(57)【要約】【課題】柔軟性に優れ同時に信頼性に優れた複合装置のための制御方法を提供する。【解決手段】方法では、それぞれ多次元の作業運動および／またはハンドリング運動を行なうための直列および／または並列配置された複数の多軸ハンドリング装置（１）と、対象物（３）を一緒に運ぶための少なくとも１つの搬送装置（２）とからなる複合装置が柔軟性よくかつ最適に制御される。ハンドリング装置（１）が、それぞれ運ばれる対象物（３）の拾上げ、加工および降ろしのために設けられている。本発明によれば、一緒に運ばれる対象物（３）の１つ以上の搬送装置（２）におけるハンドリング装置装置（１）の多次元の運動系列のための案内値が、例えば印刷機、製紙または圧延設備等におけるように同期動作をともなう分散された多軸システムにおける案内値のようにモデル化される。【選択図】図８
2010036334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ多次元の作業運動および／またはハンドリング運動を行なうための直列および／または並列配置された複数の多軸ハンドリング装置（１）と、ハンドリング装置（１）に沿って対象物（３）を搬送するための少なくとも１つの搬送装置（２）とからなる複合装置のための制御方法であって、ハンドリング装置（１）はそれぞれの搬送される対象物（３）の拾上げ、加工および降ろしのために設けられているものにおいて、
それぞれのハンドリング装置のための多次元の作業運動および／またはハンドリング運動の運動系列のための案内値が、例えば印刷機、製紙設備または圧延設備等における如き同期動作をともなう多軸用途のための案内値のようにモデル化されることを特徴とする制御方法。
【請求項２】
案内値が、それぞれの搬送装置（２）の位置センサ実際値（ＤＧ）、実際軸（ｒＡ）の実際値または目標値、または仮想軸（ｖＡ）の実際値または目標値であることを特徴とする請求項１記載の制御方法。
【請求項３】
位置センサ（２４）の位置センサ信号（ＤＧ）に基づくそれぞれの搬送装置（２）の案内値を検出するために、相応の技術的機能をモデル化する技術オブジェクト（ＴＯ）の形式でセンサオブジェクト（ＧＯ，ＧＯ１−ＧＯｎ）が設けられていることを特徴とする請求項２記載の制御方法。
【請求項４】
ハンドリング装置（１）の多軸の運動系列を構成するために、軌道補間のための相応の機能をモデル化する技術オブジェクト（ＴＯ）の形式で軌道オブジェクト（ＢＯ，ＢＯ１−ＢＯｎ）が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の制御方法。
【請求項５】
軌道オブジェクト（ＢＯ，ＢＯ１−ＢＯｎ）および少なくとも１つのセンサオブジェクト（ＧＯ，ＧＯ１−ＧＯｎ）が同じ制御システム（４）上において構成されることを特徴とする請求項４記載の制御方法。
【請求項６】
軌道オブジェクト（ＢＯ，ＢＯ１−ＢＯｎ）および少なくとも１つのセンサオブジェクト（ＧＯ，ＧＯ１−ＧＯｎ）が異なる分散配置された制御装置（４１−４３）上において構成され、
それぞれのセンサオブジェクト（ＧＯ，ＧＯ１−ＧＯｎ）によって供給される案内値が、アイソクロナス通信システム（ＢＵＳ）を介して、分散配置された制御装置（４１−４３）に伝達され、
伝達時に発生する通信遅時間がそれぞれの案内値において値外挿法を介して補償されることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の制御方法。
【請求項７】
それぞれのハンドリング装置（１）に運動学上の終点（ＫＥＰ）において終点座標系が割り当てられ、終点座標系が基礎座標系（ＢＣＳ）に対して座標変換を介して関連づけられていて、かつそれぞれの軌道オブジェクト（ＢＯ，ＢＯ１−ＢＯｎ）の部分であることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の制御方法。
【請求項８】
それぞれの搬送される対象物（３）に対象物座標系（ＯＣＳ）が割り当てられ、対象物座標系（ＯＣＳ）が基礎座標系（ＢＣＳ）に対して関連づけられていて、かつそれぞれの移動される搬送装置（２）と一緒に移動されることを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載の制御方法。
【請求項９】
