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{Erfindungsgebiet}
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Robotersteuereinrichtung.
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{Allgemeiner Stand der Technik}
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Ein Robotersteuerverfahren und eine Steuereinrichtung sind bekannt, bei denen ein Bediener eine Manuelle-Puls-Erzeugungseinrichtung manuell betätigt, um einen Roboter zu betätigen (z.B. siehe PTL 1).
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Gemäß diesem Steuerverfahren kann, selbst falls eine Betätigungsgeschwindigkeit der Manuelle-Puls-Erzeugungseinrichtung wahrnehmbar fluktuiert, der Roboter reibungslos beschleunigt und verlangsamt werden.
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{Entgegenhaltungsliste}
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{Patentliteratur}
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{PTL 1} Ungeprüfte japanische Patentanmeldung,
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Veröffentlichungsnummer Hei 4-354683
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{Kurze Darstellung der Erfindung}
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{Technisches Problem}
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Eine Manuelle-Puls-Erzeugungseinrichtung kann durch einen Bediener manuell betätigt werden, so dass eine zu erzeugende Anzahl von Impulsen und ein Erzeugungsintervall sich frei ändern können. Folglich, falls der Bediener die Manuelle-Puls-Erzeugungseinrichtung mit hoher Geschwindigkeit betätigt, um in einer kurzen Zeit eine große Anzahl an Impulsen zu erzeugen, kann ein Roboter möglicherweise nicht folgen. In diesem Fall beispielsweise, sogar falls der Bediener die Betätigung der Manuelle-Puls-Erzeugungseinrichtung stoppt, arbeitet der Roboter weiter.
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Falls andererseits eine Geschwindigkeit und Beschleunigung des Roboters erhöht werden, so dass der Roboter folgen kann, ist eine Arbeit des Roboters vibrierend.
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Deshalb ist es wünschenswert zu verhindern, dass die Betätigung der Manuelle-Puls-Erzeugungseinrichtung stark von der Arbeit des Roboters abweicht, ohne dass der Roboter vibriert.
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{Lösen des Problems}
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Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung liefert eine Robotersteuereinrichtung, die Folgendes enthält: eine Manuelle-Puls-Erzeugungseinheit, die Pulse mit einer Pulsanzahl abhängig von einem Betätigungsausmaß eines Bedieners erzeugen, eine Befehlssignalberechnungseinheit, die ein Betätigungsbefehlssignal an einen Roboter auf Basis einer einzugebenden Pulsanzahl berechnet, und eine Pulsanzahlbegrenzungseinheit, die die in die Befehlssignalberechnungseinheit einzugebende Pulsanzahl auf einen vorbestimmen Schellwert begrenzt, falls die durch die Manuelle-Puls-Erzeugungseinheit erzeugte Pulsanzahl größer ist als der vorbestimmte Schwellwert.
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Figurenliste
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- {1} 1 ist ein vollständiges Konfigurationsdiagramm, das ein System einschließlich einer Robotersteuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
- {2} 2 ist ein Blockdiagramm, das die Robotersteuereinrichtung von 1 zeigt.
- {3} 3 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer eingegebenen Pulsanzahl und einer ausgegebenen Pulsanzahl zeigt, um eine Pulsanzahlbegrenzungseinheit der Robotersteuereinrichtung von 2 zu erläutern.
- {4} 4 ist ein Blockdiagramm, das eine Modifikation der Robotersteuereinrichtung von 2 zeigt.
- {5} 5 ist ein Blockdiagramm, das eine andere Modifikation der Robotersteuereinrichtung von 2 zeigt.
- {6} 6 ist ein Blockdiagramm, das eine Modifikation des Systems von 1 zeigt.
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{Beschreibung von Ausführungsformen}
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Im Folgenden erfolgt eine Beschreibung hinsichtlich einer Robotersteuereinrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
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Wie in 1 gezeigt, enthält die Robotersteuereinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine mit einem Roboter 100 verbundenen Steuereinrichtungskörper 2 zum Steuern des Roboters 100 auf Basis eines im Voraus gelehrten Arbeitsprogramms und eine mit dem Steuereinrichtungskörper 2 verbundene Manuelle-Puls-Erzeugungseinrichtung 3. Es kann als der Roboter 100 ein Roboter von willkürlicher Konfiguration verwendet werden, und hier ist veranschaulichend ein 6-achsiger Roboter vom Knickarmtyp beschrieben.
