WO2018219744A1 - Antriebseinheit einer automationskomponente, insbesondere einer greif-, spann- und wechsel- oder schwenkeinheit - Google Patents

Antriebseinheit einer automationskomponente, insbesondere einer greif-, spann- und wechsel- oder schwenkeinheit Download PDF

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drive
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automation component
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Ralf Becker
Joern RASTETTER
Alexander Kupsch
Michael Ohlheiser
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Schunk Gmbh & Co. Kg Spann- Und Greiftechnik
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Definitions

  • the invention relates to a drive unit of a
  • 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.
  • Control unit is used in particular for controlling the drive of the moving parts of the automation component
  • 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 of
  • Gripping units or gripped components are used to move workpieces along a
  • Clamping units serve to clamp workpieces or workpiece carriers.
  • clamping units In particular, zero-point clamping systems for
  • the control unit processes input signals and generates control signals dependent on the input signals.
  • the control signals of the control unit for example via a bus system of a higher-level control available
  • the motor controller comprises power electronics for supplying the electric drive with motor current in
  • the motor controller thus acts directly on that of a power source
  • 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 after their installation, or only with relatively great effort be reprogrammed. As a result, such gripping and pivoting units are not flexible, especially in themselves
  • Control unit Motion conroller
  • a motor controller servo amplifier
  • a redundant, robotic manipulator is known via a bus system, a field device, such as a motor,
  • drive units in human-robot cooperation (MKR).
  • MKR human-robot cooperation
  • special requirements are made of the drive units.
  • the known drive units are not or only conditionally suitable for being used in such a human-robot cooperation (MKR).
  • the present invention has for its object to provide the aforementioned drive units of automation components that remedy the disadvantages mentioned and are flexible.
  • the present invention has for its object to provide the aforementioned drive units of automation components that remedy the disadvantages mentioned and are flexible.
  • control unit at least one
  • Computing device is set up with an operating system through which programs written in a high-level programming language or programs that are translated from a higher-level programming language on the
  • Computing means includes, for example, a memory on which the operating system is stored and a processor is formed, instructions of the operating system
  • Programs that are written in a high-level programming language or programs that are from a higher level are written in a high-level programming language or programs that are from a higher level
  • the processor is
  • Programming languages can use common languages such as Java, C ++, Python, PHP or Ruby. This has the
  • the invention may also find use in a human-robot cooperation (MKR), in which case preferably the
  • All input and output signals can be processed by the two computing devices diverse and / or redundant, with the two
  • the two computing devices form a common evaluation logic or they are followed by a logic device, with a mutual monitoring and / or with the adjustment of the redundant output signals of the two
  • Computing device is designed as a single-board computer, in particular as a mini-PC.
  • a single-board computer is a computer system that includes all the electronic components necessary for operation a single circuit board are summarized.
  • only the power supply is the only one
  • Single-board computers can be programmed very flexibly, which means that the drive unit can be used flexibly.
  • the at least one computing device for direct control ie power supply to the drive without the interposition of a motor controller is programmed and set up.
  • the computing device then takes over the function of the motor controller or forms
  • At least one computing device and preferably both computing devices, thus form the power electronics for the electric drive and supply the electric drive and control the drive directly and without the interposition of a separately formed
  • the computing devices are preferably part of a control loop and regulate the motor current in particular
  • 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, with the computing device
  • Data transmission for example in a network and a higher-level control, is also conceivable. Furthermore, can Diagnostic functions are perceived. Due to the programming, it is possible to flexibly adapt all functions to the respective requirements.
  • 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.
  • 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.
  • 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 a human-machine cooperation by both computing devices.
  • the sensors can be used as distance measuring sensors,
  • Proximity sensors temperature sensor, humidity sensor and / or be designed 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 may be provided within the scope of the invention still further sensors.
  • the at least one computing device can be accommodated within the basic housing or in a housing housing arranged on the base housing.
  • Mounted 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.
  • an automation component in particular by a gripping, clamping, alternating, linear or pivoting unit, which has a
  • Automation component thus represents an embedded system in which the computing device is integrated into 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.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a
  • the automation component according to the invention in the form of a
  • Gripping unit 10 as it can be found in a human-robot cooperation (MRK) use.
  • FIG. 1 shows a gripping unit 10 according to the invention, which has a schematically indicated basic housing 12 and provided in the base housing 12 drive unit 14 with a drive 13 in the form of an electric motor.
  • the drive 13 drives a shaft 16 shown schematically, which is coupled in motion with two mutually to and away from each other movably arranged jaws 18.
  • a control unit 15 with two computing devices in the form of single-board computers 20, 22 is provided in the housing 12.
  • Single-board computer 20,22 checks for redundancy.
  • the two single-board computers 20, 22 are connected to each other via lines 26 for mutual monitoring.
  • Evaluation unit 24 can also be in one of
  • the single board computers 20, 22 are with a special one
  • Drive 13 are programmed and set up without the interposition of a motor controller.
  • the single-board computers 20, 22 thus form the power electronics for the drive 13 and directly control the motor current for the drive 13, i. they act directly on the current provided by a current source (not shown in the figure)
  • the gripping unit 10 has on the jaws 18 force measuring sensors 28 which measure the gripping force. Via data lines 30, the force-measuring sensors 28 are connected to the two single-board computers 20, 22. The measuring signals of the force measuring sensors 28 are thus from both single-board computers 20, 22nd
  • Encoder sensors 32 are provided whose output signals are supplied via data lines 34 to the single-board computers 20,22.
  • a sensor in the form of a camera module 36 is provided in the area between the two jaws 18.
  • the output signals of the camera module 36 are the two via data lines 38
  • a current measuring sensor 40 is provided in the power line 25, the output signals of which are supplied to the two single-board computers 20, 22 via the data lines 42.
  • the two output signals may also be provided a temperature sensor (not shown in the figure), the two output signals
  • Environmental sensors may be provided, in particular the
  • the two single-board computers 20,22 evaluate independently
  • Control signals resulting from a corresponding programming are supplied to the evaluation unit 24, which supplies the
  • 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 serves as the
  • Ethernet, WLAN or bus system can be established.
  • the two single-board computers 20, 22 can be accessed via the higher-level control or else via an external tablet.
  • Control of the two jaws 18 take place, but it can also maintenance functions, diagnostics, analysis,