１つの搬送装置（２）に属するそれぞれのセンサオブジェクト（ＧＯ，ＧＯ１−ＧＯｎ）、１つの実際軸（ｒＡ）に属する技術オブジェクト（ＴＯ）または１つの仮想軸（ｖＡ）に属する技術オブジェクト（ＴＯ）が案内値の割り当てのために個別にそれぞれの軌道オブジェクト（ＢＯ，ＢＯ１−ＢＯｎ）に接続可能であることを特徴とする請求項４乃至８の１つに記載の制御方法。
【請求項１０】
それぞれの軌道オブジェクト（ＢＯ，ＢＯ１−ＢＯｎ）と、１つの搬送装置（２）に属するそれぞれのセンサオブジェクト（ＧＯ，ＧＯ１−ＧＯｎ）、１つの実際軸（ｒＡ）に属する技術オブジェクト（ＴＯ）または１つの仮想軸（ｖＡ）に属する技術オブジェクト（ＴＯ）との相互接続が動作中において固定であることを特徴とする請求項９記載の制御方法。
【請求項１１】
それぞれの軌道オブジェクト（ＢＯ，ＢＯ１−ＢＯｎ）と、１つの搬送装置（２）に属するそれぞれのセンサオブジェクト（ＧＯ，ＧＯ１−ＧＯｎ）、１つの実際軸（ｒＡ）に属する技術オブジェクト（ＴＯ）または１つの仮想軸（ｖＡ）に属する技術オブジェクト（ＴＯ）との相互接続が動作中において変更可能または切換可能であることを特徴とする請求項９記載の制御方法。
【請求項１２】
それぞれ多次元の作業運動および／またはハンドリング運動を実行するための直列および／または並列配置された複数の多軸ハンドリング装置（１）と、ハンドリング装置（１）に沿って対象物（３）を搬送するための少なくとも１つの搬送装置（２）とからなる複合装置の機能をモデル化するための技術オブジェクト（ＴＯ）からなるマシン読取可能な形で記憶されたモデル（ＭＯＤ）を有するデータ記憶媒体であって、モデル（ＭＯＤ）が、リアルタイムでプロセッサ支援の制御システム（４）上で請求項１乃至１１の１つに記載の制御方法を実施するために設けられているデータ記憶媒体。
【請求項１３】
それぞれ多次元の作業運動および／またはハンドリング運動を実行するための直列および／または並列配置された複数の多軸ハンドリング装置（１）と、ハンドリング装置（１）に沿って対象物（３）を搬送するための少なくとも１つの搬送装置（２）とからなる複合装置のための制御システムであって、ハンドリング装置（１）はそれぞれの搬送される対象物（３）の拾上げ、加工および降ろしのために設けられているようになってものにおいて、
制御システムが、請求項１乃至１１の１つに記載の制御方法を実施するための複合装置の機能をモデル化するための技術オブジェクト（ＴＯ）からなるマシン読取可能な形で記憶されたモデル（ＭＯＤ）を構成するためのプロセッサ支援手段を有することを特徴とする制御システム。
【請求項１４】
制御システムが、それぞれ１つのハンドリング装置（１）に割り当てられかつ通信システム（ＢＵＳ）を介して接続された複数の制御装置（４１−４３）を含み、制御システムが値外挿法を介する通信遅れ時間の補償のための補償手段を有することを特徴とする請求項１３記載の制御システム。
【請求項１５】
それぞれ多次元の作業運動および／またはハンドリング運動を行なうための直列および／または並列配置された複数の多軸ハンドリング装置（１）と、ハンドリング装置（１）に沿って対象物（３）を搬送するための少なくとも１つの搬送装置（２）と、請求項１３又は１４記載の制御システム（４）とからなる複合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、それぞれ多次元の作業運動および／またはハンドリング運動を実行するための直列および／または並列配置された複数の多軸ハンドリング装置と、ハンドリング装置に沿って対象物を搬送するための搬送装置とからなる複合装置の制御方法に関する。ハンドリング装置はそれぞれの搬送対象物の拾上げ、加工および降ろしのために設けられている。
【０００２】
更に本発明は、複数の多軸ハンドリング装置および搬送装置からなる複合装置の機能をモデル化するための技術オブジェクトからなるマシン読取可能な形で記憶されたモデルを有するデータ記憶媒体に関する。
【０００３】
更に本発明は、この種の複合装置のための制御システムならびにこの種の制御システムを備えた複合装置に関する。
【背景技術】
【０００４】
前記ハンドリング装置は、とりわけロボット、すなわち多くの分野にわたって使用可能な多数の軸を有する運動自動機械である。機械軸の運動は自由にプログラム可能であり、場合によってはセンサ誘導されている。運動はそれぞれのハンドリング装置もしくはハンドリング装置の駆動制御装置に伝達される案内値に基づいて制御装置される。軸は並進軸および／または回転軸である。
【０００５】
