DE2234759C3 - Programmsteuerung für einen in einer Fließbandfertigung anwendbaren ortsfesten Manipulator - Google Patents

Description

Aus der US-PS 35 43 910 ist bereits eine Programmsteuerung nach Gattungsbegriff bekannt, bei der seitens des Werkslückpositionssignals unter Vermittlung eines aufwendigen elektromechanischen Transformationssystems Korrektursignale gewonnen werden, die den aus entsprechenden Codierern stammenden Positionssignalen für die augenblicklichen tatsächlichen Positionen des Manipulatorarmes in den einzelnen Koordinaten überlagert werden. Auf diese Weise kann ein Programmschrittwechsel erst dann erfolgen, wenn die daraus resultierenden korrigierten Positionssignale mit vorgegebener Genauigkeit zum Verschwinden Manipulatorarm sind. Damit wird zwar die Ausführung von Verrichtungen an beständig weiterlaufenden Werkstücken ermöglicht, ohne daß es hierzu einer Mitführung des gesamten Manipulators mit entsprechenden Geleisen usw. bedarf, jedoch ist die betreffende Verfahrensweise aufwendig und entsprechend störanfällig. Zudem werden durch das elektromechanische Transformationssystem zwangsläufig Ungenauigkeiten und Ungleichförmigkeiten im Bewegungsablauf eingeführt, die sich in Bahnabweichungen, Vibrationen u. dgl.

äußern können.

Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, auf einfache Weise eine genauere und flüssigere Arbeitsweise eines feststehenden Manipulators in Vc bindung mit beständig daran vorbeilaufenden Werkstücken zu ermöglichen. Diese Aufgabe ist durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Abgesehen von dem auch bereits bei der bekannten Vorrichtung iiii Prinzip vorhandenen Signalgeber in

Verbindung mit der Fördereinrichtung bedarf die Erfindung im Grunde keinerlei zusätzlicher Einrichtungen neben einer herkömmlichen Manipulatorsteuerung, insbesondere keines besonderen Transrormationssystems, da bei ihr die Berücksichtigung der Bewegungen der Werkstücke einfach durch das Programm selbst erfolgt Dazu werden die betreffenden Bewegungsinkremente des Werkstücks zweckmäßigerweise zusammen mit den entsprechenden Positionen des Manipulatorarmes in einem Programmspeicher aufgezeichnet.

Die erfindungsgemäße Programmsteuerung erlaubt es, zum nächsten Programmschritt unter Umständen bereits dann überzugehen, wenn noch Abweichungen in den einzelnen Bewegungskoordinaten des Manipulators gegenüber der jeweiligen programmierten Position vorhanden sind, um einen flüssigen Bewegungsablauf zu gewährleisten. Treten solche Abweichungen beim Übergang zum nächsten Programmschritt auf, so wird der Manipulatorarm dann einfach mit entsprechend vergrößerter Geschwindigkeit der neuen Position zustreben.

Die Verwendung eines auf Grund eines Vergleichs zwischen aufgezeichneten und gegenwärtig anfallenden Positionssignalen gewonnenen Koinzidenzsignals zum Abruf des jeweils nächsten Programmschritts ist im einzelnen in der DE-OS 20 12 858 beschrieben. Dort ist auch bereits angegeben, daß ein sog. künstliches Koinzidenzsignal schon vorzeitig, noch vor Erreichen der durch den gegenwärtigen Programmschritt vorgegebenen Position erzeugt werden kann, um einen flüssigen Bewegungsablauf zu erhalten. Hierbei handelt es sich jedoch allein um einen Vergleich der Positionssignale für den Manipulatorarm, und zwar für sämtliche Bewegungskoordinaten desselben. Irgendein Werkstückpositionssignal, wie im Falle vorliegender Erfindung, tritt dabei nicht auf.

Zwar ist es aus der US-PS 33 06 471 auch bereits bekannt, einen Programmschritt durch ein von einem Signalgeber in Verbindung mit einem kontinuierlich laufenden Förderband stammendes Signal abzurufen, doch geht es hierbei lediglich um den ersten Schritt des betreffenden Programms, welches des weiteren vorsieht, das Werkstück von der erwähnten Fördereinrichtung abzunehmen, in eine Arbeitsstation zu überführen, von dieser wieder zu entnehmen und auf eine zweite Fördereinrichtung aufzugeben, worauf der Manipulatorarm in seine Ausgangsstellung zurückkehrt. Das Problem einer Synchronisierung des Arbeitsablaufes mit der Bewegung einer Fördereinrichtung stellt sich hierbei ebensowenig wie im Falle der vorgenannten DE-OS 20 12 858.

Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung an, die nachfolgend in Verbindung mit ihren speziellen Vorteilen anhand der Figuren im einzelnen beschrieben sind. Von diesen zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Schemaansicht eines entsprechenden Manipulators in Verbindung mit einem Werkstück auf einem fortlaufend antreibbaren Fließband, wobei der Manipulator eine Reihe von Punktschweißungen zu verrichten hat,

F i g. 2 ein Schema entsprechend einer Draufsicht der Anordnung aus F i g. 1, aus dem die einzelnen Positionen des Manipulatorarmes und des Fließbandes hervorgehen, während der Manipulator nach einem bestimmten Modus programmiert wird,

F i g. 3 eine generelle Blockdarstellung der Steuerung des Manipulators aus Fig. 1 bei Betrieb in seinem Arbeitsmodus,

F i g. 4 eine mehr ins einzelne gehende Blockdarstellung der Steuerung nach F i g. 3 und

F i g. 5 Einzelheiten eines Alarmschaltkreises aus F i g. 4 samt davon u. a. gesteuerten Antnebsmitteln des Manipulators.

Das in Fig. 1 generell mit 1000 bezeichnete Fließband trägt eine Anzahl Kraftfahrzeugkarosserien 1002, von denen in der Figur nur eine zu sehen ist, vorbei an einer Gruppe erfindungsgemäßer ortsfester Manipulatoren 1004, von deren einem nur das Ende seines Armes dargestellt ist.

Die Karosserien 1002 liegen in dem gezeigten Fall auf einzelnen Schlitten 1006 auf, die mit einem seitlich hervortretenden Anschlag 1008 ausgestattet sind. Jede Karosserie ist auf ihrem Schlitten ebenfalls durch Anschläge positionsgenau festgelegt Während sich die Schlitten 1006 entlang der Bahn des Fließbandes bewegen, kommt der Anschlag 1008 an dem Ende 1010 eines Steuerhebels 1012 zur Anlage, der schwenkbar auf einem Lagerstück 1014 gelagert ist Das Lagerstück 1014 gleitet auf einer Führungsschiene 1016, die, fest angebracht, an dem Fließband 1000 entlangläuft. Normalerweise liegt das Lagerstück 1014 an einem Anschlag 1018 eines einstellbaren Anschlagträgers 1020 an, der ebenfalls auf der Führungsschiene 1016 sitzt und auf dieser in jede gewünschte Anfangsstellung in bezug auf die Längsrichtung des Fließbandes gebracht werden kann, in der er festiegbar ist

Trifft der Anschlag 1008 auf dem Ende 1010 des Hebels 1012 auf, so gleitet das Lagerstück 1014 fortan auf der Führungsschiene 1016 entlang und führt dabei das obere Trum einer Antriebskette 1022 mit sich, die mit ihm verbunden ist und über ein Kettenrad 1024 läuft. Das Kettenrad 1024 steht über eine Hilfskette 1026 mit der Eingangswelle 1027 eines Codierers in Verbindung, der generell mit 1028 bezeichnet ist. Der Codierer 1028 kann denjenigen entsprechen, die für die verschiedenen Steuerkoordinaten des Manipulators 1004 vorgesehen sind, indem er wie diese ein fortwährend veränderliches digitales Ausgangssignal entsprechend der absoluten Position beispielsweise des Lagerstücks 1014 liefert, wenn dieses sich auf die angegebene Weise synchron mit dem Fließband 1000 bewegt.

