System zur Ansteuerung und/oder Regelung von einer Mehrzahl an Maschinen

Die Erfindung betri f ft ein System zur Ansteuerung und/oder Regelung von einer Mehrzahl an Maschinen .

Die DE 10 2017 005 137 Al of fenbart ein robotisches System, wobei das System Treiber umfasst , die die Leistungsschalter und Kommunikationselektronik zum Kommuni zieren über Stromleitungen oder zum drahtlosen Kommuni zieren oder zum Kommuni zieren über einen anderen gemeinsam genutzten Kommunikationskanal integrieren . In einem robotischen System, das derartige Treiber umfasst , kommuni zieren eine oder mehrere Zentralsteuerungen mit mindestens einem Aktuatortreiber über einen Kommunikationskanal , wobei der Kommunikationskanal einer durch einen Aktuator verursachten Störung ausgesetzt ist und wobei die Kommunikation und/oder der Betrieb der Aktuatoren in Erwartung der auftretenden Störung modi fi ziert wird bzw . werden, sodass eine zuverlässige Kommunikation gewährleistet werden kann .

US 2018 /278187 Al of fenbart ein System, umfassend : einen Elektromotor ; und eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist , ein Steuersignal zu erzeugen, das eine Geschwindigkeit des Elektromotors während eines Referenzstartvorgangs und eines sensorlosen Regelbetriebs mit geschlossenem Regelkreis steuert , wobei die Steuerung dazu konfiguriert ist , das Steuersignal für den Referenzstartvorgang basierend auf einem Wert einer Statorflussstromreferenz zu erzeugen, die basierend auf einer Rotorflussproj ektion auf eine Ref erenz-d-Achse eines Drehrahmen-Koordinatensystems bestimmt wird, wobei die Steuerung dazu konfiguriert ist , die Statorflussstromreferenz während des Referenzstartvorgangs zu erhöhen und die Statorflussstromreferenz für den Referenzstartvorgang zu einem Zeitpunkt , zu dem bestimmt wird, dass die Rotorf lusspro ekti- on gleich ist , gleich einem Wert ISD1 zu setzen oder größer als ein definierter Schwellenwert .

Typische Maschinenparks weisen eine Mehrzahl an Maschinen auf , wobei j eder Maschine eine Steuereinheit zugeordnet ist .

Aufgrund einer dadurch hohen Anzahl an benötigten Steuereinheiten ist dies sehr kostenintensiv und wenig ef fi zient .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , einen Maschinenpark dahingehend zu verbessern .

Die Lösung der Aufgabe gelingt durch Anspruch 1 , d . h . ein System zur Ansteuerung und/oder Regelung von einer Mehrzahl an Maschinen,

- mit wenigstens einer gemeinsamen Li zenzvergabeeinheit und

- mit wenigstens einer Steuereinheit , wobei die Steuereinheit zur Kommunikation mit mehreren Maschinen ausgebildet ist , wobei die Steuereinheit ein Datenpaket an eine Maschine oder mehrere Maschinen übermittelt , wobei das Datenpaket eine Anweisung zur Durchführung einer Arbeitsaufgabe umfasst , wobei die Li zenzvergabeeinheit eine zur Durchführung der Arbeitsaufgabe benötigte Li zenz bereitstellt .

Eine Li zenz wird vorteilhaft dann vergeben, wenn eine bestimmte Voraussetzung erfüllt ist . Diese Voraussetzung kann eine getätigte Bezahlung sein oder eine andere Eigenschaft der Maschine .

Die Li zenz wird vorteilhaft vergeben, wenn eine Berechtigung zur Durchführung der Arbeitsaufgabe vorliegt .

Eine Berechtigung kann dann vorliegen, wenn die Maschine bestimmte technische Voraussetzungen (bspw . eine bestimmte 3D- Druck-Art ist mit der Maschine möglich oder eine bestimmte Geschwindigkeit kann eingehalten werden) erfüllt oder eine Bezahlung getätigt wurde . Vorteilhaft ist hierbei der Einsatz einer oder mehrerer leistungs fähiger Steuereinheiten, welche zur Ansteuerung und/oder Regelung einer Viel zahl von Maschinen bzw . Anlagen ausgebildet ist bzw . sind .

