DE2639774C2

DE2639774C2 -

Info

Publication number: DE2639774C2
Application number: DE2639774A
Authority: DE
Inventors: Richard Edward Cincinnati Ohio Us Hohn
Original assignee: Milacron Inc
Current assignee: Milacron Inc
Priority date: 1975-09-12
Filing date: 1976-09-03
Publication date: 1988-06-16
Also published as: SE7609955L; US4011437A; JPS5711441B2; GB1525839A; NO763100L; DE2639774A1; SE427072B; CA1090448A; NO150137C; NO150137B; SE427072C; JPS5256288A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Steuerung der Bewegung eines Manipulators, der ein sich bewegendes Werkstück bearbeitet. Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-OS 22 34 759 bekannt, wobei diese Vorrichtung die Merkmale 1 a, 1 b, 2 a, 2 b, 2 c, 3 a, 4 a, 4 b, 4 c und 4 i im Patentanspruch 1 zeigt. Kurz zusammengefaßt ist dort ein Manipulator mit fünf Bewegungsachsen gezeigt, der als Werkzeug eine Schweißpistole trägt, mit der Karosserieteile geschweißt werden sollen, welche auf einem Fließband kontinuierlich bewegt werden. Im Prinzip soll sich dort das Fließband zwar kontinuierlich bewegen, die bekannte Vorrichtung berücksichtigt jedoch auch Veränderung der Geschwindigkeit des Fließbandes, in dem ein Weginkrementzähler in Zusammenwirken mit einem beweglichen, längs des Fließbandes geführten Anschlag Ort und Geschwindigkeit der Karosserie mißt. In einem Programmiermodus wird jeweils bei einer bestimmten Anzahl von Weginkrementen des Fließbandes festgelegt, welche Position der Manipulator einnehmen bzw. welche Bewegung er durchführen soll. Die entsprechenden Bewegungsbefehle für den Manipulator werden in einem Trommelspeicher gespeichert.

Da die vom Manipulator getragene Schweißpistole während des Schweißvorganges die Karosserieteile fest zusammenklemmt, ist während dieser Phase eine Relativbewegung zwischen dem Schweißwerkzeug und der Karosserie unerwünscht. Während dieses Zeitraumes werden daher alle Antriebe für die Bewegung des Manipulators abgeschaltet; er wird vielmehr ausschließlich durch die Klemmkraft der Schweißpistole von der Karosserie bzw. dem Fließband mitgeschleppt.

Die Zeitschrift "Japan Electronic Engineering", Dezember 1972, S. 34-36 zeigt ein "Hand-Auge-System", das als Meßfühler für die Lage eines Werkstückes auf einem Förderband eine Videokamera verwendet. Der Manipulator ist dort ein Arbeitsorgan mit Hauptachsen, die mit Hauptachsen eines kartesischen Koordinatensystems übereinstimmen. Die eine Achse des Manipulators liegt dabei parallel zur Bewegungsachse des Werkstückes.

Diese Vorrichtung arbeitet jedoch nur dann zufriedenstellend, wenn sich das Werkstück mit konstanter Geschwindigkeit bewegt. Damit wird die Strecke zwischen Videokamera und Manipulator in konstanter Zeit durchlaufen. Aufgrund der für die Objekterkennung benötigten, beträchtlichen Rechenzeit muß auch ein Mindestabstand zwischen Kamera und Manipulator vorhanden sein, so daß es nicht möglich ist, die Kamera so anzuordnen, daß sie unmittelbar den Einsatzort des Manipulators aufnimmt.

Beim Stand der Technik ist es somit problematisch, wenn sich das Werkstück auf einer nicht exakt vorher bekannten Bahn bewegt und dies mit sich ändernder Geschwindigkeit und wenn die Hauptachsen des Manipulators nicht parallel zu den Hauptachsen der Bewegung des Werkstückes liegen. Diese Probleme sind zwar bei der DE-OS 22 34 759 in gewisser Weise dadurch gelöst, daß bestimmten Weginkrementen, z. B. 2,5 cm der Bewegung des Fließbandes, bestimmte Bewegungen der einzelnen Achsen des Manipulators zugeordnet sind. Abweichungen zwischen der Soll- und der Istlage des Manipulators werden dort jedoch erst am Ende der vorgegebenen Weginkremente festgestellt, woraus ein Abweichungssignal gebildet wird und der Manipulatorarm aufgrund dessen entsprechend rascher in die vorgegebene Position gebracht wird. Hierdurch ergeben sich jedoch unregelmäßige Bewegungen des Roboterarmes mit beträchtlichen Beschleunigungen.

Darüber hinaus ist die Programmierung des Roboterarmes sehr aufwendig, da das Fließband für jeden Programmierungsschritt jeweils um das vorgegebene Weginkrement vorgefahren werden muß. Wie die Bewegungsbefehle für den Manipulator im einzelnen eingegeben werden, ist der DE-OS 22 34 759 nicht zu entnehmen. Festzuhalten bleibt jedoch, daß eine starre Kopplung zwischen der Lage bzw. dem Ort des Werkstückes und der Lage des Manipulatorarmes einprogrammiert werden muß.

Aufgabe der Erfindung ist es die bekannte Vorrichtung dahingehend zu verbessern, daß sie auch bei unprogrammierten Änderungen der Relativstellung zwischen Maschine und Werkstück einwandfrei arbeitet.

Diese Aufgabe wird mit der Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Kurz zusammengefaßt wird der Manipulator gegenüber einem stillstehenden Werkstück programmiert, wobei die so programmierten Steuerbefehle für die Bewegung des Manipulators dann von den tatsächlichen Bewegungsdaten des Werkstückes modifiziert werden, wie im einzelnen im Anspruch 1 angegeben. Weiterhin ist hervorzuheben, daß die Programmierung des Manipulators, dessen Bewegungsachsen nicht mit den Bewegungsachsen der Bahn des Werkstückes übereinstimmen, in einem Koordinatensystem erfolgt, das dem Vorstellungsvermögen des Programmierers am besten entspricht, also beispielsweise einem kartesischen Koordinatensystem oder einem Polarkoordinatensystem. Bei der Erfindung werden dann die beispielsweise im kartesischen Koordinatensystem gespeicherten Bewegungsbefehle mit den gemessenen Daten des Werkstückes modifiziert und anschließend in transformierte Befehlssignale im maschinenorientierten Koordinatensystem transformiert. Die Transformation gilt dabei unabhängig davon, ob sich das Werkstück bewegt oder nicht. Hieraus läßt sich ersehen, daß es einen wesentlichen Vorteil bringt, die am stillstehenden Werkstück programmierten Steuerbefehle in einem maschinenunabhängigen (z. B. kartesischen) Koordinatensystem zu speichern und nicht im maschinenorientierten Koordinatensystem, da es einen beträchtlichen Rechenaufwand und damit auch Rechenzeit erfordern würde, in zwei verschiedenen Koordinatensystemen vorliegende Bewegungsdaten einander zu überlagern, beispielsweise indem die Bewegungsdaten des Werkstückes zunächst in das maschinenorientierte Koordinatensystem umgesetzt und dann die im maschinenorientierten Koordinatensystem gespeicherten Bewegungsbefehle des Manipulators den Bewegungsdaten des Werkstückes überlagert werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2 ein Befehlsschema für ein allgemeines Programm für den Betrieb der Vorrichtung in selbsttätiger Weise;

Fig. 3 ein Befehlsschema eines Programms zur Erzeugung von Signalen für die Servoantriebs- und Unterbrechungsschaltung;

Fig. 4 ein detailliertes Befehlsschema eines Programms zur Veränderung der Befehlssignale zum Ausgleich der unprogrammierten Änderung der Relativstellung;

Fig. 5 ein Befehlsschema eines Programms zur Bestimmung der laufenden unprogrammierten Änderungen der Relativstellung;

Fig. 6 ein Befehlsschema für ein Programm zur Berechnung der unprogrammierten Änderung der Relativstellung während der Reihenzeit;

Fig. 7 ein Befehlsschema eines Programms zur Berechnung der Folgefehler einer Maschine in Abhängigkeit von der Veränderung der Befehlssignale;

Fig. 8 eine Förderernachlaufausführungsform der Erfindung;

Fig. 9 ein Befehlsschema eines Programms für den Betrieb des Förderernachlaufsystems in selbstätiger Weise;

Fig. 10 ein Befehlsschema eines Programms zur Einleitung der Betätigung des Förderernachlaufsystems;

Fig. 11 ein Befehlsschema eines Programms zur kontinuierlichen Veränderung der Befehlssignale als eine Funktion von unprogrammierten Änderungen der Relativstellung zwischen dem Maschinenelement und dem Werkstück und

Fig. 12 eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt ein Schaltbild einer Vorrichtung zur Veranschaulichung der Elemente der offenbarten Erfindung. In Fig. 1 ist ein Werkstück 12 mit ganzen Linien und mit gestrichelten Linien gezeigt. Die Ansicht 11 mit gestrichelten Linien zeigt eine meßbare unprogrammierte Änderung der Stellung des Werkstückes 12 in Bezug auf eine Maschine 10. Die Erfindung ist für jede meßbare Relativänderung der Stellung anwendbar.

