DD247406A1

DD247406A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR SENSOR-ASSISTED LENGTH-TORQUE CORRECTION IN AUTOMATED HANDLING PROCESSES

Info

Publication number: DD247406A1
Application number: DD28853786A
Authority: DD
Inventors: Claus-Dieter Sieg; Peter Beckel
Original assignee: Eisengiesserei U Maschinenfabr
Priority date: 1986-03-31
Filing date: 1986-03-31
Publication date: 1987-07-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensorsteuerungsanordnung, die Werkzeug- oder Werkstueckmasstoleranzen durch Korrekturbewegungen in der Peripherie einer Handhabungseinrichtung ausgleicht. Ziel der Erfindung ist es, die Einsatzmoeglichkeiten von Handhabungseinrichtungen, deren Steuerungen nicht ueber Sensoranschluesse zur permanenten Bahnverfolgung mittels Sensoren verfuegen, auf einfache Weise ohne aufwendige Umruestung der Steuerung durch ein peripheriebeeinflussendes Sensorsystem zu erweitern und gleichzeitig eine Bereicherung der Anwendungsmoeglichkeiten gegenueber herkoemmlichen Sensorsteuerungen zu ermoeglichen. Die Aufgabe besteht darin, Sensorinformationen mittels eines Koordinators, der entweder ueber digitale Ausgaenge der Steuerung einer Handhabungseinrichtung oder durch steuerungsexterne digitale Signale beeinflussbar ist, so zu bewerten, dass eine achsrichtige Korrekturbewegung der in der Peripherie liegenden Bewegungsachsen erfolgt. Fig. 2The invention relates to a sensor control arrangement that compensates tool or Werkstueckmasstoleranzen by correcting movements in the periphery of a handling device. The aim of the invention is to expand the application possibilities of handling devices whose controls do not have Sensoranschluesse for permanent tracking by means of sensors to expand easily without costly conversion of control by a peripherally influencing sensor system and at the same time to enrich the application possibilities over conventional sensor controls. The object is to evaluate sensor information by means of a coordinator, which can either be influenced via digital outputs of the control of a handling device or by control-external digital signals, so that an axis-corrective correction movement of the movement axes lying in the periphery takes place. Fig. 2

Description

Handhabungseinrichtung in festgelegten Grenzen gestatten. Die Antriebe der bewegten Achsen in der Peripherie sind an Wandler angeschlossen, die mit einem Koordinator, der durch binäre Ausgangssignale der Steuerung der Handhabungseinrichtung aktiviert werden kann, verbunden sind. Die Sensoreingänge des Koordinators sind über Verstärker an einen oder mehrere Sensoren, die Weginformationen verarbeiten, angeschlossen.Allow handling equipment within specified limits. The drives of the moving axles in the periphery are connected to transducers which are connected to a coordinator which can be activated by binary output signals of the control of the handling device. The sensor inputs of the coordinator are connected via amplifiers to one or more sensors processing path information.

Die durch die Sensoren gewonnenen Informationen werden über den Koordinator den einzelnen Peripherieachsen zugeführt und in Weginstruktionen umgewandelt. Der Koordinator ist geeignet, jede einzelne Sensorinformation beliebig vielen Bewegungsachsen mit jeweils wählbarer Korrekturrichtung zuzuordnen. Die Zuordnung ist manuell oder über binäre Ausgangssignale der Steuerung der Handhabungseinrichtung möglich und vom Anwenderprogramm einfach beeinflußbar. Diese Möglichkeiten der Beeinflussung der Korrekturrichtung und Auswahl der Korrekturachsen durch das Anwenderprogramm bieten bisher allgemein bekannte Sensorlösungen nicht. Dadurch ergeben sich neue Möglichkeiten für die Lösung technologischer Aufgaben mit Hilfe von Handhabungseinrichtungen.The information obtained by the sensors are fed via the coordinator to the individual peripheral axes and converted into path instructions. The coordinator is capable of assigning each individual sensor information to any desired number of axes of motion, each with a selectable correction direction. The assignment is possible manually or via binary output signals of the control of the handling device and easily influenced by the user program. These possibilities of influencing the correction direction and selection of the correction axes by the user program so far do not offer well-known sensor solutions. This opens up new possibilities for the solution of technological tasks with the help of handling equipment.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigt:The invention will be described in more detail using an exemplary embodiment. In the accompanying drawings shows:

Fig. 1: das Gesamtblockschaltbild einer Steuerungsanordnung mit mehreren Sensoren, Fig. 2: das erweiterte Blockschaltbild für eine Steuerungsanordnung mit einem Sensor, Fig.3: ein Ausführungsbeispiel einer in zwei Achsen beweglichen Peripheriebaugruppe einer Handhabungseinrichtung für1 shows the overall block diagram of a control arrangement with a plurality of sensors, FIG. 2 shows the expanded block diagram for a control arrangement with a sensor, FIG. 3 shows an exemplary embodiment of a peripheral assembly of a handling device for two axes

Schweißaufgaben und Fig.4: eine Tabelle der Schalterstellungen des Koordinators bei verschiedenen Schweißnahtpositionen der Handhabungseinrichtung.Welding tasks and Figure 4: a table of the switch positions of the coordinator at different weld seam positions of the handling device.

Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild der gesamten Steuerungsanordnung für ein Steuerungssystem mit mehreren Sensoren 3,4 und 5, die über Verstärker 6,7 und 8 mit den Sensoreingängen des Koordinators 9 verbunden sind. Die Ausgänge des Koordinators 9 sind über die Wandler 10,11 und 12 mit den Antrieben 13,14 und 15 verbunden, die den Bewegungsachsen der X-, Y- und Z-Richtung 24,25 und 26 zugeordnet sind. Über binäre Steuersignale 2 ist der Koordinator 9 durch die Steuerung der Handhabungseinrichtung 1 beeinflußbar.Fig. 1 shows the block diagram of the entire control arrangement for a control system with a plurality of sensors 3,4 and 5, which are connected via amplifiers 6,7 and 8 to the sensor inputs of the coordinator 9. The outputs of the coordinator 9 are connected via the transducers 10, 11 and 12 to the drives 13, 14 and 15, which are assigned to the axes of movement of the X, Y and Z directions 24, 25 and 26. About binary control signals 2, the coordinator 9 can be influenced by the control of the handling device 1.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer peripheriebeeinflussenden Sensorsteuerung mit einem Sensor 3 und zwei Antrieben 13 und 14 für die in der Peripherie angeordneten Bewegungsachsen 25 und 24. Im Koordinatur 9 befinden sich vier Schaltelemente, die durch binäre Steuersignale 2 der Steuerung der Handhabungseinrichtung 1 entsprechend der Tabelle in Fig. 4 aktiviert werden.FIG. 2 shows an example of a sensor influencing the periphery of a sensor with a sensor 3 and two drives 13 and 14 for the movement axes 25 and 24 arranged in the periphery. In the coordination 9 there are four switching elements which are controlled by binary control signals 2 of the control device 1 according to FIG Table in Fig. 4 are activated.

Die Schaltelemente für die X-Achse 16 und das Schaltelement für die Y-Achse 17 ordnen das Sensorsignal den Antrieben 13 oder 14 zu und die Schaltelemente für den Richtungssinn der X-und Y-Achse 18 und 19 bestimmen die Bewegungsrichtung der Antriebe 13 und 14. Für diese Konfiguration zeigt Fig.3 ein Ausführungsbeispiel der Peripherie, wobei das Werkstück 21 durch eine Schweißverbindung mit einer Grundplatte 20 zu verbinden ist.The switching elements for the X-axis 16 and the switching element for the Y-axis 17 assign the sensor signal to the drives 13 or 14 and the switching elements for the sense of direction of the X and Y axes 18 and 19 determine the direction of movement of the drives 13 and 14th For this configuration, Fig. 3 shows an embodiment of the periphery, wherein the workpiece 21 is to be connected to a base plate 20 by a welded joint.

Die Schweißung erfolgt durch ein Werkzeug 23, im Ausführungsbeispiel nach Fig.3 ein Schweißbrenner, an dem ein Sensor 22 starr befestigt ist. Die Relativbewegung der Grundplatte 20 wird durch die Bewegungsachse in X-Richtung 24 und die Bewegungsachse in Y-Richtung 25 ermöglicht.The welding is performed by a tool 23, in the embodiment of Figure 3, a welding torch, to which a sensor 22 is rigidly secured. The relative movement of the base plate 20 is made possible by the movement axis in the X direction 24 and the movement axis in the Y direction 25.