Der Codierer 1028 liefert ein digitales O-Signal, solange das Lagerstück 1014 an dem Anschlag 1018 anliegt, und während sich das Lagerstück entlang der Bahn des Fließbandes mit einer Karosserie 1002 bewegt, entsteht in dem Codierer 1028 ein digitales Ausgangssignal, das in jedem Augenblick die genaue Position der Karosserie gegenüber dem festen Anschlag 1018 angibt.

Dieses digitale Codierer-Ausgangssignal wird nun

erfindungsgemäß zur Steuerung des Manipulatorarmes ausgenützt, so daß dieser gegenüber dem betreffenden Karosserieteil, nachdem der Manipulator programmiert wurde, einen vorbestimmten Weg beschreibt, beispielsweise um eine Serie von Punktschweißungen auszuführen. Zu diesem Zweck ist der Manip'ilatorarm mit einer Schweißpistole 1029 ausgestattet, die ein Paar Schweißelektroden 1030 und 1032 trägt Die Schweißpistole 1029 ist am Ende des Manipulatorarmes um eine Längsund Querachse schwenkbar angeordnet. Die Schweißelektrode 1032 kann unter Vermittlung eines pneumatischen Arbeitszylinders beweglich sein, dessen Betätigung durch Druckluft über die Schläuche 1033 und 1035 erfolgt Bewegt sich der Kolben des betreffenden Arbeitszylinders in einer Richtung, so klemmen die Elektroden 1030 und 1032 die dafür vorgesehene Zone der Karosserie 1002 zwischen sich ein, worauf eine

elektrische Punktschweißung vermittels eines Schweißstromes erfolgen kann, der durch — ebenso wie die Schläuche 1033 und 1035 von oben kommende — Kabel 1034 zugeführt wird.

Wenn sich die betreffende Karosserie 1002 an dem Manipulator vorbeibewegt hat und durch diesen Manipulator die gewünschte Folge von Punktschweißungen ausgeführt wurde, ist es erforderlich, das Lagerstück 1014 an den Anschlag 1018 zurückzuführen, damit der Codierer 1028 beim Eintreffen der nächsten Karosserie, wenn der zugehörige Anschlag 1008 auf dem Lagerstück 1014 auftrifft, wiederum ein für die Steuerung des Manipulatorarmes geeignetes Synchronisiersignal liefern kann. Aus diesem Grund ist zum Eingriff mit dem Ende 1036 des Steuerhebels 1012 ein Nocken 1038 an einem Nockenträger 1040 vorgesehen, der wiederum auf der Führungsschiene 1016 angeordnet und in irgendeine gewünschte Abschlußstellung auf dieser einstellbar ist. Das obere Trum der Antriebskette 1022 und das damit verbundene Lagerstück 1014 werden durch einen Schlupfmotor, d. h. einen Motor mit begrenztem Drehmoment, 1042, der über eine Antriebskette 1044 und ein Kettenrad 1046 mit der Kette 1022 gekuppelt ist, fortwährend in Richtung auf den Anschlag 1018 gedrängt. Wenn nun das Ende 1036 des Steuerhebels 1012 durch den Nocken 1038 emporgehoben wird, verläßt das Ende 1010 des Steuerhebels den Anschlag 1008, worauf das Lagerstück 1014 unter der Einwirkung des Motors 1042 in seine Ausgangsstellung an dem Anschlag 1018 zurückkehrt, während die betreffende Karosserie ihre Bewegung fortsetzt.

Bei der Rückkehr des Lagerstücks 1014 trifft das Ende 1036 des Hebels 1012 auf einen geneigten Nocken 1048 an dem Anschlagträger 1020 auf, der den Hebel 1012 in seine Ausgangsstellung zurückschwenkt, so daß sein Ende 1010 mit dem Anschlag 1008 des nächsten Schlittens 1006 zum Eingriff kommt. Dabei wirkt der Nocken 1048 ebenso als Puffer, der das Lagerstück 1014 verhältnismäßig weich abfängt, um eine Beschädigung des Antriebs für den Codierer 1028 zu vermeiden. Der Nocken 1048 ist nachgiebig genug, daß das Lagerstück 1014 stets in die gleiche Ausgangsstellung am Anschlag 1018 zurückfindet.

Da der Manipulatorarm beispielsweise eine Strecke von 5,5 m entlang der näherliegenden Kante des Fließbandes bestreichen kann, ist der Codierer 1028 vorzugsweise ein 13-Bit-Codierer. Ein solcher liefert etwa 8000 numerische Bits für die gesamte Strecke und erlaubt damit eine genaue Programmierung entsprechend Wegstrecken des Fließbandes von etwa 2,5 cm. Entsprechend sollten die Kettenräder und Übersetzungsverhältnisse im Codiererantrieb so gewählt werden, daß der Gesamtdrehwinkel der Eingangswelle des Codierers dem vollen Hub des Lagerstücks 1014 entlang dem Fließband entspricht

In einem sog. Programmiermodus wird der Manipulator 1002 zunächst programmiert, indem man das Fließband 1000 so steuert, daß eine Karosserie 1002 sich um sehr kurze Stücke vorwärtsbewegt in der Größenordnung von 2^5 cm, wobei die Karosserie nach jedem dieser Vorschubschritte des Fließbandes wieder zum Stehen kommt, um die Stellung des Manipulatorarmes für verschiedene Punkte der Karosserie einzuprogrammieren. Auf diese Weise wird der Manipulator 1004 zum Anfahren verschiedener Positionen entsprechend jedem Vorschubschritt der Karosserie instruiert, und zusätzlich wird bei bestimmten Punkten, an denen eine Punktschweißung an der Karosserie erfolgen soll, ein Schweißsignal eingegeben. Während der Manipulatorarm programmiert wird, um eine bestimmte Bahn gegenüber der Karosserie 1002 zu beschreiben, wird das digitale Ausgangssignal des Fließband-Codierers 1028 als sogenanntes Bandsteuersignal (= Sollwertsignal für die jeweilige Band- bzw. Karosserieposition) aufgezeichnet, und des weiteren wird bei jeder Bandposition ein »Bandsynchronisiersignal« aufgegeben, das während des anschließenden Arbeitsbetriebes dazu dient,

ίο die Auswahl einzelner Programmschritte des in dem Manipulator aufgezeichneten Programms unter Vergleich des gegenwärtigen Codierer-Ausgangssignals mit dem aufgezeichneten Bandsteuersignal zu steuern, wie nachfolgend noch im einzelnen beschrieben wird.

Nach Programmieren des Manipulators 1004 in Abhängigkeit von den einzelnen Vorschubschritten der Karosserie 1002 wird das Fließband 1000 umgestellt, um nun mit einer kontinuierlichen Geschwindigkeit von beispielsweise 10 cm/s zu laufen, wobei der Codierer 1028 von dem Schlitten 1006 der betreffenden Karosserie angetrieben wird und ein digitales Ausgangssignal erzeugt, das kennzeichnend ist für die Bewegung der Karosserie durch die Manipulatorstation. Die Programmschritte des Manipulators 1004 werden dabei aufeinanderfolgend so abgerufen, daß der Manipulatorarm in Abhängigkeit von der kontinuierlichen Bewegung der Karosserie dieser gegenüber einen vorbestimmten Weg beschreibt, entlang dem Punktschweißungen herzustellen sind.

