DE102019007564A1

DE102019007564A1 - Switching device and method for operating the switching device

Info

Publication number: DE102019007564A1
Application number: DE102019007564.1A
Authority: DE
Inventors: Maximilian Maier; Maxime Chalon
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2019-10-20
Filing date: 2019-10-20
Publication date: 2021-04-22

Abstract

Es wird eine Umschaltvorrichtung (200), zur Übertragung einer vorgebbaren Anzahl an gleichartigen Signalen (ra, rb, s1a, s1b, s2a, s2b) an zumindest zwei Geräte (101a, 101b) beschrieben, aufweisend eine Schalteinrichtung (304), wobei die Schalteinrichtung (304) derart eingerichtet ist, diejenigen bidirektionalen Ausgänge (102a, 106a, 107a) der vorgebbaren Anzahl an bidirektionalen Ausgängen (102a, 102b, 106a, 106b, 107a, 107b), welche einem Gerät (101a) der zumindest zwei Geräte (101a, 101b) zugeordnet sind, von dem anderen bidirektionalen Ausgang (102b, 106b, 107b) und/oder von den anderen bidirektionalen Ausgängen (102b, 106b, 107b) der vorgebbaren Anzahl an bidirektionalen Ausgängen im Wesentlichen zu isolieren, welcher/welche dem/den anderen Gerät(en) (101b) der zumindest zwei Geräte (101a, 101b) zugeordnet ist/sind;A switching device (200) is described for transmitting a predeterminable number of signals of the same type (ra, rb, s1a, s1b, s2a, s2b) to at least two devices (101a, 101b), comprising a switching device (304), the switching device (304) is set up in such a way that those bidirectional outputs (102a, 106a, 107a) of the predeterminable number of bidirectional outputs (102a, 102b, 106a, 106b, 107a, 107b) which are assigned to a device (101a) of the at least two devices (101a, 101b) are assigned to essentially isolate from the other bidirectional output (102b, 106b, 107b) and / or from the other bidirectional outputs (102b, 106b, 107b) of the predeterminable number of bidirectional outputs which one (s) from the other Device (s) (101b) to which at least two devices (101a, 101b) is / are assigned;

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Luft- und Raumfahrttechnik. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Umschaltvorrichtung, eine Gelenkvorrichtung und ein Verfahren zum Betrieb einer Umschaltvorrichtung.The present invention relates to aerospace engineering. In particular, the present invention relates to a switching device, a joint device and a method for operating a switching device.

Elektromotoren und insbesondere bürstenlose Elektromotoren werden heute in vielen Anwendungsbereichen eingesetzt. Zum Betrieb können sie aus einer Gleichspannung gespeist werden, und oftmals benötigen diese Motoren einen Wechselrichter, welcher die phasenversetzten sinusförmigen Spannungen erzeugt, mit denen üblicherweise die Phasenanschlüsse des Motors versorgt werden müssen. Oftmals weist ein Elektromotor drei Phasenanschlüsse auf. Um die vom Wechselrichter generierten Spannungen mit der passenden Phasenlage zu erzeugen, sodass sich eine gewünschte Drehung des Motors ergibt, wird ständig die Lage des Rotors gegenüber dem Stator ermittelt. Die Lage des Rotors kann prinzipiell auf verschiedene Arten ermittelt werden. Beispielsweise kann die Verwendung eines Kommutierungssensors genutzt werden, welcher auf der Rotorachse angebracht ist und so fortwährend den Winkel zwischen Rotor und Stator misst. Es kann auch nötig sein, die Position und/oder Drehlage eines Motors zu bestimmen.Electric motors and, in particular, brushless electric motors are used today in many areas of application. For operation, they can be fed from a DC voltage, and these motors often require an inverter which generates the phase-shifted sinusoidal voltages with which the phase connections of the motor usually have to be supplied. An electric motor often has three phase connections. In order to generate the voltages generated by the inverter with the appropriate phase position, so that the desired rotation of the motor results, the position of the rotor in relation to the stator is constantly determined. In principle, the position of the rotor can be determined in various ways. For example, a commutation sensor can be used which is attached to the rotor axis and thus continuously measures the angle between the rotor and the stator. It may also be necessary to determine the position and / or rotation of a motor.

Alternativ zu dem Einsatz eines Hall-Sensors als Kommutierungssensor kann auch ein Resolver genutzt werden. Ein Resolver kann auch genutzt werden, um die Position des Rotors des Motors zu bestimmen.As an alternative to using a Hall sensor as a commutation sensor, a resolver can also be used. A resolver can also be used to determine the position of the motor's rotor.

Allerdings ist jeweils eine Ansteuerungseinrichtung für jeden einzelnen Resolver nötig, die zu einer Gewichtserhöhung führen kann. Gerade bei Projekten im Gebiet der Luft- und Raumfahrt soll jedoch ein hohes Gewicht vermieden werden.However, a control device is required for each individual resolver, which can lead to an increase in weight. However, especially in projects in the aerospace sector, a high weight should be avoided.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen effizienten Betrieb eines Motors zu ermöglichen.It is an object of the present invention to enable an efficient operation of an engine.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Merkmale gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.According to the invention, this object is achieved by the features specified in the independent claims. Further developments of the invention emerge from the subclaims.

In diesem Text wird die Bezeichnung Steuereinrichtung und Steuer- und Regeleinrichtung gleichbedeutend und nicht einschränkend verwendet. Das bedeutet, dass eine Steuereinrichtung auch Regelkomponenten aufweisen kann. Eine Steuereinrichtung und/oder Signalverarbeitungseinrichtung kann folglich auch eine Feedbackschleife aufweisen, mit der Ergebnisse eines Steuervorgangs überprüft und beeinflusst werden können. Ebenso verhält es sich mit den Begriffen steuern und regeln.In this text, the terms control device and control and regulating device are used synonymously and not restrictively. This means that a control device can also have control components. A control device and / or signal processing device can consequently also have a feedback loop with which the results of a control process can be checked and influenced. The same applies to the terms control and regulate.

Es sei auch darauf hingewiesen, dass der Begriff Eingang und/oder Ausgang unabhängig von einer darüber transportierten Signalausbreitungsrichtung benutzt wird, außer es wird auf eine besondere Richtung hingewiesen.It should also be noted that the term input and / or output is used independently of a signal propagation direction transported via it, unless a particular direction is indicated.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird Umschaltvorrichtung bereitgestellt, welche zur Übertragung einer vorgebbaren Anzahl an Signalen an zumindest zwei Geräte eingerichtet ist. Die Signale mögen gleichartig und/oder vom gleichen Typ sein und auf jedem der zumindest zwei Geräte vorhanden sein. Die Umschaltvorrichtung weist eine vorgebbare Anzahl an bidirektionalen Eingängen, eine vorgebbare Anzahl an bidirektionalen Ausgängen und eine Schalteinrichtung auf. Die vorgebbare Anzahl an Signalen ist jeweils einem der zumindest zwei Geräte zugeordnet.According to one embodiment of the invention, a switching device is provided which is set up to transmit a predeterminable number of signals to at least two devices. The signals may be of the same type and / or of the same type and may be present on each of the at least two devices. The switching device has a specifiable number of bidirectional inputs, a specifiable number of bidirectional outputs and a switching device. The predeterminable number of signals is assigned to one of the at least two devices.

Die vorgebbare Anzahl an bidirektionalen Eingängen wird durch die vorgebbare Anzahl der Signale bestimmt. Insbesondere durch die Anzahl der gleichartigen Signale, welche auf jedem der zumindest zwei Geräte vorhanden sind. In einem Beispiel mögen die zumindest zwei Geräte im Wesentlichen gleichartig aufgebaut sein.The number of bidirectional inputs that can be specified is determined by the number of signals that can be specified. In particular due to the number of signals of the same type that are present on each of the at least two devices. In one example, the at least two devices may be of essentially identical construction.

Die vorgebbare Anzahl an bidirektionalen Ausgängen der Umschaltvorrichtung wird durch das Produkt der Anzahl der zumindest zwei Geräte und der vorgebbaren Anzahl an Signalen bestimmt.The specifiable number of bidirectional outputs of the switching device is determined by the product of the number of the at least two devices and the specifiable number of signals.

Die Schalteinrichtung ist derart eingerichtet, diejenigen bidirektionalen Ausgänge der vorgebbaren Anzahl an bidirektionalen Ausgängen, welche einem Gerät der zumindest zwei Geräte zugeordnet sind, von dem anderen bidirektionalen Ausgang und/oder von den anderen bidirektionalen Ausgängen der vorgebbaren Anzahl an bidirektionalen Ausgängen im Wesentlichen zu isolieren, welcher/welche dem/den anderen Gerät(en) der zumindest zwei Geräte zugeordnet ist/sind.The switching device is set up in such a way that those bidirectional outputs of the predeterminable number of bidirectional outputs which are assigned to one device of the at least two devices are essentially isolated from the other bidirectional output and / or from the other bidirectional outputs of the predeterminable number of bidirectional outputs, which is / are assigned to the other device (s) of the at least two devices.

