DD156784A1

DD156784A1 - CONTROL FOR MANIPULATORS

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.The invention finds application for the control of manipulators, which are equipped with the Wegpositionssystem to WP B25J 222 486. With the control of the gradual processing of staple material is given by the adaptation of the manipulator to the changing working position. The aim of the invention is to reduce the complexity of peripherals for the manipulator to a minimum. The object of the invention is to determine the working position by the constant position query, which is achieved by the existing with the hydraulic directional valve control with feed drive electronic position sensing and microcomputer control position system according to WP B25J 222 486 equipped manipulator on the gripper with respect to in The working position has gradually veraenderlichen movement axis of the manipulator acting sensor.

Description

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a) Titel der Erfindunga) Title of the invention

Steuerung für ManipulatorenControl for manipulators

b) Anwendungsgebiet der Erfindungb) Field of application of the invention

Die Erfindung findet Anwendung in Positionssteuerungen für Manipulatoren zum schrittweisen Abarbeiten von StapelgutThe invention finds application in position controls for manipulators for the gradual processing of staple

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 Manipulatorenc) Characteristic of the Known Technical Solutions It is known to use manipulators to remove parts from the stack by bringing the part to be removed into the same starting position to be approached by the manipulator. This is done by so-called Hubmagazine or separating and feeding. Furthermore, it is known that manipulators operate with numerically controlled axes, which are processed by programmed step progression in that the removal position is changed by the amount of part thickness, work off the stack. The manipulators equipped with teach-in control

^: 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- ^: Are progranuliert by storing the stack height per part of the stack of pieces in accordance with the processing cycle. The positioning system according to WP B25J / 222 486 permits a freely programmed control of many operating points per movement axis, but it is not intended for a progressive incremental positional change dependent on the part strength, since the position system does not provide any numerical control and no path control.

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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 - -.Measuring system on v / eist, which allow a storage of a continuously variable position in step sequence. A disadvantage of the known, technical solutions, the cost of devices and magazines for the separation, positional and true to size provision of the parts is to be cited. The equipment of a manipulator with a numerically-controlled axis, which allows the possibility of a programmed stepwise change in the removal position is economically 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.and does not allow adjustment of the positional deviation in the step size caused by the tolerance of the parts or the devices. The manipulators equipped with teach-in control, require the provision of large memory capacities of the computer, as well as a high effort in the setup, since each position must be approached once during programming. In doing so, error quantities enter the position which are not corrected in the subsequent work cycle.

d) Ziel der Erfindungd) Object of the invention

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. The aim of the invention is to reduce the outlay on the provisioning peripherals to a minimum in the step-by-step position-changing mode of operation, as is the case when processing stacked goods, and at the same time dispense with complex numerical control or teach-in programming.

e) Wesen der Erfindung'e) essence of the invention

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 derThe object of the invention is to determine the manipulator by the position query in the axes of movement in its working position, wherein the working position is continuously variable stepwise with variable step size. This problem is solved in that the

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-with the. Wegpositionssystem after. WP B25J / 222 468 aus ... · .. ,, equipped manipulator on the gripper a, in relation to the in the working position stepwise and variable movement axis of the manipulator acting sensor on v / eist. The sensor has contact with the gripper object before reaching the holding position, which is achieved by a spring-loaded contact pin held in a housing. At the, the tactile side of the contact pin opposite side is an adjustable circuit board, which passes through a light barrier formed by phototransistor and photodiode. With the change in the distance between the circuit board and the probe tip of the contact pin, the distance-dependent determination of the time of triggering takes place.

sung des Schaltimpulses, . ·solution of the switching pulse,. ·

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.Starting from the manipulator control, which is equipped with two speeds, a creep speed for exact positioning and a rapid traverse for fast manipulation of the manipulator, the. 20 Control of the sensor-controlled axis using creep speed. Before reaching the holding position of the contact pin of the sensor touches the part to be gripped and triggers in response to the speed and the switching time of the components of the control structure, the control signal, so that the manipulator comes to a standstill in the working position. Since the position determination in dependence on the working position, that is, of the part to be manipulated ₍ takes place, the part-dependent step size and also the tolerance of the parts has no influence on the determination of the positional accuracy.