Da die Programmierung des Manipulators 1004 zunächst für Punkte erfolgt, die sehr dicht beieinander liegen, entsprechend Vorschubschritten der Karosserie von 2,5 cm, ist ersichtlich, daß hierdurch für den Arbeitsbetrieb eine quasi-kontinuierliche Wegsteuerung des Manipulators erreicht wird, so daß Schweißpunkte verhältnismäßig dicht beieinander entlang einer irgendwie gekrümmten Bahn, wie z. B. entlang einer Radöffnung der Karosserie, erzeugt werden können. Würde der Manipulatorarm dabei am Ende eines jeden Programmschritts zum Stillstand kommen, so würde die Bewegung des Manipulatorarmes gegenüber der Karosserie ganz diskontinuierlich erfolgen, da der Manipulatorarm Beschleunigungen und Verzögerungen zwischen den einzelnen programmierten Positionspunkten erfahren würde, während sich die Karosserie 1022 doch kontinuierlich bewegt

Daher vollzieht sich der Abruf aufeinanderfolgender Programmschritte nicht aufgrund einer vollkommenen Koinzidenz zwischen den einzelnen Codierersignalen (gegenwärtig anfallenden oder tatsächlichen Positionssignalen) für die verschiedenen Steuerkoordinaten und den betreffenden Steuersignalen aus einem Trommelspeicher (Sollwertsignalen), sondern aufgrund eines Vergleichs des Ausgangssignals aus dem Fließband-Codiei'er 1028 mit dem Bandsteuersignal, das während der Programmierung für einen jeden der Vorschubschritte aufgezeichnet wurde. Dieser Vergleich kann mit einer vorbestimmten, einstellbaren Genauigkeit erfolgen mit Mitteln, die nachfolgend noch im einzelnen beschrieben werden. Demgemäß wird der Trommelspeicher des Manipulators 1004 für die einzelnen Programmschritte unter Steuerung durch das digitale Ausgangssignal aus dem Codierer 1028 fortlaufend weitergeschaltet, so daß die hydraulischen Antriebszylinder des Manipulatorarmes ständig veränderliche Geschwindigkeitssignale erhalten, die zusammen einen kontinuierlichen Weg ergeben, mit dem die Schweißelektroden 1030 und 1032 jederzeit annähernd ihre gewünschte Stellung gegen-

über der Karosserie 1002 einnehmen. Somit folgt der Manipulatorarm gegenüber der Karosserie 1002 einem vorgegebenen Weg, gleichgültig ob die Schweißelektroden 1030 und 1032 sich mit der Karosserie in Kontakt befinden. Damit können die Positionen für die einzelnen Schweißpunkte auf der Karosserie mit einer Genauigkeit von etwa 3 mm angefahren werden, was durchaus tolerierbar erscheint

Da der Manipulatorarm zum Zusammenwirken mit der nächstfolgenden Karosserie 1002 jedesmal in seine Ausgangsstellung zurückkehren muß und diese Ausgangsstellung genau durch den Anschlag 1018 festgelegt ist, kann der Manipulator 1004 von einem Programmschritt zum nächsten zusätzlich auch noch auf die übliche Weise unter Verwendung eines Koinzidenzsignals aus den Steuer- und Codierersignalen für alle fünf Steuerkoordinaten übergehen. Das bereits erwähnte Bandsynchronisiersignal dient dazu anzugeben, wann die Steuerung des Programmschrittwechsels dagegen unter Verwendung der Signale aus dem Fließbandcodierer 1028 erfolgen soll, wie nachfolgend noch beschrieben wird.

Es sei nun weiter anhand der F i g. 2 die Art und Weise betrachtet, in welcher der Manipulator 1004 nach dem oben beschriebenen Quasi-Durchlauf-Modus programmiert wird. In dieser Figur ist eine Serie von Manipulatorarmpositionen gegenüber einer schrägliegenden Leiste 1092 der Karosserie 1002 dargestellt. Die Karosserie soll sich dabei in Richtung des Pfeils 1094 bewegen, der gegenüber die Leiste 1092 geneigt ist. Diejenigen Stellen der Leiste 1092, an denen Punktschweißungen vorgenommen werden sollen, sind mit den Markierungen 1096 und 1098 bezeichnet Sie liegen entlang der Leiste mehrere dm auseinander und können durch Kreidekreuze gekennzeichnet sein. Als Hilfe für die Programmierung des Manipulatorarmes ist die Entfernung zwischen den Schweißstellen 1096 und 1098 durch punktförmige Kreidemarkierungen 1100 in eine Anzahl im wesentlichen gleicher Strecken unterteilt

Die Schweißelektroden 1030 und 1032 am Manipulatorarm werden, wie aus F i g. 2 ersichtlich, zunächst in eine Position 1101 außerhalb der Bahn der Karosserie 1002 gebracht, die als erster Programmschritt zusammen mit einem sog. WX-Signal gespeichert werden. Die Karosserie hingegen wird in eine Stellung gebracht, in welcher der Anschlag 1008 gerade beginnt, das Lagerstück 1014 von dem Anschlag 1018 weg mit sich zu führen. Die betreffende Stellung der Leiste 1092 ist in Fig.2 ganz rechts gezeichnet Anschließend wird das Fließband 1000 um eine Strecke von 2^> cm vorwärtsgerückt bei der die Leiste 1032 die Position 11G2 einnimmt, während der Manipulatorarm durch Betätigung von Instruktionseingabemitteln in die Position 1104 geführt wird. In dieser Position befinden sich die Schweißelektroden 1030 und 1032 unmittelbar über der Schweißstelle 109S, weshalb nun ein Schweißsteuerschalter geschlossen wird. Ebenso wird ein Bandsynchronisierschalter geschlossen, so daß der zweite Programmschritt neben einem Schweißsignal auch ein Bandsynchronisiersignal aufweist, abgesehen von den Positionssignalen aus den fünf Codierern für die fünf Steuerkoordinaten des Manipulators und dem Ausgang des Fließbandcodierers 1028. Nachdem diese Information als der zweite Programmschritt gespeichert ist, wird das Band 1000 wiederum um 2J5 cm weiterbewegt in die Position 1106. Da bei der Position 1104 ein Schweißsignal eingegeben wurde, ist es erforderlich, den Manipulatorann nun so zu programmieren, daß er sich während der Dauer des Anliegens der Schweißelektroden 1030 und 1032 synchron mit der Bewegung des Fließbandes bewegt Mit anderen Worten: der Manipulatorarm darf sich vorerst lediglich in Richtung des Pfeiles 1094 bewegen. Zu diesem Zweck wird er nunmehr in die Position 1108 gebracht, die als der dritte Programmschritt aufgezeichnet wird An diesem Punkt kann der Schweißsteuerschalter wieder geöffnet werden, da die Schweißsteuerschaltung, sofern einmal in

ίο Betrieb gesetzt, einen Schweißvorgang unabhängig von einem Steuersignal aus dem Manipulator 1004 zu Ende führt Der Bandsynchronisierschalter bleibt jedoch noch geschlossen, um im Arbeitsbetrieb die oben beschriebene Selbstkorrektur der Manipulatorarmbewegung in bezug auf die Bewegung des Fließbandes 1000 zu ermöglichen.