Somit mag es möglich sein, im Wesentlichen nur diejenigen Signale durch die Umschalteinrichtung zu leiten, die für eine Zustandsbetrachtung eines Geräts und/oder eines Gesamtsystems gerade notwendig ist. Es mag sich somit im Wesentlichen nur die relevante Information durch die Umschalteinrichtung leiten lassen und die irrelevante Information ausfiltern lassen.It may thus be possible to pass essentially only those signals through the switchover device that are currently necessary for a status analysis of a device and / or an overall system. It may thus essentially only be possible to pass the relevant information through the switching device and to filter out the irrelevant information.

Außerdem mag es möglich sein, unterschiedliche aber gleichartig aufgebaute Geräte zu unterschiedlichen Zeiten mittels unterschiedlicher Auswertestrategien zu betreiben, beispielsweise um das Kommutieren eines Motors zu steuern und/oder um die Lage eines Gelenks zu bestimmen.In addition, it may be possible to operate different but identically structured devices at different times using different evaluation strategies, for example to To control the commutation of a motor and / or to determine the position of a joint.

In einem Beispiel mag ein Kommuntierungsresolver oder Kommutierungsresolver mit drei Signalen und ein Positionsresolver oder Positionierresolver mit drei den Kommutierungsresolversignalen entsprechenden Signalen physikalisch voneinander trennbar und/oder isolierbar sein, so dass die im Wesentlichen funktional gleich aufgebauten Resolver mittels derselben Signalverarbeitungseinrichtung ausgewertet werden können. Durch das Nutzen geteilter Ressourcen lassen sich redundante Signalverarbeitungseinrichtungen vermeiden. Das Umschalten, Trennen und/oder Isolieren der Beiden Geräte und insbesondere von Anschlüssen der Geräte mag im Wesentlichen dann möglich sein, wenn die Geräte zu unterschiedlichen Zeitpunkten aktiv sind.In one example, a communication resolver or commutation resolver with three signals and a position resolver or positioning resolver with three signals corresponding to the commutation resolver signals may be physically separable and / or isolable from one another, so that the resolvers, which are essentially functionally identical, can be evaluated using the same signal processing device. By using shared resources, redundant signal processing devices can be avoided. Switching, disconnecting and / or isolating the two devices and in particular connections of the devices may essentially be possible when the devices are active at different times.

In einem Beispiel mag die Positionsbestimmung mittels Positionsresolver und/oder Positionssensor im Wesentlichen nach dem Einschalten eines Systems durchgeführt werden und dann für einen langen Zeitraum während des Betriebs nicht mehr genutzt werden. Allerdings mag während dieses langen Zeitraums, beispielsweise bis zum Ausschalten und/oder Rekalibrieren, der Kommutationsresolver und/oder Kommutationtionssensor aktiv sein.In one example, the position determination by means of a position resolver and / or position sensor may essentially be carried out after a system has been switched on and then no longer be used for a long period of time during operation. However, the commutation resolver and / or commutation sensor may be active during this long period of time, for example until it is switched off and / or recalibrated.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine Gelenkvorrichtung beschrieben. Diese weist mindestens zwei Geräte, beispielsweise einen Kommutationsresolver und einen Positionsresolver und eine Signalverabeitungseinrichtung sowie eine erfindungsgemäße Umschaltvorrichtung auf.In accordance with another aspect of the invention, a hinge device is described. This has at least two devices, for example a commutation resolver and a position resolver and a signal processing device as well as a switching device according to the invention.

Die Umschaltvorrichtung mag sechs bidirektionale Ausgänge und drei bidirektionale Eingänge aufweisen, wobei der Kommutationsresolver und/oder der Positionsresolver jeweils 3 gleichartige Signale und/oder 3 gleichartige Spulen aufweist, welche mit den bidirektionalen Ausgängen der Umschaltvorrichtung verbunden sind. Außerdem ist die Signalverarbeitungseinrichtung mit den bidirektionalen Eingängen der Umschaltvorrichtung verbunden. Die Gleichartigkeit mag sich hierbei auf unterschiedliche Geräte beziehen. Innerhalb eines einzelnen Geräts können mehrere Signale vorhanden sein, welche unterschiedliche Funktionen erfüllen.The switching device may have six bidirectional outputs and three bidirectional inputs, the commutation resolver and / or the position resolver each having 3 similar signals and / or 3 similar coils which are connected to the bidirectional outputs of the switching device. In addition, the signal processing device is connected to the bidirectional inputs of the switching device. The similarity here may relate to different devices. Within a single device there can be several signals which fulfill different functions.

Die Signalverarbeitungseinrichtung mag eingerichtet sein, die Resolversignale zu erzeugen und/oder auszuwerten. Sie mag auch zum Erzeugen eines Steuersignals für die Schalteinrichtung eingerichtet sein, mit dem die Schalteinrichtung die Signale des Kommutierungsresolvers von den Signalen des Positionsresolvers trennen kann.The signal processing device may be set up to generate and / or evaluate the resolver signals. It may also be set up to generate a control signal for the switching device, with which the switching device can separate the signals of the commutation resolver from the signals of the position resolver.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betrieb der erfindungsgemäßen Umschaltvorrichtung angegeben. Dieses Verfahren weist das Unterscheiden von zumindest zwei Betriebszuständen eines Systems auf, welches zumindest zwei Geräte aufweist. Das System kann beispielsweise ein Roboterarm und/oder ein Roboter sein.According to another aspect of the present invention, a method for operating the switching device according to the invention is specified. This method has the differentiation of at least two operating states of a system which has at least two devices. The system can be, for example, a robotic arm and / or a robot.

Ein erster Betriebszustand mag derjenige Zustand sein, in welchem das erste Gerät betrieben werden soll und ein zweiter Betriebszustand mag derjenige Zustand sein, in welchem das zweite Gerät betrieben werden soll. Es kann sich hierbei beispielsweise um einen Einschaltzustand und einen Dauerbetriebszustand handeln.A first operating state may be that state in which the first device is to be operated and a second operating state may be that state in which the second device is to be operated. This can be, for example, a switched-on state and a continuous operating state.

Ferner sieht das Verfahren das Betätigen der Schalteinrichtung der Umschaltvorrichtung derart vor, um diejenigen bidirektionalen Ausgänge der vorgebbaren Anzahl an bidirektionalen Ausgängen, welche dem ersten Gerät der zumindest zwei Geräte zugeordnet sind, von dem anderen bidirektionalen Ausgang und/oder von den anderen bidirektionalen Ausgängen der vorgebbaren Anzahl an bidirektionalen Ausgängen im Wesentlichen zu isolieren, welcher/welche dem zweiten Gerät der zumindest zwei Geräte zugeordnet ist/sind. In anderen Worten mögen gleichartige und/oder sich entsprechende Ausgänge und/oder Signale voneinander getrennt werden.Furthermore, the method provides for the switching device of the switching device to be operated in such a way that those bidirectional outputs of the predeterminable number of bidirectional outputs, which are assigned to the first device of the at least two devices, from the other bidirectional output and / or from the other bidirectional outputs of the predeterminable Number of bidirectional outputs to essentially isolate which / which is / are assigned to the second device of the at least two devices. In other words, similar and / or corresponding outputs and / or signals may be separated from one another.

Ein Resolver mag im Wesentlichen drei Signale nutzen und/oder liefern. Es handelt sich dabei um ein Referenzsignal, mit dem eine auf einem Rotor angebrachte Spule erregt wird. Dabei kann es sich um ein sinusförmiges Signal handeln, welches von einem Sinusgenerator erzeugt wird. Durch Induktion wird in zwei Statorspulen, die im Gegensatz zu der Rotorspule feststehen, eine Spannung mit einem Phasenversatz generiert, aus welchem sich die Rotorlage ableiten lässt. Beispielsweise mag der Phasenversatz dazu führen, dass in einer Spule ein Sinus-Signal generiert wird und in der anderen Spule ein Cosinus-Signal generiert wird.A resolver may essentially use and / or supply three signals. It is a reference signal with which a coil mounted on a rotor is excited. This can be a sinusoidal signal that is generated by a sinusoidal generator. By induction, a voltage with a phase offset is generated in two stator coils, which, in contrast to the rotor coil, are fixed, from which the rotor position can be derived. For example, the phase offset may lead to a sine signal being generated in one coil and a cosine signal being generated in the other coil.

Die drei Signale, d.h. das Rotorsignal, das erste Statorsignal und das zweite Statorsignal, mögen sowohl der Kommutatorresolver als auch der Positionsresolver unabhängig voneinander nutzen und/oder liefern.The three signals, i.e. the rotor signal, the first stator signal and the second stator signal, may be used and / or supplied by both the commutator resolver and the position resolver independently of one another.

Um eine genaue Messung des jeweiligen Resolvers zu ermöglichen sollen die zu den unterschiedlichen Geräten und/oder Resolvern gehörenden Signale voneinander isoliert sein. Insbesondere sollen diese Signale zeitlich isoliert sein, also im Wesentlichen nicht gleichzeitig durch die Umschaltvorrichtung geleitet werden.In order to enable a precise measurement of the respective resolver, the signals belonging to the different devices and / or resolvers should be isolated from one another. In particular, these signals should be isolated in time, that is, should not be passed through the switching device essentially at the same time.

