DE2012858A1 - Programmgesteuerter Manipulator - Google Patents

Description

ft Patentanwalt

Buttermelcherstraße IS

Hein Zeichen: Dunne et al Oase

Unimatiön, Inc», Bethel, Connecticut (V.St.A.)

Programmgesteuerter Manipulator

Die Erfindung betrifft einen programmgesteuert ein Manipulator mit einem in verschiedenen Koordinaten beweglichen Arm und ggf. daran vorgesehenem Greifer, deren Bewegung nach Maßgabe eines digitalen Steuersignals und eines der jeweiligen tatsächlichen Position des Armes entsprechenden digitalen Positionssignals für jede Koordinate erfolgt, das mit dem Steuersignal verglichen wird, um aus diesem Vergleich ein Abweichungssignal zu erhalten, auf Grund dessen der Antrieb des Armes bzw. Greifers in einer Richtung erfolgt, die geeignet ist, die ermittelte Abweichung zu verringern.

Es sind bereits verschiedenartige programmgesteuerte Manipulatoren entwickelt worden. Obgleich diese Geräte im allgemeinen ihren Zweck erfüllten, wiesen sie eine Anzahl Nachteile auf. So lagen bis zum heutigen Tage die Kosten eines solchen Manipulators in einer Höhe, die seiner weiten Verbreitung entgegenstand. Weiterhin waren die bekannten Geräte nicht sehr flexibel in Bezug auf die Beweglichkeit ihres gesteuerten Arm§s etc. Zudem erfolgte die Bewegung des Armes in den

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einzelnen Koordinaten verhältnismäßig langsam, und, in vielen Fällen, unter plötzlichen Beschleunigungen und Verzögerungen, die zu einer übermäßigen Abnutzung und Beanspruchung des Geräts führten. Schließlich war die zur Abwicklung einer bestimmten Serie von Operationen erforderliche Zeit sehr beträchtlich, da der Arm zwischen den einzelnen Programmschritten oder zumindest Gruppen von Programmschritten jeweils zur Ruhe kommen mußte.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in erster Linie darin, diese genannten Nachteile zu überwinden, d. h. ein peiswerteres Gerät für eine Reihenfertigung zu schaffen, das zudem einen verbesserten Arbeitsablauf ermöglicht, indem die Bewegungen mit höherer Geschwindigkeit und ohne Anhalten an den einzelnen Programmpunkten erfolgen, obgleich der Bewegungsablauf auch hier durch einzelne Programmpunkte vorgeschrieben werden soll.

Dies wird erfindungsgemäß vor allem dadurch erreicht, daß eine Vergleichsschaltung der Reihe nach verschiedene Steuer- und Positionssignalkombinationen zugeführt erhält, die den Bewegungen in den verschiedenen Koordinaten entsprechen, und daß die aus dem Vergleich erhaltenen Abweichungsaignale während des jeweiligen Abfrageintervalls, in dem das betreffende Steuer- und Positionssignal an der Vergleichsschaltung anliegen, Steuerschaltungen für die Steuerung des Antriebes in den betreffenden Koordinaten zugeführt werden.

Wie üblich, findet bei dem erfindungsgemäßen Gerät eine kontinuierlich umlaufende Speichertrommel Verwendung, auf welcher einzelne Programmschritte bezeichnende Signale in der gewünschten Folge gespeichert werden. Zur Einspeicherung des Programms kann eine tragbare ELnspeicherungssteuervorrichtung Verwendung finden, mit der sich jede gewünschte Position des Manipulatorarmes herstellen läßt, die sodann auf der Trommel aufgezeichnet wird. Während dea anschließenden Betriebs werden die auf der Trommel aufgezeichneten Steuersignale, wie gesagt, mit exakt erzeugten Positionssignalen verglichen, um den Arm sodann automatisch in die auf der Trommel gespeicherten Positionen führen zu können.

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Die Steuerung kann entweder so ausgelegt sein, daß der Arm jede einzelne der programmierten Positionen tatsächlich erreicht, oder aber so, daß sich der Arm entlang einer kontinuierlichen Bahn, ,ggf., mit gekrümmten Abschnitten, bewegt. In letzterem Falle finden künstlich hervorgebrachte Koinzidenzsignale Verwendung, die erzeugt werden, solange :noch in der jeweiligen Koordinate ein verhältnismäßig großes* Abweichungssignal auftritt» Infolgedessen verringert sich^:die. für_:den.Ablauf, einer Serie von Operationen

sämtl lohe Koordinaten kann neben 4em gleicher auch ei«, gemeinster Digital-Anplog-tJmsetaer· Verwendung finden^ -ttm Köinzldenzsignale für unterschiedlich große Abweichungs-" signale. 2u erseygen. Bag- Ausgangs signal des B.igital-Maiog-tlinsetzer kann so bemesBea.: werden, Äaß "der Manipulatörarm in jeder Ko.prdinäte die maximale für das 'Gerat verträgliche Beschleunigung Und Verzögerung erfährt» -

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung eines Ausfithrungsbeispieis in Verbindung mit den Figuren der Zeichnung hervor.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Geräts, gesehen von der rechten Seite;

Fig* 2 ist eine perspektivische Ansicht des gleichen Geräts von der linken Seite;

die Figuren 3 und ^ ergeben zusammengesetzt in der in Fig» H-A gezeigten Weise eine schematisohe Darstellung der hydraulischen und pneumatischen Bauelemente des Geräts mit ihren Kreisen;

Fig. 5 ist ein grundlegendes Blockschaltbild des elektroni— sehen Steuerungsteils dee Geräts, wie er für die Steuerung in einer Koordinate Verwendung findet; ■

Fig, 6 ist ein Blockschaltbild der Steuerung bezüglich des

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ORJGlNAt. INSPECTED

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Einspeicherungsbetriebs, worin erkennbar ist, wie Informationen aller fünf hier verwendeten Koordinaten auf der Speichertrommel aufgezeichnet werden;

Fig. 7 ist ein Blockschaltbild der Steuerung im nachfolgenden automatischen Betrieb, wiederum in Verbindung: mit allen fünf hier verwendeten Koordinaten;

die !Figuren 8 und 9 ergeben, nach Pig, 9A zusammengesetzt, ein Blockschaltbild des für die Mehrfachausnutzung vorgesehenen Vergleichersystems des betrachteten Geräts;

die Figuren 10, 11 und 12 ergeben, nach Fig. 12Λ zusammengesetzt, ein schematisiertes Schaltbild des Digital-Analog-Umsetzers und gewisser Steuerschaltkreise der erwähnten Steuerung;

Fig. 13 stellt einen Schnitt dar durch eines der Steuerventile für die Betätigung eines der Hydraulikzylinder zum Antrieb des Manipuletorarmes;

Fig. I^ ist ein Zeitdiagramm, welches die Art und Weise wiedergibt, in der verschiedene Programme auf der Speichertrommel aufgezeichnet werden;

Fig. 15 ist eine Darstellung der Bewegung des Manipulatorarmes in einer ersten Weise;

Fig. 16 ist eine schematische Darstellung der bevorzugten Charakteristik des Steuerventils nach Fig. 13;

Fig. 1? ist eine grafische Darstellung der Abhängigkeit zwischen Strom und Durchsatz bei dem Steuerventil nach Fig. 13;

Fig. 18 zeigt zwei grafische Darstellungen für die Erliiuterung der Charakteristik des betrachteten Geräts;

FiA¹. 19 stellt eine rechtsseitige Ansicht einer tragbaren Einspeicherungssteuervorrichtung dar, wie sie in Verbindung mit dem betrachteten ·jerät für die Einspeicherung des Programmes Verwendung findet;

Fi.·!. ..'θ it. eine Draufsicht auf die Einspeicherunsssteuer-

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vorrichtung und

Fig, 2% ist eine rückwärtige Ansicht derselben Vorrichtung,

,.-. M%b auß den-Figuren 1 -bia4 mtßrkvitäetii wei&b üev Uie* "be-* traohljete prog?ammgesteuej?fee Manipulator eine im wesentlichen reöhteckige Orundplatte 4Q auf,. von welcher der hydraulisch ange triebene Ma^ipulatorarm* zusammen mit .den gesamten hvdi»aulis^he% elektrischen; und el e,kt ronischen. Bautlemehts^ getragen; w zur; Abwiokl^ni-4er programmiertem φ ft

in ;|ünt %öHt|iaten oder,, ^i

=; im-eiftsßelneii trägt, die

der< mit einer Bedienun^staf^i ^ ausgerüstet; ist» auf der die v:erg0hiedenen Überwachungs- und Steuerungseinrichtungen fi|j? die Steuerung der Bewegung des hydraulisch betätigten Hanipulstörarmes in beiden Betriebsarten, nämlich dep erwähnten Ein?.peißherung3betrieb undL dem nachfolgenden automatischen Wiederholbetrieb, befinden. Bei letaterem erfährt der Manipulatorarm eich in der Regel ständig wiederholende Bewegungen nach dem vorausgehend eingespeicherten Programm in den fünf verfügbaren Koordinaten»

Der Arm, in seiner Gesamtheit mit 50 bezeichnet, ist mittels zweier einander gegenüberliegender Lageransätze 52 und 5^ um eine horizontale Achse neigbar angeordnet, die an zwei ähnlichen, nach oben weisenden Lageransätzen 56 und 58 auf einem hohlen Zylindersockel 60 gelagert sind, der selbst schwenkbar auf einer feststehenden, vertikalen hohlen Säule 61 geführt ist. Der Fuß 62 dieser Säule ist mit der Grundplatte ^O verbunden. Genau genommen befinden sich die Lageransätze 52 und 5^ auf Achsstummeln 316, die von den La«;eransätzen-56 und 58 nach außen, abotehen, so daß_ der Arm auf Punkten aufruht, die verhältnismäBis weit auseinanderliegen, um Torsionskräften, die bestrebt sind, den Arm um seine Längsachse zu drehen, einen größtmöglichen Widerstand entgegenzusetzen.

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Die Neigung des Armes 50 erfolgt mittels eines Hydraulikzylinders 64, Sie dient dazu, dem äußeren Ende des Armes eine Hebe- bzw, Senkbewegung zu erteilen. Der Zylinder 64 ist schwenkbar an einem Block 66 gelagert, der seinerseits am unteren Ende des Zylindersockels 60 angebracht ist.(Pig. 3). Der Kolben 68 des Zylinders 64 ist vor dem Zylindersockel 60 an dem Arm 50 angelenkt, so daß er diesem eine Schwenkbewegung um die Mittelachse der beiden Achsstummeln 316 zu verleihen vermag. Um einen merkliohen Fehler bei der Positionierung des Manipulatorarmes in der vertikalen Richtung zu vermeiden, insbesondere für den PaXl, daß der Arm ausgefahren ist und eine schwere Last trägt, läuft der Zylindersockel 60 auf der Säule 61 mittels zweier Lager 63 und 65 am unteren und oberen Ende der Säule. Der Block 66, an dem sich der Hydraulikzylinder 64 abstützt, befindet sich oberhalb des Lagers 63, so daß die durch den Zylinder 64 ausgeübte seitliche Kraftkomponente unmittelbar auf die Säule 61 übertragen wird und jedes Kippen des Zylindersockels 60 gegenüber der vertikalen Achse vermieden wird..

Der Arm 50 weist zwei hohle, ausfahrbare Armteile 68' und 70 auf, die mittels eines Hydraulikzylinders 72 zwischen den beiden Armteilen ausfahrbar bzw, einziehbar sind. Genauer gesagt sind die äußeren Enden der Armteile 68' und 70 an einem Joch 74 befestigt, an dem weiterhin schwenkbar, und zwar zwischen den Armteilen 6ö· und 70, der lanshubi^e Kolben 76 des Zylinders 72 angreift.

Das Joch 7'i- tragt einen nach vorne hervortretenden Greifer 78 (Pip, 4), mit dem eine pneumatisch betäti/oare" urcifvorrichtung öU, auch "l· inil" genannt, -/orbuneon i:^:"t, eile miteinander r;egenüborstehendeu frei ti'in;^ rn du .und ii4 ausgerüstet ist, um damit beliebige Gegenstände 80 ru-rroife,u zu können.

üer L'ri'iiifc/p ¹^ knnn, unabn^:;n".1,°; von der bewertm¹·: des Armes 50, in irwe.i untersohiodlicron koordinaten bevje-'t 'Tm-den, nimllch

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um die Schwenkachse 88 des Joches ?4 - diese Bewegung wird fortan Beugebewegung genannt - und um seine eigene Längsachse, die in 'Richtung der Längsachse des Armes verläuft, fortan Drehbewegung genannt. ./-

Zur Erzeugung der Beugebewegung des Greifers ist ein Hydraulikzylinder 90 (Figuren 2 und M>) vorgesehen, der sich auf der linken Seite des Armes befindet 'und einen doppelendigeh .; Kolben 92 enthält. .Die. beiden Enden, des Kolbens-"92 sind miteinander durch eine Rollenkette.'94 verbunden*. die über zwei Kettenräder 96 läuft, deiteh^sich die" lineare Bewegung des Kolbens 92 somit als Drehbewegung mitteilt. Diese Drehbewegung wiederum führt zur Drehung von Kegelrädern 98, die ihrerseits eine Hohlwelle antreiben, die an ihrem Äußenende in der Ifähe des vorderen Endes des Armes 50 eine Kugeln! aufmutt er 50 enthält. Die Kugelumlaufmutter steht gleitfähig mit.einer Keilwelle inEingriff, . die von dem Armteil 68' getragen wird, das sich beim Ausfahren und Einziehen frei in der Hohlwelle hin- und herbewegen kann. Weiterhin wird die Drehbewegung der Keilwelle durch Kegelräder innerhalb des Joches 74 in die Seugebewegung des Greifers 78 um die Achse 88 umgesetzt.

In ähnlicher Weise ist ein Hydraulikzylinder 100 auf der rechten Seite des Armes 50 angeordnet und mit einem doppelendigen Kolben 102 versehen (Figuren I und 4), dessen Enden durch eine Rollenkette 10^ miteinander verbunden sind, die um Kettenrader 106 auf der rechten Seite des Armes läuft. Die Drehung des hinteren Kettenrades 106 führt zur Drehung von Kegelrädern 106, die ihrerseits eine zweite Hohlwelle mit einer ähnlichen Ku-scelumlaufmutter am vorderen Ende in Drehung versetzen, wodurch eine Keilwelle in Eingriff mit der Kugelumlaixfmutter entsprechend der Bewegung des Kolbens 102 gedreht wird. Die Drehung dieser Keilwelle wird über Kegelräder innerhalb des Joches 74 in die erwähnte Drehbewegung des Greifers 78 umgesetzt.

Die 'eweimnr in der fünften Koordinate erfoli^t in Gestalt

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OWGiNAL

einer Schwenkbewegung des gesamten Armes 50 um die vertikale Achse des Zylindersockela 60. Um den Zylindersockel zu diesem Zweck exakt anzutreiben und eine rasche Verzögerung beim Erreichen der gewünschten Endstellung zu erzielen, ist am unteren Ende des Sockels 60 ein Zahnkranz 120 angebracht, der mit einer Zahnstange 122 (Pig. 3) in Eingriff steht. Die Enden dieser Zahnstange sind mit den Kolben eines linksseitigen Hydraulikzylinders 124 und eines rechtsseitigen Hydraulikzylinders 126 verbunden.

Die genaue Positionierung des Armes 50 in dieser Koordinate ist durch einen Zylinder 128 zur Beseitigung eines toten Ganges sichergestellt. Dieser Zylinder enthält einen Kolben, der in einem Andruckkopf 130 endet und gleitfähig an der Rückseite der Zahnstange 122 anliegt. Der Zylinder 128 steht unter dem Hydraulikdruck des Systems, wodurch der Kopf 130 die Zahnstange gegen den Zahnkranz 120 mit einer Kraft drückt, die etwas größer ist als die maximal auftretende Trennkraft bei maximaler Beschleunigung oder Verzögerung des Armes um die vertikale Achse. Die Hydraulikzylinder 124 und 126 sind durch Schrauben 132 gegenüber der Säule 61 einstellbar, um die Abnutzung des Andruckkopfes 130 in Grenzen zu halten, der dennoch zweckmäßigerweise aus mit Bronze gefülltem Tetrafluoräthylen besteht. Dieses Material besitzt eine größere Abriebfestigkeit als reine Bronze, bei der eine verhältnismäßig hohe Reibung auftritt, oder reines Tetrafluoräthylen, das eine Neigung zum Kaltfließen unter dem hohen seitens des Zylinders 128 ausgeübten Druck aufweist.

Die hydraulische Druckflüssigkeit zum Betrieb der obenbeschriebenen Hydraulikzylinder entstammt einem völlig unabhängigen Hydrauliksystem, das auf der Grundplatte 40 untergebracht ist. Dieses System besitzt eine Zahnradpumpe 140 (Pig.3), die von einem Elektromotor 142 angetrieben wird. Die unter Atmosphärendruck stehende Hydraulikflüssigkeit gelangt in die Pumpe 140 von einem Vorratsbehälter 144. Nach der Pumpe fließt

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die Hydraulikflüssigkeit durch ein 10- /u-Filter lH'6 zu einem !rune-vertoiler 1^-3, der sich ebenfalls auf der Grundplatte ^!-0 befindet. ^in Reduzierventil 150 des Grundverteilers sorgt autonatisch dafür, daB stets ein durchschnittlicher Systemdruck, von etwa .59, δ at herrscht. Rei geringem Plüssigkeitsbedarf fliegt der J'berschui.; der durch die Pumpe 1^0 geförderten Flüssigkeit durch eine iiückfluBleitung 152 unmittelbar zu dem vorratsoe;-r^;iter 14·!- zurück, i-iit einem Ablaßventil 15^- innerhalb des Verteilers iM-d kann der Systemdruck auf Null ab?;esenkt werden. Hinter dem Reduzierventil 150 isb ein Rückschlagventil 156 vorhanden, welches einen Rückfluß der Druckflüssigkeit verhindert, sofern die Pumpe stillsteht oder nur eine geringe Menge fördert.

jie das .:eduzierventil 150 verlassende Flüssigkeit gelangt zu einem ;; indues sei I60, einem Druckschalter l62, einem Manometer Lb^ ur_ö den fünf Steuerventilen für die Setätifiuns: der obengenannten Hy ravtlikzvLinder zur ".evje^xing des Armes in o.en gewünschten f ■ nf :.oor^rö.r}p-tva.- MIe¹Je Steuerventile werden einzeln durch elektrische Di^r-nale aus dem Steuerunesteil des Manipulators gerrceuert, viie nachfolgend noch im einzelnen geschildert wird. In r'i.^. ^ri ist ein Steuerventil I66 für die Schwenkbewegung dargestellt, das auf der 'J-rundDlatte ^O angebracht ist und Hydraulikflüssigkeit 'Aber eine Lei tuner 168 an den Zylinder 12^1- sowie über eine ^extunz 170 an den Zylinder 126 liefert, «ieiterhin x^ird Kydraulikflüssigkeit unter dem Systemdruck über eine Leitung I69, lie durch di'j hohle Säule öl verläuft, einem Zuführungs system fAr den Sockel 60 zugeleitet, welches die B'lüssipyeit zu dem cchwi.-nko'iren arm 50 v/eiter- und von diesem rückführt. Das Zuf'ührunr-rasystem umfaßt ein ortsfestes Rohr innerhalb eines dazu konzentrischen Ringkanals in einem Zuführungsverteiler 171, der mit dem Arm 50 beweglich ist. Dem Ii ohr des Zuführungs systems zugeführtfc Druckflüssigkeit gelangt durch den Zuführungsverteiler

171 am oooren Ende des ZyJ.Indersockels 60 und über eine Leitung-

172 unmittelbar zu dem Hydraulikzylinder 72 für die Ausfahrbewe :amg des-Greifers. Weiterhin gelangt die Flüssigkeit unter dem System'! ruck zu der Druck π ei te eines Steuerventils 1?4 für'die

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; ene-oeri:^r'ev^re""urUi, das '"ich auf deal bockei 6l D^rfi-icet und mit diesen nc:^.jenkbar ist. j--'S .tellerventil i74 liefert die Druckflüssigkeit ucer :.eitun""en 176 mn L?ο en.tvieo.er zu de·'¹ einen oder zu dem anderen üride ftes 1'vd.ranlikzylinders 64. Darüber hinaus versorgt der Zuf ührunirsverteiler iⁿi eint η '-rmverteiler ίου auf de-i j'ii'.T. 5v (.^i."'. h), der mit dem Arm schuerikbsr ist. Der .u-mverteiler· löu iHivt die uruckflüssiskeit zu dei' .Jruckseite eines steuerventile Id2 fir die Ausfahrbewegung εβίε^^βη, das sich am hinteren Enr'e -'es Arnes 50 Defind et. :iin steuerventil l'ck fur die 'eu•■^h'-we.iunir des dreifers ist eui der linke.vi Seite ives rmea S(J unterhel :■ des -ivlinaers 9c ?n'::ebr;.:oht, während ein steuerventil lob i"-^;r lie Dre^bex-ie'-un.:: 'Hes .iroifers sich auf dr.r rechten Seite des \rmes befindet.

Das Steuerventil loZ fur die 'usffihrbevrer"un^ri' liefert ■?■'..-üruckfl'issi.'i'keit leer eine Leitmu-: L90 zu dem. r'ickvnrti ;en Jinde des !-lydraulikzylinders ':Z, wahren'l. Jruckfliissi:-^rkeit mit ?.._;:i Syst endruck zu allen /'ei ten aurcn o.ie Lei tun-. :."'..: r,uf λ ie 'iorc.^vseite dec Kolbens 7o .^elr-^.'t. 'jie )ifferenti:\L!-oi Te:ifl-^;Che innerhalb des /ylirLä-rs !'<■. : eft-'ttet eine _ ewerxunp; des i\oloens "ilt langem Pub bei rerins-em .'l^;isRip:k^!ritsDedarf. .,'sn;i eic:, der KoLren 76 nach vorne bevje.^t, fiieiJt üruckflissiskeit ü'.^er die Leitun·¹. 172 zurück zu dem Steuerventil Id2 und von dort iunter den Kolben des Zvlinders. Zvjeckm h.,l.cerweise wird die Kolbonringflache auf der Vorderseite des Kolbens halb so eroi.' v.^rie die ■olbenfl.-.cr.e auf der Rückseite gemacht, go π η ι-.·¹ das sekündlich iiurch die Leitung' 172 hindin-chtret^nde Volumen ebenfal. 1.^ri 'v-¹.!^ so ••roi-¹ wie der ,^estc-aiorte Durchsat:'; o.es VeuuLis L82 ist. Infolded esc en. ist die durch flen Zylinder '7J. gelieferte Kraft ^eringer pis ^f.i-jr· Produkt der Kolbonflache mit am Systemdruck. Unterdessen erhaLt der Kolben in beiden Hi.chtunircn etwa gleiche GeschwindUvkci t.en.

Das ob euer ventil J.o4 für die -eugebewegung Liefert vrwafiuss-Urkeit nn den f'yur'uilikzylinder ⁱ)ü iiDer i^eitunf-.-en Ls)J und 194, wahrend das Steuerventil löö über Leitungen 19o una l.oö

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■"■■■'■ BAD ORIGiNAL

Druckflüssirkeit an der·. Zylinder 1OG liefert. Die Steuerventile l66, 174, 16k und I06 versorgen jeweils nur eine Seite des zugehöriren Hydraulikzylinders mit Druckflüssigkeit, wo hingegen -die andere Seite mit der ,iückflußleitung 200 verbunden wird. Was die beiden Zylinder 124 und 12.6 für die Schwenkbewegung-des Armes "betrifft, wird Druckflüssigkeit jeweils in den einzigen Zylinderraum eines jeden Zylinders eingespeist bzw. aus diesem entnommen, so daß die "beiden an der Zahnstange 122 angreifenden Kolben dieser Zylinder wie ein einziger Kolben in einem einzigen Zylinder wirken. · ■ ' - ■

An den ausgängen des Steuerventils I66 für die Schwenkbewe-

gung liegen, -zwei. Überdruckventile 202 und 2ü4, die bei übermäßigem Druck den vleß zu der Rückflußlei tuns: 200 freigeben,, uni so 6'ie Verzöserunffscharakteristik bei der .Schwenkbev/egung des Armes 50 zu verbessern und keine Stoßbelastungen auf die Zahnstange 122 UiTi den Zahnkranz 120 gelangen zu lassen. Die überdruckventil e 2u2 und 204 sind als Einsatzpatronen ausgebildet, die seitlich in den Verteiler 143 eingesetzt sind, um leicht rewartet und ersetzt werden zu können. Zwei weitere Überdruckventile 206 und 2Oo sind an. den Ausgängen des Steuerventils 194 für die '^euireoewegung sowie zwei Überdruckventile 210" und 212 an den ausk?in«-en. des Steuerventils 136 für die Drehbewegung vorgesehen, um '«.ie Jetriebeteile "des Beuge- bzw. 'des Drehantriebs für den G-reifer zu schützen, im Falle dew dieser an ein Hindernis stöi/t oder überlastet wird, 'auch die .joerdruckventile 2u6, ΊιΟο, 2.LU uii".' 212 sin* als Einsatzpatronen ausgebildet, Si?" sind seitlich in den Armverteiler IdO eingesetzt (Pig. k).