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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 Automationskomponentesowie eine den Antriebansteuernde Steuereinheitumfasst, wobei die Steuereinheitwenigstens eine Recheneinrichtung umfasst, und wobeidie Antriebseinheit samt Antrieb, Steuereinheit und Recheneinrichtung in oder an einem Grundgehäuse der Automationskomponente angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit wenigstens eine Recheneinrichtung umfasst, diemit 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 Recheneinrichtung ablaufen.

Description

Antriebseinheit einer Automationskomponente , insbesondere einer Greif-, Spann- und Wechsel- oder Schwenkeinheit
Beschreibung
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.
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.
Aus dem Stand der Technik sind Greif- und Schwenkeinheiten bekannt, welche Steuereinheiten und davon separat
ausgebildete, Motorcontroller umfassen.
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.
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.
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.
Aus der US 2003/0050735 AI 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 AI ist ein redundanter, robotischer Manipulator bekannt der über ein Bussystem ein Feldgerät, beispielsweise einen Motor,
ansteuert .
Ferner besteht das Bedürfnis, Antriebseinheiten auch bei Mensch-Roboter-Kooperation (MKR) einsetzen zu können. Dazu werden besondere Voraussetzungen an die Antriebseinheiten gestellt. Die bekannten Antriebseinheiten sind nicht oder nur bedingt dazu geeignet, in einer solchen Mensch-Roboter- Kooperation (MKR) verwendet werden zu können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eingangs genannte Antriebseinheiten von Automationskomponenten bereitzustellen, die den genannten Nachteilen abhelfen und flexibel einsetzbar sind. Insbesondere soll eine
Antriebseinheit einer Automationskomponente vorschlagen werden, die in einer Mensch-Roboter-Kooperation (MKR)
Verwendung finden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Antriebseinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Dabei ist insbesondere 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. Die Erfindung kann ferner Verwendung in einer Mensch-Roboter- Kooperation (MKR) finden, wobei dann vorzugsweise zur
redundanten Datenverarbeitung zwei getrennte und prinzipiell unabhängig voneinander arbeitende Recheneinrichtungen
vorgesehen sind. Hierdurch 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.
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.
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.
Anders als bei bekannten Automationskomponente und
insbesondere bei bekannten Greif- und Schwenkeinheiten kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Recheneinrichtung zur direkten Ansteuerung, also Stromversorgung des Antriebs ohne Zwischenschaltung eines Motorcontrollers programmiert und eingerichtet ist. Die Recheneinrichtung übernimmt dann die Funktion des Motorcontrollers bzw. bildet dann
Motorcontroller. Wenigstens eine Recheneinrichtung, und vorzugsweise beide Recheneinrichtungen, bilden folglich die Leistungselektronik für den elektrischen Antrieb und versorgen den elektrischen Antrieb und steuern den Antrieb direkt und ohne Zwischenschaltung eines separat ausgebildeten
Motorcontrollers an; d.h. sie versorgen den elektrischen
Antrieb direkt mit dem Motorstrom und wirken also unmittelbar auf den von einer Stromquelle bereitgestellten Strom zur Bestromung des Antriebs ein. Es werden dann insbesondere auch keine von der Steuereinheit erzeugten Steuersignalen an andere Leistungskomponenten oder übergeordnete Steuerungen,
beispielsweise über entsprechende Steuerleitungen oder entsprechende Bus-Systeme zur Ansteuerung des Motorstroms, weiter gegeben. Die Implementierung des Motorcontrollers in die Recheneinheit wird erst dadurch möglich, dass die Recheneinheit mit einem entsprechenden Betriebssystem