Nach Einspeicherung des dritten Programmschritts wird das Fließband in die nächste Position gebracht, in welcher die Leiste 1092 die Position 1110 einnimmt Der Manipulatorarm wird dann in die Position 1112 geführt, die als der vierte Programmschritt aufgezeichnet ist Anschließend wird durch erneuten Vorschub des Bandes die Leiste 1092 in die Position 1014 gebracht in welcher der Manipulatorarm in die Position 1016 geführt wird, die als der fünfte Programmschritt festgehalten wird. Die Manipulatorarmbewegung wird über eine solche Strecke des Bandvorschubes derart programmiert, daß sie der Bandbewegung folgt wie anzunehmen ist daß sie während des Schweißvorgangs zurückgelegt wird. In dem gezeigten Beispiel ist angenommen, daß sich das Band 1000 im Arbeitsbetrieb mit einer Geschwindigkeit von 10 cm/s bewegt und die Schweißelektroden während 0,6 s geschlossen bleiben. Das bedeutet daß das Band unterdessen eine Strecke von 6 cm zurücklegt d. h. bis zu einer Position der Leiste 1092, die in Fig.2 mit dem Punkt 1118 angegeben ist Der Programmierer braucht also lediglich im Kopf zu behalten, daß drei Vorschubschritte des Fließbandes ausreichen, um sicherzustellen, daß der Manipulatorarm sich während des gesamten Schweißvorganges in Gleichlauf mit dem Band bewegt

Da der Schweißvorgang beendet ist wenn die Leiste 1092 die Position 1014 erreicht, kann der Manipulatorarm nunmehr so programmiert werden, daß er sich auf die nächste Schweißstelle 1096, zubewegt Wenn also nun die Leiste mit dem Band in die Position 1120 gebracht wird, kann der Manipulatorarm in die Position 1122 geführt werden, in weicher die Schweißelektroden sich über der ersten der erwähnten Kreidemarkierungen 1100 befinden. Diese Manipulatorannposition wird 'wiederum äüigcZcichnei als der SeChSic Prögränimschritt

Der Bandsynchronisierschalter bleibt während der gesamten derartigen Programmierung des Manipulatorarmes, bei welcher dieser eine gewünschte Bahn gegenüber der Karosserie beschreibt, geschlossen. So nimmt die Leiste 1092 mit dem Fließband nacheinander die Positionen 1024, 1026 und 1028 ein, während der Manipulatorarm entsprechend in die aufeinanderfolgenden Positionen 1130,1132 und 1134 gebracht wird, die als weiters Programmschritte aufgezeichnet werden.

Bei der Einspeichening der Manipulatorannposition 1134 wird wiederum durch Betätigung des Schweißsteuerschalters ein Schweißsignal aufgegeben, so daß eine weitere Punktschweißung an der Stelle 1096 der Leiste 1092 zustande kommt In den anschließenden drei Positionen der Leiste wird der Manipulatorarm dann wiederum derart programmiert, daß seine Bewegung

der Richtung des Pfeiles 1094 folgt, wie dies bei den Positionen 1108, 1112 und 1116 der Fall war, um während der Dauer des Schweißvorganges keine Relativbewegung der Schweißelektroden gegenüber der Leiste 1092 herbeizuführen.

Während des Arbeitsbetriebes wird das Fließband 1000 kontinuierlich mit einer bestimmten Geschwindigkeit angetrieben. Dennoch folgen die Schweißelektroden aufgrund der vorausgehend beschriebenen Programmierweise einer vorbestimmten Bahn in bezug auf die Karosserie 1002, wobei sie die gewünschte Folge von Punktschweißungen ausführen.

Es versteht sich, daß auf die angegebene Weise erhebliche kompliziertere Punktschweißarbeiten ausgeführt werden können als dies in F i g. 2 zugrunde gelegt wurde, beispielsweise solche entlang einer gekrümmten Bahn.

Aus F i g. 3 ist die Arbeitsweise des Manipulators im Arbeitsbetrieb genauer ersichtlich. Es sei angenommen, daß der Relaiswähler 374 den ersten der Schreib-Lese-Köpfe 350 des Trommelspeichers 300 angesteuert hat, der bei dieser Betriebsweise als Lesekopf Verwendung findet Das Ausgangssignal dieses Kopfes gelangt an eine Gruppe von Trommel-Steuerschaltkreisen, die in ihrer Gesamtheit mit 380 bezeichnet sind. Dabei finden aie Wort- und Dauertaktspuren dazu Verwendung, den gewünschten Programmabschnitt und die einprogrammierten Informations-Bits entsprechend dem ersten aufgezeichneten Programmschritt auszuwählen. Diese Informations-Bits gelangen über eine Leitung 382 zu einem Leseverstärker 384, von wo sie dem 80-Bit-Schieberegister 366 zugeführt werden. Nachdem die Information des ersten Programmschrittes in das Schieberegister 366 hineingelesen wurde, wird über eine Leitung 386 ein Signal an die Steuerschaltkreise 380 gegeben, die diese durch Abgabe eines Steuersignals über eine Leitung 388 an eine zwischen dem 80-Bit-Schieberegister 366 und dem Pufferspeicherregister 392 für ebensoviele Bits liegende Parallelübertragungsschaltung 390 beantworten. Diese letztere bewirkt die Übertragung der 80 Informations-Bits in Parallelform in das Pufferspeicherregister 392, worin sie so lange gespeichert werden, bis der Manipulatorarm die durch die darin gespeicherten Positionssignale vorgegebene Position erreicht hat Die in dem Register 392 gespeicherten Positionssignale, welche die gewünschten Endpositionen der einzelnen Programmschritte in einer jeden der fünf Steuerkoordinaten wie auch die zugehörige Position des Fließbandes 1000 bezeichnen, werden einem Muitipiex-Vergieicher zugeführt der m seiner Gesamtheit mit 394 bezeichnet ist und in dem die Codierer-Ausgangssignale mit den digitalen Steuersignalen aus dem Register 392 verglichen werden, um ein digitales Abweichungssignal zu erhalten. Dieses letztere wird in ein analoges Spannungssignal umgewandelt, das nach Wiedervereinzelung (demultiplexing) als Richtungs- und Entfernungssignal gespeichert wird. Die gespeicherten Signale werden den einzelnen Servoventilen für eine jede Bewegungskoordinate des Manipulators zugeführt Diese Ventile bewirken danach, daß über die zugehörigen Antriebszylinder die betreffenden Codierer so bewegt werden, daß sich das Abweichungssignal verringert, bis es 0 oder einen anderen vorgegebenen Minimalwert für jede Koordinate erreicht

Während diese Bewegung stattfindet, geht der Relaiswähler 374 auf den nächsten Kopf 350 über, worauf die Information des zweiten Programmschrittes in das Schieberegister 366 hineingelesen wird. Ist vollkommene Koinzidenz für alle fünf Steuerkoordinaten erreicht, so gelangt über die Leitung 396 ein Koinzidenzsignal zu dem Schrittwechselsteuerschaltkreis 1140. Wurde zu diesem Programmschritt kein Bandsynchronisiersignal aufgegeben, so gelangt dieses Koinzidenzsignal über die Schaltung 1140 zu den Steuerschaltkreisen 380, die daraufhin über die Leitung 388 ein Steuersignal an die Parallelübertragungsschaltung 390 abgeben. Diese letztere überträgt daraufhin die 80 Informations-Bits aus dem Schieberegister 366 in das Pufferspeicherregister 392. Die auf diese Weise in dem Register 392 gespeicherte Information stellt die neuen Steuersignale für die Servoventile einer jeden Steuerkoordinate dar. Gleichzeitig geht der Relaiswähler 374 auf den nächsten Kopf 350 über, worauf die Information des dritten Programmschrittes in das Schieberegister 366 eingelesen wird.

Wurde mit dem ersten Schritt dagegen ein Bandsynchronisiersignal einprogrammiert so gelangt dieses aus dem Register 392 über die Leitung 1142 zu dem Schrittwechselsteuerschaltkreis 1140, der auf dieses Signal und ein weiteres, das ihn über die Leitung 1146 aus dem Digital-Analog-Umsetzer am Vergleicher 394 zugeht, durch Erzeugung eines Schrittwechselsignals antwortet wenn das Ausgangssignal aus dem Fließbandcodierer 1028 einen Wert erreicht, der annähernd dem einprogrammierten Bandsteuersignal entsprechend einer der Programmpositionen 1102, 1106, 1110 usw. aus F i g. 2 entspricht Dieses Schrittwechselsignal wird über die Leitung 398 den Steuerschaltkreisen 380 zugeführt die nun daraufhin zu dem nächsten Programmschritt übergehen.