Die BJcki'lukTleitungen des Steuerventils .174 für die Hebe- -ζ·;ί. '■ienkbevie.-nin.y sowie der Verteiler iöO führen zu dem Zufüh·- r u η: "E verteil er 1Ή zurückströmend^. Flüssigkeit, die anschließend "ⁱuron eine ''■-.icv-fluisleitung innerhalb der Säule 6l zu dem Grundverteiler l43 relanst, von wo sie durch die Rückflußleitung 152, i.:i 6'i'-; ein w-.lrmetauscher 214 eingeschaltet ist, in den Vorrats- r-e-r'lt¹= ν -ikk zurückströmt. Von dem Motor 142 wird ein den W^rme-

■;'■·.■ - -12-

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tauscher beaufschlagendes Kihl^vl "^r-: .":·.;■ .'-'tri/-^, in" ein 'J.icer ^Iv ist oeralifl zu d.e^:n ■/■ .ϊ·:τ: t

5/U.J.icer ^

' un o.i'" :.'l'i3si':':.'-it zusätzlich zu ^i L tern. >=-r ".»arch¹ lu^:^ 'lurch nss filter 21c "-.ercht ε nt' dem Druckacfall an deii vJ^r^etMUScr^ so aal; lurch '-.?.s *"'iiter nur ein T-;ilstroni hindurchtritt.

Der .-/indkessel l6C ist nit trockenem ötickstoff ois zu einen Drue".-: von etvra. 'J-0,4 et gefüllt und stellt sicher, es.κ der Svstem'-ruck pnyi'Kernl erheltrn bleibt, Ve¹T",. der /1<'■ <?.si■..-■ ~ keitf.Of\!.?rf vor'oerirehen". "lie For^F.r^e^-re -^;.rr i-iw.Oe iW ί err-teift. Ji" nor'Til^rvjeiße offenen ".-.-onts.itte des "Drucksc^iltf-rs 162 vferden geschlossen, sooald der Svctemdruck 2i,l et ^:.irer-P steirt. Oiese l'o'itPkte liefen innerhalb o.^s .'itfuprstror

fur '-^n. ·■-. ο tor i^.---t und bewirken eine λ'? sch"! tun⁰" ces ;■ '., l-renn der oyste.Tlruc¹-: unter 21,1 et absinkt.

druckluft f 'r die Betätigung' der Greif vorrichtung ^l wird ".ure¹: einen Hehler 23ü, vorzugsweise α it Filter, zucef ihrt, und n:el;i.nr?:t uoer einen Schlauch 232 zu dem Arm 5t· sowie über eine Zuleitunceechmiervorrichtunir 2Jk- zu dem Druckein.er nr: eines Dreivie:^r-i^v;a<rnetventils 236. Die Zuleitunirsschmiervorrichtuni· 234· führt der Luft eine nach dem Luftdurchsatz remessene Men-e Cl zu, welche zur üchmieruns der beweglichen Teile innerhalb des Pneumatiksystems dient. Der gesteuerte Ausirana' des i' -.a/rnet vent ils 236 liefert die Luft durch eine teleskoparti^e Jiftzuleituna· 23ü " und ein Drehbewegungen ermöglichendes :^?uleitiin·⁰·^Gehäuse .^ic an

den ü-reifer-JjUftzylinder ohne ^Mehinderun?: der -rm-und 'Jreiferbeweplichkeit. Solenne das Magnetventil 236 nic'-'t erregt ist, fließt die Luft dem Greif erluft zylinder zu, v/o bei sie die t-'i.mrer 02 un^ c¹+ des 'rreifers veranlagt, sich zu schließen. Wird das i^rnetventil 23ö errerrt, so schließt sich die Zuleitungsöffnunr: des Magnetventils, während der Greif erluft zylin*.- er entlüftet wird und die Finger des Greifers durch Federwirkung geöffnet werden.

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ßAD ORIGINAL

Jedes der Steuerventile 166, 174, 182, 184 und 186 ist ein, Vierwegventil mit stufenloser Verstellbarkeit, das in Abhängigkeit sowohl von der Polarität als auch der Amplitude eines an-• liegenden Gleichstromsignals arbeitet, das in dem Steuerungsteil des Geräts erzeugt wird. Genauer gesagt richtet sich die Bewegungsrichtung des Steuerkolbens eines jeden dieser Ventile nach der Polarität des Signals, während die Größe des Signals dafür maßgebend ist, wie weit sich das Ventil öffnet und wie schnell daher die jeweilige Bewegung des Manipulators erfolgt. Vorzugsweise werden die genannten Steuerventile durch langnubige magnetische Antriebe betätigt, die in einer Linie mit den Steuerkolben liegen, um den Steuerventilen und damit den zugehörigen Hydraulikzylindern ein schnelles Ansprechen zu ermöglichen. Die Steuerventile arbeiten mit hydraulischer Rückkopplung, wofür keinerlei mechanische Verbindungsglieder erforderlich sind, wie nachfolgend noch im einzelnen beschrieben wird.

Anhand der Fig. 5 sei nun der Steuerungsteil des Manipulators .betrachtet. In dieser Figur sind die Hauptbestandteile des Steuerungssystems in Verbindung mit einer Koordinate, nämlich der AusSirbewegung des Greifers, als Blöcke angegeben. Das Steuerungssystem enthält eine kontinuierlich umlaufende Speichertrommel 300, auf welcher digitale Informationen zu drei verschiedenen Programmen gespeichert werden können, deren jedes aus einer Anzahl von Programmschritten, maximal 6.0, besteht. Das Steuer.ongssystem kann in zwei grundlegenden Betriebsarten arbeiten. Die erste ist der sog. Einspeicherungsbetrieb, bei welchem der hydraulisch angetriebene Manipulatorarm nacheinander den einzelnen zu speichernden Positionen zugeführt wird, die er nachfolgend automatisch wieder einnehmen soll. Jedesmal wenn der Manipulatorarm in eine neue solche Position gebracht wird, werden deren Daten auf der Speichertrommel 300 aufgezeichnet, zusammen mit zugehörigen Hilfssignalen, die sich darauf beziehen, wie der betreffende Programmschritt auszuführen ist. Zu diesem Zweck sind zwei Betriebswahlschalter 202 und 204 vorgesehen. Werden diese Schalter

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in die Stellung für den Einspeicherungsbetrieb gebracht, so treten Binspeicherungssteuerschaltungen 306 mit dem Eingang eines Servoverstärkers 308 in Verbindung, über den das Steuerventil 182 für die Ausfahrbewegung gesteuert wird.

Zu den Einspeicherungssteuerschaltungen 306 gehören geeignete Spannungsquellen zur Bewegung des Manipulatorarmes in allen fünf Koordinaten, ebenso wie Kontrollschaltkreise zur Überwachung der Genauigkeit, mit welcher der Arm den gewünschten Positionen zugeführt wird, sowie der Arbeitsweise des Greiferluftzylinders und weiterer Elemente, wie nachfolgend noch beschrieben wird. Das dem Servoverstärker 308 zugeführte Signal bewirkt die Öffnung des Steuerventils I82 um einen Betrag, der sich nach der Größe des Signals richtet, so daß der Hydraulikzylinder 72 den Greifer in der gewünschten Richtung entlang der Achse des Armes bewegt. Nur zur Verdeutlichung ist das Steuerventil I82 in Fig. 5 als ein solches mit zwei Ausgängen gezeichnet, die mit dem Hydraulikzylinder 72 in Verbindung stehen. In Wirklichkeit jedoch steht, wie bereits geschildert, die eine Seite des Zylinders 72 dauernd unter dem Einfluß des Systemdrucks, wobei der Kolben als Differentialkolben arbeitet. Der auf den Kolben einwirkende Differenzdruck bewegt den Greifer 78 einwärts oder auswärts, je nach der Polarität des durch die betreffende Steuerschaltung 306 erzeugten elektrischen Signals.

Zum Erhalt digitaler Informationen für die jeweilige tatsächliche Stellung des Armes bzw. Greifers in jedercfer fünf Koordinaten ist eine Serie von Digitalkodierern vorgesehen, je einer für jede Koordinate. Genauer gesagt, befindet sich ein Kodierer 310 für die Ausfahrbewegung an dem rückwärtigen Teil des Armes 50 hinter dem Hydraulikzylinder 72, der über eine Folgeverbindung 312 mechanisch mit dem Joch 74 verbunden ist,

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so daß sich die Ausfahr- bzw. Einziehbewegung des Greifers 78 dem Kodierer mitteilt und in diesem ein entsprechendes Signal hervorruft, das die jeweilige tatsächliche Stellung des Greifers in der betreffenden Koordinate in digitaler Form angibt. In ähnlicher Weise ist ein Kodierer 314 für die Hebe- bzw. Senkbewegung des Armes vorgesehen, der ein digitales Signal entsprechend der jeweiligen tatsächlichen Position des Armes in dieser Koordinate angibt. Der Kodierer 314 befindet sich am Ende eines der Ächsstummel 316» mit dem er über ein Zwischenglied 318 in Verbindung steht (Pig. 1). Sein Antriebjerfolgt über ein großes Zahnrad 320, das sich auf dem Lageransatz 54 befindet und mit diesem bewegt. Demgemäß erfährt das Zahnrad 320 eine Drehung, wenn der Arm 50 um die Achsstummel 316 geschwenkt wird, und treibt über ein Zwischenrad den Kodierer 314 *n, der an seinem . Ausgang ein entsprechendes digitales Signal liefert.

Ein Kodierer 322 für die Beugebewegung des Greifers befindet sich auf der linken Seite des Armes (Fig. 2) und wird durch ein Getriebe 98 angetrieben, das mit dem Hydraulikzylinder 90 verbunden ist, um ein digitales Ausgangssignal entsprechend der Position des Kolbens 92 und damit des Greifers 78 in der Beugekoordinate zu erzeugen. Ein Kodierer 324 für die Drehbewegung des Greifers iat wiederum auf der rechten Seite des Armes angebracht und steht über ein Getriebe mit dem Hydraulikzylinder 100 in Verbindung, um die Position des Kolbens 102 und damit die Winkelstellung des Greifers um die Achse des Armes in digitaler Form anzuzeigen.

Schließlich ist ein Kodierer 326 für die Schwenkbewegung des Armes um die Mittelachse der Säule 61 auf einem Ansatz 328 des Fußes 62 angebracht, der mit dem Zylindersockel 60 über einen Kettentrieb in Verbindung steht, um ein digitales Ausgangssignal entsprehend der Winkelstellung des Armes 50 um die erwähnte

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vertikale Achse zu erzeugen.

Jeder der Kodierer 310, 314, 322, 324 und 326 ist vorzugsweise von einer Art, die infolge eines großen BewegungsSpielraumes Signale hoher Genauigkeit erzeugt. Ein solcher Kodierer kann zwei Kodscheiben enthalten, die über ein Getriebe miteinander in Verbindung stehen, um sich fortlaufend, jedoch mit unterschiedlicher Geschwindigkeit, in Abhängigkeit von einer mechanischen Eingangsgröße zu drehen. Die aufeinanderfolgenden Kodkombinationen der beiden Scheiben werden fortlaufend abgetastet, wobei jede der beiden Scheiben einen Teil zu den Kodkombinationen beiträgt. Die raschlaufende Scheibe erfährt beispielsweise eine Umdrehung während jedes Kodschrittes auf der langsamlaufenden Scheibe. Eine Anordnung stellt sicher, daß von Bit zu Bit eine genaue Informationsübertragung von der langsamlaufenden Scheibe stattfindet, während ein Übergang von Kodbit zu Kodbit auf der Schnellaufenden Scheibe jeweils nur am Ende eines Kodschrittes und vor Beginn des nächsten stattfindet. Durch die Verwendung eines Kombinationskods von den beiden Scheiben können verhältnismäßig große digitale Zahlen erzeugt und damit lange Wege in der betreffenden Koordinate erfaßt werden, wobei gleichzeitig die Ausgangssignale eehr genau sind. Der Kodierer für eine bestimmte Koordinate erzeugt jeweils ein digitales Signal mit einer Anzahl Ziffern, die der in dieser Koordinate erfolgenden Bewegung sowie dem dafür erforderlichen Genauigkeitsgrad entspricht. Beispielsweise kann der Kodierer 310 ein 10-Bit-Signal, der Kodierer 324 ebenfalls ein 10-Bit-Signal, der Kodierer 314 und der Kodierer jeweils ein 11-Bit-Signal und der Kodierer 326 ein 13-Bit-Signal erzeugen. Solche Kodierer haben sich als geeignet erwiesen für die Bewegung des Greifers über eine Strecke von 1067 Millimeter in Achsrichtung des Armes, einen Drehwinkel des Greifers von 320°, eine Hebe- Senkbewegung entsprechend einem Schwenkwinkel des Armes in der Vertikalen von 27° unter die Horizontale und 30° über die Horizontale, einen Beugewinkel des Greifers von

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220 um eine horizontale Achse und einen Schwenkwinkel des Armes um die vertikale Mittelachse der Säule 61 von 220°.

Es sei nun wiederum der Einspeicherungsbetrieb des Steuerungssystems betrachtet, bei dem der Greifer 78 nacheinander gewünschten Positionen zugeführt wird. Nach Erreichen einer soldsn Position fährt der Kodierer 310 fort, ein digitales Ausgangssignal zu liefern, welches die "betreffende Koordinate dieser Position angibt. Das gleiche gilt bezüglich der übrigen Kodierer, so daß jede Position des Armes bzw. Greifers genau festgelegt wird. Die so erhaltenen digitalen Signale für die jeweiligen Koordinaten gelangen über den Schalter 302 zu einem Druckknopfschalter 340 zur Auslösung des Aufzeichenvorganges. Zusätzlich werden dem Schalter 340 bestimmte weitere Signale aus den Einspeicherungssteuerschaltungen 306 sowie von Schaltelementen der Bedienungstafel 44 zugeführt, die weitere, in Verbindung mit der Bewegung des Manipulatorarmes in die gewünschte Position zusammenhängende Funktionen bezeichnen. Wird der Druckknopfschalter 340 betätigt, so gelangen alle diese Signale zu der Speichertrommel 300, auf der sie an einer bestimmten Stelle, die dem betreffenden Programmschritt entspricht, aufgezeichnet werden. Vorzugsweise treten die digitalen Signale aus den Kodierern, wie z. B. dem Kodierer 310, in einem reflektierten Binärkod auf, der sich von einem normalen Binärkod dadurch unterscheidet, daß sich bei aufeinanderfolgenden Zahlen in diesem Kod nur jeweils eine Ziffer ändert.

Nach Freigabe des Druckknopfschalters 340 werden die Ein- speicherungssteuerschaltungen 306 betätigt, um den Greifer durch Beaufschlagung der dafür erforderlichen Hydraulikzylinder einer neuen Position zuzuführen. Ist diese erreicht, so wird der Druckknopfschalter 340 erneut betätigt, um die digitalen Daten der Koordinaten dieser Position auf der Trommel 300 aufzuzeichnen. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis die letzte Position des

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Manipulatorarms bzw. Greifers in dem gewünschten Programm auf der Trommel 300 gespeichert ist.

Nachdem dies geschehen ist, werden die beiden Betriebswahlschalter 302 und 304 umgelegt in ihre Position für normalen Betrieb. Dabei gelangen die Ausgangssignale der Kodierer, beispielsweise des Kodierers 310, zu dem Vergleicher des Steuerungssystems, und die Daten einer jeden Koordinate für die gewünschte Position werden von der Speichertrommel 300 abgelesen und in einem Pufferspeicher 392 gespeichert. Der Vergleicher führt für jede Koordinate einen Vergleich durch zwischen dem aus dem Kodierer entstammenden Positionssignal und dem von der Trommel gelieferten Steuersignal, woraus er ein Abweichungssignal gewinnt, das sowohl über die Richtung als auch die Größe der Bewegung A 'Ufschluß gibt, die der Greifer erfahren muß, um die Abweichung zwischen der durch das Programm vorgegebenen und der tatsächlichen Position in der jeweiligen Koordinate auf null oder einen anderen programmierten Wert zu reduzieren. Ist schließlich Koinzidenz bezüglich aller Koordinaten erreicht, so wird der nächste Programmschritt von der Trommel 300 abgelesen, wobei die einzelnen Signale desselben wiederum mit den Positionssignalen aus den Kodierern verglichen und die betreffenden Abweichungssignale dazu verwendet werden durch Beaufschlagung der Hydraulikzylinder die nächste programmierte Position

w anzufahren. Ist der Manipulatorarm in der letzten seiner programmierten Positionen angelangt, so findet das das Ende des Programms anzeigende Bit gleichzeitig dazu Verwendung, die programmierte Folge von Operationen aufs neue einzuleiten, so daß der Manipulatorarm folglich die programmierte Bewegung bis zu seiner Abschaltung ständig aufs neue ausführt.

In Fig. 6 ist dae Steuersystem des Manipulators in etwas detaillierterer Form als Blockschaltbild dargestellt in Verbindung mit allen fünf Bewegungskoordinaten, wobei zum Ausdruck

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kommt, wie das Programm beim Einspeicherungsbetrieb auf der Speichertrommel 300 aufgezeichnet wird. An der Trommel 300 befindet sich eine Serie von Magnetköpfen 350,, die entlang einer Mantellinie derxTrommel angeordnet sind und sowohl zur Aufzeichnung beim Einspeicherungsbetrieb als auch zur Wiedergabe der aufgezeichneten Signale während des anschließenden normalen Betriebs dienen. Um die Vielseitigkeit des Manipulators zu vergrößern, ist die Trommel 300 dazu ausgelegt, drei unterschiedliche Programme aufzunehmen, deren jedes von der Bedienungstafel 44 her entsprechend einem Hauptsteuerprogramm oder von Hand auswählbar ist. Genauer gesagt, ist der Trommelumfang in der in Pig. 14 wiedergegebenen Weise unterteilt, so daß ein Programm-1-Sektor über ein erstes Drittel des Trommelumfanges, ein Programm-2-Sektor über ein weiteres Drittel des Trommelumfanges und ein Programm-3-Sektor über das letzte Drittel des Trommelumfanges auftritt. Die Enden eines jeden dieser Programmsektoren sind in Wortspuren markiert, die ständig abgetastet werden und bei jeder Umdrehung der Trommel mit der erforderlichen Phasenverschiebung jeweils ein Signal ergeben.

Drei "Taktköpfe 351, 352 und 353 sind dazu vorgesehen, diese Wortspuren abzutasten, wobei der Taktkopf 351 die Impulse 354 aus der Wortspur des ersten Programms (Pig. 14), der Kopf 352 die Impulse 355 aus der Wortspur des zweiten Programms und der Kopf 353 die Impulse 356 aus der Wortspur des dritten Programms aufnimmt. Die Ausgang^signale der Köpfe 351, 352 und 353 werden einem Programmwähler 360 zugeführt, der Anfang und Ende eines bestimmten Programmsektors feststellt. Beispielsweise geben die Impulse 354 den Anfang des ersten Programmsektors und die Impulse 355 das Ende desselben an. Während des Vorbeigangs des ersten Programmsektors an den Magnetköpfen werden Taktimpulse 35Ö, die von einem Taktkopf 359 abgelesen werden, wahlweise einem Verstärker 362 zugeführt, wobei die Anfangs- und Endimpulse aus dem Programmwähler 360 dazu dienen, weitere Taktimpulse aus der Taktspur

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während des Vorbeiganges des zweiten und des dritten Programmsektors an den Magnetköpfen nicht an den Ausgang des Verstärkers 362 gelangen zu lassen.

Die auf diese Art wahlweise zu dem Verstärker 362 übertragenen Taktimpulse gelangen zu einem Impulsformer 364 und dienen dann als Schiebeimpulse für ein 80 Bite aufnehmendes Schieberegister 366. In dem betrachteten Beispiel befinden sich auf jedem Programmsektor 80 Taktimpulse, so daß dementsprechend 80 Informations-Bitβ während eines Schrittes eines jeden Programms auf der Trommel aufgezeichnet werden können. Die Kodierer 310

r ν und 324 für die Ausfahrbewegung bzw. die Drehbewegung des Greifers erzeugen, wie gesagt, jeweils 10-zifferige Kod/zahlen, die Kodierer 314 und 322 für die Hebe-Senkbewegung bzw. die Beugebewegung erzeugen 11-zifferige Kod-^zahlen, und der Kodierer 326 für die Schwenkbewegung bringt eine 13-zifferige Kodzahl hervor. Demgemäß sind 55 Informationsbits erforderlich, um alle fünf Positionskoordinaten dieser Kodierer aufzuzeichnen. Zusätzlich können durch die EinspeicherungssteuerschiLtungen 306 und die Bedienungstafel 44 zusätzliche Punktionen ausgewählt werden, um auf der Trommel 300 in Verbindung mit einem jeden Programmschritt aufgezeichnet zu werden. Dies versetzt den Manipulator in die Lage, beim Anfahren jeder Position zusätzliche Funktionen auszuüben. Beispielsweise kann ein Bit aufgezeichnet werden, welches anzeigt, daß der Arm bzw. Greifer den letzten Abschnitt des Weges bei seiner Annäherung an eine Position unter geringer Geschwindigkeit zurücklegen soll. Weitere Bits können dazu dienen, unterschiedliche Genauigkeiten anzugeben, mit denen der Greifer bestimmte Positionen anzufahren hat. Schließlich kann ein Bit die Betätigung der Greifvorrichtung auslösen oder das Ende eines bestimmten Programms anzeigen. Eine Anzahl weiterer Bits kann dazu aufgezeichnet werden, verschiedenartige Operationen des Manipulators in Verbindung mit Zusatzeinrichtungen, wie z.B.

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Sperrschaltungen, auszuführen» So kann es eine bestimmte Operation erfordern, daß der Manipulator bei einem bestimmten Programmschritt entweder selbst ein eine auswärtige Operation auslösendes Signal (OX-Signal) abgibt, das einem entsprechenden anderen Gerät zugeführt wird,- oder daß der Manipulator ein auswärtiges Signal (WX-Signal) abwartet, das ihm die Beendigung einer bestimmten auswärtigen Operation anzeigt. Kurz gesagt, stehen also in dem Schieberegister 366 Speicherplätze für eine Anzahl zusätzliche Funktionen bezeichnender Bits zur Verfügung.

