DD280499A1 - CONTROL OF THE GRIPPING POWER OF GRIPPERS TO INDUSTRIAL ROBOTS - Google Patents
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Abstract
Steuerung der Greifkraft von Greifern an Industrierobotern und modularen Handhabungseinrichtungen, deren Greiforgane elektromotorisch angetrieben sind, mit einem den Drehzahlsollwert und den Stromsollwert fuer den Antriebsmotor verarbeitenden Steller, ueber den eine dem Motorstrom proportionale Greifkraft vorwaehlbar ist. Dazu ist ein auf den Stromanstieg beim Anlegen der Greiforgane an das Greifobjekt einstellbarer Komparator vorgesehen, dessen Ausgang ueber ein Tor, welches bei Automatikbetrieb aufrufbar ist, eine Umschalteinrichtung aktiviert. Von der Umschalteinrichtung wird ein zusaetzlicher die Drehzahlregelung des Antriebsmotors beeinflussender Drehzahlsollwert auf das Drehzahl-Soll/Istwert-Vergleichsglied des Stellers aufgeschaltet. Fig. 1Controlling the gripping force of grippers on industrial robots and modular handling devices, the gripping members are driven by an electric motor, with a speed setpoint and the current setpoint for the drive motor processing actuator over which a motor current proportional gripping force is vorwalehlbar. For this purpose, an adjustable on the current increase when creating the gripping members to the gripping object comparator is provided, whose output via a gate, which can be called in automatic mode, activates a switching device. From the switching device, an additional the speed control of the drive motor influencing speed setpoint is switched to the speed setpoint / actual value comparison element of the actuator. Fig. 1
Description
Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings
Steuerung der Greifkraft von Greifern an Industrierobotern und modularen Handhabungseinrichtungen, deren Greiforgane elektromotorisch angetrieben sind, mit einem den Drehzahlsollwert und den Stromsollwert für den Antriebsmotor verarbeitenden Steiler, über den eine dem Motorstrom proportionale Greifkraft vorwählbar ist.Controlling the gripping force of grippers on industrial robots and modular handling devices, the gripping members are driven by an electric motor, with a speed setpoint and the current setpoint for the drive motor processing steer over which a gripping force proportional to the motor current is preselected.
Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art
Es ist bekannt, die Krafteinstellung an elektromotorisch betriebenen Greifern mechanisch über Rutschkupplungen vorzunehmen. Diese Art der Krdfteinstcllung ist großen Schwankungen in Verbindung mit dem mechanischen Verschleiß der Rutschkupplung unterworfen. Außerdem erfordert jede Änderung der Greif kraft eine aufwendige manuelle Einstellung. Man hat die Krafteinstellung deshalb bereits über spezielle Sensoren vorgenommen. Dabei sind zwei grundsätzliche Lösungswege eingeschlagen worden. Der eine Lösungsweg benutzt eine direkte Kraftmessung am Greifer durch Kraftsensoren, über welche der Steller für den Antriebsmotor der Greiforgane geregelt wird.It is known to make the force setting on electric motor operated grippers mechanically via slip clutches. This type of force adjustment is subject to large variations in connection with the mechanical wear of the slip clutch. In addition, every change in the gripping force requires a complex manual adjustment. Therefore, the force adjustment has already been made using special sensors. Two fundamental solutions have been adopted. The one approach uses a direct force measurement on the gripper by force sensors, via which the actuator is controlled for the drive motor of the gripping members.
Der andere Lösungsweg benutzt Näherungsinitiatoren am Greifer, um unmittelbar vor dem Anlegen der Greiforgane am Greifobjekt durch Herabsetzung der Drehzahl des Antriebsmotors für die Greiforgane die Greifkraft besser dosieren zu können. Hierzu werden bevorzugt Schrittmotoren eingesetzt.The other approach uses proximity sensors on the gripper to better dose the gripping force immediately before applying the gripping members on the gripping object by reducing the speed of the drive motor for the gripping members. For this purpose, stepper motors are preferably used.
