带有外部控制组件的处理系统的制作方法

1.本发明涉及一种处理系统，其具有承载至少一个处理装置的工业机器人，并具有工业机器人控制器，其中单独的处理装置具有处理工具和带有至少一个计算单元和至少一个无线电模块的电子组件，本发明还涉及一种运行这种处理系统的方法。


背景技术：

2.由de 10 2018 008 648 a1已知一种处理系统，其用于控制处理装置的无线电主控器与工业机器人控制器间隔布置。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于开发一种具有基本上普遍可用的处理装置的控制装置的处理系统。
4.该目的通过独立权利要求的特征得到了解决。为此，工业机器人控制器通过二进制信号接口与外部控制组件相连以进行双向通信。外部控制组件具有与处理装置的设计成信号和数据接口的形式的双向无线串行接口。处理装置和/或外部控制组件具有至少一个临时数据接口的接口面，其中，至少对于传入的数据而言，数据接口可以相对于信号接口锁定。在处理装置内，计算单元以硬联线的方式与至少一个基于力的传感器系统和/或至少一个基于行程的传感器系统相连。
5.在用于运行处理系统的方法中，当处理装置被定位在预定的空间位置时，工业机器人控制器通过信号接口向外部控制组件传输命令信号。外部控制组件通过信号和数据接口将应用数据从数据存储器传送到处理装置。处理装置借助于控制装置来设置控制路径的至少一个执行器。计算单元将控制路径的一组实际值与预定的额定值域进行比较。如果这些实际值中的每一个都在额定值域内，则无线电模块通过信号和数据接口向外部控制组件传输状态信号。外部控制组件将该状态信号作为许可信号通过信号接口传送给工业机器人控制器。
6.工业机器人控制器和处理装置的外部控制组件是两个控制器，它们通过二进制双向信号接口相互通信。通过这个信号接口，工业机器人控制器只传输命令信号，而外部控制组件只传输处理装置的状态信号。外部控制组件和处理装置具有无线的双向数据和信号接口。一方面，处理装置特定的流程程序的参数和命令通过这个串行信号和数据接口传输。另一方面，过程数据和状态信号从处理装置传输到外部控制组件。临时无线数据接口作为与外部控制组件和/或处理装置的操作者接口。通过这个双向数据接口，流程程序可以被传送到外部控制组件，并且压缩的数据可以从外部控制组件读出。在工业机器人控制器和/或外部控制组件的运行过程中，可以通过操作者接口仅读出数据。在这个时间间隔内，数据到外部控制组件的读入被阻止了。由于二进制信号接口的接口要求低，外部控制组件可以连接到不同制造商的工业机器人控制器。
7.当工业机器人的轴处于静止状态时，外部控制组件和处理装置进行运行。由工业
机器人控制器传输的启动信号启动外部控制组件的流程程序。在成功完成该流程程序后，处理装置输出一个状态信号，该状态信号通过外部控制组件作为许可信号传输给工业机器人控制器。在收到许可信号后，工业机器人控制器继续控制工业机器人的轴运动。
附图说明
8.本发明的进一步细节可以在从属权利要求和以下对示意性实施例的说明中找到。
9.图1：处理系统；
10.图2：处理装置；
11.图3：在部分拆除壳体时的处理装置；
12.图4：带有电子组件的壳体壳；
13.图5：处理系统的示意图。
具体实施方式
14.图1-5示出了处理系统10和其一些部件。处理系统10包括工业机器人20和布置在上面的处理装置50。工业机器人控制器40被用来控制工业机器人20。处理装置50，例如抓取装置50、枢转单元、转动单元、铣削主轴等，通过外部控制组件110来控制。在此，工业机器人控制器40通过信号接口41与外部控制组件110进行通信。
15.所示的工业机器人20是一个垂直关节臂机器人形式的6轴机器人。其具有rrr运动学形式的串行运动学结构。这包括三个旋转主轴21-23。该工业机器人20的主轴是a轴21、b轴22和c轴23。a轴21包括具有垂直旋转轴的旋转台24，其被布置在底座25上。作为第一个运动链环节，旋转台24支承可以围绕水平b轴22旋转，例如旋转210度的脚杆26。在脚杆26的末端是c轴23，作为同样具有水平旋转轴的关节，其承载膝杆27。膝杆27可以相对于脚杆26旋转，例如270度。
16.在该实施例中，工业机器人20的三个副轴31-33也被设计为旋转轴。第一个副轴31，即d轴31，包括可以围绕其纵轴旋转的支撑臂34，并支承在膝杆27的自由端。第二个副轴32是e轴32，围绕e轴以可以旋转例如270度的角度的方式安装了手杆35。手杆35带有可以旋转360度的角度的旋转板36，其以可围绕f轴33旋转的方式安装在f轴33上。处理装置50被布置在转盘36上。处理装置50可以直接或通过适配器支承在转盘36上。处理装置50的方向是通过副轴31-33来确定的。
