DD156784A1

DD156784A1 - Steuerung fuer manipulatoren

Info

Publication number: DD156784A1
Application number: DD22682481A
Authority: DD
Inventors: Hubert Brodkorb; Johann-Georg Kretzschmar; Doris Preuss; Dieter Gruetzmacher
Original assignee: Hubert Brodkorb; Kretzschmar Johann Georg; Doris Preuss; Dieter Gruetzmacher
Priority date: 1981-01-05
Filing date: 1981-01-05
Publication date: 1982-09-22

Abstract

Die Erfindung findet Anwendung zur Steuerung von Manipulatoren, die mit dem Wegpositionssystem nach WP B25J 222 486 ausgeruestet sind. Mit der Steuerung ist die schrittweise Abarbeitung von Stapelgut durch die Anpassung des Manipulators an die sich veraendernde Arbeitsposition gegeben. Ziel der Erfindung ist es, den Aufwand an Peripherie fuer den Manipulator auf ein Minimum zu senken. Aufgabe der Erfindung ist es, durch die staendige Positionsabfrage die Arbeitsposition zu bestimmen, die dadurch geloest wird, dass der mit dem aus hydraulischer Wegeventilsteuerung mit Vorschubantrieb elektronischer Positionsabfrage und Mikrorechnersteuerung bestehenden Wegpositionssystem nach WP B25J 222 486 ausgeruestete Manipulator am Greifer einen in bezug auf die in der Arbeitsposition schrittweisen veraenderlichen Bewegungsachse des Manipulators wirkenden Sensor aufweist.

Description

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a) Titel der Erfindung

Steuerung für Manipulatoren

b) Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung findet Anwendung in Positionssteuerungen für Manipulatoren zum schrittweisen Abarbeiten von Stapelgut

c) Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Es ist bekannt, mit Manipulatoren Teile vom Stapel zu entnehmen, indem das zu entnehmende Teil in die gleiche vom Manipulator anzufahrende Ausgangsposition gebracht wird. Dies erfolgt durch sogenannte Hubmagazine oder Vereinzelungs- und Zuführeinrichtungen. Im weiteren ist bekannt, daß Manipulatoren mit numerisch gesteuerten Achsen arbeiten, die durch programmierte Schrittfortschreitung indem die Entnahmeposition um den Betrag der Teiledicke verändert wird, den Stapel abarbeiten. Die mit teach-in-Steuerung ausgerüsteten Manipulatoren

^: werden 'durch Abspeicherung der Stapelhöhen je Teil des Teilestapels entsprechend dem Abarbeitungszyklus progranuliert. Das Positionssystem nach WP B25J/222 486 läßt eine freiprogrammierte.Ansteuerung vieler Arbeitspunkte je Bewegungsachse zu, jedoch ist es für eine von der Teilestärke abhängige fortschreitende Schrittweise Positionsänderung nicht vorgesehen, da das Positionssystem keine numerische Steuerung und auch kein Weg-

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meßsystem auf v/eist, die eine Abspeicherung einer stetig veränderbaren Position in Schrittfolge zulassen. Als nachteilig der bekannten, technischen Lösungen ist der Aufwand an Vorrichtungen und Magazinen für die Vereinzelung, lage- und maßrichtige Bereitstellung der Teile anzuführen. Die Ausrüstung eines Manipulators mit einer numerisch-gesteuerten Achse, die die Möglichkeit einer programmierten schrittweisen Veränderung der Entnahmeposition zuläßt ist ökonomisch auf v/endig - -.

und läßt eine Anpassung der durch die Toleranz der Teile beziehungsweise der Vorrichtungen verursachte Positionsabweichung in der Schrittgröße nicht zu. Die mit teach-in-Steuerung ausgerüsteten Manipulatoren, erfordern die Bereitstellung großer Speicherkapazitäten des Rechners, sowie einen hohen Aufwand beim Einrichten, da jede Position einmal bei der Programmierung angefahren werden muß. Dabei gehen Fehlergrößen in der Position ein, die in dem nachfolgenden Arbeitszyklus nicht korrigiert werden.

d) Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat das Ziel, bei der schrittweisen positionsverändernden Arbeitsweise, wie es beim Abarbeiten von Stapelgut der Pail ist, den Aufwand an Bereitsteliungsperipherie auf ein Mindestmaß zu senken und dabei gleichzeitig auf aufwendige Steuerungen der Numerik oder der teach-in-Programmierung .zu verzichten.