Diese bekannten Lösungen zur Krafteinstellung an Greifern setzen voraus, daß am Greift; entsprechende Sensoren für die Kraftmessung oder die Annäherung an das Greifobjekt angebaut bzw. in die Greiforgane integriert sind. Greifer für Industrieroboter zum Handhaben von beispielsweise Werkstücken in Verbindung mit der automatischen Bearbeitung dieser Werkstücke auf Werkzeugmaschinen sind meist als auswechselbare Greifeinheiten ausgebildet. Dies ergibt sich aus den zu handhabenden unterschiedlichen Werkstücksortimonten. So sind zur sicheren und schnellen Handhabung prismatischer oder rotationssymmetrischer Werkstücke unterschiedliche Greifer erforderlich, die in den Greiferarm der Handhabungseinrichtung eingewechselt werden. Ebenso sind Greifer verschiedener Größen für unterschiedlich große und schwere Werkstücke einzusetzen. Die Vielzahl der für den speziellen Einsatzzweck benötigten Greifer setzt der zusätzlichen Anbringung von aufwendiger Sensortechnik an jeden der Greifer Grenzen. Neben dem technischen Mehraufwand sind die zusätzlichen Kraft- und Näherungsinitiatoren Ursache von Störungen, welche in Verbindung mit den aufzunehmenden und zu übertragenden Sensorsignalen unter den meiol rauhen Produktionsbedingungen entstehen. Aus diesen Erkenntnissen heraus ist die SteuerungThese known solutions for adjusting the force on grippers require that the handle; appropriate sensors for the force measurement or the approach to the gripping object grown or integrated into the gripping members. Grippers for industrial robots for handling, for example, workpieces in connection with the automatic processing of these workpieces on machine tools are usually designed as replaceable gripping units. This results from the different workpiece sorts to be handled. So different grippers are required for safe and quick handling of prismatic or rotationally symmetrical workpieces, which are loaded into the gripper arm of the handling device. Similarly, grippers of different sizes for different sized and heavy workpieces are used. The large number of grippers required for the special application places limits on the additional attachment of complex sensor technology to each of the grippers. In addition to the additional technical effort, the additional force and proximity initiators are the cause of disturbances which arise in connection with the sensor signals to be recorded and transmitted under the rough production conditions. Out of these findings is the controller
der Greif kraft ohne direkt an den Greiforganen angebrachte Sensoren ü'oer die Positionierung der Greiforgane realisiert worden. So ist aus der DE-OS 3535042 eine Steuerung und Regelung von Greifern bekannt, die eino Greifkrafteinstellung durch die Motorstromregelung des Antriebsmotors für die Greiforgane beinhaltet. Diese Greifkrafteinstellung ist aber an das Vorhandensein eines die Position der Greiforgane erfassendes Wegmeßsystem gebunden. Der Greifer bzw. das Greifersystom, welches für den jeweiligen Einsatzfall benötigt wird, muß mit einem We.imeßsystem ausgerüstet sein. Diese technische Lösung ist analog der verwendeten Sensortechnik ebenfalls nur durch zusätzliche im Greifer integrierte Meßmittel funktionsfähig. Das Steuern der Greifkraft über den Motorstrom des Antriebsmotors für die Greiforgane ist unter den Bedingungen kurzer Werkstückhandhabungszeiten und damit schneller Greifbewegungen aufgrund des dynamischen Effektes nur für relativ große Greifkräfte möglich.the gripping force without directly attached to the gripping organs sensors ü'oer the positioning of the gripping members have been realized. Thus, from DE-OS 3535042 a control and regulation of grippers is known, which includes a gripping force adjustment by the motor current control of the drive motor for the gripping members. However, this gripping force adjustment is bound to the presence of a position detecting the gripping organs detected measuring system. The gripper or the Greifersystom, which is required for the particular application, must be equipped with a We.imeßsystem. This technical solution is analogous to the sensor technology used also only functional by additional integrated in the gripper measuring device. The control of the gripping force on the motor current of the drive motor for the gripping members is possible under the conditions of short workpiece handling times and thus faster gripping movements due to the dynamic effect only for relatively large gripping forces.
