DE3232669A1

DE3232669A1 - Mechanisches handhabungsgeraet

Info

Publication number: DE3232669A1
Application number: DE19823232669
Authority: DE
Inventors: Michael Frederick Milton Keynes Scarffe
Original assignee: COPPERWELD ROBOTICS INC; COPPERWELD ROBOTICS Inc; Copperweld Robotics Inc 48084 Troy Mich
Current assignee: Vs Engineering Ltd Luton Bedfordshire Gb
Priority date: 1981-09-23
Filing date: 1982-09-02
Publication date: 1983-04-07
Also published as: IT1149357B; GB2107903B; GB2107903A; SE8204885D0; FR2513165B1; US4543638A; CA1206180A; ZA826267B; IT8249153A0; JPS5859779A; SE8204885L; FR2513165A1; DE8224788U1

Description

Copperweld Robotics Inc., 1401 East Fourteen Mile Road, Troy, State of Michigan, Vereinigte Staaten von Amerika

Mechanisches Handhabungsgerät

Die Erfindung betrifft ein mechanisches Handhabungsgerät für Bewegung von Punkt zu Punkt, welches mindestens eine Armeinrichtung, verbunden mit einem Betätigungsglied, einem Antrieb zum Führen des Betätigungsgliedes zu einem vorbestimmten, vorgeschriebenen Punkt, eine Bremseinrichtung zum selektiven Anhalten der Bewegung der Armeinrichtung und eine Positionsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung der Position des Betätigungsgliedes relativ zu einem Bezugspunkt, wobei die

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Positionsbestimmungseinrichtung mit einer Steuereinrichtung verbunden ist und die Steuereinrichtung die Punkt-zu-Punkt-Bewegungsbefehle des Betätigungsgliedes bestimmt, einschließt, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines mechanischen Handhabungsgerätes, welches für eine Punkt-zu-Punkt-Bewegung eingesetzt wird und mindestens eine Armeinrichtung, verbunden mit einem Betätigungsglied, eine Antriebseinrichtung zum Führen des Betätigungsgliedes gegen einen vorherbestimmten, vorgeschriebenen Punkt, eine Bremseinrichtung zum selektiven Anhalten der Bewegung der Armeinrichtung, und eine Positionsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen der Position des Betätigungsgleides relativ zu einem Bezugspunkt, wobei die Positionsbestimmungseinrichtung mit einer Steuereinrichtung verbunden ist und die Steuereinrichtung die Punkt-zu-Pun/tt-Bewegui\gsbefehle des Betätigungsgliedes bestimmt, aufweist.

Die Erfindung bezieht sich also auf mechanische Handhabungsgeräte und insbesondere auf einen beweglichen Arm, der zum Anschluß an eine Betätigungseinrichtung wie sin Greifer, eine Vakuumglocke oder einen Elektromagneten eingerichtet ist.

Heutzutage besteht bei Fertigungen in Produktionsstraßen ein Bedarf dafür, daß Routine-Funktionen durch mecianische Handhabungsgeräte, normalerweise in der Umgangssprache als "Roboter bekannt, durchgeführt werden. Die wahrscheinlich einfachste Form eines Handhabungsgerätes bewegt

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sich in einer einzigen Fläche und besitzt eine Betätigungseinrichtung, die mit einem Ende eines beweglichen Armes verbunden ist. Ein derartiger beweglicher Arm kann einen in einem statischen Zylinder angeordneten beweglichen Kolben aufweisen, wobei pneumatischer Druck die Richtung und das Ausmaß der Bewegung des beweglichen Armes bestimmt. Verständlicherweise kann eine Vorrichtung, welche zur Bewegung in zwei Flächen befähigt ist, durch Verbindung des ersten Armes mit einem senkrecht dazu angeordneten weiteren Arm hergestellt werden, so daß dann, wenn beispielsweise der erste Arm in einer horizontalen oder X-Richtung bewegt wird, der zweite Arm zur Bewegung in einer vertikalen oder Y-Richtung hergestellt ist. Um eine Maschine zu liefern, welche zur Bewegung in einer dritten Richtung', der Z-Richtung, befähigt ist, wird noch ein weiterer beweglicher Arm ähnlichen den ersten beiden Armen über- Zahnstange und Ritzel mit dem ersten beweglichen Arm verbunden, so daß eine lineare Bewegung des Kolbens in Rotationsbewegung umgewandelt wird, um den zweiten, vertikal angeordneten Arm zu drehen.

Die Arme sind mit einer Programmierquelle verbunden, in welcher eine-Serie von Instruktionen für ,die Bewegungen der Arme gespeichert is/£, wobei in Abhängigkeit von diesen durch die Programmierquelle gespeicherten Instruktionen die Arme zur Durchführung von sich wiederholenden Bewegungen fähig sind.

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Bei einem bekannten mechanischen Handhabungsgerät ist die Bewegungsgeschwindigkeit der Arme niedrig, da erkannt würde, daß die Arme die Bewegung an einem präzisen Punkt aufhören müssen und daß dann, wenn die Geschwindigkeit der Arme zu groß ist, ein Überschießen auftritt.

Die vorliegende Erfindung bezweckt es, ein mechanisches Handhabungsgerät zu liefern, welches relativ schnell in der Bewegung von einem Punkt zum nächsten ist, und dennoch einen hohen Grad Positionsgenauigkeit besitzt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Handhabungsgerät gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist,· daß die Bremse zum Antrieb durch einen Schrittmotor über einen vorherbestimmten, begrenzten Bereich angeschlossen ist, wobei die Positionsbestimmungseinrichtung auch zur Bestimmung der Position der Bremse relativ zum Bezugspunkt eingerichtet ist und die Steuereinrichtung zum aufeinanderfolgenden Versorgen des . 1Antriebes _mit Energie, wenn notwendig; zum Bewegen des Betätigungsgliedes gegen den vorherbestimmten Punkt und . innerhalb des Bereiches des Schrittmotors Aktivieren der Bremsen, um die _; Bewegung der Armeinrichtung anzuhalten und den Schrittmotor anzutreiben, um das Betätigungsglied zum vorgeschriebenen Punkt eingerichtet ist.

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Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Bremse durch einen Schrittmotor über einen vorherbestimmten, begrenzten Bereich angetrieben wird, daß die Positionsbestimmungseinrichtung auch die Position der Bremse relativ zum Bezugspunkt bestimmt, und daß die Steuereinrichtung aufeinanderfolgend die Antriebseinrichtung, wenn notwendig, mit Energie versorgt, um das Betätigungsglied gegen den vorgeschriebenen Punkt zu bewegen und innerhalb des Bereichs des Schrittmotors die Bremse aktiviert, um die Bewegung der Armeinrichtung anzuhalten und den Schrittmotor anzutreiben, um das Betätigungsglied an den vorgeschriebenen Punkt zu bringen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, daß das Betätigungsglied schnell angenähert •zuia erwünschten Haltepunkt durch den Antrieb bewegt wird und sodann genau durch den Schrittmotor ausgerichtet wird, so daß die Vorteile hoher Geschwindigkeit und guter Genauigkeit erzielt werden.