Vorteilhaft ist hierbei eine Anordnung als Array mit einer m: n-Beziehung . Dies ist in den Figuren genauer dargestellt .

Ein Verzicht auf eine 1 : 1-Zuordnung von Steuereinheit und Maschine verbessert eine Dynamik sowie eine Auslastung des Systems .

In einer vorteilhaften Aus führungs form führt die Steuereinheit wenigstens einen Rechenschritt zur Ermittlung der Anweisung für die Maschine und/oder für die Maschinen aus . Ein Rechenschritt ist beispielsweise , eine G-Code-Vorerarbeitung, eine Interpolation, eine Regelung und/oder Ansteuerung von Achsen der Maschine oder eine andersartige administrative Aufgabe .

In einer vorteilhaften Aus führungs form ist das System derart ausgebildet , dass dem Rechenschritt eine Kennung zuweisbar ist . Dies ist vorteilhaft , da dadurch während einer seriellen Abarbeitung im Steuerungsprozess ein Rechenschritt einer einzelnen Maschine zuordenbar ist . Auf diese Weise kann bestimmt werden, für welche Maschine der Rechenschritt bestimmt ist . Vorzugsweise beinhaltet die Kennung eine Codierung, welche eine Beziehung von Rechenschritt und Maschine aufweist .

In einer vorteilhaften Aus führungs form sind die Steuereinheit bzw . die Mehrzahl an Steuereinheiten, die Maschine bzw . die Maschinen und die Li zenzvergabeeinheit kommunikativ, insbesondere über ein Bussystem verbunden .

Besonders gut eignen sich hierzu Bussysteme wie z . B . Profi- Net mit Industrial Real Time Ethernet ( IRT ) . Auch andere sind möglich . Ferner ist eine Kommunikation mittels Ethernet möglich .

Es ist zudem möglich, dass die Steuereinheit bzw . die Mehrzahl an Steuereinheiten, die Maschine bzw . die Maschinen und die Li zenzvergabeeinheit drahtlos bzw . kabellos miteinander kommuni zieren .

Dies gelingt z . B . mittels Bluetooth, WLAN, ZigBee , NEC, Wibree oder WiMAX .

Zudem ist eine Kommunikation über Funk, insbesondere Mobilfunk, möglich . Hierbei eignen sich die Mobil funkstandards 4G und/oder 5G besonders gut .

Auch Mischformen sind denkbar .

In einer vorteilhaften Aus führungs form ist eine Steuereinheit für eine Aus führung eines definierten Rechenschritts aus einer Anzahl an Rechenschritten oder einer Mehrzahl an definierten Rechenschritten aus der Anzahl an Rechenschritten ausgebildet .

Die Steuereinheit kann hierzu mittels optimierter Hard- und/oder Software auf eine bestimmte Aufgabe spezialisiert ausgebildet sein .

In einer vorteilhaften Aus führungs form sind die Mehrzahl an Steuereinheit derart ausgebildet , dass nach Ermittlung einer aktuellen Auslastung der Steuereinheiten eine Aus führung des Rechenschritts bzw . der Rechenschritte durch die Steuereinheit bzw . die Steuereinheiten an die aktuelle Auslastung angepasst , dynamisch erfolgt .

Dies bedeutet in anderen Worten, dass Rechenschritte arbeitsteilig, j e nach aktueller Auslastung der Steuereinheit , durchgeführt werden . Hierbei kann eine Mehrzahl an baugleichen Steuereinheiten angeordnet sein . In einer vorteilhaften Aus führungs form weist die Maschine eine Datenbereitstellungseinheit auf, wobei die Datenbereitstellungseinheit zur Bereitstellung von maschinenspezifischen Daten an die Steuereinheit ausgebildet ist.