Wie nachfolgend noch genauer beschrieben, wird das Schrittwechselsignal vorzugsweise noch vor Erreichen einer vollständigen Koinzidenz des Signals aus dem Fließbandcodierer 1028 und dem Bandsteuersignal erzeugt so daß auch für die gesteuerten Koordinaten des Manipulators noch ein beträchtliches Abweichungs-

signal auftreten wird, wenn der Obergang zu dem nächsten Programmschritt erfolgt Auf diese Weise erhalten die Servoventile für den Antrieb des Manipulatorarmes beständig wechselnde Geschwindigkeitssignale, die eine resultierende Bewegung in Synchronismus mit dem fortlaufend bewegten Fließband 1000 zur Folge haben.

So wird die Schweißpistole 1029 aufeinanderfolgend in die verschiedenen während des Instruktionsvorganges in den Trommelspeicher einprogrammierten Positionen gebracht Wird ein Programmschritt angetroffen, der ein Programmend-Bit enthält so wird auch diese Information über die Leitung 398 den Steuerschaltkreisen 380 mitgeteilt, die daraufhin den Relaiswähler 374 in die Position für den ersten Programmschritt zurückstel-Ien und ebenso weitere Hilfsfunktionen ausführen, die erforderlich sind, um den Ablauf des eingespeicherten Programms zu wiederholen.

Tritt ein Programmschritt auf, der ein Schweißsignal enthält, so wird dieses aus dem Register 392 über eine Leitung 1148 einem Schweißsteuerschaltkreis 1150 mitgeteilt der daraufhin ein Schweißstartsignal erzeugt Dieses gelangt über eine Leitung 1052 zu den elektrischen Steuerschaltkreisen in Verbindung mit der Schweißpistole 1029, die bewirken, daß die Elektroden 1030 und 1032 gegeneinanderfahren und ein Schweißvorgang ausgelöst wird.

In F i g. 4 ist der Multiplex-Vergleicher 394 aus F i g. 3 mit den zugehörigen Schaltkreisen genauer dargestellt

Mit diesem werden die Codiererausgangssignale und die Trommelsteuersignale für die einzelnen Bewegungskoordinaten des Manipulators und die Bewegung des Bandes 1000 aufeinanderfolgend verglichen. Dabei findet nur ein einziger Digital-Analog-Umsetzer Verwendung, dessen Ausgangssignal aufeinanderfolgend den Richtungs- und Entfernungssteuerschaltkreisen für eino jede Koordinate und dem Schrittwechselsteuerschaltkreis 1140 zugeführt wird. Genauer gesagt werden die Ausgangssignale aus den fünf Codierern 310, 324, 314,322 und 326 (F i g. 3) sowie das Ausgangssignal aus dem Fließband-Codierer 1028 den sechs Eingängen eines vielstufigen Muliplexschalters zugeführt, der generell mit 416 bezeichnet ist. Dieser Schalter 416 läuft kontinuierlich um, so daß die Ausgangssignale der sechs Codierer der Reihe nach über eine gemeinsame Leitung 418 am Ausgang des Schalters dem Eingang eines Gray-Code/Binärcode-Umsetzers 420 zugeführt werden. Das Ausgangssignal dieses Umsetzers gelangt an einen Vergleicher, der allgemein mit 422 bezeichnet ist.

Die aus dem Pufferspeicherregister 392 erhaltenen Ausgangssignale für die fünf Bewegungskoordinaten und das Bandsteuersignal werden den sechs Eingängen eines mehrstufigen Mulitplexschalters 446 zugeführt, der synchron mit dem Schalter 416 angetrieben wird. So werden die einzelnen Steuersignale nacheinander über die gemeinsame Leitung 448 vom Ausgang des Schalters 446 dem Eingang eines Gray-Code/Binärcode-Umsetzers 450 zugeführt dessen Ausgangssignal an den anderen Eingang des Vergleichers 422 gelangt

Der Vergleicher 422 hat die binären Ausgangssignale der Codierer mit den binären Steuersignalen nacheinander für eine jede Koordinate bzw. die Bandbewegung zu vergleichen und aufgrund dieses Vergleiches ein binäres Abweichungssignal zu bilden. Es ist jedoch weiterhin erforderlich, die Richtung festzulegen, in welcher eine Bewegung in der jeweiligen Koordinate erfolgen muß, um die Abweichung zu verringern. Zu diesem Zweck führt der Vergleicher 422 eine Subtraktion durch komplementäre Addition durch, bei welcher auf den Ausgängen SI—513 ein 13-Digit-Abweichungssignai und zusätzlich ein Endübertragssignal auf der Leitung 454 entsteht das die erforderliche Bewegungsrichtung angibt

Die Ausgangssignale auf den Leitungen 51—S13 während die Multiplexschalter 416 und 446 die Verbindung für eine bestimmte Steuerkoordinate herstellen, da sich das Codiererausgangssignal beständig mit der Armbewegung in der gesteuerten Koordinate bzw. mit der Bandbewegung ändert Des weiteren ändern sich die Signale auf den Leitungen 51—513 und auf der Leitung 454 für den Endübertrag, wenn die Multiplexschalter zu einer neuen Koordinate übergehen. Die Multiplexschalter 416 und 446 sind vorzugsweise von derjenigen Art, die den Kontakt mit einer bestimmten Kontaktgruppe eine bestimmte Zeit hindurch aufrechterhält und dann plötzlich zu der nächsten Kontaktgruppe übergeht An die Stelle mechanischer Schalter können selbstverständlich auch entsprechende elektronische Schalter treten.

Die gesamte Kontaktzeit der Multiplexschalter 416 und 446, d. h. diejenige Zeit in welcher alle sechs Signale dem Vergleicher 422 zugeführt werden, liegt vorzugsweise in der Größenordnung von 1,2 ms, so daß für die Übertragung jedes einzelnen Signals etwa 0,2 ms zur Verfügung stehen. Das 13-Digit-Abweichungssignal gelangt von dem Vergleicher 422 zu dem Digital-Analog-Umsetzer 456, worin es in ein entsprechendes Analogsignal umgewandelt wird. Da das Ausgangssignal des Vergleichers sich beständig ändert, wenn die Multiplexschalter zu einer anderen Koordinate bzw. den Signalen des Fließbandes übergehen, ändert sich auch das Ausgangssignal des Digital-Analog-Umsetzers 456 jeweils entsprechend. Jedoch wird das auf der Ausgangsleitung 458 des Digital-Analog-Umsetzers 456 erscheinende Ausgangssignal vermittels eines weiteren Multiplex-Schalters, 460, der Reihe nach auf sechs Ausgangskontakte des Schalters entsprechend den fünf Steuerkoordinaten und der Bandsynchronisierungssteuerung gegeben. Zusätzlich erscheint auf der Leitung 457 ein positives oder auf der Leitung 459 ein negatives Richtungssignal, das ebenfalls durch den Multiplexschalter 460 den Schaltkreisen der betreffenden Koordinaten zugeleitet wird.

Genauer gesagt sind die Richtungs- und Entfernungssteuerkreise 1154 mit fünf Ausgängen des Multiplexschalters 460 verbunden, während der oben in Fig.4 erscheinende Schrittwechselsteuerschaltkreis 1140 mit dem sechsten Ausgang über die Leitung 1146 in Verbindung steht Ein Speicherkondensator 473 Hegt zwischen dem Eingang A und Masse, so daß an diesem Kondensator eine Spannung entsteht deren Größe dem Abweichungssignal entspricht wenn der Vergleicher 422 die Codiererausgangssignale und Steuersignale einer der Bewegungskoordinaten empfängt Diese Spannung entspricht derjenigen Strecke, um die sich der Manipulatorarm in der betreffenden Koordinate bewegen muß, um den gewünschten Endpunkt zu erreichen. Die in den Richtungs- und Entfernungssteuerkreisen 1154 gespeicherten Richtungs- und Entfernungssignale werden den einzelnen Servoventilen für eine jede der fünf Bewegungskoordinaten zugeführt wodurch diese Ventile der Reihe nach die zugehörigen hydraulischen Antriebszylinder des Manipulatorannes betätigen derart, daß das Abweichungssignal verringert und die Schweißpistole 1029 in ihre gewünschte Position gebracht wird.