Nachfolgend sei nun die tatsächliche Arbeitsweise, des Manipulators bei der Aufzeichnung eines bestimmten Programmschritts während des Einspeicherungsbetriebs betrachtet. Wie Pig. 6 erkennen läßt, besitzt eine jede der Einspeicherungssteuerschaltungen 306 eine in beiden Eichtungen variable Spannungsquelle, die allgemein in Gestalt zweier Potentiometer 370 und 372 dargestellt ist und über getrennte Druckknopfschalter Eingangssignale unterschiedlicher Polarität über den Servoverstärker an das Steuerventil einer jeden Koordinate liefert. Beispielsweise gehört zu der- Einspeidierungssteuerschaltung 374 ein Druckknopfschalter 376 für die Ausfahrbewegung des Greifers, der bei Betätigung eine positive Spannung an den Servoverstärker mit Steuerventil 378 für die Ausfahr- bzw. Einziehbewegung gelangen läßt. Bei Betätigung des Druckknopfschalters 380 hingegen erhält der Servoverstärker mit Steuerventil 378 eine negative Spannung. Wie vorausgehend bereits beschriebenj sprechen die Steuerventile der einzelnen Koordinaten auf elektrische Signale an, die während des Einspeicherungsbetriebs durch Führung des Manipulatorarmes bzw. Greifers mittels der Hydraulikzylinder in bestimmte Positionen festgelegt wurden, wobei der zu der jeweiligen Koordinate gehörige Kodierer entsprechende Signale erzeugt hat, die aufgezeichnet wurden. So können die aufgezeichneten Positionen fortan stets aufs neue automatisch angefahren werden. Ähnliche Einspeicherungssteuerschaltungen 382, 384? 386 und 388 sind für die Steuerung der Drehbewegung, der Hebe-Senk/bewegung

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der Beugebewegung und der Schwenkbewegung des Manipulatorarmes bzw. Greifers vorgesehen. Die jeweiligen Druckknopfschalter dieser Steuerschaltungen werden von der Bedienungsperson wahlweise während einer Zeitdauer betätigt, die ausreicht, um den Greifer in die gewünschte Position zu führen. Vorzusweise sind die diesen in ihrer Gesamtheit mit 306 bezeichneten Steuerschaltungen entstammenden Spannungssignale verhältnismäßig klein, so daß sich der Manipulatorarm bzw. Greifer langsam in der jeweiligen Koordinate bewegt, was die exakte Ansteuerung der gewünschten Position durch die Bedienungsperson erleichtert. Die Steuerschaltungen 306 ebenso wie der Druckknopfschalter 340 und bestimmte andere Steuereinrichtungen befinden sich in einer tragbaren Einspeicherungssteuervorrichtung (Figuren 19 - 21), die über ein flexibles Kabel mit dem Steuerkasten in Verbindung steht, so daß die Bedienungsperson während des Einspeicherungsbetriebs sich zu jeder gewünschten Stelle begeben kann, um die einzuspeichernden Positionen zu kontrollieren, wie nachfolgend noch genauer beschrieben wird.

Ist der Arm bzw. Greifer in jeder Koordinate für einen Programmschritt genau positioniert worden und sind auch die gewünschten HiIfsfunktionen in einer Übertragungssteuervorrichtung 368 festgelegt worden, so wird der Druckknopfschalter 340 für die Aufzeichnung betätigt, wodurch alle die erwähnten Signale zueinander parallel dem 80-Bit-Schieberegister 366 zugeführt werden. Ist dies erfolgt, so wird ein Signal dem Eingangsgatter 370' zugeleitet, welches nun Schiebeimpulse an das Schieberegister gelangen läßt, durch welche die dort eingespeicherten digitalen Informationen der Reihe nach unter Steuerung durch ein Relaiswählersystem 374^f einem bestimmten der Magnetköpfe 350 zugeführt werden. Nimmt man an, daß das Wählersystem 374' so eingestellt ist, daß die Signale dem ersten der Magnetköpfe 350 zufließen, so wird auf diese Weise der erste Schritt des betreffenden Programms auf der Trommel 300 aufge-

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zeichnet. Das letzte. Bit aus dem Schieberegister 366 wird über eine Leitung 376» dem Eingangsgatter 370' zugeleitet, um dieses- zu sperren. Der das Ende des Programmschritts anzeigende Impuls wird ebenfalls dem Fählersystem 374« zugeleitet, um zu bewirken, daß der Aufzeichnungsverstärker 372^f nun mit dem nächsten der Magnetköpfe 350 in Verbindung tritt.

In ähnlicher Weise werden die Einspeicherungssteuerschaltungen 306 dazu eingesetzt, um den Greifer 78 in eine neue Position zu führen, auf Grund derer wiederum digitale Informationen durch die Kodierer erhalten werden, die durch Betätigung des Druckknopfschalters 340 als zweiter Programmschritt aufgezeichnet werden» So können bis zu 60 Programmschritte in einem einzigen Programm aufgezeichnet werden, wobei jeder Programmschritt die absolute Position angibt, in die der Greifer geführt werden soll, sowie die Geschwindigkeit, mit der diese Bewegung erfolgen soll, die Genauigkeit, mit der die Position erreicht werden soll, die ggf. gewünschte Betätigung der Greifvorrichtung und schließlich - in Verbindung mit dem letzten Programmschritt - , daß das Ende des Programms erreicht ist, so daß das Relaiswählersystem 374* in seine Anfangestellung für den ersten Programmschritt des folgenden Arbeitsspiels zurückkehren soll. Der Programmwähler 306 und das Wählersystem 374' können durch entsprechende Verbindungen auch so gesteuert werden, daß sie mehr als drei Programme mit jeweils 60 Schritten ermöglichen. Beispielsweise kann die Verbindung eine solche sein, daß anstelle dreier Programme mit jeweils 60 Schritten ein einziges mit 180 Schritten zur Verfügung steht, wie für den Fachmann ohne weiteres einzusehen ist.

In Pig. 7 ist die Arbeitsweise des Manipulators im Anschluß an die Einspeicherung im normalen Betrieb und in Verbindung mit allen fünf Koordinaten zu erkennen. Es sei angenommen, daß das Relaiswählersystem 374' wiederum mit dem ersten der Magnetköpfe 350 in Verbindung steht, der nunmehr als Wiedergabekopf Verwen-

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dung findet. Das Ausgangssignal dieses Kopfes fließt einer Gruppe von Steuerschaltkreisen zu, die in ihrer Gesamtheit mit 380* bezeichnet sind, wobei die Wortspuren dazu Verwendung finden, den gewünschten Programmsektor sowie die Informationsbits des ersten aufgezeichneten ProgrammBchritts auszuwählen. Diese Informationsbits werden über eine Leitung 382' einem Leseverstärker 384* zugeführt, von dem sie an das 8O-Bit-Schieberegister 366 weitergegeben werden.

Nachdem die Informationen des ersten Programmschritts in das Schieberegister 366 eingelesen worden sind, wird -dem Steuerschaltkreis 380' über einen Leiter 386' ein Signal zugeführt, worauf dieser durch Entsendung eines Steuersignals über einen Leiter 388' an eineii Parallelübertragungsschaltkreis 390 reagiert. Dieser liegt zwischen dem Schieberegister 366 und dem Pufferspeicher 382'. Mit dem Parallelübertragungsschaltkreis 390 werden die 80 Informationsbits aus dem Schieberegister parallel zueinander zu dem 80-Bit-Pufferspeicher 392 übertragen, worin sie gespeichert werden, bis der Manipulatorarm bzw. Greifer die durch die darin enthaltenen Signale festgelegte Position erreicht hat. Die in dem Pufferspeicher 392 gespeicherten Positionssignale, welche die gewünschten Endpunkte des Programmschrittes in jeder der fünf Koordinaten angeben, werden einem Vielfach-Vergleicher zugeführt, der in der Figur mit einem Digital-rAnalog-Umsetzer und mit Ventilsteuerschaltkreisen zu einem Block 394 zusammengefaßt erscheint. In diesem Vergleicher werden die von den Kodierern 310-326 stammenden Positionssignale mit den digitalen Steuersignalen aus dem Pufferspeicher 392 verglichen, wobei digitale Abweichungssignale erzeugt werden. Diese Abweichungssignale werden in Analogsignale in Gestalt einer Spannung umgesetzt, die , nachdem sie wiederum den einzelnen Koordinaten zugeordnet ("demultiplexed") wurden, nach Richtung und Strecke gespeichert Wf^2t~i2·-!, worauf sie schließlich den einzelnen Steuerventilen jeder Koordinate zugeführt werden. Diese Steuerventile

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betätigen sodann in der bereits angegebenen Weise den zugehörigen Hydraulikzylinder in solcher Weise, daß die dem zugehörigen Kodierer entstammenden Signale dazu beitragen, das Abweichungssignal zu verringern, > '.'■

Während diese Bewegung erfolgt, schaltet das Relaiswählersystem 374* bereits auf den nächsten Magnetkopf 350 um, worauf die Informationen des nächsten Schrittes in das Schieberegister 366 hineingelesen werden. Ist bezüglich allen fünf Koordinaten vollkommene Koinzidenz erreicht, so wird ein Signal über den Leiter 396 entsandt, das zu den Steuerschaltkreisen 380* gelangt« Diese reagieren durch Aussendung eines Steuersignals an den Parallelübertragungssohaltkreis 390 über den Leiter 388*. Der Parallelübertragungsschaltkreis 390 überträgt die 80 Informationsbits aus dem Schieberegister 366 parallel zueinander zu dem Pufferspeicher 392» Die in letzterem somit gespeicherten Informationen stellen die neuen Steuersignale dar. Gleichzeitig schaltet das Relaiswählersystem 374* bereits zu dem dritten Magnetkopf 350 um, worauf die Informationen des dritten Programmschrittes in das Schieberegister 366 eingelsen werden.

Auf diese Weise wird der Arm bzw, Greifer nacheinander allen vorausgehend eingespeicherten Positionen zugeführt. Tritt ein Programmschritt auf, der ein das Programmende anzeigendes Bit enthält, so wird diese Information über die Leitung 398 den Steuerschaltkreisen 380* zugeführt, durch welche das Relaiswählersystem 374* wiederum auf den ersten Magnetkopf 350 zum Lesen des ersten Programmsehrittes umgeschaltet wird, wobei gleichzeitig weitere Hilfsf unktionen stattfinden, die für die erneute Abwicklung des gespeicherten Programms erforderlich sind.

Bei der Aufzeichnung der Informationen auf der Speichertrommel ebenso wie bei dem anschließenden Herauslesen während

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des normalen Betriebsablaufes findet für den Fall, daß sich die Stromrichtung in dem Aufzeichenkopf unmittelbar nach dem binären Ziffemwert der aufzuzeichnenden Daten richtet, d. h. eine Aufzeichnung ohne Rückkehr zum Nullpotentional stattfindet, ein Wechsel der Stromriohtung nur dann statt, wenn sich der binäre Ziffernwert ändert* D. h., daß bei einem Wort, das nur aus den binären Ziffern "1" besteht, oder einem solchen, das nur aus den binären Ziffern "O^M besteht, überhaupt keine Stromrichtungsumkehr auftritt. Wird ein solohes Wort gelesen, so bleibt das Ausgangsaignal des Lesekopfes über die gesamte binäre Ziffernfolge null, dm ohne Stromrichtungsumkehr keine Umkehr des magnetischen Flusses stattfindet und damit auch kein elektrisches Signal induziert wird* Bin solches Aufzeichensystem ist störanfällig, da jeder auftretende Störimpuls in der Lage ist, eine bistabile Kippstufe zum Kippen zu bringen, wodurch alle nachfolgenden Informationsdaten in Ermangelung eines korrigzierenden Signals aus dem Lesekopf unrichtig werden. Auch können auf irgendeiner der Trommelspuren auf Grund einer vorausgegangenen Aufzeichnung verbliebene Daten, die nicht vollkommen gelöscht wurden, bei Verwendung dieser Aufzeichentechnik zum Triggern der erwähnten Kippstufe ausreichen.

Zur Vermeidung solcher Schwierigkeiten sollten die Steuerschaltkreise 3ÖO^f mit der sog. phasenmodulierten Aufzeichnung arbeiten, die sich dadurch kennzeichnet, daß jedes Bit, unabhängig von seiner binären Bedeutung, ein induziertes Signal in dem Lesekopf hervorrufen muß, was eine jedesmalige Stromumkehr voraussetzt. Weiterhin ist typisch für die phasenmodulierte Aufzeichnung, daß jeder Polarität des den Lesekopf verlassenden Ausgangssignals ein bestimmter binärer Ziffernwert zukommt.

Bei einem solchen phasenmodulierten Aufzeiohensystem erfolg die Taktgabe in der Weise, daß nicht nur die regelmäßigen

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Taktimpulse 358 auftreten, sondern noch ein weiteres Signal, welches die-Zeitintervalle zwischen den einzelnen Taktimpuls en in erste^N und zweite Halbperioden unterteilt. Während der ersten Halbperiode muß dann die binare Ziffer "1" einen positiv gerichteten Strom in dem Lesekopf hervorrufen, Während sie im Verlauf der zweiten Halbperiode einen negativ gerichteten Strom erzeugen muß» Umgekehrt muß die. binäre Ziffer "0" während der ersten Halbperiode einen negativ; gerichteten Ström und während der zweiten Halbperiode einen positivgerichteten Strom in dem Lesekopf hervorrufen. Damit tritt bei jeder Ziffer, unabhängig von ihrer binären Ziffernbedeutung, jeweils eine Flußumkehrauf. Die Richtung dieser Flußumkehr, d# h. die Polarität ihrer Ableitung, ist stets dieselbe für die binäre Ziffer ¹¹T^¹ und entsprechend-"für-.die binäre Ziffer "0".

Während des Lesevorganges tritt somit ein polarisiertes Signal an dem Lesekopf für jedes einzelne Bit auf. Während der zweiten Halbperiode eines jeden Taktintervalls richtet sich die Polarität des Ausgangssignals aus dem Lesekopf ein für allemal nach der binären Bedeutung des betreffenden Bits. Ein von dem erwähnten zweiten Signal abgeleiteter Lesetaktimpuls,"der etwa in der Mitte der zweiten Halbperiode auftritt, findet dabei dazu Verwendung, das Ausgangssignal des Leseverstärkers 384' zu dem Schieberegister 366 weiterzuleiten.

Ein solches phasenmoduliertes Aufζeichen- und Wiedergabesystem ist für die Steuerung von Manipulatoren besonders sinnvoll, da der Verlust nur weniger Ziffern eines bestimmten Steuersignals zu einem Signal führen kann, das eine völlig andere Position herbeiführt als ursprünglich programmiert worden war, so daß der Manipulatorarm an einem mit dem Manipulator zusammenwirkenden Gerät großen Schaden anrichten kann, da seine Bewegung •in diesem Falle völlig unkontrolliert und nicht vorhersehbar ist,

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In den Figuren 8 und 9 ist die Anordnung für die erwähnte Vielfachausnutzung des Vergleichers in Gestalt eines Blockschaltbilds dargestellt. In diesem Vergleicher werden die Positionssignale aus den Kodierern und die vorausgehend auf der Trommel aufgezeichneten Steuersignale einer jeden Koordinate der Reihe nach miteinander vergleichen, wobei ein einziger Digital-Analog-Umsetzer Verwendung findet, dessen Ausgangssignal nacheinander Richtungs- und Entfernungssteuerschaltungen für die einzelnen Koordinaten zugeführt wird. Genauer gesagt, geht von dem Kodierer 310 für die Ausfahrbewegung des Greifers eine Anzahl Leiter aus, die mit E1, E2, ..., E1O bezeichnet sind, und in denen die Signale in dem reflektierten Binärkod, ' " die der jeweiligen Position des Greifers in der Achsrichtung des Armes entsprechen, auftreten. Ist eine Ziffer des Kods null, so liegt der betreffende Leiter auf Massepotential, wo hingegen er bei einer binären "1" ein negatives Potential führt.

In ähnlicher Weise treten in den Leitern E1, E2, ..., E1O des Kodierers 324 für die Drehbewegung des Greifers, in den Leitern E1, E2, ..., E11 des Kodierers 314 für die Hebe-Senk-Bewegung des Armes, in den Leitern E1, E2, ..., E11 des Kodierers 322 für die Beugebewegung des Greifers und in den Leitern E1, E2, ..., E13 des Kodierers 326 für die Schwenkbewegung des Armes Serien von digitalen Ausgangssignalen auf. Da der Kodierer 326 für die Schwenkbewegung 13-ziffrige Informationen liefert, während die übrigen vier Kodierer nur Informationen mit weniger Ziffern erzeugen, sind mehrere "Leerleiter¹' anstelle von Ausgängen dieser vier letztgenannten Kodierer ständig mit der Masse verbunden. So treten z. B. an dem Kodierer 310 zwei an Masse liegende Leiter 400 und 402 auf, an Stellen, die den niedrigstwertigen Ziffern entsprechen. Dieser Kodierer hat weiterhin einen Leiter 404 vor dem Leiter E10 für die höchstwertige Ziffer. An den übrigen Kodierern sind ähnliche Leiter vorgesehen, so daß auf jeden Fall ein 13-ziffri-

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ges Ausgangssignal zur Verfügung steht» Der Grund dafür, zwei an Masse liegende Leiter, wie die beiden Leiter 400 und 402 an den niedrigsten Ziffernstellen,vorzusehen* wird nachfolgend in Verbindung mit den* Analog*- ligital-ümsetzer des Systeme noch _: erläutert»

pie 13-ziffrigen Ausgänge der fünf Kodierer sind zu fünf Kontaktsätζen 406, 408, 41O₁ 412 und 414 eines Äbfragesohaltgrs 416 mit entsprechend vielen miteinander ständig umlaufende» Sohalkontakten verbunden, durch den die Ausgangssignale der fünf Kodierer der Reihe nach über ein Leitungsbündel 418 einem Ko d~ umsetzer 420 zur Umwandlung eines Gray- in einen Binärkod züge-· führt werden.Die Ausgangssignale'dieses Kodumsetzers gelangen schließlich zu dem Vergleicher, der in seiner Gesamtheit mit 422 bezeichnet ist«

Das 10-ziffrige, dem Pufferspeicher 392 entstammende Steuer·* signal für die Ausfahrbewegung wird in Fig. 8 durch den Block 424 angegeben, an dem Ausgangsleiter AT, A2, ···» A10 .gezeichnet sind. In ähnlicher Weise ist das Steuersignal für die Drehbewegung durch einen Block 426, dasjenige für die Hebe-Senkbewegung durch einen Block 428, das für die Beugebewegung des Greifers durch einen Block 430 und das für die Schwenkbewegung durch einen Block 432 dargestellt. Da' die Ziffernzahl eines jeden dieser Signale derjenigen des entsprechenden Positionssignals aus dem Kodierer entspricht, ist ebenso die gleiche Zahl von an Masse liegenden Leerleitern vorhanden, wie bei letzteren, um den Vergleich der beiden Signale zu ermöglichen. So liegen beispielsweise die mit der Biese verbundenen Leiter 434 und 435 an den letzten Ziffernstellen hinter derjenigen des Leiters A1 an dem Block 424· Die erwähnten Steuersignale für die einzelnen Koordinaten werden Kontaktsätzen 436, 438, 440, 442 und 444 eines weiteren Abfrageachalters 446 zugeführt, dessen Schaltkontakte synchron zu denen des Schalters 416 angetrieben sind. Auf diese

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Weise werden die Ziffernwerte der einzelnen Steuersignale nacheinander über ein Leitungsbündel 448 einem weiteren Kodumsetzer 450 zur Umwandlung eines Gray« in einen Binärkod zugeführt, dessen Ausgangs signale Über Leitungen 452 zum zweiten Eingang des Vergleichers 422 gelangen.

In dem Vergleicher 422 werden die aus den Kodierern stammenden binären Positionssignale mit den ebenfalls binären Steuersignalen verglichen/ wobei ein binäres Abweichungssignal erzeugt wird» welches in digitaler Form die Differenz zwischen den beiden ersten Signalen angibt. Es ist jedoch gleichfalls erforderlich, die Sichtung festzulegen, in welcher die Bewegungen in den einzelnen Koordinaten zu erfolgen haben, da die Abweichung naturgemäß in zwei Richtungen, nämlich beidenseits der programmierten Position, auftreten kann, wobei in beiden Fällen ein gleich großes Abweichungssignal auftritt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vollzieht der Vergleicher 422 daher die mathematische Funktion einer Subtraktion durch komplementäre Addition, in welcher ein 13-ziffriges Abweichungesignal in den Leitern S1, S2, ·.., S13 am Ausgang des Vergleichers erzeugt wird, wozu in einer Leitung 454 ein letztes Übertragungssignal hinzutritt, das dazu dient, die Richtung der erforderlichen Bewegung festzulegen.

Die Signale in den Leitern S1, S2, ..., S13 ändern sich während der Zeiträume, in denen die Abfrageschalter 416 und die Signale einer bestimmten Koordinate weiterleiten, auf Grund dtr Tatsaohe, daß sich das Positionssignal mit der Annäherung dta Armes bzw. Greifers an die vorgeschriebene Position fortlaufend ändert. Zugleich mit den Signalen in den Leitern S1, S2, ,.., S13 ändert sich auch das Signal in der Leitung 454, wenn die Abfragesohalter auf eine neue Koordinate umschalten. Diese Abfragesohalter sind vorzugsweise von einem solchen Typ, bei dem die Verbindung mit einem Kontaktsatz, beispielsweise

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dem Kontaktsatz 406, für eine bestimmte Zeitdauer erhalten bleibt, worauf dann plötzlich die Umschaltung zu dem nächsten Eontaktsatz, beispielsweise 408, erfolgt. Die Schalter können elektronisch aufgebaut sein, wie nachfolgend noch beschrieben wird.

Die gesamte Abfragezeit der beiden Schalteröle und 446 für , jedes Arbeitsspiel liegt vorzugsweise in der Größenordnung einer Millisekunde, so daß die Signale einer jeden Koordinate¹ dem Vergleicher 422 jeweils etwa während einer Dauer von 200 Mikrosekunden zugeleitet werden. Das 13-ziffrige Abweichungssignal gelangt von dem Vergleicher zu einem Digital-Analog-Umsetzer 456, in dem es in ein entsprechendes Analogsignal umgewandelt wird. Da das Ausgangssignal des Vergleichers'sich, schon durch die ständige Umschaltung auf andere Koordinaten, beständig ändert, ändert sich auch das Ausgangssignal des Digital-Analog-Umsetzers 456 für jeden "Koordinatenkanal". Dieses Analogsignal, welches am Ausgang 458 des Digital-Analog-Umsetzers 456 erscheint, wird durch einen Verteilerschalter 460 mit fünf Kontakten 462, 464» 466, 468 und 470, die den fünf Koordinaten entsprechen, wiederum auf getrennte Leitungen verteilt■> Zusätzlich tritt an dem Ausgang 457 ein positives Hichtungssignal oder an dem Ausgang 459 des Digital-Analog-Umsetzers ein negatives Hichtungssignal auf, das ebenfalls durch den Verteilerschalter 460 an die einzelnen Schaltkreise einer jeden Koordinate weitergegeben wird. -

Im einzelnen'ist mit dem Schälterkontakt, genauer gesagt Kontaktsatz, 462 ein Hichtungs- und Etitfernungs-Steuerschaltkreis 472 verbunden, und der zu diesem fiihrende Leiter A führt das Analogsignal von dem Ausgang 458 des Digital-Analog-Umsetzers. Zwischen dem Leiter A und der Masse liegt ein Speicherkondensator 473, damit an diesem eine Spannung entsteht* deren Größe dem numerischen Wert des Abweichungssignals aus dem Vergleicher 422 entspricht. Die durch den Kondensator 474 gespeicherte Spannung entspricht der Entfernung, welche der Greifer in der Achsrichtung des Armes von der vorgegebenen Position jeweils einnimmt. Die

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Richtungssignale für die beiden in Betracht kommenden Richtungen erscheinen auf den Leitern P bzw. M und werden gleichfalls in dem Schaltkreis 472 gespeichert, woraus ein Ausgangssignal in Form eines Stromes hervorgeht, dessen Flußrichtung der gespeicherten Richtung und dessen Größe der gespeicherten Entfernung entspricht und durch welches das Steuerventil 182 für die Ausfahrbewegung betätigt wird, um seinerseits den Hydraulikzylinder 72 zu steuern.

Auf ähnliche Weise liefert der Verteilerschalter 460 die für die Richtung und Entfernung maßgebenden Signale während des nächsten Abfrageintervalls an den Kontaktsatz 464 für die Drehbewegung des Greifers, die in dem Steuerschaltkreis 474 gespeichert werden. Mit den Kontaktsätzen 466, 468 und 470 sind ebenso die Steuerschaltkreise 476, 478 und 48O für die weiteren Koordinaten verbunden, in denen die betreffenden Richtungs- und Entfernungssignale gespeichert werden. Nach der Zeichnung erfährt der Verteilerschalter 460 den gleichen Antrieb wie die vorausgehenden Abfrageschalter 416 und 466, Vorzugsweise, insbesondere wenn elektronische Schalter Verwendung finden, erfolgt die Kontaktgabe durch den Schalter 460 jeweils nur während der zweiten Hälfte eines jeden Schaltintervalls aus einem Grunde, der nachfolgend noch erläutert wird.