Für eine korrekte Abarbeitung von Rechenschritten hat vorteilhaft jede Steuereinheit Zugriff auf die maschinenspezifischen Daten.

In einer vorteilhaften Aus führungs form weist die Maschine einen Kommunikationshub auf oder ist mit einen Kommunikationshub verbunden, wobei der Kommunikationshub zur gebündelten Weitergabe von maschinenspezifischen Daten ausgebildet ist.

Dies ist vorteilhaft, da dadurch eine Kommunikationslast verringert wird und somit eine Überlast des Bussystems verhindert wird. Ferner wird dadurch auch eine Echt zeit fähigkeit des Systems gesichert, da die Übermittlung von Datenpaketen nicht verzögert wird.

In einer vorteilhaften Aus führungs form ist die Lizenzvergabeeinheit zur Bereitstellung von Floating-Lizenzen ausgebildet.

Eine Floating-Lizenz ist vorteilhaft für eine Mehrzahl an Maschinen verfügbar. Vorteilhaft ist eine Mehrzahl an Floating- Lizenzen in einem Lizenzpool zusammengefasst. Hierfür wird meist eine Pauschalgebühr berechnet.

Die Maschine bzw. die für die Maschine zuständige Steuereinheit nutzt die Lizenz, die sie gerade benötigt. Die Maschine bzw. die für die Maschine zuständige Steuereinheit kann vorteilhaft jede Lizenz aus dem Lizenzpool verwenden, benötigt in den meisten Fällen jedoch nicht jede Lizenz.

In einer vorteilhaften Aus führungs form ist die Lizenzvergabeeinheit zur Bereitstellung von Pay per Use-Lizenzen ausgebildet . Pay per Use-Li zenzen ermöglichen eine Abrechnung gemäß einer Inanspruchnahme der Leistung . Dies bedeutet , dass nur für eine tatsächlich verwendete Li zenz bezahlt wird .

Die Maschine bzw . die für die Maschine zuständige Steuereinheit nutzt die Li zenz , die sie gerade benötigt . Es wird auch nur diese Li zenz bezahlt .

In einer vorteilhaften Aus führungs form ist wenigstens eine Maschine , vorzugsweise eine Mehrzahl an Maschinen, zur Herstellung eines dreidimensionalen Gegenstands mittels additiver Fertigung ausgebildet . Eine Maschine ist vorzugsweise ein 3D-Drucker .

Die Maschine ist vorteilhaft zur Aus führung einer oder mehrerer 3D-Druckverf ahren ausgebildet . Zu diesen zählen z . B . Freistrahl-Bindemittelauftrag, Materialauftrag mit gerichteter Energieeinbringung, Materialextrusion, Freistrahl-Materialauftrag, pulverbettbasiertes Schmel zen, Schichtlaminie- rung und badbasierte Photopolymerisation . Auch andere Verfahren sind möglich .

Die Lösung der oben gestellten Aufgabe gelingt ferner durch Anspruch 13 , d . h . ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Systems , wobei wenigstens von einer Steuereinheit ein Datenpaket an eine Maschine oder mehrere Maschinen übermittelt wird, wobei durch das Datenpaket die Maschine bzw . die Maschinen zur Durchführung einer Arbeitsaufgabe angewiesen wird bzw . werden, wobei durch die Li zenzvergabeeinheit eine zur Durchführung der Arbeitsaufgabe benötigte Li zenz bereitgestellt wird .

In einer vorteilhaften Aus führungs form wird durch die Steuereinheit wenigstens ein Rechenschritt zur Ermittlung der Anweisung für die Maschine und/oder für die Maschinen ausgeführt . In einer vorteilhaften Aus führungs form wird der Maschine bzw. den Maschinen wenigstens ein Sollwert für wenigstens einen Aktor übermittelt.

Ein Aktor ist hierbei ein Bauelement das elektrische Signale in mechanische Bewegung oder in andere physikalische Größen umsetzt. Aktoren sind beispielsweise Achsen der Maschine, Heizelemente, Extruder, Vorschubachsen. Auch andere Aktoren sind möglich.