Die gezeigte Maschine 10 hat einen Schwenkarm mit einer Betätigungseinrichtung und einem Rückführungs- oder Rückkupplungswandler an jeder Verbindungsstelle.

Eine Rückkopplungsschaltung 14 spricht auf die unprogrammierte Änderung der Relativstellung zwischen dem Maschinenelement 21 und dem Werkstück 12 an und erzeugt Rückkopplungssignale, welche die Richtung und Größe der unprogrammierten Änderung der Relativstellung darstellen. Die Rückkopplungsschaltung 14 besteht aus einem Startsignalgeber 16, einem Rückkopplungswandler 18 und einer Meßschaltung 20. Die genaue Ausführungsform des Startsignalgebers 16 und des Rückkopplungswandlers 18 hängt von der betreffenden Anwendung und der Relativänderung der Stellung, welche gemessen wird, ab. Falls beispielsweise sich das Werkstück auf einem sich bewegenden Förderer befindet, wodurch eine unprogrammierte Änderung der Relativstellung zwischen der Maschine und dem Werkstück entsteht, so kann der Startsignalgeber ein Grenzschalter sein, während der Rückkopplungswandler ein Codierer oder Funktionsdrehmelder sein kann, welcher an den Förderer angeschlossen ist. Bei einer Alternativausführungsform kann der Rückkopplungswandler auf dem Maschinenelement in Verbindung mit einer Sonden- oder Abtastvorrichtung angeordnet sein. Auf die Berührung oder den Kontakt zwischen der Sonden- oder Abtastvorrichtung und dem Werkstück wird ein Startsignal erzeugt, wobei die Sonden- oder Abtastvorrichtung dann zur Ermittlung einer Veränderung der Relativstellung zwischen den beiden verwendet werden kann.

Die Meßschaltung 20 spricht auf ein Startsignal auf der Leitung 46 an, welches durch den Startsignalgeber 16 erzeugt ist, der wirksam ist, um die Meßschaltung zurückzustellen. Die Meßschaltung 20 spricht auf Ausgangssignale in der Leitung 58 aus dem Rückkopplungswandler an, welche die unprogrammierten Änderungen der Relativstellung darstellen. Von dem Zeitpunkt der Erzeugung des Startsignals an ermittelt daher die Meßschaltung das Vorzeichen und die Incrementsgröße der unprogrammierten Änderungen der Relativstellung zwischen dem Maschinenelement 21 und dem Werkstück 12. Wie dem Fachmann einleuchtend ist, ist der Ausgang der Rückführungssignale bei der obigen Offenbarung von incrementeller Natur. Der Startsignalgeber erzeugt ein Bezugssignal, von dem an die Meßschaltung beginnen kann, die Ermittlung des Ausgangssignals aus dem Rückkopplungswandler nachzuweisen. Der Startsignalgeber 16 erzeugt damit das Ausgangssignal aus dem Rückkopplungswandler mit einer absoluten Charakteristik. Dieselbe Funktion kann erzielt werden, indem ein Rückkopplungswandler verwendet wird, der ein Ausgangssignal hat, das seiner Natur nach absolut ist. Mit anderen Worten stellt das Ausgangssignal die absolute Stellung des Förderers in Bezug auf einen vorbestimmten Bezugspunkt dar. Bei dem absoluten Rückkopplungswandler ist daher ein Startsignalgeber nicht erforderlich.

Ein Stellungsspeicher 52 spricht auf die Rückführungssignale aus der Meßschaltung und auf ein Rückstellsignal in der Leitung 50 aus der Datenverarbeitungseinrichtung 26 an. Die Datenverarbeitungseinrichtung 26 spricht auf das Startsignal in der Leitung 46 über eine Eingangs/Ausgangs-Grenzfläche bzw. durch den Eingangs-Ausgangs-Anschluß oder über die Kopplungselektronik oder Interface 42 an, um ein Rückstellsignal zum Stellungsspeicher 52 zu erzeugen. Das Rückstellsignal bewirkt, daß der Stellungsspeicher 52 auf eine vorbestimmte Zahl zurückgestellt wird. Der Stellungsspeicher erzeugt somit ein absolutes Stellungssignal, das die gesamte unprogrammierte Änderung der Relativstellung in Bezug auf die besagte vorbestimmte Zahl darstellt.

Ein Incrementstellungsspeicher 54 spricht auch auf die Rückführungssignale sowie auf ein Unterbrechungssignal in der Leitung 52 aus der Servoantriebs- und Unterbrechungsschaltung 22 an. Mit Erzeugung jedes Unterbrechungssignals wird der Incrementstellungsspeicher 54 auf Null zurückgestellt. Der Incrementstellungsspeicher 54 erzeugt somit ein Incrementstellungssignal, welches die unprogrammierte Änderung der Relativstellung zwischen Unterbrechungssignalen darstellt.

Die Linien bei 23 zeigen die Übertragung modifizierter Befehlssignale aus der Servoantriebs-Unterbrechungsschaltung 22 auf die Maschinenbetätigungsstelle und die Rückkehr von Signalen aus den Rückkopplungswandlern zu der Servoantriebs- und Unterbrechungsschaltung 22. Die Servoantriebs- und Unterbrechungsschaltung 22 arbeitet mit einem Pufferspeicher 24, welcher Befehlssignale, die durch die Datenverarbeitungseinrichtung 26 erzeugt sind, reihenmäßig fort. Zugeordnet der Verarbeitungseinrichtung 26 ist ein Datenspeicher 28 und ein Programmspeicher 30. Der Programmspeicher enthält ein Programm 32 für selbstätige Betriebsart zum Betätigen des Maschinenelementes in Abhängigkeit von Eingangssignalen, welche vorbestimmte Punkte im Raum darstellen. Ein Veränderungsbefehlsignalprogramm 34 ist ferner mit der Verarbeitungseinrichtung 26, dem Stellungsspeicher 52 und dem Incrementstellungspeicher 55 wirksam, um Befehlssignale, welche während der selbstätigen Betriebsart erzeugt sind, zu ändern. Ein Servounterbrechungsprogramm 38 arbeitet ferner im Zusammenhang mit der Servoantriebs- und Unterbrechungsschaltung 22 zur Übertragung der Befehlssignale von dem Pufferspeicher auf die Servoantriebsschaltung 22. Eine Kontrollpulteinheit arbeitet mit einer Eingangs/Ausgangs-Interface 42, um zu bewirken, daß das Maschinenelement auf eine Anzahl von Hand eingeleiteter Eingangssignale anspricht.