Fig.4 zeigt eine Tabelle, in der den Positionen von Fig. 3 die entsprechenden Schalterstellungen des Koordinators 9 aus Fig.2 zugeordnet sind, um die in Fig. 3 dargestellte Schweißaufgabe zu realisieren.4 shows a table in which the positions of FIG. 3 are assigned the corresponding switch positions of the coordinator 9 of FIG. 2 in order to realize the welding task illustrated in FIG.

Dabei entspricht der Wert Null der in Fig. 2 gezeichneten Schalterstellung und der Wert Eins der entgegengesetzten Schalterstellung. Mit einem Stern sind beliebige Schalterstellungen gekennzeichnet.In this case, the value zero corresponds to the switch position shown in FIG. 2 and the value one corresponds to the opposite switch position. With a star, any switch positions are marked.

Eine Funktionsbeschreibung erfolgt am Beispiel der in Fig. 3 abgebildeten Schweißaufgabe. Jede Schweißnaht wird entsprechend ihrer Lage im Koordinatensystem der Grundplatte 20 und der Signalerfassungsrichtung des Sensors 22 durch das Anwenderprogramm der Steuerung 1 nach Fig. 2 bewertet.A functional description will be made using the example of the welding task depicted in FIG. 3. Each weld is evaluated according to its position in the coordinate system of the base plate 20 and the signal detection direction of the sensor 22 by the user program of the controller 1 of FIG.

Diese im Anwenderprogramm enthaltenen Informationen für die Sensorsteuerung werden über die binären Steuersignale 2 der Steuerung der Handhabungseinrichtung 1 nach Fig.2 dem Koordinator 9 zugeführt und dadurch die Schalter 16,17,18 und 19 gemäß der Tabelle in Fig. 4 aktiviert. So werden jeder Schweißnaht, von Nahtanfang bis Nahtende, die spezifischen Korrekturkennwerte für eine achsrichtige Bewertung der Sensorinformation zugeordnet und die Bewegungsachsen 24 und 25 in Fig.3 zu einer der Sensorinformation entsprechenden Korrekturbewegung veranlaßt.These information contained in the user program for the sensor control are fed via the binary control signals 2 of the control of the handling device 1 of Figure 2 the coordinator 9 and thereby the switches 16,17,18 and 19 are activated according to the table in Fig. 4. Thus, each weld seam, from the beginning of the seam to the seam end, is assigned the specific correction characteristic values for an axis-correct evaluation of the sensor information and the movement axes 24 and 25 in FIG. 3 are caused to have a correction movement corresponding to the sensor information.

Damit ist die Möglichkeit gegeben, die Korrekturbewegungsrichtung und den Aktivierungszeitraum sowie den Sensor frei auszuwählen, der richtungsbestimmend wirken soll.This makes it possible to freely select the correction movement direction and the activation period as well as the sensor which is intended to determine the direction.

Daraus ergeben sich verbesserte Sensierungsmöglichkeiten und Zusatzfunktionen zur Steuerung technologischer Prozesse, die herkömmliche Sensorsteuerungen nicht erfüllen, wobei eine Grob- oder Feinpositionierung von Werkstücken und/oder Werkzeugen durch achsrichtiges Aufrufen der Sensoren mittels Anwenderprogramm erfolgen kann. Schweißnahtabschnitte, die sich nicht oder nur schlecht zur Sensierung aufgrund ihrer räumlichen Lage oder konstruktiven Gegebenheiten des Werkstückes eignen, können durch Abschalten einzelner oder aller Sensoren bzw. Umschalten auf andere Sensoren auch während des Schweißprozesses, wenn die Steuerung der Handhabungseinrichtung das zuläßt, realisiert werden.This results in improved Sensierungsmöglichkeiten and additional functions for controlling technological processes that do not meet conventional sensor controls, with a coarse or fine positioning of workpieces and / or tools can be done by achsrichtiges calling the sensors by means of user program. Weld seam sections which are not or only badly suited for sensing due to their spatial position or constructional conditions of the workpiece can be realized by switching off individual or all sensors or switching to other sensors during the welding process, if the control of the handling device permits.

Es lassen sich auch qualitative Merkmale des Prozesses erfassen und durch Beaufschlagen der Verstärker 6,7 und 8 aus Fig. 1 mit einer Regelgröße eine Regelcharakteristikänderung erreichen.It is also possible to detect qualitative features of the process and achieve a control characteristic change by applying the amplifiers 6, 7 and 8 from FIG. 1 with a controlled variable.