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Wie in 2 gezeigt, enthält die Manuelle-Puls-Erzeugungseinrichtung 3 eine Wählscheibe (eine Manuelle-Puls-Erzeugungseinheit) 4, die durch eine Bedienerbetätigung in entgegengesetzten Richtungen drehbar ist, und eine Pulserzeugungseinheit (eine Manuelle-Puls-Erzeugungseinheit) 5, die mit der Wählscheibe 4 verbunden ist, um abhängig von einem Drehwinkel der Wählscheibe 4 eine Anzahl von Impulsen zu erzeugen.
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Weiterhin enthält die Manuelle-Puls-Erzeugungseinrichtung 3 einen Vergrößerungseinstellungs-SW (eine Manuelle-Puls-Erzeugungseinheit) 6, die eine Pulsvergrößerung wählt, einen Axialbetriebseinstellungs-SW 7, der ein Betriebsverfahren einer Achse wählt, und einen Aktivierungs-SW 8, der einen Betrieb der Manuelle-Puls-Erzeugungseinrichtung 3 zur Aktivierung oder Deaktivierung umschaltet. Außerdem enthält die Manuelle-Puls-Erzeugungseinrichtung 3 einen Totmann-SW 9 und einen Notstopp-SW 10.
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Der Vergrößerungseinstellungs-SW 6 ist beispielsweise schaltbar, um die Pulsvergrößerung von drei Vergrößerungen von einmal, 10-mal und 100-mal zu wählen.
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Falls der Roboter 100 der 6-Achsenroboter vom Knickarmtyp ist, ist der Axialbetriebseinstellungs-SW 7 auf entweder sechs Schalterpositionen einstellbar, um die zu betätigende Achse zu wählen, oder auf eine Schalterposition zum Verbinden mehrerer Achsen und linearem Betreiben einer Werkzeugspitze.
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Der Steuereinrichtungskörper 2 enthält einen Prozessor und einen Speicher und enthält eine Pulsanzahlberechnungseinheit (eine Manuelle-Puls-Berechnungseinheit) 11, eine Pulsanzahlbegrenzungseinheit 12, eine Zielpositionsberechnungseinheit (eine Befehlssignalberechnungseinheit) 13 und eine Steuereinheit (eine Befehlssignalberechnungseinheit) 14.
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Die Pulsanzahlberechnungseinheit 11 ist mit der Pulserzeugungseinheit 5 und dem Vergrößerungseinstellungs-SW 6 der Manuelle-Puls-Erzeugungseinrichtung 3 verbunden. Die Pulsanzahlberechnungseinheit 11 tastet eine Pulsanzahl ab, erzeugt durch die Pulserzeugungseinheit 5, als Reaktion auf eine Betätigung der Wählscheibe 4 in jedem vorbestimmten Zeitintervall Δt, und multipliziert die abgetastete Pulszahl mit der durch den Vergrößerungseinstellungs-SW 6 gewählten Pulsvergrößerung, um die Pulsanzahl zu berechnen.
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Die Pulsanzahlbegrenzungseinheit 12 ist mit der Pulsanzahlberechnungseinheit 11 und dem Axialbetriebseinstellungs-SW 7 der Manuelle-Puls-Erzeugungseinrichtung 3 verbunden und bestimmt, ob die in der Pulszahlberechnungseinheit 11 berechnete Pulsanzahl größer ist als ein vorbestimmter Schwellwert TH. Der Schwellwert TH wird auf einen Wert gleich der Pulsanzahl für die Steuereinheit 14 zum Ausgeben eines Betätigungsbefehlssignals entsprechend einer maximalen Betätigungsgeschwindigkeit jeder Achse des Roboters 100 gesetzt, falls die Manuelle-Puls-Erzeugungseinrichtung 3 durch den Aktivierungs-SW 8 aktiviert ist, und der Schwellwert wird für jede Achse gespeichert.