17.在工业机器人20的运行过程中，通过对工业机器人20的各个轴21-23，31-33的适当控制，处理装置50可以在工作空间内行走几乎任何直线或曲线。工业机器人20的另一种结构，例如门式机器人、柱式机器人、极地机器人、scara机器人等形式也是可以想象的。这些工业机器人20可以有平移轴。例如，它们具有ttt、rtt或rrt运动学。工业机器人20也可以具有二维运动学。也可以想象工业机器人20被构造成三脚架、五脚架或六脚架。例如，这些都有平行运动学。
18.工业机器人控制器40例如是存储器可编程的控制器。这例如是模块化的结构，并布置在控制室42中，例如开关柜中。例如，在所述控制室42中可以设置一个或多个用于其他控制模块或附加功能模块的自由插槽。存储器可编程的控制器是具有独立于控制任务形成的内部布线的电气控制器。存储器可编程的控制器可以在线或离线编程。例如，在线编程可
以在学习程序中进行。离线编程例如可以是图形交互式编程。在这种编程中，在存储器可编程的控制器中产生或存储用于工业机器人20的流程程序。该流程程序例如控制工业机器人20的主轴和副轴的各个关节的运动。工业机器人控制器40的流程程序例如被设计为路径控制。例如，工业机器人20与工业机器人控制器40硬联线。通过这种联线，数据和信号在工业机器人20和工业机器人控制器40之间进行双向交换。在下文中，数据被理解为以正式的方式对信息进行的可重新解读的表示，其适合在过程中用于通信和处理。例如，这些是成组传输的信息包，其描述程序流程或控制程序流程。信号在下文中被理解为二进制信号。这些是数字信号，其中每个信号元素可以占有两个离散值中的一个。这样的信号，例如命令信号或状态信号，在该实施例中最多由四个字节组成。例如，工业机器人20的电源是通过数据来控制的。该电源例如是24伏或48伏的直流电源。工业机器人20的电源例如用于供应工业机器人20的所有驱动电机。此外，例如，在转盘36上设置有用于处理装置50的电源连接。
19.在工业机器人控制器40上布置有接口面43。该接口面43是信号接口41的一部分。二进制信号可以通过该接口面43在工业机器人控制器40和外部控制组件110之间双向传输。二进制信号的一个信号元素的两个状态例如是“零”和“一”。例如，信号交换是在机器语言层面上进行的。在该实施例中，工业机器人控制器40和外部控制组件110之间交换了最多12个不同的二进制信号。
20.图2和图3示出了作为处理装置50的抓取装置50的视图和俯视图，其中壳体51被部分切割。该抓取装置50包括电子组件61和处理工具71。在本实施例中，电子组件61和例如被设计成抓取工具71的处理工具71被布置和支承在抓取器壳体51中。抓取装置50也可以设计成电子组件61的部分被布置在一个单独的壳体中，例如与抓取工具71相邻。
21.在该实施例中，电子组件61被布置在抓取器壳体51的一个侧面区域。图4示出了夹持器壳体51的壳体壳52，电子组件61布置在其中。壳体壳52具有电缆孔53。电子组件61可以通过该电缆孔53通过直流电缆54连接到工业机器人20。通过该直流电缆61，电子组件61从工业机器人20供应得到例如上述电压值的未经调制的直流电压。
22.在本实施例中，电子组件61包括储能器62、计算单元63、存储单元64和无线电模块65。其还可以包括多个储能器62、计算单元63、存储单元64和/或无线电模块65。计算单元63和无线电模块65在此是抓取装置50的控制件101的一部分。储能器62是由例如直流电路中使用的电容器形成的。在抓取工具71出现高加速度的情况下，可以通过该储能器62向抓取工具71的驱动电机72提供额外的能量。通过这种方式，例如，可以减少工业机器人20上的消耗高峰的反馈效应。
23.如果有必要，电子组件61或其个别组件62-65的工作电压可以低于通过直流电缆54传输的电压。在这种情况下，电子组件例如包括额外的电压变压器。
24.计算单元63通过信号和/或数据线与无线电模块65以及电动马达72和抓取装置50的传感器系统73、74硬联线。例如，通过计算单元63和存储单元64，可以对通过抓取装置50的传感器系统73、74记录的数据进行评估和压缩。例如，经过压缩的数据可以提供关于抓取装置(50)或其部件的磨损的信息。