Bevorzugt weist die Antriebseinrichtung einen Zylinder und einen dazugehörigen beweglichen Kolben auf, wobei der Kolben mit der Armeinrichtung verbunden ist, und eine Druckquelle und eine Ventilanordnung zur Aufrechterhaltung angnähert des Kräftegleichgewichtes des· Kolbens · durch Anwendung von Kraft von der Druckquelle, bis zur Aktivierung durch ein Signal von der Steuerung angeordnet sind.

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Vorteilhafterweise weist die Armeinrichtung einen Tragebaum auf, welcher mit dem Kolben, mit diesem bewegbar, verbunden ist, wobei dieser Tragebaum durch Lager getragen wird.

Normalerweise schließt die Steuerung einen Speicher ein, welcher die Punkt-zu-Punkt-Bewegungsbefehle und -Koordinaten enthält.

Bevorzugt ist die Druckquelle eine Druckluftquelle, der Antrieb pneumatisch und die Ventilanordnung weist mindestens ein elektrisches Solenoid-betriebenes Luftventil auf, welches zwischen der Druckquelle und einer entsprechenden Seite des Kolbens im Zylinder mit einem Regulator in einer der Leitungen angeschlossen ist, um einen unterschiedlichen Druck auf gegenüberliegenden Seiten des Kolbens zu gewährleisten und dadurch den Kolben im wesentlichen im Kräftegleichgewicht zu halten, bis Aktivierung zur Zerstörung des Kräftegleichgewichts erfolgt.

Günstigerweise besitzen die Luftventile der Ventilanordnung eine normalerweise offene öffnung, welche mit der Druckquelle verbunden ist, eine gemeinsame Öffnung, die mit einer entsprechenden Seite des Kolbens verbunden ist, und eine normalerweise geschlossene öffnung, welche mittels einer die Kolbengeschwindigkeit steuernden Einrichtung mit einem Abzug verbunden ist.

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Bevorzugt ist die Druckquelle auch mit der normalerweise geschlossenen Öffnung eines Luftventils verbunden, welches die Betriebsweise der Bremse bestimmt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der die Kolbengeschwxndigkeit steuernden Anordnung weist diese eine Vielzahl von elektrisch Solenoid-gesteuerten Luftventilen auf, die derart angeschlossen sind, daß jedes oder die Kombinationen derselben-Luft-/, so daß einer durch die Position des Zylinders bestimmten Menge aus der Ventilanordnung, abläßt, so daß der Kolben mit einer im wesentlichen konstanten, vorherbestimmten Geschwindigkeit unabhängig von der Position desselben innnerhalb des Zylinders angetrieben wird.

Vorteilhafterweise besitzen die Ablaßöffnungen der entsprechenden Ventile der die Kolbengeschwxndigkeit steuernden Anordnung unterschiedliche Querschnittsflächen, um die Anzahl von Öffnungen unterschiedlichen Ablaß-Querschnittes zu maximieren und derart die im wesentlichen konstante vorherbestimmte Geschwindigkeit des Kolbens zu gewährleisten.

Vorteilhafterweise weist der Tragebaum einen Tragebaum auf, welcher an seinen entsprechenden gegenüberliegenden Seiten eine Schiene trägt, wobei jede Schiene derart angeordnet ist, daß sie durch die Lager geführt wird, welche ein Paar sich

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längs erstreckender Rollen für jede Schiene aufweisen.

Der Tragebaum hat vorteilhafterweise einen Querschnitt umgekehrter U-Form.

Vorteilhafterweise weist die Bremse einen Greifzirkel mit zwei Armen auf, welche an einem Ende schwenkbar verbunden sind und an den äußeren Flächen ihrer freien Enden Bremsmaterial zum Ineingriffkommen mit den Innenflächen des U-förmigen Tragebaumes abhängig von der Position einer Betätigungseinrichtung tragen.

Geeigneterweise weist die Betätigungseinrichtung einen Zylinder auf, welcher in den äußeren Oberflächen jedes Armes zwischen der Schwenkachse und dem Bremsmaterial ausgebildet ist, wobei ein hanteiförmiger Kolben sich über die Schwenkachse der Greifzirkel erstreckt, wobei sich ein Druckausaleichskanal durch,den Zentralabschnitt der Hantel in jeden*' Zylinder erstreckt, eine öffnung zum Zulassen von pneumatischem Druck zu jedem der Zylinder und eine Kompressionsfeder zum Aufrechterhalten des nicht aktivierten Zustande der Bremse vorgesehen ist, so daß der Kolben beim Betrieb stationär ist und die Greifzirkel sich bewegen.

Bei einer derzeitig bevorzugten Ausführungsform ist die Bremse auf der Spindel mittels axial angeordneter wiederumlaufender Kugelmuttern angeordnet.

Eine flexible Kupplung ist zwischen dem Schrittmotor

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und der Spindel vorgesehen.

Die Positionsbestimmungseinrichtung ist ein Umwandler absoluter Bewegungen, welcher eine Stange/ die an einem Ende eine Pulsquelle zur Herstellung eines elektrischen Ablöse-Pulses mit einer vorherbestimmten Wiederholungsgeschwindigkeit/ einen Torsion sumwandl er und ein den.Umfang der Stange umgebendes und longitudinal entlang dieser mit Abstand angeordnetes Paar von Magneteinrichtungen, von denen eine dazu angeschlossen ist, sich mit dem Tragebaum zu bewegen und die andere angeschlossen ist, sich mit der Bremse zu bewegen/ und Abstandsbestimmungseinrichtungen zum Bestimmen der Zeit, die ein abgelöster Puls benötigt, um von einer der Magneteinrichtungen als Torsionspuls zum Torsionsumwandler zurückzukommen, zu bestimmen, wobei aus dieser Zeit die Position der entsprechenden Magneteinrichtung bestimmt werden kann, aufweist.

Normalerweise ist jede Magneteinrichtung durch vier mit gleichem Abstand umfangsmäßig angeordnete Magnete gebildet.

Bevorzugt weist die Speichereinrichtung einen CMOS-Schreib-Lese-Speicher (CMOS RAM) zur Datenspeicherung und einen Schreib-Lese-Speicher (RAM) für vorübergehendes Abspeichern von Daten auf.

Vorteilhafterweise ist das CMOS RAM derart eingerichtet, so daß dann, nachdem ein Endpunkt der Bewegung des

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Betätigungsgliedes erreicht worden ist, es die Informationen im RAM aktualisiert, . so daß eine minimale Bewegung der^Bremse entlang der Spindel des Schrittmotors benötigt wird.

Vorteilhafterweise enthält die Speichereinrichtung Informationen betreffend Raumparameter, welche einen verbotenen Bereich definieren, durch weicheres den Betätigungsgliedern nicht erlaubt ist, zu passieren, wobei Instruktionen vorgesehen sind, welche die Betätigungsglieder dazu befähigen, einen .derartigen verbotenen'Bereich zu umgehen.

Vorteilhafterweise ist die Speichervorrichtung mit einer Vielzahl unterschiedlicher Sätze strategischer Informationen ausgerüstet, wobei jeder Satz einen Bewegungstyp definiert, welchen das Betätigungsglied durchführen soll, wobei eine Auswahleinrichtung zum Auswählen einer speziellen Strategie in Kombination mit Start- und End-Koordinaten, welche das Betätigungsglied annehmen soll, vorgesehen ist, so daß die Bewegung des Betätigungsgliedes zwischen seinen Start- und End-Koordinaten durch die ausge- " wählte Strategie bestimmt ist.

■Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung erläutert ist. Dabei zeigt:

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Fig. 1 eine bildliche Darstellung eines erfindungsgemäßen Gerätes zur Bewegung in drei zueinander senkrechten X-, Y- und Z-Ebenen;

Fig. 2 in schematischer Form einen der Arme zur Bewegung in einer der Richtungen;

Fig. 3 einen vertikalen Querschnitt durch eine Bremse; und

Fig. 4 in blockschematischer Darstellung ein Steuerverdrahtungsdiagramm.

Das in Fig. 1 dargestellte mechanische Handhabungsgerät besitzt drei zueinander senkrechte Arme 1, 2 und 3 zur Bewegung in X-, Y- und Z-Richtung. Der X-Richtungs-Arm 1 ist auf einer Plattform 4 befestigt, wobei der sich ausstreckende Abschnitt des Armes 1 sich innerhalb eines Balgens 5 befindet. In ähnlicher Weise sind die ausziehbaren- Abschnitte der Arme 2 und 3 ebenfalls innerhalb der Balgen 6 und 7 aufgenommen. Das vom Arm 3 entfernte Ende des Armes 2 ist mit einem Fingergreifer 8 verbunden, welcher jegliche geeignete bekannte Form annehmen kann und in bekannter Weise betreibbar ist. Jeder der Arme 1, 2 und 3 ist mit elektrischen Kabeln 9, 10 und 11 mit einer Steuervorrichtung 12 verbunden, welche einen eintastbaren Speicher 14, wie von Burr Brown als Modell Nr. TM71 hergestellt, eine Bewegungssteuerung 15 und einen Zwischenspeicher oder Kodier-Liste 16 besitzt. Die Steuervorrichtung besitzt auch eine Ortssteuerung 17 für den Betrieb der Arme durch einen bei einer Arbeitsstation befindlichen Betreiber.

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Da alle Arme identisch sind, wird die nachfolgende Beschreibung unter Bezugnahme auf einen einzigen Arm mit Bewegungen einer Richtung durchgeführt, aber selbstverständlich kann durch Verwendung geeignet orientierter und angeschlossener Arme Bewegung in jeder Richtung erreicht werden.

Wie in Fig. 2 zu sehen, besitzt eine pneumatische Betätigungseinrichtung 20 einen stationären Zylinder 21 und einen beweglichen Kolben 22, welcher in abdichtendem Eingriff mit den Innenwänden des Zylinders steht. Der Kolben 22 besitzt eine Stange 23, welche Nutzeinrichtungen, welche als ein Paar pneumatischer Finger 25 dargestellt sind, trägt, obwohl diese Nutzeinrichtungen jegliche per se bekannten Vorrichtungen sein können, wie Vaküum-Glocken oder elektromagnetische Abschnitte. Der Arm 24 ist mit einem Tragebaum 26 verbunden, welcher sich in einer der Bewegungsrichtung des Kolbens 22 parallelen Richtung erstreckt. Der Tragebaum besitzt eine Schiene 27 auf gegenüberliegenden longitudinalen Seiten, wobei jede Schiene 27 durch längs angeordnete Rollen 28 geführt wird, wobei die Schienen 27 und die Rollen 28 die von Hepco Slide Systems Limited unter der Teile-Nr. S-870-1, S-510-1 und M-780-3 verkauften sein können, wobei die Schienen mit der letzten Teile-Nr. eine Rückenplatte BP-1050-3 besitzen und die Rollen die Teile-Nr. JA-7-E/C oder JA-10-E/C haben. Der Tragebaum 26 weist einen umgekehrt

U-förmigen Querschnitt auf, und an ihm ist zum Ineingriffkommen mit den Innenseiten des U-förmigen

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Querschnittes eine Bremseinrichtung 29 angeschlossen, welche zwischen den stationär befestigten Rollen 28 angeordnet ist.

Die Bremseinrichtung, die speziell in Fig. 3 dargestellt ist, ist in Form eines verstellbaren Greifzirkels ausgebildet, welche Arme 30, 31 besitzt, die mit einem Ende auf einer Achse 32 befestigt sind, wobei die freien Enden der Arme 30 Reibungs-Brems-Material 33 zum Ineingriffkommen mit den Innenflächen des ü-förmigen Teiles des Tragebaums 27 tragen. Ein Zylinder 34, 35 ist in der äußeren Oberfläche jedes der Arme 30, 31 zwischen der Achse 32 und den Brems-Material-Enden 33 der Arme angeordnet, wobei ein' hanteiförmiger Kolben 36 in den Zylindern 34, 35 Dichtringe 37, 38 sowie eine Achse 39 aufweist, welche sich über die Achse der Schwenkachse 32 erstreckt. Die Zylinder 34, 35 verbindet ein Kanal innerhalb der Achse 39, wobei eine öffnung 41 zum Einlaß von pneumatischem Druck in den Zylinder 34 in der Seitenwand des Zylinders 34 vorgesehen ist. Eine Kompressionsfeder 42 ist über der Achse 39 angebracht, um das Bremsmaterial 33 normalerweise in Eingriff mit dem Tragebaum 26 zu halten.

Auf der gleichen Achse wie die Schwenkachse 32 ist ein Paar längs mit Abstand angeordneter wiederumlaufender Kugelmuttern 45 angebracht, um die Brems-

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einrichtung 29 auf einer Spindel 46 zu befestigen, deren Achse im wesentlichen parallel zur Achse des Tragebaums 26 ist, wobei die gegenüberliegenden Enden der Spindel in Lagern 47 angebracht sind. Ein Ende der Spindel 46 ist mittels einer flexiblen Kupplung 48 mit einem Gleichstrom-Schrittmotor 49 variablen Widerstands gekoppelt, wobei die Verbindung zwischen dem Schrittmotor und der Bremseinrichtung -, so ausgelegt ist, daß sie keinen wesentlichen . Totgang aufweist. Die flexible Kupplung 48 ist so ausgelegt, daß sie eine geringe axiale Verschiebung gegenüber dem Gleichstrom-Schrittmotor 49 variablen Widerstands erlaubt. Die Bremseinrichtung 29 besitzt einen Arm 50, an welchem eine Magnet-Anordnung 51 befestigt ist, die durch vier mit gleichem Abstand auf dem Umfang angeordnete Magnete gebildet wird, die eine Stange 52 eines Absolut-,Bewegungs . -Umwandlers 53 umgeben ,welcher -als eine Temposonic-Serie DCTM bekannt ist.