Werden alle Ziffern des binären Abweichungssignals bis hinunter zu derjenigen an der letzten Stelle, welche im Leiter S1 auftritt, null, so entsteht kein Signal an einem der beiden Ausgänge 457 und 459· Demzufolge wird ein Signal in jedem der Steuerschaltkreise 472 bis 480 erzeugt, das die Vollendung der Steuerbewegung in der betreffenden Koordinate anzeigt. Diese "Schlußsignale" der einzelnen Koordinaten werden durch Leitungen 482, 484, 486, 488 und 490 zu einer Gruppe von Kontrollschaltkreisen gleitet, die in Form von Genauigkeitskontrollschaltkreisen 492 dargestellt sind. Nachdem alle Schlußsignale auf den Leitungen 482 bis 490 eingetroffen sind, wird über die bereits

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erwähnte Leitung 396 ein "Gesamtkoinzidenzsignal" an die Steuerschaltkreise 3ÖO¹ für die Speichertrommel (Fig. 7) abgegeben. Zusätzlich hierzu werden zwei "Genauigkeitskontrollsignale¹¹ in dem Digital-Analog-Umsetzer 456 erzeugt und über Leitungen 494 und 496 den Genauigkeitskontrollschaltkreisen 492 zugeführt, so daß insgesamt drei verschiedene Genauigkeitssignale auftreten, um die Speichertrommel zu steuern, wie nachfolgend noch erläutert wird.

In den Figuren 10, 11 und 12 ist die Schaltung des gemeinsamen Digital-Analog-Umsetzers 456 im einzelnen dargestellt. Auch sind in diesen Figuren Einzelheiten der vorausgehend mit 472 bis 48O bezeichneten Richtungs- und Entfernungsschaltkreise für die einzelnen Koordinaten zu erkennen,■welche die Stromsignale zur Betätigung der Steuerventile liefern, ebenso wie gewisse weitere Steuerschaltkreise, die zur Durchführung zusätzli—. eher Funktionen beim Betrieb des Manipulators dienen«, Auf der linken Seite der Fig« 10 sind die dreizehn Leiter S1 bis S13 am Ausgang des Vergleichers 422 dargestellt, wobei der Leiter S1 für die letzte Stelle zuunterst dargestellt ist. Alle diese Leiter sind durch eine Kette von QDER-Gattern verbunden, um die Möglichkeit für Kontrollfunktionen innerhalb des Digital-Analog-Umsetzers zu schaffen, sowie zur Erzeugung von Entfernungsinformationen. Im einzelnen bilden die Leiter S12 und S13 die Eingänge des ODER-Gatters 500. Das Ausgangssignal des ODER-Gatters 500 gelangt zu dem einen Eingang eines nachfolgenden ODER-Gatters 502, an dessen zweitem Eingang das Signal aus dem . Leiter SH eintrifft. Ebenso ist der Ausgang des ODER-Gatters mit dem einen Eingang eines ODER-Gatters 504 verbunden, an dessen zweitem Eingang das Signal von dem Leiter S10 eintrifft. Die ODER-Gatter 506, 508, 510, 512, 514, 516, 518, 520 und 522 stehen in ähnlicher Weise mit den Eingängen der Leiter S 9 Ms 51 . sowie mit dem Ausgang des jeweils vorausgehenden ODER-Gatters in Verbindung.

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Die Leiter S1 - S13 führen negative Spannungen, die zwischen etwa -1OVoIt und -12 Volt variieren können, je nach den unterschiedlichen Bedingungen in den einzelnen Schaltkreisen beim Auftreten der Mnären Ziffer "1". Beim Auftreten der binären Ziffer ¹¹O" führen die Leiter Massepotential. Solange also auf einem der Leiter oder aber einem der vorausgehenden, höherwertigen Leiter eine binäre "1^:f auftritt, erscheint auch eine binäre "1" am Ausgang des betreffenden ODER-Gatters. Wenn z. B. eine binäre "1^if auf irgendeinem der Leiter S9 bis ri13 erscheint, tritt am Ausgang des ODER-Gatters 506 ebenfalls eine "1" auf. Fuhren jedoch die Leiter S9 und alle höherwertigen Leiter eine binäre "0", so erscheint auch am Ausgang des ODER-Gatters 506 eine "0". Aus diesem Grunde tritt an dem Ausgangsleiter 524 des letzten ODEK-Gatters, 522, stets eine binäre "1" auf, solange noch irgendeine Abweichung besteht, d. h., bis auch an dem letzten Leiter, S1, eine "ü" auftritt.

Das in dem Ausgangsleiter 524 des letzten ODER-Gatters auftretende Signal findet zusammen mit dem erwähnten letzten Ubertragungssignal aus dem Vergleicher 422, das über die Leitung 454 eintrifft, dazu Verwendung, ein positives oder negatives Ricntungssignal zu erzeugen, welches angibt, in welcher Richtung der Arm bzw. Greifer zu bewegen ist. Diese Richtungssignale werden durch den Verteilerschalter an die jeweiligen Steuerschaltkreise der betreffenden Koordinaten weitergegeben. Der Betrachtung, wie die3 geschieht, sei vorausgeschickt, daii der Vergleicher 422, da er eine Subtraktion durch komplementäre Addition durchrührt, das erwähnte Endübertragungssignal nur dann liefert, wenn er die Subtraktion einer kleineren Zahl von einer größeren durchgeführt hat. Umgekehrt weii3 man, daß beim Auftreten des Endübertragungssignals aus dem Vergleicher beispielsweise das Positionssignal größer als das Steuersignal war. Dieses Signal kann willkürlich der "negativen" Bewegungsrichtung zugeordnet werden. Tritt lein solcher Impuls am Ende des Vergleiches auf, so können zwei Umstände

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dafür verantwortlich sein: Entweder ist eine größere Zahl von einer kleineren Zahl abgezogen worden, oder die beiden Zahlen waren einander gleich. Indessen weiß man, daß, solange ein Signal am Ausgang des oDER-Gatters 522 erscheint, die beiden miteinander verglichenen Zahlenwerte nicht gleich sind. Daher bedeutet das Ausbleiben des Endübertragungssignals in der Leitung 454 in diesem Falle, daß die Bewegung in "positiver Richtung" zu erfolgen hat. Zu diesem Zweck wird das Ausgangssignal aus dem ODER-Gatter 522 dem einen Eingang eines UND-Gatters 526 zugeführt, das an seinem zweiten Eingang ein Signal empfängt, welches anzeigt, daß kein Richtungssignal aus dem Vergleicher eingetroffen ist. Nur bei Anwesenheit beider Signale tritt am Ausgang des UND-Gatters 526 ein Signal auf, das durch die Leitung 528 einem elektronischen Verteiler zugeführt wird. Dieser Verteiler entspricht dem mechanischen Verteilerschalter 460 aus den Figuren 8 und 9 und wird durch einen Ringzähler 530 mit fünf Stufen gesteuert, der durch einen 10-Kilohertz-Oszillator 532 über eine bistabile Kippschaltung 531 betrieben wird. Der Ringzähler 530 besitzt fünf Ausgange, auf denen nacheinander Ausiöseimpulse von etwa. 200 Mikrosekunden Dauer auftreten. Diese Impulse werden dem elektronischen Verteiler zugeleitet. Es sei an dieser Stelle eingefügt, daß der Vergleicher 422 auch mit unmittelbarer Subtraktion arbeiten kann, in welchem Falle der letzte "Borgeimpuls" anstelle des vorausgehend erwähnten Endübertragungsimpulses dazu Verwendung findet, die Richtungsinformation zu liefern.

Um das analoge Entfernungssignal und das zugehörige Richtungssignal während der zweiten Hälfte des Abfrageintervalls der betreffenden Steuerschaltung für die jeweilige Koordinate zuzuführen, so daß der Vergleicher 422 zu einer neuen Koordinate übergehen kann und die Einsehaltvorgänge auf den Leitern S1 - SI 3 Zeit finden, vor Beginn der Weitergabe des Signals zu erlöschen, findet eine Gatteranordnung Verwendung, die das Ausgangs signal aus äsr Kippschaltung 531 mit den Ausgangssignalen des Ringzählers 530 in Verbindung

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bringt, so daß Verteiler- bzw. Durchgabeimpulse von 100 Mikrosekunden Dauer erzeugt werden, die nur während der zweiten Hälfte der Schaltintervalle auftreten. Genauer gesagt, wird das Ausgangssignal der Kippschaltung 531 einer Serie von fünf UND-Gattern 533, 535, 537, 539 und 541 zugeführt, während die zweiten Eingänge dieser UHD-Schaltungen von den fünf Ausgängen des Ringzählers 530 gebildet werden. Infolgedessen erscheinen Verteilerimpulse an den Ausgängen 534, 536, 538, 540 und 542 dieser UND-Gatter tatsächlich nur während der zweiten Hälfte jedes Schaltintervalls und demgemäß mit einer Dauer von etwa 100 MikroseJcunden₀

Erscheint ein "negatives" Richtungssignal auf der Leitung 454, so gelangt dieses an den einen Eingang eines UND-Gatters 530', dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang 542 für die Verteilerimpulse verbunden ist. Demgemäß wird während der zweiten Hälfte des Schaltintervalls für die Ausfahrbewegung durch das UND-Gatter 530* ein Signal erzeugt, das eine Bewegung in "negativer" Richtung angibt, und einer bistabilen Kippschaltung 532* zugeführt wird, die hierdurch in denjenigen Zustand versetzt wird, der die "negative" Richtung bezeichnet. Wenn andererseits auf der Leitung 528 ein "positives" Signal erscheint, so gelangt dieses an den einen Eingang einer UND-Schaltung 534, deren anderer Eingang ebenfalls mit dem Ausgang 542 in Verbin— dung steht, so daß die bistabile Kippschaltung 532' ein "positives" Triggersignal erhält, mit dem sie in den umgekehrten Schaltzustand geführt wird. Das Ausgangssignal der Kippschaltung 532' fließt über die dargestellten Leiter Po und Mo zu einem Schaltkreis für die Erzeugung von Signalen für die Ausfahrbewegung, der allgemein mit 536* bezeichnet ist{Fig. 11), wo es dazu dient, die Richtung des Stromflusses durch die Wicklung 538' des Steuerventils für die Ausfahrbewegung zu bestimmen, wie nachfolgend noch genauer beschrieben wird.

Ist bis zur letzten Stelle des Positions- und des Steuer-

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signals Koinzidenz erreicht, so liefert das unterste ODER-Gatter 522 (Fig. 10) nicht länger ein Ausgangssignal, und infolgedessen tritt auch in der Leitung 528 am Ausgang des UND-Gatters 526 kein Signal mehr auf. Auch wenn das Positionssignal und das Steuersignal einander gleich sind, bleibt das Signal auf der Leitung 454 vom Vergleicher 422 her aus. Diese digitale Nachricht, daß vollkommene Koinzidenz besteht, wird anstelle des. tatsächlichen Positionssignals für die Stillsetzung des Antriebs in der betreffenden Koordinate verwendet. Indessen ist es dabei erforderlich, ein Signal zu speichern, welches besagt, daß vollkommene Koinzidenz in jeder Koordinate erreicht ist, da die Signale in den Leitungen 454 und 524 sich von Kanal zu Kanal ändern, je nachdem ob Koinzidenz für eine bestimmte Koordinate erreicht ist. Zu diesem Zweck ist ein UND-Gatter 540* vorgesehen, dessen beiden Eingängen Signale zugeführt werden, welche die Abwesentheit eines Ausgangssignals aus den UND-Gattern 530' und 534' und damit vollkommene Koinzidenz für die Bewegung in Achsrichtung des Armes angeben. Das Ausgangssignal des UND-Gatters 540» wird einer bistabilen Kippschaltung 542' zugeführt, die, wenn in die totale Koinzidenz bezeichnenden Zustand gebrac ht, über Dioden 544 und 546 Massepotential an die Leitungen Po und Mo anlegt, wodurch sichergestellt ist, daß die Wicklung 538' des Steuerventils keinen Strom erhalten kann„ Die Kippschaltung 542· bleibt solange in diesem "vollkommenen Koinzidenzzustand" bis sie durch einen Impuls von den Steuerschaltkreisen 380' der Speichertrommel, der an den Eingang 548 gelangt, rückgesetzt, wird.

Da das Richtungssignal und damit das vollkommene Koinzidenzsignal an dem digitalen Ausgang des Vergleichers 422 für sämtliche Kanäle erscheint, ist es erforderlich, "positive" oder "negative" Richtungssignale jeweils für die anderen vier Koordinaten bzw, Kanäle zu speichern und die betreffenden Leitungen auf Massepotential zu bringen, wenn vollkommene Koinzidenz her-

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gestellt ist. Zu diesem Zweck werden über die Leitungen 528 und 454 zwei UND-Gatter 550 und 552 beaufschlagt, deren zweiter Eingang mit dem Ausgang 540 für die Verteilerimpulse verbunden ist. Die übrige Schaltung für den Erhalt der Drehbewegungssignale ist durch den Block 554 wiedergegeben. Zwei weitere UND-Gatter, 556 und 558, sind einerseits mit dem Ausgang 538 für die Verteilerimpulse verbunden, andererseits mit den obenerwähnten "positiven" und "negativen" Leitungen 528 und 454» Die zugehörige Schaltung zum Erhalt der Hebe-Senk-Bewegungssignale ist mit 560 bezeichnet. Ebenso sind UND-Gatter 562 und 564 für die Erzeugung der Beugebewegungssignale in der Schaltung 566 sowie UND-Gatter 568 und 570 für die Erzeugung der Schwenkbewegungssignale in der Schaltung 572 vorgesehen.

Um ein vollkommenes Koinzidenzsignal zu erhalten, welches angibt, daß vollkommene Koinzidenz in allen Koordinaten erreicht ist, und zur Erzielung der größtmöglichen Genauigkeit, für welche die niedrigste Ziffer des betreffenden digitalen Positionssignals maßgebend ist, ist ein UED-Gatter 574 mit fünf Eingängen vorgesehen, mit denen die Ausgänge von bistabilen Kippschaltungen entsprechend der Kippschaltung 542' in der Schaltung zur Erzeugung der Ausfahrbewegungssignale verbunden sind« Genauer gesagt, stehen der Ausgang der bistabilen Kippschaltung 542' mit einer Leitung 576 und die Ausgänge der vier Kippschaltungen für die vier weiteren Koordinaten mit Leitungen 578, 58O, 582 und 584 in Verbindung. Der Ausgang des UND-Gatters 574 führt ein Signal nur dann, wenn in allen fünf Koordinaten die größtmögliche Koinzidenz erreicht ist. Dieses Signal wird einem ODER-Gatter 586 mit drei Eingängen zugeleitet, an denen Signale selbst dann auftreten, wenn das Positionssignal noch keine genaue Übereinstimmung mit dem Steuersignal aufweist, wie nachfolgend noch erläutert wird, für den Fall,daß bei bestimmten Programmschritten eine genaue

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Koinzidenz gar nicht gewünscht wird. Wie nachfolgend ebenfalls noch dargelegt, erlaubt die Verwendung solcher "Koinzidenzsignale" für verminderte Genauigkeit eine gekrümmte Bahn des Greifers,χ die unter bestimmten Arbeitsbedingungen des Manipulators vorteilhaft ist. -

Nachfolgend sei nun die Art und Weise betrachtet, in welcher die digitalen Ausgangssignale des Vergleichers 422 für die einzelnen Kanäle bzw. Koordinaten in analoge Signale in Form von Spannungen umgewandelt werden, welche die Strecke angeben, über welche der Arm bzw. Greifer in jeder Koordinate bewegt werden muß. Zu diesem Zweck liegt zwischen den Leitern S1 - S11 am Vergleicherausgang eine Summierungs- und Funktionserzeugungsschal tung in Form einer Kettenschaltung. Zu dieser Kettenschaltung gehören die Reihenwiderstände 590» die in Serie einem jeden der Leiter S1 - S11 nachgeschaltet sind, sowie eine Anzahl von Widerständen 592, die zwischen je zweien der Serienwiderstände 590 angeordnet sind. Ferner liegt ein Widerstand 594 zwischen der Verbindung der Widerstände 590 und 592 am Leiter S11 und der Masse sowie ein Widerstand 596 zwischen der Masse und dem entgegengesetzten Ende der Kettenschaltung. Die Widerstände 590, 594 und 596 haben alle den gleichen Wert, nämlich den doppelten desjenigen der Widerstände 592.

Um die dem Vergleicher 422 entstammenden digitalen Ausgangssignale zu normalisieren, ist jeder der Ausgangsleiter des Vergleichers bis hinauf zum Leiter S11 mit einer siSdlisierten Spannungsquelle von -9 Volt verbunden. Genauer gesagt, liegt zwischen dem Leiter S11 und dem negativen Pol der Spannungsquelle eine Diode 598. Demgemäß ist das digitale Signal auf dem Leiter S11, das normalerweise zwischen -10 Volt und -12 Volt, je nach den Verhältnissen in dem jeweiligen Stromkreis, variieren könnte, durch die Diode 598 auf -9 Volt festgelegt, d. h. eine binäre "1" auf dem Leiter S11 wird stets durch eine Spannung von -9 Volt

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dargestellte In ähnlicher Weise sind alle übrigen Leiter S1O - S1 über Dioden 600, 602 usw. mit der stabilisierten Spannungsquelle verbunden.

Die dargestellte Kettenschaltung hat die Eigenschaft, daß beim Auftreten eines maximalen Abweichungssignals, bei dem noch die Ziffernstelle auf dem Leiter S11 beeinflußt wird, d. h. , wenn auf allen Leitern S1 - S11 eine ¹M¹¹ erscheint, am oberen Ende der Kettenschaltung, d. h. an dem Leiter 604, eine Ausgangsspannung auftritt, die genau zwei Drittel der Bezugsspannung, de h. -6 Volt, entspricht. Die gleiche Spannung tritt in jedem Glied der Kettenschaltung auf, wenn die dort ankommenden Leiter ebenfalls eine binäre "1" führen. So z. B. herrscht, wenn die ersten fünf Leiter S1 - S5 eine binäre "1" führen, eine Spannung von -6 Volt an dem fünften Glied der Kettenschaltung, d. h. in dem Leiter 606.

Da jedes Glied der Kettenschaltung mithin bei Auftreten eines maximalen Abweichungssignals an diesem Glied dieselbe Spannung führt, können die Ausgänge der verschiedenen Glieder der Kettenschaltung in einer abschließenden Summierungsschaltung zusammengefaßt werden, um ein zusammengesetztes analoges Abweichungssignal zu erzeugen, welches die erforderliche Form besitzt, um die erwünschten Verzögerungseigenschaften des Manipulatorarmes bzw. des Greifers zu erzielen. Zu diesem Zweck wird das Ausgangssignal des fünften Gliedes der Kettenschaltung, d. h. dasjenige, welches auf dem Leiter 606 auftritt, einer Funktionserzeugungsschaltung zugeführt, die in ihrer Gesamtheit mit 608 bezeichnet ist; das Ausgangssignal des Gliedes an dem Leiter S6, weiches in dem Leiter 614 auftritt, wird einer Funktionserzeugungsschaltung 612, dasjenige des Gliedes an dem Leiter S7 über den Leiter 618 einer Funktionserzeugungsschaltung 616, das Ausgangssignal des Gliedes an dem Leiter S8 über einen Leiter 622 einer Funktionserzeugungsschaltung 620, das Ausgangssignal des Gliedes an dem Leiter S9 über einen Leiter 624 einer Funktionserzeugungsschaltung 625, das Ausgangssignal des Gliedes an dem Leiter S10

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über einen Leiter 626 einer Funktionserzeugungsschaltung 628 und das Ausgangssignal des Gliedes an dem Leiter S11, wie gesagt, über einen Leiter 604 einer Funktionserzeugungsschaltung 630 zugeführt. Die Ausgangssignale dieser sieben Funktionserz eugungsschaltungen werden alle parallel einem gemeinsamen Summierungswiderstand 632 zugeleitet, mit dem die Einzelströme aus einer jeden Funktionserz eugungsschaltung summiert werden,' um ein zusammengesetztes analoges Abweichungssignal zu ergeben. Die Glieder an den Leitern S1 - S4 der Kettenschaltung werden nicht zur Erzeugung von Anteilen.des analogen Abweichungssignals ausgenützt, da die gewünschten Verzögerungseigenschaften ohne Verwendung dieser Glieder erreicht werden können.

Während, wie dargelegt, das Ausgangssignal eines jeden Gliedes der Kettenschaltung einen Maximalwert von -6' Volt erreicht, wenn an dem jeweiligen Leiter ein maximales Abweichungssignal eintrifft, verändert sich das Ausgangssignal des vorausgehenden Gliedes zu einem kleineren Wert, unter Umständen sogar zu null hin, wenn ein nur unwesentlich größeres Abweichungssignal eintrifft. Demgemäß ist es erforderlich, für das zusammengesetzte analoge Abweichungssignal unter allen Umständen, bei denen das maximale Abweichungssignal einen bestimmten Wert an einem bestimmten Glied der Kettenschaltung überschreiten könnte, genau festliegende Spannungsanteile zu haben. Betrachtet man z. B. das Glied an dem Leiter S5: An dem dortigen Leiter wird das Ausgangssignal beim Eintreffen v^on binären Signalen des Wertes."1" auf sätmtlichen der Leiter S1 - 35 den Wert -6 Volt annehmen. Das nächstgrößere Abweichungssignal würde durch die binäre Zahl 100 000 dargestellt, was bedeutet, daß eine binäre "1" auf dem Leiter S6 auftritt, während die vorausgehenden Leiter S1 - S5 jeweils eine binäre "0" führen, U-<nter diesen Umständen würde die Spannung auf dem Leiter 606 auf null zurüok-.fallen, wohingegen die Spannung auf diesem Leiter bei -6 Volt ~ verbleiben sollte, da die Abweichung ja nun sogar größer als vorher ist, und die Funktionserzeugungsschaltung 608 weiterhin

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den gleichen Spannungsanteil zu dem zusammengesetzten analogen Abweichungssignal beisteuern sollte.

Um dieses gewünschte Ergebnis zu erreichen, finden die Ausgangssignale aus den ODER-Gattern 500 - 512, die von Signalen auf den Leitern S6 - S13 abgeleitet sind, dazu Verwendung, die Punktionserzeugungsschaltungen so zu steuern, daß von einer jeden derselben bei allen Abweichungssignalen, deren Amplitude größer als der zu einem bestimmten der Punktionserzeugungsschaltungen gehörige Wert ist, eine konstante Spannung hervorgebracht wird. So wird, betrachtet man die Punktionserzeugungsschaltung 608, das Ausgangssignal des fünften Gliedes der Kettenschaltung, welches auf dem Leiter 606 auftritt, der Basis eines Transistors 640 zugeführt, dessen Kollektor mit dem gemeinsamen Summierungswiderstand 632 verbunden ist. Der Emitter des Transistors 640 ist in Serie über einen Widerstand 642 und eine Diode 644 mit dem Ausgang des ODER-Gatters 612 verbunden, welcher der Punktionserzeugungs schaltung 608 über einen Leiter 646 zugeführt wird. Ist das Abweichungssignal nicht größer, als es dem fünften Glied der Kettenschaltung entspricht, so tritt auf sämtlichen der Leiter S6 - S13 mithin eine binäre "0" auf, womit das Ausgangssignal des ODER-Gatters 512 null wird, d. h. Massepotential annimmt. Da das obere Ende des gemeinsamen Summierungswiderstandes 632 an -18 Volt liegt, fließt ein Strom durch diesen Widerstand, dessen Größe sich durch den Wert des Widerstandes 642 sowie die Basisspannung des Transistors 640 bestimmt. Wie bereits angedeutet, beträgt die Basisspannung des Transistors 640 -6 Volt, wenn an dem fünften Glied der Kettenschaltung ein maximales Abweichungssignal auftritt, d. h., wenn an sämtlichen der Leiter S1 - S5 eine binäre "1" erscheint.

