DE2624012A1

DE2624012A1 - Verfahren und vorrichtung zur programmierung

Info

Publication number: DE2624012A1
Application number: DE19762624012
Authority: DE
Inventors: Svein Gjermund Brakke
Original assignee: Akers Mek Verksted AS
Current assignee: Akers Mek Verksted AS
Priority date: 1975-06-03
Filing date: 1976-05-28
Publication date: 1976-12-16
Also published as: NO751951L; SE7606239L; GB1511608A; DK241176A; FI761568A

Description

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PATENTANWÄLTE

R. SPLANEMANN DIPL.-CHEM. dr. B. REITZNER - o.Pu-ΐΝβ. J. RICHTER

MÖNCHEN HAMBUR·

A/S Akers Mek. Verksted Oslo/Norwegen

BOOO MÜNCHEN X 28· Μβΐ 1976

Tal 13

Telefon (08?) 22 62 07 / 22 02 W Telegramm·: Inventius München

.. 1113-I-9607

Ihr Zeichen:

Patentanmeldxang

Verfahren und Vorrichtung zur Programmierung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Programmierung eines numerisch gesteuerten Manipulators und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Die bekannten numerisch gesteuerten Robote, automatischen Manipulatoren oder Handhabungsautomaten sind für eine feste Anordnung mit bestimmter Orientierung gegenüber festen oder beweglichen Arbeitsstücken vorgesehen, wobei die beweglichen Teile des Manipulators mittels hydraulisch oder elektrisch

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angetriebener Servosysterne betätigt sind. Wenn die Arm/Gelenkbewegungen und damit die Bewegungen der Servosysteme im voraus definiert sind, können den erwähnten Bewegungen entsprechende Programmierdaten im voraus auf einen Papierstreifen, eine Lochkarte, ein Magnetband oder dergl. eingegeben werden. Diese
Daten bestimmen dann stets die erwünschten Bewegungen der
Servosysteme zur Manipulator-Steuerung beispielsweise eines
Werkzeuges hinsichtlich dessen Bahn und Geschwindigkeit, wobei die Bewegungen sämtlicher Manipulatorglieder koordiniert werden. Während des Betriebes der Servosysteme werden von den
gespeicherten Programmierdaten abgeleitete Bahnendaten mit erfassten Signalen über die Lagen der beweglichen Manipulatorteile zur Ermittlung von Berichtigungssignalen, welche die
Servosysteme stets in Übereinstimmung mit den abgeleiteten
Bahnendaten steuern, verglichen. -

Die Programmierung kann auch mittels manuellen Fahren oder sogenannten "jogging" durchgeführt werden. Die Servosysteme
werden dabei während der Programmierung-manuell von einer einsteckbaren "jogging" Dose gesteuert, wobei der Manipulatorarm
entlang der erwünschten Bewegungsbahn zu den erwünschten Positionen oder nur zu den erwähnten Endpunkten der Gesamtbewegung "jogged" wird. Währenddessen werden die generierten Daten über die Lagen der beweglichen Manipulatorteile registriert und als Programmierdaten für spätere Steuerung der Servosysteme zur
selbsttätigen Duchführung derselben Bewegungen, z.B. auf einem Magnetband gespeichert.

Es ist ferner bekannt, die Programmierung mittels sogenanntem
"Einlernen" durchzuführen, wobei der Manipulatorarm in Übereinstimmung mit dem erwünschten Bewegungsverlauf eines nachfolgenden selbsttätigen Arbeitsverlaufes manuell bewegt wird. Die während der erwähnten Bewegung in den SteXungsdetektoren generierten
Signale werden kontinuierlich als Programmiersignale, z.B. auf einem Magnetband registriert.

Die bekannten Programmierverfahren haben Vorteile aber auch
Nachteile und Mängel, die im praktischen Fall die Flexibilität und Anwendungsmöglichkeiten des Manipulators beeinträchtigen.

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Bei dem zuerst erwähnten Verfahren wird der Arbeitsvorgang auf Basis der Gestaltung und Orientierung des Manipulators geometrisch beschrieben. Bei komplexen Bahnen und insbesondere, wenn während der Bahnbewegung hohe Forderungen an Genauigkeit gestellt werden, wird die Ausarbeitung eines derartigen Programmes offensichtlich sehr zeitraubend und stellt hohe Forderungen an die das Programm ausarbeitende Person. Programmierung laut der s.g. "jogging" Methode hat sich ebenfalls als verhältnismässig zeitraubend erwiesen, vor allem, wenn hohe Genauigkeitsforderungen gestellt werden und geometrisch komplizierte Bahnen zu, folgen sind.

Die s.g. "Einlernmethode" fordert, dass der Manipulator eine "Freikupplung" und ggf. Gegengewichte oder Federn in den beweglichen Teilen aufweist, damit diese während der Programmierung leichtlaufend bewegt werden können.·

Sowohl bei "jogging", als auch bei der "Einlernmethode" muss der Manipulator während der Programmierung als aktiver Teil verwendet werden. Bei der Ausarbeitung einer Reihe von unterschiedlichen Programmen ist somit ein kostspieliger Maschinenpark an Programmierarbeit gebunden, anstatt die ihm zugedachten Arbeitsaufgaben durchzuführen. Wegen der mangelhaften Flexibilität und den verhältnismässig zeitraubenden Programmiervorgängen haben sich die bekannten Manipulatoren nur für grosse Serien identischer Arbeitsaufgaben wirtschaftlich bewährt.

Die Erfindung ist primär für einen beweglichen Schweissmanipulator der in der norw. Patentanmeldung Nr. 75 1952 beschriebenen Art gedacht. Dieser Schweissmanipulator ist kein Teil des Standes der Technik. Eine derartige Anwendung beschränkt die Erfindung jedoch keineswegs, da diese selbstverständlich auch bei anderen Manipulator typen verwendet werden kann.

.Damit die Vorteile der Erfindung aber möglichst klar hervortreten sollen, wird diese in Verbindung mit ihrer Anwendung bei einem Manipulator der erwähnten Art beschrieben, weil eben vollautomatisches Schwessen mittels numerisch gesteuerter Manipulatoren eine besonders komplizierte Technik darstellt, wo die Erfindung mit Vorteil verwendet werden kann.

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Das Funktionsvermögen eines numerisch gesteuerten vollautomatischen Schweissmanipulators setzt voraus, dass keine nennenswerte Variationen der gegenseitigen Lagen der einzelnen Arbeitsstücke gegenüber den im voraus programmierten Lagen vorkommen und gleichfalls, dass die Schweissfugen im grossen ganzen mit den programmierten linearen, gewölbten oder ähnlichen Verlaufen übereinstimmen. Abweichungen der erwähnten Art können mit etwas beschränkten Möglichkeiten mittels geeigneter Fugenabtaster erfasst werden, welche Signale zur Regelung der Bahn der Schweisspistole generieren. Fugenabtaster dieser Art haben indessen eine komplizierte Wirkungsweise und werden im allgemeinen nur verwendet, wenn die Arbeitsaufgaben an einer Konstruktion durchgeführt werden, wo eine grosse Anzahl von Schweissvorgängen gleich ist, wie beim Spantenschweissen zu einer grösseren Platte. Bei derartigen Schweissvorgängen sind- ferner eventuelle Hindernisse gegenüber der freien Armbewegungen des Manipulators gleich, so' dass es verhältnismässig einfach wird, diese bei der Ausarbeitung des Programmes für die Bewegungsverläufe der Arme zu berücksichtigen.

Im Anschluss an das Obenstehende sei erwähnt, dass auch bei der Verwendung von Fugenabtastern wie erwähnt die unterschiedlichen Platten oder Arbeitsstücke mit der äussersten Genauigkeit in die richtigen Lagen gebracht werden müssen, und dass die Profile der Arbeitsstücke bei der Schweissfuge nur minimal vom Optimalen abweichen können. Diese strengen aber notwendigen Forderungen übersteigen die sicherheitsmässigen Toleranzforderungen bei der Konstruktion und wirken sich daher als ein unnötig kostenerhöhender Faktor aus.