Eine weitere Charakteristik der offenbarten Vorrichtung wird nun erörtert. Die von der Verarbeitungseinrichtung 26 erzeugten Signale werden nicht unmittelbar auf die Servorantriebs- und Unterbrechungsschaltung 22 sondern auf einen Pufferspeicher 24 übertragen. Die Servorantriebs- und Unterbrechungsschaltung 22 arbeitet auf der Basis einer festgelegten Zeit, welche mit der Arbeitsweise der Verarbeitungseinrichtung 26 nicht synchron ist. In aufeinanderfolgenden festgelegten Zeitintervallen erzeugt die Servoantriebsschaltung 24 ein Unterbrechungssignal, welches wirksam ist, um ein Befehlssignal aus dem Pufferspeicher 24 auf die Servoantriebsschaltung 22 zu übertragen. Das Signal stellt die Entfernung dar, über die sich das Maschinenelement 16 zwischen Unterbrechungssignalen zu bewegen hat. Um zu gewährleisten, daß keine Unterbrechung der Funktion entsteht, erzeugt die Verarbeitungseinrichtung Daten im Voraus und reiht ein oder mehrere Befehlssignale in den Pufferspeicher ein. Die Anzahl der Signale, welche eingereiht werden, ist eine Funktion vieler Dinge, einschließlich des bestimmten Verwendungszwecks, der verfügbaren Hardware oder der verfügbaren Bausteine und Bauelemente sowie der betrieblichen Entscheidung des einzelnen Konstrukteurs.

Wenn eine Anzahl Vorgänge relativ zu einem ortsfesten Werkstück programmiert und in Bezug auf ein Werkstück durchgeführt worden sind, dessen Stellung relativ zur Maschine verändert worden ist, führt jedoch die asynchrone Arbeitsweise der Verarbeitungs- einrichtung bzw. der Zentraleinheit und der Servoantriebs- und Unterbrechungsschaltung zu Fehlern. Die Verzögerung der Befehlssignale und die Änderung der Stellung des Werkstückes während dieser Verzögerung führt zu einem Verlust der Ausrichtung zwischen der tatsächlichen Stellung des Werkstücks und der durch die Befehlssignale bestimmten Stellung. Das offenbarte Verfahren und die offenbarte Vorrichtung sind imstande, diesen Verlust der Ausrichtung oder Fluchtung auszugleichen, wobei sie für den Ausgleich jeder beliebigen Anzahl von Reihenverzögerungen ohne weiteres anwendbar sind.

Fig. 2 zeigt ein Befehlsschema eines Programms zur Veranschaulichung eines allgemeinen Arbeitszyklus bei einer automatischen Betriebsart. Hierbei ist zu beachten, daß Fig. 2 der Natur nach allgemein und nur in den Bereichen spezifisch ist, in welchen die selbstätige Betriebsart eine Interphase mit der Modifizierungsfunktion aufweist. Nach dem Stand der Technik sind eine Anzahl von Anlagen zur Betätigung einer Maschine in der selbsttätigen Betriebsart in Abhängigkeit von gespeicherter Programminformation gezeigt.

Der Block 70 in Fig. 2 dient zur Berechnung der Parameter, welche erforderlich sind, um das Maschinenelement 21 seiner jetzigen Stellung zum nächsten programmierten Punkt zu bewegen. Der Block 72 erfordert, daß Befehlssignale durch die Zentraleinheit erzeugt werden, welche die Koordinatenwerte des nächsten Punktes darstellen, zu welchem das Maschinenelement bewegt werden soll. Die Anlage enthält eine Interpolationsfähigkeit, wodurch eine Anzahl Befehlssignale iterativ erzeugt werden, welche ein Anzahl Punkte entlang einer vorbestimmten Bahn zwischen zwei programmierten Punkten darstellen. Nach Erzeugung der Befehlssignale, welche die Koordinatenwerte des nächsten Punktes darstellen, bestimmt der Verarbeitungsblock 74, ob eine Modifikation der Daten erforderlich ist oder nicht. Falls die Modifikation nicht erforderlich ist, bewegt sich der Prozeß oder die Verarbeitung zum Block 75, welcher die Koordinatenwerte umformt, die durch Befehlssignale dargestellt sind, und zwar zu Koordinatenwerten, welche den nächsten Punkt in Bezug auf ein Koordinatensystem darstellen, das durch die physikalische Form der Maschine 10 bestimmt ist. Falls die Geometrie die Maschine für dasselbe Koordinatensystem bestimmt, in welchem die Daten gespeichert sind, ist offensichtlich kein Transformationsschritt erforderlich. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind jedoch die Daten in Bezug auf ein zweckmäßiges Koordinatensystem gespeichert, welche nicht durch die geometrische Form der Maschine bestimmt ist. Nach der Transformation oder Umformung bewegt sich der Prozeß oder die Verarbeitung zum Block 76, worin die umformten Befehlssignale in dem Pufferspeicher eingereiht werden, um auf eine Servorunterbrechung zu warten. Wie zuvor erwähnt, arbeitet die Servorantriebs- und Unterbrechungsschaltung synchron mit der Zeitsteuerung innerhalb der Zentraleinheit oder Verarbeitungseinrichtung 26.

Fig. 3 zeigt ein einfaches Befehlsschema zur Beschreibung der Arbeitsweise der Servounterbrechung. Wenn die Servorantriebs- und Unterbrechungsschaltung 22 ein Servounterbrechungssignal erzeugt, so erfordert Block 77, daß die Befehlssignale, welche die Koordinatenwerte des nächsten Punktes darstellen, aus dem Pufferspeicher 24 zur Servorantriebs- und Unterbrechungsschaltung 22 übertragen werden. In Abhängigkeit von dem Servounterbrechungssignal erfordert ferner der Eingangs-Ausgangsblock 81, daß ein absolutes Stellungssignal aus dem Stellungsspeicher 52 ausgelesen wird. Der Eingangs/Ausgangsblock 83 liest ferner ein Incrementsstellungssignal aus dem Incrementsstellungsspeicher 54 aus, worauf der Speicher auf Null zurückgestellt wird. Die absoluten und Incrementstellungssignale werden solange vorläufig gespeichert, bis sie von der Verarbeitung benötigt werden.

Hierbei ist zu beachten, daß eine neue Stellung des Maschinenelements durch eine Anzahl Befehlssignale bestimmt werden kann, welche Koordinatenwerte darstellen, die der Anzahl der Freiheitsgrade des Maschinenelements entsprechen; diese Befehlssignale werden der Ausgang zur Servorantriebsschaltung zu diesem Zeitpunkt sein. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die anfängliche Erzeugung von Befehlssignalen und die Übertragung von Befehlssignalen auf die Servomechanismusschaltung durch den offenbarten Stellungsmodifizierungsprozeß ganz unbeeinflußt. Nachdem der regelmäßige selbsttätige Prozeß oder die Verarbeitung im Verarbeitungsblock 72 die Befehlssignale bestimmt hat, welche neue Koordinatenwerte eines nachfolgenden Punktes darstellen, wird die hier offenbarte Vorrichtung wirksam, um die Befehlssignale zu ändern und eine unprogrammierte Änderung der Relativstellung zwischen dem Maschinenelement und dem Werkstück auszugleichen. Die geänderten Befehlssignale werden auf den Servomechanismus durch den Prozeß bzw. die Verarbeitung übertragen, die im Block 76 in Fig. 2 und in Block 77 in Fig. 3 gezeigt ist.

Am Ende der Servounterbrechung wird die Verarbeitung oder der Prozeß zum Entscheidungsblock 78 weiter geleitet, welcher bestimmt, ob die Verarbeitung oder der Prozeß sich an einem programmierten Punkt befindet. Falls sich die Verarbeitung oder der Prozeß nicht an einem programmierten Punkt befindet, kehrt sie zum Block 72 zurück, um den nächsten Satz Befehlssignale zu berechnen, welche Koordinatenwerte eines weiteren Punktes entlang der vorbestimmten Bahn darstellen. Der Prozeß oder die Verarbeitung läuft auf diese Weise zyklisch ab, bis der nächste Programmpunkt erreicht wird. Zu diesem Zeitpunkt bewegt sich der Prozeß oder die Verarbeitung zu einem Teilprogrammblock 80, welcher erfordert, daß die programmierte Funktion für diesen Punkt durchgeführt wird.