In einem Beispiel mögen gleichartige Anschlüsse und/oder gleichartige Ausgänge unterschiedlicher Geräte miteinander verbunden sein, so dass eine Trennung durchgeführt werden muss, um eine gegenseitige Beeinflussung auszuschließen. Verschiedenartige Signale unterschiedlicher Geräte mögen bereits isoliert sein, da hierfür keine Motivation besteht diese auf eine gemeinsame Ressource zusammen zu führen.In one example, similar connections and / or similar outputs of different devices may be connected to one another, see above that a separation must be carried out in order to rule out mutual interference. Different types of signals from different devices may already be isolated, as there is no motivation to bring them together on a common resource.

Mittels des Verfahrens zum Betrieb der erfindungsgemäßen Umschaltvorrichtung mag eine Umschaltung von Resolvern für Positionssensoren sowie für Kommutierungssensoren realisierbar sein.By means of the method for operating the switching device according to the invention, it may be possible to switch over resolvers for position sensors and for commutation sensors.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird auch ein computerlesbares Speichermedium beschrieben, auf dem ein Programmcode zum Betrieb der erfindungsgemäßen Umschaltvorrichtung gespeichert ist, der, wenn er von einem Prozessor ausgeführt wird, das Verfahren zum Betrieb der erfindungsgemäßen Umschaltvorrichtung ausführt. Dieser Programmcode mag beispielsweise von der Signalverarbeitungseinrichtung ausgeführt werden.According to a further development of the invention, a computer-readable storage medium is also described on which a program code for operating the switching device according to the invention is stored, which, when executed by a processor, executes the method for operating the switching device according to the invention. This program code may, for example, be executed by the signal processing device.

Vorzugsweise ist ein computerlesbares Speichermedium eine Floppy Disk, eine Festplatte, ein USB (Universal Serial Bus) Speichergerät, ein RAM (Random Access Memory), ein ROM (Read Only Memory) oder ein EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory). Als ein computerlesbares Speichermedium kann auch ein Kommunikationsnetz angesehen werden, wie z.B. das Internet, welches das Herunterladen eines Programm Codes zulässt.A computer-readable storage medium is preferably a floppy disk, a hard disk, a USB (Universal Serial Bus) storage device, a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory) or an EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory). A communication network, such as the Internet, which allows a program code to be downloaded, can also be viewed as a computer-readable storage medium.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird auch ein Programmelement zum Betrieb der erfindungsgemäßen Umschaltvorrichtung beschrieben, das, wenn es von einem Prozessor ausgeführt wird, das Verfahren zum Betrieb der erfindungsgemäßen Umschaltvorrichtung ausführt.According to a further development of the invention, a program element for operating the switching device according to the invention is also described which, when executed by a processor, executes the method for operating the switching device according to the invention.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Steuervorrichtung als FPGA (Field Programmable Gate Array) oder ASIC (Application-Specific Integrated Circuit) oder als IC (Integrated Circuit) realisiert. Vorzugsweise ist das Verfahren, insbesondere das Programmelement, als ein Softwarepatch realisiert, der eine bestehende Steuersoftware für eine Elektromotorsteuerung so ergänzt und/oder modifiziert, dass Sie zum Bremsen des Elektromotors genutzt werden kann. So kann eine im Wesentlichen nicht sensorlos bremsfähige Steuervorrichtung zu einer sensorlos bremsfähigen Steuervorrichtung umgewandelt werden, ohne zusätzliche Komponenten für die Lagebestimmung des Rotors eines Elektromotors vorsehen zu müssen.In an advantageous development of the invention, the control device is implemented as an FPGA (Field Programmable Gate Array) or ASIC (Application-Specific Integrated Circuit) or as an IC (Integrated Circuit). The method, in particular the program element, is preferably implemented as a software patch which supplements and / or modifies existing control software for an electric motor controller in such a way that it can be used to brake the electric motor. Thus, a control device that is essentially not brakable without sensors can be converted into a control device that can be braked without sensors, without having to provide additional components for determining the position of the rotor of an electric motor.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist zumindest einer der bidirektionalen Eingänge und/oder einer der bidirektionalen Ausgänge unidirektional betreibbar. So mag sich eine Richtung für einen Signalfluss vorgeben lassen, beispielsweise durch Dioden, welche in Leitungen eingebaut sind.According to another aspect of the present invention, at least one of the bidirectional inputs and / or one of the bidirectional outputs can be operated unidirectionally. A direction for a signal flow can thus be specified, for example by means of diodes which are built into lines.

Allgemein kann ein Ausgang und/oder Eingang als ein Anschluss bezeichnet werden. Ein Ausgang mag damit einen Anschluss auf der Geräteseite der Umschaltvorrichtung bezeichnen und ein Eingang mag einen Anschluss auf der Signalverarbeitungsseite der Umschalteinrichtung bezeichnen. Auf der Geräteseite mag zumindest eines der zumindest zwei Geräte angeschlossen werden. Auf der Signalverarbeitungsseite mag eine Signalverarbeitungseinrichtung angeschlossen werden.In general, an output and / or input can be referred to as a connection. An output may thus designate a connection on the device side of the switching device and an input may designate a connection on the signal processing side of the switching device. On the device side, at least one of the at least two devices can be connected. A signal processing device may be connected on the signal processing side.

Über einen Ausgang, an dem ein Referenzsignal für den Resolver bereitgestellt wird, kann die Signalrichtung in Richtung des Resolvers gerichtet sein. An einem Ausgang, an dem ein Sinus-Signal und/oder Cosinus-Signal empfangen wird mag die Signalrichtung von dem Resolver zu der Umschalteinrichtung gerichtet sein.The signal direction can be directed in the direction of the resolver via an output at which a reference signal for the resolver is provided. At an output at which a sine signal and / or a cosine signal is received, the signal direction may be directed from the resolver to the switching device.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Schalteinrichtung mit zumindest einem Steuersignal bedienbar. Dieses Steuersignal kann von einer Signalverarbeitungseinrichtung und/oder einer Joint-Control-Unit (JCU) generiert werden. Diese Steuersignal kann von einem Betriebszustand abhängig gemacht werden. Beispielsweise kann ein Geräteschalter und/oder Systemschalter vorgesehen sein, der ein Einschalten und/oder ein Versorgen mit Strom erkennt. Während eines kurzen Einschaltzustandes, der beispielsweise im Bereich von 0 bis 1 sec nach dem Anlegen einer Spannung liegen kann, mag der Positionsresolver genutzt werden, indem die dem Positionsresolver zugeordneten Eingänge und Ausgänge mit der Signalverarbeitungseinrichtung verbunden werden und der Konvertierungsresolver von ihr getrennt wird. Für das Trennen werden Verbindungen zwischen gleichartigen Ausgängen und/oder einem zugeordneten Eingang getrennt.According to another aspect of the present invention, the switching device can be operated with at least one control signal. This control signal can be generated by a signal processing device and / or a joint control unit (JCU). This control signal can be made dependent on an operating state. For example, a device switch and / or system switch can be provided which detects a switch-on and / or a supply of electricity. The position resolver may be used during a brief switch-on state, which can be, for example, in the range from 0 to 1 sec after applying a voltage, in that the inputs and outputs assigned to the position resolver are connected to the signal processing device and the conversion resolver is separated from it. For disconnection, connections between outputs of the same type and / or an assigned input are disconnected.

Nach Durchlaufen des Einschaltzustands mag für ein längeres Intervall der Dauerbetriebszustand eingenommen werden, während dessen der Konvertierungsresolver aktiviert wird und währenddessen der Positionsresolver getrennt ist.After passing through the switched-on state, the continuous operating state may be assumed for a longer interval, during which the conversion resolver is activated and during which the position resolver is disconnected.

Gemäß einem noch anderen Aspekt weist die Schalteinrichtung eine Parallelschaltung von Leitungen auf, wobei die Anzahl parallelgeschalteter Leitungen der Anzahl der zumindest zwei Geräte entspricht. Die parallel geschalteten Leitungen verbinden jeweils einen unterschiedlichen bidirektionalen und/oder unidirektionalen Ausgang der Ausgänge, welche den zumindest zwei Geräten zugeordnet sind, mit einem Knotenpunkt. Dabei sind jedoch nur sich entsprechende Ausgänge oder Eingänge miteinander verbunden. Außerdem weist jede der parallelgeschalteten Leitungen eine Trenneinrichtung auf, welche eingerichtet ist, den der parallelgeschalteten Leitung zugehörigen bidirektionalen und/oder unidirektionalen Ausgang mit dem Knotenpunkt zu verbinden und/oder ihn von diesem zu trennen.According to yet another aspect, the switching device has a parallel connection of lines, the number of lines connected in parallel corresponding to the number of the at least two devices. The lines connected in parallel each connect a different bidirectional and / or unidirectional output of the outputs, which are assigned to the at least two devices, with a node. However, only corresponding outputs or inputs are connected to one another. In addition, each of the lines connected in parallel has a separating device, which is set up to connect the bidirectional and / or unidirectional output associated with the parallel-connected line to the node and / or to separate it therefrom.