Obgleich es nach der Figur den Anschein hat, daß der Multiplexschalter 460 von dem gleichen Antrieb gesteuert wird, der auch für die Multiplexschalter 416 und 446 zuständig ist ist der Schalter 460 bei elektronischer Ausführung vorzugsweise so beschaffen, daß lediglich während der letzten Hälfte eines jeden Multiplex-Intervalls eine Übertragung stattfindet

Wenn alle Digits des binären Abweichungssignals bis

hinunter zum geringstwertigen Digit auf der Leitung 51 zu 0 werden, erscheint kein positives bzw. negatives Signal auf den Leitungen 457 und 459. Demzufolge wird in einem jeden der Steuerkreise 1154 ein Signal erzeugt das die Vollendung der vorgegebenen Bewegung in der betreffenden Koordinate angibt Diese Endsignale werden über getrennte Leitungen zu einer Gruppe von sog. Genauigkeils-Steuerschaltkreisen 492 übertragen.

Treten Endsignale zugleich auf sämtlichen dieser Leitungen auf, so erscheint auf der Ausgangsleitung 396 ein sog. vollkommenes Koinzidenzsignal, das zu dem Schrittwechselsteuerschaltkreis 1140 gelangt Zusätzlieh werden zwei andere Genauigkeits-Steuersignale in dem Digital-Analog-Umsetzer 456 erzeugt die über Leitungen 494 und 496 zu den Genauigkeits-Steuerschaltkreisen 492 fließen, so daß insgesamt drei verschiedene Genauigkeitssteuersignale zur Verfügung stehen.

Ein Alarmschaltkreis 1156 empfängt das gesamte Abweichungssignal aus dem Digital-Analog-Umsetzer 456 und vermag daraus an seinem Ausgang 1158 ein

Alarmsignal zu erzeugen. D«s weiteren kann der Alarmschaltlcreis die hydraulischen Antriebszylinder 1054 des Manipulator?ymes außer Tätigkeit setzen und über eine Leitung 1160 ein Steuersignal an den Hauptbandantriebsschaltkreis senden, um das Fließband stillzusetzen, wie genauer noch in Verbindung mit F i g. 5 beschrieben wird.

Vor einer genaueren Betrachtung des Schrittwechselsteuerschaltkreises 1140 sei daran erinnert, daß ein Bandsynchronisiersignal in Verbindung mit ail denjenigen Programmschritten aufgegeben wird, bei denen die Steuerung vermittels des Ausgangssignals aus dem Fließbandcodierer 1028 anstelle eines der drei auf der Leitung 396 erscheinenden Koinzidenzsignale entsprechend den durch einen Schalter wählbaren Genauigkeiten erfolgen solL Das auf der Leitung 1146 während des sechsten Multiplex-Intervalls erscheinende Signal entspricht dem analogen Abweichungssignal aus einem Vergleich des Bandcodierer-Ausgangssignals und dem zugehörigen Steuersignal aus dem Register 392 und wird in einem Kondensator 1162 gespeichert Dieses gespeicherte Abweichungssignal wird als Eingangssignal auf einen Schmidt-Trigger 1164 gegeben, dessen anderer Eingang mit dem Abgriff eines zwischen Masse und + 6 V liegenden Potentiometers 1166 verbunden ist Wenn die Amplitude des Abweichungssignals an dem Kondensator 1162 kleiner als die an dem Potentiometer 1166 abgegriffene Spannung wird, liefert der Schmidt-Trigger 1164 infolgedessen ein Ausgangssignal, das auf den einen Eingang eines UND-Gatters 1168 gelangt

Nimmt man nun an, daß der betrachtete Programmschritt von einem Bandsynchronisiersignal begleitet ist, das anzeigt daß die jeweilige Bandposition für die Weiterschaltung des Trommelspeichers 300 auf den nächsien Programmschritt maßgebend sein soll, so erscheint auf der Leitung 1142 ein Signal, das an den zweiten Eingang des UND-Gatters 1168 gelangt Wenn nun der Schmidt-Trigger 1164 ein Aufsteuersignal an den ersten Eingang des UND-Gatters 1168 gibt, erscheint an diesem ein Ausgiuigssignal, das über ein ODER-Gatter 1170 einem Haupt-UND-Gatter 780 zufließt Dieses letztere kann eine Reihe weiterer Signale erhalten, wie z. B. Abwartsignale für ein äußeres Ereignis und andere Vormerksignale. Wenn alle diese Signale eintreffen, erscheint an dem UND-Gatter 780 ein Ausgangssignal, das über einen Selbstschrittschalter 782 den Trommel-Steuerschaltkreisen 380 zugeleitet wird, um den Trommelspeicher auf den nächsten Programmschritt weiterzuschalten.

Das Potentiometer 1166 kann so eingestellt werden, daß es den Punkt bestimmt, an dem ein Obergang zum nächsten Programmschritt erfolgt Beispielsweise kann dieses Potentiometer so eingestellt werden, daß ein Übergang zum nächsten Programmschritt bereits erfolgt, wenn die tatsächliche Bandposition noch 6,5 mm von der für vollkommene Koinzidenz erforderlichen Bandpositio.i entfernt ist, die von dem einprogrammierten Bandsteuersignal angegeben wird. In diesem Fall findet also der Übergang zum nächsten Programmschritt bereits statt, während noch ein beträchtliches Abweichungssignal in den fünf Steuerkoordinaten des Manipulators existiert, so daß der Manipulatorarm nie vollkommen die für jeden Programmschritt einprogrammierten Positionen erreicht Dann erhalten die Servoventil der einzelnen Koordinaten beständig ein Abweichungssignal wechselnder Größe. Die Einstellung des Potentiometers 1166 kann in Abhängigkeit von einer bestimmten Bandantriebsgeschwindigkeit erfolgen, um dennoch eine im wesentlichen synchrone Bewegung der Schweißpistole 1029 mit dem Band zu erreichen. Weiterhin ist es möglich, verschiedene Bandgeschwindigkeiten von vorneherein mit bestimmten Einstellungen des Potentiometers 1166 zu kuppeln, um für jede eine gewünschte quasi-synchrone Bewegung des Manipulatorarmes zu erzielen.

Für den Fall, daß die Bandgeschwindigkeit nicht konstant ist beispielsweise wenn ein übermäßiges Spiel zwischen den einzelnen Bandgliedern eine ungleichförmige Bewegung der Werkstücke hervorruft, kann eine Kompensation zudem durch Veränderung der an dem Potentiometer 1166 anliegenden Spannung erreicht werden. Zu diesem Zweck kann das Potentiometer 1166 beispielsweise in Reihe mit einem Tachogenerator an die 6-V-Spannungsquelle gelegt werden. Der Tachogenerator mag seinen Antrieb von der gleichen Welle 1027 erhalten wie der Bandcodierer 1028 und eine kleine Spannung von beispielsweise 1 V liefern, wenn sich das Band mit der gewünschten Geschwindigkeit bewegt Diese Spannung addiert sich zu derjenigen aus der 6-V-Spannungsquel!e, und das Potentiometer 1166 kann entsprechend eingestellt werden, um wiederum an dem gewünschten P nkt den Schrittwechsel herbeizuführen.

