DE3236127A1

DE3236127A1 - Verfahren und steuerung eines industrieautomaten

Info

Publication number: DE3236127A1
Application number: DE19823236127
Authority: DE
Inventors: Kazuyoshi Funabashi Teramoto; Akira Nagareyama Tsuchihashi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-09-30
Filing date: 1982-09-29
Publication date: 1983-05-05
Also published as: JPS5856003A; US4517653A

Description

HITACHI, LTl). , Tokyο ,
Japan

Verfahren und Steuerung eines Industrieautomaten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung von Industrieautomaten wie Industrierobotern, die
aufeinanderfolgend mehrere Werkstücke mit"derselben Bearbeitungsvorschrift bearbeiten und einen Fühler aufweisen, der eine Bearbeitungsstelle erfaßt.

Es ist schon ein Verfahren zum Steuern von Industrieautomaten bekannt, bei dem die Lage des Werkstücks von einem Fühler erfaßt und der Weg des Industrieautomaten zur Anpassung an die Lage des Werkstücks korrigiert wird. Dieses Verfahren wurde in der
US-PS 360 846 (von läkashi Kogawa) vorgeschlagen. Bei diesem Verfahren werden entsprechend einem Befehl an mehreren Stellen für jedes Werkstück die Bearbeitungspunkte vom Fühler erfaßt und der vom Roboter zu steuernde Weg eines Gegenstands abhängig von den erfaßten Daten bestimmt.

Da die Lage des Arbeitspunktes für jeweils einen oder mehrere Punkte an besonderen Stellen, das heißt Eckpunkte des Weges längs dem der vom Roboter zu steuernde Gegenstand bewegt wird, erfaßt werden muß, benötigt man zur Erfassung aller Punkte eine langa Zeit. Während der Erfassung der ßearbextungspunkte kann der Industrieautomat in manchen Fällen die vorgesehene Bearbeitung nicht durchführen. Dadurch ist die Bearbeitungsleistung sehr klein.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung eines Industrieautomaten anzugeben, bei dem die Bearbeitung eines Werkstücks mit hohem Wirkungsgrad und großer Genauigkeit erfolgt, auch wenn das Werkstück mehr oder weniger aus seiner normalen Lage verrückt ist.

Die Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen davon sind Gegenstand der Unteransprüche.

Im allgemeinen sind bei einer Vielzahl von Werkstücken derselben Bearbeitungsvorschrift die Abmessungen einzelner Werkstücke im wesentlichen identisch. Entsprechend können die Arbeitspunkte des Werkstücks, die sich in einem bestimmten Abstand von einem Bezugspunkt befinden, wenn mehrere Werkstücke derselben Bearbeitungsvorschrift, von denen jedes Arbeitspunkte und einen Bezugspunkt aufweisen, in einer bestimmten Weise angeordnet sind, durch Berechnung bestimmt werden,falls die Lage des Bezugspunkts von einem Fühler erfaßt wird.

zwei
Durch Vergabe von/Bezugspunkten, deren Lage von

einem Fühler erfaßt wird, können die Arbeitspunkte ohne Kennzeichnung der Ausrich ^uncier Werkstücke berechnet werden.

Gemäß der Erfindung werden mehrere Werkstücke mit derselben Bearbeitungsvorschrift, die jeweils Arbeitspunkte und einen Bezugspunkt haben, nacheinander vom Industrieautomaten in folgender Weise bearbeitet:

1. In einem ersten Schritt werden Versuchs-Arbeitspunkte und Versuchs-Bezugspunkte bestimmt und Positionsdaten der Versuchs-Arbeitspunkte und der Versuchs-Bezugspunkte gespeichert.