Mittels einer einpoligen und/oder mehrpoligen Steckerleiste können beispielsweise alle zu einem Gerät gehörenden Signalleitungen physikalisch und an der Umschalteinrichtung optisch erkennbar zusammengefasst werden. Diese zusammengefassten Leitungen können als ein Kanal bezeichnet werden, so dass die Schalteinrichtung und insbesondere die Trenneinrichtung das Durchschalten und/oder Blockieren eines Kanals ermöglicht. Solch ein Kanal ist auf ein spezifisches Gerät bezogen und weist unterschiedliche Signaltypen auf.By means of a single-pole and / or multi-pole plug connector, for example, all signal lines belonging to a device can be combined physically and visually recognizable on the switching device. These combined lines can be referred to as a channel, so that the switching device and in particular the isolating device enables a channel to be switched through and / or blocked. Such a channel is related to a specific device and has different signal types.

Alternativ mag ein Kanal jedoch auch die Zusammenfassung von Leitungen, Eingängen, Ausgängen und/oder Signalen des gleichen Typs bezeichnen.Alternatively, however, a channel may also designate the combination of lines, inputs, outputs and / or signals of the same type.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Knotenpunkt einem der bidirektionalen und/oder unidirektionalen Eingänge zugeordnet.According to another aspect of the present invention, the node is assigned to one of the bidirectional and / or unidirectional inputs.

In einem Beispiel mag der Knotenpunkt das gleiche Potenzial wie ein Eingang aufweisen.In one example, the node may have the same potential as an input.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Trenneinrichtung zumindest zwei in Serie geschaltete Schalter auf.According to another aspect of the present invention, the isolating device has at least two switches connected in series.

In einem Beispiel kann eine Trenneinrichtung als Relais realisiert sein, welches eine galvanische Trennung der Ausgänge zueinander ermöglicht. Bei dem Einsatz im Weltraum kann jedoch ein Relais fehleranfällig sein. Als Trennelemente können auch Transistoren eingesetzt werden, die jedoch wegen ihrer Bodydioden keine galvanische Trennung ermöglichen. Durch das in Serie Schalten von Transistoren kann jedoch eine sehr gute Isolation der Ausgänge gleichartiger Signale voneinander erreicht werden, welche auch im Weltraum zuverlässig funktionieren mag.In one example, an isolating device can be implemented as a relay, which enables the outputs to be galvanically isolated from one another. However, when used in space, a relay can be prone to failure. Transistors can also be used as separating elements, but because of their body diodes they do not allow galvanic separation. By connecting transistors in series, however, a very good isolation of the outputs of similar signals from one another can be achieved, which may also function reliably in space.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung mag die Umschaltvorrichtung für den Betrieb unter Weltallbedingungen eingerichtet sein. Dabei mag die Umschaltvorrichtung so dimensioniert sein, dass sie Beschleunigungen, die bei einem Start eines Shuttles auftreten, aushalten kann. Außerdem mag kosmische Strahlung und/oder ein hoher Druck die Funktionsfähigkeit der Umschalteinrichtung kaum beeinträchtigen.According to one aspect of the present invention, the switching device may be set up for operation under space conditions. The switching device may be dimensioned in such a way that it can withstand accelerations that occur when a shuttle is started. In addition, cosmic radiation and / or high pressure may hardly impair the functionality of the switching device.

Hierbei wird auch beachtet, dass die Umschaltvorrichtung die nötige Strahlungsfestigkeit aufweist, welche durch die dauerhaft vorliegende Strahlenbelastung im All auftreten kann, beispielsweise durch Gamma-Strahlung, aber auch durch Elektronen-, Protonen- sowie lonenbeschuss. Dies mag insbesondere bei der genutzten Elektronik für die Umschaltvorrichtung einschließlich Signalverarbeitung berücksichtigt werden. Deshalb werden herkömmliche Elektroniken bei dem Aufbau der der Umschaltvorrichtung im Wesentlichen vermieden. Auch wird die Umschaltvorrichtung so dimensioniert, dass sie eine vorgebbare Vibrationsfestigkeit aufweist, welche durch den Start einer Rakete ausgelöst wird. Diese Kriterien werden bei der Gestaltung der Elektroniken und Mechaniken berücksichtigt.It is also ensured here that the switching device has the necessary radiation resistance, which can occur due to the permanent radiation exposure in space, for example due to gamma radiation, but also due to electron, proton and ion bombardment. This may be taken into account in particular with the electronics used for the switchover device including signal processing. Therefore, conventional electronics are essentially avoided in the construction of the switching device. The switching device is also dimensioned in such a way that it has a predefinable vibration resistance, which is triggered by the launch of a rocket. These criteria are taken into account when designing the electronics and mechanics.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung mag die Gelenkvorrichtung einen Motor mit einem Getriebe aufweisen, wobei der Kommutationsresolver mit dem Motor verbunden ist und wobei der Positionsresolver mit dem Getriebe verbunden ist.According to another aspect of the present invention, the joint device may have a motor with a transmission, wherein the commutation resolver is connected to the motor and wherein the position resolver is connected to the transmission.

Der Kommutationsresolver mag sich schneller drehen als der mittels des Getriebes untersetzte Positionsresolver.The commutation resolver may rotate faster than the position resolver reduced by means of the gearbox.

In einem Beispiel mag eine Gelenkvorrichtung in einem Arm eines Industrieroboters genutzt werden.In one example, a joint device may be used in an arm of an industrial robot.

Es soll angemerkt werden, dass unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf unterschiedliche Gegenstände beschrieben wurden. Insbesondere wurden einige Ausführungsformen mit Bezug auf Vorrichtungsansprüche beschrieben, wohingegen andere Ausführungsformen in Bezug auf Verfahrensansprüche beschrieben wurden. Ein Fachmann kann jedoch der vorangehenden Beschreibung und der folgenden Beschreibung entnehmen, dass, außer es wird anders beschrieben, zusätzlich zu jeder Kombination von Merkmalen, die zu einer Kategorie von Gegenständen gehört, auch jede Kombination zwischen Merkmalen als von diesem Text offenbart angesehen wird, die sich auf unterschiedliche Kategorien von Gegenständen bezieht. Insbesondere sollen Kombinationen zwischen Merkmalen von Vorrichtungsansprüchen und Merkmalen von Verfahrensansprüchen offenbart sein.It should be noted that different embodiments of the invention have been described with reference to different subjects. In particular, some embodiments have been described with reference to device claims, whereas other embodiments have been described with reference to method claims. A person skilled in the art can, however, from the foregoing description and the following description, unless otherwise stated, in addition to any combination of features belonging to a category of objects, any combination of features is also considered to be disclosed by this text refers to different categories of items. In particular, combinations between features of device claims and features of method claims should be disclosed.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale bilden für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.Further advantages, features and details emerge from the following description in which - with reference to the drawing - at least one exemplary embodiment is described in detail. Described and / or graphically represented features form the subject matter of the invention individually or in any desired, meaningful combination. Identical, similar and / or functionally identical parts are provided with the same reference symbols.

Es zeigen:

1: ein Blockschaltbild zum Auswerten von zwei Geräten, insbesondere von zwei Resolvern, zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung.
2: ein Blockschaltbild zum Auswerten von zwei Geräten, insbesondere von zwei Resolvern, mit geringem Materialaufwand gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
3 eine detaillierte Schaltungsanordnung des Blockschaltbildes aus 2 zur gemeinsamen Nutzung eingangsseitiger Komponenten gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
4 einen einzelnen auf zwei Ausgänge umschaltbaren Eingang aus 3 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Show it:

1 : a block diagram for evaluating two devices, in particular two resolvers, for a better understanding of the present invention.
2 : a block diagram for evaluating two devices, in particular two resolvers, with little material expenditure according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 a detailed circuit arrangement of the block diagram 2 for the common use of input-side components according to an exemplary embodiment of the present invention.
4th a single input that can be switched to two outputs 3 according to an exemplary embodiment of the present invention.

Ohne Einschränkung der Allgemeinheit wird in den folgenden Figuren lediglich auf die Sensorik eines Gelenks eingegangen. Die Aktuatorik, die für die Bewegung verantwortlich ist, wird nicht weiter beschrieben.Without restricting the generality, the following figures only deal with the sensor system of a joint. The actuators responsible for the movement are not described further.

Die Resolver mögen allgemein als Sensoren beschrieben seinThe resolvers may be described broadly as sensors

Die 1 zeigt ein Blockschaltbild zum Auswerten von zwei Geräten, insbesondere von zwei Resolvern 101a', 101b', zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung.The 1 shows a block diagram for evaluating two devices, in particular two resolvers 101a ' , 101b ' for a better understanding of the present invention.

Aufgrund von zunehmend hohen Kosten in der benannten Raumfahrt werden immer mehr Missionen durch Roboter unterstützt oder gar durchgeführt. Bei Anwendungen mit Robotern sollte auf strahlungsfeste Komponenten Rücksicht genommen werden. Als strahlungsfeste Komponenten werden Komponenten spezifiziert, welche auf Strahlenfestigkeit wie z.B. Gamma-Strahlung, Alphateilchen, Protonen und Ionen speziell getestet und ausgelegt wurden.Due to the increasingly high costs in the named space travel, more and more missions are supported or even carried out by robots. For applications with robots, radiation-resistant components should be taken into account. Components that have been specially tested and designed for radiation resistance such as gamma radiation, alpha particles, protons and ions are specified as radiation-resistant components.