考察されるハンドリング装置は、対象物の拾上げおよび降ろしを行なうための受入部、または工具、治具またはその他の製造手段を保持するための受入部を装備することができる。この種のハンドリング装置は、ハンドリング、製造、加工または自動化の課題を遂行することができる。ハンドリング装置の形態に応じて、例えば円筒面のような面、または３次元の動作空間内において運動が行なわれる。他の公知のハンドリング装置は、例えば２次元または３次元で動作するデルタピッカーまたはローラピッカーの如きいわゆるピッカー（Ｐｉｃｋｅｒ）またはＳＣＡＲＡロボットと呼ばれる水平多関節アームロボットである。ピッカーは、とりわけ、例えばプラリーネ、パン類、筆記用具、医療製品などの包装対象物の包装のために使用される。対象物は、製品、半製品、ばら売りの商品、組立部品、あるいは商品生産の枠内で生じる他の中間生成物である。
【０００６】
搬送装置は、例えばコンベヤベルト、ころコンベヤ、ターンテーブルなどである。この種の搬送装置はコンベヤとも呼ばれる。これらは、典型的には、例えば標準モータにより一定速度で駆動される。典型的には対象物がコンベヤラインに沿って移動される。更に、搬送装置は、例えば回転センサのような位置エンコーダを備えている。検出されたセンサ信号に基づいて移動対象物の軌道位置および／または速度を導き出すことができる。移動対象物のそれぞれの移動位置もしくはそれぞれの速度の決定は、例えば信号技術的またはデータ技術的にセンサに接続されている制御装置により行なわれる。代替として、対象物のそれぞれの移動位置および／または速度は、制御装置に接続されている光学式の測定システムを介して検出可能である。それには、搬送装置上にて運ばれる対象物の正確な通過を検出するための光電センサも含まれる。
【０００７】
しばしば１つ以上の搬送装置を有する複合装置において１つ以上のハンドリング装置が作業する。ハンドリング装置は、搬送装置に関連して次のように配置されている。すなわち、それぞれのハンドリング装置が、１つの割り当てられた搬送装置からの対象物のみを、または複数の搬送装置からの複数の対象物を受け入れることができるように配置されている。ハンドリング装置の制御のために共通な制御システムが存在することができる。このような制御システムは、分散配置されかつ通信システムを介して接続された複数の制御装置を有することができる。このような制御装置は、いわゆる「モーションコントロール」機能を有するマシンコントローラであってよい。この種の制御装置は、適切な操作座標を、機械軸運動のための案内値として、それぞれのハンドリング装置、すなわちハンドリング装置の例えばモータの如き相応のアクチュエータの電気制御のための駆動装置に伝達する。制御は、代替または追加として、空気圧式または液圧式の手段で行なうことができる。
【０００８】
ハンドリング装置および搬送装置からなる今日公知の複合装置においては、それぞれの搬送装置のセンサ信号が直接に制御装置によって読み取られる。この制御装置はそれに接続されているハンドリング装置の制御のためにセンサ信号を必要とする。場合によっては複数の制御装置におけるセンサ信号の多重結合も必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
冒頭に述べた如き従来技術から出発して、本発明の課題は、柔軟性に富み同時に信頼性の優れたこの種の複合装置のための制御方法を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の課題は、適切なデータ記憶媒体ならびに適切な制御システムを提供することにある。
【００１１】
更に、本発明の課題は、多数のハンドリング装置およびこの種の制御システムからなる複合装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の課題は、方法に関しては、請求項１の特徴により解決される。有利な方法の変形は従属請求項２乃至１１に示されている。
【００１３】
更に、本発明の課題は、データ記憶媒体に関しては請求項１２の特徴により解決され、制御システムに関しては請求項１３の特徴により解決され、そしてハンドリング装置、搬送装置およびこの種の制御システムからなる複合装置に関しては請求項１５の特徴により解決される。
【００１４】
本発明によれば、それぞれのハンドリング装置のための多次元の作業運動および／またはハンドリング運動の運動系列のための案内値が、例えば印刷機、製紙または圧延設備等における如き同期動作をともなう多軸用途のための案内値のようにモデル化される。