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Infolgedessen, wie in 3 gezeigt, falls die von der Pulsanzahlberechnungseinheit 11 eingegebene Pulsanzahl kleiner oder gleich dem Schwellwert TH ist, gibt die Pulsanzahlbegrenzungseinheit 12 die eingegebene Pulsanzahl aus, wie sie ist. Falls andererseits die von der Pulsanzahlberechnungseinheit 11 eingegebene Pulsanzahl größer ist als der Schwellwert TH, gibt die Pulsanzahlbegrenzungseinheit 12 den Schwellwert TH als die Pulsanzahl aus.
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Die Zielpositionsberechnungseinheit 13 ist mit der Pulsanzahlbegrenzungseinheit 12 und dem Axialbetriebseinstellungs-SW 7 der Manuelle-Puls-Erzeugungseinrichtung 3 verbunden. Die Zielpositionsberechnungseinheit 13 berechnet eine Zielposition zum Bewegen der Werkzeugspitze in einer durch das durch den Axialbetriebseinstellungs-SW 7 gewählten Betriebsverfahren vorgeschriebenen Richtung auf Basis der von der Pulsanzahlbegrenzungseinheit 12 ausgegebenen Pulsanzahl.
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Die Steuereinheit 14 ist mit der Zielpositionsberechnungseinheit 13 und dem Axialbetriebseinstellungs-SW 7, dem Totmann-SW 9 und dem Notstopp-SW 10 der Manuelle-Puls-Erzeugungseinrichtung 3 verbunden.
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Die Steuereinheit 14 berechnet das Betätigungsbefehlssignal jeder Achse zum Betätigen des Roboters 100 durch das durch den Axialbetriebseinstellungs-SW 7 gewählten Betriebsverfahren an einer durch die Zielpositionsberechnungseinheit 13 berechneten neuen Zielposition, und die Steuereinheit gibt das Signal an den Roboter 100 aus.
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Im Folgenden wird eine Beschreibung hinsichtlich eines Falls angestellt, wo der Roboter 100 durch den Bediener betrieben wird, der die Manuelle-Puls-Erzeugungseinrichtung 3 verwendet, gemäß der Robotersteuereinrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform einschließlich einer Konfiguration wie oben beschrieben.
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In der vorliegenden Ausführungsform greift der Bediener die Manuelle-Puls-Erzeugungseinrichtung 3, hält den Totmann-SW 9, lässt den Notstopp-SW 10 los und schaltet den Aktivierungs-SW 8, um die Einrichtung zu aktivieren.
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In diesem Zustand wird die Pulsvergrößerung mit dem Vergrößerungseinstellungs-SW 6 gewählt, und das Betriebsverfahren wird mit dem Axialbetriebseinstellungs-SW 7 gewählt. Die gewählte Pulsvergrößerung und das gewählte Betriebsverfahren werden zu dem Steuereinrichtungskörper 2 übertragen.
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Dann wird die Wählscheibe 4 in der einen Richtung oder der anderen Richtung gedreht. Folglich werden Pulse mit einer Pulsanzahl abhängig von dem Drehwinkel der Wählscheibe 4 in der Pulserzeugungseinheit 5 erzeugt und an den Steuereinrichtungskörper 2 übertragen.
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In dem Steuereinrichtungskörper 2 wird zuerst in der Pulsanzahlberechnungseinheit 11 die in der Pulserzeugungseinheit 5 erzeugte Pulsanzahl als Reaktion auf die Betätigung der Wählscheibe 4 in jedem vorbestimmten Zeitintervall Δt abgetastet und mit der durch den Vergrößerungseinstellungs-SW 6 gewählten Pulsvergrößerung multipliziert, um die Pulsanzahl zu berechnen.
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Als Nächstes wird in der Pulsanzahlbegrenzungseinheit 12 bestimmt, ob die durch die Pulsanzahlberechnungseinheit 11 berechnete Pulsanzahl größer ist als der Schwellwert TH. In der Pulsanzahlbegrenzungseinheit 12 wird, falls die Pulsanzahl kleiner oder gleich dem Schwellwert TH ist, die Pulsanzahl ausgegeben wie sie ist, und falls die Pulsanzahl größer ist als der Schwellwert TH, wird der Schwellwert TH als die Pulsanzahl ausgegeben.
