만 그리핑 요소(88)만을 포함한다.

흡입 그리퍼로서 설계된 그리핑 장치(50)를 사용하는 경우에는, 일반 화물(1)을 픽업할 때에 예를 들어 부압 센서 및 절대 거리 측정 시스템이 평가된다. 일반 화물(1)을 성공적으로 픽업했을 때의 상태 신호의 평가 및 전달은 전술된 바와 같이 이루어진다. 흡입 그리퍼가 열리면, 이 경우에도 예를 들어 다만 열린 흡입 그리퍼의 목표 위치와 절대 거리 측정 시스템(74)의 비교 결과만이 비교된다. 흡입 그리퍼가 이 위치에 도달했다면, 산업용 로봇(20)이 이동을 위해 해제된다.

마그네틱 그리퍼를 사용하여 일반 화물(1)을 픽업하는 경우에는, 예를 들어 자기 전류 및 광학 센서가 비교 변수로서 평가된다. 본 실시예에서는, 예를 들어 광학 센서가 그리퍼 스트로크 의존형-센서 시스템(74)으로서 사용된다. 마그네틱 그리퍼가 해제되면, 예를 들어 광학 센서의 데이터를 사용해서 산업용 로봇(20)에 대한 해제가 결정된다.

외부 제어 어셈블리(110)는 또한 자체 학습하도록 설계될 수도 있다. 이로써, 예를 들어 핸들링 장치(50)의 데이터 및 신호의 피드백으로부터 새로운 사전 설정 값이 결정될 수 있다. 따라서, 프로그램이 새로이 호출될 때에는, 새로운 사전 설정 값을 갖는 시퀀스 프로그램이 적용될 수 있다. 이로써, 예를 들어 시간 경과에 따른 힘-의존형 센서 시스템(73)의 값 변동의 실제 기울기로부터 힘 변동에 대한 새로운 사전 설정 값은 결정될 수 있다. 예를 들어, 이 목적을 위해서는 일반 화물(1)의 접촉 전에 모터 전류의 감소 곡선이 조정된다.

핸들링 장치(50)가 교체되면, 새로운 핸들링 장치(50)가 자체 코딩을 토대로 하여 외부 제어 어셈블리(80)에 의해 인식된다. 또 다른 절차는 전술된 바와 같이 진행된다.

개별 실시예들의 조합도 생각할 수 있다.

1: 일반 화물
10: 핸들링 시스템
20: 산업용 로봇
21: A-축
22: B-축
23: C-축
24: 회전-테이블
25: 베이스
26: 풋 레버
27: 토글 레버
31: 보조 축, D-축
32: 보조 축, E-축
33: 보조 축, F-축
34: 지지 암
35: 핸드 레버
36: 회전-플레이트
40: 산업용 로봇 컨트롤러
41: 신호 인터페이스
42: 제어 하우징
43: 인터페이스 표면
50: 핸들링 장치, 그리핑 장치
51: 하우징, 그리퍼 하우징
52: 하우징 쉘
53: 케이블 관통구
54: DC 케이블
55: (52)의 벽
61: 전자 어셈블리
62: 에너지 저장소
63: 컴퓨팅 유닛
64: 기억 유닛
65: 무선 모듈
66: 인터페이스 표면, 핸들링 측 제어 지향성 인터페이스 표면
71: 핸들링 공구, 그리핑 공구, 평행 그리퍼
72: 구동모터, 전기 모터
73: 힘-의존형 센서 시스템, 전류 센서, 전류 스위치
74: 스트로크-의존형 센서 시스템, 절대 위치 측정 시스템
75: 출력 피니언
76: 입력 휠
77: 중간 샤프트
78: 출력 휠
79: 웜 샤프트 휠
81: 웜 샤프트
82: 웜
83: 웜 휠
84: 샤프트
85: 동기식 휠
86: 톱니형 래크
87: 캐리지
88: 그리핑 요소, 그리핑 조
89: 그리퍼 암
91: 그리핑 표면
101: 제어 부재
102: 조절기
103: 제어 장치
104: 액추에이터
105: 조정 장치
106: 제어 구간
110: 외부 제어 어셈블리
111: 신호 및 데이터 인터페이스
112: 제어 캐비닛
113: 제어 카드
114: 제어 카드
115: (111)을 위한 직렬 인터페이스 표면
116: 인터페이스 표면, 컨트롤러 측 오퍼레이터 지향성 인터페이스 표면
117: 데이터 인터페이스, 오퍼레이터 인터페이스
118: 2진 인터페이스 표면
119: 발광 다이오드
121: 단자
130: 주변 장치, 컴퓨터
131: 인터페이스 표면

Claims (10)