Der Umwandler 53 verbindet die Stange 52 mit einer elektrischen Pulsquelle und einem Torsionsumwandler 54. Eine weitere Magnet-Anordnung 55, ähnlich der Magnet-Anordnung 51 , uitgibt den Umfancr der Stange 52 und ist mit dem vom Arm 24 entfernten Ende des Tragebaumes 26 verbunden, wobei die Anordnung der Magnete 51, 55 derart ist, daß sich die Magnete mit - der Bremseinrichtung 29 und dem Tragebaum 26 bewegen, während die Stange 52 und

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der Pulsquellen-Torsionsumwandler 54 stationär sind. Der Umwandler 53 arbeitet in bekannter Weise, um einen elektrischen Ablöse-Puls mit einer Wiederholungsfrequenz von etwa 1 KHz hervorzubringen, wobei beim Auftreten des magnetischen Feldes, welches durch die Magneten 51 und 55 hervorgerufen wird, eine Torsion in der Stange 52 hervorgebracht wird und ein akustischer Torsionspuls zum Torsionsumwandler 54 zurückgegeben wird. Beim Beginn jedes Ablöse-Pulses werden die in bekannter Weise durch einen Quarzkristall-Takt-Oszillator (nicht gezeigt) hergestellten Pulse in einen (ebenfalls nicht gezeigten) Zähler gegeben, wobei die Taktgeber-Oszillator-Pulse abgeschnitten werden, wenn der akustische Torsionspuls vom Umwandler 54 detektiert wird, wobei es bei Bekanntsein der gezählten Anzahl von Pulsen möglich ist, die Distanz eines der Magneten 51 oder 55 vom Pulsquellen-Torsionsumwandler 54 zu bestimmen. Es wird hier besonders darauf hingewiesen, daß diese Betriebsweise und Einsatz der Umwandler 53 Stand der Technik ist.

Der Kolben 22 wird im wesentlichen im Kräftegleichgewicht durch komprimierte Luft bei einem Druck von 52,73 kg/cm² (75 p.s.i.), hergestellt durch eine Quelle 60, gehalten. Pneumatische Leitungen von der Quelle 60 werden über die öffnungen 61, 62 oberhalb und unterhalb des Kolbens 22 versorgt, wobei die Leitung zur öffnung 61 über ein mit . einem elektrischen Solenoidf-betriebenen Luftventil 63 und zur öffnung 62 über einen Regulator 64 und ein weiteres

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mittels eines elektrischen Solenoids betriebenen Luftventils 65 verläuft, so daß der Druck oberhalb des Kolbens 44, 29 kg/cm² (63 p.s.i.) ist und der Druck oberhalb des Kolbens 5'2, 73 kg/cm² (75 p.s.i.) ist. Auf diese Weise wird das Kräftegleichgewicht in der vorliegenden Erfindung für die Arme 1 und 2 erreicht. Nichtsdestoweniger ist für den Arm 3 der Regulator 64 in der Leitung zur Öffnung 61 vorgesehen und die Drücke ober- und unterhalb des Kolbens 22 umgekehrt, da er das Gev/icht des Armes 2 und des Betätigungsgliedes 8 tragen muß.

Die mit elektrischen Solenoiden betriebenen Luftventile, die hier beschrieben sind, sind alle vom gleichen Typ,· lediglich aus Gründen der Vereinfachung beim Zeichnen ist nur die Abdichtung 66 der Ventile und die Dichtung in ihrer Ruhe·} d.h. der nicht aktivierten Position, dargestellt. Die Bezeichnungen NO repräsentiert die normalerweise offene Öffnung, NC repräsentiert die normalerweise geschlossene Öffnung und C repräsentiert die gemeinsame Öffnung, welche stets offen ist.

Auf diese Art und Weise sind die normalerweise offenen Öffnungen der Ventile 63, 65 mit den Leitungen von der Druckquelle 60 verbunden, wobei die gemeinsamen Öffnungen der Ventile 63, 65 entsprechend mit den Öffnungen 61, 6 2 verbunden sind und die normalerweise geschlossenen Öffnungen der Ventile 63, 65 miteinander verbunden sind. Diese Verbindung zwischen den

normalerweise geschlossenen öffnungen der Ventile 63, 65 wird mit der normalerweise geschlossenen öffnung einer Anordnung von drei weiteren mittels elektrischen Solenoiden gesteuerten Luftventile 70, 71, 72 verbunden, wobei die normalerweise offenen Öffnungen der Ventile 70, 71, 72 blockiert sind. ' Die gemeinsame öffnung jedes Ventils 70, 71, 72 ist über eine Luftverengung 73, 74, 75 mit einem gemeinsamen Abzug 76 verbunden, wobei jede Verengung unterschiedlichen Durchmesser aufweist. Der Zweck der Ventile 70, 71, 72 und ihrer entsprechenden Verengungen 73, 74, 75 besteht darin, die Geschwindigkeit des Kolbens 22 so zu steuern, daß unabhängig von der Position des Kolbens 22 im " Zylinder. 21 sich der Kolben 22 mit im wesentlichen gleicher "Geschwindigkeit bewegt. Durch die Verwendung der Ventile 70, 71, 72 mit unterschiedlichen Verengungen 73, 74, 75 ist es möglich, die Anzahl verschiedener Querschnitt-Ablaß-Öffnungen zu maximieren, indem irgendeines oder eine Kombination der Ventile 70, 71, 72 geöffnet wird und dadurch die im wesentlichen konstante vorherbestimmte Geschwindigkeit des Kolbens, die benötigt wird, bewirkt wird. Ein weiteres mittels eines elektrischen Solenoids betriebenes Luftventil 77 ist mit seiner normalerweise geschlossenen öffnung mit der Druckluftquelle 60, seiner normalerweise offenen öffnung mit dem Abzug 76 und seiner gemeinsamen öffnunq mit der öffnung 41 an der Bremsvorrichtung 29 verbunden . Im folgenden wird auf Fig. 4 Bezug genommen. Die Steuerung 12 schließt

einen Mikroprozessor 80, wie ein Texas Instruments 9900 ein, welcher mit einem Schreib-Lese-Speicher-Modul in MOS-Technik (RAM) 81, wie der Texas Instruments TMS 2114/45NL ,verbunden ist, welcher für Betriebsberechnungen durch den Mikroprozessor 80 für die Abfolge von Schritten, denen der Arm oder die Arme gehorchen sollen, ausgerüstet ist. Der Mikroprozessor ist über eine Zwei-Weg-Hochpaßleitung (highway bus) mit einem Speicher-Programmier-Modul 82 verbunden, welcher ein CMOS RAM wie Toshiba Serial No. TC5504P1 ist. Das Modul 82 besitzt eine nicht gezeigte Reservebatterie-Energieversorgung (nicht gezeigt), um die im Modul abgespeicherte Information im Fall einer Energieversorgungs-Unterbrechung zu schützen. Das Modul 82 enthält mindestens folgende einprogrammierte Details:

1. Positionsinformationen;

2. Verfahren zur Bewegung in eine benöt,igte Position (Strategie);

3. Betriebszeiten der Betätigungsglieder;

4. Überprüfung bei längeren Eingaben, wie ein Test, um zu bestimmen, ob ein Quetschfuß betrieben worden ist;

5. das Hervorbringen weiterer Ausgaben, beispielsweise einer Instruktion an einen Quetschfuß, wirksam zu werden;

6. Rauraparameter, welche einen verbotenen Bereich definieren, durch welchen es für das Betätigungsglied nicht erlaubt ist, sich zu bewegen und Instruktionen, das Betätigungsglied dazu zu befähigen, einen solchen verbotenen Bereich zu umgehen ;