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Dann wird in der Zielpositionsberechnungseinheit 13 die Zielposition zum Bewegen der Werkzeugspitze auf Basis der von der Pulsanzahlbegrenzungseinheit 12 und dem durch den Axialbetriebseinstellungs-SW 7 gewählten Betriebsverfahren berechnet. Die Steuereinheit 14 berechnet das Betätigungsbefehlssignal jeder Achse, um den Roboter 100 durch das durch den Axialbetriebseinstellungs-SW 7 gewählten Betriebsverfahren an einer durch die Zielpositionsberechnungseinheit 13 berechneten neuen Zielposition zu betreiben, und die Steuereinheit gibt das Signal an den Roboter 100 aus. Folglich wird der Roboter 100 als Reaktion auf das Betätigungsbefehlssignal betrieben.
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In diesem Fall nimmt, während der Bediener die durch den Vergrößerungseinstellungs-SW 6 gewählte Pulsvergrößerung erhöht oder der Bediener die Wählscheibe 4 mit höherer Geschwindigkeit dreht, die in der Pulsanzahlberechnungseinheit 11 in jedem vorbestimmten Zeitintervall Δt berechnete Pulsanzahl zu. Falls die in die Zielpositionsberechnungseinheit 13 eingegebene Pulszahl groß ist, nimmt eine Distanz von der aktuellen Position zu der berechneten Zielposition zu.
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Falls gemäß der Robotersteuereinrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform die in der Pulsanzahlberechnungseinheit 11 berechnete Pulsanzahl kleiner oder gleich dem vorbestimmten Schwellwert TH ist, wird die berechnete Pulsanzahl wie sie ist in die Zielpositionsberechnungseinheit 13 eingegeben. Folglich wird in der Zielpositionsberechnungseinheit 13 die Zielposition mit der Distanz einer Größe proportional zu dem Drehwinkel der Wählscheibe 4 berechnet. Dann wird in der Steuereinheit 14 das Betätigungsbefehlssignal zum Betreiben des Roboters 100 bei einer Geschwindigkeit berechnet, erhalten durch Dividieren der Distanz zu der berechneten Zielposition durch das Zeitintervall Δt.
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Falls andererseits die in der Pulsanzahlberechnungseinheit 11 berechnete Pulsanzahl größer ist als der Schwellwert TH, wird der Schwellwert TH als die Pulsanzahl in die Zielpositionsberechnungseinheit 13 eingegeben. Folglich wird in der Zielpositionsberechnungseinheit 13 die Zielposition unter Verwendung des Schwellwerts TH ungeachtet des Drehwinkels der Wählscheibe 4 berechnet. Dann wird in der Steuereinheit 14 das Betätigungsbefehlssignal zum Betreiben des Roboters 100 mit der Geschwindigkeit berechnet, erhalten durch Dividieren der Distanz zu der berechneten Zielposition durch das Zeitintervall Δt. Die Geschwindigkeit entspricht in diesem Fall der maximalen Betriebsgeschwindigkeit des Roboters 100, falls die Manuelle-Puls-Erzeugungseinrichtung 3 betätigt wird.
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Das heißt, ungeachtet dessen, wie schnell der Bediener die Wählscheibe 4 dreht, das berechnete Betätigungsbefehlssignal keinen derartigen Wert wie zum Betreiben des Roboters 100 mit einer Betriebsgeschwindigkeit über der maximalen Betriebsgeschwindigkeit anzeigt. Falls der Bediener die Betätigung der Wählscheibe 4 stoppt, kann der Roboter 100 folglich schnell gestoppt werden, und falls die Wählscheibe 4 umgekehrt wird, kann der Roboter 100 schnell in einer umgekehrten Richtung bewegt werden.
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Folglich gibt es gemäß der Robotersteuereinrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform einen Vorteil dahingehend, dass der Roboter 100 der Betätigung der Manuelle-Puls-Erzeugungseinrichtung 3 schneller folgen kann, die plötzlich die Wählscheibe 4 stoppt, die sich mit der hohen Geschwindigkeit gedreht hat, oder die Wählscheibe umkehrt. Weiterhin kann die maximale Betriebsgeschwindigkeit beim Betätigen der Manuelle-Puls-Erzeugungseinrichtung 3 ausreichend niedrig gehalten werden, und somit kann verhindert werden, dass der Betrieb des Roboters 100 vibrierend oder bei einer gefährlichen Geschwindigkeit ist.