Ein Schweissmanipulator soll auch Schweissvorgänge zei ziemlich komplizierten Konstruktionen ausführen, wo die Lagen der einzelnen Arbeitsstücke so viel von den im voraus programmierten Lagen abweichen, dass ein Fugenabtaster entlang der Fuge nicht hinreichend schnelle und/oder richtige Regelungssignale abgeben kann, und wo die erforderliche Genauigkeit bei der Anbringung und Halterung der unterschiedlichen Platten und Rohlinge nur durch zeitraubende und kostenerhöhende zusätzliche Arbeit erzielt werden kann und ausserdem eine Reihe von Hindernissen unterschiedlicher Art gegen die freien Armbex'/egungen des Manipulators vor kommen können. inooci/nieQ

Bei der Verwendung eines Schweissmanipulators für derartige komplizierte Konstruktionen ist es somit zweckmässig, die Schweissbahnen - oder Fugen im voraus, entsprechend der tatsächlichen Bahnen und der Bahn, entlang welcher die Manipulatorarme zur Vermeidung von Hindernissen zu bewegen sind, zu programmieren. Laut der erwähnten norwegischen Patentanmeldung Nr. 75 1952 kann das Schweisswerkzeug des Manipulators entlang der erwünschten Schweissbahnen geführt werden, damit diese vor Beginn des Schweissvorganges kontinuierlich programmiert werden. Falls ein derartiges Vorprogrammieren an mehreren Schweiss-Stellen durchzuführen ist, fordert dies, wie erwähnt viel zusätzliche und kostspielige Zeit, wobei der Schweissmanipulator als socher ausser Betrieb ist und das Führen des Schweisswerkzeuges ausserdem durch träge Bewegungsfreiheit der Drehgelenke stark beeinträchtigt ist, insofern in den erwähnten Gelenken keine besonderen Freikupplungen und ggf. Gegengewichte, Federn u.s.w. vorgesehen sind.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art, wobei die obenerwähnten Nachteile und Mängel eliminiert und zusätzlich mehrere andere Vorteile erzielt werden.

Dies wird durch die in den Patentansprüchen angegebenen charakteristischen Merkmale des Verfahrens und der Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens erzielt.

Eine vorgezogene, die Erfindung aber nicht beschränkende Ausführungsform wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei die besonderen erzielten Vorteile aus der beschriebenen Anwendung in enger Anknüpfung an einen Schweissmanipulator hervorgehen. Es wird auf die beigefügte Zeichnung verwiesen, wo

Fig. 1 einen Arbeitsplatz zur Durchführung unterschiedlicher Schweissaufgaben,

Fig. 2 den Abtastmanipulator in Seitenansicht, Fig. 3 den Abtastmanipulator in Vorderansicht,

Fig. 4 teilweise im Schnitt gewisse Einzelheiten des auf einem

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Orientierungsklotz vorgesehenen Abtastmanipulators,

Fig. 5 ein Drehgelenk im Schnitt bei gleichartiger Ausführung des Schulter-, Ellbogen- und des ersten Handgelenkes,

Fig. 6 das andere Handgelenk im Schnitt,

Fig. 7 eine weitere Ausführung des Orientierungsklotzes,

Fig. 8 eine weitere Ausführung des orientierenden Teiles des Orientierungsklotzes,

Fig. 9 einen Schnitt durch das obere Mittelgelenk und Kreuzgelenk,

Fig. 10 den Zusammenbau des Mittel/Kreuzgelenkes mit dem Abtaster in Seitenansicht und

Fig. 11 das Mittel- und Kreuzgelenk im Schnitt entlang A-A in Fig. 9 zeigen.

Beispielsweise aus den Figuren 2 und 3 geht hervor, dass der programmierte Abtastermanipulator, nachstehend "Proman" genannt, auf einem mittigen Fusstück 1 aufgebaut ist, welches Letztere im Inneren mit einer vorzugsweise konischen Ausnehmung 2 zur Aufnahme des orientierenden Teiles 30a eines Orientierungsklotzes gestaltet ist und an der Bodenfläche Halterungen 3 aufweist. Die Halterungen 3 können ausser Saugnäpfen oder ähnlichen Vorrichtungen vorzugsweise Haltemagneten, z.B. ein- und ausschaltbare Permanentmagneten oder Elektromagneten, und/oder eine Kombination der erwähnten Magneten sein. Besonders bei Aluminiumkonstruktionen kommen nicht-magnetische Halterungen in Frage.

An der oberen Fläche des Fusstückes ist in zweckmässiger Weise ein Mittelständer 4 fest vorgesehen. Der Mittelständer 4 nimmt in seinem Inneren den unteren Teil einer achsial verschiebbaren Mittelwelle 22 auf, die an ihrem aufragenden freien Ende ein mittiges Drehgelenk 23 trägt. Eine lotrechte Drehwelle 5 ist im Gelenk 23 gelagert und die Drehbewegungen werden mittels eines Winkelgebers 21 registriert. An ihrem oberen Ende trägt die

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Welle 5 ein s.g. Schultergelenk 6, worin ein Oberarm 8 vorgesehen ist, dessen Drehbewegtingen mittels eines am Gelenk 6 vorgesehenen Winkelgebers 20 registriert werden.

Der Arm 8, welcher vorzugsweise an seinem mittleren Abschnitt einen oder mehrere Sperrstücke 7 aufweist, trägt am oberen Ende ein s.g. Ellbogengelenk 9. Das Ellbogengelenk 9 umfasst einen Winkelgeber 19 zur Registrierung der Drehbewegungen eines im Gelenk 9 gelagerten Unterarmes 10, und vorzugsweise einen Steuergriff 16. Der Arm 10 trägt an seinem freien Ende ein erstes Handgelenk 11, welches einen Winkelgeber 18 zur Registrierung der Drehbewegungen eines im Gelenk 11 gelagerten Gelenkarmes aufweist. Der Arm 28 trägt ein zweites Handgelenk 12, welches einen Winkelgeber 17 zur Registrierung der Drehbewegungen eines im Gelenk 12 gelagerten Tragarmes 13 aufweist. Ein Abtaster ist in einer zweckmässigen Weise am Tragarm 13 befestigt. Der Tragarm 13 umfasst ferner vorzugsweise einen Steuergriff 15, an welchem ein Schalter 66 vorgesehen sein kann, der ein Programmiersignal generiert das andeutet, wann der Schweissvorgang beginnen/ aufhören soll. Im Anschluss an den Abtaster 14 kann ebenfalls eine Steuervorrichtung 80 zur Generierung von Programmiersignalen für die Steuerung der Leergang- oder Bewegungsgeschwindigkeit des Schweissmanipulators, bei Bewegung der Arme, wenn nicht geschweisst wird, vorgesehen sein.

Der Abtaster 14 kann ferner vorzugsweise ein an seinem freien, vorstehenden Ende vorgesehenes Führungselement oder Steuerorgan aufweisen, welches in dem dargestellten Fall kugelig ist und dessen Zweck es ist, eine möglichst genaue Steuerung des Abtasters 14 in der infragekommenden Schweissfuge zu erzielen. Der Abtaster kann ebenfalls eine zweckmässige Markierungsvorrichtung 63, z.B. einen Stift, Schreiber oder eine Spritzvorrichtung oder dergl. aufweisen. Die Signalleiter von den Winkelgebern, die Leiter von dem Schalter 66 und der Steuervorrichtung 80 u.s.w. sind in einer zweckmässigen Weise entlang dem Proman an eine " vorzugsweise am Gelenk 23 vorgesehenen Steckdose 27 geführt. Am Gelenk kann ferner ein Bedienungspult 67 vorgesehen sein. Über ein Kabel 24 und einen Stecker kann eine vorzugsweise transportable Programmiereinheit 25 mit der Steckdose 27 verbunden werden.

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Wie in Fig. 2 mit gestrichelten Linien angedeutet, lässt sich der Proman in eine Transportlage zusammenfalten, welche ebenfalls eine s.g. Null-Lage oder Ausgangslage bei der Programmausarbeitung sein kann. Zur Erleichterung des Versetzens des Promans kann vorteilhaft im Schultergelenk 6 ein Traggriff 26 lösbar vorgesehen sein. Ferner kann zur Abstützung des ersten Handgelenkes 11 am Fusstück 1 eine Wiege 29 vorgesehen sein.