Falls Bauteile verwendet werden, welche zum Beispiel nicht speziell auf die Umweltbedingungen im Weltraum ausgelegt sind, kann es passieren, dass die Mission scheitert oder gar Unfälle entstehen.If components are used that are not specifically designed for the environmental conditions in space, for example, the mission may fail or even accidents may occur.

Zum Betreiben eines Roboters ist es oft notwendig einen Positionssensor, für die Position eines Gelenks und/oder einer Gelenkvorrichtung sowie einen Kommutierungssensor für die Position des angetriebenen Motors zu besitzen. Eine strahlungsfeste Möglichkeit für entsprechende Sensoren bieten beispielsweise sogenannte Resolver.To operate a robot, it is often necessary to have a position sensor for the position of a joint and / or a joint device and a commutation sensor for the position of the driven motor. So-called resolvers, for example, offer a radiation-resistant option for corresponding sensors.

Jeder dieser Resolver weist im Wesentlichen eine ihm ausschließlich zugeordnete Elektronik zum Auswerten und Umwandeln der analog gemessenen Signale auf. Diese analog gemessenen Signale werden wiederrum in digitale Signale umgewandelt, um daraus ein digitales Positions-Signal zu generieren.Each of these resolvers essentially has electronics exclusively assigned to it for evaluating and converting the analog measured signals. These analog measured signals are in turn converted into digital signals in order to generate a digital position signal from them.

Da Aufgrund von Kostenersparnis in der Raumfahrt jedoch der Bauraurn sowie das Gewicht stark begrenzt sind, wird darauf geachtet, dass Bauteile, wenn es möglich ist, effizient verwendet werden.Since the structural size and weight are very limited due to cost savings in space travel, care is taken to ensure that components are used efficiently whenever possible.

Das Blockschaltbild 100' zeigt zwei Geräte 101a' und 101b'. Bei den Geräten handelt es sich, um die beide Sensoren 101a', 101b', nämlich einen Positionssensor 101a' sowie auch einen Kommutierungssensor 101b'. Um die Geräte 101a', 101b' auslesen zu können sind verschiedene Funktionsblöcke vorgesehen. Die Sinusgeneratoren 103a' und 103b' erzeugen ein Sinussignal, welches jeweils einem Resolver-to-Digital Converter (RDC) 104a' und 104b' zugeführt wird und über einen Kanal 102a', 102b' und eine Elektronik zur Signalverstärkung 105a' und 105b' dem jeweiligen Gerät 101a' bzw. 101b' zugeführt wird. Insbesondere mag des Sinussignal an eine Rotorspule Ra', Rb' zugeführt werden, welche in den beiden Statorspulen S1a', S2a' bzw. S1b', S2b' ein Sinus- bzw. Cosinus-Signal durch Induktion erzeugt. Diese Signale der Statorspulen S1a', S2a', S1b', S2b'. werden über getrennte Leitungen106a' 107a' bzw. 106b', 107b' zurück an die RDC 104a', 104b' geliefert. The block diagram 100 ' shows two devices 101a ' and 101b ' . The devices are the two sensors 101a ' , 101b ' , namely a position sensor 101a ' as well as a commutation sensor 101b ' . To the devices 101a ' , 101b ' To be able to read out different function blocks are provided. The sine generators 103a ' and 103b ' generate a sinusoidal signal, which is sent to a resolver-to-digital converter (RDC) 104a ' and 104b ' is fed and via a channel 102a ' , 102b ' and electronics for signal amplification 105a ' and 105b ' the respective device 101a ' or. 101b ' is fed. In particular, the sinusoidal signal may be fed to a rotor coil Ra ', Rb', which is located in the two stator coils S1a ' , S2a ' or. S1b ' , S2b ' a sine or cosine signal is generated by induction. These signals from the stator coils S1a ' , S2a ' , S1b ' , S2b ' . are returned to the RDC via separate lines 106a '107a' or 106b ', 107b' 104a ' , 104b ' delivered.

In dem Blockschaltbild 100' ist die komplette Elektronik doppelt ausgeführt.In the block diagram 100 ' the complete electronics are implemented twice.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht jedoch ein Auslesen von beiden Sensoren 101a, 101b mit einer reduzierten Anzahl an Elektronik sowie erheblichen Platz- und Gewichtseinsparungen.However, the method according to the invention enables both sensors to be read out 101a , 101b with a reduced number of electronics and considerable space and weight savings.

Die 2 zeigt ein Blockschaltbild zum Auswerten von zwei Geräten 101a, 101b, insbesondere von zwei Resolvern, gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In 2 ist zuerkennen, welche Bauteile durch das Vorsehen einer Umschaltvorrichtung 200 einfach oder als geteilte Komponente ausgeführt werden können, um Gewicht einsparen zu können. Dieser Aufbau ermöglicht den Betrieb zumindest zweier Geräte mit einem reduzierten Bauteileaufwand.The 2 shows a block diagram for evaluating two devices 101a , 101b , in particular of two resolvers, according to an exemplary embodiment of the present invention. In 2 it is to be recognized which components are provided by the provision of a switching device 200 can be designed simply or as a split component to save weight. This structure enables at least two devices to be operated with a reduced number of components.

Insbesondere auf der Eingangsseite 201 sind der Sinusgenerator 103, der Resolver-to-Digital Converter (RDC) 104, die Elektronik zur Signalverstärkung 105, der Kanal 102, die Kanäle 106, 107 im Wesentlichen einfach ausgeführt.Especially on the entry side 201 are the sine wave generator 103 , the resolver-to-digital converter (RDC) 104 , the electronics for signal amplification 105, the channel 102 who have favourited channels 106 , 107 essentially simply executed.

Auf der Ausgangsseite sind die Kanäle 102a, 102b, 106a, 106b, 107a, 107b und/oder Ausgänge 102a, 102b, 106a, 106b, 107a, 107b wiederum pro Gerät 101a, 101b ausgeführt, also entsprechend der Anzahl an vorhandener Geräten 101a, 101b und somit nicht als geteilte Komponenten.On the exit side are the channels 102a , 102b , 106a , 106b , 107a , 107b and / or outputs 102a , 102b , 106a , 106b , 107a , 107b again per device 101a , 101b executed, so according to the Number of devices available 101a , 101b and therefore not as split components.

Es mögen die Signale der Referenzspule Ra, Rb oder Rotorspule Ra, Rb mit kleinen Buchstaben als ra und rb bezeichnet werden. Entsprechend mögen auch die Signale s1a, s1b, s2a, s2b die Signale der Statorspulen S1a, S2a, S1b, S2b bezeichnen. Die Signale ra, rb, mögen als gleichartige Signale bezeichnet werden, da ihre Funktion in beiden Resolvern 101a, 102a im Wesentlichen die gleiche ist. Ebenso seien die Signale s1a, s1b gleichartige Signale und die Signale s2a, s2b.It likes the signals from the reference coil Ra , Rb or rotor coil Ra , Rb can be designated with small letters as ra and rb. Correspondingly like the signals s1a , s1b , s2a , s2b the signals from the stator coils S1a , S2a , S1b , S2b describe. The signals ra , rb , may be referred to as signals of the same type because their function in both resolvers 101a , 102a is essentially the same. Likewise are the signals s1a , s1b similar signals and the signals s2a , s2b .

Zur gemeinsamen eingangsseitigen Nutzung der Kanäle 102, 106, 107 und/oder Signalwege 102, 106, 107 wurde eine Verschaltung 200 oder Umschaltvorrichtung 200 eingefügt, welche es ermöglicht zwischen den beiden Besolvern 101a, 101b umschalten zu können.For shared use of the channels on the input side 102 , 106 , 107 and / or signal pathways 102 , 106 , 107 became an interconnection 200 or switching device 200 inserted, which makes it possible between the two solvers 101a , 101b to be able to switch.

Die 3 zeigt eine detaillierte Schaltungsanordnung des Blockschaltbildes aus 2 zur gemeinsamen Nutzung eingangsseitiger Komponenten 103, 104, 105, 102, 106, 107 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.The 3 shows a detailed circuit arrangement of the block diagram from 2 for the common use of input-side components 103 , 104 , 105, 102, 106, 107 according to an exemplary embodiment of the present invention.

Die Schaltung der 3 zeigt einen Ausschnitt einer Gelenkvorrichtung 300 welche es durch die Beschaltung ermöglicht zwischen dem Stromkreis 102a, 106a, 107a oder Kanal 102a, 106a, 107a des Positionsresolvers 101a und dem Stromreis 102b, 106b, 107b oder Kanal 102b, 106b, 107b des Kommutierungsresolvers 101b umzuschalten. Der Positionsresolver 101a ist auf einem Getriebe 301 und der Kommutierungsresolver 101b ist auf einem Motor 302 angeordnet. Die Rotorspule und die Statorspulen des Motors, die für den Antrieb des Motors 302 sorgen, sind in 3 nicht dargestellt, lediglich die Sensorik.The circuit of the 3 shows a section of a joint device 300 which is made possible by the wiring between the circuit 102a , 106a , 107a or channel 102a , 106a , 107a of the position resolver 101a and the electric rice 102b , 106b , 107b or channel 102b , 106b , 107b of the commutation resolver 101b to switch. The position resolver 101a is on a gear 301 and the commutation resolver 101b is on an engine 302 arranged. The rotor coil and the stator coils of the motor, which are used to drive the motor 302 worries are in 3 not shown, only the sensors.