Die Erfindung bietet den Vorteil, dass einfache Maschinen kostengünstig zu einem Maschinenpark vereint werden können. Die Infrastruktur ermöglicht zudem ein echt zeit fähiges System. Die Erfindung ist zudem von Vorteil, da Zeit und Kosten für Updates, insbesondere Firmware Updates, gespart werden können .

Ferner können Lizenzkosten optimiert werden.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:

FIG 1 das System zur Ansteuerung und/oder Regelung von einer Mehrzahl an Maschinen,

FIG 2 beispielhaft einen Aufbau innerhalb der Steuereinheit,

FIG 3 ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Systems.

FIG 1 zeigt das System zur Ansteuerung und/oder Regelung von einer Mehrzahl an Maschinen Ml,..., Mn.

Das System 1 weist eine gemeinsame Lizenzvergabeeinheit 2 und wenigstens eine Steuereinheit S1 auf. Vorteilhaft ist eine Mehrzahl an Steuereinheiten Sl,...,Sm vorhanden. Die Steuerein- heit S1 ist derart ausgebildet, dass ein Datenpaket an eine Maschine Ml oder mehrere Maschinen Ml,..., Mn übermittelbar ist.

Das Datenpaket umfasst eine Anweisung zur Durchführung einer Arbeitsaufgabe. Die Lizenzvergabeeinheit 2 stellt eine zur Durchführung der Arbeitsaufgabe benötigte Lizenz bereit. Die Steuereinheit S1 bzw. die Mehrzahl an Steuereinheiten Sl,...,Sm, die Maschine Ml bzw. die Mehrzahl an Maschinen Ml,..., Mn und die Lizenvergabeeinheit 2 sind vorzugsweise kommunikativ, insbesondere über ein Bussystem 6, verbunden.

Die Erfindung ermöglicht, dass eine oder mehrere leistungsfähige Steuereinheiten eine Vielzahl von Maschinen steuern. Dies gelingt vorteilhaft mittels einer m: n-Beziehung .

Eine Kommunikation kann sowohl über einen gemeinsamen Bus (als Bussystem 6 dargestellt) als auch über einen direkten Bus (nicht dargestellt) zwischen einer Steuereinheit S1 bzw. mehreren Steuereinheiten Sl...Sm und einer Maschine Ml bzw. mehreren Maschinen Ml...Mn erfolgen.

FIG 2 zeigt beispielhaft einen Aufbau innerhalb der Steuereinheit S1.

In der Figur ist gezeigt, dass die Steuereinheit S1 zur Ausführung von Rechenschritten einen Administrations-Block 3, einen G-Code-Verarbeitungsblock 4 sowie ein Interpolations- Block 5 aufweist. Ferner beinhaltet die Steuereinheit 1 wenigstens einen, vorzugsweise eine Mehrzahl an Regelungs- Blöcken Rl,...,Rm. Zwischen den Blöcken 3,4,5, Rl,...,Rm liegt eine kommunikative Verbindung vor.

Die Figur zeigt ferner, dass die Mehrzahl an Maschinen Ml, .., Mn, je einen Kommunikationshub Hl,...,Hn aufweist oder mit einem Kommunikationshub Hl,...,Hn verbunden ist. Der Kommunikationshub Hl,...,Hn ist zur gebündelten Weitergabe von maschinenspezifischen Daten ausgebildet. Maschinenspezi fische Daten sind beispielsweise Daten, die eine Maschineneigenschaft beschreiben, wie beispielsweise ein Referenzpunkt , Achsenverstärkungs faktoren, Dynamikeinstellungen oder eine Maximalgeschwindigkeit der Achse . Ferner sind maschinenspezi fische Daten auch I stwerte der Maschine , wie beispielsweise Temperatur, Achsenposition oder andere Sensorwerte .

In einer Steuereinheit S l...Sm sind vorteilhaft Daten von mehreren Maschinen Ml...Mn vorhanden .

Während der Inbetriebnahme entstehende maschinenspezi fische Daten können z . B . in einem Inbetriebnahmearchiv gespeichert werden .