【００１５】
本発明の本質は、多数の軸による分散させられた同期動作の１つまたは複数の案内値のための公知のモデル化を、異なったまたは分散させられた制御システム上で実行されるハンドリング装置の多次元の運動と１つまたは複数の搬送装置の移動との同期化に応用したことにある。
【００１６】
それによって、案内値が、局所的な用途の場合と同様に、分散させられた制御システムにおいても、個々のハンドリング装置の運動系列機能のために任意に頻繁に利用可能である。コンベヤ実際値をたびたび読み取ることはもはや必要でない。更に、該当するセンサの付加的なケーブル配線がもはや必要でない。
【００１７】
有利な方法の変形によれば、案内値は、それぞれの搬送装置の位置検出器実際値、実際の軸の実際値または目標値、または仮想的な計算上の軸の実際値または目標値である。
【００１８】
この場合の特別な利点は、仮想軸の間挿を介して、多軸用途における分散可能な同期動作に関する熟知されたメカニズムを利用できることにある。それによって、例えば多軸用途のためのシーメンス社の型式ＳＩＭＯＴＩＯＮの制御装置において使用可能であるように機能範囲が著しく拡大する。他の利点は、例えば１つのセンサの故障時におけるように異なる案内値の間で切換を行なうことができることにある。
【００１９】
他の有利な方法の変形によれば、位置センサの位置センサ信号に基づくそれぞれの搬送装置の案内値を検出するために、当該技術的機能をモデル化する技術オブジェクトの形でセンサオブジェクトが設けられている。
【００２０】
この種の技術オブジェクトは使用者にアクチュエータおよびセンサに対する技術的視点を提供し、これらに関する技術的機能を使用可能にする。技術オブジェクトは、主として、例えばシーメンス社の型式ＳＩＭＯＴＩＯＮの駆動制御装置におけるように、制御システムのプロセッサユニット上にてリアルタイムで実行されるソフトウェアモジュールである。これらのモジュールは、それぞれの入力インターフェースおよび出力インターフェースを介して、ここでの自動化の課題のためにパラメータ化可能である。
【００２１】
この種のセンサオブジェクトを規則どおりにパラメータ化して相互接続するならば、当該自動化の課題の実行のために、出力側の案内値を任意のハンドリング装置に割り当てることができる。
【００２２】
搬送装置に対する多軸のハンドリング装置の運動系列のために、軌道補間のための相応機能を同時に運動系列とともに案内値に対して用意する技術オブジェクトの形で軌道オブジェクトが使用されるならば、とりわけ有利である。順次の軌道運動の設定もしくはプログラミング可能性および案内値の切換可能性ならびにそれにともなうそれぞれの他の搬送装置への軌道運動のあり得る割り当て可能性によって、それぞれの選択された搬送装置においてハンドリング装置の柔軟性のある運動系列が与えられる。それにより、例えば搬送装置によって搬送される対象物に対する個々のハンドリング装置の運動も補い合い、または交代し合う。これは異なる制御装置上でハンドリング装置の制御を実行する場合にもそうである。
【００２３】
したがって、１つの搬送装置において自動化の課題を実行する１つのハンドリング装置が隣接する搬送装置における故障したハンドリング装置の自動化の課題を引き受けるとよい。それによって、複合装置における柔軟性およびこの種の複合装置の可用性が著しく向上する。
【００２４】
軌道オブジェクトおよび少なくとも１つのセンサオブジェクトが同じ制御システム上において構成されるとよい。
【００２５】
制御システムが分散配置された制御装置を有する場合には、軌道オブジェクトおよび少なくとも１つのセンサオブジェクトが異なる分散配置された制御装置上において構成される。それぞれのセンサオブジェクトによって用意される案内値が、例えばバスシステムのようなアイソクロナス通信システムを介して、分散配置された制御装置に伝達される。伝達時に発生するシステムに起因した通信遅れ時間は、それぞれの案内値において値外挿法を介して補償することができる。
【００２６】
他の方法の変形によれば、それぞれのハンドリング装置に運動学上の終点において終点座標系が割り当てられ、終点座標系が基礎座標系に対して座標変換を介して関連づけられている。この場合に、終点座標系はそれぞれの軌道オブジェクトの部分である。
【００２７】