Mittels der Umschaltvorrichtung 200 werden die Signale ra, s1a, s1b des Positionsresolvers 101a im Wesentlichen vollständig getrennt oder voneinander isoliert, um kein Übersprechen der analogen Signale zu erzeugen. Ein Übersprechen hätte zur Folge, dass Messungenauigkeiten entstehen können.By means of the switching device 200 become the signals ra , s1a , s1b of the position resolver 101a essentially completely separated or isolated from one another so as not to generate crosstalk of the analog signals. Crosstalk would result in measurement inaccuracies.

Das Umschalten übernimmt die Schalteinrichtung 304, welche die Trenneinrichtungen 305, 306, 307, 308, 309, 310 mit den in Serie angeordneten Schaltern 305', 305", 306', 306", 307', 307", 308', 308", 309', 309", 310', 310" aufweist. Das Umschalten kann hierbei durch Relais oder auch MOSFETs, JFETs oder auch Solid-State Relais erfolgen.The switching device takes over the switching 304 which the separators 305 , 306 , 307 , 308 , 309 , 310 with the switches arranged in series 305 ' , 305 " , 306 ' , 306 " , 307 ' , 307 " , 308 ' , 308 " , 309 ' , 309 " , 310 ' , 310 " having. Switching can be done by relays or MOSFETs, JFETs or solid-state relays.

In anderen Worten zeigt 3 die Umschaltvorrichtung 200, zur Übertragung einer vorgebbaren Anzahl an Signalen ra, rb, s1a, s1b, s2a, s2b an zumindest zwei Geräte. Diese vorgegebene Anzahl an Signalen, insbesondere an gleichartigen Signalen, beträgt in 3 drei Signale, nämlich ein Rotorsignal ra, rb oder Referenzsignal ra, rb, welches von dem Sinusgenerator 103 erzeugt wird. Ein weiteres Signal der Gruppe von drei Signalen ist das Statorsignal s1a, s1b oder das Sinussignal s1a, s1b, welches durch Induktion in einem Stator S1a, S1b eines Resolvers erzeugt wird, und das Statorsignal s2a, s2b oder das Cosinus-Signal s2a, s2b, welches durch Induktion in einem Stator S2a, S2b eines Resolvers erzeugt wird.In other words shows 3 the switching device 200 , for the transmission of a predeterminable number of signals ra , rb , s1a , s1b , s2a , s2b on at least two devices. This predetermined number of signals, in particular signals of the same type, is in 3 three signals, namely a rotor signal ra , rb or reference signal ra , rb , which from the sine generator 103 is produced. Another signal in the group of three signals is the stator signal s1a , s1b or the sine wave s1a , s1b which is produced by induction in a stator S1a , S1b a resolver is generated, and the stator signal s2a , s2b or the cosine signal s2a , s2b which is produced by induction in a stator S2a , S2b a resolver is generated.

Die Umschaltvorrichtung 200 weist eine vorgebbare Anzahl an bidirektionalen Eingängen 102, 107, 106 und eine vorgebbare Anzahl an bidirektionalen Ausgängen 102a, 102b, 106a, 106b, 107a, 107b auf. außerdem ist eine Schalteinrichtung 304 vorhanden, welche das Zuordnen von Eingängen 102, 107, 106 auf Ausgänge 102a, 102b, 106a, 106b, 107a, 107b erlaubt.The switching device 200 has a predeterminable number of bidirectional inputs 102 , 107 , 106 and a predeterminable number of bidirectional outputs 102a , 102b , 106a , 106b , 107a , 107b on. also is a switching device 304 present which map inputs 102 , 107 , 106 on outputs 102a , 102b , 106a , 106b , 107a , 107b allowed.

Die vorgebbare Anzahl an Signalen ra, s1a, s2a, rb, s2a, s2b ist jeweils einem der zumindest zwei Geräte 101a, 101b zugeordnet. Somit sind die Geräte 101a, 101b im Wesentlichen gleich aufgebaut und nutzen die gleichen und/oder gleichartige Signale.The number of signals that can be specified ra , s1a , s2a , rb , s2a , s2b is one of the at least two devices 101a , 101b assigned. Thus the devices are 101a , 101b essentially constructed in the same way and use the same and / or similar signals.

Die vorgebbare Anzahl an bidirektionalen Eingängen 102, 106, 107 wird durch die vorgebbare Anzahl an Signalen bestimmt, welche jeweils einem einzigen Gerät 101a, 101b zugeordnet sind.The specifiable number of bidirectional inputs 102 , 106 , 107 is determined by the number of signals that can be specified, each of which is sent to a single device 101a , 101b assigned.

Die vorgebbare Anzahl an bidirektionalen Ausgängen 102a, 102b, 106a, 106b, 107a, 107b wird durch das Produkt der Anzahl der zumindest zwei Geräte 101a, 101b und der vorgebbaren Anzahl an Signalen bestimmt, wobei die Signale, welche pro Gerät genutzt werden, betrachtet wird. Das Gerät 1 101a nutzt die drei Signal ra, s1a, s2a und das Gerät 2 101b nutzt die drei Signale rb, s1b, s2b weshalb pro Gerät drei Signale zur Verfügung stehen. Diese drei Signale werden zu unterschiedlichen Zeiten an den Eingängen 102, 106, 107 zur Verfügung gestellt und/oder abgerufen oder zugeführt.The specifiable number of bidirectional outputs 102a , 102b , 106a , 106b , 107a , 107b is given by the product of the number of at least two devices 101a , 101b and the specifiable number of signals, whereby the signals that are used per device are considered. The device 1 101a uses the three signals ra , s1a , s2a and device 2 101b uses the three signals rb , s1b , s2b which is why three signals are available per device. These three signals are sent to the inputs at different times 102 , 106 , 107 made available and / or accessed or supplied.

In einem Beispiel wird das Gerät 1 101a, insbesondere der Positionsresolver 101a in einer Einschaltphase aktiviert, so dass an den Eingängen 102, 106, 107 die Signale ra, s1a, s2a anliegen, wohingegen die Umschaltvorrichtung 200 das Gerät 2 101b, insbesondere den Kommutierungsresolver 101b, mittels der Schalteinrichtung 304 deaktiviert, so dass die Signale rb, s1b, s2b blockiert und/oder isoliert werden. Der Kommutierungsresolver 101b kann die Signale s1b, s2b, nicht erzeugen, da die Umschaltvorrichtung 200 das Signal rb nicht durchlässt, welches für das Erzeugen der Signal s1a, s2a verantwortlich ist. So können die Signale des Positionierresolvers Pos/Ref ra, Pos/Sin- s1a, Pos/Cos- s2a genutzt werden, ohne einen Einfluss durch die Signal rb, s1b, s2b des Kommutierresolvers 101b fürchten zu müssen.In one example, the device 1 becomes 101a, in particular the position resolver 101a activated in a switch-on phase, so that at the inputs 102 , 106 , 107 the signals ra , s1a , s2a applied, whereas the switching device 200 the device 2 101b, in particular the commutation resolver 101b , by means of the switching device 304 disabled so the signals rb , s1b , s2b blocked and / or isolated. The commutation resolver 101b can the signals s1b , s2b , do not generate as the switching device 200 the signal rb does not let through which one is responsible for generating the signal s1a , s2a responsible for. This is how the signals from the positioning resolver Pos / Ref ra , Pos / Sin- s1a , Pos / Cos- s2a can be used without being influenced by the signal rb , s1b , s2b of the commutation resolver 101b to fear.

In einer sich an die Einschaltphase anschließende Dauerbetriebsphase wird die Umschaltvorrichtung 200 mittels der Schalteinrichtung 304 umgeschaltet, so dass an den Eingängen 102, 106, 107 die Signale rb, s1b, s2b anliegen, wohingegen die Umschaltvorrichtung 200 das Gerät 1 101a, insbesondere den Positionierresolver 101a, mittels der Schalteinrichtung 304 deaktiviert, so dass die Signale ra, s1a, s2a blockiert und/oder isoliert werden. Der Positionierresolver 101b kann die Signale s1b, s2b, nicht erzeugen, da die Umschaltvorrichtung 200 das Signal ra nicht durchlässt. So können die Signale Komm/Ref rb, Komm/Sin s1b, Komm/Cos s2b des Kommutierresolvers genutzt werden, ohne einen Einfluss durch die Signal ra, s1a, s2a des Positionierresolvers 101a fürchten zu müssen.In a continuous operating phase following the switch-on phase, the switchover device 200 by means of the switching device 304 switched so that at the entrances 102 , 106 , 107 the signals rb , s1b , s2b applied, whereas the switching device 200 the device 1 101a, in particular the positioning resolver 101a , by means of the switching device 304 disabled so the signals ra , s1a , s2a blocked and / or isolated. The positioning resolver 101b can the signals s1b , s2b , do not generate as the switching device 200 the signal ra does not let through. The signals Comm / Ref rb , Come on / Sin s1b , Come / Cos s2b of the commutation resolver can be used without being influenced by the signal ra , s1a , s2a of the positioning resolver 101a to fear.