Die Erfindung hat zum Ziel, die Greifkraft eines elektronisch betriebenen Greifers über die Motorstromregelung auch im Bereich kleiner Greifkräfte zu steuern und dabei kürzeste Handhabungszeiten für das Erfassen der Greifobjekte beizubehalten.The invention aims to control the gripping force of an electronically operated gripper on the motor current control in the field of small gripping forces and thereby to maintain the shortest handling times for detecting the gripping objects.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Steuerung der Greifkraft von elektromotorisch angetriebenen Greifern so weiter zu bilden, daß ohne im Greifer vorzusehender Meßmittel Greifobjekte unterschiedlicher äußerer Abmessung (z. B. Aufmaßtoleranzen, Rohlinge) mit einer bestimmten vorgegebenen Greifkraft erfaßt werden sollen, die über den gesamten Stellbereich von der kleinsten bis zur größten Greifkraft steuerbar sein soll.The object of the invention is to further develop the control of the gripping force of grippers driven by electric motors so that gripping objects of different outer dimensions (for example mounting tolerances, blanks) with a certain predetermined gripping force are to be detected without measuring means to be provided in the gripper the entire adjustment range should be controllable from the smallest to the largest gripping force.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß ein auf den Stromanstieg beim Anlegen der Greiforgane an das Greifobjekt einstellbarer Komparator vorgesehen ist, dessen Ausgang über ein Tor, welches vom Automatikbetrieb aulrufbar ist, eine Umschalteinrichtung aktiviert, mit der ein zusätzlicher die Drehzahlregelung des Antriebsmotors beeinflussender Drehzahlsollwert auf das Di ehzahl-Soll-lst-Wert-Vergleichsglied des Siellers aufschaltbar ist.This is achieved according to the invention by providing a comparator adjustable to the current increase when the gripping members are applied to the gripping object whose output is activated by a gate which can be called by the automatic mode, a switching device with which an additional speed setpoint influencing the speed control of the drive motor the Di ehzahl-Soll-lst-value comparison member of the Siellers is aufschaltbar.
Vorzugsweise besteht die Umschalteinrichtung aus Operationsverstärkern, auf die eingangsseitig über einen vom Tor ansteuerbaren elektronischen Schalter der der Greifkraft proportionale Stromsollwert geschaltet ist, wobei der Ausgang der Operationsverstärker als der Greifkraft zugeordneter verminderter Drehzahlsollwert am Drehzahl-Soll-Ist-Wert-Vergleichsglied des Stellers angeschlossen ist.Preferably, the switching means of operational amplifiers, on the input side via a controllable by the gate electronic switch of the gripping force proportional current setpoint is connected, wherein the output of the operational amplifier as the gripping force associated reduced speed setpoint on the speed setpoint-actual-value comparator of the actuator is connected ,
In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht die Umschalteinrichtung in einem ersten Zweig aus einem von einem Zeitglied begrenzten Flipflop und einem Verstärker, dessen Ausgang als invertierter eine Drehrichtungsumkehr bewirkender Drehzahlsollwert auf das Drehzahl-Soll-Ist-Wert-Vergleichsglied des Stellers geschaltet ist. Des weiteren besteht die Umschalteinrichtung in einem zweiten Zweig aus Operationsverstärkern, auf die eingangsseitig über einen elektronischen Schalter der der Greifxraft proportionale Stromsollwert geschaltet ist und der Ausgang der Operationsverstärker als der Greifkraft zugeordneter verminderter Drehzahlsollwert am Drehzahl-Soll-Ist-Wert-Vergleichsglied des Stellers angeschlossen ist, wobei der efekti onische Schalter im rückgesetzten Zustand des Flipflops durchgeschaltet ist.In another advantageous embodiment of the invention, the switching means in a first branch consists of a limited by a timer flip-flop and an amplifier whose output is connected as an inverted a reversal of rotation causing speed setpoint to the speed setpoint-actual value comparison element of the actuator. Furthermore, the switching device is in a second branch of operational amplifiers, on the input side via an electronic switch of Greifxraft proportional current setpoint is connected and the output of the operational amplifier as the gripping force associated reduced speed setpoint connected to the speed setpoint-actual-value comparator of the actuator is, wherein the efekti onic switch is turned on in the reset state of the flip-flop.