更に、それぞれの搬送装置上で搬送される対象物に対象物座標系が割り当てられ、対象物座標系が基礎座標系に対して関連づけられていて、かつそれぞれの移動される搬送装置と一緒に移動されるとよい。その際にハンドリング装置がそれぞれの搬送装置と共に運動同期にて移動し、それに相対的に重畳された運動が予め与えられた自動化の課題のために実行される。
【００２８】
他の方法の変形にしたがって、１つの搬送装置に属するそれぞれのセンサオブジェクト、すなわち１つの実際軸または１つの仮想軸に属する技術オブジェクトが、案内値の割り当てのために個別にそれぞれの軌道オブジェクトに接続可能である。同一のセンサオブジェクトもしくは同一の実際軸もしくは仮想軸が複数の軌道オブジェクトに接続され、これらの軌道オブジェクトがとりわけ同じ搬送装置における軌道補間のための相応機能をモデル化するとよい。
【００２９】
それぞれの軌道オブジェクトと、１つの搬送装置に属するそれぞれのセンサオブジェクト、１つの実際軸に属する技術オブジェクトまたは１つの仮想軸に属する技術オブジェクトとの相互接続が動作中において固定であってよい。代替として、その相互接続が動作中に、すなわちオンラインで変更可能または切換可能であってよい。
【００３０】
更に、本発明の課題は、プロセッサ支援の制御システム上においてリアルタイムで本発明による制御方法を実施するために、複数の多軸ハンドリング装置と少なくとも１つの搬送装置とからなる複合装置の機能をモデル化するための技術オブジェクトからなるマシン読取可能な形で記憶されたモデルを有するデータ記憶媒体によって解決される。このために、制御システムがリアルタイムオペレーティングシステムを有するとよい。技術オブジェクトからなるモデルは、典型的には実行のために制御システムの作業メモリ内にロードされるソフトウェアモジュールである。記憶媒体として、特に、例えばＣＤ−ＲＯＭまたはＤＶＤ−ＲＯＭのような光学的記憶媒体、例えばフロッピーディスクまたはハードディスクのような磁気的記憶媒体および、特に、例えばＵＳＢスティックまたはフラッシュメモリカードのような読み出し専用メモリが考慮のオブジェクトとなる。フラッシュメモリカードは、例えばＳＤメモリカード、ＣＦメモリカード、ＮＭメモリカードである。
【００３１】
この課題は、本発明による制御方法を実施するための複合装置の機能をモデル化するために、技術オブジェクトからなるマシン読取可能な形で記憶されたモデルを構成するためのプロセッサ支援手段を有する制御システムに関して解決される。
【００３２】
一実施形態によれば、本発明による制御システムは、それぞれ１つのハンドリング装置に割り当てられかつ通信システムを介して接続された複数の制御装置を含む。制御システムは、更に値外挿法を介する通信遅れ時間の補償のための補償手段を有する。補償は、例えばマスタ機能を引き受ける制御装置において実行することができる。その際にスレーブ機能を引き受ける他の制御装置は相応に時間的に補償されたもしくは補正された運動値を得る。
【００３３】
最後に、本発明の課題は、それぞれ多次元の作業運動および／またはハンドリング運動を行なうための直列および／または並列配置された複数の多軸ハンドリング装置と、ハンドリング装置に沿って対象物を搬送するための少なくとも１つの搬送装置と、この種の制御システムとからなる複合装置によって解決される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は３つのハンドリング装置、搬送装置および上位の制御システムからなる従来技術に基づく複合装置を例示的に示す概略図である。
【図２】図２は多軸ハンドリング装置を有する複合装置の機能をモデル化するための技術オブジェクトに基づくモデルを有する本発明によるシステムアーキテクチャを例示的に示す概略図である。
【図３】図３は技術オブジェクトの入力側および出力側のインターフェースを例示的に示す概略図である。
【図４】図４は３つのハンドリング装置、２つの搬送装置および上位の分散された制御システムからなる本発明による複合装置を例示的に示す概略図である。
【図５】図５は本発明による多次元の軌道補間の機能をモデル化するための軌道オブジェクトの機能的構成を示す概略図である。
【図６】図６は対象物座標系およびこれの基礎座標系への関連についての例を示す概略図である。
【図７】図７は本発明による複数の軌道オブジェクトへのセンサオブジェクトの相互接続の例を示す概略図である。
【図８】図８は本発明による複数の軌道オブジェクトへの複数のセンサオブジェクト、実際軸および仮想軸の相互接続のための例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下において図面を参照しながら本発明および本発明の有利な実施形態を更に詳細に説明する。