Wenn im ersten Schritt nur ein Bezugspunkt vorhanden ist, werden die Werkstücke in einer bestimmten Ausrichtung angeordnet, und die Gegenstände, deren Stellung durch den Industrieautomaten gesteuert werden sollen, werden auf die jeweiligen Arbeitspunkte und den Bezugspunkt ausgerichtet. Die Versetzungen der Arbeitsachsen des Industrieautomaten werden gespeichert,oder es wird eine ausgegebene Anweisung, die die in ihrer Lage zu steuernden Gegenstände auf die jeweiligen Arbeitspunkte und den Bezugspunkt ausrichtet, gespeichert. Wenn das Werkstück bearbeitet werden soll, wird die im ersten Schritt in einer Speichereinrichtung gespeicherte Information ausgelesen und der Industrieautomat von der ausgelesenen Information gesteuert. Wenn das darauffolgende Werkstück bearbeitet werdenioll, ist zwar die Ausrichtung des darauffolgenden Werkstücks identisch .mit der des vorangegangenen Werkstücks, aber die Lage des Bezugspunktes ist in manchen Fällen anders.

-G-

2. Daher wird in einem zweiten Schritt, der dem ersten Schritt folgt, die tatsächliche Lage des Bezugspunktes des Werkstücks vom Fühler erfaßt und ein Abstand und eine Richtung vom Versuchs-Bezugspunkt zum tatsächlichen Bezugspunkt aufgrund der gespeicherten Daten über den Versuchs-Bezugspunkt und der Daten des tatsächlichen Bezugspunktes, die der Fühler erfaßt hat, berechnet.

Der wirkliche Bezugspunkt des Werkstücks kann direkt vom Fühler erfaßt oder durch Rechnung bestimmt werden,indem seine Lage mit einem gegebenen Abstand vom Bezugspunkt erfaßt wird. Wenn beispielsweise die Mittelachse eines Zylinders als Ort des Bezugspunktes verwendet wird, können drei Punkte auf dem Umfang des Zylinders erfaßt und der tatsächliche Bezugspunkt aufgrund der drei erfaßten Lagedaten berechnet werden.

3. In einem dem zweiten Schritt folgenden dritten Schritt werden die tatsächlichen Arbeit, spunkte des Werkstücks aufgrund der Daten über die Versuchs-Arbeitspunkte_/ der Entfernung und der Richtung, die im zweiten Schritt bestimmt wurden, ermittelt. Der vom Industrieautomaten zu steuernde Gegenstand wird dann zum tatsächlichen Arbeitspunkt bewegt.

Der vom Industrieautomaten zu steuernde Gegenstand kann zu einer Vielzahl von tatsächlichen Arbeitspunkten des Werkstücks bewegt werden oder die Punkte zwischen den Arbeitspunkten können durch eine gerade Linie oder eine ausgewählte Kurve angenähert werden.

Wenn zwei Bezugspunkte verwendet werden, muß die Aus-

richtung des Werkstücks nicht spezifiziert sein. Erfindungsgemäß werden die Bezugspunkte in der oben beschriebenen Weise bestimmt, so daß die Lage der Arbeitspunkte berechnet werden kann. Entsprechend wird die Arbeitszeit des Fühlers verringert und der Wirkungsgrad der Verarbeitung verbessert. Auch wenn die gesetzten Arbeitspunkte vom Normal-Punkt mehr oder weniger verrückt sind, kann die Bearbeitung vom Automaten genau durchgeführt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Aufriß eines Industrieautomaten, der zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wird;

Fig. 2 ein Blockschaltbild ui.ner Ausführungsform der Steuereinheit des Industrieautomaten;

Fig. 3 und 4 Grundriß und Aufriß eines Werkstücks,

das entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitet wird;

Fig. 5 eine graphische Darstellung, die eine weitere

form
Ausführungsder Erfindung erläutert;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführung eines zur Durchführung des erfindungs-

gemäßen Verfahren, verwendeten Industrieautomaten und

Fig. 7 ein Flußdiagramm der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte.

Im folgenden wird eine Au^ührung des erfindungsgemäßen

Verfahrens erläutert, bei der ein in Fig. 3 dargestelltes Werkstück von einem Schweißautomaten, der in Fig. 1 und

wird.
2 dargestellt ist, geschweißt/ Das Werkstück 1 besteht aus einem Grundmetall 2, einem rautenförmigen Zwischenstück 3 und einer zylindrischen Nabe 4. Das Zwischenstück 3 liegt zwischen dem Grundmetall 2 und der Nabe Eine ,Stoßkante 6 der Nabe 4 und des Zwischenstücks 3 und eine Stoßkante 7 des Zwischenstücks 3 und des Grundmetalls 2 werden vom Schweißautomaten 5 verschweißt. Das Zwischenstück 3 wird mit dem Grundmetall 2 provisorisch an den Kanten 8, 9, 10 und 11 verschweißt,und die Nabe 4 wird so ausgerichtet, daß ihr Mittelpunkt 12 mit dem Kreuzungspunkt der Geraden 13 und 14, die jeweils die Kanten 8 und 10 und die Kanten 9 und 11 verbinden, zusammenfällt.