In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:In the drawings, two embodiments of the invention are shown. Show it:
Fig. 1: ein Blockschaltbild der Greifkraftsteuerung mit Umschaltung des Drehzahlsollwertes Fig. 2: ein Blockschaltbild c er Greifkraftsteuerung mit Umschaltung des Drehzahlsollwertes in Verbindung mit einer1 is a block diagram of the gripping force control with switching of the speed setpoint. FIG. 2 is a block diagram of the gripping force control with switching over of the speed setpoint in conjunction with a
Drehrichtungsumkehr Fig.3: eine Schaltungsunordnung für die Umschaltung des Drehzahlsollwertes.Direction of rotation reversal Figure 3: a circuit disorder for the switching of the speed setpoint.
Der von einem nicht dargestellten Strommeßglied gemessene Strom l„i des Antriebsmotors wird einem aus zwei Komparatoren 1; 2 für die jeweilige Stromrichtung (d. h. Drehrichtung des Antriebsmotors) bestehenden Fensterkomparator zugeführt (Fig. 1). Die Ausgänge der Komparatoren 1; 2 sind übe: oinen Negator 3 auf ein Tor 4 geführt. Am Tor 4 liegen als weitere Eingänge der Automatikbetrieb G und eine Ausblendschaltung A. Der Ausgang des Tores 4 ist auf eine Umschalteinrichtung 5 für den Drehzahlsollwert geschaltet. Diese Umschalteinrichtung 5 besteht aus einem elektronischen Schalter 6, welcher den Stromsollwert Isoii auf ein on ersten Verstärker 7 schaltet, dessen Ausgang von einem zweiten Verstärker 8 negiert wird. Der Ausgang des ersten Verstärkers 7 liogt über einer Diode 9 und der Ausgang des zweiten Verstärkers 8 liegt über einer D;ode 10 am Drehzahl-Soll-Ist-Wert-Vergleichsglied 11 des nicht dargestellten Stellers. Der Eingang des Verstärkers 8 ist außerdem über eine Diode 12 auf den Eingang des Verstärkers 7 rückgekt npelt. In Fig.2 sind die Schaltelemente, die bereits in Fig. 1 enthalten sind, mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Der gemessene Strom li.t des Antriebsmotors ist wieder dem aus zwei Komparatoren 1; 2 bestehenden Fensterkomparator zugeführt und über den Negator 3 an dem Tor 4 angeschlossen. Die weiteren Eingänge des Tores 4 sind der Automatikbetriebszustand G und die Ausblendung A. Der Ausgang des Tores 4 liegt am Setzeingang eines ersten Flipflops 13, dessen inverser Ausgang Q einen ersten elektronischen Schalter 14 aktiviert, der den Drehzahlsollwert nSon sperrt und mit seinem Ausgang Q einen zweiten elektronischen Schalter 15 durchschaltet, wodurch der Drehzahlsollwert nSoii über einen Verstärker 16 als veränderter Drehzahlsollwert nSoii 2 auf das Drehzahl-Soll-Ist-Wert-Vergleichsglied 11 geschaltet ist. Der Ausgang des ersten Flipflops 13 ist außerdem mit einem Zeitglied 17 verbunden, dessen Ausgang am Setzeingang s eines zweiten Flipflops 18 und dem Rücksetzeingang R des ersten Flipflops 13 angeschlossen ist. Der Ausgang des zweiten Flipflops 18 ist auf die Umschalteinrichtung 5, speziell den darin enthaltenen elektronischen Schalter 6 geführt. Ein Zustandssignal „GreifvorgangThe current I.sub.i of the drive motor measured by a current measuring element (not shown) becomes one of two comparators 1; 2 for the respective current direction (ie direction of rotation of the drive motor) existing window comparator supplied (Fig. 1). The outputs of the comparators 1; 2 are übe: oine negator 3 led to a goal 4. At the gate 4 are as further inputs the automatic mode G and a skip circuit A. The output of the gate 4 is connected to a switching device 5 for the speed setpoint. This switching device 5 consists of an electronic switch 6, which switches the current setpoint Isoii to a on first amplifier 7 whose output is negated by a second amplifier 8. The output of the first amplifier 7 is above a diode 9 and the output of the second amplifier 8 is above a D ; ode 10 on the speed-target-actual-value comparison member 11 of the actuator, not shown. The input of the amplifier 8 is also fed back via a diode 12 to the input of the amplifier 7 npelt. In Fig.2, the switching elements already included in Fig. 1 are