25.在本实施例中，无线电模块(65)具有发射器和接收器。例如，发射器和接收器都是为2.4千兆赫范围内的频率设计的。另一个频率范围，如5.8千兆赫，也是可以想象的。在这种情况下，这个范围内的各个相应接收器频率可以匹配于配对站的发送频率。施加到无线
电模块65的电压例如是3.1至4.2伏。由无线电模块65形成的双向接口面66例如是异步串行的。例如，在uart、蓝牙、wlan、无线等中使用的传输协议被用作传输协议。通过被设计为与外部控制组件110的点对点连接的信号和数据接口111传输的数据的周期时间例如小于5毫秒。这里的错误率例如是10-9
。通过信号和数据接口111传输的数据因此具有较低的延迟时间或延时。
26.在信号和数据接口111处，无线电模块65例如具有天线，该天线适合水平、垂直或交叉极化等传输的传输。在这种情况下，无线电模块65可以具有唯一的天线，其既用于发射也用于接收。也可以分别设置一个或多个单独的天线用于发射和接收。也可以想象，使单个天线可旋转和/或可转动。这样，在工业机器人20和/或抓取装置50在空间的运动中，天线的定向可以保持在空间的一个固定点上。也可以想象到将天线分组枢转。
27.抓取装置50可以有多个无线电模块65。这些模块例如具有不同的传输参数。其中一个无线电模块例如通过无线传输，另一个无线电模块例如通过wlan传输。在抓取装置50设计有例如两个不同的无线接口面66的情况下，第一个例如是处理侧的面向控制器的接口面66，第二个是处理侧面向操作者的接口面。
28.壳体壳52的壁55可以形成为至少在无线电模块65的区域内对高频辐射而言可透过。例如，它可以由非金属材料制成，如塑料、玻璃、复合材料等。也可以设想将天线或无线电模块65的天线布置在抓取器壳体51的外部。
29.控制件101与布置在抓取装置50中的调节器102电气连接。与调节器102一起，控制件101构成抓取装置50的控制装置103。在本实施例中，调节器102是驱动电机72。这是伺服电机形式的电动机72。在本实施例中使用的电动机72可以具有分解器形式的附带的编码器。使用译码器，例如在多圈(multi-turn)设计中，也是可以想象的。例如，译码器被设计成带有异步输出接口的组合编码器。通过这样的传感器，既可以输出电动机72的转速，也可以从一个参考点开始，输出电动机轴的绝对角度位置。该传感器的输出信号例如是具有4096个增量的数字信号。也可以设想输出模拟信号，例如在4毫安培和20毫安培之间的范围内。
30.在该实施例中，通过与力相关的传感器系统73，例如与抓取力相关的传感器系统73来监测传输到调节器102的电流。该传感器系统73例如是电流开关73。如果传输的电流超过一个预设的阈值，则调节器102的电流供应被限制或关闭。同时，这个电流开关73向计算单元63报告这个状态信号。
31.根据抓取装置50的设计，调节器102也可以是气动或液压阀，节流阀，电磁控制器等。例如，在气动或液压阀作为调节器102的情况下，通过设计成传感器的压力开关来检查通往阀门的管路中的压力。如果超过了一个阈值，控制阀就会关闭，并发出相应的状态信号。例如，如果调节器102被设计成节流阀，压力传感器可以被用作泄漏传感器。当泄漏量减少到阈值以下时，就会向计算单元63输出状态信号。
32.在图3的图示中，电动机72横向布置在抓取器壳体51中。该电动机具有输出小齿轮75，其与中间轴77的输入齿轮76啮合。在中间轴77上还有输出齿轮78。该输出齿轮78驱动蜗轴齿轮79，该蜗轴齿轮安装在蜗轴81上。在本实施例中，输出小齿轮75、输入齿轮76、输出齿轮78和蜗轴齿轮79是具有直齿部的正齿轮。它们多级地将输出小齿轮75的旋转转化为缓慢旋转。
33.蜗轴81上有蜗杆82，其与居中支承在夹持器壳体51中的蜗轮83相啮合。蜗轮83与
带直齿部的同步轮85位于一个共同的轴84上。这个同步轮85与两个反向运动的齿条86相啮合，该齿条分别是滑块87的一部分。因此，滑块87被强制引导与调节器102连接。例如，由于齿轮级的高总传动比和齿轮结构，抓取工具71的齿轮是自锁的。两个滑块87可以在夹持器壳体51中相互平行滑动。夹持器壳体51中的滑块87的滚动支承也是可以想象的。每个滑块87也可以由它自己的电动机72驱动。这些电动机72例如这样被控制，使得它们的转速和位置信息既被单独评估，也被联合评估。有了这种滑块87的浮动支承，然后例如就有可能在不改变工业机器人20的轴21-23，31-33的位置的情况下，抓取相对于抓取装置50偏离中心的物品1。