Fig. 4 zeigt den Proman auf einem Orientierungsklotzen 30, welcher einen vorzugsweise kegeligen fest auf einer Bodenplatte vorgesehenen orientierenden Teil 30a aufweist. Die Bodenplatte umfasst Halterungen 32, vorzugsweise derselben Art wie die Halterungen 3 des Fusstückes 1. Im orientierenden Teil 30a des Klotzes ist ein Steuerkeil 33 teilweise eingelassen und in einer zweckmässigen Weise befestigt. Der Steuerkeil 33 wirkt zwecks Sicherung einer, festen Orientierung des Promans gegenüber dem Orientierungsklotz 30 mit einer in der Aussparung gebildeten Steuernut 34 zusammen. Am Fusstück 1 und auf der Bodenplatte 31 sind vorzugsweise Markierungselemente 51, die zur sichtbaren Angabe der gegenseitigen Orientierung des Promans und des Orientierungsklotzes 30 mit der Nut bzw. dem Keil 33 übereinstimmen. Die Mittelwelle 22 kann eine geeignete Anzahl vorzugsweise konischer Sperrlöcher 36 aufweisen, die mit einem geeigneten Sperrzapfen an einer in ein Gewindeloch im Mittelständer 4 einschraubbaren Verrie gelungsschraube 35 zusammenwirken können, womit in einer einfachen Weise eine Möglichkeit der Variation der mittelachsialen Länge und dadurch der Reichweite des Promans geschaffen ist. Zur Steuerung der Welle 22 im Mittelständer 4 ist ferner eine lotrechte Steuernut 39 ausgebildet, die mit einem fest angebrachten, in der Innenfläche des erwähnten Mittelständers 4 teilweise eingelassenen Keil 37 zusammenwirkt.

Zur selbsttätigen Registrierung der eingestellten achsialen Lage der Mittelweile 22 kann eine geeignete Anzahl von Kontaktpunkten 42 deren gegenseitiger Abstand demjenigen der Sperrlöcher 36 entspricht, am Mittelständer vorgesehen sein. Jeder Kontaktpunkt 42 hat sein bestimmtes Kodesignal, welches über einen Gleitkontakt 41 an einem fest am das Gelenk 23 umgebenden Gehäuse 43 vorgesehenen Federarm 40 als Programmiersignal für spätere selbsttätige Hinsfcellung der entsprechenden Höhe am Schweissmanipulator

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registriert werden kann. Das Gehäuse 43 trägt innen ein Lager zur drehbaren Lagerung der lotrechten Drehwelle 5. Die Welle 5 weist einen vorzugsweise hohlen zylindrischen Abschnitt auf, welcher in das Gehäuse 43 eingeführt ist. Dieser Abschnitt trägt am Oberrand eine Reibscheibe 46 und einen Zahnkranz 47. Eine Stellschraube 45 wirkt zur Regelung der Drehfunktion des Gelenkes mit der Reibscheibe 46 zusammen.

Ein Getriebe 48 an der Triebwelle des Winkelgebers 21 steht zur Registrierung der Drehbewegungen der Welle 5 mit dem Zahnkranz im Eingriff. Der erwähnte Winkelgeber 21 ist vorzugsweise von einer Kapselung 50 umgeben und mittels eines Bügels 49 fest am Gehäuse 43 vorgesehen.

Die Drehgelenke 6,9, und 11 sind hauptsächlich gleich und vorzugsweise wie in Fig. 5 dargestellt gestaltet. Laut der erwähnten Figur ist der tragende Arm oder die Welle des Gelenkes mit zwei Gabelarmen 52 gebildet, welche ein oder mehrere Kugellager für eine drehbare Lagerung einer eine Scheibe 81 fest an einem Dreharm 75 tragenden Welle 56 aufweisen. Der Winkelgeber 57 des Gelenkes zur Registrierung der Drehbewegungen des Armes 75 ist vorzugsweise unter einer Kapselung 58 fest an einem der Arme vorgesehen, und seine Drehwelle ist mit der Welle 56 verbunden. Ander Scheibe 81 ist ein Reibring 55 für Zusammenwirkung mit einer Spannschraube 54 zwecks Regelung der Drehreibung des Gelenkes vorgesehen.

Wie aus Fig. 6 hervorgeht,gehen die Gelenkarme 28 im Gelenk 12 in ein Gehäuse 59 über, welches innenseitig ein oder mehrere Kugellager 61 zur drehbaren Lagerung einer Welle 60 trägt. Die Welle 60 weist am einen Ende einen Flansch 77 auf, welcher gegen eine Reibscheibe 76 am Gehäuse 59 anliegt, und ist am anderen Ende mit einem Gewinde zur Aufnahme einer Befestigungs/Spannmutter 74 ausgebildet.

Zwischen dem Gehäuse 59 und dem Tragarm 13 ist ebenfalls eine Reibscheibe 76 vorgesehen. Durch Drehen der Mutter 74 an der Welle 60 lässt sich die Drehreibung des Gelenkes 12 einstellen. .Der am Gehäuse 59 befestigte und vorzugsweise unter einer Kapslung 62 vorgesehene Winkelgeber 17 ist mit seiner Triebachse zwecks

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Registrierung der Drehbewegungen des Tragarmes 13 mit der Welle 60 verbunden.

Im Zusammenhang mit dem Obenstehenden sei erwähnt, dass die Regelung der Drehreibung der respektiven Glieder vorzugsweise mit einem Momentschlüssel erfolgt, damit man derart in einer einfachen Weise die erwähnten Reibungswiederstände auf erfahrungsgemäss optimale Werte einstellen kann.

Wie in Fig. 7 dargestellt, kann der Orientierungsklotz 30 alternativ als eine achsial verlängerbare Einheit gestaltet sein. Bei der erwähnten Figur ist ein vorzugsweise hohlzylindrisch gestalteter Fundamentständer 69 auf der Halterungen 32 aufweisenden Bodenplatte 31 fest angeordnet.

Der Fundamentständer 69 weist innen eine achsial verschiebbare Fundamentwelle 68 auf, welche in derselben Weise wie die Mittelwelle 22 eine geeignete Anzahl von Sperrlöcherη 72 aufweist. Die Löcher 72 sind für Zusammenwirkung mit einem geeigneten Sperrzapfen 71 einer in ein Gewindeloch im Ständer 69 eingeschraubten Verriegelungsschraube 70 vorgesehen. Die Welle 68 weist auch für Steuerzwecke eine Keilnut 78 für Zusammenwirkung mit einem in der Innerfläche des Ständers vorgesehenen Keil 79 auf. Eine Fundamentplatte 73, welche den den Keil 33 umfassenden orientierenden Teil 30a trägt, ist fest auf der Fundamentwelle 68 vorgesehen.

In Fig. 8 ist der orientierende Teil 30a in einer alternativen Gestaltung als unsymmetrischer Pyramidenkörper, wo eine Steuerspitze 64 die den Steuerkeilen 33 entsprechende Orientierungseinrichtung bildet, gezeigt. Indessen ist zu bemerken, dass obwohl in den Figuren nur zwei alternative Gestaltungen des Teiles 30a gezeigt sind, ist die Erfindung nicht auf diese beschränkt. Im Gegenteil ist eine jede zweckmässige Gestaltung verwendbar, wobei die Aussparung 2 im Fusstück des Promans entsprechend angepasst werden kann.

Zur Erweiterung der Lage- und besonders Winkeleinstellungsmöglichkeiten des Abtasters 14 gegenüber den Schweissfugen kann der Proman ein weiteres Drehgelenk aufweisen. Es handelt sich um ein

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s.g. oberes Mittelgelenk 200, vorzugsweise wie in den Figuren 9 und 10 dargestellt am Gelenkarm 28 vorgesehen. Der Gelenkarm 28 der Fig. 9 unterscheidet sich von der in Fig. 6 gezeigten ausführung, indem er am oberen Ende einen Kreuzkopf 201 trägt, welcher mittels in einem Lagergehäuse 209 vorgesehener Kugellager 202 360° drehbar gelagert ist. Der Kopf 201 ist mit dem Arm 28 mittels einer Mutter 204 und einer Druckscheibe 203 verbunden, wodurch die Drehreibung des Gelenkes 200 durch Drehen der Mutter 204 geregelt werden kann. Die Drehbewegungen des Gelenkes werden mittels eines unter einer Kapselung 206 vorgesehenen Winkelgebers 205 registriert. Der Winkelgeber 205 ist mittels eines Bügels 208 am Kopf 201 befestigt und ist mit seiner Drehwelle 207 mit dem Arm 28 verbunden.