7. Ausgabeinformationen.

Das Modul 82 ist auch über eine Zwei-Weg-Leitung mit einem Instruktions-Modul 83 verbunden, welches vorgesehen ist, um dem Modul 82 Instruktionen zuzuführen. In dieser Hinsicht kann Punkt-zu-Punkt-Information eines Armes in das Modul 82 über das Instruktions-Modul 83 beispielsweise durch manuelles Führen des Betätigungsgliedes durch die unterschiedlichen Punkte, welche im Modul 83 gespeichert werden sollen, eingegeben werden, oder durch Punkt für Punkt Vorgabe der Positionen in absoluten Ausdrücken. Eine weitere Technik, die gelehrte Sequenz von Ereignissen, welche das Betätigungsglied ausführen soll, einzugeben, besteht darin, eine vordefinierte Strategie anzuwenden. In dieser Hinsicht können vielzählige unterschiedliche Strategien eingesetzt werden, um ein Betätigungsglied von Punkt X zu Punkt Y zu bewegen, beispielsweise kann sich das Betätigungsglied bewegen:

a) in einer geraden Linie,

b) präzise entlang der Z-Achse, sodann anschließend

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SO

der X-Achse und schließlich genau entlang der Y-Achse,

c) genau entlang der Y-Achse, sodann genau entlang der X-Achse und schließlich genau entlang der Z-Achse,

d) genau entlang der X-Achse, sodann gleichzeitig entlang einer Diagonale, gebildet durch die Y- und Z-Achsen,

e) durch überschüssiges Anheben auf der Z-Achse bis zu einem Freipunkt, anschließend zu der angenäherten Position vorherbestimmter Daten, sodann genau entlang einer Diagonale von X- und Y-Achsen und angenähert der Z-Achse, sodann exakt entlang der Z-Achse.

Durch Verwendung einer derartigen Technik, die Strate-

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gien in das Modul 82 einzuspeichern, ist es nicht notwendig, dem Betätigungsglied jeden einzelnen der Punkte, durch welche es laufen soll, einzugeben. Beispielsweise ist es dann, wenn die obengenannte Strategie (e) ausgewählt wird, und lediglich die Anfangs- und End-Koordinaten des Betätigungsgliedes programmiert werden, nicht notwendig, das Anheben auf Z zu programmieren, welches möglicherweise dazu notwendig sein kann, um den Deckel eines Behälters anzuheben. Die notwendige Programmierarbeit wird daher durch eine derartige Technik reduziert.

JA

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Die Schaltstation 13, welche die Betriebsschalttafel aufweist, besitzt einen Ausgang zum Mikroprozessor 80 und die Schaltstation 13 wird zum Versorgen des Mikroprozessors mit Instruktionen betrieben, zuerst die Vorrichtung schrittweise zu bewegen, beispielsweise einen Arm auszustrecken und einzuziehen, gefolgt durch einen weiteren Schritt des Betreibens eines Greifer-Betätigungsgliedes, oder zweitens einen vollständigen Zyklus von Ereignissen durchzuführen, drittens im Notfall anzuhalten, viertens zum Pausieren/kontinuierlichen Bewegungen des Greifers,'und fünftens zum kontinuierlichen Betrieb der Vorrichtung.

Der Mikroprozessor 80 ist mit jedem der elektrischen Solenoide der Ventile 63, 65, 70, 71, 72 und 77 verbunden und über ein Ein/Aus-Glied 64 und ein Richtungsglied (im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn) 85 mit einer Schrittmotor-Antriebs-Steuereinheit 86 verbunden, welche wiederum mit dem Schrittmotor 49 verbunden ist. Der Umwandler 53 für absolute Bewegungen ist über einen Zwei-Weg-Hochpaß mit einem Antrieb und einem Schnittstellen-Schaltkreis 87 verbunden, wobei der Schaltkreis 87 wiederum über eine Zwei-Weg-Verbindung mit dem Mikroprozessor 80 verbunden ist.

Verständlicherweise sind.aus Gründen der Klarheit in Fig.4 keine Energieversorgungs-Anschlüsse dar~ gestellt, aber selbstverständlich sind in praxi derartige Anschlüsse vorgesehen. Ferner wird es nicht

für notwendig gehalten, ein spezielles Programm aufzuführen, da dieses von Anwendung zu Anwendung der Vorrichtung variiert und ein derartiges Programmieren sich innerhalb der Fähigkeiten des Fachmannes in diesem Gebiet bewegt.

Bei Verwendung des in den Fig. 2 bis 4 gezeigten Armes bestimmt der Umwandler 53, ob die erwünschte Bewegung der Finger 25 sich innerhalb des Wirkungsbereichs der Spindel 46 befindet und ob sie durch den Mikroprozessor 80 bestimmt ist, und wenn dieses der Fall ist, wird die Schrittmotor-Antriebs-Steuerung über das Glied 84 aktiviert und die Spindel über Instruktionen über das Glied 85 gedreht, da das Reibungs-Bremsmaterial 33 die Unterseite des Tragebaums 26 festklemmt und die Schienen durch die Rollen 28 bewegt werden. Wenn die erwünschte Position erreicht worden ist, wie durch den Umwandler 53 bestimmt, veranlaßt der Mikroprozessor die Schrittmotor-Antriebssteuereinheit 86, abzustellen, und ein Befehl vom Mikroprozessor 80 wird über ein (nicht gezeigtes) Glied zu den Fingern 25 gegeben, eine erwünschte Funktion auszuführen.

Wenn nun angenommen wird, daß die erwünschte Armbewegung sich außerhalb des Betätigungsbereichs der Spindel befindet, wird folgende Schrittsequenz durchgeführt:

1. im wesentlichen gleichzeitig:

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a) Der Umwandler 53 mißt die Position des Magneten 55, dadurch bestimmt der Mikroprozessor 80, in welcher Richtung der.Tragebaum 26 bewegt werden muß. Dementsprechend setzt der Mikroprozessor eines der Ventile 63 oder 65, wobei das Ventil 63 aktiviert wird, wenn es erwünscht ist, den Arm auszustrecken (nämlich den Kolben 22 und den Tragebaum 26 nach links, wie in Fig. 2 dargestellt, zu bewegen) oder das Ventil 65 zu aktivieren, wenn es erwünscht ist, den Arm einzuziehen.

b) Ein vorherbestimmtes der oder eine Kombination der Ventile 70, 71 oder 72 wird abhängig von der Stellung des Kolbens 22 längs des Zylinders 21 aktiviert.

c) Das Bremsventil 77 wird aktiviert, und

d) Der Mikroprozessor treibt den Schrittmotor derart an, so daß die Bremse längs der Spindel, wie durch die Position des Magneten 51 bestimmt, zentralisiert wird. In dieser Weise wird die größte Bewegung der Bremse entlang der Spindel in jeder Richtung gewährleistet.

Bei der Aktivierung beispielsweise des Ventils wird das Abdichtglied 66 angehoben, um die normalerweise geschlossene öffnung des Ventils 63 zu öffnen und dadurch den Druck auf die Oberseite des Kolbens 22 zu verringern. Der Kolben 22 wird deshalb

aus dem Zylinder 21 herausgezogen. Der Luftdruck-Abzug vom Ventil 6 3 wird über irgendeines oder eine Kombination der Ventile 70, 71 oder 72 derart befördert, daß unabhängig von der Startposition des Kolbens 22 im Zylinder 21 der Kolben 22 sich mit einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit bewegt.