Ist das Abweichungssignal um ein Bit größer als dieses

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maximale Signal des fünften Gliedes, so tritt auf dem Leiter S6 eine binäre "1" auf, während die ,Leiter S1 - S5 jeweils eine binäre "O" führen. Die binäre "1" auf dem Leiter S6 gelangt über das ODER-Gatter 512 zu der Funktionserzeugungsschaltung 608, wo sie den Transistor 640 sperrt und stattdessen einen festen Strom an den gemeinsamen Summierungswiderstand 632 liefert, welcher für alle die Stelle des fünften Gliedes der Kettenschaltung überschreitenden Abweichungssignale gleich ist. Genauer gesagt: Liefert das ODER-Gatter 512 ein Ausgangssignal, so gelangt über den Leiter 646 an die Diode 644 eine negative Spannung, womit der Stromfluß durch den Transistor 640 unterbunden wird. Der Kollektor eines zweiten Transistors, 648, ist mit dem Summierungswiderstand 632 verbunden, während der Emitter dieses Transistors über einen Widerstand 65iO an Masse liegt. Die Basis des Transistors 648 steht einerseits über einen Widerstand 652 mit der Masse in Verbindung,während sie andererseits über eine Diode 654 mit einem Potential von -9 Volt verbunden ist. Weiterhin wird das Ausgangssignal des ODER-Gatters 512 über den Leiter 646 der Basis des Transistors 648 zugeleitet. Bßgt der Leiter 646 auf Massepotential, so ist der Transistor 648 gesperrt und tr^gt nicht zum Stromfluß durch den gemeinsamen Summierungswiderstand 632 bei. Wenn jedoch auf dem Leiter 646 ein negatives Signal eintrifft, d. h. , wenn das Abweichungssignal die maximale Spannung des fünften Gliedes der Kettenschaltung überschreitet, legt die Diode 654 den Leiter 646 auf einem Potential von -9 Volt fest, und dieses 9-Volt-Signal gelangt an die Basis des Transistor 648, um einen bestimmten Stromdurchgang durch den Summierungswiderstand 632 herbeizuführen, dessen Größe sich nach derjenigen des Emitterwiderstandes 650 richtet. Der Wert des Widerstandes 650 ist so bemessen, daß der Strom, welcher den Transistor 648 durchfließt, genau demjenigen im Transistor 640 entspricht, wenn das für das fünfte Glied maximale Abweichungssignal auftritt, unmittelbar bevor

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der Transistor 640 sperrt. Auf diese Weise wird durch den Transistor 648 für alle Abweichungssignale, die den Maximalwert des fünften Gliedes der Kettenschaltung überschreiten, ein festliegender Spannungsbetrag zu dem zusammengesetzten Abweichungssignal beigesteuert.

Die übrigen Punktionserzeugungsschaltungen 612, 616, 620, 625» 628 und 630 entsprechen vollkommen der Funktionserzeugungs-Bchaltung 608 mit der Ausnahme, daß die Widerstände 642 und 650 in einer jeden dieser Schaltungen einen anderen Wert besitzen, so daß das zusammengesetzte Abweichungssignal eine besondere Form erhält und damit eine bestimmte Verzögerungseigenschaft für den Manipulator erhalten wird. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß für die beiden stellenmäßig höchsten Glieder der Kettenschaltung an den Leitern S12 und S13 keine Funktionserzeugungsschaltungen vorgesehen sind. Ist das Abweichungssignal größer als es dem dem Glied an dem Leiter S11 entsprechenden Maximalwert entspricht, so wird seitens der Kettenschaltung ein zusammengesetztes Abweichungssignal mit einer festen Amplitude von -6 Volt an dem Summierungswiderstand 632 erzeugt. Indessen besteht das zusammengesetzte Abweichungssignal, wie beschrieben, aus Anteilen einer jeden einzelnen der Funktionserzeugungsschaltungen. Sinkt das Abweichungssignal unter den Maximalwert des zu dem Leiter S11 gehörigen Gliedes ab, so geht auch das zusammengesetzte Abweichungssignal auf Grund des verminderten Stromflusses durch den Transistor 640 der höchstwertigen Funktionserzeugungsschaltung 630 zurück, während die Ausgangssignale der Funktionserzeugungsschaltungen 608, 612, 616, 620, 625 und 628 auf einem festen Wert verbleiben. Sinkt das Abweichungssignal unter den Maximalwert des zehnten Gliedes ab, so schaltet sich auch der Transistor 640 der zugehörigen Funktionserzeugungsschaltung 628 ein, und der diesen Transistor durchfließende Strom nimmt ab, während sich der Spannungswert des Abweichungssignals vermindert. Gleichzeitig reduziert sich auch der Strom durch den Transistor 640 der Funktionserzeugungs-

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schaltung an der höchsten Stelle. In gleicher Weise schalten sich auch, die Transistoren 640 der nach unten nachfolgenden Funktionserzeugungsschaltungen ein, wenn die Spannung des Abweichungssignals weiter-abnimmt, bis schließlich sämtliche Transistoren 648 für den festen Spannungsanteil der Punktionserz eugungsschaltungen außer Funktion getreten sind und die betreffenden Transistoren 640 dieser Schaltungen nun parallel zu dein. Summierungswiderstand 632 liegen, um Anteile zu dem zusammengesetzten Abweichungssignal beizutragen. Der Strom durch alle diese Transistoren nimmt weiterhin ab, wenn das Abweichungssignal unter den Maximalwert des fünften Gliedes fällt und die durch die einzelnen Transistoren beigetragenen Stromanteile bei Annäherung an. die vollkommene Koinzidenz fortlaufend kleiner werden. ~^x'

Das analoge Ausgangssignal auf der Leitung 664 entsteht somit durch Summierung von Anteilen aus verschiedenen "Niveaus" d&r Kettenschaltung bis hinunter zu deren Glied an dem leiter S5. Würde die gesamte Kettenschaltung aus den Widerständen 590 und 592 dazu verwendet werden, ein Abweichungssignal zu erzeugen, das bis hinunter zur letzten Stelle genau ist, so müßten die Widerstände 590, 592, 594 und 596 dieser Kettenschaltung eine höhere Genauigkeit aufweisen als die Kodierer, um die volle Genauigkeit der letzteren ausnützen zu können. Die Genauigkeit eines Kodierers mit elf Bits beträgt 1/2048"; Demgemäß müßte die Genauigkeit der Widerstände in der Kettenschaltung größer als 0,05 $ sein, und solche Widerstände sind sehr teuer. Weiterhin würde, falls das Ausgangssignal der gesamten Kettenschaltung, d. h. die Spannung an dem Leiter 604, unmittelbar als analoges Ausgangssignal verwendet würde, der nachfolgende Servoverstärker auf 1/2000 der maximalen in dem Leiter 604 auftretenden Spannung anzusprechen haben, was einem Signal in der Größenordnung von wanigen Millivolt entsprechen würde. Der Servover-

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stärker müßte also außerordentlich empfindlich sein.

Tritt ein großes Abweichungssignal auf, so ist es ohnehin nicht erforderlich, ein genaues Analogsignal zu erhalten. Genauigkeit ist lediglich dann notwendig, wenn das Abweichungssignal klein wird. Dem wird bei dem erfindungsgemäßen Gerät entsprochen, ohne daß die Kettenschaltung deshalb aus sehr genauen Widerständen aufgebaut sein müßte. Wenn sich die Größe des Abweichungssignals verringert, bewegen sich die damit verbundenen Signale entlang der Kette gleichsam "die Leiter hinunter", so daß das Abweichungssignal vergrößert erscheint, wenn es sich dem Wert null nähert, und folglich keine sehr genauen Widerstände erforderlich sind. Nur wenn das Abweichungssignal auf den verhältnismäßig geringen Wert abfällt, bei dem die Spannung auf dem Leiter 606 am Ausgang des Gliedes mit dem Leiter S5 geringer als -6 Volt wird, wird die Genauigkeit der Widerstände der Kettenschaltung bedeutsam. In diesem Fall aber entspricht das Abweichungssignal einer nur fünfstelligen Binärzahl, deren Genauigkeit wesentlich unter 1/100 liegt, so daß sämtliche Widerstände 590, 592, 594 und 596 der gesamten Kettenschaltung eine viel größere Toleranz aufweisen und damit viel billiger sein können. Darüber hinaus ist ein viel weniger aufwendiger Servoverstärker erforderlich, da die Ausgangsspannung für die niedrigstwertige Ziffer erheblich größer ist, als wenn das Ausgangssignal der gesamten Kettenschaltung in das schließliche Ausgangssignal eingehen würde. Da das Abweichungssignal bei Zurückgang auf einen kleineren Wert, indem es "die Leiter hinuntersteigt", damit vergrößert erscheint, kann der Manipulatorarm bzw. -greifer dennoch mit der gewünschten Genauigkeit seiner vorgeschriebenen Position zugeführt werden.

Das Ausgangssignal des gemeinsamen Summierungswiderstandes wird der Basis eines Transistors 656 zugeführt, dessen Emitter über einen Widerstand 65b¹ mit einem Potential von -18 Volt und dessen

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Kollektor über einen Widerstand 660 mit-Masse verbunden ist. Weiterhin ist der Kollektor unmittelbar mit der Basis eines Bnitterfolgetransistors 662 am Ausgang verbunden, so daß ein analoges-Signal entsprechend dem digitalen Abweichungssignal aus dem Vergleiche!· 422 auf der Ausgangsleitung 664 erscheint. Jedoch dauert das analoge Signal für einen bestimmten Kanal der in Betracht kommenden Koordinaten nur etwa 200 Millisekun^ den, während welcher ein bestimmtes Abweichungssignal aus dem Vergleicher 422 bezogen wird. Auf diese Weise ändert sich das Ausgangssignal auf der Leitung 664 fortwährend entsprechend den Abweichungen in den verschiedenen Koordinaten zwischen dem ' jeweiligen Positions- und dem Steuersignal.

Dieses, analoge ^yVielfachsignal" wird in geordneter Weise den einzelnen Eatfernungsschaltkreisen einer jeden Koordinate zugeführt. Genauer gesagt sind mit der Leitung 664 zueinander parallel die Quellenelektroden von insgesamt fünf Feldeffekttransistoren 666, 668, 670, 672 und 674 verbunden, je einem für jede der fünf Koordinaten. Die,Verteilungsimpulse aus den fünf UND-Gattern 533» 535, 537, 539 und 541 gelangen zu den Steuerelektroden dieser Fe]&ffekttransistoren, und die Sammelelektroden derselben sind mit entsprechenden Speicherkondensatoren 676, 678, 680, 682 und 684, je einem für jede Koordinate, verbunden (Fig. 11). Die an den Ausgängen 534, 536» 538, 540 und 542 der UND-Gatter erscheinenden Verteilungsimpulse steuern' auf diese Weise die Felfeffekttransitoren während der zweiten Hälfte eines jeden Abfrage- bzw. Verteilungsintervalls aufeinanderfolgend leitend, so daß die auf der Leitung 664 auftretende Analogspannung nacheinander an die Speicherkondensatoren der einzelnen Kanäle gelangt und diese auf den Wert des Abweichungssignals der betreffenden Koordinate auflädt. Infolgedessen tritt an einem jeden der Kondensatoren 676 bis 684 letzten Endes eine Spannung auf, die charakteristisch ist für die in der betreffenden Koordinate noch zurückzulegende Strecke.

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Betrachtet man den Kanal für die Ausfahrbewegung des Greifers, so stellt man fest, daß die an dem Kondensator 676 erzeugte Spannung über einen Reihenwiderstand 686 und ein Potentiometer 688 zur Einstellung der Empfindlichkeit an den Eingang eines Servoverstärkers 690 gelangt, worin das Spannungssignal verstärkt wird, um einer Ausgangs-Brückenschaltung zugeführt zu werden, von der die Wicklung 538^f des betreffenden Steuerventils 182 einen Teil bildet. Der Ausgangsbrückenschaltung gehören zwei elektronische Schalter 692 und 694 an, die auf einer Seite miteinander sowie mit einem Spannungspotential von -18 Volt verbunden sind, während ihre anderen Seiten mit den beiden Enden der Wicklung 538 · in Verbindung stehen. Die Verbindung des Schalters 694 mit der Wicklung 538* ist über einen Steuertransistor 696 und einen kleinen Rückkopplungswiderstand 698 mit der Masse verbunden. Ebenso steht auch die Verbindung zwischen dem Schalter 692 und der Wicklung 538· über den Widerstand 698 mit der Masse in Verbindung.

Der die Transistoren 696 und 700 durchfließende Strom wird wahlweise gesteuert nach Maßgabe des Ausgangssignals aus dem Servoverstärker 690, je nach der Richtung in welcher sich der Arm bzw. Greifer zu bewegen hat. Dazu wird das Verstärker-Ausgangssignal der Basis zweier Transistoren 702 und 704 zugeführt, deren Emitter an Masse liegt, während ihr Kollektor mit der Basis des Transistors 696 bzw. 700 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 702 steht weiterhin über einen Widerstand 706, derjenigp des Transistors 704 über einen Widerstand 708 mit einem Potential von -18 Volt in Verbindung.

Um die Flußrichtung des Stromes durch die Wicklung 538· des Steuerventils zu bestimmen, werden die auf den Leitungen Po und Mo der Koordinate für die Ausfahrbewegung auftretenden Spannungen dazu herangezogen, die Leitfähigkeit der elektronischen Schalter 692 und 694 in Reihe mit dem betreffenden Steuertransistor 696 bzw. 700 zu steuern. Beispielsweise wird

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der positiven Bewegungsrichtung ein negatives Signal auf der Leitung Po zugeordnet, welches dem Schalter 694 zugeführt wird, um diesen zu schließen. Weiterhin wird die Spannung von der Leitung Po der Basis eines Schalttransistors 710 zugeführt, dessen Emitter mit Masse und dessen Kollektor mit der Basis des Transistors 700 verbunden ist. Auf diese Weise wird der Schalttransistor 710 im nichtleitenden Zustand gehalten, so daß die Spannung am Ausgang des Servoverstärkers 690 den Stromdurchgang durch den Transistor 700 unter Vermittlung des Transistors 704 steuern kann. Gleichzeitig liegt die Leitung Mo für die negative Bewegungsrichtung an Masse, womit das Massepotential auch an den Schalter 692 gerät und diesen öffnet, um einen Stromfluß von der linken Seite der Wicklung 538·' (Fig. 11) zu dem Potential von -18 Volt .z.U.. unterbinden. Zusätzlich gelangt das Signal von dem Leiter Mo zu einem Schalttransistor 712, dessen Bnitter ebenfalls mit Masse und dessen Kollektor mit der Basis des Transistors 696 verbunden ist. Das Massepotential an dem Transistor 712 macht diesen leitend, so daß durch den gemeinsamen Widerstand 706 ein Strom gezogen wird, der den Transistor 696 sperrt. Infolgedessen kann ein Strom nur durch den Transistor 700, die Wicklung 538', und zwar in Richtung des Pfeiles 714, und über den Schalter 694 zu dem Potential, von -18 Volt fließen. Der Betrag dieses Stromes wird zudem durch das Ausgangssignal des Servoverstärkers 690 gesteuert, so daß der Kolben des Hydraulikzylinders 72 in der gewünschten Richtung letzten Endes mit einer Geschwindigkeit angetrieben wird, die der Größe des Stromes in der Wicklung 538' entspricht. Hat eine Bewegung im umgekehrten, also im negativen Sinn, zu erfolgen, so liegt der "positive" Leiter Po auf Massepotential, womit der Transistor 710 leitend ist und den Transistor 700 sperrt. Infolgedessen kann kein Strom durch diesen Transistor hindurchtreten, während gleichzeitig der Schalter 694 geöffnet ist. Ein negatives Potential auf der Leitung Mo bringt den Schalter 692 zum Schließen, und der Transistor 712 wird nichtleitend, so daß der Transistor 696 in Abhängigkeit von der Größe des Ausgangssignals aus dem Servoverstärker 690

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gesteuert werden kann. In diesem Falle fließt Strom durch den Widerstand 698, den Transistor 696, die Wicklung 538' in Richtung des Pfeiles 716 und über den Schalter 692 zu dem Spannungspotential von -18 Volt. Die an dem Widerstand 698 auftretende Spannung gelang als Riickkopplungssignal an den Eingang des Servoverstärkers 690, unabhängig von der Stromrichtung in der Wicklung 538*. Die für die übrigen vier Koordinaten in den Speicherkondensatoren 678, 68O, 682 und 684 gespeicherten Analogspannungen gelangen ebenso zu entsprechenden Entfernungsschaltkreisen, die durch die Blöcke 720, 722, 724 und 726 angedeutet sind.

Es sei daran erinnert, daß von dem Digital-Analog-Umsetzer 456 ein maximales Abweichungssignal von -6 Volt hervorgebracht wird, so daß auch zu dem Servoverstärker 690 maximal -6 Volt gelangen, die eine bestimmte Bewegungsgeschwindigkeit zur Folge haben. Unter bestimmten Bedingungen ist es jedoch erwünscht, den Maximalwert der an den Verstärker 690 gelangenden Spannung auf einen etwas geringeren Wert zu begrenzen, so daß auch die Geschwindigkeit des Kolbens in dem Zylinder 72 etwas geringer wird. Um dies zu erreichen, ist ein Begrenzungstransistör 730 vorgesehen, dessen Emitter mit der Verbindung des Widerstandes 686 und des Potentiometers 688 verbunden ist, während sein Kollektor an Masse liegt. Die Basis des Transistors 730 ist mit einer veränderlichen Gleichspannungsquelle in Gestalt eines Potentiometers 732 verbunden. Steigt die Spannung an dem Kondensator 676 negativ bis zu dem Wert derjenigen Spannung an, die an der Basis des Transistors 730 liegt und durch das Potentiometer 732 einstellbar ist, so wird der Transistor 730 leitend und verhindert, daß die Spannung an dem Kondensator 676 einen noch größeren negativen Wert annimmt, wodurch die maximale Geschwindigkeit des Kolbens in dem Zylinder 72 begrenzt wird. Entsprechende Potentiometer in den SctaLtkreisen der übrigen vier Koordinaten sind ebenso mit einer gemeinsamen

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Leitung 734 verbunden, wie durch die Anschlüsse 736 angedeutet ist, und ein Relais 738 dient dazu, -6 Volt oder eine variable negative^ Spannung wahlweise den oberen Enden aller fünf Potentiometer 732 zuzuführen. Dieses Relais 738 wird von dem Pufferspeicher 392 in Abhängigkeit von einem Geschwindigkeitssignal gesteuert, das zuvor in Verbindung mit dem jeweiligen Programmschritt auf der Speichertrommel 300 aufgezeichnet worden ist, falls die maximale Geschwindigkeit für alle fünf Koordinaten auf einen Wert unterhalb der normalen Geschwindigkeit begrenzt werden soll, welche einem Spannungssignal von -6 Volt entspricht. Diese variable Spannung kann an der Bedienungstafel 44 eingestellt werden. Zusätzlich kann ein jedes der Potentiometer 732 so eingestellt werden, daß der Arm bzw. Greifer in der entsprechenden Koordinate eine gewünschte Maximalgeschwindigkeit erfährt. Die einmal erfolgte Einstellung der Potentiometer 732 bleibt jedoch für alle Schritte eines Programms bestehen, wohingegen die durch das Relais738 herbeigeführte Geschwindigkeitsänderung von Programmschritt zu Programmschritt wechseln kann.

Um die Verzögerungseigenschaften in jeder Koordinate noch weiter beeinflussen zu können, ist am Eingang des Verstärkers 690 ein Widerstand 740 vorgesehen, der zwischen dem rechten Ende des Potentiometers 688 (Fig. 11) und Masse liegt. Das Potentiometer 688 und der Widerstand 740 wirken als Spannungsteiler, der mittels des Potentiometers 688 eingestellt werden kann, um die Verzögerungseigenschaften oder Dämpfungseigenschaften des Armes bzw. Greifers in der betreffenden Koordinate zu beeinflussen. Die Einstellung des Potentiometers 688 hat die Wirkung, die maximale dem Verstärker 690 zugeführte Spannung und damit auch die betreffende Geschwindigkeit weiter zu begrenzen. Gleichzeitig beeinflußt aber die Einstellung des Potentiometers 688 die Empfindlichkeit bzw. den Versferkungsfaktor des Verstärkers 690. Durch Verstellung des Begrenzungs-

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potentiometers 732 und des Dämpfungspotentiometers 6öÖ kann eine bestimmte erwünschte Verzögerungscharakteristik erzielt werden, die für eine bestimmte Belastung oder auch für den Leerlauf des Manipulators geeignet ist. Beispielsweise führt bei einer bestimmten Einstellung des Dämpfungspotentiometers 600 die Verstellung des Potentiometers 732 im Sinne einer höheren Maximalgeschwindigkeit dazu, daß die Verzögerung früher einsetzt, da die Neigung der durch das Potentiometer 6ÖÖ bestimmten Kurve konstant bleibt. Andererseits bewirkt bei fester Einstellung des Potentiometers 732 eine Verstellung des Potentiometers 6tiö in entsprechender Richtung eine Verminderung der maximaien Gefc schwindigkeit in der betreffenden Koordinate, wobei gleichzeitig die Neigung der Verzögerungskurve von einem Maximalwert bis auf null abnehmen kann.

Wird der Manipulator zu Beginn eines Arbeitsspiels in Gang gesetzt, so gibt es eine Anzahl Schritte, die ausgeführt werden müssen, um sicherzustellen, daß der Manipulator in der richtigen Weise mit weiteren Geräten zusammenwirkt und nach dem auf der Speichertrommel festgelegten Programm funktioniert. Ihre Durchführung kann als Startvorbereitung bezeichnet werden und stellt einen etwas zeitraubenden Vorgang dar, der wegen der notwendigen Aufwärmung bestimmter Bauteile und dgl. gewisse Zeitverzögerungen einschließt. Andererseits ist es unter gewissen Umständen er-P wünscht, den Manipulator mitten in einem Arbeitsspiel oder gar Programmschritt anzuhalten, um einen gewissen Teil des Ablaufes zu korrigieren, und dann den Manipulator sogleich wieder in Gang setzen zu können. In beiden Fällen ist es wünschenswert, keine abrupten Veränderungen in den Bewegungen des Armes oder Greifers herbeizuführen, bei welchen die dem Gerät zuträglichen Beschleunigungs- oder Verzögerungskräfte überschritten würden. Um demgemäß die Geschwindigkeit beeinflussen au können, mit welcher der Manipulator angehalten bzw. nach erfolgtem Halt in seinen vorherigen Betriebszustand zurückgeführt wird, ist ein Haupt-

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Steuerungsschaltkreis vorgesehen, der ein Relais 742 enthält (Fig. 11), welches in Serie mit einer Batterie 744 und einem Start-Druckschalter 746 für ein Arbeitsspiel liegt. Die normalerweise miteinander verbundenen Kontakte 748 und 749 des Relais 742 liegen parallel zu einem Ein-Aus-Schalter 751, wobei die Parallelschaltung der Kontakte 748, 749 und des Schalters 751 selbst zwischen einer positiven Spannungsquelle und einem Rampenfunktionsgenerator 764 liegt. Der Rampenfunktionsgenerator 764 spricht auf das Auftreten einer positiven Spannung an seiner Eingangsleitung 763 dadurch an, daß sein Ausgang 765 in diesem Falle Massepotential erhält. Mit dem Ausgang 765 des Rampenfunktionsgenerators sind, zueinander parallel, die Eingänge sämtlicher Servoverstärker 690 der einzelnen Koordinaten über entsprechende Dioden 750, 752, 754, 756 und 758 verbunden. Wenn der Rampenfunktionsgenerator 764 an seinem Ausgang 765 Massepotential führt, liegen damit die Eingänge aller fünf Servoverstärker 690 an Masse, so daß in keiner der Koordinaten eine Bewegung möglich ist.