e) Wesen der Erfindung'

Die Aufgabe der Erfindung ist es, den Manipulator durch die Positionsabfrage in den Bewegungsachsen in seiner Arbeitsposition zu bestimmen, wobei die Arbeitsposition stetig schrittweise mit variabler Schrittgröße veränderbar ist. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß der

mit .dem. Wegpositionssystem nach. WP B25J/222 468 aus-...·..,, gerüstete Manipulator am Greifer einen, in Bezug auf die in der Arbeitsposition schrittweisen und veränderlichen Bewegungsachse des Manipulators wirkenden Sensor auf v/eist. Der Sensor hat vor Erreichen der Halteposition mit dem Greiferobjekt Kontakt, der durch einen in einem Gehäuse gehaltenen federbelasteten Kontaktstift erreicht wird. An der, der Tastseite des Kontaktstiftes gegenüberliegenden Seite befindet sich eine verstellbare Schaltplatte, die durch eine von fototransistor und Fotodiode gebildete Lichtschranke hindurchfährt. Mit der Veränderung des Abstandes zwischen Schaltplatte und Tastspitze des Kontaktstiftes erfolgt die wegeabhängige Bestimmung des Zeitpunktes der Auslö-

sung des Schaltimpulses, . ·

Ausgehend von der Manipulatorsteuerung, die mit zwei Geschwindigkeiten einem Schleichgang zum genauen Positionieren und einem Eilgang zum schnellen Verfahren des Manipulators ausgerüstet ist, erfolgt die . 20 Ansteuerung der sensorgesteuerten Achse unter Verwendung des Schleichganges. Vor Erreichen der Halteposition berührt der Kontaktstift des Sensors das zu greifende Teil und löst in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit und der Schaltzeit der Bauelemente des Steuerungsaufbaues das Steuersignal aus, so daß der Manipulator in der Arbeitsposition zum Stillstand kommt. Da die Positionsbestimmung in Abhängigkeit von der Arbeitsposition, daß heißt von dem zu manipulierenden Teil₍ erfolgt, hat die teileabhängige Schrittgröße und auch die ToIeranz der Teile keinen Einfluß auf die Bestimmung der Positionsgenauigkeit.

Die Steuerung der Länge des Schleichgangweges wird durch eine Zeitkonstante der Rechnersteuerung bestimmt.

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Bei Überschreitung der Zeit für den Durchlauf des Schleichgangweges fährt der Manipulator die die Zeitkonstante überschreitende Zeit im nachfolgenden Arbeitszyklus- im Eilgang.

Die Bestimmung der Zeitdauer des Eilganges wird durch die Schaltverzögerung zum Zeitpunkt des Auslösens des Schaltsignals für den Schleichgang bis zu dessen Einschaltung festgelegt. Mit der sich verändernden Position der aufzunehmenden Teile durchläuft der Manipulator den gleichen Zyklus jedoch mit veränderter Position'in der sensorgesteuerten Achse, die wie beschrieben positioniert wird. Erreicht der Manipulator die Endlage der Bewegungsachse und befindet sich kein Teil in der Entnahmeposition, übernimmt der Endlagenpositionsmelder der Bewegungsachse die Steuerung und der Manipulator fährt in die definierte Ausgangslage zurück oder schaltet ab· ,

f) Ausführungsbeispiel

Der mit der freiprogrammierbaren Steuerung mit Wegpositionssystem (WP B25J/222 486) ausgerüstete Manipulator ist mit einem Greifer zum Greifen für Flachteile versehen. An diesem Greifer befindet sich ein taktiler Sensor zur Positionsabfrage. Der Sensor ist mit der Mikrorechnersteuerung und der Wegpositionseinrichtung der sensorgesteuerten Achse des Manipulators verknüpft.

Der Manipulator fährt entsprechend dem für den Arbeitszyklus eingegebenen Programm mit der sensorgesteuerten Z-Achse auf einen bereitgestellten Teilestapel. Das Abfahren des Teilestapels erfolgt für die Entnahme des ersten Teiles mit der für eine genaue Positionierung erforderlichen Schleichganggeschwindigkeit. Vor Erreichen der Halteposition zum Greifen des Teiles erhält ^: der Kontaktstift des Sensors Berührung mit dem Teil und löst durch seine Kontaktplatte, die an der, der Tastseite gegenüberliegenden Seite des Kontaktstiftes angebracht ist, das Haltesignal aus. Der Kontaktstift