eingerichtet ist. Aufgrund der Möglichkeit der vergleichsweise einfachen Programmierung der Recheneinrichtungen 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.
Die Recheneinrichtungen sind dabei vorzugsweise Teil eines Regelkreises und regeln den Motorstrom insbesondere in
Abhängigkeit der Position und/oder der Betriebspunkte der bewegten Teile oder der Höhe des Motorstroms, und/oder steuern 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 reduziert werden.
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.
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 .
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 .
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.
Die wenigstens eine Recheneinrichtung kann dabei innerhalb de 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.
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.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben und erläutert ist. Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer
erfindungsgemäßen Automationskomponente in Form einer
Greifeinheit 10, wie sie in einer Mensch-Roboter-Kooperation (MRK) Verwendung finden kann.
In der Figur 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.
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.
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 .
Anders als bei bekannten Automationskomponente ist - wie der Figur 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.
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.
Am Antrieb 13, bzw. an der Welle 16, sind zwei
Drehgebersensoren 32 vorgesehen, deren Ausgangssignale über Datenleitungen 34 den Einplatinencomputern 20,22 zugeführt werden .
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Auf die beiden Einplatinencomputer 20, 22 kann insbesondere über die übergeordnete Steuerung oder auch über ein externes Tablett zugegriffen werden.
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.

Claims

Patentansprüche
1. 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 Steuereinheit (15) wenigstens eine Recheneinrichtung (20, 22) umfasst, die 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 Recheneinrichtung (20, 22) ablaufen.
2. Antriebseinheit (14) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass sie eingerichtet (14) ist zur
Verwendung in einer Mensch-Roboter-Kooperation und 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 .
3. Antriebseinheit (14) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die wenigstens eine
Recheneinrichtung (20, 22) als Einplatinencomputer, insbesondere Mini-PC ausgebildet ist.
4. Antriebseinheit (14) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine
Recheneinrichtung (20, 22) zur direkten Ansteuerung des Antriebs (13) ohne Zwischenschaltung eines separat ausgebildeten Motorcontrollers programmiert und
eingerichtet ist.
5. Antriebseinheit (14) nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4,
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 .
6. 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 .
7. 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.
8. Antriebseinheit (14) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Auswertelogik (24) derart eingerichtet ist, dass durch die gegenseitige Überwachung der jeweilige Betriebszustand mit ausreichender
Wahrscheinlichkeit bekannt ist.
9. 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.
10. Antriebseinheit (14) nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, dass die Sensoren als Wegmesssensoren, Kraftmesssensoren (28), Drehgebersensoren (32),
Strommesssensoren (40), Näherungssensoren,
Temperatursensor, Feuchtesensor und/oder als Kameramodul (36) ausgebildet sind.
11. Automationskomponente (10), insbesondere Greif-, Spann-, Wechsel-, Linear- oder Schwenkeinheit, mit einer
Antriebseinheit (14) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche .
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