Der Ein-Aus-Schalter 751 ist normalerweise offen, d. h. , wenn er sich in der "Ein"-Stellung befindet, während er in seiner "Aus"-Stellung geschlossen ist. Nimmt man an, daß der Schalter 751 offen und das Relais 742 nicht erregt ist, so daß die Kontakte 748 und 749 miteinander in Verbindung stehen, so gelangt eine positive Spannung an den Rampenfunktionsgenerator 764, wodurch an seinem Ausgang 765 Massepotential erscheint und die Bewegung des Manipulators in allen Koordinaten unterbleibt. Hat der Manipulator die obenerwähnte Startvorbereitung durchgemacht, so wird der Startdruckschalter 746 betätigt, wodurch das Relais 742 Strom erhält und die Kontakte 748 und 749 voneinander getrennt werden. Gleichzeitig treten die Kontakte 760 und 761 des Relais 742 miteinander in Verbindung, wodurch die Kontakte des Start-Druckschalters 746 durch diejenigen eines normalerweise geschlossenen Stopp-Schalters 762 überbrückt werden. Auf diese Weise kommt ein

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Haltestromkreis für das Relais 742 zustande, durch den dieses erregt bleibt, nachdem der Start-Druckschalter freigegeben wurde.

Sind die Kontakte 748 und 749 voneinander getrennt und nimmt man an, daß der Ein-Aus-Schalter 751 seine offene bzw. "Ein"-Stellung einnimmt, so gelangt keine positive Spannung mehr auf die Eingangsleitung 763 des Rampenfunktionsgenerators 764. Der Rampenfunktionsgenerator antwortet auf das Erlöschen der positiven Spannung an seinem Eingang durch Erzeugung einer allmählich abnehmenden Spannung, mit welcher das Potential auf dem Leiter 765 an seinem Ausgang von seinem ursprünglichen Wert null ins Negative absinkt. Diese ins Negative verlaufende Rampenspannung beansprucht etwa eine halbe Sekunde bis zum Erreichen eines Wertes, welcher der maximalen an den Eingang des Servoverstärkers gelangenden Spannung entspricht. Demgemäß hindert die Rampenspannung die nachfolgende Steuerung daran, rascher zu reagieren als es dem Ablauf des Rampensignals entspricht. Die negative Spannung, die dem Ausgang 765 durch den Rampenfunktionsgenerator 764 zugeführt wird, ist groß genug, um die Dioden 750 - 758 zu sperren, so daß diese die normale Arbeitsweise des Servoverstärkers 690 auf Grund der an dem zugehörigen Speicherkondensator, z. B. 676, entstehenden Analogspannung nicht beeinträchtigen. Selbstverständlich kann der Rampenfunktionsgenerator 764 eine beliebige, zur Erzeugung der erwähnten Rampenspannung geeignete Schaltung aufweisen, solange diese geeignet ist, die Kondensatoren zu laden und zu entladen.

Falls es erwünscht ist, den Manipulator ohne Betätigung des Stopp-Schalters 762 (der es erfordern würde, die verhältnismäßig komplizierte Startvorbereitung erneut durchzuführen) momentan anzuhalten, kann der Ein-Aus-Schalter 751 in seine "Aus"-Stellung gebracht werden, in welcher er geschlossen ist, so daß eine positive Spannung an den Eingang des Rampenfunktionsgenerators

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764 gerät. Dieser reagiert auf die positive Spannung durch allmählichen Anstieg des Potentials an seinem Ausgang 765 von dem vorausgehenden negativen Wert Ms zum Massepotential, wozu wie- " derum eine Zeit von etwa einer halben Sekunde "benötigt wird. Dabei werden die Dioden 750 - 758 leitend, womit der Eingang des Servoverstärkers 690 für sämtliche Kanäle sanft auf Massepotential geführt wird und in dem Manipulator eine ebenso sanfte Verzögerung auftritt, bis sein Arm bzw. Greifer in sämtlichen Koordinaten zur Ruhe kommt. Ist es wiederum erwünscht, den Manipulator in Gang zu setzen, so wird der Ein-Aus-Schalter 751 geöff-'net, worauf der Hampenfunktionsgenerator 764 die Spannung an seinem Ausgang 765 allmählich .zum Absinken bringt, bis sie einen negativen Wert erreicht hat, der ausreichend ist, um die Dioden 750 - 75Ö zu sperren. Da die Steuerung selbst durch Umschalten des Schalters 751 in seine "Aus"-Stellung indessen nicht abgeschaltet war, können die Spannungen an den Speicherkondensatoren 676 - 684 nach wie vor auftreten. Demnach werden die Dioden 750 - 758 mit fortschreitend ins Negative absinkender Hampenspannung gesperrt, so daß der Servoverstärker 690 sogleich auf jedes an den Speicherkondensatoren auftretende Signal anspricht und den hydraulischen Antrieb der betreffenden Koordinate entsprechend betätigt.

Ist der Ein-Aus-Schalter 751 geschlossen, um den Manipulator vorübergehend anzuhalten, so arbeitet der Vielfachausnutzungsteil der Steuerung weiter, unabhängig davon, daß die Eingänge des Verstärkers 6'90 an Masse liegen. Um die Unterhaltung der Steuerung zu erleichtern, insbesondere die zu einem Kanal derselben gehörenden Teile, kann der !Ringzähler 530 auf einem beliebigen seiner Ausgänge stillgelegt werden, so daß die eintreffenden Signale fortan dauernd demselben Kanal zufließen. Zu diesem Zweck ist ein Oszillatorsperrschalter 770 mit fünf möglichen Positionen vorgesehen, der mit den fünf Ausgängen 534 - 542 des

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Ringzählers verbunden ist und darüber hinaus eine sechste Position, 772, aufweist, in welcher er offen ist. Der Oszillatorsperrschalter 770 nimmt normalerweise diese offene Position ein, bei welcher kein Sperrimpuls zu dem Oszillator 532 gelangt. Ist es jedoch erwünscht, einen Ausgang des Ringzählers 530 und die Kippschaltung 531 für einen bestimmten Kanal stillzulegen, um die Arbeitsweise der Steuerung in der betreffenden Koordinate mit einem Gleichstromsignal untersuchen zu kennen, so wird der Schalter 770 auf den zugehörigen Kontakt geführt, se laß die daran auftretenden Impulse dem Oszillator 532 augeführt werden, um diesen während eines bestimmten der Abfra.geintervalle stillzusetzen, bei dem die Kippschaltung 531 und der Ringzähler 530 gerade die zugehörigen Impulse liefert. Soll z.B. der Steuerungsteil für die Ausfahrbewegung untersucht werden, so wird der üszillatorsperrschalter 770 in die Position 774 geführt, bei welcher die auf dem Ausgang 542 des Ringzählers erscheinenden Impulse dem Oszillator 532 zugeleitet werden, um diesen an der Erzeugung der 10-kHz-Impulse während dieses Zeitraumes zu hindern. .An der Kippschaltung 531 wie auch an dem Ausgang 542 des Ringzählers 530 tritt in diesem Falle ein Gleichstromausgangssignal auf, während keine Ausgangssignale an den Ausgängen 534, 536, 53b und 540 erscheinen. Der Feldeffekttransistor 666 erhält auf diese Weise laufend Strom, um die auf der Ausgangsleitung 664 auftretende Analogspannung dem Speicherkondensator 676 zuzuführen. Dabei führen die Abfrageschalter, welche die Stelle der mechanischen Schalter 416 und 446 einnehmen und ebenso von dem Ringzähler 530 gesteuert werden, die an ihnen erscheinenden Steuer- bzw. Positionssignale für die Ausfahrbewegung fortwährend den Eingängen der Kodumsetzer 420 bzw. 450 zu, so daß der Vergleicher 422 nun fortwährend nur noch diese miteinander vergleicht. Ist es erwünscht, wieder auf den normalen Betrieb überzugehen, so wird der Schalter 770 in die Position 772 geführt, so daß der Oszillator 532 wieder normal arbeiten kann.

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Es sei daran erinnert, daß Signale, welche die Beendigung der Bewegung in jeder Koordinate anzeigen, von den Richtungssteuerschaltkreisen erhalten werden, die den Zustand feststellen, bei dem weder ein "positives" noch ein "negatives" Richtungssignal erhalten wird. So etwa tritt, im Beispiel der Ausfahrbewegung, wenn keines der UND-Gatter 530 und 534 ein Ausgangssignal hervorbringt, an dem UND-Gatter 540 ein Ausgangssignal auf, welches die Kippschaltung 542 triggert, so daß sich das Potential der Leitung 576 von einem negativen Wert nach dem Massepotential hin verlagert. Auf ähnliche Weise tritt bei Erreichung vollkommener Koinzidenz bezüglich der übrigen vier Koordinaten Massepotential an den Leitungen 578, 580, 582 und 584 auf, so daß das UND-Gatter 574 ein Ausgangssignal hervor- ί bringt, das sich von einem negativen Wert zum Massepotential hin verlagert. Dieses Ausgangs signal gelangt über das ODER-Gatter 586 zu einem UND-Gatter 78Ο zur Anzeige vollkommener Koinzidenz, Dieses UND-Gatter besitzt eine Anzahl Eingänge außer demjenigen von dem ODER-^Gatter 586, die als mit einer Klemme 781 in Verbindung stehend gezeichnet sind. So kann das UND-Gatter 780 beispielsweise ein Wartesignal für eine auswärtige Betätigung oder ein Zeitverzögerungssignal für den Arbeitsablauf des Manipulators selbst wie auch bestimmte ■Vorbereitungssignale aufnehmen, die auf der Speichertrommel gespeichert worden sind und anschließend dem Pufferspeicher 392 entnommen werden. Erst wenn alle die damit festgelegten Funktionen in Ver- _A bindung mit einem bestimmten Programmschritt erfolgt sind, er- ■ scheint an dem UND-Gatter 78Ο ein Ausgangssignal, das über einen Schalter 782 den SpeicherBtauerkreisen zugeführt wird. Der Schalter 782 ist normalerweise geschlossen, so daß das di© vollkommene Koinzidenz anzeigende Signal zu den Steuerschaltkreisen 38O^f gelangtg die auf das Signal durch Übertragung der vorausgehend in dem Schieberegister 366 gespeicherten Information über den Parallelübertragtmgsschaltkrtis in den Pufferspeicher 392 reagieren* Die Steuerschaltkreiae 38Ο⁰ bewirken wsitoriiin auf Grund &®a eintreffend©!!? die"vollkommene Koinsidenz anzeigenden

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Signals die Weiterschaltung des Relaiswählersystems 374* auf den nächsten Magnetkopf 350 und das Einlesen der Information aus dem ausgewählten Programmsektor der !Trommel in das Schieberegister 366, nachdem die vorausgehend darin gespeicherte Information durch den Parallelübertragungsschaltkreis 390 in den Pufferspeicher 392 gelangt ist. Daraufhin werden in dem Vergleicher 422 dem Vergleich die neuen Steuersignale zugrunde gelegt, so daß der Arm bzw. Greifer der durch den neuen Programmschritt festgelegten Position zugeführt wird.

Palis es erwünscht ist, den Manipulator nach einem bestimmten Programmschritt anzuhalten, wird der Schalter 782 geöffnet. Der Manipulator wird dann zwar die Bewegungen des laufenden Programm-Schrittes in allen fünf Koordinaten zu Ende führen, jedoch gelangt das daraufhin durch das UND-Gatter 7Ö0 erzeugte Signal für die vollkommene Koinzidenz nicht zu den Steuerschaltkreisen 380· für die Speichertrommel, so daß die Weiterschaltung zum nächsten Programmschritt unterbleibt. Wird der Schalter 782 geschlossen und darauf wieder geöffnet, so fließt den Steuerschaltkreisen 38O' für die Speichertrommel ein Koinzidenzsignal zu, solange der Schalter geschlossen ist, jedoch führt der Manipulator nur den nächsten Programmschritt aus, um danach wieder zur Ruhe zu kommen.

Während das Signal für die vollkommene Koinzidenz aus dem UND-Gatter 574 angibt, daß die gewünschte Bewegung des Armes bzw. Greifers in jeder Koordinate mit einer Genauigkeit von etwa 1,225 mm erfolgt ist, ist es in vielen Fällen weder erforderlich noch wünschenswert, den Manipulatorarm bzw. -greifer genau bis in die programmierte Position einer jeden Koordinate gelangen zu lassen, bavor eine neue Gruppe von Steuersignalen von der Speichertrommel abgarufen wird. Im Gegenteil, wenn ein "künstliches Koinzidenzsignal" erzeugt wird, während das Abweichungssignal noch ziemlich groß ist, und dieses künstliche Koinzidenzsignal anstelle des obenerwähnten, die tatsächliche, vollkommene

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Koinzidenz anzeigenden Signals dazu verwendet wird, auf den nächsten Programmschritt umzuschalten, kann .eine "beträchtliche Zeitersparnis bezüglich der für die Zuendeführung des Programmschrittesv erforderlichen Zeit erzielt werden. Bei der erfindungsgemäßen Steuerung werden zwei solche künstliche Koinzidenzsignale gebildet, die gleichfalls dem ODER-Gatter 586 zugeführt werden und dort an die ,Stelle des vorausgehend erwähnten Signals für die tatsächliche vollkommene Koinzidenz treten können, um den Übergang zu dem nächsten Programmschrit zu veranlassen. Das eine dieser künstlichen Koinzidenzsignale kann so eingestellt werden, daß der nächste Programmschritt abgerufen wird, wenn die Abweichung noch zwischen etwa 1,225 Millimeter und 38,1 -"Millimeter beträgt, während das zweite künstliche Koinzidenzsignal für einen Übergang zu dem nächsten Programmschritt bereits bei einer Abweichung von 25 bis 50 fo des gesamten Bewegungsspielraumes in einer jeden der Koordinaten vorgesehen sein kann.

Es sei nun zuerst die Schaltanordnung für den Erhalt des ersten künstlichen Koinzidenzsignals erläutert. Zu diesem Zwek ist eine zweite Kettenschaltung vorgesehen, welche die Leiter S1 - S7 am Ausgang des Vergleichers 422 verbindet. Dieser gehört eine Reihe von Widerständen 790 an, die in Serie mit einem jeden der Leiter S1 - S7 liegen und an ihrem Ausgangsende durch Widerstände 792 paarweise zu der Kettenschaltung verbunden sind. Weitere Widerstände, 794 und 796, führen von dem unteren bzw. oberen Ende der Kettenschaltung an Masse. Die Widerstände 790, 794 und 796 besitzen alle die gleiche Größe, nämlich den doppelten Wert der Widerstände 792. Es sei daran erinnert, daß das Ausgangssignal der elfgliedrigen Kettenschaltung mit den Widerständen 59.0 und 592, d. h. die Spannung auf dem Leiter 604, einen Wert von -6 Volt bei der maximalen, sich auf dem Leiter S11 auswirkenden Abweichung aufweist. Auf Grund der besonderen hier gewählten Ausbildung der Kettenschaltung tritt dieselbe maximale Spannung an jedem einzelnen Glied der Kettenschaltung auf, wenn dort ein maximales Abweichungssignal anliegt. Demzufolge wird an dem Ausgangsleiter 798 ■

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der Kettenschaltung eine Spannung von -6 Volt hervorgerufen, wenn die digitalen Abweichungssignale auf den Leitern S1 - S7 jeweils eine binäre "1" bilden. Weiterhin steigt die Spannung auf dem Leiter 798 mit dem Abweichungssignal von null bis zu dem maximalen Wert von -6 Volt an. Wird das Abweichungssignal jedoch etwas größer, beispielsweise wenn das binäre Abweichungssignal 10 000 beträgt, so werden die Signale auf sämtlichen der Leiter S1 - S7 zu null,und an dem Leiter 798 tritt Massepotential auf. Daher findet das aus dem ODER-Gatter 50Ö an der achten Ziffernstelle hervorgehende Signal, welches auf dem Leiter 800 erscheint, im Falle, daß das Abweichungssignal den maximalen Wert für die siebte Ziffernstelle überschreitet, zur Erzeugung des erst.erwähnten künstlichen Koinzidenzsignals Verwendung. Die Signale auf den Leitern, 798 und Ö00 werden einem "Koinzidenzschaltkreis" 802 zugeführt, worin eine gegenüber dem Massepotential positive Vergleichsspannung am Abgriff eines Potentiometers 804 gebildet wird, das zwischen einer Bezugsspannuiigsquelle von +6 Volt und Masse liegt. Das auf dem Leiter 800 auftretende Signal gelangt über einen Summierungswiderstand 806 (Fig. 12) zum Eingang eines Spannungskreuzungsdetektors bzw. abgewandelten Schmidt-Triggers mit den Transistoren 810 und 812. Der Widerstand 806 ist mit der Basis des Transistors 810 verbunden. In ähnlicher Weise fließt das auf dem Leiter 798 aus der Kettenschaltung ankommende Signal über einen Summierungswiderstand 814 der Basis des Transistors 810 zu. Auch die an dem Potentiometer 804 abgegriffene Spannung gelangt über einen Summierungswiderstand 816 zur Basis des Transistors 810.

Die Emitter der Transistoren 810 und 812 liegen über einen gemeinsamen Widerstand 81ό an einem positiven Spannungspotential, während die Kclleittoren dieser Transistoren über Widerstände 820 bzw. 822 mit einem geeigneten negativen Spannungspotential verbunden sind. Der Kollektor des Transistors 810 steht weiterhin über einen Widerstand Ö24 mit der Basis des Transistors 812 in Verbindung, die über einen Widerstand 826 an dem positiven Spannungspotential liegt.

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Die Summierungswiderstände 8:06,. 81'4 und 816 dienen dazu, die . algebraische Summe der Spannungen an den Leitern 800 und 798 sowie der an dem Potentiometer 804 abgegriffenen Spannung zu bilden. .Nimmt man an,- daß das Abweichungssignal größer ist als der maximale der siebten Ziffernstelle entsprechende Wert, so liefert das ODER-Gatter 50Ö eine negative Spannung von -S Volt an den Leiter 800, welche durch die Dioden 598, 600, 602 usw. der Kettenschaltung mit den Widerständen 590 und 592 bestimmt wird» Wild das Potentiometer 804 so eingestellt, daß die daran abgegriffene Spannung +4 Volt gegenüber Masse beträgt, so wird die an dem Ausgangsleiter 828, der mit-dem Kollektor des .Transistors 812 verbunden ist, auftretende Spannung durch den Ko inzi denz schal tkr eis 802 ä von einem negativen Wert auf null reduziert, wenn die Abweichungssignale auf beiden der Leiter 800 und 798 kleiner als -4 Volt werden» Das auf dem Leiter 800 auftretende Signal übersteigt selbstverständlich -4 Volt beträchtlich und hindert den Schaltkreis 802 daran, ein Ausgangssignal hervorzubringen, solange nicht das Abweichungssignal den maximalen Wert an der siebten Ziffernstelle unterschreitet. Ist letzteres der Fall, so erhält der Ausgang des ODER-Gatters 508 itessepotential, auf dem er für alle kleineren Amplituden des Abweichungssignals verbleibt. Indessen beträgt' die Spannung auf dem Leiter 798, d, h. diejenige am Ausgang der zusätzlichen Kettenschaltung mit den Widerständen 790 und 792, -6 Volt bei Auftreten des maximalen Abweichungssignals für die siebte Ziffernstelle. Demgemäß ist die algebraische Summe der dem Schmidt- " Trigger mit den Transistoren 810 und 812 zugeführten Spannungen noch groß genug, um das Auftreten eines Ausgangssignals auf dem Leiter 828 zu verhindern. Wird das Abweichungssignal noch kleiner, so daß die Spannung auf dem Leiter 798 -4 Volt unterschreitet^ 3,..h_ef beispielsweise zu -3 Volt wird,, so ist die algebraische Summe der an den Transistor 810 gelangenden Spannungen nunmehr positiv, so daß der Transistor 810 sperrt, während der Transistor 812 leitend wird und damit dan Ausgangsleiter 828 auf Massepotential bringt«, Dieses damit verbundene Signal stellt ein künstliches Koinzidenasignal dar_? da es auftritt_P während das ' ■ ' 009039/Ϊ963' ' -62-

von der Kettenschaltung mit den Widerständen 790 und 792 erhaltene Abweichungssignal noch -3 Volt beträgt. Dieses künstliche Koinzidenzsignal kann, wie gesagt, anstelle des tatsächlichen , vollkommene Koinzidenz anzeigenden Signals aus dem ODER-Gatter 586 dazu dienen, den nächsten Programmsehritt von der Speichertrommel abzurufen. Dieser Abruf erfolgt jedoch erst dann, wenn die Abweichungssignale zu allen fünf Koordinaten den willkürlich an dem Potentiometer 804 eingestellten Spannungswert unterschritten haben. Es ist also erforderlich, die Entstehung eine3 positiven Ausgangssignals solange zu verhindern, bis in allen fünf Kanälen die maximalen dort in Kauf genommenen Abweichungen » unterschritten sind.

Zu diesem Zweck ist der Leiter 828 über eine Diode 83O mit einem Speicherkondensator 832 verbunden, dem ein Leckstromwiderstand 834 geringer Leitfähigkeit parallelgeschaltet ist. Während des normalen Betriebs ist der Transistor 812 gesperrt, und der Kondensator 832 bleibt mit der negativen Spannung der Spannungsquelle geladen, die über den Widerstand 822 und die Diode 830 anüegt. Tritt jedoch in einem der fünf Kanäle ein Abweichungssignal auf, dessen Größe geringer als die an dem Potentiometer 804 abgegriffene Spannung ist, so wird der Transistor 8i2ißitend, während die Diode 830 nichtleitend wird und der Kondensator 832 sich langsam über den Widerstand 834 entlädt. Tritt in einem " anderen der Kanäle ein Abweichungssignal auf, das größer als die an dem Potentiometer 804 abgegriffene Spannung ist, so spricht der Koinzidenzschaltkreis 802 daraufhin an, sobald dieser Kanal abgefragt wird, indem er das Potential des Leiters auf den negativen Wert zurückbringt, so daß der Kondensator 832 über die Diode 830 und den Widerstand 822 rasch aufgeladen wird. Der Kondensator 832 wird also mit der negativen Bezugsspannung aufgeladen, wenn nur bei einer einzigen der Koordinaten ein Abweichungen:?.^mX auftritt, welches den an dem Potentiometer eingestellten Wart überschreitet. Weisen jedoch alle fünf Kanäle

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kleinere Abweichungssignale auf, so bleibt der Transistor 812 fortwährend leitend und die Diode 830 fortwährend gesperrt, so daß sich der Kondensator 832 vollkommen entlädt. Vorzugsweise ist der Widerstand 834 etwa 5 1/2 mal so groß wie der Widerstand 822, damit der Kondensator 832 sich nicht rasch genug entlädt, . um auf einem der fünf Kanäle ein Ausgangssignal bei einer großen Abweichung entstehen zu lassen, indessen rasch ein solches Signal hervorbringt, wenn bei allen fünf Koordinaten die gewünschte Maximalabweichung unterschritten wird.