【００３６】
図１は、３つのハンドリング装置１、搬送装置２および上位の制御システム４からなる従来技術に基づく複合装置を例示的に示す。
【００３７】
図１の真ん中部分に示されたハンドリング装置１もしくはロボットが４つの回転軸を有し、回転軸の間にロータアームがある。ＫＥＰにより、軌道計算のための空間的な終点を形成するいわゆる運動学的な終点が示されている。符号１０によりロボット１の位置固定の基台が示され、符号１１により受入部が示されている。受入部は、ＫＥＰの周りに旋回可能に配置されていて、対象物３の拾上げおよび降ろしのために、ならびに例えばドリルのような工具１２の保持のために形成されている。それぞれのハンドリング装置１の軸の配置はそれぞれの作業空間Ｒにおける受入部１１の３次元運動を可能にする。対象物３は例示的に立方体であり、これらは、とりわけ真ん中のハンドリング装置１によって穴を設けられる。
【００３８】
図１の下側部分には、収容すべき対象物３を誘導して通過する走行ベルトの形で搬送装置２が示されている。走行ベルト２は、とりわけ一定速度ｖＦにて２つのローラ２２，２３を介して駆動されるコンベヤベルト２１を有する。両ローラ２２，２３のうちの１つのみが駆動されてもよい。一方のローラ２２における回転センサ２４が位置パルスＤＧの検出に用いられる。
【００３９】
図１の上側部分には制御システム４が示されている。制御システム４は、とりわけ自動化プログラムＰＲＧの実行のためのそれ以上は示されていないプロセッサ支援の制御ユニットを有する。制御システム４は操作座標ＳＤをそれぞれのハンドリング装置１に軸運動制御のために出力する。逆経路にて制御装置４は、それに付属する現在の座標実際値ＩＷを受信する。図１の例では、制御システム４がコンベヤベルト２の位置検出のために回転センサ２４に接続されている。検出された位置パルスＤＧに基づいて制御システム４によって対象物３の現在位置を求めることができる。
【００４０】
更に、図示された制御システム４が自動化プログラムＰＲＧを実行する。自動化プログラムＰＲＧは、例示的にはエンジニアリングシステムＥＳを介して引き渡される。ＳＡにより、エンジニアリングシステムＥＳ上に格納されているシステムアーキテクチャが示されている。このシステムアーキテクチャに基づいて、実行可能な自動化プログラムが発生させられる。更に、ＢＣＳにより、全ての多次元の計算および運動が関係する位置固定の基礎座標系が示されている。
【００４１】
図２は、本発明による多軸のハンドリング装置１を備えた複合装置の機能をモデル化するための技術オブジェクトＴＯに基づくモデルＭＯＤを有するシステムアーキテクチャを例示的に示す。
【００４２】
図示されたシステムアーキテクチャＳＡは、アプリケーションレベルＡＥ上におけるシステムアプリケーションと、とりわけ本発明による技術オブジェクトＴＯとしての軌道オブジェクトＢＯおよびセンサオブジェクトＧＯに基づいて多次元の運動系列をモデル化するためのモデルＭＯＤとを含む。技術オブジェクトＴＯ，ＧＯ，ＢＯ，ＦＡの相互の結合が「結合された小さい輪」によって示されている。ＦＡにより、例示的に技術オブジェクトＴＯ「系列軸」が示されていて、それの側では他の軌道オブジェクトＢＯのための案内値であってよい。
【００４３】
本発明によれば、それぞれのハンドリング装置のための多次元の作業運動および／またはハンドリング運動の運動系列のためのそれぞれの案内値が、今や、例えば印刷機、製紙設備または圧延設備等における如き同期動作をともなう多軸用途のための案内値のようにモデル化される。それぞれの案内値は、それぞれの搬送装置の位置エンコーダ実際値、実際の軸の実際値または目標値、あるいは仮想的な計算上の軸の実際値または目標値であってよい。位置エンコーダの位置エンコーダ信号に基づくそれぞれの搬送装置の案内値の検出のために、それぞれ１つのセンサオブジェクトＧＯがそのような技術オブジェクトＴＯの形で設けられていて、これが相応の技術的機能をモデル化する。更に、そのような軌道オブジェクトＢＯが、ハンドリング装置の多軸運動の計算のための技術オブジェクトＴＯの形で設けられていて、軌道補間のための相応機能をモデル化する。
【００４４】