Falls der Prozeß- oder Verarbeitungsblock 74 eine Veränderung der Befehlssignale erfordert, bewegt sich der Prozeß oder die Verarbeitung zum Prozeßblock 73, welcher zur Durchführung des Modifizierungsprozesses durch ein Teilprogramm gilt. Das Teil- oder Unterprogramm bzw. das Modifizierungsunterprogramm ist in Fig. 4 eingehend gezeigt. Der erste Block 130 gem. Fig. 4 veranlaßt, daß ein Unterprogramm die laufende unprogrammierte Änderung der Relativstellung zwischen der Maschine und dem Werkstück bestimmt. Dieser Prozeß ist in Fig. 5 allgemein dargestellt, worin der erste Block 102 erfordert, daß das absolute Stellungssignal, daß die laufende unprogrammierte Änderung der Relativstellung, während das letzte Unterbrechungssignal gelesen wurde, aus der vorläufigen Speicherung abberufen wird. Ein erstes Signal wird erzeugt, indem das absolute Stellungssignal im Block 104 als eine Funktion des mechanischen Getriebes skalenmäßig oder maßstäblich behandelt wird, das in Verbindung mit dem Rückkopplungswandler verwendet wird, um zu bewirken, daß die Auflösung des ersten Signals der Auflösung der Befehlssignale entspricht. Nachdem die laufende unprogrammierte Änderung der Relativstellung bestimmt worden ist, ruft der Prozeß gem. Fig. 4 ein Unterprogramm im Block 132 an, um die unprogrammierte Änderung der Relativstellung vom Zeitpunkt an, von welchem das absolute Stellungssignal aus dem Speicher 52 bis zum Zeitpunkt ausgelesen ist, zu welchem ein Servounterbrechungssignal erzeugt ist, zu berechnen, wodurch auf den Servomechanismus ein verändertes Befehlssignal übertragen wird, das das erste Signal darstellt. die obige Zeitperiode wird hier als Reihen- oder Anstellzeit bezeichnet.

Fig. 6 zeigt im allgemeinen die Schritte, die erforderlich sind, um die unprogrammierte Änderung der Relativstellung während der Anstellzeit abzuschätzen. Zunächst wird im Block 106 das Incrementstellungssignal, welches während des letzten Unterbrechungssignals gelesen wurde, aus der vorläufigen Speicherung abberufen. Demnächst wird im Block 108 das Incrementstellungssignal in das richtige Größenverhältnis gebracht, damit seine Auflösung der Auflösung der Befehlssignale entspricht. Das Incrementstellungssignal stellt die unprogrammierte Änderung der Relativstellung zwischen dem Maschinenelement und dem Werkstück während eines festen Zeitintervalls zwischen Unterbrechungssignalen dar. Das Incrementstellungssignal stellt infolgedessen dimensionsmäßig die Geschwindigkeit dar. Eine unprogrammierte Änderung der Relativstellung während der Anstellzeit kann daher berechnet werden, indem die Geschwindigkeit während der Intervalle, welche die Anstellzeit bestimmen, mit der Dauer der Anstellzeit multipliziert wird.

Hierbei ist zu beachten, daß der Zweck des Unterprogramms gem. Fig. 6 in der Abschätzung einer unprogrammierten Änderung der Relativstellung während einer günstigen Anstellzeit ist, welche durch eine Anzahl fester Zeitintervalle bestimmt ist. Um diese Änderung der Relativstellung abzuschätzen, kann man sich entscheiden, die Änderung der Relativstellung während einer früheren Anstellzeit zu messen, wobei dies als Abschätzung der Änderung der Relativstellung während einer nachfolgenden Anstellzeit verwendet wird. In der Praxis erfolgt jedoch die Änderung der Relativstellung nicht ununterbrochen und kontinuierlich, sondern kann intermittierend stattfinden. Somit kann die Überwachung oder Steuerung eines einzelnen festen Zeitintervalls zur Abschätzung einer Änderung der Relativstellung zu einer wesentlich ungenauen Abschätzung führen. Um eine genauere Abschätzung zu erzielen, wird bei der bevorzugten Ausführungsform die Änderung der Relativstellung während einer Anzahl fester Zeitintervalle auf einen Mittelwert gebracht. Dies wird durch den Prozeßblock 102 erreicht. Wie dem Fachmann ersichtlich, besteht eine Anzahl technischer Meldezeiten, welche verwendet werden können, um die durchschnittliche Änderung der Relativstellung zu bestimmen. Die Auswahl einer bestimmten Methode ist für die vorliegende Offenbarung nicht wichtig, so daß das Verfahren zur Erzielung eines Mittelwertes nicht näher erörtert wird. Nachdem der durchschnittliche Wechsel oder Änderung der Relativstellung während einer Anzahl fester Zeitintervalle bestimmt wurde, wird sie mit der Anzahl Zeit multipliziert, um ein zweites Signal zu erzeugen, welches eine Abschätzung der Änderung der Relativstellung zwischen dem Maschinenelement und dem Werkstück während einer nachfolgenden Anstellzeit darstellt.

Dann kehrt der Prozeß zum Prozeß gem. Fig. 4 zurück und bewegt sich zum Block 134, welcher die Erzeugung eines nachfolgenden Fehlersignals erfordert. Der nachfolgende Fehler wird als inherente Nacheilung in der Servoschleife in Abhängigkeit von dem Eingangssignal bestimmt, das aus der Änderung der Relativstellung abgeleitet ist. Diese Nacheilung des Ansprechens der Maschine auf das Eingangssignal ist eine Funktion des Verstärkungsfaktors der Servoschleife. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird ein System mit verhältnismäßig niedrigem Verstärkungsfaktor verwendet, welche einen größeren Nachfolgefehler hat. Infolgedessen arbeitet der offenbarte Prozeß um die Befehlssignale aus einer Funktion des Verhältnisses der Geschwindigkeit der unprogrammierten Änderung der Relativstellung zur Geschwindigkeitskonstante des Servomechanismus zu modifizieren. Diese Modifizierung stellt ein Rückführungsvorwärtssignal dar, um die tatsächliche Stellung des Maschinenelementes so zu gestalten, daß sie näher der gewünschten Stellung desselben entspricht. Die Berechnung des Nachfolgefehlers ist in Fig. 7 gezeigt. Zunächst wird im Block 114 das durchschnittliche Geschwindigkeitssignal, wie vorher bestimmt, aus der vorläufigen Speicherung abberufen. Demnächst wird im Block 116 die Durchschnittsgeschwindigkeit mit dem Umgekehrten der Geschwindigkeitskonstante multipliziert, um ein nachfolgendes Fehlersignal zu erzeugen, welches den nachfolgenden Fehler des Maschinenelementes in Abhängigkeit von dem Eingang darstellt, der durch die unprogrammierte Änderung der Relativstellung zwischen der Maschine und dem Werkstück erzeugt ist. Bei der Bestimmung des nachfolgenden Fehlersignals sei angenommen, daß der Stellungsschleifenverstärkungsfaktor derselbe für jede Bewegungsachse ist. Ein Rückführungsvorwärtssignal kann ferner in der Servoantriebs- und Unterbrechungsschaltung erzeugt werden, wobei gem. Fig. 7 erzeugte nachfolgende Fehlersignal nicht erforderlich ist. Bei dem der nachfolgende Fehler bestimmt worden ist, kehrt der Prozeß zur Fig. 4 zurück. Der Prozeßblock 138 erzeugt modifizierte Befehlssignale. Die unprogrammierte Änderung der Relativstellung wird im allgemeinen entlang seiner Achse gemessen, welche zu einer der Koordinatenachsen parallel ist, die einem der Befehlssignale zugeordnet sind. Somit wird dieses Befehlssignal modifiziert, während die anderen Befehlssignale durch den Prozeß gem. Fig. 2 auf normale Weise fortgesetzt werden. In manchen Fällen kann die unprogrammierte Änderung der Relativstellung entlang einer Bahn gemessen werden, welche nicht einer der Koordinatenachsen parallel ist, die einem der Befehlssignale zugeordnet ist. bzw. sind. In diesem Fall muß die gemessene unprogrammierte Änderung der Relativstellung entlang der Koordinatenachsen in Bestandteile zerlegt werden, welche Achsen den Befehlssignalen zugeordnet sind. Die den Koordinatenachsen zugeordneten Befehlssignale, welche eine Modifizierung erfordern, werden daher in dem Prozeßblock 138 modifiziert, während die anderen Befehlssignale durch den Prozeß gem. Fig. 2 in normaler Weise fortgesetzt werden. Der Prozeßblock 138 erzeugt ein modifiziertes Befehlssignal, indem das entsprechende Befehlssignal der Summe des ersten Signals, das die unprogrammierte Änderung der Relativstellung darstellt, plus des zweiten Signals, das die unprogrammierte Änderung der Relativstellung während der Anstellzeit plus des nachfolgenden Befehlssignals zugegeben wird. Das modifizierte Befehlssignal ist wirksam um das Maschinenelement zu dem Punkt zu bewegen, der durch das Befehlssignal bestimmt ist, wenn auch eine unprogrammierte Änderung der Relativstellung zwischen dem Maschinenelement und dem Werkstück stattgefunden hat.