Gegenüber der Ebene des Mittelgelenkes 200 wie in Fig. 11 gezeigt versetzt trägt der Kopf 201 ein Kreuzglied 210, dessen Drehachse einen Winkel mit der Drehachse des Gelenkes 200 bildet. Das Gelenk 210 umfasst eine Welle 218, die mittels in einem Lagergehäuse 211 vorgesehener Kugellager 212 im Kopf 201 drehbar gelagert ist. Eine Mutter 214 mit Druckscheiben 213 verbindet die Welle'218 mit dem Kopf 201, so dass die Drehreibung des Gelenkes 210 durch Drehen der Mutter 214 geregelt werden kann. Der Tragarm 13 des Abtasters 14 ist mittels einer Mutter 219 an der Welle 218 befestigt. Die Drehbewegungen des Gelenkes 210 werden mittels eines Winkelgebers 215 registriert, welcher unter einer Kapselung 216 vorgesehen und mittels eines Bügels am Kopf 201 befestigt ist, wobei die Triebwelle 217 des Winkelgebers 215 mit der Welle 218 verbunden ist.

Die oben beschriebene abgeänderte Gestaltung des Promans wird verwendet, wenn der Schweissmanipulator entsprechend abgeändert ist. Der in den Figuren dargestellte Proman oder Abtastmanipula-. tor hat einen gegenüber dem Schweissmanipulator vereinfachten Aufbau. Die beiden Manipulatoren sind indessen vorteilhaft mit gleichen Abständen zwischen den respektiven Drehgelenken ausgeführt und alle Wellen und/oder Gelenke sind ebenfalls im Verhältnis zueinander gleich orientiert, so dass entsprechende Arm- und Gelenkbewegungen hauptsächlich gleich sind, wenn gleiche Bewegungen ausgeführt werden.

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Es ist einleuchtend/ dass falls der Proman derart gestaltet werden soll, dass die obenerwähnten Abstände genau denjenigen des Schweissmanipulators entsprechen, fordert dies eine besonders genaue und kostspielige Herstellung des Promans. Die Genauigkeitsforderungen sind indessen nicht unnötig streng, da eventuelle Abweichungen der erwähnten Art selbsttätig durch Eingabe von Berichtigungsdaten, vorzugsweise in die die Bewegungen des Schweissmanipulators steuernde datenverarbeitende Maschine selbsttätig kompensiert werden können. Ferner sind eventuelle konstruktive Auswüchse am Schweissmanipulator auch dem Proman erteilt, damit Gewähr dafür geschaffen wird, dass sie keine unvorgesehenen Hindernisse während der Führung der Pistole und der freien Bewegung der Arme bilden.

Sämtliche Drehgelenke des Promans sind zwangsläufig beweglich, wobei die Bewegungen oder Drehungen dadurch entstehen, dass der an sich das Schweisswerkzeug ersetztende Abtaster 14 unter Berücksichtigung eventueller Hindernisse hinsichtlich der freien Armbewegungen entlang der Schweissfugen geführt werden. Dabei werden die Arme in einer zweckmässigen Weise um deriartige Hindernisse herumgeführt, ohne dass dies die Bewegung des Abtasters 14 nennensv/ert. beeinflusst, mit Ausnahme der Fälle, wo dies erforderlich ist, beispielsweise bei Lagenänderungen.

Der Proman weist wie gezeigt in Sämtlichen Gelenken Winkelgeber auf, welche mit den am Schweissmanipulator in entsprechenden Gelenken vorgesehenen Winkelgebern übereinstimmen. Die Bahn, welche der Abtaster 14 und an sich auch die Arme 5,8,10,28,13 während des Förderns beschreiben, wird fortlaufend mittels der Winkelgeber registriert, die kontinuierlich Signale generieren, welche die Drehbewegungen der respektiven Gelenke angeben. Die Signale werden in die Programmiereinheit 25 eingegeben,wo sie auf einem Papierstreifen, einer Kasette oder dergl. für spätere Umwandlung in ein komplettes Steuerprogramm zur Verwendung für die Steuerung der Bewegungsbahnen des Schweissmanipulators während der Durchführung des Schweissvorganges, registriert werden.

Damit der Schweissvorgang richtig durchgeführt wird, ist der Sdiweissmanipulator in genau derselben Lage und Orientierung gegenülaer de Arbeitsstücken wie der Proman während der Erzeugung des

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Programmes für die Bahnensteuerungen hatte, vorzusehen. Eine derartige richtige Orientierung wird erfindungsgemäss gewährt, indem der Proman und der Schweissmanipulator in ihren respektiven Basisteilen und vorzugsweise mit Zentrum in der lotrechten Drehachse, mit identischen Aussparungen gestaltet sind, die mit dem orientierenden Teil 30a des Orientierungsklotzes 30 in einem bestimmten Gegenstückeingriff zusammenpassen, wobei der Klotz 30 zuerst am Schweissort in einer zweckmässigen Lage gegenüber den Arbeitsstücken vorgesehen wird und mittels der Halterungen 32 eine feste Anbringung auf der Unterlage erhält. Der Proman wird dann auf dem Klotz 30 angebracht _t und dass Programm für die Schweiss- und Bewegungsbahnen wird ausgearbeitet, worauf der Schweissmanipulator auf demselben Klotzen 30 vorgesehen werden kann um das durch den Proman erzeugte Programm selbsttätig auszuführen. Der Orientierungsklotz 30 hat somit eine besonders wichtige Funktion im Zusammen— spiel zwischen Proman und Schweissmanipulator, indem die beiden Manipulatoren ganz genau gleich am orientierenden Teil 30a des Klotzes 30 orientiert werden.

In der einfachsten Form kann der Orientierungsklotz 30 wie in den Figuren 3 und 4 gestaltet sein, während Fig. 7 einen Orientierungsklotz 30 zeigt, welcher gleichzeitig die Basis einer mittelachsigen Verschiebung des Promans und dadurch auch des Schweissmanipulators bildet und verwendet wird, wenn eine erhöhte Reichweite der beiden Manipulatoren zweckmässig ist.

Bei Verwendung des Orientierungsklotzes laut Fig. 7 erfolgt die achsiale Verschiebung manuell, und die Welle 68 wird in der erwünschten Lage mittels der Verriegelungsschraube 70 am Fundamentständer 69 verriegelt. Die Halterungen 32 des Orientierungsklotzes 30 sind wie die Halterungen 3 des Promans für ein sicheres Festhalten des Klotzes bzw. des am Klotz vorgesehenen Promans auf einer Unterlage, die in einer beliebigen Ebene orientiert sein kann, dimensioniert. Bei der Ausarbeitung des Programmes für die Bahnen-steuerung des Schweissmanipulators kann es zweckmäsöig sein, dass gleichzeitig einige zusätzliche Daten, z.B. zur Angabe der Art des Schweissvorganges, der Ein-und Ausschaltung des Schweisstromes und der Eillaufgeschwindigkeit des Manipulators, eingegeben werden. Der Proman weist zu diesem Zweck den Pult 67, den Schweiss-Schalter 66 und die Steuervorrichtung 80 auf, welche Vorrichtungen durch

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manuelle Aktivierung unterschiedliche Prograitimiersignale erzeugen können, wobei jedes Signal seine bestimmte Information über den Schweissvorgang abgibt.