34.可以在至少一个滑块87和抓取器壳体51上布置与行程有关的传感器系统74，例如与抓取器行程有关的传感器系统74。例如，这是一个绝对路程测量系统。其例如包括编码的玻璃标尺。编码例如可以设计成格雷码。滑块87相对于夹持器壳体51的位置是通过照射玻璃刻度的光源和光学传感器来确定的。通过这种绝对路程测量系统74，滑块行程的末端位置和每个中间位置都可以在两个滑块行程方向上反复触及。这样的路程测量系统例如也可以用在气动或液压驱动的抓取装置50中。在通过真空或磁铁驱动的抓取装置50的情况下，例如可以使用电感式路程测量系统、激光测量系统等。在后一种情况下，使用电感式或电容式接近开关也是可以想象的。
35.在图1-3的图示中，每个滑块87都承载有执行器104。调节器102与一个或多个执行器104一起构成抓取设备50的调节装置105。本实施例中的单个执行器104是抓取爪88形式的抓取元件88。在抓取元件88为抓取爪88形式的一个实施例中，抓取工具71可以有两个、三个或三个以上的抓取爪88。在这种情况下，至少有两个抓取爪88被设计成可以相互移动。每个例如形成为l形的抓取爪88都有布置在抓取臂89上的抓取面91。两个抓取面91例如指向抓取装置50的中央横向平面。在该实施例中，每个抓取面91都是u形的。它朝分别另外的抓取面91的方向定向。作为抓取工具71所示的平行抓取器71的两个抓取臂89相互平行排列。本实施例中描述的平行抓取器71被设计成外部抓取器。然而，抓取工具71也可以设计成角状抓取器、针状抓取器、平行四边形抓取器等。可以设计成内部抓取器或外部抓取器。抓取工具71在此可以被设计用于力配合地和/或形状配合地容纳工件货物1。各个工件货物1例如是工件。例如，通过处理系统10从料仓输送到加工机器，或以相反的方向输送。工件货物1也可以是切削工具，例如铣刀、钻刀、锯刀等，其在机器一侧的工具容纳部和工具库之间被传送。也可以设想容纳其他类型的工件货物1。
36.例如，在形状配合地抓取的抓取工具71的情况下，光学传感器可以检测到工件货物1相对于抓取工具71的位置。这样的传感器如也可以额外地在力配合地设计的抓取工具71中使用。还可以设想，例如，在抓取臂89上布置压电传感器作为抓取力相关传感器系统73的一部分。例如，这些可以被设计成应变片。例如，一个或多个的执行器104与工件货物1一起构成抓取装置50的控制路径106。
37.所述致动器104也可以与气动或液压操纵的调节器102相结合。如果调节器102被设计成节流器，则执行器104例如被设计成吸盘。该吸盘可以力配合地贴靠到待容纳的工件货物1上。通过调节器102致动的吸盘构成了吸盘的抓取元件88。
38.在磁力驱动的抓取装置50中，执行器104例如是可以通过调节器102致动的提升板。这该提升板可以贴靠到工件货物1上。然后，执行器104例如在提升过程中与工件货物力
配合连接。
39.在图1和图5的图示中，外部控制组件110被布置在工业机器人20旁边。外部控制组件110包括控制柜112，其中布置有控制卡113、114。控制卡113、114也可以被布置在工业机器人控制器40的控制室42中。控制卡113、114通过信号接口41连接到工业机器人控制器40。如果有必要，这个二进制信号接口41也可以是无线的。例如，外部控制组件110的电源是由工业机器人控制器40提供的。然而，外部控制组件110的电源也可以形成为与工业机器人控制器40的电源电隔离。外部控制组件110的能量供应可以通过储能器，例如蓄电池来缓冲。
40.图5示出了带有接口41、111、117和外围设备130的处理系统10的示意图。外部控制组件110至少有一个串行接口面115。数据和信号可以通过这个接口面115与抓取装置50进行无线交换。这种交换是通过信号和数据接口111进行的。外部控制组件110具有用于此目的的无线电模块。该无线电模块的结构例如与结合抓取装置50说明的无线电模块65一样。外部控制组件110可以有另外的这样的无线电模块，用于与其他抓取装置50进行双向通信。例如，在这些无线电模块中，可以在各个相应对应的抓取装置50的方向上跟踪各个相应的天线。各个相应的偏振面例如与抓取装置50的偏振面相吻合。
41.在本实施例中，外部控制组件110具有无线数据接口117的另外的接口面116。该数据接口117与外部控制组件110和抓取设备50之间的无线信号和数据接口111不同，例如在频率范围和/或使用的传输协议方面。数据接口117的控制侧接口面116在下文中被称为控制侧面向操作者的接口面116。数据接口117是操作员侧的接口117。其只有在操作员侧外围设备130和控制组件110之间建立了数据连接后才存在。当外围设备130与数据接口117断开时，该临时数据接口117例如被关闭。切换，例如切换到诊断模式，也是可以想象的。诊断模式可以是永久性的。