Nachdem das modifizierte Befehlssignal erzeugt ist, bestimmt der Prozeßblock 131, ob das modifizierte Befehlssignal einen Punkt innerhalb des Arbeitsbereiches des Maschinenelementes bestimmt oder nicht. Falls das modifizierte Befehlssignal einen Punkt außerhalb der Wirkgrenzen des Maschinenelements bestimmt, so kehrt der Prozeß zum Block 133 zurück, welcher einen Satz vorbestimmter Stellungssignale festlegt, welche das Maschinenelement aus dem Bereich des Werkstückes zurückbringen. Demnächst stellt der Block 135 eine Fehlfunktion auf, um zu bewirken, daß die Maschine den laufenden zyklischen Arbeitsgang abbricht und zu dem Punkt zu bewegen, der durch die vorbestimmten Stellungssignale bestimmt ist. Falls der Prozeßblock 131 bestimmt, daß das modifizierte Befehlssignal einen Punkt innerhalb der physikalischen Grenzen der Maschine bestimmt, so kehrt der Prozeß zum Prozeß gem. Fig. 2 zurück. Die Befehlssignale werden gegebenenfalls in dem Pufferspeicher durch den Prozeßblock 76 transformiert und eingereiht, um eine nachfolgende Servounterbrechung zu erhalten.

Das oben beschriebene Modifizierungsverfahren kann für viele Verwendungszwecke angewandt werden. Es zeigt z. B. Fig. 8 einen Zusammenhang mit dem Fördernachlaufvorgang. Ein Werkstück 180 befindet sich auf einem sich bewegenden Förderer 182, der das Werkstück am Maschinenelement 122 vorbeiträgt. Eine Schaltvorrichtung 186 entspricht dem Startsignalgeber 16, der in Fig. 1 gezeigt ist, während ein Auflöser 188 den in Fig. 1 gezeigten Rückkopplungswandler 18 entspricht.

Bei der Nachlaufausführungsform werden Eingangssignale, welche die vorbestimmten Punkte darstellen, die eine Gesamtbahn der Bewegung des Maschinenelements bestimmen, programmiert, indem das Maschinenelement vom Stand zu jedem der vorbestimmten Punkte bewegt wird. An jedem der vorbestimmten Punkte oder an jeder der vorbestimmten Stellen speichert die Zentral- oder Bearbeitungseinrichtung Eingangssignale ein, welche Koordinatenwerte der vorbestimmten Punkte in dem Datenspeicher 28 darstellen, der in Fig. 1 gezeigt ist. Diese Art der Lehrmethode wird On-Line-Programmierung genannt. Zur Erzielung dieses Programmiervorgangs werden ferner Druckknöpfe und andere Eingabeeinrichtungen verwendet, die auf dem Schaltpult 40 befindlich sind und zwar im Zusammenhang mit einem (nicht gezeigten) Lehrprogramm, um die gewünschte Bewegung der Maschine 10 zu befehlen oder zu steuern. Wenn sich das Element 21 oder 134 gem. Fig. 4 in einer gewünschten Stellung befindet, führt die Bedienungsperson eine Programmfunktion durch, welche bewirkt, daß die Zentraleinheit oder Programmiereinrichtung 26 Daten, welche die Koordinatenwerte der gewünschten Stellung bestimmen, auf einen Datenspeicher 28 überträgt. Nachdem ein vollständiger zyklischer Arbeitsgang programmiert worden ist, wird die Anlage auf die automatische Betriebsart umgeschaltet. Die eingespeicherten Daten werden durch die Verarbeitungseinrichtung oder Zentraleinheit aufeinanderfolgend abberufen, wobei Befehlssignale erzeugt werden, um zu bewirken, daß dieses Maschinenelement durch einen Zyklus von Bewegung bewegt wird, die durch die programmierten Punkte bestimmt ist. Ein Lehrsystem der bevorzugten Art ist in der Parallelanmeldung Nr. 4 88 968 offenbart, welche am 16. Juli 1974 eingereicht und auf die Anmelderin übertragen worden ist. Da eine Anzahl von im Stand der Technik gezeigten On-Line-Programmiersysteme besteht, wird eine vollständige Offenbarung eines Lehrsystems jetzt nicht erfolgen. Das Lehrsystem wird nur insofern erörtert, als es sich speziell auf das Modifizierungsverfahren bezieht.

Unter Bezugnahme auf Fig. 8, wird bei der On-Line-Lehre ein Nachlauffunktionssignalprogramm programmiert, wobei der Förderer 182 betätigt wird, um das Werkstück 180 innerhalb des Arbeitsbereiches des Maschinenelementes 184 zu bewegen. Dabei aktiviert das Werkstück eine Schaltvorrichtung 186. Diese Schaltvorrichtung kann ein Grenzschalter, optischer Meßfühler oder eine andere Vorrichtung zum Abtasten der Anwesenheit des Werkstückes 180 auf dem Förderer 182 innerhalb des Arbeitsbereiches des Maschinenelementes 184 sein.

Sobald das Werkstück die Schaltvorrichtung 186 aktiviert, wird ein Startsignal in der Leitung 46 erzeugt, wodurch eine Meßschaltung 20, die in Fig. 1 gezeigt ist, zurückgestellt wird. Die Meßschaltung 20 kann einer Vorrichtung zur Messung der Bewegung des Förderers zugeordnet sein, wenn die Schaltvorrichtung 186 erregt worden ist. Das Startsignal wird durch die Eingangs/Ausgangs-Interface 42 zur Zentraleinheit oder Verarbeitungseinrichtung 26 geleitet. Die Verarbeitungseinrichtung 26 erzeugt ein Fehleinstellungssignal in der Leitung 50 zu einem Stellungsspeicher 52. Der Stellungsspeicher 52 kann auf jede beliebige vorbestimmte Zahl einschließlich Null eingestellt werden. Die voreingestellte Zahl bewirkt, daß der Stellungsspeicher die Fördererbewegung relativ zu einem beliebigen vorbestimmten Punkt entlang der Nachlaufachse, d. h. der Achse der Bewegung parallel zur Fördererbewegung akkumuliert.

Der Funktionsdrehlöser 188 hat einen mechanischen Eingang 181 in Verbindung mit einem Antriebsmechanismus 183 des Förderers 182 und erzeugt elektrische Eingangssignale in einer Leitung 58 zur Meßschaltung 20. Die Ausgangssignale können ihrer Natur nach analog oder digital sein. Nachdem durch das zurückgestellte Startsignal die Meßschaltung 20 auf den Funktionsdrehlöser 188 anspricht, werden Rückführungssignale erzeugt, welche die Richtung und die Incremenzgrenzen der Bewegung des Werkstückes darstellen. Die Richtung und Größe der Bewegung des Werkstückes wird in den Stellungsspeicher 52 eingespeichert, welche auf eine vorbestimmte Zahl voreingestellt oder vorgespannt worden ist. Der Stellungsspeicher enthält einen Vorwärts- Rückwärtszähler, der auf die Meßschaltung 20 zur Erzeugung des absoluten Stellungssignals anspricht.