Wenn sich nun die Geschwindigkeit des Bandes ändert, ändert sich auch die Spannung an dem Tachogenerator entsprechend, ebenso wie die an dem Potentiometer abgegriffene Spannung, so daß die gewünschte Abhängigkeit des Programmschrittwechsels von der Bandbewegung erhalten bleibt

Gehört zu einem bestimmten Programmschritt kein Bandsynchronisiersignal, so liefert der Schrittwechselsteuerschaltkreis 1140 ein vollkommenes Koinzidenzsignal nur dann, wenn die Bewegung in allen fünf Steuerkoordinaten bis zu der gewünschten Positionsgenauigkeit erfolgt ist Noch genauer: Tritt kein Signal auf der Leitung 1142 auf, so wird das UND-Gatter 1168 nicht leitend, während jedoch ein gleichfalls an die Leitung 1142 angeschlossener Inverter 1172 ein Signal an den einen Eingang eines UND-Gatters 1174 gibt Der andere Eingang des UND-Gatters 1174 erhält ein Signal aus den Genauigkeits-Steuerschaltkreisen 492 über ein ODER-Gatter 586. Wenn in allen fünf Steuerkoordinaten vollkommene Koinzidenz für die gewünschte Genauigkeit erreicht ist, wird deshalb auf de- Leitung 396 ein Signal erzeugt das über das UND-Gatter 1174 und das ODER-Gatter 1170 dem Haupt-UND-Gatter 780 zufließt, so daß ein Programmschrittwechsel in der üblichen Weise erfolgt Auf diese Weise können große Bewegungen des Manipulatorarmes mit einem Minimum von Programmschritten erzielt werden, beispielsweise wenn der Manipulatorarm nach Abschluß einer Schweißarbeit in seine Ausgangsposition 1101 nach F i g. 2 zurückkehren soll.

Betrachtet man nun den Alarmschaltkreis 1156, der in F i g. 5 genauer dargestellt ist so erinnert man sich, daß dieser Schaltkreis zur Abschaltung des Fließbandes und Erzeugung eines Alarmsignals vorgesehen ist für den Fall, das der Manipulatorarm und das Fließband erheblich aus dem Synchronismus geraten. Zusätzlich kann der Alarmschaltkreis 1156 dazu dienen, die hydraulischen Antriebszylinder des Manipulatorarmes stillzusetzen, so daß der Manipulatorann antriebslos wird für den Fall, daß die Schweißelektroden 1030 und 1032 gerade geschlossen sind oder dem Werkstück im Wege stehen, und mit dem auslaufenden Fließband mitgeführt werden kann. Wenn andererseits der Antrieb des Manipulatorarmes aus irgendeinem Grund unter-

brachen wird, so daß dieser Arm stehenbleibt, während das Fließband weiterläuft, bewirkt der AJarmschaltkreis 1156 ebenfalls eine Stillsetzung des Bandes bevor ein wesentlicher Schaden an oem Manipulator oder dem Fließband bzw. den darauf befindlichen Werkstücken entstehen kann.

Im einzelnen werden hierzu die Ausgangssignale des Vergleichers 422, die den beiden niedrigstwertigen Digits entsprechen, Ober ein ODER-Gatter 500 dem einen Eingang des Alarmschaltkreises 1156 zugeführt, dessen anderer Eingang ein an einem Ableitungswiderstand 594 des Digital-Analog-Umsetzers 456 erzeugtes Signal erhält Diese Signale können mit einem Bezugssignal verglichen werden, um jedesmal dann ein Signal zu erzeugen, wenn das Abweichungssignal eine bestimmte Größe überschreitet Auf diese Weise wird auf einer Leitung 842 eine Spannung erzeugt die über einen Summierungswiderstand 1200 dem Eingang eines Spannungskreuzungsdetektors oder modifizierten Schmidt-Triggers mit den Transistoren 1202 und 1204 zugeführt wird, wobei der Widerstand 1200 mit der Basis des Transistors 1202 verbunden ist Auf ähnliche Weise ist der Ausgang 604 des Ableitungsnetzwerks aus den Widerständen 590, 592, 594 etc. über einen Summierungswiderstand 1206 mit der Basis des Transistors 1202 verbunden. Weiterhin steht mit der Basis dieses Transistors noch der Abgriff eines zwischen Masse und + 6 V liegenden Potentiometers 1208 über einen Summierungswiderstand 1210 in Verbindung. Die Emitter der Transistoren 1202 und 1204 liegen über einen gemeinsamen Widerstand 1212 an positiver Spannung, während die Kollektoren über Widerstände 1213 mit dem negativen Pol der Spannungsquelle verbunden sind.

Die Summierungswiderstände 1200, 1206 und 1210 bilden die algebraische Summe der auf den Leitungen 842 und 604 sowie von dem Potentiometer 1208 eintreffenden Spannungssignale. Die Spannungssignale von den Leitungen 842 und 604 bilden in analoger Form die Differenz zwischen der programmierten Position des Manipulatorarmes in allen fünf Bewegungskoordinaten und der zugehörigen Position des Fließbandes 1000 einerseits sowie der jeweiligen tatsächlichen Position des Manipulatorarmes und des Fließbandes andererseits. Wenn der Abgriff des Potentiometers 1208 in irgendeiner gewünschten Weise eingestellt wird, liefert daher der Detektor aus den Transistoren 1202 und 1204 ein Ausgangssignal jedesmal dann, wenn die festgestellte Spannungsdifferenz — das Abweichungssignal — einen durch die Einstellung des Potentiometers 1208 vorgegebenen Wert überschreitet Da der Manipulatorarm normalerweise für verhältnismäßig kurze aufeinanderfolgende Wegstücke programmiert wird entsprechend den 2,5 cm langen Vorschubbewegungen des Fließbandes während der Programmierung, wird bei normalen Arbeitsbedingungen niemals ein großes Abweichungssignal entstehen. Demgemäß kann das Potentiometer 1208 beispielsweise entsprechend einem maximalen Abweichungssignal in jeder Steuerkoordinate für beispielsweise 20 bis 25 cm eingestellt werden. Erreicht das Abweichungssignal einmal diesen Wert, so liefert der aus den Transistoren 1202 und 1204 gebildete Detektor ein Ausgangssignal, das an den einen Eingang eines UND-Gatters 1214 gelangt Der andere Eingang dieses UND-Gatters erhält über die Leitung 1142 das Bandsynchronisiersignal aus dem Register 392 (Fig.3). Demzufolge tritt an dem UND-Gatter 1214 kein Ausgangssignal auf, wenn nicht ein Bandsynchronisiersignal auftritt Das bedeutet, daß der AJarmschaltkreis 1156 keinen Aiarm zu erzeugen und das Fließband nicht stillzusetzen vermag, solange ein Bandsynchronisiersignal nicht auftritt, d.h. solange der Manipulatorarm sich aufgrund eines einzigen Befehls über größere Entfernungen bewegt, wie z. B. dann, wenn er nach Abschluß einer Schweißarbeit in seine Ausgangsstellung zurückfährt

Tritt hingegen ein Bandsynchronisiersignal auf der

ίο Leitung 1142 auf, was bedeutet, daß die Bewegung des Manipulatorarmes eng mit derjenigen des Fließbuides 1000 gekuppelt sein soll, so entsteht an dem UND-Gatter 1214 ein Ausgangssignal, sobald der durch die Einstellung des Potentiometers 1204 vorgegebene Schwellwert des Abweichungssignals überschritten wird. Das Ausgangssignal des UND-Gatters 1214 gelangt in ein Flip-Flop 1216, das damit zum Kippen gebracht wird und über einen Relaisansteuerverstärker 1218 ein Alarmrelais 1220 betätigt Das Alarmsignal 1220 steht normalerweise unter Strom, wobei sein Schaltkontakt 1222 geöffnet ist Wenn jedoch ein zu großes Abweichungssignal auftritt und das Flip-Flop 1216 zum Kippen bringt, fällt das Alarmrelais 1220 ab, und der Schaltkontakt 1222 schließt Die Schließung dieses Kontakts findet dazu Verwendung, den Bandantrieb abzuschalten, so daß das Band 1000 zum Stillstand kommt Das Alarmrelais 1220 kann durch Drücken eines Rückstellknopfes 1217 wieder in Bereitschaft gesetzt werden, indem das Flip-Flop 1216 rückgestellt wird, nachdem die Störung beseitigt und damit das zu große Abweichungssignal verschwunden ist

Der Alarmschaltkreis 1156 spricht indessen nicht nur auf ein zu großes Abweichungssignal für eine der fünf Bewegungskoordinaten des Manipulatorarmes an, sondem ebenso auch auf eine zu große Abweichung zwischen dem Bandsteuersignal und dem Ausgangssignal des Bandcodierers 1028. Dies ist deshalb der Fall, weil der Vergleicher 422 innerhalb jedes Multiplexzyklus Signale aus allen sechs Codierern empfängt und daraus Abweichungssignale liefert Wenn z. B. die Antriebskette 1026 des Codierers 2028 bricht während sich das Band 1000 weiterbewegt entsteht sehr rasch ein sehr großes Abweichungssignal für den Bandvorschub, und ein daraus folgendes Alarmsignal führt zur Abschaltung des Bandes.