42.外部控制组件110包括应用计算机和数据存储单元。该应用计算机例如有三个处理器。在实施例中，第一处理器的循环频率(taktfrequenz)为264兆赫，另一个处理器的循环频率为1.2千兆赫，第三个处理器的循环频率为1.6千兆赫。在这里，第一个提到的处理器例如可以用于外部直接控制。应用计算机的主板(plat ine)的尺寸例如为30毫米乘30毫米。其包括组件的高度例如为五毫米。应用计算机通过电缆与信号接口41的二进制接口面118以及信号和数据接口111和数据接口117的无线接口面115、116连接。在应用计算机和/或数据存储单元中例如处理和收集处理数据、事件数据和维护数据。发光二极管119被布置在外部控制组件110上，以显示应用计算机的工作状态。此外，外部控制组件110上还设置了用于有线数据和信号传输的附加连接部121。
43.连接到应用计算机的非易失性数据存储单元是电缓冲的，其存储容量例如是两次512兆字节。在本实施例中，其有8个引脚。其尺寸例如为8毫米乘5.3毫米乘2毫米。
44.在本实施例中，还可以使用应用计算机和更高容量的数据存储单元。因此，例如，操作系统和/或用于抓取装置50的存储器可编程控制器可以安装在应用计算机中。例如，该操作系统是实时操作系统。
45.为了对外部控制组件110进行编程和读出存储的数据，例如使用市售的可移动计算机130作为外围设备130。该计算机130具有无线数据接口117的接口面131。这里描述的外部控制组件110和外围设备130之间的数据接口117例如也可以在外围设备130和抓取装置50之间设置。在后一种情况下，计算机130然后通过上述处理侧面向操作者的接口面与抓取
设备50进行通信。通过外围设备130，信号接口41可以在数据接口117的运行期间被阻断。例如，在从外围设备130向外部控制组件110传输数据期间，可以阻止从工业机器人控制器40到抓取装置50的启动命令。
46.计算机130例如可用于在处理系统10的主要时间内为抓取装置50创建一个流程程序。该程序是与操作者例如以图形方式互动创建的。在处理系统10静止期间，也可以考虑直接使抓取装置50进行学习。创建的流程程序从计算机130以无线方式传输到外部控制组件110。取决于数据接口117的结构，这种传输要么直接从计算机130到外部控制组件110，要么从计算机130通过抓取装置50到外部控制组件110。例如，单独的流程程序是专门为唯一的抓取设备50和要抓取的工件货物1创建的。
47.数据接口117相对于信号接口41锁定，用于向外部控制组件110传输数据。在抓取装置50运行期间，没有数据可以从外围设备130传输到外部控制组件110。然而，在抓取设备50的主要时间内，存储在外部控制组件110中的数据可以通过操作者侧的数据接口117借助于外围设备130读出。在此，例如错误记录、运行时间和静止时间以及磨损参数可以被传送到外围设备130。
48.外部控制组件110可以具有对数据网络的网络访问通道。例如，这可用于从抓取装置50和/或外部控制组件110的制造商向外部控制组件110传输当前数据。还可以设想通过网络访问通道例如查询运行或维护数据。
49.在抓取装置50被连接到工业机器人20上之后，抓取装置50通过信号和数据接口111向外部控制组件110传输设备特定信号。外部控制组件110将当时有效的应用程序分配给该编码，并从数据存储单元加载。该应用程序例如包括通过抓取装置50对预定的工件货物1进行抓取操作的所有数据和命令。
50.在处理系统10的运行过程中，工业机器人20例如将抓取装置50移动至要抓取的工件货物1上方。例如，抓取装置50的抓取元件88是打开的。
51.一旦抓取装置50通过工业机器人20移动到预定位置，工业机器人控制器40就会向外部控制组件110发送关闭抓取装置50的命令信号。该命令信号通过信号接口41以二进制信号的形式传输。在外部控制组件110中，该切换命令触发了连接到工业机器人20的抓取装置50的特定关闭程序的程序启动。在关闭程序中，例如为抓取元件88的加速度和速度，抓取元件88对工件货物1的预定挤压力确定了参数，以及为抓取元件88在关闭状态下的位置确定了额定值和相关公差范围。根据这些参数，通过外部控制组件110确定电动机72在一段时间内所需的电动机72的电流、电动机72的电流限制阈值以及路程测量系统的公差范围。这些数据通过无线串行信号和数据接口111传送到抓取装置50。