Die Steuereinheiten S l...Sm können mittels optimierter Hard- und Software auf bestimmte Aufgaben spezialisiert sein . So könnte z . B . eine erste Steuereinheit eine G-Code-Vorverar- beitung durchführen, eine zweite Steuereinheit eine Interpolation, eine dritte Steuereinheit eine Regelung und/oder Ansteuerung von Achsen und eine vierte für administrative Aufgaben .

Dies ist vorteilhaft , da z . B . nicht alle Teileprogramme die gleiche Rechenleistung zur Erhaltung der Performance benötigen .

Angepasst an eine Rechenlast können auch mehrere Steuereinheiten S l...Sm den gleichen Rechenschritt arbeitsteilig durchführen .

Damit , insbesondere während einer seriellen Abarbeitung im Steuerungsprozess , die Rechenschritte wieder den Maschinen Ml...Mn zugeordnet werden können, weist vorzugsweise j eder Rechenschritt eine Kennung auf . Diese Kennung gibt vorteilhaft an, für welche Maschine Ml...Mn der Rechenschritt bestimmt ist . Um eine korrekte Abarbeitung der Rechenschritte zu gewährleisten, wird vorzugsweise j edem Steuerungsprozess bzw . j eder Steuereinheit Zugri f f auf die maschinenspezi fischen Daten der einzelnen Maschinen gewährt .

Insbesondere zu Regelungs zwecken ist es von Vorteil , wenn z . B . die Steuereinheit S 1 auf j ede Achse einzeln zugrei fen kann . Um eine dadurch hervorgerufene Kommunikationslast zu verringern, ist ein Kommunikationshub pro Maschine Ml...Mn von Vorteil .

Ferner ist es denkbar, bei ähnlichen oder gleichen Maschinen Informationen über ähnliche Achsen gebündelt zu übermitteln .

FIG 3 zeigt ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Systems . In einem Verfahrensschritt S 1 wird wenigstens von einer Steuereinheit ein Datenpaket an eine Maschine oder mehrere Maschinen übermittelt . In einem Verfahrensschritt S2 wird durch das Datenpaket die Maschine bzw . die Maschinen zur Durchführung einer Arbeitsaufgabe angewiesen . In einem Verfahrensschritt S3 wird durch die Li zenzvergabeeinheit eine zur Durchführung der Arbeitsausgabe benötigte Li zenz bereitgestellt .

Vorteilhaft wird durch die Steuereinheit wenigstens ein Rechenschritt zur Ermittlung der Anweisung für die Maschine bzw . für die Maschinen ausgeführt . Dies gelingt bevorzugt vor dem Verfahrensschritt S l .

Vorteilhaft wird der Maschine bzw . den Maschinen wenigstens ein Sollwert für wenigstens einen Aktor übermittelt .

Vorteilhaft werden bei einer Interpolation für wenigstens eine Achse , vorzugsweise für alle Achsen einer Maschine , Sollwerte berechnet . Vorteilhaft werden von der Maschine I stwerte wenigstens einer Achse , vorzugsweise aller Achsen, zur Steuereinheit übertragen .

Vorteilhaft wird aus den Sollwerten und den I stwerten in einem Regelalgorithmus für j ede Achse der Maschine ein neuer Steuerwert berechnet . Dieser wird vorteilhaft an die Maschine übertragen .

Zwischen der Maschine und der Steuereinheit werden also vorteilhaft zyklisch I stwerte und Steuerwerte ausgetauscht .

Auf der Steuereinheit werden vorteilhaft mit dem I stwert und dem Sollwert neue Steuerwerte berechnet .

Auf der Maschine werden vorteilhaft von den Achsen die Steuerwerte angewendet und neue I stwerte erfasst .

Aufgrund der Viel zahl an Achsen in einem Maschinenpark wird sehr häufig und parallel der Regelalgorithmus durchlaufen . Daher ist beispielsweise eine Graphikkarte geeignet , diese Berechnungen durchzuführen .