Bei dem Lehrverfahren, nachdem das Werkstück in den Arbeitsbereich des Maschinenelementes 184 bewegt worden ist, wird es in einer beliebigen Stellung angehalten. In Abhängigkeit von Signalen aus der Schaltpulteinheit 40 erzeugt die Verarbeitungseinrichtung 26 Befehlssignale, durch welche das Maschinenelement zu gewünschten Stellungen in Bezug auf das Werkstück bewegt wird. Nachdem die gewünschte Stellung erreicht ist, wird durch die Verarbeitungseinrichtung 26 ein Befehlssignal vorgespannt, welches eine Maschinenelementstellung entlang einer Maschinenkoordinatenachse parallel zur Bewegungsachse des Förderers mit dem aus dem Stellungsspeicher 52 abgeleiteten ersten Signal darstellt. Die Vorspannung kann stattfinden, indem das erste Signal mit Befehlssignal addiert oder auf diesem subtrahiert wird. Gleichgültig, welche Vorspannungsfunktion nach dem Lehrverfahren ausgeführt wird, muß jedoch die entgegengesetzte Funktion verändert werden, wenn die Befehlssignale bei der selbstätigen Betriebsart verändert werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird das erste Signal mit dem Befehlssignal während des Lehrvorganges differenziert. Bei der selbstätigen Betriebsweise wird das Befehlssignal durch Addieren des ersten Signals eingeleitet. Bei der Lehrbetriebsart erzeugt der Vorspannungsprozeß ein Eingangssignal, der eine programmierte Stellung darstellt, die in den Datenspeicher 28 eingespeichert wird.

Bei diesem Verfahren wird infolgedessen die Stellung des Werkstückes in Bezug auf das Maschinenelement während des Lehr- oder Programmiervorgangs konstant überwacht. Die Ausrichtung oder das Fluchten zwischen dem Programm und dem Werkstück wird ferner auch dann aufrechterhalten, wenn das Werkstück während des Lehrvorganges bewegt wird. Nachdem der Lehrvorgang durchgeführt worden ist, wird die Anlage aus der Lehrbetriebsart auf eine selbstätige Betriebsart umgeschaltet, worauf das gelehrte Programm abgespielt oder wiedergegeben wird.

Hierbei ist zu beachten, daß die Fördernachlaufvorrichtung die Verbindung mit einem Off-Line-erzeugtem Programm verwendet werden. Um ein Off-Line-Programm zu erzeugen, wird die Wechselwirkung der Maschine mit der Applikation an einer Stelle simuliert, die von der tatsächlichen Wirkumgebung entfernt liegt. Die Simulierung kann mit physikalischen Modellen und/oder Cumputermodellen erzielt werden. Daraufhin kann das Programm in eine Steueranlage in dem gewünschten industriellen Bereich eingegeben werden.

Bei der selbstätigen Betriebsart bzgl. eines Off-Line-erzeugten Programms wird das Programm in den Datenspeicher eingegeben. Dies wird bewirkt durch eine Lesevorrichtung, welche der Schaltpulteinheit 40 zugeordnet ist; das Programm kann aber über eine Informationsleitung unmittelbar eingegeben werden. Ein Werkstück wird auf den Förderer gebracht, wobei der Zyklus auf eine Weise eingeleitet wird, welche der zuvor beschriebenen ähnlich ist. Während dieses Werkstück mit dem Förderer bewegt wird, wird ein Nachlauffunktionssignal angezeigt, wobei das Werkstück die Schaltvorrichtung 186 aktiviert. Ein Startsignal wird in der Leitung 46 erzeugt, welches über die Verarbeitungsanlage 26 wirksam ist, um den Stellungsspeicher 52 voreinzustellen. Im Gegensatz zu der vorher beschriebenen Ausführungsform, bei welcher die voreingestellte Zahl willkürlich ausgewählt werden kann, ist bei einem Off-Line-erzeugtem Programm die Größe der Voreinstellzahl äußerst wichtig. Die genaue Entfernung von der Schaltvorrichtung bis zu einem Bezugspunkt auf dem Maschinenelement kann genau bestimmt werden. An einer Stelle, an welcher das Werkstück die Schaltvorrichtung auslöst, kann ferner die Entfernung von der Schaltvorrichtung bis zu einem Bezugspunkt auf dem Werkstück genau bestimmt werden. Zum Zeitpunkt, zu welchem die Schaltvorrichtung aktiviert wird, stellt der Abstand von dem Bezugspunkt auf dem Werkstück bis zum Bezugspunkt auf dem Maschinenelement eine Ausrichtungs- oder Vorspannungsdimension dar, die in den Speicher 52 voreingestellt wurde. Die Bezugspunkte können ferner so gewählt werden, daß die Coinzidenz dieser beiden Punkte einen Ausrichtungspunkt zur Einleitung der Erzeugung des Off-Line-Programms darstellt. Mit Ausnahme des Unterschiedes der Voreinstellung des Speichers 52, wie oben beschrieben, ist die Arbeitsweise der Nachlaufvorrichtung genau wie jene, die für ein On-Line-erzeugtes Programm offenbart wurde.

Fig. 9 zeigt ein Befehlsschema eines Programms sowie einen allgemeinen zyklischen Arbeitsgang für den Förderernachlauf nach der selbstätigen Betriebsart. Hierbei ist zu beachten, daß Fig. 9 gleich Fig. 2 ist, wobei zusätzlich einige Verfahrensschritte ersichtlich sind, die sich insbesondere auf den Nachlauf beziehen. Der Prozeß relativ zu den Blöcken 70-78 arbeitet wie zuvor beschrieben. Falls sich die Maschine zu einem programmierten Punkt bewegt, so bewegt sich der Prozeß zum Block 190, welcher erfordert, daß der Prozeß für die Ausführung einer Funktion aufgestellt wird. Demnächst bestimmt der Block 122, ob eine Nachlauffunktion programmiert worden ist oder nicht. Falls keine derartige Programmation erfolgt ist, so geht der Prozeß zum Block 194, um zu bestimmen, ob die Funktion durchgeführt worden ist, wobei er dann, wie nachfolgend beschrieben, seine Tätigkeit fortsetzt. Wird eine Tätigkeit zum Nachlauf angerufen, so bewegt sich der Prozeß zur Nachlauffunktionsunterprogrammtätigkeit, die im Block 196 angerufen und in Fig. 10 in Einzelheiten dargestellt ist.

Der erste Schritt in dem Nachlauffunktionsunterprogramm ist dem Eingangs-Ausgangsblock 200 beschrieben, welcher erfordert, daß die Nachlaufinterface eingeleitet oder zurückgestellt wird. Dieses ist ein Standardprozeß, der bei jeder Digigalschaltung erforderlich ist, bevor ihre Funktion beginnen soll, d. h. die Digitalschaltung wird zu einem vorbestimmten Zustand eingestellt. Demnächst wartet der Prozeß im Prozeßblock 202 auf ein Startsignal, das durch den Grenzschalter 186 erzeugt ist. Wenn die Bewegung des Werkstückes 180 auf dem sich bewegenden Förderer 182 den Grenzschalter 186 schließt, so erzeugt das Startsignal eine Nachlaufunterbrechung zur Eingangs-Ausgangs- Interface 42. Der Eingangs-Ausgangsprozeßblock 204 liest den Zustand einer Interfacetafel innerhalb der Eingangs/Ausgangs- Interface 42 ab. Der Zustand dieser Tafel kann auf eine Anzahl Zustände eingestellt werden, welche durch eine gleiche Zahl von Binärcoden dargestellt sind. Wird der Grenzschalter aktiviert und besteht ein Zustandscode, welcher einen fehlerhaften Zustand der Maschinenausrichtung herstellt, so bewegt der Entscheidungsblock 206 den Prozeß 5 Eingangs-/Ausgangsblock 208, welcher bewirkt, daß die Tafel unwirksam gemacht wird. Dann wird ein Unterprogramm 210 durchgeführt, wodurch eine Nachricht hinsichtlich einer fehlerhaften Funktion einer Bedienungsperson angezeigt wird. Schließlich bewegt sich der Prozeß zu einem Stop-Programm, welches die Arbeit der Maschine stoppt.