52.在抓取装置50中，来自外部控制组件110的数据通过无线电模块65的接收部分被接收。控制装置103的控制部件101启动致动器102并控制致动器102的运动。电动机72通过其输出小齿轮75和下游传动装置转动同步轮85。同步轮85使齿条86相对于夹持器壳体51移动，以便抓取元件88相互接近。调节器102由此移动执行器104。在执行器104移动期间，绝对路程测量系统74跟踪执行器104的位置。在计算单元63中，抓取器行程相关的传感器系统74将例如与路程成比例的模拟输出信号转换为数字数据值。这些数字值通过无线电模块65传送到外部控制组件110。例如，如果在外部控制组件110中确定与位置变化的时间进程有关的偏差，则电动机72的转速例如就会提高或减降低。这是通过改变的数据完成的，这些数据
通过信号和数据接口111从外部控制组件110传输到抓取装置50。
53.一旦抓取元件88接触到工件货物1，进一步调整电动机72所需的电流就会增加。当超过预设的极限电流值时，例如被设计成电流开关73的与抓取力有关的传感器系统73发出一个信号脉冲。电机电流被限制或关闭。当与抓取力相关的信号被触发时，通过计算单元63检查抓取装置50的与抓取行程相关的状态。控制路径106的实际值阵列与外部控制组件110给定的额定值域进行比较。额定值域的维度和数值阵列的值的数量例如对应于经检测的不同物理值的数量。在其中检测与力有关的值和与位移有关的值的本实施例的情况下，额定值域有两个维度。对于抓取装置50的关闭，测试值的值阵列也可以有两个以上的值。这样，额定域的维度也大于两个。额定域的维度在此可以大于或等于被询问的传感器系统的数量。
54.在抓取装置50的计算单元63中，在所述信号脉冲期间将绝对路程测量系统的实际值与抓取位置的额定值及其公差范围进行比较。如果绝对路程测量系统74的实际位置在额定位置周围的规定公差范围内，则电流开关73的信号被转发给外部控制组件110。该状态信号可以与抓取装置50的进一步数据一起被整合到数据集中。抓取装置50以预定的抓取力抓取了工件货物1。外部控制组件110通过信号接口41将该状态信号作为二进制信号转发给工业机器人控制器40。抓取过程就完成了。在收到这个状态信号后，工业机器人控制器40可以继续工业机器人20的程序流程。
55.如果在切换电流开关73时，绝对路程测量系统74的实际值超出了路径位置额定值周围的公差范围，进一步的抓取过程例如被中断，并向外部控制组件110传送错误信息。在经过例如操作员方面的检查和/或纠正后，可以继续进行程序流程。
56.与抓取力相关的传感器系统73也可以输出模拟输出信号，例如四到二十毫安培。在这种情况下，也为该传感器系统73确定一个额定值，其例如在所属的公差范围内。例如，如果电机电流增加到公差范围内的数值，那么在计算单元63中也会进行行程位置的额定值/实际值比较，如上所述。在这个评估之后，成功抓取工件货物1的状态信号或者错误信息被传送到外部控制组件110。其余的流程如上所述地进行。
57.工业机器人20将被抓取装置50抓起的工件货物1例如移动到卸载位置。在那里，工件货物1例如被放置在底座上。工业机器人控制器40向外部控制组件110发送一个二进制命令信号。这是打开抓取装置50的命令。
58.在外部控制组件110中调用分配给特定抓取装置50的释放任务的流程程序。打开抓取装置50的过程参数被计算出来，并通过无线信号和数据接口111传送给抓取装置50。这些过程参数例如包括电动机72在启动、运行和制动时的转速。此外，还传输了路程测量系统针对打开位置的额定值和相关的公差域。
59.在抓取装置50的控制装置103中，通过控制元件101驱动调节器102。调节器102调整执行器104。两个抓取元件88相互远离。绝对路程测量系统74通过计算单元63、无线电模块65以及信号和数据接口111将各自的位置传送到外部控制组件110。工件货物1被释放。在抓取元件88的运动过程中，抓取装置50的计算单元63不断地将绝对路程测量系统74的实际位置与预定的额定值进行比较。只要绝对路程测量系统74的实际值在预定额定值周围的所述公差范围内，电动机72的电源就会减少并关闭。在这种情况下，实际值阵列包括一个值。额定域的维度为一。当实际值阵列在额定域内时，抓取装置50的计算单元63通过无线信号
和数据接口111向外部控制组件110传输二进制状态信号。该状态信号由外部控制组件110作为二进制信号通过信号接口41传递给工业机器人控制器40。工业机器人控制器40对该信号的确认结束了外部控制组件110的流程程序。抓取元件88被打开。工业机器人控制器40现在可以进一步移动工业机器人20，例如，拿起另外的工件货物1。