designated by the same reference numerals. The measured current li.t the drive motor is again that of two comparators 1; Supplied 2 existing window comparator and connected via the inverter 3 to the gate 4. The other inputs of the gate 4 are the automatic mode G and the blanking A. The output of the gate 4 is located at the set input of a first flip-flop 13 whose inverse output Q activates a first electronic switch 14 which blocks the speed setpoint n So n and with its output Q a second electronic switch 15 turns on, whereby the speed setpoint n So ii is connected via an amplifier 16 as a modified speed setpoint n So ii 2 to the speed-target-actual-value comparison member 11. The output of the first flip-flop 13 is also connected to a timer 17 whose output is connected to the set input s of a second flip-flop 18 and the reset input R of the first flip-flop 13. The output of the second flip-flop 18 is passed to the switching device 5, especially the electronic switch 6 contained therein. A status signal "grasping
beendet" E liegt am RC- .!.setzeingang R des Flipflops 18. Die Umschalteinrichtung 5 besteht, wie bereits in Fig. 1 dargestellt und beschrieben, des weiteren aus den Verstärkern 7; 8 sowie den Dioden 9,10,12. Der eingongsseitig an der Umschalteinrichtung 5 anliegende Stromsollwert lSoii steht als Drehzahlsollwer*. nSoii3 am Ausgang der Umschalteinrichtung 5 zur Verfugung und ist auf dasPrehzahl-Soll-lst-Wert-Vergleichsglied 11 geschaltet.The switchover device 5 consists, as already shown and described in FIG. 1, of the amplifiers 7, 8 and the diodes 9, 10, 12. The changeover device 5 is located on the input side to the switching device 5 applied current setpoint l So ii stands as Drehzahlsollwer * n. So ii3 connected at the output of the switching device 5 to the jointing and is on dasPrehzahl target actual value comparison element 11.
In Fig.3 ist die Umschalteinrichtung in einer konkreten Schaltungsausführung dargestellt und besteht aus entsprechend beschalteten Operationsverstärkern. Der elektronische Schalter 6 ist als rückgekoppelter Operationsverstärker 19 ausgebildet, an dessen positivem Eingang der Stromsollwert lSoii liegt und an dessem Ausgang über einen Widerstand 20 als Verstärker 7 ein Operationsverstärker 21 liegt, der seinerseits über einen Widerstand 22 einen Operationsverstärker 23 (Verstärker 8) ansteuert. Der Ausgang des Operationsverstärkars 21 ist über die Diode 9 und der Ausgang des Operationsverstärkers 23 is', über die Diode 10 mit dem Drshzahl-Soll-Ist-Wert-Vergleichsglied 11 verbunden. Die Operationsverstärker 21; 23 liegen mit ihrem positiven Eingang an Masse. Der Ausgang des Operationsverstärkers 23 ist auf seinen negativen Eingang über einen Widerstand 24 rückgekoppelt. Der Operationsverstärker 21 ist ebenfalls über einen Widerstand 25, der parallel zur Diode 12 liegt, auf seinen negativen Eingang rückgekoppelt. Über einen Widerstand 26 liegt eine Konstantspannung Ukonll. am Eingang des Operationsverstärkers 21.In Figure 3, the switching device is shown in a concrete circuit design and consists of appropriately wired operational amplifiers. The electronic switch 6 is designed as a feedback operational amplifier 19, at the positive input of the current setpoint l So ii and at whose output via a resistor 20 as an amplifier 7, an operational amplifier 21 is located, which in turn via a resistor 22, an operational amplifier 23 (amplifier 8). controls. The output of the operational amplifier 21 is connected via the diode 9 and the output of the operational amplifier 23 is', via the diode 10 with the Drshzahl-target-actual-value comparing element 11. The operational amplifiers 21; 23 are with their positive input to ground. The output of the operational amplifier 23 is fed back to its negative input via a resistor 24. The operational amplifier 21 is also fed back via a resistor 25 which is parallel to the diode 12, to its negative input. About a resistor 26 is a constant voltage U konll . at the input of the operational amplifier 21.
Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung ist folgende: In Abhängigkeit des vorgegebenen Stromsollwertes lsoii wird zu Beginn des Greifvorganges die Drehzahl zur Reduzierung des dynamischen Momentes verringert. Dazu wird der gemessene Strom I;,| vom Komparator 1; 2 hinsichtlich des Übersteigens der eingestellten Schaltschwelle überwacht. Die Schaltschwelle ist abhängig vom Greifertyp auf einer Optionsplatte mittels Einstellwiderständen so eingestellt, daß ein schnelles Verfahren der Greiforgane im Bereich der Leerverstellung garantiert wird, d. h. der Stromistwert liegt mit Sicherheit unterhalb des eingestellten Schwellenstromes. Der über den Schwellwert bei Berührung der Greiforgane am Greifobjekt ansteigende Strom wird vom Komparator 1; 2 erkannt und schaltet über den Negator 3 dasTor 4 durch, sofern die Zustandssignale „Automatikbetrieb G" und „Ausblendung A" ebenfalls anliegen. Die Ausblendung A wird für das Anfahren des Antriebsmotors benötigt, wofür ein größerer Motorstrom erforderlich ist, als der am Komparator 1; 2 eingestellte Strom für die Leerverstellung der Greiforgane. Es wird ein dem Stromsollwert lSoll äquivalenter Drehzahlsollwert nSoii 2 von den Verstärkern 7; 8 ausgegeben und parallel zum Drehzahlsollwert nSoiii des Stellers am Drehzahl-Soll-Ist-Wert-Vergleichsglied 11 wirksam. Der Drehzahlsollwort nSoui wird damit entsprechend dem eingestellten Stromsollwert lSon reduziert. Der Antriebsmotor für die Greiforgane erhält ein zusätzliches geregeltes Bremsmoment, so daß der Greifvorgang ausgeführt wird. Wird beispielsweise der Antriebsmotor in Verbindung mit einem Transistorpulssteller beirieben, werden entsprechend der von dessen Steuerung ausgegebenen Drehzahl- und Stromsollwerte die Greiforgane mit maximaler Drehzahl in Richtung Werkstück (Greifobjekt) verfahren. Mit dem Anlegen der Greiforgane an das Werkstück sinkt die Drehzahl, wodurch der Drehzahlregler und damit der Stromregler aufregeln und der Motorstrom ansteigt. Da schon beim geringsten Stromanstieg der Komparator 1; 2 durchschaltet, wird der Drehzahlsollwert auf einen entsprechenden von den Verstärkern 7; 8 aufgeschalteten Drehzahlsollwert nSoii3 begrenzt. Die beiden Verstärker 7; 8 sind für die aus der unterschiedlichen Drehrichtung des Antriebsmotors (Innen- oder Außenspannung des Greifobjektes) resultierenden unterschiedlichen Stromrichtung vorgesehen und sind über die Dioden 9; 10 entkoppelt. Das Blockschaltbild nach Fig.2 enthält neben der mit Fig. 1 identischen Umschalteinrichtung 5, welche hinsichtlich der Greifkraftsteuerung die gleichen Wirkungen hervorbringt, einen zusätzlichen Schaltungsteil zur kurzzeitigen Drehrichtungsumkehr des Antriebsmotors durch Vorgabe eines invertierten Drehzahlsollwertes η$Οιι 2- Dies geschieht durch das vom Tor 4 angesteuerte Flipflop 13, welches den elektronischen Schalter 14 hochohmig schaltet und damit den Drehzahlsollwert nsoii 1 abtrennt und gleichzeitig den elektronischen Schalter 15 durchsteuert, womit der vom Verstärker 16 invertierte Drehzahlsollwert nsou2 an dem Drchzahl-Soll-Ist-Wert-Vergleichsglied 11 wirksam wird. Mit der Ansteuerung des Flipflops 13 wird das Zeitglied 17 gestartet, welches nach Ablauf der Zeit zurückkipp:, Damit werden die elektronischen Schalter 14; 15 wieder in ihre Ausgangsschaltstellung gebracht, d. h. der invertierte Drehzahlsollwert nSon 2 wieder durch den Drehzahlsollwert nSon 1 ersetzt. Das Zeitglied 17 setzt bei seinem Zurückkippen das Flipflop 18, wodurch die Umschalteinrichtung 5 aktiviert wird und der für die Greifkraftsteuerung gewandelte Drehzahlsollwert nSoii3, wie bereits in Fig 1 beschrieben, wirksam wird. Dadurch können auch kleine Greifkräfte steuerungsseitig vorgegeben und erreicht werden, ohne daß der Greifer über zusätzliche Meßelemente verfügen muß. Bei Berührung der Greiforgane mit dem Greifobjekt ist über den Stromanstieg und die kurzzeitige Drehrichtungsumkehr der Ausgangspunkt für den Greifvorgang gegeben, von dem aus die Greifkraft auch im