Da das Band jedoch verhältnismäßig lange Zeit benötigen wird, um zum Stillstand zu kommen, während sich der Manipulatorarm in einer Stellung befinden mag, in welcher er durch die Weiterbewegung des Bandes einen ernsthaften Schaden erleiden oder herbeiführen würde, ist das Alarmrelais 1220 in der Lage, sämtliche hydraulische Antriebszylinder des Manipulatorarmes beim Eintreffen des Alarmsignals kraftlos zu machen. Damit wird der Manipulatorarm in die Lage versetzt, ungehindert der Bandbewegung zu folgen, während das Band ausläuft

Zu diesem Zweck liegt ein Schaltkontakt 1224 des Alarmrelais in Reihe mit einer Gruppe untereinander parallelgeschalteter Magnetventile 1226, 1228, 1230, 1232 und 1234, die bei Erregung einen Druckausgleich zwischen beiden Seiten der angeschlossenen Antriebszylinder des Manipulators herstellen, wodurch der jeweilige Kolben entlastet und der Manipulatorarm frei beweglich wird. Die Magnetventile liegen miteinander parallel an den Klemmen L1 und L 2 einer Stromquelle. Wie erwähnt, steht das Alarmrelais 1220 normalerweise unter Strom, so daß der Kontakt 1224 geschlossen ist. Wenn jedoch ein Alarmsignal auftritt, wodurch das

AIarmrelais 1220 über das Flip-Flop 1216 stromlos wird, öffnet der Kontakt 1224, so daß auch alle obenerwähnten Magnetventile stromlos werden.

Die Magnetventile sind so konstruiert, daß sie bei Stromloswerden einen Druckausgleich zwischen beiden Seiten des angeschlossenen Antriebszylinders herstellen, um es dem Kolben zu ermöglichen, zwangslos äußeren Kräften zu folgen.

Wenn der Bandantrieb infolge Energieausfall aus-

setzt, wird kein weiteres Befehlssignal erzeugt, da dann das Ausgangssignal des Bandcodierers 1028 konstant bleibt und somit keine Koinzidenz mit dem Bandsteuersignal zustandekommt. Damit bewegt sich der Manipulatorarm einfach in diejenige Programmposition, die dem letzten Bandsteuersignal entspricht, und bleibt dann stehen. Da diese Bewegung zwangsläufig nur eine sehr kurze ist, kann hierdurch kein Schaden an dem Manipulator oder einem der Werkstücke eintreten.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Programmsteuerung für einen in einer Fließbandfertigung anwendbaren ortsfesten Manipulator mit einem in mehreren Koordinaten programmgesteuerten Arm, in Verbindung mit einer Fördereinrichtung für die Werkstücke, die während der durch den Manipulator auszuführenden Verrichtungen, wie z. B. Schweißvorgänge, durch die Fördereinrichtung kontinuierlich weitergeführt werden, wubei der Abruf der einzelnen Programmschritte auf Grund von Koinzidenzsignalen erfolgt, die aus einem Vergleich gegenwärtiger tatsächlicher Positionssignale mit mit den einzelnen Programmschritten aufgezeichneten Sollwertsignalen erfolgt, und Mittel zur Synchronisierung der Manipulator- und der Werkstückbewegung vorhanden sind unter Einschluß eines seitens der Fördereinrichtung angetriebenen Signalgebers, der laufend ein für dae augenblickliche Werkstückposition bezeichnendes Werkstückpositionssignal liefert, gekennzeichnet durch einen Vergleicher (422), mit dem das den Abruf des nächsten Programmschritts auslösende Koinzidenzsignal aus dem Vergleich des Werkstückpositionssignals mit einem mit dem jeweiligen Programmschritt aufgezeichneten Sollwertsignal für die zugehörige Werkstückposition gewinnbar ist.

2. Programmsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher (422) primär ein Abweichungssignal entsprechend der Abweichung zwischen dem gegenwärtigen Werkstückpositionssignal und dem aufgezeichneten Sollwertsignal für die Werkstückposition liefert und daß eine Einrichtung (1166) zur Erzeugung eines Bezugssignals sowie ein weiterer Vergleicher (1164) vorgesehen sind, der das Abweichungssignal mit dem Bezugssignal vergleicht, um aus diesem Vergleich das Koinzidenzsignal zu gewinnen, wsnn der Unterschied zwischen Abweichungssignal und Bezugssignal einen bestimmten Wert unterschreitet.

3. Programmsteuerung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Schaltmittel (1166) zur Veränderung des Bezugssignals um die Bewegung des Manipulatorarmes mit der Geschwindigkeit der Fördereinrichtung (1000) in Übereinstimmung zu bringen.

4. Programmsteuerung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Veränderung des Bezugssignals proportional zur Geschwindigkeit der Fördereinrichtung (1000).

5. Programmsteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Manipulatorarm auf Grund eines mit dem letzten einer Folge von Programmschritlen aufgezeichneten Signals unabhängig von dem Werkstück vorschub in eine Ausgangsstellung (1101/Fig. 2) zurückführbar ist, in der er verbleibt, bis durch das Eintreffen des nächsten Werkstücks (1002) wiederum der Abruf des ersten Programmschritts ausgelöst wird.

6. Programmsteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Programmspeicher (300) — vorzugsweise einen Trommelspeicher — aufweist, in den bei der Programmierung vermittels Instruktion mit den Positionssignalen für die einem jeden Programmschritt entsprechende Armposition als Sollwertsignal ein Werkstückpositionssignal entsprechend derjenigen Werkstückposition eingebbar ist, die beim Programmablauf infolge der dann stattfindenden kontinuierlichen Bewegung der Fördereinrichtung (1000) in Verbindung mit dem betreffenden Programmschritt zu erwarten ist

7. Programmsteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgeber der Fördereinrichtung (1000) aus einem Codierer (1028) besteht, dessen Antrieb (1022—1027) mit dem jeweiligen Werkstück (1002)

ίο über einen Anschlag (1008) kuppelbar ist.

8. Programmsteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen von dem Vergleicher (422) für den Vergleich der gegenwärtigen und der aufgezeichneten Werkstückpositionssignale gesteuerte Alarmschaltkreis (1156), womit die Antriebsmittel (64; 72; 90; 100; 124, 126) des Manipulatorarmes und/oder die Fördereinrichtung (1000) stillsetzbar sind, wenn das Ausgangssignal des Vergleichers einen bestimmten — vorzugsweise einstellbaren — Wert überschreitet

9. Programmsteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher (422) für den Vergleich der gegenwärtigen und der aufgezeichneten Werkstückpositionssignale ein im Multiplexbetrieb arbeitender Vergleicher ist, mit dem während des Programmablaufs auch die gegenwärtigen Positionssignale für den Manipulatorarm mit den betreffenden als Sollwertsignal aufgezeichneten Positionssignalen verglichen werden, um hieraus in an sich bekannter Weise Steuersignale für die Antriebsmittel (64; 72; 90; 100; 124, 126) des Manipulatorarmes zu gewinnen.