60.当使用气动或液压操纵的抓取装置50时，在关闭过程中也会对例如两个传感器系统的输出进行比较，这两个传感器系统的输出由不同的物理变量控制。这种比较发生在抓取装置50的计算单元63中。例如，二进制压力开关传感器或具有公差范围的模拟压力传感器和具有公差范围的模拟绝对路程测量系统被询问。只有当两个询问结果同时在指定的额定域内时，关于成功关闭的状态信号才会被传送到外部控制组件110。该状态信号作为许可信号从外部控制组件110传输到工业机器人控制器40。在关闭过程中，路程测量系统的当前值通过信号和数据接口111以数字方式传输到外部控制组件110。
61.当打开这种抓取装置50时，抓取元件88的当前实际位置也被传送到外部控制组件110。在抓取装置50的计算单元63中，针对打开的抓取装置，将绝对路程测量系统74与预设值进行额定值-实际值比较。只要实际值在公差范围内，就会向外部控制组件110传送一个相应的信号。在这种情况下，控制路径106例如只包括抓取元件88。
62.当使用设计为吸力抓取器的抓取装置50时，在抓取工件货物1时例如真空传感器和绝对位移测量系统被评估。当工件货物1被成功抓取时，对状态信号的评估和转发是如上所述进行的。当吸力抓取器被打开时，在这种情况下只有绝对路程测量系统74的比较结果与打开的吸力抓取器的额定位置进行比较。一旦吸力抓取器达到这个位置，工业机器人20就会被释放以进行运动。
63.例如，当通过磁力抓取器拾取工件货物1时，磁力电流和光学传感器作为比较变量被评估。在这里，例如，光学传感器被用作与抓取器行程相关的传感器系统74。当磁力抓手被释放时，例如通过光学传感器的数据来确定工业机器人20的许可情况。
64.外部控制组件110也可以是自学性的。例如，新的预定值可以从处理装置50的数据和信号的反馈中确定。当程序被再次调用时，流程程序就可以以新的预定值来使用。例如，可以从与力相关的传感器系统73随时间变化的实际梯度中为力变化确定新预定值，例如，用于脉冲减少。例如，在接触工件货物1之前匹配电机电流的减少曲线。
65.当处理装置50被更换时，新的处理装置50基于其编码被外部控制组件80识别。其余的程序如上所述。
66.各个实施方案的组合也是可以想象的。
67.附图标记说明
68.1 工件货物
69.10 处理系统
70.20工业机器人
71.21a-轴
72.22b-轴
73.23c-轴
74.24 旋转台
75.25 底座
76.26 脚杆
77.27 膝杆
78.31副轴，d轴
79.32副轴，e轴
80.33副轴，f轴
81.34 支撑臂
82.35 手杆
83.36 旋转板
84.40 工业机器人控制器
85.41 信号接口
86.42 控制室
87.43 接口面
88.50处理装置，抓取装置
89.51壳体，抓取器壳体
90.52 壳体壳
91.53 电缆孔
92.54 直流电缆
93.55(52)的壁
94.61 电子组件
95.62 储能器
96.63 计算单元
97.64 存储单元
98.65 无线电模块
99.66接口面，处理侧的面向控制器的接口面
100.71处理工具、抓取工具、平行抓取器
101.72驱动电机，电动机
102.73与力相关的传感器系统，电流传感器，电流开关
103.74与行程相关的传感器系统，绝对路程测量系统
104.75 输出小齿轮
105.76 输入轮
106.77 中间轴
107.78 输出轮
108.79 蜗轴轮
109.81 蜗轴
110.82 蜗杆
111.83 蜗轮
112.84 轴
113.85 同步轮
114.86 齿条
115.87 滑块
116.88抓取元件，抓取爪
117.89 抓取臂
118.91 抓取面
119.101 控制件
120.102 调节器
121.103 控制装置
122.104 执行器
123.105 调节装置
124.106 控制路径
125.110 外部控制组件
126.111 信号和数据接口
127.112 控制柜
128.113 控制卡
129.114 控制卡
130.115用于(111)的串行接口面
131.116接口面，控制侧面向操作者的接口面
132.117数据接口，操作员接口
133.118 二进制接口面
134.119 发光二极管
135.121 连接部
136.130外围设备，计算机
137.131接口面

技术特征：