ＲＴＳにより、オペレーティングシステムレベル上におけるリアルタイムオペレーティングシステムが示されている。これは、時間に関係した相応の制御信号を、制御すべき軸Ａ１ないしＡｎもしくはそれらに付属する駆動装置に出力する。Ｉ／Ｏにより、例えばアクチュエータの制御のための、または例えばセンサ信号のようなセンサ検出のための入出力信号が示されている。ＣＭＤにより、システムアプリケーションからモデルＭＯＤに伝達される制御指令が示されている。この種の指令は、例えば定められた距離だけ軸を移動するためのＭＯＶＥ指令（移動指令）である。ＴＰによりデータバンクまたは技術パケットが示されていて、これにおいて、それぞれの技術オブジェクトＴＯの機能範囲が規定されていて、かつ付属のソースコードも格納されている。システムアーキテクチャＳＡの全体は、割り当てられた制御システム４上における実行可能な自動化プログラムＰＲＧとしても実施可能である。変更および改訂は、典型的には、システムアーキテクチャが記憶されているエンジニアリングシステムＥＳにおいて行なわれる。
【００４５】
図３は、技術オブジェクトＴＯの入力側および出力側インターフェースを例示的に示す。他の技術オブジェクトＴＯまたは案内値との相互接続のためのインターフェースとして、ＥＩにより入力側インターフェースが示され、ＡＩにより出力側インターフェースが示されている。ＡＫＴによりアクチュエータの制御のための信号が示され、ＳＥＮＳによりセンサの検出のための入力信号が示されている。技術オブジェクトＴＯは、さらに故障時にアラームＡＬＡＲＭを出力することができる。ソフトウェアインターフェースＣＯＮＦを介して技術オブジェクトＴＯの構成設定が可能である。指令入力を介して、上位のアプリケーションレベルＡＥからの制御指令ＣＭＤの供給が行なわれる。ＳＴＡＴＵＳおよびＰＡＲＡＭにより状態情報ならびにパラメータが示され、ＩＷにより、例えば調節機能の実行のために技術オブジェクトＴＯが必要とする実際値が示されている。
【００４６】
図４は、３つのハンドリング装置１、２つの搬送装置２および上位の分散された制御システム４からなる本発明による複合装置を例示的に示す。
【００４７】
図１による複合装置と違って、ハンドリング装置１が異なる搬送速度ｖＦ１，ｖＦ２を有する２つの搬送装置２に沿って配置されている。この場合に、ハンドリング装置１は、図４の下側部分に示された第１の搬送装置２においても、図４の真ん中部分に示された第２の搬送装置２においても、ハンドリング装置が作業することができるように配置されている。
【００４８】
図４の上側部分に示された制御システム４は、それぞれ多次元の作業運動および／またはハンドリング運動を行なうための３つの例示的に直列配置された多軸ハンドリング装置１と、３つのハンドリング装置１に沿って対象物３を搬送するための両搬送装置２とからなる複合装置を統合するように構成されている。
【００４９】
図示の制御システム４は、マシン読取可能な形で記憶された本発明による制御方法の実施のためのモデルＭＯＤを構成するための例えばＣＰＵの如きプロセッサ支援手段を有する。本例においては、エンジニアリングシステムＥＳ上におけるシステムアーキテクチャ内ＳＡのモデルＭＯＤが、制御システム４上で走ることができる自動化プログラムＰＲＧに変換される。制御システム４が、図４に示されているように、それぞれ１つのハンドリング装置１に割り当てられかつ通信システムＢＵＳを介して接続されている複数の制御装置４１−４３を含む場合には、自動化プログラムＰＲＧがそれぞれの制御装置４１−４３に分配されている。モデルＭＯＤが、ならびに自動化プログラムＰＲＧも、データ記憶媒体上に記憶されていて、それからそれぞれの制御装置４１−４３にロードされてもよい。
【００５０】
分散された制御装置４１−４３の場合には、軌道オブジェクトおよび少なくとも１つのセンサオブジェクトが分散された制御装置４１−４３上において構成される。それぞれのセンサオブジェクトによって供給される案内値は、アイソクロナス通信システムＢＵＳを介して、分散配置された制御装置４１−４３に伝達される。それぞれの案内値における伝達時に発生する通信遅れ時間は、値外挿法を介してそれぞれ補償される。
【００５１】
更に、それぞれのハンドリング装置１においてはそれぞれの運動学上の終点ＫＥＰに終点座標系が割り当てられているとよい。この終点座標系は、図示の基礎座標系ＢＣＳに対して座標変換を介して関連付けられている。図４においては図の見易さの理由からそれ自体が示されていない終点座標系は、それぞれにおける軌道オブジェクトの部分であることが好ましい。次の図５の例ではこれが更に詳細に描かれている。
【００５２】