Wird der Grenzschalter 188 aktiviert und der Tafelzustand, wie durch Block 204, anzeigen, daß keine fehlerhaften Zustände der Maschinenausrüstung vorliegen, so bewegt der Entscheidungsblock 206 den Prozeß zum Block 214, welcher den Startsignalzustand einstellt. Von dort kehrt der Prozeß zum ursprünglichen Unterprogramm zurück und bewegt sich zum Block 216, um einen Nachlaufzustand einzustellen. Daraufhin setzt der Prozeß seine Bewegung zum Nachlauflehrlaufprogramm fort, welches im Prozeßblock 198 gem. Fig. 9 angerufen wird, wie in Fig. 11 in Einzelheiten gezeigt zur Veranschaulichung eines Programms um zu bewirken, daß das Maschinenelement der Fördererbewegung folgt, wobei keine nachfolgenden Befehlssignale durch das Programm nach der selbstätigen Betriebsart erzeugt werden. Der erste Schritt des in Block 220 dargestellten Prozesses ist, das nächste programmierte Eingangssignal entlang der Nachlaufachse zu bringen. Die Koordinate wird vorläufig gespeichert, bis sie später in dem Programm benötigt wird. Dann modifiziert der Block 222 das letzte berechnete Befehlssignal, um die Fördererbewegung auszugleichen. Die Einzelheiten dieses Prozesses, um die Daten auf den neuesten Stand zu bringen, sind in den Fig. 4-7 dargestellt und zuvor beschrieben worden.

Nachdem die Befehlssignale gemäß der Fördererbewegung modifiziert worden sind, kehrt der Prozeß zur Fig. 11 zurück, wobei die modifizierten Befehlssignale in dem Pufferspeicher für Einzelunterbrechungssignale im Block 224 eingereiht werden. der Servounterbrechungsprozeß arbeitet in derselben Weise, wie in Fig. 3 offenbart. Bei dem die modifizierten Befehlssignale von dem Pufferspeicher zur Servoantriebs- und Unterbrechungsschaltung übertragen worden sind, bewegt sie der Prozeß zum Unterprogrammblock 226, welcher erfordert, daß das nächste programmierte Eingangssignal, das im Prozeßblock 226 erzeugt ist, eingereiht wird. Der Einleitungsprozeß ist jenem, der in Fig. 5 dargestellt ist, ähnlich. Die laufende Fördererstellung, wie durch das absolute Stellungssignal aus dem Stellungsspeicher 52 dargestellt, wird gemäß dem mechanischem Antrieb auf dem Fördererwandler auf die richtige Größe eingestellt, um ein erstes Signal zu erzeugen. Dieses erste Signal wird mit dem nächstprogrammierten Eingangssignal addiert, um ein eingeleitetes Eingangssignal zu erzeugen. Der Entscheidungsblock 228 prüft das eingeleitete Eingangssignal, um zu bestimmen, ob der Wert auf dem Werkstück, welcher dem eingeleiteten Eingangssignal zugeordnet ist, sich in den physikalischen Arbeitsbereich des Maschinenteils hineinbewegt hat oder nicht. Falls dies nicht der Fall ist, kehrt der Prozeß zum Block 222 zurück, welcher wiederum das letztlich berechnete Befehlssignal als Funktion der kontinuierlichen Fördererbewegung modifiziert. Das Modifizierungsprogramm ist zuvor beschrieben und in Fig. 3 gezeigt worden. Nachdem dieses Programm modifizierte Befehlssignale erzeugt, werden sie aus dem Pufferspeicher zu der Servoantriebs- und Unterbrechungsschaltung geführt. Dann wird im Block 226 das nächstprogrammierte Eingangssignal wiederum gemäß der nun laufenden Fördererstellung eingeleitet, wobei wieder der Block 226 bestimmt, ob der Punkt auf dem Wert, welcher den eingeleiteten Eingangssignal zugeordnet ist, sich innerhalb des physikalischen Bereiches der Bewegung des Maschinenelementes befindet. Falls dies nicht der Fall ist, führt der Prozeß eine Iteration durch, die Schleife, welche durch die Blöcke 226-228 bestimmt ist, bis der Punkt auf dem Werkstück sich innerhalb des physikalischen Nachlaufbereiches der Maschinenelementbewegung befindet. Sobald dies stattfindet, kehrt der Prozeß zum Unterprogrammblock 194 nach der selbstätigen Betriebsart zurück, wie in Fig. 9 gezeigt. Falls die Funktion durchgeführt worden ist, geht der Prozeß zum Block 70.

Zu diesem Zeitpunkt berechnet das Unterprogramm 70 gem. Fig. 9 die Daten für die Bewegung, um das Maschinenelement zum nächstprogrammierten Maschinenelement zu bewegen. Daraufhin erzeugt der Block 72 Befehlssignale, welche Koordinatenwerte des nächsten Punktes darstellen. Dann bestimmt der Block 74, ob eine Modifizierung erforderlich ist oder nicht, d. h. ob ein Nachlauf erforderlich ist oder nicht, bewegt sich zum Unterprogramm 73, welches bewirkt, daß die Befehlssignale gemäß den in den Fig. 4-7 gezeigten Unterprogrammen auf den neuesten Stand der Werte gebracht werden. Sobald die Daten auf den neuesten Stand gebracht worden sind, werden die modifizierten Befehlssignale umgesetzt und von dem Pufferspeicher auf die Servoantriebs- und Unterbrechungsschaltung übertragen gemäß dem in Fig. 3 gezeigten Programm. Dann bewegt sich der Prozeß zum Block 78, welcher bestimmt, ob das Maschinenelement sich zu dem nächsten Programmpunkt bewegt hat oder nicht. Falls dies nicht der Fall ist, führt der Prozeß eine Iteration zwischen den Blöcken 72 und 78 durch, bis der nächste Programmpunkt erreicht wird.

Zu diesem Zeitpunkt bewegen sich die Durchführungsfunktionsblöcke 190, 192 und 194 zum Nachlaufentscheidungsblock 199, wie in Fig. 9 gezeigt. Falls sich der Prozeß noch in einer Nachlaufbetriebsart befindet, bewegt sich der Prozeß zum Nachlauf- leerlaufprogramm hin, wie in Fig. 11 dargestellt. Falls sich der Prozeß nicht in der Nachlaufbetriebsart befindet, bewegt sich der Prozeß zum Unterprogrammblock 70 über den Block 194 zurück und fungiert dann nach der selbstätigen Betriebsart auf die normale Art und Weise ohne Nachlauf.

Mehrere Punkte sind in Bezug auf die in Fig. 9-11 gezeigte Vorrichtung zu berücksichtigen. Zunächst die Anwendung der offenbarten Nachlaufsbetriebsart ist entweder bei einer linearen oder nichtlinearen Fördererbewegung anwendbar. Es können Situationen vorliegen, in welchen sich Beförderer um den Manipulator in einem Bogen bewegen, wobei es erforderlich ist, daß sich der Manipulator in einem ähnlichen Bogen bewegt, um einem Werkstoff, der sich mit dem Förderer bewegt, zu fördern. Die nach dem Programm gemäß der selbstätigen Betriebsart erzeugten Befehlssignale sind offensichtlich Einheiten einer Drehverschiebung. Das Rückkopplungssignal wird ferner ähnliche dimensionale Einheiten haben müssen. Eine derartige Situation dürfte jedenfalls von dem Fachmann ohne weiteres zu meistern sein, wobei die offenbarte Vorrichtung auch auf eine solche Situation anwendbar ist.

Zweitens ist die Vorrichtung auf eine Situation anwendbar, bei welcher ein programmierter Punkt relativ zu einem Werkstück sich entlang einer Bahn bewegt, die durch zwei oder mehrere Bewegungsachsen bestimmt ist, wobei es erforderlich ist, daß der Manipulator dem programmierten Punkt entlang dieser Bahn folgt. In diesem Falle sind Doppelstartsignalgeber, Rückkopplungswandler, Meßschaltungen, Incrementströmungsspeicher und Strömungsspeicher erforderlich. Wie z. B.in Fig. 12 gezeigt, kann ein Punkt auf einem Werkstück 176 einen nichtprogrammierten Wechsel hinsichtlich seiner Stellung in Bezug auf ein Maschinenelement 166 entlang einer Bewegungsachse erfahren, welche zur Achse der Werkstückbewegung senkrecht verläuft. In diesem Falle können ein Startsignalgeber 170 und ein Rückkopplungswandler 172 mit einer federbelasteten Sonde oder Tasteinrichtung 168 verbunden sein, die an das Maschinenelement 168 angeschlossen sind. Eine Doppelmeßschaltung und Stellungsspeicher würden auf das Startsignal in der Leitung 46 und auf Ausgangssignale in der Leitung 58 ansprechen. Wie zuvor erörtert, können der Startsignalgeber 179 und der Rückkopplungswandler 172 durch einen Rückkopplungswandler ersetzt werden, welcher Ausgangssignale erzeugt, welche die absolute Stellung der Sonde oder Tasteinrichtung darstellen. Im Betriebszustand kommt die Sonde oder Tasteinrichtung mit dem Werkstück 176 in Berührung, während sich dieses am Maschinenelement 166 vorbeibewegt. Diese Sonde weicht in Abhängigkeit von Veränderungen der Werkstückstellung entlang einer Bewegungsachse senkrecht zur Werkstückbewegung ab. Die Sondenabweichung wird durch den Rückkopplungswandler 172 ermittelt oder abgetastet, wobei das Steuersystem wie zuvor beschrieben funktioniert, um das entsprechende Befehlssignal zu modifizieren, um die unprogrammierte Änderung der Relativstellung zwischen dem Werkstück und dem Maschinenelement auszugleichen.