1.处理系统(10)，所述处理系统具有承载至少一个处理装置(50)的工业机器人(20)，并具有工业机器人控制器(40)，其中单独的处理装置(50)具有处理工具(71)和带有至少一个计算单元(63)和至少一个无线电模块(65)的电子组件(61)，其特征在于，-工业机器人控制器(40)通过二进制信号接口(41)与外部控制组件(110)相连，以实现双向通信，-外部控制组件(110)具有与处理装置(50)的被设计为信号和数据接口(111)的双向无线串行接口，-处理装置(50)和/或外部控制组件(110)具有至少一个临时数据接口(117)的接口面(116)，其中，至少对于传入的数据而言，数据接口(117)能够相对于信号接口(41)锁定，并且-在处理装置(50)内，计算单元(63)以硬联线的方式与至少一个基于力的传感器系统(73)和/或至少一个基于行程的传感器系统(74)相连。2.根据权利要求1所述的处理系统(10)，其特征在于，所述处理装置(50)具有至少一个与力相关的传感器系统(73)和至少一个与行程相关的传感器系统(74)。3.根据权利要求1所述的处理系统(10)，其特征在于，电子组件(61)布置在处理装置(50)的壳体(51)中。4.根据权利要求1所述的处理系统(10)，其特征在于，外部控制组件(110)包括数据存储器，用于存储多个处理装置特定的应用流程。5.根据权利要求4所述的处理系统(10)，其特征在于，数据存储器的内容可通过外围设备(130)改变，该外围设备通过临时数据接口(117)向外部控制组件(110)传输数据。6.用于运行根据权利要求1所述的处理系统(10)的方法，-其中，当处理装置(50)被定位在预定的空间位置时，工业机器人控制器(40)通过信号接口(41)向外部控制组件(110)传输命令信号，-其中外部控制组件(110)通过信号和数据接口(111)将应用数据从数据存储器传送到处理装置(50)，-其中处理装置(50)借助于控制装置(103)来设置控制路径(106)的至少一个执行器(104)，-其中计算单元(63)将控制路径(106)的一组实际值与预先确定的设定值域进行比较，-其中如果这些实际值中的每一个都在额定值域内，则无线电模块(65)通过信号和数据接口(111)向外部控制组件(110)发送状态信号，以及-外部控制组件(110)通过信号接口(41)将所述状态信号作为许可信号传输给工业机器人控制器(40)。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于-其中，处理装置(50)向外部控制组件(110)传输装置特定的编码，并且-其中，外部控制组件(110)向处理装置(50)分配取决于其编码的应用流程。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，从工业机器人控制器(40)传输到外部控制组件(110)的所有信号是用于启动应用流程的命令信号。9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，从外部控制组件(110)传送到工业机器人控制器(40)的所有信号是处理装置(50)的状态信号。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，-实际值阵列通过信号和数据接口(111)传送到外部控制组件(110)，-其中，外部控制组件(110)对记录的数据进行压缩，以及-其中，外部控制组件(110)由此为应用流程的重复来确定对预定值的改变。

技术总结
本发明涉及一种处理系统，其具有承载至少一个处理装置的工业机器人，并具有工业机器人控制器，其中单独的处理装置具有处理工具和带有至少一个计算单元和至少一个无线电模块的电子组件，本发明还涉及一种运行这种处理系统的方法。工业机器人控制器通过二进制信号接口与外部控制组件相连，以实现双向通信的目的。外部控制组件具有与处理装置的被设计为信号和数据接口的双向无线串行接口。处理装置和/或外部控制组件具有至少一个临时数据接口的接口面，其中，至少对于传入的数据而言，数据接口可以相对于信号接口锁定。在处理装置内，计算单元以硬联线的方式与至少一个基于力的传感器系统和/或至少一个基于行程的传感器系统相连。凭借本发明，开发了一种具有基本普遍适用的处理装置控制装置的处理系统。用的处理装置控制装置的处理系统。用的处理装置控制装置的处理系统。


技术研发人员：马丁
受保护的技术使用者：京特
技术研发日：2021.12.19
技术公布日：2023/9/23