Bei Aktivierung des Ventils 77 öffnet das Abdichtglied dieses Ventils die normalerweise geschlossene öffnung, so daß Luftdruck über die öffnung 41 auf den Zylinder 34 der Bremseinrichtung 29 gegeben wird. Weil die Abdichtringe 37 des Kolbens 36 an der Achse 39 befestigt sind, drehen sich die Arme 30, 31 um die Schwenkachse 32, wodurch sie die Feder 42 komprimieren und das Bremsmaterial 33 vom Tragebaum 26 abheben.

2. Der Tragebaum 26 beginnt daher, sich zu beschleunigen und die Beschleunigung des Baumes wird durch den Mikroprozessor 80 aus Positions-Informationen des Magneten 55, hervorgebracht vom Umwandler 53, bestimmt.

3. Der Mikroprozessor bestimmt sodann den besten Bremspunkt, um die Finger 25 an der notwendigen Position anzuhalten, wobei die „ · mathematische Berechnung in an sich bekannter Weise durchgeführt wird. /

SS

4. Am erwünschten Bremspunkt übermittelt der Mikroprozessor 80 Signale zu den Richtungsventilen oder 64, den Ventilen 70, 71, 72 und dem Bremsventil 77, so daß die vorher aktivierten Ventile entaktiviert werden. Der Tragebaum 26 und dementsprechend die Finger 25 werden daher angehalten .

5. Der Mikroprozessor liest sodann die Position des Magneten 55 ab und nach fünf Ablesungen, welche gleich sind, wird angenommen, daß der Tragebaum tatsächlich angehalten hat. Die Positionsinformation des Magneten 55 wird mit dem erwünschten Wert verglichen und anschließend setzt der Mikroprozessor die Glieder 84, 85 in Bewegung, um den Schrittmotor 49 anzutreiben, welcher wiederum die Spindel 46 dreht. Da die Bremse in Eingriff mit dem Tragebaum kommt, werden der Tragebaum, und dementsprechend die Finger 25 in die erwünschte Position bewegt. Die Positions-Information des Tragebaums wird wiederum über den Magneten 55 bestimmt, - wobei beachtet werden muß, daß die Pulsquelle und der Torsionsumwandler 54 den festen Bezugspunkt repräsentieren, von welchem Messungen genommen werden. Wenn der Mikroprozessor 80 feststellt, daß sich die Finger 25 in der erwünschten Position befinden, wird das Richtungssignal auf Glied 85 abgestellt und ein Aus-Signal über Glied 84 zum Schrittmotor 49 gegeben.

Jf

Die Finger 25 sind sodann an einem vorgesehenen Punkt und können in bekannter Weise betätigt werden.

Bei erfindungsgemäßer Verwendung des Mikroprozessors ist gefunden worden, daß, nachdem jeder Endpunkt der {bewegung erreicht worden ist, es möglich ist, die Information im Programmier-Modul 82 dahingehend zu aktualisieren, daß nur eine Mininialbev/egung des Eremsmechanismus 45 entlang der Spindel 46 notwendig wird, so daß die Geschwindigkeit der Punkt-zu-Punkt-Bewegung der Vorrichtung gesteigert wird. /*

Nach dieser Beschreibung der Erfindung wird ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung es ermöglicht, einen Arm schnell angenähert zu einem erwünschten Haltepunkt zu bewegen und anschließend den Arm genau durch den Schrittmotor ...-auszurichten ., daß die Vorteile der hohen Geschwindigkeit, die durch den pneumatischen Betätiger 20 erzielt wird und der Genauigkeit, die durch den Schrittmotor 4 9 und die Spindel Af erreicht werden, erz'ielt werden.

Bei einer tatsächlichen Ausführungsform " der Erfindung wurden folgende Parameter vorgesehen:

am Arm: 5 kg

- maximale Ziehlänge pro Bewegung in X- und Y-Achsen: 610 mm

st

- maximale Ziehlänge der Bewegung entlang der Z-Achse: 305 mm (wünschenswerterweise können 610 mm erreicht werden)

- Positionsgenauigkeit auf allen Achsen: plus oder minus 0.052 mm (Wiederholbarkeit 5% der Auflösung)

- abgespeicherte Positionen: maximal 1000 abgespeicherte Positionen erhältlich

- Positionsgeschwindigkeit des Manipulator-Armes: mindestens 0.3 m pro see.

- Punkt-für-Punkt-überführungszeit: 2 see. maximal

- Drei-Achseii-überführungsgeschwindigkeit: mindestens 0.521 in pro see.

- maximale nach unten gerichtete Kraft entlang der Z-Achse: 310 N

- elektrische Versorgung: 220 - 240 V Wechselstrom

- Luftversorgung: 56 1 pro min.

- Dimensionen: y-Achse - 1168 mm zusammengezogen, 2007 mm ausgezogen; X-Achse - 1041 mm teleskopiert, 1753 mm ausgezogen,; Z-Achse - 978 mm zusammengelegt, 1283 mm ausgezogen.

- yS -

Die in der vorstehenden Beschreibung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

BOEHMERT & BOEHMERT ο ο ο ο r r n

0^32669

Akte: c 960/A

BEZUGSZEICHENLISTE
(LIST OF REFERENCE NUMERALS)

1 Arm	1
2 Arm	P
3 Arm
4 Plattform
5 Balgen	5
5 Balgen	6
7 Balgen	7
8 Fingergreifer	8
9 elektr. Kabel	9
10 elektr. Kabel	10
11 elektr. Kabel	11
12 Steuervorrichtung	12
13 Schaltstation	13
14 eintastbarer Speicher	14
15 Bewegungssteuerung	15
16 Zwischenspeicher	16
17 Ortssteuerung	17
18	18
19	19
2Q pneumatische Betätigungseinrichtung	20
p/i stationärer Zylinder	21
22 Kolben	22
2z Stange	23
24 ·Hebel	24
25 pneumatische Finger	25
pe Tragebaum	26
Schiene	27
28 ^ROlle	28
p_q Bremseinrichtung	29
30 ^Arme	30

	Arm	31
32	Achse	32
33	Brems-Reibungs-Material ■ ·	33
34		, 34
35		35
36		36
37	Dichtring	37
38	Dichtring	38
39		39
40	Kanal	40
41	öffnung	41
42		42
43		43
44		44
45		'. 45
46	Spindel	46
47	Lager	47
48	flexible Kupplung	48
49	Schrittmotor	49
50	Hebel	50'
51	Magnetanordnung	51
52	Stange	52
??	Bewegungsumwandler	53
54	Torsions-Umwandler	54
55	Magnetanordnung	55
56		56
57		57
58		58
59		59
60	Quelle	60
61 ■	öffnunq oberhalb des Kolbens	61
6έ	öffnung unterhalb des Kolbens	62
	Luftventil	63
64	peculator	64
6£	Ventil	65