Somit können die Signale vom Steuerpult 67 die infragekommende Art des Schweissens, z.B. Fugen-, V- oder Stumpfschweissen, u.s.w. und die Orientierungsebene des Schweisses, wie waagerecht/ lotrecht, von unten nach oben oder Seitenschweiss u.s.w. und auch die Plattenstärke und das Wurzel-Mass u.s.w. ggf. den Füllgrad angeben. Ferner können im Pult 67 Vorrichtungen zur Erzeugung von Programmierdaten zur Angabe der Stromstärke/Drahtzufuhrgeschwindigkeit, Schweissgeschwindigkeit, eventueller Pend-Pendelmuster, und Daten welche den infragekommenden Drahttyp die Art/Menge von Deckgas, die Stromart, wie Gleichstrom direkte oder Gegenpolung, Wechselstrom, oder eventuelle pulsierende Stromtypen- u-s.w. angeben, vorgesehen sein. Der Schalter 66 kann wie erwähnt zur Erzeugung von Programmiersignalen welche angeben, wann der Schweissvorgang beginnen bzw. aufhören soll, vorgesehen sein, und die gesteuerten Funktionen können somit Schweisstrom ein/aus, Drahtzufuhr ein/aus, Deckgaszufuhr ein/aus u.s.w. sein.

Die erwähnten Steuervorrichtungen setzten erfindungsgemäss voraus, dass die Parameter oder Daten, welche zur Durchführung aller Schweisstypen basiert auf ein weites Spektrum von Plattenstärken und Wurzelmassen u.s.w. erforderlich sind, und andere relevante Daten für eine genaue Schweissoperation beispielsweise in einer Datenverarbeitungs-Hauptmaschine programmiert und gespeichert sind, wobei die somit vorliegenden detaillierten Programme für selbsttätige Aktivierung als Reaktion auf die erwähnten Programmierdaten von den, vorgesehenen.Kontrollen-eingerichtet sind, so dass ein vollständiges Steuer programm geschaffen, ist.. .

Aus Rücksicht auf Zeitersparniss ist es sehr wichtig, dass die Eillaufgeschwindigkeit des Schweissmanipulators jederzeit so hoch wie möglich ohne Beeinträchtigung der Sicherheit sein kann. Zu diesem Zweck kann die Steuervorrichtung 80 laut der Erfindung vorgesehen sein, wobei mittels dieser Vorrichtung Programmierdaten erzeugt werden können, de stets die angenommene optimale Eillaufgeschwindigkeit angeben, wenn diese nicht die höchste zulässige Geschwindigkeit ist.

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Zusätzlich zu den beschriebenen Kontrollen oder Steuervorrichtungen kann ferner eine Einrichtung zur Erzeugung eines sogenannten Pausensignales, welches bei zufälligen Unterbrechungen in der Programmierung zweckmässig ist, vorgesehen sein. Zur Vermeidung dass die gesamte vorausgehende Programmierung bei derartigen Unterbrechungen wiederholt werden muss, kann mittels der erwähnten Einrichtung ein Signal erzeugt werden, welches die Eingabe von Daten in die Einheit 25 sperrt. Bei einer Unterbrechung der Programmierung erzeugt der Operateur somit ein derartiges Signal. Beispielsweise mittels der Markierungsvorrichtung 63 wird ferner die Schweisstelle wo die Unterbrechung stattfand markiert, so dass die Programmierung an derselben Stelle fortgesetzt werden kann, indem ein Startsignal zur Eingabe ausgesandt wird.

Die obenerwähnten Vorrichtungen und Kontrollen müssen natürlich ■ je nach Bedarf vorgesehen werden, und Kontrollen deren Funktionen von einander abhängig sind, müssen vorzugsweise in einer zweckmässigen Weise kombiniert und einer möglichst einfachen Betätigung angepasst werden.

Die örtliche Anordnung der Kontrollen ist ferner nicht an die in den Figuren Dargestellte gebunden. Es können z.B. alle oder eine Auswahl der Kontrollen an der Einheit 25 oder in einer transportablen in eine Steckdose am Proman oder an der Einheit 25 einsteckbaren Dose vorgesehen sein. Die Übertragung der Signale zur Einheit 25 kann auch mit elektromagnetischen Wellen erfolgen.

Wenn ein Proman am Orientierungsklotz 30 angebracht ist, kann der Operateur somit während der Bahnenprogrammierung laut der Erfindung gleichzeitig Programmierdaten zur Steuerung des gesamten Schweissvorganges, inklusive der Geschwindigkeit bei den Ei11aufbewegungen des Manipulators eingeben. Die Programme für den Schweissvorgang in den unterschiedlichen Arbeitsbereichen werden erfindungsgemäss derart ausgearbeitet, dass ein oder mehrere Abtastmanipulatoren auf zweckmässig vorgesehenen Orientierungsklötzen 30 bewegt werden, wobei auf jedem Klotz ein Programm ausgearbeitet wird, das zu diesem Klotz und erwünschtenfalIs auch mit der Schweisstelle identifiziert wird, indem jeder Klotz eine bestimmte Nummer aufweist. Darauf werden sämtliche Programme vorzugsweise in einer zentralen

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DatenverarbeitungsmascMne gespeichert. Wenn ein Schweissmanipulator zur Durchführung der vorher programmierten Schweissoperation auf einem Klotz vorgesehen wird, kann das zugeordnete Datenprogramm selbsttätig angerufen werden, indem die Nummer oder Identitätskode des Klotzes und/oder der Schweisstelle in die Datenverarbeitungsmaschine eingegeben wird. Der Schweissvorgang kann somit ohne unnötigen Zeitverlust inganggesetzt werden.

Es ist zu bemerken, dass die oben angegebene Speicherung der Programme keineswegs beschränkend für die Erfindung ist, da jede zweckmässige Speicherungsweise verwendet werden kann. Die Programme können somit in einer oder mehreren Kasetten gespeichert werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird die Erfindung nachstehen! in Anknüpfung an ein konkretes Beispiel von durchzuführenden Schweissvorgängen beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein Eck eines Tankes oder dergl., wo die Konstruktionselemente fertig heftverschweisst sind und die Bereiche für die endgültige Schweissung bereit sind. Der Tank besteht im vorliegenden Beispiel aus einer Bodenplatte 100 und zwei Seitenwänden 101 und 102 und einer Decke 103. In dem von den Wänden 101 und 102 gebildeten Eck ist ein Knieblech 105 vorgesehen, welches falsch in der Ebene 108 anstatt der Ebene 107, wie in der Arbeitszeichnung für die Konstruktion vorausgesetzt, montiert wurde. Die unrichtige Anbringung des Bleches 105 illustriert den Vorteil der Programmierung des Schweissverlaufes an der Stelle, da die Schweissbahn für das Knieblech 105 falsch programmiert sein wird, wenn die Programmierung auf Basis der vorliegenden Arbeitszeichnungen vorgenommen wird, so dass die Verwendung eines selbsttätigen Schweissmanipulators basiert auf das Letztere Programm sehr problematisch wird.

Derartige Fehlanbringungen, die innerhalb der konstruktionsgemässen Toleranzforderungen für den Tank liegen, sind im praktischen Fall nicht ungewöhnlich.