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Weiter entspricht, falls die Wählscheibe 4 mit einer niedrigen Geschwindigkeit gedreht wird, der Drehwinkel der Wählescheibe 4 linear einem Bewegungsausmaß des Roboters 100 und somit ist die Funktionsfähigkeit geeignet. Das heißt, selbst falls die Wählscheibe 4 nicht viel gedreht wird, ist es möglich, mit der hohen Geschwindigkeit betrieben zu werden.
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Hier ist, falls die Wählscheibe 4 mit der hohen Geschwindigkeit gedreht wird, die Betriebsgeschwindigkeit des Roboters 100 ungeachtet des Drehwinkels der Wählscheibe 4 auf eine konstante Geschwindigkeit begrenzt. Folglich kann in diesem Sinne nicht bedacht werden, dass der Betrieb des Roboters 100 der Betätigung der Wählscheibe 4 folgt. Jedoch, je schneller die Wählscheibe 4 gedreht wird, umso schwieriger ist es für den Bediener zu bemerken, dass der Drehwinkel der Wählscheibe 4 dem Bewegungsausmaß des Roboters 100 nicht linear entspricht. Folglich verschlechtert sich die Funktionsfähigkeit nicht.
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Man beachte, dass in der folgenden Ausführungsform die folgende Modifikation oder Änderung durchgeführt werden kann. Zuerst wird als der Schwellwert TH zur Verwendung in der Pulsanzahlbegrenzungseinheit 12 der Wert gleich der Pulsanzahl verwendet, bei der das in der Steuereinheit 14 berechnete Betätigungsbefehlssignal der maximalen Betriebsgeschwindigkeit des Roboters 100 während der Betätigungen der Manuelle-Puls-Erzeugungseinheiten 4, 5 und 6 entspricht, doch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf dieses Beispiel beschränkt.
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Falls sich beispielsweise der Wert der Pulsanzahl nähert, der der maximalen Betriebsgeschwindigkeit entspricht, kann ein Wert kleiner oder größer als die Pulsanzahl verwendet werden. Weiterhin sind in der vorliegenden Ausführungsform die Pulsanzahlberechnungseinheit 11 und die Pulsanzahlbegrenzungseinheit 12 in dem Steuereinrichtungskörper 2 angeordnet. Alternativ kann, wie in 4 gezeigt, die Pulsanzahlberechnungseinheit 11 in der Manuelle-Puls-Erzeugungseinrichtung 3 angeordnet sein, oder wie in 5 gezeigt, können die Pulsanzahlberechnungseinheit 11 und die Pulsanzahlbegrenzungseinheit 12 in der Manuelle-Puls-Erzeugungseinrichtung 3 angeordnet sein.
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Weiterhin ist ein Fall, wo die Manuelle-Puls-Erzeugungseinrichtung 3 mit dem Steuereinrichtungskörper 2 verbunden ist, der nur den Roboter 100 als die Robotersteuereinrichtung 1 steuert, dargestellt worden, aber wie in 6 gezeigt, kann die Manuelle-Puls-Erzeugungseinrichtung 3 mit einer NC-Steuereinrichtung 300 verbunden sein, die mit einer Werkzeugmaschine 200 und dem Steuereinrichtungskörper 2 verbunden ist.
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Zusätzlich ist ein Fall dargestellt worden, wo die Manuelle-Puls-Erzeugungseinrichtung 3 Pulse mit der Pulsanzahl abhängig von dem Drehwinkel der Wählscheibe 4 erzeugt. Alternativ können Pulse mit einer Pulsanzahl abhängig von einem Schiebeausmaß eines Schiebers erzeugt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Robotersteuereinrichtung
- 4
- Wählscheibe (eine Manuelle-Puls-Erzeugungseinheit)
- 5
- Pulserzeugungseinheit (eine Manuelle-Puls-Erzeugungseinheit)
- 6
- Vergrößerungseinstellungs-SW (eine Manuelle-Puls-Erzeugungseinheit)
- 11
- Pulsanzahlberechnungseinheit (eine Manuelle-Puls-Erzeugungseinheit)
- 12
- Pulsanzahlbegrenzungseinheit
- 13
- Zielpositionsberechnungseinheit (eine Befehlssignalberechnungseinheit)
- 14
- Steuereinheit (eine Befehlssignalberechnungseinheit)
- TH
- Schwellwert