Das positive künstliche Koinzidenzsignal_F welches auf diese Weise an dem Kondensator 832 erhalten wird, sobald die Abweichungs- I signale für sämtliche Koordinaten den an dem Potentiometer 804 eingestellten Wert unterschritten haben, wird einem der beiden Eingänge eines UND-Gatters 836 zugeführt. An den anderen Eingang dieses UND-Gatters gelangt ein positives,Signal aus dem Pufferspeicher 392» wenn in dem gerade ausgeführten Programmschritt festgelegt ist, daß er mit der dem betrachteten künstlichen Koinzidenzsignal zugrunde liegenden verminderten Genauigkeit erfolgen soll. Dieser Befehl konnte während des vorausgehenden Einspeicherungsbetriebes durch Einstellen des in Figur 6 ange- _r deuteten Genauigkeitsstellschalteis auf Position "zwei" eingegeben werden. Nimmt man an, daß dies erfolgt ist, so liefert das UND-Gatter 836 ein Ausgangssignal, welches als positive's Signal dem zweiten Eingang des ODER-Gatters 586 zugeführt wird. Dieses positive Signal tritt stets vor der Erzeugung des tatsächlichen Koinzidenzsignals auf, da es ja bereits zu einem Zeitpunkt erzeugt wird, zu dem noch ein Abweichungssignal vorhanden und damit das UND-Gatter 574 gesperrt ist. Es wird über das ODER-^Gatter .586 und das UND-Gatter 780 übertragen.¹ Nach Eintreffen auch der übrigen Signale an dem UND-Gatter 7ÜO wird von diesem ein Koinzidenzsignal weitergeleitet, welches die Steuerschaltkreise 380' veranlaßt, den nächsten Programmschritt abzurufen»

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Das zweite scheinbare Koinzidenzsignal für geringere Genauigkeit wird in der gleichen Weise erzeugt, abgesehen davon, daß es von dem oberen Ende der Hauptkettenschaltung mit den Widerständen 590 und 592 abgeleitet wird. Genauer gesagt wird das auf dem Leiter 604 am Ausgang dieser Kettenschaltung auftretende Spannungssignal einem Koinzidenzschaltkreis 840 zugeführt, der weiterhin über einen Leiter Ö40 das Ausgangssignal aus dem ODJSR-Gatter 500 zugeführt erhält. Der Koinzidenzschaltkreis 840 entspricht vollkommen dem Schaltkreis 802 und enthält ebenfalls ein Potentiometer, welches dem Potentiometer Ö04 entspricht. An diesem kann irgendeine Spannung zwischen null und +6 Volt gegenüber Masse abgegriffen werden. Demzufolge werden in dem Schaltkreis 840 ständig die Potentiale der Leiter 604 und 842 mit dem Potential des Potentiometerabgriffes verglichen, wobei an dem Ausgangsleiter 844 dieses Schaltkreises das Massepotential erscheint, wenn die Spannungen an den beiden genannten Leitern für irgendeine Koordinate die an dem Potentiometer abgegriffene Spannung unterschreiten. Durch die normalerweise auf dem Leiter 844 auftretende negative Spannung wird über eine Diode 84ö ein Speicherkondensator 846 aufgeladen, der sich allmählich über einen Widerstand 850 entladen kann, der dem Leckstromwiderstand 834 entspricht. Das an dem Kondensator 846 entstehende Spannungssignal gelangt zu einem UWD-Gatter 852, an dessen anderem Eingang ein Signal aus dem Pufferspeicher 392 eintrifft, falls der gespeicherte Programmschritt die entsprechende verminderte Genauigkeit vorsieht. Ist dies der Fall, so fließt ein Ausgangssignal des UND-Gatters 852 dem dritten Eingang des ODER-Gatters 586 zu und, wenn auch die übrigen Eingangssignale dort eintreffen, wird von dem UND-Gatter 780 ein Koinzidenzsignal an die Steuerschaltkreise 38O¹ weitergegeben, welches den Übergang zum nächsten Programmschritt herbeiführt .

Pur die nachfolgende Betrachtung der Bewegungsweise des Manipulatorarmes bzw. -greifers unter Verwendung des zuletzt erwähnten Signals für verminderte Genauigkeit sei daran erinnert, daß der Kodierer 326 für die Schwenkbewegung ein dreizehnstelligea Ausgangssignal liefert, wohingegen das Ausgangssignal der Ketten-

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schaltung mit den Widerständen 590 ^²¹^. 592, das auf dem Leiter 604 erscheint, von der auf dem Leiter S11 auftretenden Ziffer, an der elften Stelle abgeleitet ist. Wenn demnach das Abweichungssignal etwas kleiner als ein Viart-el des insgesamt möglichen für die Schwenkbewegung ist, beginnt das Potential auf dem Leiter 604 von dem der größtmöglichen. Abweichung entsprechenden Wert von -6 Volt abzusinken. Ist das Potentiometer 804 des ■Koinzidenzschaltkreises 840 auf +6 Volt eingestellt, so wird offensichtlich von dem Schaltkreis 840 ein Signal abgegeben, 'sobald die Abweichung bezüglich der Schwenkbewegung 25 $ der maximal mögliehen Abweichung für diese Bewegung erreicht.; Dies bedeutet, daß der Manipulatorarm, wenn bei der Einspeienerung der Schalter 385 die Position"drei"für den geringsten Genauigkeitsgrad eingenommen hat, über Strecken von % mehreren Metern auf einer gekrümmten Bahn geführt werden kann, wodurch sich eine beträchtliche Zeitersparnis bei der Abwicklung mehrerer aufeinanderfolgender Prograrnmschritte ergibt. Betrachtet man nun Figur 15, wobei angenommen sei ., daß der geringste Genauigkeitsgrad gewählt worden ist und das Programm eine Schwenkbewegung in Richtung des Pfeiles 860 sowie eine Hebe- bzw. Senkbewegung in Richtung des Pfeiles 862 vorsieht, um nacheinander die Punkte 1, 2, 3 und 4 anzufahren.Punkt T soll die erste programmierte Position entsprechend dem ersten Programmschritt, Punkt 2 die zweite programmierte Position entsprechend dem zweiten Prograimnschritt, Punkt 3 die dritte programmierte Position und Punkt 4 die vierte programmierte Position darstellen, zu der weiterhin ein Bit aufge- | zeichnet ist, welches das Ende des Programms angibt.

Nimmt man nun an, daß der Manipulatorarm eine Stellung gemäß Punkt 1 einnimmt, so tritt sogleich ein Koinzidenzsignal, welches die tatsächliche,, vollkommene Koinzidenz anzeigte für den ersten Programmschritt auf. Unter dem nächsten Programmschritt aus dem Pufferspeicher 392 beginnt sich der Manipulatorarm entlang der gestrichelten Linie 864 und der ausgezogenen Linie 866 in Richtung auf Punkt 2 zu bewegen, 1st er ,jedoch am Punkt 868 angelangt, so wird dort bereits das üoinzidenzsignal entsprechend dem gewählten

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geringsten Genauigkeitsgrad abgegeben, obgleich das Abweichungssignal dort noch einer Abweichung 870 zwischen der tatsächlichen Position des Manipulatorarmes und dem programmierten Punkt 2 entspricht. Wie oben erwähnt, kann diese Abweichung 870 25% aer gesamten programmierten Bewegung in Richtung des Pfeiles Ö60 betragen. Mit dem am Punkt 868 auftretenden künstlichen Koinzidenzsignal findet aber jedenfalls ein Austausch 'der Steuersignale in dem Pufferspeicher 392 statt,· die fortan bereits den Programmpunkt 3 vorschreiben, obgleich der Punkt 2 noch gar nicht erreicht ist. Dies bedeutet, daß zusätzlich zu einem Abweichungssignal bezüglich der Hebe-Senkbewegung, welches zunächst der gesamten Entfernung zwischen den Punkten 2 und 3 entspricht, noch weiterhin ein Abweichungssignal für die Schwenkbewegung entsprechend der noch vorhandenen Abweichung 870 auftritt; dies, weil der Kodierer einer jeden Koordinate die jeweilige absolute Position des gesteuerten Teiles erfaßt, so daß die Abweichung 870 nach dem Wechsel des Programmschrittes nicht unbemerkt bleibt. Wenn inn der Manipulatorarm sich in Abwärtsrichtung zum Punkt 3 hin in Bewegung setzt, wird dennoch die Abweichung im Verlauf dieser Bewegung zu null gemacht mit dem Ergebnis, daß der Manipulatorarm eine gekrümmte Bahn 872 durchläuft, bis die Abweichung 870 verschwunden ist. Fortan bewegt sich der Manipulatorarm geradlinig entsprechend der Linie Ö74 abwärts in Richtung auf den Punkt 3· In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen,daß, da das Steuersignal für diesen Punkt durch den Parallelübertragungsschaltkreis 390 sogleich zu dem Pufferspeicher 392 übertragen wird, ohne den Zugang zu der Speichertrommel abzuwarten, das neue Steuersignal bereits zur Verfügung steht, sobald das künstliche Koinzidenzsignal aufgetreten ist, um die Bewegung des Armes ohne Verzögerung fortsetzen zu können.

Ist der Manipulatorarm an dem Punkt 876 angelangt, bei welchem das künstliche KoiKzidenzsignal auftritt, so geht der Pufferspeicher 3⁽)2 au dein nächsten Programmschritt über, der die Bewegung zum Punkt 4 vorsieht» Infolgedessen durchläuft der Manipulataarm

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eine weitere gekrümmte Bahn 878, worauf eine geradlinige Bewegung entsprechend der Linie 88O folgt. Hat der Arm den Punkt 882 erreicht, arrdem wiederum das künstliche Koinziderizsignal auftritt, so löst das das Ende des Programms anzeigende Bit einen neuen Programmzyklus aus, der die Ansteuerung des Punktes 1 vorschreibt, so daß der Arm als nächstes die gekrümmte Bahn 884 und darauf den geraden Bahnabschnitt 886 durchläuft, bis er am Punkt 888 angelangt ist, bei dem wiederum das künstliche Koinzidenzsignal auftritt. Dieses hat wieder einen Wechsel des Programmschrittes zur Folge, wodurch der Punkt 2 vorgegeben wird und der Manipulatorarm fortan die gekrümmte Bahn 89O durchläuft, bis er wieder an dem geraden Bahnabschnitt 866 angelangt ist, usw.

Die Programmierung des Manipulatorarmes, so daß er der obenbeschriebenen Bahn 872, 878, 884 und 89O folgt,' hat den wichtigen, Vorteil, daß der Manipulatorarm stets in Bewegung bleibt und eine Reihe von Bewegungen in unterschiedlichen Richtungen mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit vollführt. Durchläuft der Arm beispielsweise die gekrümmte Bahn 872, so verzögert sich zwar die Schwenkbewegung, doch findet gleichzeitig eine Beschleunigung in der Abwärtsrichtung statt, wodurch die resultierende Bewegung „einen hohen Wert behält. Demzufolge wird also eine beträchtliche Zeitersparnis gegenüber einer Bewegung erzielt, bei welcher der Manipulatorarm zwischen den einzelnen Bewegungen in den verschiedenen Koordinaten zur Ruhe kommen mußte, so beispielsweise an den Punkten 1, 2, 3 und 4 der Darstellung. Beispielsweise führt die erfindungsgemäße Verwendung künstlicher Koinzidenzsignale in einem Fall, in welchem der Manipulatorarm in Verbindung mit einem Stauchvorgang Verwendung findet, wobei er ein Teil nacheinander in eine Reihe von abgestuften Hohlräumen einer Matrize einführen muß, unter Verwendung des obengenannten Genauigkeitsgrades zu einer Zeitersparnis von Ö Sekunden, wobei der Vorgang normalerweise, d.h. unter Anhalten des Manipulatorarmes in den einzelnen programmierten Positionen, 40 Sekunden in Anspruch nehmen würde. Hinzu kommt, daß diese Zeitersparnis erzielt wird ohne Erhöhung der maximalen Bewegungsgeschwindigkeit des

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Armes in den einzelnen Koordinaten.

Es versteht sich, daß, obgleich die Darstellung der Fig. 15 nur einer zweidimensionalen Bewegung entspricht, der Manipulatorarm bzw. -greifer auch entsprechend programmiert werden kann, um räumlich gekrümmte Bewegungen zu vollführen. So könnte es beispielsweise sein, daß bei dem in Fig. 15 zweidimensional dargestellten Bewegungsablauf die Positionspunkte 1 und 2 mit voll ausgefahrenem Arm und die Punkte 3 und 4 mit voll eingezogenem Arm angelaufen werden sollen. In diesem Falle würde sich der Greifer in räumlich gekrümmten Bahnen bewegen, indem die Abweichungen in jeweils zwei Koordinaten zum Verschwinden gebracht werden, während bereits die Bewegung, entsprechend dem nächsten Programmschritt, in einer dritten Koordinate erfolgt.

Das zuletzt erwähnte Koinzidenzsignal für die geringste Genauigkeit kann für bestimmte Koordinaten auch bereits dann erzeugt werden, wenn noch Abweichungen von mehr als 25?» der jeweiligen Gesamtbewegung bestehen. Betrachtet man beispielsweise die Koordinate der Ausfahrbewegung, in Verbindung mit der eine zehnstellige Binärzahl auftritt, so wird man sich erinnern, daß in den Leitern 400 und 402 unterhalb der geringstwertigen Stelle des tatsächlichen, dem Kodierer 310 entstammenden Signals zwei Leerstellen auftreten. Demgemäß ist das Positionssignal letzten Endes ein 12-zifferiges. Da das Ausgangssignal für das Koinzidenzsignal mit der niedrigsten Genauigkeit, wie gesagt, von der elften Stelle des binären Abweichungssignals hergeleitet wird, sinkt die Spannung auf dem Leiter 604 von ihrem Maximalwert von -6 Volt ab, sobald das Abweichungssignal 50 % des größtmöglichen in dieser Koordinate unterschreitet. Demzufolge kann der Programmschrittwechsel auch bereits beim Erreichen von 50 % des vollen Hubes der Ausfahrbewegung stattfinden, so daß bei entsprechender Programmierung volle Kreise beschrieben werden können.

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Zu dem Signal aus dem Kodierer 324 für die Drehbewegung des Greifers treten ebenfalls zwei Leerstellen un-terlialb der geringstwertigen Stelle hinzu, so daß das gleiche auch hier gilt. Die Signale aus dem Kodierer 314 für die Hebe- bzw, Senkbewegung und dem Kodierer 322 für die Beugebewegung des Greifers sind 11-zifferig, so daß unterhalb der geringstwertigen Stelle immerhin eine Leerstelle auftritt. Auch liier wieder kann deshalb ein KGinzidenzsignal bereits dann'erzeugt werden, wenn 50 i° der programmierten Bewegung in diesen Koordinaten vollführt worden sind. Die Schaffung der obenerwähnten leerst eil en, wie z. B. derjenigen auf den leitern 400 und 402, "bringt es weiterhin mit sich, daß ein maximales Abweichungssignal auf dem leiter 604 für große Abweichungen in diesen Koordinaten erzeugt werden kann. Würden diese Leerstellen fehlen, dann wurden für die maximale Abweichung beispielsweise bei der Ausfahrbewegung binäre Ziffern "1" auf sämtlichen der Leiter S1 - S10 auftreten, die dennoch lediglich zu einer Spannung von —3 Volt auf dem Leiter 604 führen wurden.

Die Programmierung des manipulators mit der niedrigsten Genauigkeit hat ferner Vorteile, falls die Bewegung des Manipulatorarmes bzw., -greifers von außerhalb des Geräts erzeugten Signalen abhängig gemacht werden soll. Es sei beispielsweise angenommen, daß der Manipulatorarm bei der Bewegung vom Punkt 2 zum Punkt 3 in Pig· 15 einen externen Vorgang abwarten soll. In diesem Falle muß die Steuerung des Armes rechtzeitig ein ent- | sprechendes Signal empfangen, welches angibt, daß vor der Weiterbewegung ein Hindernis beiseite geräumt worden ist, welches zwischen den Punkten 2 und 3 durch die gestrichelte Linie Ö92 angedeutet ist. In diesem Falle wurde bei der Einspeicherung des Punktes 2 der geringste Genauigkeitsgrad festgelegt und gleichzeitig ein Abwartesignal für;diesen externen Vorgang eingegeben, welches gleichfalls auf der Speichertrommel gespeichert wurde. . Ist der Manipula torarm am Punkt bob¹ angelangt ₉ so erfolgt bereits der Wechsel des Programmschrittes zu demjenigen für Punkt

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wenn gleichzeitig das Signal auftritt, welches anzeigt, daß das Hindernis bei 892 beseitigt worden ist. Daraufhin bewegt sich der Arm entlang der Bahn 872 ohne wesentliche Verminderung seiner Geschwindigkeit. Tritt das letzterwähnte Signal nicht bereits auf, wenn der Arm im Punkt 868 angekommeqist, was bedeutet, daß das Hindernis bei 892 noch vorhanden ist, so setzt der Arm lediglich seine Bewegung bis zum tatsächlichen Erreichen des Punktes 2 fort, wo er zur Ruhe kommt. Tritt daraufhin das bislang noch ausstehende Signal auf, so setzt sich der Arm wieder in Bewegung in Richtung auf Punkt 3. D. h., daß der Arm seine Bewegung zum Punkt 3 ' zum frühestmöglichen Zeitpunkt beginnt, gleichgültig wann dieser auftritt» Dieser Arbeitsablauf ist besonders bedeutsam für den Fall, daß der Manipulator in Verbindung mit forlaufend betriebenen Pressen oder dgl. Verwendung findet, da dann Synchronismus mit dem Pressvorgang dadurch erzielt werden kann, daß das Freigabesignal jedesmal dann auftritt, wenn der Preßstempel hochgefahren ist. Auf diese Weise kann ein auf die herkömmlichen Sicherheits-Pressensteuerung, beispielsweise unter Verwendung von Lichtschranken, zugeschnittener Arbeitsablauf erzielt werden.

Die Potentiometer 804 für die Einstellung des gewünschten Genauigkeitsgrades werden vorzugsweise in dem Steuerungskasten 42 untergebracht und können durch ein Fenster 43 an der rechten Stirnseite des Steuerungskastens zugänglich sein. Wird in den Manipulator eine Folge von Bewegungen mit dem geringsten Genauigkeitsgrad einprogrammiert, wie in Verbindung mit Fig. 15 beschrieben, so wird der Abgriff des Potentiometers 840 zunächst auf Massepotential eingestellt. Dies bedeutet, daß das Abweichungssignal auf dem Leiter 604 bis ganz auf Massepotential absinken muß, bis ein Koinzidenzsignal am Ausgang des Schaltkreises Ö40 erhalten wird. Daher wird der Manipulatorarm präzise beispielsweise bis zum Punkt 2 geführt, in ähnlicher Weise, wie wenn die Ausführung dieses Programmsehrittes mit vollkommener Genauigireii. unter Verwendung des tatsächlichen Koinzidenz signal a

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vorgeschrieben worden wäre. Nach Beobachtung des Bewegungsablaufes des Manipulatorarmes unter dieser Bedingung kann der Einsteller des Geräts während nachfolgender weiterer Arbeitsspiele das Potentiometer 804 so verstellen, daß am Abgriff höhere und höhere Spannungswerte auftreten, die letzten Endes ein künstliches Koinzidenzsignal bei immer größeren Abweichungen vom Punkt 2 er-; geben. So kann der Einsteller den Punkt bestimmen, an welchem die gekrümmte Bewegung des Manipulatorarmes gemäß der Bahn 872 einsetzt, d. h., den Zeitpunkt, bei welchem der Programmschrittwechsel stattfindet. Diese Einstellung des Potentiometers 004 wird routinemäßig vorgenommen, um die Bewegung des lanipulatorarmes den jeweiligen Umständen hinsichtlich Bahn und Last anzupassen, <g so daß im Rahmen weiterer Umstände, die für den Ablauf maßgebend sein mögen, die größtmögliche Bewegungsgeschwindigkeit erzielt wird. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß der Einsteller das Relais 738 von Hand bedienen kann, und zwar über einen Schalter auf der Bedienungstafel 44, so daß der Arm zunächst mit einer gewünschten niedrigen Geschwindigkeit fahren kann, um dem Einsteller Gelegenheit zur kritischen Überwachung des Bewegungsablaufes und entsprechender Einstellung des Potentiometers 804 zu geben. , - -

In Fig. 13 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Steuerventile gezeigt, die für die Betätigung der Hydraulikzylinder zum Antrieb des Manipulatorarmes bzw. -greifers Verwendung finden. "Jj Beispielsweise kann das in Fig. 13 gezeigte Steuerventil das Steuerventil 1:86 für die Drehbewegung des Greifers sein, welches den Hydraulikzylinder 100 steuert. Die Hydraulikversorgung des Geräts ist hier generell mit dem Block 900 angedeutet. Diese Hydraulikversorgung liefert Druckflüssigkeit unter einem Druck von etwa 56,2 at durch die Leitung 902 zu dem Hauptgehäuse 902* des Ventils. Das gezeigte Ventil ist von derjenigen Art," die einen mit dem Hauptkolben koaxialen Steuerkolben mit Rückkopplungseffekt auf- ,

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weist. Die dem Gehäuse 9O2^f zugeführte Druckflüssigkeit gelangt über den Kanal 904 zu dem Hauptkolben 906 sowie, durch ein Filterelement 908, zu dem Steuerkolben 910. Die Wicklung 538' des VeiiiiiE besitzt die Gestalt einer langgestreckten Spule geringen Gewicht, ähnlich derjenigen an der Membran eines dynamischen Lautsprechers, sie befindet sich auf einem ebenso leichten Spulentrager 9111 der sie innerhalb eines ringförmigen Luftspaltes hält, der durch ein Magnetsystem mit einem ringförmigen Dauermagnet en '114 gebildet wird, welcher sich zwischen einem pilzförmigen Inrsnglied 916 und einem ringförmigen Außenglied 918 aus magnetisch leitendem Material befindet. Vorzugsweise hat die Wicklung 53Ö* einige hundert Windungen aus feinem Draht, welche auf die Außenseite des Spulenträgers 911 aufgebracht sind, der einen Durchmesser von etwa 50,8 mm besitzt. Die beiden Enden der Wicklung 53ö^f sind über flexible Drähte 922 und 924 an Anschlüsse 920 geführt. Der Spulenträger 911 ruht in seiner Mitte auf einer leichtgewichtigen Hülse 930, die ihrerseits durch zwei einander kreuzende, streifenförmige Tragelemente 928 getragen wird, deren äußere Enden von Bolzen 926 gehalten werden, die oben auf dem Auiienglied 918 des Magnetsystems auf einem Kreis mit einem Durchmesser von etwa 101,6 mm gehalten werden. Die Hülse 930 nimmt eine Einstellschraube 932 für die JNullposition des Steuerkolbens auf, die auf einem Ende eines Verbindungsstiftes 934 aufsitzt, dessen anderes Ende an dem Steuerkolben 910 anliegt, so daß der Steuerkolben eine zu dem in der Wicklung 538' auftretenden Strom im wesentlichen proportionale Auslenkung erfährt. Ein Stützrohr 936, welches lose im Inneren des Abschnittes 938 der Hülse 930 Aufnahme findet, besitzt eine Länge, die etwa 25 M geringer ist als diejenige des Verbindungsstiftes 934 und dient dazu, ein Ausknicken des Verbindungsstiftes unter verhältnismäßig großen Druckkräften zu verhindern.

Das soweit beschriebene elektrodynamische System wird durch Bolzen 940 in einigem Abstand von dem Gehäuse 902* gehalten, so

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daß eine robuste, einheitliche Konstruktion besteht, in welcher die Bewegung der Wicklung 538' und des Verbindungsstiftes 934 koaxial zu derjenigen der beiden Kolben 906 und 910 erfolgt.

Die beiden in beiden Richtungen durchströmten Austrittskanäle 942 und 944 innerhalb des Gehäuses 902' stehen über die Leitungen 196 und 19Ö mit dem Hydraulikzylinder 100 in Verbindung, so daß dessen Kolben 102, je nach der Stellung des Hauptkolbens 906, von beiden Seiten beaufschlagt werden kann. Die flexiblen Tragelemente 928 dienen dazu, die Wicklung 538' in einer neutralen Position innerhalb des luftspaltes 912 zu halten, wobei, die Schraube 932 so .eingestellt werden kann, daß i| dabei, d. h., solange die Wicklung 538' nicht stromdurehflossen ist, die optimale Position des Steuerkolbens 910 und des Hauptkolbens 90*6 erhalten wird. Die Wicklung 538' kann bei maximalem Stromdurehgang eine Bewegung von etwa 2,8 mm nach beiden Seiten aus ihrer neutralen Stellung erfahren, so daß der Antrieb des Steuerkolbens 910 verhältnismäßig langhubig ist. Auf diese Weise spricht das Steuerventil sehr rasch' an, wobei etwa 30 oder mehr Arbeitsspiele pro Sekunde erfolgen können. Damit kann auch der Manipulatorarm bzw. -greifer rasch bewegt und seiner programmierten Position zugeführt werden. Weiterhin ermöglicht der langhubige Antrieb des Steuerkolbens 910 die Verwendung einer unmittelbaren hydraulischen Rückkopplung zwischen dem Hauptkolben 906 ä und dem Steuerkolben 910 ohne Vermittlung außenliegender mechanischer Verbindungsglieder.