Die Steuerung der Länge des Schleichgangweges wird durch eine Zeitkonstante der Rechnersteuerung bestimmt.The control of the length of the creep path is determined by a time constant of the computer control.

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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.If the time for the passage of the creep speed path is exceeded, the manipulator moves the time that exceeds the time constant in the following work cycle at rapid traverse.

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· ,The determination of the duration of the rapid traverse is determined by the switching delay at the time of the triggering of the switching signal for the creep speed until it is switched on. However, with the changing position of the male parts, the manipulator will go through the same cycle with the position changed in the sensor-controlled axis, which will be positioned as described. If the manipulator reaches the end position of the movement axis and no part is in the removal position, the end position position detector of the movement axis takes over the control and the manipulator returns to the defined starting position or shuts down,

f) Ausführungsbeispielf) embodiment

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.The manipulator, which is equipped with the programmable controller with positioning system (WP B25J / 222 486), is equipped with a gripper for gripping flat parts. This gripper contains a tactile sensor for position sensing. The sensor is linked to the microcomputer control and the path positioning device of the sensor-controlled axis of the manipulator.

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 KontaktstiftThe manipulator moves to a provided stack of parts in accordance with the program entered for the duty cycle with the sensor-controlled Z-axis. The removal of the parts stack takes place for the removal of the first part with the creep speed required for accurate positioning. Before reaching the holding position for gripping the part receives ^: the contact pin of the sensor makes contact with the part and triggers by its contact plate, which is attached to the, the tactile side opposite side of the contact pin, the holding signal. The contact pin

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.is held spring-loaded in the sensor housing and protrudes beyond the contact surface of the gripper. When the gripper is moved onto the part, the contact pin pushes upwards and interrupts a light barrier formed by the photodiode and the phototransistor, whereby the switching signal is triggered. With the screwed into the contact pin contact plate, the timing of the switching signal can be set path-dependent. Due to the fact that the switching times of the hydraulic directional valve control cause a delayed shutdown of the drive, the switching pulse is triggered "" by the contact pin projecting beyond the holding position by the distance which is converted with the switching time until the stop.

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.After picking up the part and the execution of the handle operation, the repeated cycle of the task is done, which is to be realized by the constant removal of parts from the stack, the changing working position. This increases the travel distance in the position-variable Z axis, which is traversed at creep speed, and addresses the time constant stored in the computer for creep speed v / ird. In evaluation of the target-actual comparison, which indicates an extended time for J 25 creep, there is a correction of the control pulses. The correction is made by the delay of the Sehaltimpulses from the control computer to the control switches, ie to the magnetic switch of the hydraulic valves, the correction can be made ,, only for the elapsed working cycle, so that the path for the creep is extended by the amount of part height. The manipulator moves thus already processed by the stack way up to the said restriction in rapid traverse, so that is an optimal adaptation to the given speed.

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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.Upon reaching the Stapelend.es or the end of the path of the sensor-controlled Z-axis, the position sensor of this axis takes over the further position message. If there is no part on the stack, d. h # the sensor can no longer deliver the signal "part present", the manipulator returns to the initial position and switches off.

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.The control for the step-by-step execution of sta- pelgut has the advantage that the cost of the periphery of a manipulator can be kept low. For the stepwise control of manipulators no programmable numerical controls and manipulators, which are adapted in the teach-in procedure of the task _: with the required software package needed. Another advantage of the direct position sensing with sensor results in that tolerance influences of the parts to be manipulated can be disregarded.

Claims

claims

Manipulator control system for the gradual discharge of * stacked goods with hydraulic directional valve control and hydraulic cylinders clamped between oil columns, in combination with a positioning device consisting of signal and position encoders and a time constant "calculator characterized by the fact that an am Gripping element of the manipulator mounted sensor is linked to the computer and the signal transmitters of the axes of the manipulator such that before reaching the holding position of the switching pulse is triggered by the sensor time-changeable.

Control for manipulators according to item 1, characterized in that the continuously variable path length of the movement axis is traversed in rapid traverse,

Control for-manipulators according to item 1, characterized in that the sensor consists of a spring-loaded contact pin having on the side opposite to the tactile side of an axially displaceable body edge which dips into a light well. , ''