Durch den Tank und im Abstand von der Wand 102 erstreckt sich ein Rohr 106, das aus den Arbeitszeichnungen nicht hervorgeht und somit bei dem obenerwähnten Programmierverfahren unbekannt ist. Das Rohr 106 bedeutet somit ein unbekanntes Hindernis gegen die freien Arm-

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bewegungen des Schweissmanipulators, was bei einer auf eine derartige Programmierung basierte Schweissoperation weitere Komplikationen mitsichführt. Bei der Verwendung eines Promans wird sich der Operateur zuerst am Schweissort orientieren und dann auf Grundlage seiner Kenntnisse der Reichweite des Promans und des Schweissmanipulators die vorausgesetzt optimalen Anpringungspunkte für Promane auswählen. Diese Punkte werden bezeichnet und geben an, wo die Orientierungsklötze 30 vorzusehen sind. Falls die Deckenhöhe grosser als die höchste Reichweite des Promans ist, kann der Operateur entweder den Orientierungsklotz 30 der niedrigen Art, in den Figuren 3 und 4 dargestellt, bei A für die unteren Bereiche vorsehen und ferner an den Wänden, z.B. bei C und D Klötze für die oberen Bereiche vorsehen. Er kann auch einen höhenverstellbaren Klotz 30, z.B. wie in Fig. 7 gezeigt bei A und ferner bei B u.s.w. vorsehen, vorausgesetzt dass die erwünschte Reichweite erzielt wird. Im vorliegenden Fall wird vorausgesetzt, dass ein Orientierungsklotz 30 laut Fig. 7 bei A verwendet wird und dass der Klotz vorzugsweise mit dem Steuerkeil 33 und dadurch mit dem Markierungselement 51 gegen den Punkt 111 wendend, wo der Schweissvorgang beginnen soll, angebracht wird. Die Halterungen werden dann aktiviert. Der Operateur hebt ggf. die Fundamentplatte 73 auf das erwünschte Niveau und verriegelt die Fundamentwelle am Ständer 69 mittels der Verriegelungsschraube 70, wonach der Proman auf der Fundamentplatte 73 derart angebracht wird, dass der Teil 30a in orientierenden Eingriff mit der Aussparung 2

kommt, und die Halterungen aktiviert werden. Die Programmiereinheit 25 wird dann über die Schaltdose 27 mit dem Proman verbunden. Ehe die eigendliche Programmierung beginnen kann, erzeugt der Operateur z.B. durch Drükken auf einen geeigneten Knopf oder auf Knöpfe am Pult 67 oder auf der Einheit 25 ein Programmiersignal zur Identifikation des Orientierungsklotzes 30 und ggf. der Schweisstelle. Dieses Signal wird in das Medium, z.B. eine Kasette oder dergl., welches das Programm aufnehmen soll, eingebracht. Wenn ein Proman auf dem Klotz 30 angebracht wird, nimmt er die s.g. Null- oder Transportlage ein, die in Fig. 2 mit gestrichelten Linien dargestellt ist. Diese Lage kann der Ausgangspunkt für die Programmierung sein, wobei der Schweissmanipulator eine entsprechende Ausgangslage haben kann. Sie kann auch vorteilhaft eine Ausgangslage für den Proman sein, ehe dieser gegen die Schweissfuge geführt wird, ab welcher Lage das erzeugte Programm den Schweissmanipulator steuert.

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Der Programmierverlauf und der Schweissverlauf stimmen vorzugsweise überein, und in Fig. 1 soll die Programmierung der Schweisse 120 mit Beginn im Eck zuerst vorgenommen werden. Vorzugsweise bevor der Proman mit dem Abtaster 14 an das Eck 111 geführt wird, erzeugt der Operateur die erforderlichen Programmiersignale mittels Eindrücken geeigneter Knöpfe am Pult 67 zur Angabe erforderliche Daten zur Steuerung des Schweissvorganges, welche Daten am Medium in der Einheit 25 registriert werden. Im vorliegenden Fall können diese Daten beispielsweise sein: ein Signal zur Angabe, dass eine lotrechte V-Schweisse durchzuführen ist, ein Signal welches die Plattenstärke angibt, und ein Signal über das Wurzelmass der Schweisse. Auf Grundlage der erwähnten Signale und der in der Hauptzentrale gespeicherten Schweissdaten wird der Schweissvorgang selbsttätig mit optimalen Werten für die infragekommenden Parameter, wie z.B. Art/Menge an Schweisstrom .und Drahtzufuhr-Geschwindigkeit, Schweissgeschwindigkeit, Pendelmuster, Art/Menge von Deckgas und die Schweissdrahtart. Die registrierten Daten werden in einer Datenverarbeitungsmaschine zu einem vollständigen Steuerprogramm für den Schweissmanipulator umgewandelt, und die Vorschubgeschwindigkeit des Abtasters 14 entlang der infragekommenden Fugen ist somit unwesentlich für den nachfolgenden Schweissvorgang und kann somit wesentlich höher als die Schweissgeschwindigkeit sein.

Der Abtaster 14 wird zum Eck 111 geführt, wo er mit optimalem Winkel gegenüber der Schweissfuge 120 angebracht wird. Dabei werden die Arme und Gelenke des Promans bewegt und sämtliche Drehbewegungen kontinuierlich von den zugeordneten Winkelgebern registriert, welche Letztere Programmiersignale erzeugen, die in die Einheit 25 eingegeben und dort registriert werden. Wenn der Schweissmanipulator später denselben Vorgang durchführen soll, erfolgt dies bei höchster Eillaufgeschwindigkeit, falls der Operateur während des Vorschubes des Promans nicht eine gewählte herabgesetzte Eillaufgeschwindigkeit programmiert hat. Eine derartige Programmierung wird wie oben erwähnt mittels der Steuervorrichtung 80 durchgeführt, die zur Erzeugung von Signalen vorgesehen ist, die z.B. angeben können, wann ein bestimmter Bruchteil der höchsten Eillaufgeschwindigkeit zweckmässig ist.

Signale über herabgesetzte Eillaufgeschwindigkeit gelten nur bis ein "Schweissbeginn" Signal programmiert wird. Somit muss

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jedes Mal, wenn eine herabgesetzte Geschwindigkeit erwünscht ist/ ein neues Signal erzeugt werden. Natürlich kann man auch "höchste Geschwindigkeit" während der Eillaufbewegungen programmieren.

Der Operateur programmiert nun "Schweissbeginn" durch Aktivieren des Schalters 66, wobei ein Signal erzeugt wird, welches in die Einheit 25 eingegeben wird, wo es auf das gewählte Medium geführt wird. Mit optimalem Winkel gegenüber der Schweissfuge 120 wird der Abtaster 14 lotrecht entlang der erwähnten Fuge vom Eck 111 bis zur Unterseite des Kniebleches 105 geführt.· Hier wird 'Schweiss-Stopp" programmiert. Die nächste Schweisse und somit Programmierung, die durchzuführen ist, ist eine Seitenschweisse 123, vorzugsweise von rechts nach links in der Figur. Der Operateur muss nun "Seitenschweiss" und eine Angabe über den Füllungsgrad der Fuge programmieren. Der Abtaster 14 wird zum Startpunkt für die Fuge 123 geführt, "Schweissbeginn" wird erzeugt und der Abtaster wird entlang der Fuge 123 vorgeschoben. Bei beendigtem Vorschub wird "Schweiss-Stopp" erzeugt. Hiernach soll das Knieblech 105 angeschweisst werden, indem die Fuge 124 zuerst von links nach rechts und dann die Fuge 25 von rechts nach links in der Figur geschweisst wird.

Der Operateur programmiert nun " von unten-rauf V-Schweisse" und eine Angabe über das Wurzelmass, der Abtaster 14 wird zum Startpunkt für die Fuge 124 vorgeschoben, worauf "Schweissbeginn" erzeugt und der Abtaster 14 entlang der Fuge bis die Bewegung durch das Rohr 106 behindert ist, geführt wird. Das Signal "Schweiss-Stopp" wird erzeugt und der Abtaster wird um das' Rohr 106 geführt, um die Fugenprogrammierung in dem Punkt wo sie beendigt wurde, wieder fortzusetzen. Bei der Bewegung um das Rohr 106 kann es zweckmässig sein, die Eillaufgeschwindigkeit des Manipulators herabzusetzen. Dies wird programmiert, indem die infragekommende Kontrolle an der Steuervorrichtung 80 aktiviert wird. "Schweissbeginn" erfolgt, und die Fuge 124 wird fertigprogrammiert. Vor dem Vorschub entlang der Fuge 125 kann "waagerechte V-Schweisse" programmiert werden. Dann wird der Abtaster entlang der Fuge 125 wie entlang der Fuge 124 geführt. Bei beendigtem Vorschub wird das Signal "Schweiss-Stopp" gegeben. Nun ist die Fuge 112 zu programmieren Der Abtaster 14 wird vom Abschlusspunkt der Fuge 125 zum Startpunkt der Fuge 112 geführt. "Lotrechte V-Schweisse" und eventuelle

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Änderungen des Wurzelmasses werden programmiert, "Schweissbeginn" wird erzeugt und der Abtaster 14 wird entlang der Fuge geführt bis diese an der Decke 103 endet.