1. 하나 이상의 핸들링 장치(50)를 갖는 산업용 로봇(20) 및 산업용 로봇 컨트롤러(40)를 갖는 핸들링 시스템(10)으로서, 이때 개별적인 핸들링 장치(50)는 핸들링 공구(71) 그리고 하나 이상의 컴퓨팅 유닛(63) 및 하나 이상의 무선 모듈(65)을 갖는 전자 어셈블리를 구비하는, 핸들링 시스템(10)에 있어서,
   - 상기 산업용 로봇 컨트롤러(40)는 양방향 통신을 위한 2진 신호 인터페이스(41)에 의해 외부 제어 어셈블리(110)와 연결되어 있으며,
   - 상기 외부 제어 어셈블리(110)는 핸들링 장치(50)와 함께 신호 및 데이터 인터페이스(111)로서 설계된 양방향 무선 직렬 인터페이스를 가지며,
   - 상기 핸들링 장치(50) 및/또는 상기 외부 제어 어셈블리(110)는 임시 데이터 인터페이스(117)의 하나 이상의 인터페이스 표면(116)을 가지며, 이때 상기 데이터 인터페이스(117)는 적어도 수신되는 데이터를 위해 상기 신호 인터페이스(41)에 대하여 로킹 될 수 있으며, 그리고
   - 상기 핸들링 장치(50) 내부에서, 상기 컴퓨팅 유닛(63)은 하나 이상의 힘-의존형 센서 시스템(73) 및/또는 하나 이상의 스트로크-의존형 센서 시스템(74)과 고정 배선 방식으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는, 핸들링 시스템(10).
2. 제1항에 있어서, 상기 핸들링 장치(50)가 하나 이상의 힘-의존형 센서 시스템(73) 및 하나 이상의 스트로크-의존형 센서 시스템(74)을 갖는 것을 특징으로 하는, 핸들링 시스템(10).
3. 제1항에 있어서, 상기 핸들링 장치(50)의 하우징(51) 내에 전자 어셈블리(61)가 배열되어 있는 것을 특징으로 하는, 핸들링 시스템(10).
4. 제1항에 있어서, 상기 외부 제어 어셈블리(110)가 다수의 핸들링 장치 특유의 애플리케이션 시퀀스를 저장하기 위한 데이터 저장소를 포함하는 것을 특징으로 하는, 핸들링 시스템(10).
5. 제4항에 있어서, 상기 데이터 저장소의 내용은 주변 장치(130)에 의해 변경될 수 있으며, 데이터는 임시 데이터 인터페이스(117)를 통해 외부 제어 어셈블리(110)로 전송되는 것을 특징으로 하는, 핸들링 시스템(10).
6. 제1항에 따른 핸들링 시스템(10)을 작동하기 위한 방법으로서,
   - 핸들링 장치(50)가 사전 설정된 공간 위치에 있는 경우, 산업용 로봇 컨트롤러(40)가 신호 인터페이스(41)를 통해 외부 제어 어셈블리(110)로 명령 신호를 전송하며,
   - 상기 외부 제어 어셈블리(110)가 데이터 저장소로부터 신호 및 데이터 인터페이스(111)를 통해 핸들링 장치(50)로 애플리케이션 데이터를 전송하며,
   - 상기 핸들링 장치(50)가 제어 장치(103)를 이용해서 제어 구간(106)의 하나 이상의 액추에이터(104)를 조정하며,
   - 컴퓨팅 유닛(63)이 상기 제어 구간(106)의 실제 값-값 그룹을 사전 설정된 목표 값-필드와 비교하며,
   - 상기 각각의 실제 값이 목표 값-필드 내부에 있는 경우에는, 무선 모듈(65)이 신호 및 데이터 인터페이스(111)를 통해 외부 제어 어셈블리(110)로 상태 신호를 전송하며, 그리고
   - 상기 외부 제어 어셈블리(110)가 상기 상태 신호를 해제 신호로서 신호 인터페이스(41)를 통해 상기 산업용 로봇 컨트롤러(40)로 전송하는, 핸들링 시스템(10)을 작동하기 위한 방법.
7. 제6항에 있어서,
   - 상기 핸들링 장치(50)가 장치 특유의 코딩을 외부 제어 어셈블리(110)로 전송하며, 그리고
   - 상기 외부 제어 어셈블리(110)가 자체 코딩에 의존하는 애플리케이션 시퀀스를 상기 핸들링 장치(50)에 할당하는 것을 특징으로 하는, 방법.
8. 제6항에 있어서, 상기 산업용 로봇 컨트롤러(40)로부터 외부 제어 어셈블리(110)로 전송되는 전체 신호는 애플리케이션 시퀀스를 시작하기 위한 명령 신호인 것을 특징으로 하는, 방법.
9. 제6항에 있어서, 상기 외부 제어 어셈블리(110)로부터 산업용 로봇 컨트롤러(40)로 전송되는 전체 신호는 핸들링 장치(50)의 상태 신호인 것을 특징으로 하는, 방법.
10. 제6항에 있어서,
    - 실제-값-값 그룹을 신호 및 데이터 인터페이스(111)를 통해 외부 제어 어셈블리(110)로 전송하며,
    - 상기 외부 제어 어셈블리(110)가 픽업된 데이터를 압축하며, 그리고
    - 상기 외부 제어 어셈블리(110)가 상기 압축된 데이터로부터 애플리케이션 시퀀스의 반복을 위한 사전 설정 값의 변경을 결정하는 것을 특징으로 하는, 방법.