Da eingangsseitig immer nur ein Signal eines bestimmten Typs anliegt, können die Signal ra, rb zu dem Eingangssignal r, die Signale s1a, s1b zu dem Eingangssignal s1 und die Signale s2a, s2b zu dem Eingangssignal s2 verallgemeinert werden.Since there is always only one signal of a certain type on the input side, the signal ra , rb to the input signal r, the signals s1a , s1b to the input signal s1 and the signals s2a , s2b can be generalized to the input signal s2.

Die Schalteinrichtung 304 ist derart eingerichtet, diejenigen bidirektionalen Ausgänge 102a, 102b, 107a, 107b, 106a, 106b der vorgebbaren Anzahl an bidirektionalen Ausgängen, welche einem Gerät 101a, 101b der zumindest zwei Geräte zugeordnet sind, von dem anderen bidirektionalen Ausgang und/oder von den anderen bidirektionalen Ausgängen der vorgebbaren Anzahl an bidirektionalen Ausgängen im Wesentlichen zu isolieren, welcher/welche dem/den anderen Gerät(en) der zumindest zwei Geräte zugeordnet ist/sind.The switching device 304 is set up in such a way, those bidirectional outputs 102a , 102b , 107a , 107b , 106a , 106b the specifiable number of bidirectional outputs that a device 101a , 101b to which at least two devices are assigned, to essentially isolate from the other bidirectional output and / or from the other bidirectional outputs of the predeterminable number of bidirectional outputs which is / are assigned to the other device (s) of the at least two devices .

In anderen Worten ist die Schalteinrichtung eingerichtet, die drei Ausgänge 102a, 106a, 107a der insgesamt sechs vorhandenen Ausgänge 102a, 102b, 107a, 107b, 106a, 106b, welche dem Gerät 1 101a zugeordnet sind, von den drei anderen Ausgänge 102b, 106b, 107b zu isolieren, welche dem Gerät 2 101b zugeordnet sind.In other words, the switching device is set up, the three outputs 102a , 106a , 107a of the total of six existing exits 102a , 102b , 107a , 107b , 106a , 106b , which are assigned to the device 1 101a, from the three other outputs 102b , 106b , 107b to isolate, which are assigned to the device 2 101b.

In 3 ist zu sehen, dass die beiden parallel geschalteten Leitungen 102a, 102b in dem Knotenpunkt 102k zusammengeschaltet sind. Ebenso sind die beiden parallel geschalteten Leitungen 106a, 106b in dem Knotenpunkt 106k zusammengeschaltet und die beiden parallel geschalteten Leitungen 107a, 107b in dem Knotenpunkt 107k zusammengeschaltet.In 3 it can be seen that the two lines connected in parallel 102a , 102b in the node 102k are interconnected. Likewise are the two lines connected in parallel 106a , 106b in the node 106k interconnected and the two lines connected in parallel 107a , 107b in the node 107k interconnected.

Die Signalverarbeitungseinrichtung 311 und/oder Steuereinrichtung 311 weist die RCU 103 und die Referenzspannungsquelle 104 auf. Eine in der Signalverarbeitungseinrichtung 311 vorhandene JCU 312 kann ein Steuersignal für die Umschaltvorrichtung 200 generieren.The signal processing device 311 and / or control device 311 instructs the RCU 103 and the reference voltage source 104 on. One in the signal processing facility 311 existing JCU 312 can be a control signal for the switching device 200 to generate.

4 zeigt einen einzelnen auf zwei Ausgänge 106a, 106b umschaltbaren Eingang 106 aus 3 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 4th points a single to two outputs 106a , 106b switchable input 106 out 3 according to an exemplary embodiment of the present invention.

Hierin werden die beiden parallelen Zweige 106a, 106b, welche zu den ersten Statorwicklungen S1a, S1b der beiden Resolver 101a, 101b führen, welche das Sinussignal s1a, s1b generieren, als redundante Seiten bezeichnet. Werden nun die Schalter 310', 310" der ersten redundanten Seite 106a über die Verschaltung 406a mit Spannung aus der Spannungsquelle 103 versorgt, schalten die Schalter 310', 310" durch. Das Umschaltsignal wird durch die Joint Control-Unit (JCU) 312 bereitgestellt, welche in der Signalverarbeitung 311 enthalten ist.This is where the two parallel branches 106a , 106b , which are the first stator windings S1a , S1b of the two resolvers 101a , 101b lead which is the sinusoidal signal s1a , s1b generate, referred to as redundant pages. Will now be the switches 310 ' , 310 " the first redundant side 106a about the interconnection 406a with voltage from the voltage source 103 the switches switch 310 ' , 310 " by. The switchover signal is generated by the Joint Control Unit (JCU) 312 provided which in signal processing 311 is included.

Bei der Verschaltung 406a kann es sich um einen Diodengleichrichter handeln, welcher ein Sinussignal der Spannungsquelle 401a in ein Rechteck-Schaltsignal wandelt. In einem anderen Beispiel kann das Umschaltsignal generiert werden, wenn ein System eingeschaltet wird.When interconnecting 406a it can be a diode rectifier which converts a sinusoidal signal from voltage source 401a into a square-wave switching signal. In another example, the toggle signal can be generated when a system is switched on.

Das Umschaltsignal gelangt auf die in Serie angeordneten Schalter 310' und 310". Wenn es sich bei den Schaltern 310', 310" um MOSFETs handelt, wird das Umschaltsignal parallel an die beiden Gate-Anschlüssen der MOSFETs 310', 310" zugeführt, wodurch das Gate durchgeschaltet wird.The switching signal is sent to the switches arranged in series 310 ' and 310 " . When it comes to the switches 310 ' , 310 " When it comes to MOSFETs, the switching signal is applied in parallel to the two gate connections of the MOSFETs 310 ' , 310 " supplied, whereby the gate is switched through.

Die Auswerteelektronik 104 oder der Resolver-to-Digital-Converter (RDC) des Positionssensors 101a erhält das Sinussignal s1a. Der RDC 104 des Positionierungssensors befindet sich auf der Signalverarbeitungseinrichtung 311.The evaluation electronics 104 or the resolver-to-digital converter (RDC) of the position sensor 101a receives the sine signal s1a . The RDC 104 of the positioning sensor is located on the signal processing device 311 .

Der RDC 104 des Positionierungssensors 101a ist insbesondere ein Teil einer RDC 104, welcher für die Auswertung der von der Statorwicklung S1a erzeugten Sinussignale zuständig ist. Der RDC 104 des Positionierungssensors kann das erzeugte Sinus-Signal s1a des Resolvers verarbeiten.The RDC 104 of the positioning sensor 101a is in particular part of an RDC 104 , which for the evaluation of the stator winding S1a generated sinusoidal signals is responsible. The RDC 104 of the positioning sensor can use the generated sine signal s1a of the resolver.

Der Kommutierungsresolver 101b bleibt während das Sinus-Signal s1a des Positionierungssensors 101a ausgewertet wird, im Wesentlichen vollkommen spannungsfrei.The commutation resolver 101b remains during the sine signal s1a of the positioning sensor 101a is evaluated, essentially completely stress-free.

Entsprechendes gilt für das in den Zweigen 107 bereitgestellte Cosinus-Signal s2a, s2b, welches von den Statorwindungen S2a und S2b erzeugt wird (nicht in 4 dargestellt), sowie das Referenz-Signal ra, rb, welches an die Rotorwickllung Ra, Rb des Resolvers 101a, 101b geliefert wird (nicht gezeigt in 4).The same applies to that in the branches 107 provided cosine signal s2a , s2b which from the stator windings S2a and S2b is generated (not in 4th shown), as well as the reference signal ra , rb which is attached to the rotor winding Ra , Rb of the resolver 101a , 101b delivered (not shown in 4th ).

Wird von der JCU 312 ein Signal gesetzt, um den Kommutierungssensor 101b mit Spannung zu versorgen, wechselt das Signal auf die in 4 dargestellte linke Seite, welche den Zweig 106b aufweist. In anderen Worten wird mittels JCU 312 die Verschaltung 406b des Kommutierungszweiges 106b aktiviert und die Schalter 309', 309" der linken Seite schalten durch, während die Schalter 310', 310" sperren, um den Ausgang 106a von dem Knotenpunkt 106k und/oder dem Ausgang 106b zu isolieren. Durch den Wechsel auf die linke Seite und/oder auf die Seite 106b des Kommutierungssensors 101b, wird der Positionssensor 101a im Wesentlichen komplett spannungsfrei und/oder isoliert.Used by the JCU 312 set a signal to the commutation sensor 101b to supply voltage, the signal changes to the in 4th shown left side showing the branch 106b having. In other words, JCU 312 the interconnection 406b of the commutation branch 106b activated and the switches 309 ' , 309 " the left side switch through while the switch 310 ' , 310 " lock to the exit 106a from the node 106k and / or the exit 106b to isolate. By changing to the left side and / or to the side 106b of the commutation sensor 101b , becomes the position sensor 101a essentially completely stress-free and / or isolated.