Hier wird "von unten-rauf V-Schweisse" programmiert, wie auch eventuelle Änderungen des Wurzelmasses, und der Abtaster wird unmittelbar entlang der Fuge 121 geführt, bis der Vorschub durch das Rohr 106 behindert ist und "Schweiss-Stopp" erzeugt wird. Soll das Rohr 106 an der Decke angeschweisst werden, wird dies derart programmiert, dass der Abtaster 14 mit programmierter herabgesetzter Exilaufgeschwindigkeit von der Fuge 121 zur Fuge 126 gebildet vom Rohr 106 und der Decke 103 geführt wird. "Schweissbeginn" wird signalisiert und der Abtaster wird um den Umkreis des Rohres 106 entlang der Fuge 126 geführt. "Schweiss-Stopp" wird abgegeben und der Äbtaster wird mit programmiert, herabgesetzter Eillaufgeschwindigkeit von der Fuge 126 zur Fuge 121, an den Punkt, wo die Programmierung wegen dem Rohr 106 abgestellt wurde geführt. "Schweissbeginn" wird abgegeben und die Fuge 121 fertigprogrammiert. Die übrigen Fugen 118, 116, 117, und 122 werden entsprechend programmiert, wobei für die Fuge 118 "von unten-rauf Fugenschweisse", Füllungsgrad und ggf. die Plattenstärke, für die Fuge 116 "waagerechte Fugenschweisse" und ggf. Füllungsgrad und Plattenstärke, für die Fuge 117 "lotrechte Fugenschweisse" und ebenfalls Füllungsgrad und Plattenstärke und für die Fugen 110 und 122 "waagerechte V-Schweisse" und erforderlichenfalls Wurzelmass und Plattenstärke progrmmiert werden.

Bei Eillaufbewegungen wird der Abtaster in der angenommen zweckmässigsten Bewegungsbahn geführt und die Eillaufgeschwindigkeit wird in der für jede Bewegung Optimalen programmiert.

Obwohl oben nur in Verbindung mit der Fuge 120 erwähnt wurde, dass der Abtaster 14 mit optimalem Winkel gegenüber der Fuge vorgesehen wird, gilt dies natürlich alle Schweissfugen. Auch ist es einleuchtend, dass man an einer Schweisstelle jedem zweckmässigen Programmierverlauf folgt.

Es kann vorkommen, dass die an der Schweisstelle vorgesehenen Arbeitsstücke so grosse Abweichungen der Schweissfugen aufweisen, z.B. in der Form von Rissen oder Öffnungen,, dass besondere Massnahmen durchgeführt werden müssen. Somit können z.B« Füllstücke in der Spalte verx^endet werden, und ferner kann es erforderlich

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sein, den Schweissverlauf und/oder die Schweissparameter zu ändern. In solchen Fällen werden die erforderlichen Arbeitsvorgänge vorzugsweise vor der Programmierung durchgeführt, worauf die Programmierung unter Berücksichtigung der genauen Form der Schweissfuge stattfindet. Falls die Abweichung der Fuge einer solchen Grössenordnung ist, dass kein Schweissen ohne umfassende Bearbeitung der Fuge erfolgen kann, wird vorzugsweise "Schweiss-Stopp" an der Stelle wo die Abweichung unakzept'abel ist, programmiert, und der Abtaster wird an dieser Fugenstelle vorbeigeführt, worauf "Schweissbeginn" an einer Stelle, wo die Fuge wieder akzeptabel ist, erzeugt wird.

Oben ist eine kontinuierliche Programmierung der Bahnenbewegungen während des Vorschubes des Promans vorausgesetzt. Es dürfte indessen einleuchtend sein, dass die Programmierung auch in einer einfacheren und rascheren Weise durchgeführt werden kann, wenn geometrisch unkomplizierte Bahnen zu folgen sind, z.B. bei geraden Schweissfugen und/oder wenn keine Hindernisse der freien Armbewegungen vorliegen. Zu diesem Zweck kann der Proman für zwei Betriebsarten ausgerüstet sein, wobei die Betriebsart 1 einer kontinuierlichen Programmierung wie oben beschrieben entspricht und die Betriebsart 2 eine Form von intermittierender Programmierung sein kann. Bei Programmierung in der Betriebsart 2 werden die Signale von den Winkelgebern des Promans während der Armbewegungen nicht registriert. Laut dem Verfahren bei der Betriebsart 2 wird der Abtaster 14 in einer bestimmten Reihenfolge in einer geeigneten Anzahl von Kontroll- oder Programmierungslagen vorgesehen, z.B. am Startpunkt für die Schweissfuge, falls erforderlich oder zweckmässig an einem oder mehreren Zwischenpunkten entlang der Fuge und am Stopp-Punkt der Fuge. In jedem der erwähnten Punkte wird ein zweckmässig vorgesehener Schalter oder dergl. aktiviert, so dass Signale, welche die eingenommene Lage der Winkelgeber" des Promans angeben, in die Programmiereinheit 25 eingegeben werden, wo sie als Programmierdaten für spätere Eingabe in eine Datenverarbeitungsmaschine registriert werden. In der letzteren Maschine werden sie bei der Ausarbeitung des vollständigen Bahnensteuerprogrammes für den Schweissmanipulator verwendet.

Eine Wechslung der Betriebsart des Promans kann vorzugsweise während der Programmierung erfolgen. Derart wird erzielt, dass komplexe

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Führungsbahnen mittels kontinuierlicher Registrierung der Lagensignale der Winkelgeber programmiert werden können, während lineare unkomplizierte Führungsbahnen mittels Registrierung einer geeigneten Anzahl s.g. Programmierlagen programmiert werden.

Während der Programmierung kann es zweckmässig sein, die fertig programmierten Fugen zu markieren, und dies kann in einer zweckmässigen Weise mittels der Markierungsvorrichtung 63 erfolgen.

Der oben beschriebene Schweissverlauf basiert sich auf die Verwendung einer Schweissdrahtgute für alle Schweissen. Indessen kann es infragekommen, unterschiedliche Schweissdrähte für die unterschiedlichen Schweissarten zu verwenden, z.B. einen Drahttyp für von unten-rauf Schweisse und einen für waagerechte und lotrechte Schweisse. In diesen Fällen kann es zweckmässig sein, . zuerst alle von unten-rauf Schweisse fortlaufend zu programmieren, wonach die waagerechten und lotrechten Schweissverlaufe programmiert werden. Drahtwechsel kann vorteilhaft selbsttätig erfolgen, z.B. wenn zwei oder mehrere Schweisspistolen vorzugsweise in der Längsrichtung verschiebbar und mit separaten Drahteinrichtungen versehen sind.

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Claims

Patentansprüche

/1. I Verfahren zur Programmierung eines vorzugsweise numerisch Versteuerten Manipulators entlang bestimmten Bewegungsbahnen und zur Durchführung bestimmter Arbeitsvorgänge entlang denselben, dadurch gekennzeichnet, dass für die Programmierung eine Programmiervorrichtung verwendet wird, die unabhängig von dem erwähnten Manipulator angetrieben werden kann und welche Programmiervorrichtung aus einer bewegungsgemäss gleichen aber ausrüstungsgemäss vereinfachten Gestaltung, des Manipulators besteht.
2. Verfahren laut Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnenprogrammierung derart durchgeführt wird, dass ein Abtaster der Programmiervorrichtung manuell entlang festgesetzter Bewegungsbahnen geführt wird, wobei sämtliche Drehbewegungen der Vorrichtung selbsttätig und fortlaufend als reine · Lagenangaben unabhängig von der Vorschubgeschwindigkeit des Abtasters registriert und als Programmierdaten gespeichert werden.
3. Verfahren laut Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnenprogrammierung derart durchgeführt wird, dass ein Abtaster an der Programmiervorrichtung manuell zu erforderlichen und/oder zweckmässigen Punkten der festgesetzten Bewegungsbahnen geführt werden, wobei die Winkellagen der Drehgelenke der Vorrichtung in den erwähnten Punkten registriert und als Lagendaten gespeichert werden.
4. Verfahren laut der_ Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn ζ ei chnet, dass die Programmiervorrichtung während der Programmierung auf einer festen lagen- und orientierungsbestimmten Orientierungseinrichtung oder dergl. vorgesehen ist.
5-. Verfahren laut Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Orientierungseinrichtung in ihrer unveränderten Lage verbleibt, wenn die Programmiervorrichtung davon entfernt ist, und dass der Manipulator in derselben Orientierungsrichtung vorgesehen wird, wenn das in dieser Lage erzeugte Programm durchzuführen ist.