それぞれ搬送される対象物３には対象物座標系ＯＣＳが割り当てられているとよい。対象物座標系ＯＣＳは、同様に基礎座標系ＢＣＳに関連付けられていて、それぞれ移動される搬送装置２と一緒に移動される。このために例示的に４つの対象物座標系ＯＣＳが共に移動される対象物もしくは立法体３に対して記入されている。
【００５３】
図示のハンドリング装置１に軌道補間機能のモデル化のための軌道オブジェクトＢＯがそれぞれ１つ割り当てられている場合に、それぞれのハンドリング装置１は、それぞれの搬送装置２の対象物座標系ＯＣＳに対して、もしくは割り当てられた対象物３の移動させられるＯＣＳに対して同期することができる。当該対象物座標系ＯＣＳへの割り当ては、対応するセンサオブジェクトへのそれぞれの軌道オブジェクトの入力側の相互接続を介して行なわれる。どの軌道オブジェクトがどのハンドリング装置１に結合されるかの確定は一度だけでよい。どのハンドリング装置がどのセンサオブジェクトと搬送装置２によって結合されるか、またはどの実際軸または仮想軸がこの軌道オブジェクトに結合されるかの確定は一度だけ確定するとよいが、あるいは代替として動作中に切り替えまたは変更してもよい。これは、例えば、同様にバスシステムＢＵＳに接続されている操作・監視装置５を介して行なわれる。
【００５４】
図５は、多次元の軌道補間の機能をモデル化するための軌道オブジェクトＢＯの本発明による機能的な構成を例示的に示す。図示の軌道オブジェクトＢＯには出力側に軸オブジェクトＡＯが割り当てられている。軸オブジェクトＡＯは、軌道オブジェクトＢＯ内に用意される個々の軸のための運動を構成する。軌道オブジェクトＢＯでは、それぞれのハンドリング装置の運動学上の点のための計算された直交座標が、ハンドリング装置の個々の軸のための軸目標値ＳＷＡに換算される。
【００５５】
図６は、対象物座標系ＯＣＳについての例と、基礎座標系ＢＣＳに対する対象物座標系ＯＣＳの関係とを示す。図示のＯＣＳは、基礎座標系ＢＣＳに対して線形移動され、同時に角度αだけ回転させられている。ｘ，ｙ，ｚもしくはｘ’，ｙ’，ｚ’により付属の直交座標系が示されている。
【００５６】
図７は多数の軌道オブジェクトＢＯ１−ＢＯｎへのセンサオブジェクトＧＯの相互接続についての本発明による例を示す。原理的には１つのセンサオブジェクトＧＯに任意個数の軌道オブジェクトＢＯ１−ＢＯｎを接続することができる。それぞれの相互接続ＶＫは固定であってよく、あるいは代替として切換可能であってよい。
【００５７】
図８は１つの軌道オブジェクトＢＯへの実際軸ｒＡおよび仮想軸ｖＡの多数のセンサオブジェクトＧＯ１−ＧＯｎの相互接続についての本発明による例を示す。図７の例に対応して、原理的には任意個数のセンサオブジェクトＧＯ１−ＧＯｎおよび軸ｒＡ，ｖＡとそれぞれの軌道オブジェクトＢＯとを相互に接続することができる。仮想軸ｖＡは、とりわけ実際軸の特性および移動可能性を模擬するための計算軸である。それぞれの相互接続ＶＫは、この場合にも固定であってよく、あるいは代替として切換可能であってよい。
【符号の説明】
【００５８】
１                    ハンドリング装置
２                    搬送装置
３                    対象物
４                    制御システム
５                    操作・監視装置
１０                  基台
１１                  受入部
１２                  工具
２１                  コンベヤベルト
２２，２３            ローラ
２４                  位置センサ
４１−４３            制御装置
ＢＣＳ                固定座標系
ＢＯ，ＢＯ１−ＢＯｎ  軌道オブジェクト
ＢＵＳ                通信システム（バスシステム）
ＤＧ                  位置センサ信号
ＧＯ，ＧＯ１−ＧＯｎ  センサオブジェクト
ＫＥＰ                運動学上の終点
ＯＣＳ                対象物座標系
ＴＯ                  技術オブジェクト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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