Eine andere Abwandlung der Ausführungsform liegt in der Situation vor, in welcher sich das Werkstück nicht auf dem Förderer bzw. mit dem Förderer am Maschinenelement vorbei kontinuierlich, sondern nur in einer beliebigen Entfernung an der Schaltvorrichtung 186 bewegt und dann stoppt. Das Steuersystem wird auf eine solche Situation ansprechen und eine Ausrichtung zwischen dem Manipulatorelement und dem sich nicht bewegenden Werkstück aufrechterhalten. Eine andere Alternative besteht dann, wenn der Wandler, anstatt mechanisch mit dem Förderer verbunden zu sein, mechanisch mit einem von Hand betriebenen Handradeingang verbunden ist, wie z. B. mit einem Handrad, welches es der Bedienungsperson ermöglicht, die Signale, welche das Programm mit einem Werkstück genau ausrichten, einzugeben. Dies kann beispielsweise dann von Nutzen sein, wenn ein Off-Line-Programm bei einem ortsfesten Werkstück verwendet wird. Um das Programm mit dem Werkstück auszurichten, wird der erste Punkte des Programms wiedergegeben, wobei dann durch Bewegen des Wandlers von Hand das Maschinenelement zu einer Stelle auf dem Werkstück entsprechend der erstprogrammierten Stellung bewegt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der Wandlereingang gesperrt, wobei die übrigen Punkte in dem Programm ausgerichtet werden.

Fig. 4:
130 =bestimme laufende Stellungsänderung! 132 =berechne Stellungsänderung während Anstellzeit 134 =berechne Folgefehler 138 =addiere Stellungskoordinate + laufender Stellungsänderung + laufender Stellungsänderung während Anstellzeit 131 =neue Koordinate innerhalb Grenze 133 =vorbestimmte Stellungskoordinate aufstellen! 135 =Fehlfunktion stellen

Fig. 5:
102 =laufende Stellungsänderung ermitteln 104 =laufende Stellungsänderung auf die erforderliche Größe bringen

Fig. 6:
106 =Inkrementstellung wahrnehmen 108 =Inkrementstellung auf die erforderliche Größe bringen 110 =berechne Durchschnittsgeschwindigkeit 112 =mit Anstellzeit multiplizieren

Fig. 7:
114 =Durchschnittsgeschwindigkeit nehmen 116 =Durchschnittsgeschwindigkeit mit umgekehrter Geschwindigkeitskonstante multiplizieren

Fig. 10 und 11:
Nachlauffunktion
200 =Nachlaufinterface einleiten 202 =auf Startsignal warten! 216 =Nachlaufzustand einstellen 204 =Pultzustand lesen 206 =Signal starten 208 =Pult ausschalten 210 =Fehlinformation ausgeben! 212 =zum Stopp-Programm übergehen! 220 =nächste Nachlaufkoordinate nehmen 222 =Stellungskoordinate modifizieren 224 =Daten in Pufferspeicher einreihen 225 =nächste Programmnachlaufkoordinate einleiten 214 =Startsignalzustand einstellen 228 =nächste Programmkoordinate im Bereich

Claims

1. Vorrichtung zur Steuerung der Bewegung eines Manipulators, der ein sich bewegendes Werkstück bearbeitet, mit folgenden Merkmalen:

1a) Bewegungsdaten (Ort und Geschwindigkeit) des Werkstückes sind unabhängig von der Manipulatorsteuerung; die Bewegungsdaten des Werkstückes können sich während der Bearbeitung des Werkstückes laufend ändern;
1b) ein Meßfühler (18) mißt laufend den Ort des Werkstückes;
2a) der Manipulator besitzt mindestens zwei Arme; je zwei Arme sind durch eine Drehachse miteinander verbunden;
2b) die Drehachsen des Manipulators sind unabhängig von den Bewegungsachsen der Bahn des Werkstückes;
2c) die Arme und die Drehachsen des Manipulators bilden ein "verallgemeinertes Koordinatensystem";
3a) die Vorrichtung zur Steuerung der Bewegung des Manipulators enthält einen Programmspeicher, in welchem Steuerbefehle für die Bewegung des Manipulators gespeichert sind;
3b) diese Steuerbefehle beziehen sich auf die Bewegung des Manipulators gegenüber einem stillstehenden Werkstück;
3c) diese Steuerbefehle beziehen sich auf ein erstes Koordinatensystem, das von dem "verallgemeinerten Koordinatensystem" verschieden ist,
4) die gespeicherten Steuerbefehle für die Bewegungen des Manipulators werden entsprechend den Bewegungsdaten des Werkstückes modifiziert, so daß der auf das stillstehende Werkstück bezogenen Bewegung des Manipulators noch die Bewegung des Werkstückes überlagert wird, wofür folgende Maßnahmen vorgesehen sind:
4a) ein Startsignalgenerator (16) erzeugt ein Startsignal, wenn das Werkstück einen vorbestimmten Ort relativ zum Manipulator erreicht hat;
4b) das Startsignal startet einen Meßschaltkreis (20);
4c) der Meßschaltkreis (20) ist an den Meßfühler (18) angeschlossen und gibt inkrementale Meßsignale aus, die der Änderung der relativen Lage des Werkstückes gegenüber dem Manipulator seit Auftreten des Startsignales entsprechen;
4d) der Meßschaltkreis (20) gibt zusätzlich Richtungssignale aus, die die Richtung der Bewegung des Werkstückes bezeichnen;
4e) Die Meßsignale und die Richtungssignale werden dem Signalgenerator (26, 42, 52, 130) zugeführt, der daraus "Ortssignale" erzeugt, die die Änderung der relativen Position zwischen Manipulator und Werkstück im ersten Koordinatensystem anzeigen;
4f) eine Kompensationsschaltung (26, 28, 42, 73) empfängt:
- - die gespeicherten Steuerbefehle (gemäß Merkmal 3 a bis 3 c)
- - die "Ortssignale" (gemäß Merkmal 4 e)
und erzeugt daraus "modifizierte Befehlssignale", welche im ersten Korrdinatensystem Bewegungen des Manipulators gegenüber dem bewegten Werkstück darstellen;
4g) die "modifizierten Befehlssignale" werden einer Transformationsschaltung (26, 28, 75) zugeführt und in "transformierte Befehlssignale" umgewandelt, welche auf das "verallgemeinerte Koordinatensystem" (Merkmal 2 c) bezogen sind;
4h) die transformierten Befehlssignale werden in einem Pufferspeicher (24) zwischengespeichert und von dort unter Steuerung durch Steuersignale periodisch in eine Servo-Steuerung (22) ausgelesen;
4i) die Servo-Steuerung (22) steuert die Bewegung der Manipulator- Drehachsen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsschaltung (26, 28, 42, 73) die Befehlssignale in Abhängigkeit vom Folgefehler der Servo-Steuerung modifiziert und zwar in der Richtung der Änderung der relativen Lage zwischen Werkstück und Manipulator.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsschaltung (26, 28, 42, 73) die Befehlssignale in Abhängigkeit einer geschätzten Änderung der relativen Lage zwischen Manipulator und Werkstück modifiziert, welche dann auftritt, wenn die transformierten, modifizierten Befehlssignale in dem Pufferspeicher (24) gespeichert werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die "Ortssignale" einen von dem Signalgenerator (26, 42, 52, 130) in Abhängigkeit von dem Startsignal einen festgelegten Wert enthalten.