Prinzipiell kann die Sensorsteuerungsanordnung beliebig mit Sensoren erweitert oder zusätzliche Regelgrößen zur Beeinflussung dertechnologischen Prozeßgrößen eingefügt werden.In principle, the sensor control arrangement can be expanded as desired with sensors or additional control variables can be inserted to influence the technological process variables.

Claims

1. Peripheral influencing sensor-controlled Längenmaßtoleranzkorrektur in automated handling processes, characterized in that the signal lines one of the plurality of sensors (3,4,5), the Längenmaßabweichungen a workpiece (21) or tool (23) convert into electrical signals to a coordinator (9 ), which selects these sensor signals freely selectable to one or more transducers (10, 11, 12) which are connected to the drives (13, 14, 15) of one or more movement axes of the X, Y and Z axes located in the periphery. Direction (24,25,26), for the purpose of fine positioning depending on the information of the sensors and regardless of the web positioning of the programmed handling device passes.

2. Peripheral influencing sensor-controlled Längenmaßtoleranzkorrektur in automated handling processes, characterized in that the signal lines of binary output signals (2) of the handling device to the coordinator (9) for program-wise assignment of the sensor signals to the correction axes of the periphery are connected.

For this 2 pages drawings

Field of application of the invention

The invention relates to a circuit arrangement which is applicable wherever a handling device, in particular technological tasks such. As welding, deburring or grinding, and component tolerances or tool wear make a fine correction of the relative position of the tool and workpiece required, but this can not be realized by the control of the handling device.

Characteristic of the known technical solutions

There are various circuit arrangements are known which obtain by means of sensors Weginformationen due to existing Lagemaßtoleranzabweichungen of tools and / or workpieces of a technological arrangement and convert them into corrective movements, which are superimposed to compensate for the positional deviations of the workpiece to the tool of the main movement of the technological arrangement, either the tool the main movement of the technological arrangement is assigned and the workpiece relative to this can perform a subordinate fixed in their position movement or is immovably fixed or vice versa.

According to DE G05 D3 / 042208863, DE G05 D3 / 042333089 and GB G05 D3 / 042000864 the main movement is performed by the tool and superimposed the distance obtained by sensors after a control-specific conversion in correction movements of the main movement of the tool, the workpiece as a reference object for the sensors serves and is therefore rigidly fixed in its position on a workpiece carrier. The Werkzeugmanipulatorsteuerung must have suitable circuitry and program interfaces. According to DE G 05 D3 / 04222 5011, the tool is rigidly fixed, inter alia, in the form of an optical device for relative positioning and the workpiece, which is firmly fixed in its position on a movable in one or more axes table, by means of a control relative to the tool emotional. The sensor signals are supplied after a control-specific preparation of the workpiece holder, which superimposes the correction movement of the main movement. All known solutions have the common feature that the correction movement is always superimposed on the main movement, by the sensor signals of the control device are fed and processed there by circuitry and / or programmatic measures. This has the disadvantage that in controllers that do not have this access option, a subsequent sensor use is not possible because of predominantly economic reasons, changes in this degree in the circuit and / or program technology of a controller are usually rejected. The main reasons for this are the reduction in reliability, the elimination of warranty conditions in the event of changes and the control system's operating system, which is generally unknown to the user. In addition, these known sensor controls are only suitable for the stated purpose and do not allow any additional functions that z. B. affect the periphery of handling equipment, so that the applications are limited.

Object of the invention

The aim of the invention is, on the one hand, to expand the field of application of handling devices which are not designed or suitable for sensor-controlled tracking by a sensor function and, on the other hand, to increase the possibilities of use of sensors by circuit technology and / or program control of their signal paths.

Explanation of the essence of the invention

The invention has for its object to develop a sensor circuit, which makes it possible to programmatically evaluate sensor signals using digital process outputs of a manipulator control that it uses to correct correcting control movement in the periphery of the manipulator to compensate Längenmaßtoleranzabweichungen on the workpiece and / or tool can be and at the same time result in more favorable Sensierungsmöglichkeiten compared to conventional sensor controls.

According to the invention this is achieved in that one or more additional moving axes are arranged in the periphery, the fine positioning of the tool or workpiece holder in principle, regardless of the movement of the