用于控制至少一台机器的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于控制至少一台机器的装置和方法，该机器例如为工业机器人，其具有用于该机器的驱动单元、安全外设部件和控制单元，并具有安全控制单元。此外，相对于各机器的控制单元、机器驱动单元以及安全外设装置，该安全控制单元具有更高的访问级。由此，实现了以最简单的配置将安全控制回路整合到运行控制回路中。

Device for controlling at least one machine

The invention relates to a device and method for controlling at least one machine, the machine such as industrial robot, which has a driving unit for safety, peripheral components and control unit of the machine, and has a safety control unit. In addition, the safety control unit has a higher access level relative to the control unit of the machine, the machine drive unit, and the safety peripheral device. As a result, the security control loop is integrated into the operation control loop with the simplest configuration.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于控制至少一台机器的装置，该机器例如为工业机器 人，其分别具有通过第一连接装置与驱动技术单元相连接的机器控制单元， 和通过第一安全连接装置与安全控制单元相连接的安全外设部件。此外，本 专利技术还涉及一种用于控制至少一台通过驱动技术单元控制的机器的方法，该 机器例如为工业机器人，其分别具有机器人控制单元、安全控制单元和安全 外设部件。
技术介绍
具有安全保护技术的装置可以将在技术设备运行时产生的危险降至最低限度。例如欧洲标准EN 954-1给出了此种最低限度的标准，由此具有安 全保护技术的部件以运行安全性逐渐增加的方式划分为从1到4的安全等 级。本专利技术特别涉及至少满足3级安全等级并且至少确保单错安全性 (Einfehlersicherheit)的安全部件或安全性能。此种安全部件的一个例子是 在两个部件之间建立安全连接的安全总线。术语"安全"可以理解为与驱动功 能有关的方法，所述方法在发生错误的情况下可以满足根据EN 954-1标准 划分的属于危险分析的等级要求。术语"安全"的定义可用于所有属于自动化 方案的部件，并且可适用于"技术"、"控制"、"连接"和"输入/输出"。为了在技术设备运行期间确保安全过程，需要进行运行控制安全技术监 控，并且在必要时需要在运行过程中进行安全技术干预。此外，通常使用与 运行控制回路分离的安全控制回路，其中两个控制回路均和与安全有关的设 置相连接。例如，可以在安全控制回路中整合紧急关闭开关，在所述紧急关 闭开关的操作中，通常可以通过开启功率输出保护来强制执行技术设备运行 的安全性停止。如果技术设备包含多台彼此独立运行的机器，例如机器人，当一台机器发 生安全技术问题时并不希望整个设备都执行安全性停止。另一方面，如果多台机器协同运行， 一个机器的停止运行会给其它机器例如相邻的机器带来安全危险。公知的是，运行控制回路和安全控制回路可以解决这个问题，它们在整个 设备中具有更高的级别，并且在安全技术事件发生后通过逻辑连接或运算来 划分安全功能单元有安全危险的机器，并使他们转换为安全运行模式，与此 同时无危险的机器保持正常运行。这种处于整个设备的较高级别的系统要根 据各设备的安全需求进行准确调整，其具有相对复杂但是固定的、与单个部 件相匹配的电路逻辑。如果设备有细微的变化，例如单台机器的设置改变了， 现有的安全系统可能就不再满足要求。基于这个原因，特别是协同运行的工 业机器人，期望的是具有灵活并且便于配置的安全系统，因为在此单个机器 人的功能可以在短时间内要变为停止或额外的机器人可能要投入使用。在多个机器人相互协同共同起作用时，通常不会给出整体系统的功能安全 性，因为，例如一台机器人的功能错误可能成为其他相关联的机器人的错误 来源。特别是因为此种机器人系统具有多个自由度，例如单个机器人的数量、 功能和位置，这些都没有设置在单个机器人的安全要求中，并且不可预见。根据现有技术，在由实践获知的安全控制单元中，将机器人划分为机器人 控制单元，安全外设部件和驱动技术单元。在机器人控制单元和驱动技术单 元之间存在连接，通过所述连接能够交换驱动数据。