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6. Verfahren laut der Ansprüche 1 bis 3, "dadurch gekennzeichnet, dass vor oder während der Bahnenprogrammierung mittels manuell betätigter separat vorgesehener Signalgeber zusätzliche Daten, wie beispielsweise ein Identifikationssignal für die Orientierungseinrichtung und/oder die Arbeitsstelle, Signale über die Bewegungsgeschwindigkeiten der Manipulatorarme und/oder die Arbeitsfunktionen des Manipulators, eventuelle Pausensignale oder dergl. programmiert werden.
7. Verfahren laut Anspruch 6_r wenn die Programmierung für einen Manipulator zur Durchführung von Schweissvorgängen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Startsignal zur Registrierung des Verlaufes einer Schweissfuge vorzugsweise abgegeben wird, nachdem der Abtaster in Berührung mit dem Startpunkt der Schweissfuge vorgesehen ist, und dass ein Stoppsignal abgegeben wird, indem die Schweissfuge und damit der Kontakt aufhören soll, und dass sämtliche Gelenkbewegungen vor und nach dieser Signale fortlaufend als Ei11aufbewegungen für den Manipulator registriert werden, indem die Eillaufgeschwindigkeit durch separat erzeugte Programmiersignale gesteuert wird.
8. Verfahren laut Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Signale über die Plattenstärke, Wurzelmasse, Fugenart, Schweissart oder dergl. je nach Bedarf vorzugsweise vor Beginn jeder Schweissfuge programmiert werden, indem diese Signale infragekommende, in einer zentralen Datenverarbeitungsmaschine vorgesehene Datenverarbeitungsmaschinenprogramme aktiviert, die im voraus auf Basis eines grossen Spektrums an Schweissdaten für selbsttätige Steuerung der unterschiedlichen Schweissparameter, wie Schweissgeschwindigkeit, Stromstärke und Drahtvorschubgeschwindigkeit u.s.w. ausgearbeitet wurde, damit für jede Fuge eine optimale Schweisse erzielt werden kann.
9. Verfahren laut Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dass eine einen achsial verschiebbaren Basisteil umfassende Programmiervorrichtung verwendet wird und dass vor Beginn der Bahnenprogrammierung vorzugsmässig selbsttätig ein Signal programmiert wird, welches die achsiale Lage des Basisteiles angibt und welches Signal den dafür geeigneten Antrieb des Manipulators zur Durchführung einer entsprechenden achsialen Verschiebung seines Basisteiles steuert.

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10. VorricTitung zur Programmierung eines vorzugsweise numerisch gesteuerten Manipulators zum Polgen bestimmter Bewegungsbahnen und zum Durchführen bestimmter Arbeitsvorgänge entlang dieser Bahnen, dadurch gekennzeichnet/ dass die Vorrichtung einen Mittelständer (4), eine lotrechte Welle (5), Schultergelenk (6), Ellbogengelenk (9) und ein oder mehrere Handgelenke (11,12) umfasst, wobei die Drehbewegungen dieser Gelenke und Wellen von Winkelgebern (17,18,19,20,21) registriert werden, dass die Arme zwischen den erwähnten Gelenken und die Höhe des Schultergelenkes (6) über den unteren Rand einer oder mehrerer Halterungen vorzugsweise den Armen und der Höhe am Manipulator entsprechen und dass die Vorrichtung einen Basisteil (1) umfasst, welcher für Zusammenwirkung mit einem Orientierungsklotz 30 gestaltet ist.
11. Vorrichtung laut Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisteil (1) mittels magnetisch wirkender Halterungen (3), Saugnäpfen oder dergl. an einer Unterlage befestigbar ist.
12. Vorrichtung laut Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisteil (1) eine Aussparung (2) aufweist, worin vorzugsweise eine Führungsnut (34) oder dergl. vorgesehen ist.
13. Vorrichtung laut Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (2) eine unsymmetrische Pyramidenform (30a) oder dergl. aufweist.
14. Vorrichtung laut Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelwelle (22) des Basisteiles (1) achsial verschiebbar ist und dass vorzugsweise Mittel (41,42) zur Lagenregistrierung der erwähnten Welle vorgesehen sind.
15. Vorrichtung laut Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenke Mittel zur Regelung der Drehreibung aufweisen.
16. Vorrichtung laut Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die einen äusseren Drehgelenkmecha-

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nismus umfasst, welcher die Drehung eines Abtasters (14) um dessen Längsachse und um eine lotrecht auf dieser Achse verlaufenden Achse ermöglicht.
17. Vorrichtung laut Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der äussere Drehgelenkmechanismus ein am Gelenkarm (28) 360° drehbares Kreuzgelenk (210) aufweist.
18. Vorrichtung laut Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass im Kreuzgelenk (210) eine Welle (218) drehbar vorgesehen ist, die mit dem Gelenkarm (28) einen rWinkel in einer gegenüber dem Arm (28) seitlichen Ebene bildet.
19. Vorrichtung laut Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Orientierungsklotz (30) mittels magnetisch wirkender Halterungen (32), Saugnäpfen oder dergl. an einer Unterlage befestigbar ist.
20. Vorrichtung laut der Ansprüche 10 und 19, dadurch gekennzeichnet, dass der orientierende Teil (30a) des Orientierungsklotzes (30) eine Form aufweist, die mit der Aussparung (2) im Basisteil und mit der entsprechenden Aussparung eines Manipulators zusammenwirken kann.
21. Vorrichtung laut der Ansprüche 10, 19 und 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Orientierungsklotz (30) einen Fundamentständer und eine Fundamentwelle (68) die im Ständer (69) verschiebbar ist aufweist.
22. Vorrichtung laut einem der Ansprüche 10,19,20 und 21, dadurch gekennzeichnet, dass der orientierende Teil (30a) des Orientxerungsklotzes (30) einen Steuerkeil (33) oder dergl. aufweist.
23. Vorrichtung laut Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der orientierende Teil (30a) die Form einer unsymmetrischen Pyramide oder dergl. aufweist.
24. Vorrichtung laut Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Griffe (15,16)

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zum manuellen Fahren der Arme vorgesehen sind.
25. Vorrichtung laut Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Anknüpfung an das äusserste Handgelenk (12,210) ein Abtaster (14) vorgesehen ist.
26. Vorrichtung laut Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass in Anknüpfung an den Abtaster (14) eine Markierungseinrichtung (63) vorzugsweise einer Art, die bei Betätigung einen Farbenstrahl zur Markierung ausspritzt, vorgesehen ist.
27. Vorrichtung laut Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass im Handgriff (15) ein Druckknopf (66) vorzugsweise zur Programmierung von start-stopp des Schweissvorganges vorgesehen ist.
28. Vorrichtung laut Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Steuerpulte (67,80) in enger Anknüpfung an die beweglichen Teile der Vorrichtung vorgesehen sind.
29. Vorrichtung laut der Ansprüche 27 und 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerpulte (67,80) und vorzugsweise der Druckknopf (66) gesammelt in einer transportablen Schaltdose vorgesehen sind.
30. Vorrichtung laut der Ansprüche 27,28 und 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtungen (66,67,80) Signalgeber aufweisen, welche zur Programmierung der Wahl von im voraus programmierten Schweissparametern verwendet werden.
31. Vorrichtung laut Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass am Basisteil (1) und am Orientierungsklotz (30) entsprechende Markierungselemente (51) vorgesehen sind.
32. Vorrichtung laut Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise in Anknüpfung an

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das Schultergelenk (6) ein Traghandgriff (26) vorgesehen ist.
33. Vorrichtung laut Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass am Basisteil (1) eine Wiege (29) zur Abstützung des Handgelenkes (11) in der Null- oder Transportlage der Vorrichtung vorgesehen ist.

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