BOEHMERT & BOEHMERT ο ο ο ο c e n

■■. ο232669

_ög Abdichtung	66
67	....... 67
68 4	' . 68
69	69
70 Solenoid-gesteuertes Luftventil	70
71 Solenoid-gesteuertes Luftventil	71
72 Solenoid-crestsuertes Luftventil	72
73 Verenouncr	73
74 Verenquncr '	74
ης ' <r Verencfuncr	75
76 Abluftöffnuna/Abzua	76
77	77
78	78
79	79
gO Mikroprozessor	80
81 RAM in MOS-Technik, Schreib-Lese-Speicher	(CMOS RAM) 81
gg Modul	82
83 Modul	83
84 Aus/An-Glied ,	84
85 Richtungs-Glieä	85
86 Schrittmotor-Antriebssteuerung	86
87 Antriebs- und Schnittstellen-Schaltkreis	87
88	88
89	89
90	90
91	91
92	92
93	93
94	94
95	95
96	96
97	97
98	98
99	99
100	100

„ 3 ,

Claims

BOEHMERT & BOEHMiERT 3 2 3 ° 6

C 960 A

Patentansprüche

1 Λ Mechanisches Handhabungsgerät für Bewegung von Punkt zu Punkt, welches mindestens eine Armeinrichtung, verbunden mit einem Betätigungsglied, einen Antrieb zum Führen des Betätigungsgliedes zu einem vorherbestimmten, vorgeschriebenen Punkt, eine Bremseinrichtung zum selektiven Anhalten der Bewegung der Armeinrichtung und eine Positionsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung der Position des Betätigungsgliedes relativ zu einem Bezugspunkt, wobei die Positionsbestimmungseinrichtung mit einer Steuereinrichtung verbunden ist und die Steuereinrichtung die Punkt-zu-Punkt-Bewegungsbefehle des Betätigungsgliedes bestimmt, einschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremse (29) zum Antrieb durch einen Schrittmotor (49) über einen vorherbestimmten, begrenzten Bereich angeschlossen ist, wobei die Positionsbestimmungseinrichtung (53) auch zur Bestimmung der Position der Bremse (29) relativ zum Bezugspunkt eingerichtet ist und die Steuereinrichtung (80, 81, 82, 83, 86) zum aufeinanderfolgenden Versorgen des Antriebes (20) mit Energie, wenn notwendig; zum Bewegen des Betätigungsgliedes (25) gegen den vorherbestimmten Punkt und innerhalb des Bereiches des Schrittmotors (49) , Aktivieren der Brerr.se' (29)', um die "Bewegung der

Armeinrichtung (24, 26, 27, 28) anzuhalten und den Schrittmotor (49) anzutreiben, um das Betätigungsglied (25) zum vorgeschriebenen Punkt zu bringen,

eingerichtet ist.
2. Mechanisches Handhabungsgerät gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Antrieb (20), der einen Zylinder (21) und einen mit diesem zusammenwirkenden beweglichen Kolben (22) aufweist, wobei der Kolben mit der Armeinrichtung (24, 26, 27, 28) verbunden ist, eine Druckquelle (60) und eine Ventilanordnung (63, 65) derart angeordnet sind, um den Kolben im wesentlichen im Kräftegleichgewicht durch Kraftanwendung von der Druckquelle (6 0) zu halten, bis Aktivierung durch ein Signal von der Steuerung (80, 81, 82, 83, 86) erfolgt.
3. Mechanisches Handhabungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Armeinrichtung einen Tragebaum (26), verbunden-und bewegbar mit dem Kolben (22),aufweist, wobei der Tragebaum durch Lager (28) getragen wird.
4. Mechanisches Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung einen Speicher (81, 82) einschließt, welcher die Befehle und Koordinaten für die Punktzu-Punkt-Bewegung enthält.
5. Mechanisches Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß

BOEHMERT & BOEHMERT 3232569

die Druckquelle eine Druckluftquelle ist, der Antrieb (20) pneumatisch ist und die Ventilanordnung (63, 65) mindestens ein durch elektrisches Solenoid gesteuertes Luftventil, angeschlossen zwischen der Druckquelle (6 0) und einer entsprechenden Seite des Kolbens (22) im Zylinder (21),mit einem Regulator (64) in einer der Leitungen, um einen unterschiedlichen Druck auf die gegenüberliegenden Seiten des Kolbens sicherzustellen, ist, ^UKl dadurch den Kolben im wesentlichen im Kräftegleichgewicht halten, bis Aktivierung zum Zerstören des Kräftegleichgewichts erfolgt.
6. Mechanisches Handhabungsgerät gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftventile der Ventilanordnung (63, 65) eine mit der Druckquelle (60) verbundene,normalerweise offene öffnung (NO), eine mit der entsprechenden Seite des Kolbens (22) verbundene gemeinsame Öffnung (c) und eine normalerweise geschlossene öffnung (NC), angeschlossen über eine die Kolbengeschwindigkeit steuernde Anordnung (70, 71, 72) mit einem Abzug (76), aufweist.
7. Mechanisches Handhabungsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckquelle (60) auch mit der normalerweise geschlossenen öffnung (NC) eines Luftventils (77) , welches den Betrieb der Bremse (29) bestimmt, verbunden ist.
8. Mechanisches Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die

BOEHMERT &BÖEHMERT ' ' ■

die Kolbengeschwindigkeit steuernde Anordnung eine Vielzahl von elektrischen solenoidgesteuerten Luftventilen (70, 71, 72) aufweist, die derart angeschlossen sind, daß jedes oder jede Kombination derselben Luft aus der Ventilanordnung (63, 65) in einer durch die Position des Kolbens (22) im Zylinder (21) bestimmten Menge abläßt, so daß der Kolben mit einer im wesentlichen konstanten, vorherbestimmten Geschwindigkeit unabhängig von seiner Position im Zylinder, angetrieben ist.
9. Mechanisches Handhabungsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnungen der (73, 74, 75) entsprechenden Ventile (70, 71, 72) der die Kolbengeschwindigkeit steuernden Anordnung unterschiedliche Querschnittsflächen aufweisen, um die Anzahl von Ablaßöffnungen unterschiedlichen Querschnitts zu maximieren und derart eine im wesentlichen konstante vorherbestimmte Geschwindigkeit des Kolbens zu gewährleisten.
10. Mechanisches Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragebaum (26) einen Tragebaum (26) aufweist, welcher an seinen entsprechend gegenüberliegenden Enden eine Schiene (27) trägt, wobei jede Schiene (27) derart angeordnet ist, daß sie durch die Lager (28), welche ein- Paar . longitudinal angeordneter Rollen für jede Schiene aufweisen, geführt ist.
11. Mechanisches Handhabungsgerät nach Anspruch 10,