Bereich kleinster Greifkräfte steuerbar ist.The operation of the circuit arrangement is the following: Depending on the predetermined current setpoint I so ii, the speed for reducing the dynamic torque is reduced at the beginning of the gripping process. For this purpose, the measured current I;, | from the comparator 1; 2 monitored in terms of exceeding the set threshold. The switching threshold is set depending on the type of gripper on an option plate by means of adjusting resistors so that a fast movement of the gripping members is guaranteed in the range of empty adjustment, ie the actual current value is certainly below the set threshold current. The current rising above the threshold value when the gripping members touch the gripping object is detected by the comparator 1; 2 and switches the gate 4 via the negator 3, provided that the status signals "automatic mode G" and "blanking A" are also present. The blanking A is needed for starting the drive motor, for which a larger motor current is required than that at the comparator 1; 2 set current for the empty adjustment of the gripping organs. It is the current setpoint l Soll equivalent speed setpoint n So ii 2 of the amplifiers 7; 8 output and parallel to the speed setpoint n So iii of the actuator on the speed-target-actual-value comparator 11 effective. The speed setpoint n So ui is thus reduced according to the set current setpoint l So n. The drive motor for the gripping members receives an additional regulated braking torque, so that the gripping operation is performed. If, for example, the drive motor is driven in conjunction with a transistor pulse controller, the gripping members are moved at maximum speed in the direction of the workpiece (gripping object) in accordance with the speed and current setpoints output by the controller. With the application of the gripping members to the workpiece, the speed decreases, whereby the speed controller and thus the current controller up regulate and the motor current increases. Since even at the lowest current rise of the comparator 1; 2, the speed command value is applied to a corresponding one of the amplifiers 7; 8 connected speed setpoint n So ii3 limited. The two amplifiers 7; 8 are provided for the different direction of current resulting from the different direction of rotation of the drive motor (internal or external tension of the gripping object) and are via the diodes 9; 10 decoupled. The block diagram of Figure 2 contains in addition to the identical with Fig. 1 switching device 5, which produces the same effects in terms of gripping force control, an additional circuit part for short-term reversal of the drive motor by specifying an inverted speed setpoint η $ Ο ιι 2- This is done by the from Tor 4 triggered flip-flop 13, which switches the electronic switch 14 high impedance and thus the speed setpoint nsoii 1 separated and at the same time controls the electronic switch 15, whereby the inverted by the amplifier 16 speed setpoint ns o u2 at the speed-target-actual-value comparison member 11th takes effect. With the activation of the flip-flop 13, the timer 17 is started, which tilts back after the time has expired: Thus, the electronic switches 14; 15 brought back to its output switching position, ie the inverted speed setpoint n S on 2 replaced by the speed setpoint n So n 1 again. The timer 17 sets in its tilting back the flip-flop 18, whereby the switching means 5 is activated and the converted for the gripping force control speed setpoint n So ii3, as already described in Figure 1, is effective. As a result, even small gripping forces can be preset and achieved on the control side without the gripper having to have additional measuring elements. When touching the gripping members with the gripping object is given about the current increase and the short-term reversal of the starting point for the gripping process, from which the gripping force is controlled even in the area of smallest gripping forces.