Wegen der geringen Größe, des geringen Stromverbrauchs and der geringen Menge an benötigten Bauteilen, lässt sich diese Elektronik leicht in einen Roboterarm oder in ein ähnliches System integrieren.Because of the small size, the low power consumption and the small number of components required, these electronics can easily be integrated into a robot arm or a similar system.

Der in 4 dargestellte Sinus-Generator 103 kann mittels eines einfachen RC-Glieds realisiert werden. Alternativ kann der Sinus-Generator 103 auch mit einem Digital-to-Analog-Converter (DAC) realisiert werden. Der Einsatz des DACs kann dazu dabei unterstützen, dass während dem Betrieb die Referenz-Frequenz des Referenzsignals ra, rb des Resolvers 101a, 101b geändert werden kann.The in 4th sine generator shown 103 can be implemented using a simple RC element. Alternatively, the sine generator 103 can also be implemented with a digital-to-analog converter (DAC). The use of the DAC can help ensure that the reference frequency of the reference signal during operation ra , rb of the resolver 101a , 101b can be changed.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

100'100 ': Blockschaltbild SensorauswertungSensor evaluation block diagram
101a', 101a101a ', 101a: Gerät 1, PositionsresolverDevice 1, position resolver
101b', 101b101b ', 101b: Gerät 2, KommutierungsresolverDevice 2, commutation resolver
102102: EingangEntrance
102a', 102a102a ', 102a: Kanal zum Gerät 1, AusgangChannel to device 1, output
102b', 102b102b ', 102b: Kanal zum Gerät 2, AusgangChannel to device 2, output
102k102k: KnotenpunktJunction
103a', 103b', 103103a ', 103b', 103: Sinusgeneratoren, ReferenzspannungsquelleSine wave generators, reference voltage source
104a', 104b', 104104a ', 104b', 104: Resolver-to-Digital Converter (RDC)Resolver-to-Digital Converter (RDC)
105a', 105b'105a ', 105b': Elektronik zur SignalverstärkungElectronics for signal amplification
106106: EingangEntrance
106a', 106a106a ', 106a: Kanal 1 vom Gerät 1, AusgangChannel 1 from device 1, output
106b', 106b106b ', 106b: Kanal 1 vom Gerät 2, AusgangChannel 1 from device 2, output
106k106k: KnotenpunktJunction
107107: EingangEntrance
107a', 107a107a ', 107a: Kanal 2 vom Gerät 1, AusgangChannel 2 from device 1, output
107b', 107b107b ', 107b: Kanal 2 vom Gerät 2, AusgangChannel 2 from device 2, output
107k107k: KnotenpunktJunction
Ra', RaRa ', Ra: Rotorspule Gerät 1Rotor coil device 1
Rb', RbRb ', Rb: Rotorspule Gerät 2Rotor coil device 2
S1a', S1aS1a ', S1a: Statorspule 1 Gerät1Stator coil 1 device 1
S2a', S2aS2a ', S2a: Statorspule 2 Gerät 1Stator coil 2 device 1
S1b', S1bS1b ', S1b: Statorspule 1 Gerät 2Stator coil 1 device 2
S2b', S2bS2b ', S2b: Statorspule 2 Gerät 2 Stator coil 2 device 2
200200: UmschaltvorrichtungSwitching device
201201: Eingangsseite der UmschaltvorrichtungInput side of the switching device
ra, rbra, rb: Signale in Rotorspulen Gerät1, Gerät2Signals in rotor coils device 1, device 2
s1a, s2as1a, s2a: Signale in Statorspulen Gerät1Signals in stator coils device 1
s1b, s2bs1b, s2b: Signale in Statorspulen Gerät2 Signals in stator coils device 2
300300: GelenkvorrichtungHinge device
301301: Getriebetransmission
302302: Motorengine
304304: Schalteinrichtung Switching device
305, 306, 307, 308, 309, 310305, 306, 307, 308, 309, 310: Trenneinrichtung Separator
305', 305'', 306', 306'', 307', 307'', 308', 308", 309', 309", 310', 310"305 ', 305 ", 306', 306", 307 ', 307 ", 308', 308", 309 ', 309 ", 310', 310": Schalter counter
311311: SignalverarbeitungseinrichtungSignal processing device
312312: Joint-Control-Unit (JCU) Joint Control Unit (JCU)
406a406a: Verschaltung Sinussignal des PositionsresolversInterconnection of the sinusoidal signal of the position resolver
406b406b: Verschaltung Sinussignal des KommutierungsresolversInterconnection of the sinusoidal signal of the commutation resolver

Claims

Switching device (200) for transmitting a predeterminable number of signals of the same type (ra, rb, s1a, s1b, s2a, s2b) to at least two devices (101a, 101b), comprising: - A predeterminable number of bidirectional inputs (102, 106, 107); - A predeterminable number of bidirectional outputs (102a, 102b, 106a, 106b, 107a, 107b); - a switching device (304); the specifiable number of signals of the same type (ra, rb, s1a, s1b, s2a, s2b) is assigned to one of the at least two devices; the specifiable number of bidirectional inputs (102, 106, 107) being determined by the specifiable number of signals of the same type (ra, rb, s1a, s1b, s2a, s2b); The predeterminable number of bidirectional outputs (102a, 102b, 106a, 106b, 107a, 107b) is determined by the product of the number of at least two devices and the predeterminable number of signals of the same type (ra, rb, s1a, s1b, s2a, s2b) becomes; wherein the switching device (304) is set up in such a way that those bidirectional outputs (102a, 106a, 107a) of the predeterminable number of bidirectional outputs (102a, 102b, 106a, 106b, 107a, 107b), which one device (101a) of the at least two devices (101a, 101b) are assigned to essentially isolate from the other bidirectional output (102b, 106b, 107b) and / or from the other bidirectional outputs (102b, 106b, 107b) of the predeterminable number of bidirectional outputs which / which the / is / are assigned to the other device (s) (101b) of the at least two devices (101a, 101b).

Switching device (200) after Claim 1 , wherein at least one of the bidirectional inputs (102, 106, 107) and / or one of the bidirectional outputs (102a, 102b, 106a, 106b, 107a, 107b) can be operated unidirectionally.

Switching device (200) after Claim 1 or 2 , wherein the switching device (304) can be operated with at least one control signal (103).

Switching device (200) according to one of the Claims 1 to 3 wherein the switching device (304) has a parallel connection (102a, 102b) of lines; wherein the number of lines connected in parallel corresponds to the number of the at least two devices (101a, 101b); wherein the parallel-connected lines each have a bidirectional / unidirectional output (102a, 102b) belonging to a different device from the unidirectional and / or bidirectional outputs (102a, 102b, 106a, 106b, 107a, 107b), which at least two devices (101a, 101b) are assigned, connect to a node (102k, 102); wherein each of the parallel-connected lines has a separating device (305, 306, 307, 308, 309, 310) which is set up to connect the bidirectional and / or unidirectional output (102a, 102b) associated with the parallel-connected line to the node (102k, 102) to connect and / or disconnect it from the node (102k, 102).

Switching device (200) after Claim 4 , wherein the node (102k, 102) is assigned to one of the bidirectional and / or unidirectional inputs.

Switching device (200) after Claim 4 or 5 , wherein the separating device (305, 306, 307, 308, 309, 310) has at least two series-connected switches 305 ', 305 ", 306', 306", 307 ', 307 ", 308', 308", 309 ', 309 ", 310 ', 310").

Switching device (200) according to one of the Claims 1 to 6th , wherein the switching device is set up for operation under space conditions.

Articulation device (300) comprising: - a position resolver (101a); - a commutation resolver (101b); - a signal processing device (311); - A switching device (200) according to one of the Claims 1 to 7th ; wherein the switching device (200) has six bidirectional outputs (102a, 102b, 106a, 106b, 107a, 107b) and three bidirectional inputs (102, 106, 107); the position resolver (101a) and / or the commutation resolver (101b) each having 3 signals (ra, s1a, s1b, rb, s1b, s2b) and / or coils (Ra, Rb, S1a, S1b, S2a, S2b), which are connected to the bidirectional outputs (102a, 102b, 106a, 106b, 107a, 107b) of the switching device (200); the signal processing device (311) being connected to the bidirectional inputs (102, 106, 107) of the switching device.

Joint device (300) according to Claim 8 , further comprising: - a motor (302) with a transmission (301); wherein the position resolver (101a) is connected to the transmission (301). wherein the commutation resolver (101b) is connected to the motor (302);

Method for operating a switching device (200) according to one of the Claims 1 to 7th and / or a joint device Claim 8 : Differentiating between at least two operating states of a system which has at least two devices (101a, 101b); wherein a first operating state is that state in which the first device (101) is to be operated and a second operating state is that state in which the second device (101b) is to be operated; The switching device (304) of the switching device (200) is actuated in such a way that those bidirectional outputs (102a, 106a, 107a) of the predeterminable number of bidirectional outputs (102a, 102b, 106a, 106b, 107a, 107b) which are assigned to the first device (101a ) to which at least two devices (101a, 101b) are assigned, to essentially isolate the specifiable number of bidirectional outputs from the other bidirectional output (102a, 106a, 107a) and / or from the other bidirectional outputs (102a, 106a, 107a) which is / are assigned to the second device (101b) of the at least two devices (101a, 101b).