Die Zone 950 des Hauptkolbens stellt eine ringförmige ■ Dif.ferentialflache äar₉ die genau halb so groß wie die Fläche der Zone 952 istο 'Demzufolge wird sich der Hauptkolben 906 beim ■Auftreten eines Bruckimterschiedes sojlange bewegen, bis in der Druckkammer 954 §@τβΛο -die Hälfte des Spaisedruckes herrscht? so daß δΒ,πη öics Kräfte in den Zonen 950 und 952 einander aufheben,, Wird sin Strom alt einer bestimmten Größe und Polarität durch

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BAD

die Wicklung 53b¹ * hindurchgeführt, so verschiebt diese sich gegenüber ihrer neutralen Stellung zusammen mit dem Steuerkolben 910 in entsprechendem Maße. Die daraus resultierende Druckänderung in der Kammer 954 führt zu einem Druckunterschied an dem Hauptkolben, der sich infolgedessen in entsprechender Sichtung verschiebt, bis sich die Kräfte in den Zonen 950 und 952 erneut das Gleichgewicht halten und der Druck in der Kammer 954 wieder die Hälfte des Speisedrucks beträgt. Daher folgt der Hauptkolben 906 sehr genau den Bewegungen des Steuerkolbens 910, die sich ihrerseits durch die Größe und Richtung des Stromes in der Wicklung 538' bestimmen. Auf diese Weise tritt durch die Kanäle 942 und 944 Druckflüssigkeit ein und aus nach Maßgabe des der Wicklung 53Ö^J zugeführten Stromes. Erlischt der Strom in der Wicklung 538', so führen die als Federn wirkenden Tragelemente 92Ö die Wicklung in ihre neutrale Stellung zurück. Ein Stromdurchgang durch die Wicklung in umgekehrter Richtung führt zu einer Auslenkung derselben ebenfalls in umgekehrter Richtung aus der neutralen Stellung, welcher der Steuerkolben 910 und mit diesem auch der Hauptkolben 906 folgt.

Vorzugsweise wird die Abhängigkeit des Durchsatzes des Steuerventils von dein Strom in der Wicklung 53ο¹· so gestaltet, daß sie einer quadratischen Gesetzmäßigkeit folgt, d. h., daß bei kleinem Abweiehungssignal das Ventil verhältnismäßig unempfindlich reagiert. So kann der Einfluß kleiner Störsignale, wie sie beispielsweise durch Stromschwankungen, Temperaturänderungen und dgl. auftreten, auf den Arbeitsablauf ausgeschaltet werden. Die quadratische Gesetzmäßigkeit hat weiterhin den Vorteil, daß sich die Hystei'ess nicht bsmerkbar machen kann, die bei den Bewegungen der WieVliiSg 53B^f Ixnarhalb des Luftspaltes 912 unvermeidlich auftritt» Hinan kor^nt, daß die Kombination aus Steuerkolben und Haup zkc" '.v-en i-■ "-^ ii.Vl^nls ::α cleu Auscrittskanälen 942 und 944 des

.in der Wicklung 538' nicht mindestens 5 f° seines Maximalwertes erreicht hato Die dazu vorhandene Überdeckung stellt überdies sicher, daß nur ein sehr geringer Leckfluß in- dem Ventil auftritt, der wiederum zu einer sehr geringen Geschwindigkeit führt, mit der sich der Kolben des gesteuerten Hydraulikzylinders unter Belastung gegenüber dem eingestellten Wert verlagert, selbst wenn das Gerät still- · gesetzt ist» Demgemäß ändert sieli die Position des Manpulatorarmes bzw. -greif ers praktisch nicht märend des liichtgebrauches.

Die Abhängigkeit des Durchsatzes von dem zugeführten Strom nimmt vorzugsweise einen Verlauf* wie er in Fig. 17 dargestellt ist. Aus dieser Figur ist zu erkennen, daß die betreffende Kurve ■ 960 erst bei 5 f° des maximalen Stromes die Abszisse verläßt, um Ij sodann einer quadratischen Gesetzmäßigkeit zu folgen. Eine solche Charakteristik wird vorzugsweise dadurch erhalten, daß den Auslaßöffnungen am Beginn der Kanäle 942 und 944, wie in Pig. ,16 gezeigt, eine dreieckige Form gegeben wird· Die jeweilige Steuerkante des Hauptkolbens ist in Fig. 16 durch die gestrichelte Linie 964 angedeutet.. Sie liegt normalerweise außerhalb des Dreiecks auf der Seite dessen Scheitels A¹, so daß in diesem Falle kein Teil der Öffnung freigelegt ist. Es leuchtet ein, daß sich der freigelegte Bereich im Quadrat mit der Bewegung des Kolbens 906 ändert. Da die beiden Kanäle 942 und 944 in beiden Riehtungen durchströmt werden, erscheint es zweckmäßig, die Austrittsöffnungen in Wirklichkeit raombisch auszubilden, um die quadratische Gesetzmäßigkeit für g beide Bewegungsrichtungen der Kolben zu erhalten. . -

Obgleich die Obenbeschriebene quadratische Gesetzmäßigkeit des Steuerventils vom Gesichtspunkt der Ausschaltung von Fehlern bei niedrigen Steuerströmen sowie des Hystereseeffekts wünschenswert ist, verlangt die ebenso wünschenswerte Verzögerungscharakteristik des Armes bzw. Greifers eine umgekehrte Gesetzmäßigkeit. Aus diesem Grunde wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung das aus den jPunktlonserzeugungsschaltungen

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ORJQiN INSPECTED

60b, 612, 616, 620, 625, 62Ö und 630 (Fig. 10) gewonnene analoge Abweichungssignal so geformt, daß es nicht nur die obenerwähnte quadratische Gesetzmäßigkeit kompensiert, sondern darüber hinaus die gewünschte Gesetzmäßigkeit für die Verzögerung ergibt. Nach Fig. 1Ö ist die gewünschte Verzögerungsgesetzmäßigkeit eine solche, bei welcher die Geschwindigkeit, die zunächst gemäß der horizontalen Linie 966 eine gleichmäßige sein soll, von einem bestiüjnten Zeitpunkt 9öb ab gemäß der Linie 970 linear bis auf den Wert null abfällt, der im Zeitpunkt 972 erreicht wird. Die gerade Linie 970 gibt eine konstante Verzögerung an, womit für die Verzögerung der Bewegung die geringste Zeit erforderlich wäre.

Der soweit beschriebene Manipulator ist so ausgelegt, daß er Beschleunigungen -and Verzögerungen von etwa 2g, d. h. 19,63 m/s , zuläßt. Es wäre nun wünschenswert, daß die tatsächliche Verzögerung diesem Wert nahekommt, ohne ihn zu irgendeinem Zeitpunkt zu überschreiten, Da dem Manipulator jedoch gewisse Federungs- sowie Trägheitseigenschaften eigen sind und sowohl die für den Antrieb verwendete Druckflüssigkeit als auch die Stahlteile des lv.anipulators etwas kompressibel sind, muß die durch das Ausgangssigiial des Digital-Analog-Umsetzers vorgeschriebene Verzögerung etwas kleiner als der obige Wert gewählt werden. Weiterhin unter Betrachtung von Fig. 13, wobei nunmehr auf der Abszisse Positionen, d. h. strecken bzw. Winkel, je nach der betrachteten Bewegungskoordinate, aufgetragen sind, sei angenommen, daß die Geschwindigkeit zunächst einen konstanten Wert besitzt, der durch die horizontale Linie 974 angegeben wird, während sich der Arm bzw. Greifer dem programmierten Punkt 972' nähert, der zum Zeitpunkt 972 erreicht werden soll. Vom Punkt 96Ö¹ ab, der mit dem Zeitpunkt 968 zusammenfällt, sinkt das Abweichungssignal von seinem maximalen Wert ab, und auch die Geschwindigkeit des Armes bzw. Greifers vermindert sich gemäß der Kurve 976. Bei angenommener konstanter Verzögerung stellt die Kurve 976 eine solche 4. Grades dar. Dies bedeutet, daß aus der Überlagerung dieser Charakteristik mit derjenigen des Durchsatzes eine Kurve zweiten Grades erhalten wird, d. h. eine solche, die dem

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idealen Geschwindigkeitsverlauf gemäß Linie 970 entspricht. Indessen ist, wie oben erwähnt, eine solche ideale Charakteristik nicht möglich auf Grund der dem Manipulator innewohnenden Eigenschaften,. In Wirklichkeit hat die mit Hilfe der erwähnten Funktionserzeugungsschaitungen erhaltene Verzögerungscharakteristik, welche durch die Kurve 976 wiedergegeben wird, eine Form, die mit einer Potenz von etwa 3>5 sich der obengenannten Kurvenform nur stark annähert. Wird dieser Charakteristik die quadratische Gesetzmäßigkeit nach Fig. 17 überlagert;, so entsteht eine Kurvenform, deren Potenz etwa 1,75 beträgt. Eine solche Charakteristik bringt die Bewegung in einer jeden Koordinate immerhin in sehr kurzer Zeit zum Abschluß ohne Überschreitung der konstuktionsbediiigten Grenzen des «Geräts. Selbst wenn ein normales, linear ansprechendes Steuerventil Verwendung fände, sollte die Kurve 976 noch eine Exponential^kurve sein, allerdings mit dem Exponenten 1,75 anstatt 3,5 j um den gewünschten Endpunkt in gleich kurzer Zeit zu erreichen. Erhielte Kurve 976 eilen geraden Verlauf, wie bei herkömmlichen Manipulatorsteuerungen, so würde die hierzu erforderliche Zeit beträchtlich größer sein.

Folgt die Verzögerung, wie beschrieben, einer Exponentialkurve, so kann dieselbe noch dazu in Verbindung mit Steuerventilen für sehr unterschiedliche Durchsätze Anwendung finden. Daher kann dieselbe Kombination von Steuerventil und analogem Abweichungssignal für Koordinaten vorgesehen sein, die sehr unterschiedliche Antriebs-, leistungen erfordern. Beispielsweise mag der Antrieb für die f

Schwenkbewegung einen Durchsatz von 60,5 Liter pro Minute zur Erreichung der maximalen Schwenkgeschwindigkeit erfordern, wo hingegen für die maximale Geschwindigkeit bei der Greiferbeugebewegung nur etwa 15,15 Liter pro Minute benötigt werden. Die Verwendung der gleichen Steuerventile erfordert dann nur, daß die Dämpfungspotentiometer 688 (Fig. 11) in Verbindung mit einem jeden Servoverstärker 690 entsprechend eingestellt werden.

Wie vorausgehend geschildert, befinden sich die Einspei-

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cherungssteuerschaltungen 306 vorzugsweise innerhalb einer tragbaren Vorrichtung, die über ein flexibles Kabel mit dem Steuerungskasten 42 in Verbindung steht, um es dem Einsteller zu ermöglichen, die Steuerung von jedem gewünschten Standort aus vorzunehmen, von dem er den Bewegungsablauf des Maripulatorarmes bzw. -greifers während der Einspeicherung überwachen kann.

Eine bevorzugte Ausführungsform für die tragbare Einspeicherungssteuervorrichtung ist in den Figuren 19 bis 21 wiedergegeben. Ihr Gehäuse 980 ist pistolenartig gestaltet und weist einen Schaftteile 982 sowie einen Griffteil 984 auf. Vorzugsweise ist die Form des Schaftteiles derjenigen einer Abdeckung angeglichen, die normalerweise den Arm 50 umschließt, so daß der Einsteller visuell darin unterstützt wird, die einzelnen Khöp^fe auf dem Schaftteil der Vorrichtung dem jeweiligen Effekt an dem Manipulatorarm zuzuordnen. Der Griffteil 984 ist mit einem Abzug 986 ausgerüstet, mit dem ein Schalter 371 in einer jeden der Einspeicherungssteuersehaltungen 374, 382, 384, 386 und 388 (Fig. 6) geschlossen werden kann, der in der Verbindung der jeweiligen Potentiometer 370 und 372 mit Masse liegt. Der Schalter 371 ist normalerweise offen, so daß kein Spannungssignal zu den Steuerventilen der einzelnen Koordinaten gelangt. Wird jedoch der Abzug 986 betätigt, so werden sämtliche Schalter 371 geschlossen, wodurch die Schaltungen 374, 382, 384, 386 und 308 in Tätigkeit treten, Auf diese Weise lassen sich durch den Abzug 986 unerwünschte Bewegungen in allen Koordinaten für den Fall unterbinden, daß die Vorrichtung etwa in solcher Weise abgelegt wird, bei der irgendwelche ihrer Druckknöpfe zufällig betätigt werden.

Der Druckknopfschalter 376 für die Ausfahrbewegung innerhalb der Steuerschaltung 374 (Fig_e 6) befindet sich an der rückseitigen Stirnwand des Schaftteils 982, während der Druckknopfschalter 38O für die Einziehbewegung an der vorderen Stirnwand

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untergebracht ist. Entsprechende Pfeile 990 und 992 auf der Oberseite des Schaftteile- informieren den Einsteller -über die Richtung, in welcher sich der Greifer bewegen wird, wenn einer dieser beiden Schalter ^betätigt wird.

In ähnlicher Weise sind BrucMoiopfschalter' 994 und 996 auf der Ober- bzw. der Unterseite des Schaftteils vorgesehen, die der Einspeicherungssteuersclialtung 384 für die Hebe-Senkbewegung angehören« Viteitere Druckknopf schalt er 998 und 1000 auf der Oberbzw. Unterseite des Schaftteils 982 dienen zur Steuerung der Beugebewegung des Greifers« Druckknopfschalter 1010 und 1012 zu beiden Seiten im vorderen Abschnitt des Griffteils dienen zur Steuerung der Greif erdrehbewegung in den durch die Pfeile 1002 und 1004 angegebenen l&chtungen* Schließlich sind Druckknopfschalter 1014 und 1016 zu "beiden Seiten etwa in der .Mitte des Schaftteils zur Steuerung der Schwenkbewegung des Armes um die vertikale Mittelachse der Säule .61 vorgesehen, deren Richtung durch die Pfeile 1006 und 1008 angegeben wird. Wie aus den Figuren 19 und 20 klar ersichtlich, liegen alle Druckknöpfe innerhalb Ausnehmungen des Schaftteils 9Ö2, um eine unbeabsichtigte Betätigung eines falschen Knopfes während des Einspei-cherungsvorganges auszuschließen.

Auf der Oberseite des Schaftteils befindet sich im übrigen ein Einstellknopf 1020 für den zu wählenden Genauigkeitsgrad, der M bestimmt, ob der Wechsel,des Programmschrittes in dem Pufferspeicher 392 durch das tatsächliche Koinzidenzsignal oder durch eines der beiden "künstlichen" Koinzidenzsignale herbeigeführt werden soll. Mit dem Knopf 1020 wird der Genauigkeitsstellschalter (Figo β) betätigt, dessen beweglicher Schaltkontakt mit Masse verbunden ist. Die auf dem Griffteil angegebenen Schaltpositionen entsprechen denjenigen aus Eig. 6«,

Weiterhin befinden sich auf der Oberseite des Griffteils

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0 0 9 8 3 9719 6 3

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9Ö2 zwei Betätigungsknöpfe 1022 und 1024 für die Betätigung der Greifvorrichtung. Einer dieser Knöpfe wirkt auf den behälter 307 (Fig. 6), durch den der Leiter 391 an Masse zu legen ist, der andere zur Steuerung eines weiteren Schalters für den Fall, daß eine besondere Greifvorrichtung die Betätigung durch zwei Luftzylinder erforderte

Sind die Druckknopfschalter zur Steuerung der Bewegungen in den einzelnen Koordinaten hinreichend lange Zeit betätigt worden, um den Manipulatorana bzw, -greifer in die gewünschte Position zu führen, ist weiterhin der Einstellknopf 1020 in die Stellung für den geeigneten Genauigkeitsgrad gebracht worden, mit welcher die Bewegung des Armes bzw. Greifers auf den betreffenden Programmpunkt erfolgen soll, und ist schließlich auch der Greiferbetätigungsknopf 1022 bedient worden, um ggf. die Greifvorrichtung zu schließen, so wird der Druckknopfschalter zur Auslösung des Aufzeichenvorganges betätigt, worauf sämtliche erforderlichen Informationen zu dem Schieberegister 366 übertragen werden, um auf der Speichertrommel 300 aufgezeichnet zu werden.

Die gezeigte Vorrichtung ist schließlich noch mit einem Druckknopf 1026 versehen, der einen sog. Schnellaufschalter 3Ö9 (Fig. 6) betätigt. Mit dem Schließen dieses Schalters gelangt eine höhere Spannung an die Potentiometer sämtlicher Einspeicherungssteuerschaltungen, wie z. B. die Potentiometer 370 und 372, auf Grund derer sich der Manipulatorarm bzw. -greifer während des Einspeicherungsbetriebes rascher der gewünschten Position zubewegt.

Alle Leiter für die obenbesohriebenen Vorgänge bei der Einspeicherung sind in einem Kabel 102Ö zusammengefaßt, welches die Einspeicherungssteuervorrichtung mit dem Steuerungskasten 42 des Manipulators verbindet. Vorzugsweise kann das Kabel mit-

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tels einer Steckverbindung "bei 51 (Pig· 1) nur während des " Einspeicherungsbetriebes an den Steuerungskasten angeschlossen werden. . '

Zurückkommend auf die Funktionserzeugungsschaltungen 6Ö8, 612, 616, 620, 625, 628'und 630 des Digital-Analog-Umsetzers 456, die zur Erzielung der gewünschten Verzögerungscharakteristik nach-Fig. 17 dienen, sei noch erwähnt., daß die Widerstände 642 aller dieser Schaltungen einen Wert von beispielsweise 75 Kiloohm mit Ausnahme desjenigen in der Funkt ions erz eugungs schaltung 630 haben können, welcher in diesem Falle einen Wert von 15 Kiloohm besitzt. Die Widerstände 650 aller .Funkti ons erz eugungs schal tungen können einen Wert von. 110 Kiloohm aufweisen, außer im Falle der Schaltung 630, bei welcher dieser Wert bei 27 Kiloohm liegt. Der Widerstand 632 kann einen Wert von 6,2 Kiloohm erhalten. Diese Werte sind jedoch, ebenso wie vielerlei andere Einzelheiten des hier beschriebenen Beispiels, keineswegs bindend.

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Claims (1)

1. fcünchan, 18. März 1970

   Patentansprüche

   Programmgesteuerter Manipulator mit einem in verschiedenen Koordinaten beweglichen Arm und ggf. daran vorgesehenem Greifer, deren Bewegung nach Maßgabe eines digitalen Steuersignals und eines der jeweiligen tatsächlichen Position des Armes bzw. Greifers entsprechenden digitalen Positionssignals für j.ede Koordinate erfolgt, das mit dem Steuersignal verglichen wird, um aus diesem Vergleich ein Abweichungssignal zu erhalten, auf Grund dessen der Antrieb des Armes bzw. Greifers in einer Richtung erfolgt, die geeignet ist, die ermittelte Abweichung zu verringern, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vergleichsschaltung (422) der Reihe nach verschiedene Steuer- und Positionssignalkom:binationen zugeführt erhält, die den Bewegungen in den verschiedenen Koordinaten entsprechen, und daß die aus dem Vergleich erhaltenen Abweichungssignale während des jeweiligen AbfrageIntervalls, in dem das betreffende Steuer- und Positionssignal an der Vergleichsschaltung anliegen, Steuerschaltungen (472 - 48O) für die Steuerung des Antriebes in den betreffenden Koordinaten zugeführt werden.

   2- Manipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der Abweichungssignale zu den Steuerschaltungen (472 - 48O) nur während des letzten Teiles des jeweiligen Abfrageintervalls erfolgt.

   3. Manipulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Vergleichsschaltung (422) erhaltene Abweichungssignal ein digitales ist, welches der numerischen Differenz zwischen dem Steuersignal und dem Positionssignal entspricht, und daß dieses digitale Abweichungssignal vor Zuführung zu den Steuerschaltungen (472 - 480) in ein analoges umgewandelt wird.

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   4, Manipulator nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Digital-Analog-Umsetzer (456) eine Ketten- .,, schaltung (590 - 596) mit einer Anzahl Glieder aufweist, denen einzelne Ziffern des digitalen Abweichungssignals über einzelne Leiter (SI - S11) zugeführt werden, und daß das > analoge Abweichungssignal aus den Ausgangssignalen jeweils mehrerer Glieder* der Kettenschaltung gewonnen wird. -

   5. Manipulator nach Anspruch 4» dadurch- gekennzeichnet, daß die Vergleichsschaltung (422) ein erstes Aufgangssignal, wenn eines der beiden miteinander verglichenen Signale größer ist als das andere, sowie ein zweites Ausgangssignal liefert,wenn alle Ziffern des digitalen Abwei- % chungssignals null sind, und daß von diesen beiden Ausgangssignalen eine Richtungssteuerschaltung (s. B. 532', 540', 542', 544, 546) gesteuert wird, die ihrerseits die Bewegungsrichtung des Armes (50) bzw* Greifers (7ö) in der betreffenden Koordinate bestimmt. .

   6o- Manipulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e η η ζ e i eh.net , daß, nachdem das Abweichungssignal einen bestimmten Wert unterschritten hat, ein sog» , künstliches Koinzidenzsignal erzeugt werden kann, durch welches das digitiale Steuersignal für den nächsten Programmschritt abgerufen wird, so daß der Arm (50) bzw» Greifer (7ö) m bereits der neuen Position zugeführt wird, noch ehe die vorausgehende erreicht ist. -

   7. Manipulator nach Anspruch 6, dadurch ge ken η zeich-η e t , daß das künstliche Koinzidenzsignal bereits auftreten kann,, während das Abweichungssignal noch einen Wert hat, der einer Entfernung in der Größe eines beträchtlichen Prozentsatzes, beispielsweise 25 1° oder gar 50 °/ö_f der Gesamtbewegung des Armes (50) bzw. Greifers (7ö) in der betreffenden Koordinate entspricht*

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   8. Manipulator nach, einem der vorhergehenden Ansprüche, einschl. Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß das analoge Abweichungssignal eine Geschwindigkeit-ZWegcharakteristik in Gestalt einer Exponentialkurve aufweist (Pig. 1Ö).

   9. Manipulator nach Anspruch Ö, dadurch gekennzeichnet» daß der Antrieb des Armes (50) bzw. Greifers (7ö) hydraulisch unter Vermittlung von Steuerventilen (174, 182 - 186) erfolgt, die eine zu der Charakteristik des analogen Abweichungssignals, (Fig. 1b¹) im wesentlichen in/verse Steuercharakteristik (Fig. 17) aufweisen,

   10. Manipulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet _t daß der Antrieb des Armes (50) bzw. Greifers (78) hydraulisch unter Vermittlung von Steuerventilen (174, 1Ü2 - 186) erfolgt, die eine quadratische Steuerfunktion aufweisen (Fig. 17).

   11. Manipulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Antrieb des Armes (50) bzw. Greifers (7ö) durch einen damit verbundenen Hydraulikzylinder (z. B. 10ü) für eine jede Koordinate erfolgt und daß das zugehörige Steuerventil (z. B. 186) ein Zweiwegeventil mit einem Hauptkolben (906) und einem darin geführten, koaxialen Steuerkolben (910) ist, daß der Hauptkolben den Zufluß zu beiden Enden des angeschlossenen Hydraulikzylinders steuert und daß koaxial zu dem Steuerkolben ein topfförmiges Magnetsystem (914 - 910) ortsfest angeordnet ist, in dessen Luftspalt (912) eine mit dem Steuerkolben verbundene Wicklung (538') untergebracht ist, welcher das Abweichungssignal als bipolares Analogsignal zugeführt wird.

   12. Manipulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß er eine tragbare und mit einem flexiblen Kabel (1028) angeschlossene Einspeicherungs-

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   steuervorrichtung (Figuren 19 - 21) aufweist, welche, vorzugsweise in sinnfälliger Anordnung, alle wesentlichen Bedienungselemente (376, 380, 994 - 1000, 1010 - 1016, 1022 - 1026) für die manuelle Steuerung des Armes (50) "bzw. Greifers {78) während des Einspeichervorganges sowie für die Auslosung der Aufzeichnung einer jeden damii; eingestellten !Position und die Wahl des Genauigkeitsgrades trägt, mit dem die jeweilige Position in dem nachfolgenden Betrieb angefah-^ ren werden soll*

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