ist in dem Sensorgehäuse federbelastet gehalten und ragt über die Anlagefläche des Greifers hinaus. Beim Auffahrendes Greifers auf das Teil schiebt sich der Kontaktstift nach oben und unterbricht.eine aus Potodiode und Fototransistor gebildete Lichtschranke, womit das Schaltsignal ausgelöst wird. Mit der in den Kontaktstift einschraubbaren Kontaktplatte kann der Zeitpunkt des Schaltsignals wegabhängig eingestellt werden. Auf Grund dessen, daß die Schaltzeiten der Hydraulikwegeventilsteuerung ein verzögertes Abschalten des Antriebes verursachen, wird der Schaltimpuls ''"*) - durch den über die .Halteposition hinausragenden Kontaktstift um den Weg, der umgerechnet mit der Schaltzeit bis zum Halt durchlaufen wird früher ausgelöst.

Nach dem Aufnehmen des Teiles und der Ausführung der Handhabeoperation erfolgt der wiederholte Zyklusablauf der Arbeitsaufgabe, wobei durch die ständige Abnahme von Teilen vom Stapel, die sich damit ändernde Arbeitsposition zu realisieren ist. Damit vergrößert sich der Verfahrweg in der positionsveränderlichen Z-Achse der mit Schleichganggeschwindigkeit durchfahren wird und die im Rechner gespeicherte Zeitkonstante für den Schleichgang v/ird angesprochen. In Auswertung des Soll-Ist-Vergleiches, der eine verlängerte Zeit für J 25 den Schleichgang ausweist, erfolgt eine Korrektur der Steuerimpulse. Die Korrektur erfolgt durch die Verzögerung des Sehaltimpulses vom Steuerrechner an die Steuerschalter, d. h. an die Magnetschalter der Hydraulikwegeventile, Die Korrektur kann ,,nur für den abgelaufenen Arbeitszyklus vorgenommen werden, so daß der Weg für den Schleichgang sich um den Betrag der Teilehöhe verlängert. Der Manipulator fährt somit den bereits vom Stapel abgearbeiteten Weg bis auf die genannte Einschränkung im Eilgang, Damit ist eine optima-Ie Anpassung bezüglich an die Geschwindigkeit gegeben.

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Mit Erreichen des Stapelend.es oder des Endes des Weges der sensorgesteuerten Z-Achse übernimmt der Positionsgeber dieser Achse die weitere Positionsmeldung. Liegt kein Teil auf dem Stapel, d. h# der Sensor kann das Signal "Teil vorhanden" nicht mehr abgeben, fährt der Manipulator in die Ausgangslage zurück und schaltet ab.

Die Steuerung zum schrittweisen Abarbeiten von Sta-. pelgut hat den Vorteil, daß der Aufwand für die Peripherie eines Manipulators gering gehalten werden kann. Für die schrittweise Steuerung von Manipulatoren werden keine programmierbaren numerischen Steuerungen sowie Manipulatoren, die im teach-in-Verfahren der Arbeitsaufgabe angepaßt werden_: mit dem erforderlichen soft-ware-Paket benötigt. Als weiterer Vorteil der direkten Positionsabfrage mit Sensor ergibt sich, daß Toleranzeinflüsse der zu manipulierenden Teile unberücksichtigt bleiben können.

Claims

Patentansprüche

Steuerung für Manipulatoren zum schrittweisen Ab-, * arbeiten von Stapelgut mit hydraulischer Wegeventilsteuerung und zwischen Ölsäulen eingespannten Hydraulikzylindern, die in Verbindung mit einer aus Signal und Positionsgebern bestehenden Positioniereinrich-« tung und einem mit einer Zeitkonstanten versehenen " Rechner stehen gekennzeichnet dadurch, daß ein am Greiforgan des Manipulators angebrachter Sensor mit dem Rechner und den Signalgebern der Achsen des Manipulators derart verknüpft ist, daß vor Erreichen der Halteposition der Schaltimpuls durch den Sensor zeitlich veränderbar auslösbar ist.

Steuerung für Manipulatoren nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß die stetig veränderliche Weglänge der Bewegungsachse im Eilgang durchfahren wird,

Steuerung für-Manipulatoren nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß der Sensor aus einem federbelasteten Kontaktstift besteht, der an der, der Tastseite entgegengesetzten Seite eine in Achsrichtung verschiebbare Körperkante aufweist, die in einen Lichtschacht eintaucht. . ' '