安全外设部件和驱动技 术单元之间必须具有以安全技术的方式构造的给定的连接装置。安全外设部 件通过安全输入和输出与同它分离布置的外部安全控制单元连接。由于在安 全外设部件和驱动技术单元之间存在固定的给定的安全连接，因此能确定与 安全相关的特性，但不能进一步进行改变或与单独配置相适应。安全控制单 元只能绕过安全外设部件作用于驱动技术单元。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种用于安全控制一台或多台相关联的机器的 装置和方法，该机器尤其是指工业机器人，其避免了上述缺点尤其能够以灵 活、简单可配置的方式适应变化的安全要求。根据本专利技术，为了通过上述类型的装置来实现该目的，安全外设部件通 过安全控制单元与驱动技术单元相连接。为了实现这个目的，提出了此种方法，其中通过安全外设部件获取与安全相关的事件；将由安全外设部件获取 的事件作为信号传输给安全控制单元；安全控制单元对该信号进行评估，并 根据评估的结果将与安全相关的控制信号直接传输给驱动技术单元。相应地，在根据本专利技术的一个优选方案中，安全控制单元绕过安全外设 部件直接将与安全相关的控制信号传输给驱动技术单元，其中优选通过安全 输入和输出接口进行。通过本专利技术，之前在(内部)安全外设部件和驱动技术单元之间的固定 连接通过附加的安全控制单元转变成可自由限定的连接，从而在安全外设部 件和驱动技术单元之间交换的与安全相关的信息和数据可以通过安全控制 单元运行，并能够通过安全控制单元进行评估和产生作用。连接装置，尤其是安全连接装置，通常由总线系统实现，其原则上也可 以由其他方式构成，尤其是非安全连接装置，其可以通过其他布线或无线的 方式构成。除了每个单独构造的机器控制单元，安全控制单元能访问(Zugriff)各 机器驱动单元和各机器的安全外设部件，并且由此访问在安全外设部件中实 现的安全功能单元。因此，根据本专利技术实现了单台机器的内在安全性 (Eigensicherheit)与高级系统安全性之间的功能分离。标准的安全功能单元 可以包括安全停止、安全制动、降速安全移动、和/或具有或没有确认开关 (Zustimmschalter)外部控制的绝对位置的安全装载(Einnehmen)。此外， 一些前面提到的或其他的安全功能单元也可以在安全控制单元中逻辑确定， 并可直接通过访问实行各机器的驱动。根据本专利技术，这样既可以提高单台机 器的内在安全性又可以提高系统安全性。相对于各台机器的控制，安全控制单元拥有较高级别的对各安全部件和 驱动单元的访问权限。只有这样才能实现整体系统的安全运行。此外，安全 控制单元可以根据安全功能单元的需求支配一个、多个或全部与安全控制单 元相连的机器。根据本专利技术，引入此种安全等级致使安全功能单元整合在各 危险根源的附近，由此可以实现系统改变时最易于匹配的安全控制单元。安全控制单元通过安全连接实现对各安全外设部件和驱动单元的控制。 此外，安全控制单元的接口能固定地与安全外设部件和单台机器的驱动单元 连线(verdraht)，为了保证布线安全，必须以至少多通道的方式进行构造。 此接口还必须与安全控制单元安全连接，这例如可以通过安全现场总线(Feldbus)来实现。只要安全控制单元和各安全外设部件或驱动单元之间的连接通过安全 总线系统实现，就可以以简单的方式实现安全标准和接线消耗最小化。通过 安全总线对安全外设部件或驱动单元的控制必须通过安全接口实现。按照根据本专利技术装置的优选方案，安全外设部件通过安全控制单元与机 器人控制单元连接。在优选的改进方案的设置中，安全外设部件只通过安全控制单元而与驱 动技术单元和机器人控制单元连接。可以进一步设置成，驱动技术单元和安 全控制单元之间的连接通过第二安全连接装置实现，其中尤其以固定的和冗 余的布线来实现第一安全连接装置和第二安全连接装置的连接，和/或第一安 全连接装置和第二安全连接装置通过安全接口连接。优选地，机器人控制单元通过扩展的(weiter)通信通道与安全控制单 元连接。在所述扩展的通信通道上可以交换用于配置或错误分析所需要的数 据。如果涉及与安全相关本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制至少一台机器（１）的装置，所述机器为工业机器人一样的机器，通过驱动技术单元（Ａ３）进行控制，其分别具有机器人控制单元（Ａ１）和安全外设部件（Ａ２），所述机器人控制单元（Ａ１）通过第一连接装置（Ｖ１）与所述驱动技术单元（Ａ３）连接，所述安全外设部件（Ａ２）通过第一安全连接装置（Ｖ３；Ｖ６）与安全控制单元（Ｓ１）连接，其特征在于，所述安全外设部件（Ａ２）通过所述安全控制单元（Ｓ１）与所述驱动技术单元（Ａ３）连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：贝恩德菲比格尔，
申请(专利权)人：库卡罗伯特有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]