Die Schaltungsausführung der Umschalteinrichtung 5 mit Operationsverstärkern 19; 21 und 23 nach Fig.3 läßt erkennen, daß die Begrenzung des Drehzahlsollwertes für beide Drehrichtungen des Antriebsmotors ausgelegt ist. Im gesperrten (hochohmigen) Zustand des als elektronischen Schalters 6 wirksamen Operationsverstärkers 19 liegt am Operationsverstärker 21 (Verstärker 7) die negative Spannung - tJ,oniL und am Operationsverstärker 23 (Verstärker 8) die positive Spannung Ukon„.. Die Spannung Uk0„„. entspricht der die maximale Drehzahl vorgebenden Spannung, wodurch der am Drehzahl-Soll-Ist-Wert-Vergleichsglied 11 anliegende Dnhzahlsollwert nfon 1 nicht beeinflußt wird. Bei der Ansteuerung des Operationsverstärkers 19 wird dem Summationspunkt cm Operationsverstärker 21 ein dem Stromsollwert lsoii entsprechender negativer Wert aufgeschlagen, so daß ein entsprechend kleinerer Wert für nSoii3 ausgegeben wird. Dieser zusätzliche Drehzahlsollwert nS0!i3 wird nur ausgegeben, wenn dit dem Drehzahlsollwert nsom entsprechende Spannung größer als die Differenz der Spannung Uk0„„. minus der aus dem Stro.iisollwert [SoH gewonnenen Spannung ist. Bei negativem nSon 1 wird der Drehzahlsollwert von der nsoii 3 entsprechenden Spann· mg über die Diode 9 und bei positivem nSo,ii über die Diode 10 begrenzt. Ist der Drehzahlsollwert nSoiii kleiner als die gebildete D fhrenz, bleiben die Dioden 9 und 10 gesperrt und damit der Drehzahlsollwert nSoii 1 unbeeinflußt. Die Diode 12 verhindert das Entstehen positiver Spannungswerte am Operationsverstärker 21, um zu verhindern, daß die Drehrichtung des Antriebsmotors umkehrt und damit der Greifer öffnet.The circuit design of the switching device 5 with operational amplifiers 19; 21 and 23 of Figure 3 reveals that the limitation of the speed setpoint is designed for both directions of rotation of the drive motor. In the locked (high-impedance) state of the operative as an electronic switch 6 operational amplifier 19 is the operational amplifier 21 (amplifier 7) the negative voltage - tJ, on iL and the operational amplifier 23 (amplifier 8) the positive voltage U kon ".. The voltage U k0 "". corresponds to the maximum speed predetermining voltage, whereby the voltage setpoint-actual value comparison element 11 applied Dnhzahlsollwert n fo n 1 is not affected. When the operational amplifier 19 is actuated, the summation point cm of the operational amplifier 21 is hit by a negative value corresponding to the current desired value lsoii, so that a correspondingly smaller value is output for n So ii3. This additional speed setpoint n S0 ! I3 is output only when the voltage corresponding to the speed setpoint ns o m is greater than the difference between the voltage U k0 "". minus the voltage obtained from the current reference [ SoH] . With negative n n 1 Thus, the speed reference value is limited by the corresponding clamping nSoll 3 · mg via the diode 9 and to a positive n So, ii via the diode 10 degrees. If the speed setpoint n So iii is smaller than the formed D fhrenz, the diodes 9 and 10 remain disabled and thus the speed setpoint n So ii 1 unaffected. The diode 12 prevents the generation of positive voltage values at the operational amplifier 21 in order to prevent the direction of rotation of the drive motor from reversing and thus the gripper opening.
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|---|---|---|---|---|
| US5222778A (en) * | 1990-11-28 | 1993-06-29 | Hofmann Maschinenbau Gmbh | Workpiece gripping apparatus |
-
1989
- 1989-03-13 DD DD32651189A patent/DD280499A1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5222778A (en) * | 1990-11-28 | 1993-06-29 | Hofmann Maschinenbau Gmbh | Workpiece gripping apparatus |
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