BOEHMERT & BOEHMERT 3232

dadurch gekennzeichnet, daß der Tragebaum (26) einen umgekehrt U-förmigen Querschnitt besitzt.
12. Mechanisches Handhabungsgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremse einen Greifzirkel mit zwei Armen (30, 31) aufweist, welche an einem Ende schwenkbar befestigt sind und an den äußeren Flächen der freien Enden derselben Bremsmaterial (33) tragen, um mit den Innenoberflächen des U-förmigen Tragebalkens (26) abhängig von der Position einer Aktivierungseinrichtung (34, 35, 36, 40) in Eingriff zu kommen.
13. Mechanisches Handhabungsgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierungseinrichtung einen Zylinder (34, 35) aufweist, der in den äußeren Oberflächen jedes Armes (30, 31) zwischen der Schwenkachse (32) und dem Bremsmaterial (33) ausgebildet ist/ einen hanteiförmigen Kolben (36) , welcher sich über die Schwenkachse des Greifzirkels, mit einem Druckausgleichskanal (40), der durch den Zentralabschnitt der Hantel in jeden Zylinder verläuft erstreckt; eine Öffnung (29) zum Zulassen von Luftdruck auf einen der Zylinder (34); und eine Kompressionsfeder (42) zum Aufrechterhalten des nicht aktivierten Zu-.stands der Bremse, so daß der Kolben während der Betriebsweise stationär bleibt und der Greifzirkel sich bewegt.
14. Mechanisches Handhabungsgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremse normalerweise

BOEHMERT & BOEHMERi 323^669

in Eingriff mit dem Tragebaum (26) gehalten ist und durch Zulassen von pneumatischem Druck auf einen der Zylinder (34, 35) abgehoben wird.
15. Mechanisches Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrittmotor (49) mit einer Spindel (46) verbunden ist, auf welcher die Bremse (29) in einer im wesentlichen totgangfreien Weise angeordnet ist, wobei die Achse der Spindel im wesentlichen parallel der Achse des Tragebaums (26) ist.
16. Mechanisches Handhabungsgerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremse (29) auf der Spindel (46) mittels axial angeordneter umlaufender Kugelmuttern (45) angebracht ist.
17. Mechanisches Handhabungsgerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine flexible Kupplung (48) zwischen dem Schrittmotor (49) und der Spindel (46) vorgesehen ist.
18. Mechanisches Handhabungsgerät nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsbestimmungseinrichtung ein Umwandler (53) für absolute Bewegungen ist, welcher eine Stange (52), welche an einem Ende eine Pulsquelle (54) zum Hervorbringen eines elektrischen Ablösepulses mit einer vorherbestimmten Wiederholungsgeschwindigkeit besitzt, einen Torsionsumwandler (54)_f

BOEHMERT & BOEHMERT 3 2 3 2 6 G §

ein umfangmäßig die Stange (52) umgebendes und mit longitudinalem Abstand entlang ' derselben angeordnetes Paar Magneteinrichtungen (51, 55), wobei eine (55) zur Bewegung mit dem Tragebaum (26) angeschlossen ist und die andere zur Bewegung mit der Bremse (29) angeschlossen ist; und Abstandsbestimmungseinrichtungen zum Bestimmen der Zeit, die zur Rückkehr eines von einer der Magneteinrichtungen abgegebenen Pulses als Torsionspuls zum Torsionsumwandler benötigt wird,wobei aus dieser Zeit die Position der entsprechenden Magneteinrichtung bestimmt werden kann, aufweist.
19. Mechanisches Handhabungsgerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß jede Magneteinrichtung (51, 55) durch vier auf dem Umfang mit gleichmäßigem Abstand angeordnete Magnete gebildet ist.
20. Mechanisches Handhabungsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung ferner einen elektronischen Mikroprozessor (80) einschließt, der zum Empfang und Eingeben von Eingaben in einen Speicher (81, 82) und die Positionsbestimmungseinrichtung (53) angschlossen ist, und in Abhängigkeit davon Befehle zu der Ventilanordnung (63, 65), einer die Kolbengeschwindigkeit steuernden Anordnung (70,71,72), eine die Betriebsweise steuerndes Ventil (77), der Bremse (29) und dem Schrittmotor (49) Überträgt.
21. Mechanisches Handhabungsgerät nsch Anspruch 20,

BOEHMERf

_ Q

dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher einen Schreib-Lese-Speicher in MOS-Technik (CMOS RAM) (82) zum Datenabspeichern sowie einen Schreib-Lese-Speicher (RAM) (81) für vorübergehendes Abspeichern von Daten aufweist.
22. Mechanisches Handhabungsgerät nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das CMOS RAM (82) derart eingerichtet ist ,daß es nachdem ein Endpunkt der Bewegung des Betätigungsgliedes (25) erreicht worden ist, die Informationen im RAM (81) aktualisiert, so daß eine minimale Bewegungsstrecke der Bremse (29) entlang der Spindel (46) des Schrittmotors benötigt wird.
23. Mechanisches Handhabungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung (81, 82) Informationen betreffend Raumparameter enthält , welche einen.verbotenen Bereich definieren, wobei es für die Betätigungsglieder (25) nicht erlaubt ist, diesen —-zu passieren, und wobei Instruktionen vorgesehen sind, die die Betätigungslieder dazu befähigen, diesen verbotenen Bereich -zu umgehen.
24. Mechanisches Handhabungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung (81, 82) mit einer Vielzahl unterschiedlicher Sätze von Strategie-Informationen versorgt ist, wobei jeder Satz einen Bewegungstyp, welchen das

BOEHMERT & BOEHMERT ο ο ο -> η /- η

Betätigungsglied (25) durchführen soll, definiert, wobei eine Auswahlvorrichtung (16) zur Auswahl einer speziellen Strategie in Kombination mit Start- und End-Koordinaten, welche das Betätigungsglied (25) annehmen soll, vorgesehen ist, so daß die Bewegung des Betätigungsgliedes zwischen seinen Start- und End-Koordinaten durch die ausgewählte Strategie bestimmt wird.
25. Verfahren zum Betreiben eines mechanischen Handhabungsgerätes, welches für eine Punkt-zuPunkt-Bewegung eingesetzt wird und mindestens eine Armeinrichtung, verbunden mit einem Betätigungsglied, eine Antriebseinrichtung zum Führen des Betätigungsgliedes gegen einen vorherbestimmten, vorgeschriebenen Punkt, eine Bremseinrichtung zum selektiven Anhalten der Bewegung der Armeinrichtung, und eine Positionsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen der Position des Betätigungsgliedes relativ zu einem Bezugspunkt, wobei die Positionsbestimmungseinrichtung mit einer Steuereinrichtung verbunden ist und die Steuereinrichtung die Punktzu-Punkt-Bewegungs-Befehle des Betätigungsgliedes bestimmt, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremse

(29) durch einen Schrittmotor (49) über einen vorherbestimmten, begrenzten Bereich angetrieben wird, daß die Positionsbestimmungseinrichtung (53) auch die Position der Bremse (29) relativ zum Bezugspunkt bestimmt, und daß die Steuereinrichtung (80,81, 82, 83, 86) aufeinanderfolgend die Antriebseinrichtung(20),

BOEHMERT StBOEHMERT ο ο ο ο r r n

^: , 0ZdZbO9

- 10 -

wenn notwendig, mit Energie versorgt, um das Betätigungsglied (25) gegen den vorgeschriebenen Punkt zu

bewegen und innerhalb des Bereichs des Schrittmotors dann (49) die Bremse (29) · aktiviert, um die Bewegung der Armeinrichtung anzuhalten _una ^en Schrittmotor (49) anzutreiben, um das Betätigungsglied (25) an den vorgeschriebenen Punkt zu bringen.