Es wird angenommen, daß mehrere Werkstücke 1 so ausgerichtet sind, daß ihre Linien 14 ausgerichtet sind. Die Linien 14 der jeweiligen Werkstücke 1 können parallel zueinander verschoben, aber nicht in der Kreuzungsrichtung verdreht sein. Als Bezugspunkt des Werkstücks 1 wird ;der Mittelpunkt 12 der Nabe 4 und als Arbeitspunkte werden die Kanten 15 bis 22 und die äußeren Berührungspunkte P₁ - P-der Niabe 4 und des Zwischenglieds 3 gewählt.

Der in Fig. 1 dargestellte Automat 5 umfaßt einen Sockel 23, einen beweglichen Tisch 24, der sich auf dem SockeJ. 2 3 bewegt, einen Ständer 25, der senkrecht auf dem beweglichen Tisch 24 steht, einen Gleitblock 26, der sich senkrecht in Verbindung mit dem Ständer 25 bewegt, einen Atm 27, der horizontal auf dem Gleitblock 26 senkrecht zur Richtung der Bewegung des beweglichen Tischs 24 bewegbar

ist und ein um zwei Achsen drehbares Betätigungsorgan 28, das am Linde des Arms 27 befestigt ist. "Hin Schweißbrenner 29 und Fühler 30 und 31 sind am Ende den Zweiachsen-Schwingmotors be TeGLIqL. Dia FUh !.er 30 und 31 werden im einzelnen in der US-PS 4 20b 217 beschrieben. Der bewegliche Tisch 24 wird von einem Zylinder 32, der Gleitblock.26 von einem Zylinder 33 und der Arm 27 von einem Zylinder 34 angetrieben.

Stellung und Lage des beweglichen Tisches 24, des Gleitblocks 26. uo:;, Arms 27 und des Zweiachsen-Schwingmotors 28 (mit den WeIlontrieben 28a und 20b) werden von Positionsfühlern 35 bis 39 erlaßt, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Kin Einq,i bekasten 40 weist Drei-Stellungsschalter 40a, 40b und 40c zur Anweisung der Arbeitsrichtungen, einen Drucktaster 4.Od zur Eingabe eines Lehcbearbeitungspunktes, einen Drucktaster 4Oe zur. Einaabe eines Versuchs-Bezugspunktes, einen Druckknopf 4Of zur Eingabe eines Versuchs-Arbeitspunktes, Schalter 40g und 40h zur Wegwahl, Drucktaster 4Oi zum Einstellen des Schweißstroms und Drucktaster 4Oj zum Einstellen der Schweißrate. Wenn der Drei-stellungsschalter 40a in eine +X-Stellung gebracht wird, wird der Schweißbrenner 29 in eine positive Richtung längs der X-Achse eines rechtwinkligen Koordinatensystems bewegt, und wenn der Schalter 40a in eine -X-Stellung gebracht wird, wird der Schweißbrenner in eine^egative X-Richtung bewegt. Wenn der Drei-Stellungsschalter 40a in eine neutrale Stellung gebracht wird, bewegt sich der Schweißbrenner 29 nicht längs der X-Achse. Der Drei-Stellungsschalter 40b dient zur Auswahl der Bewegung des Schweißbrenners 29 in +Y oder -Y-Richtung, und der Drei-Stellungsschalter 40c dient zur Wahl der Bewegung in

ORIGINAL

_ 10 -

+ Z oder -Z-Richtung.

Der Drucktaster 4Od wird gedrückt, wenn das Ende des Schweißbrenners eine von den Drei-Stellunqsschaltern 40, 40b und 40c betätigte Lehrstellung erreicht hat. Während der Druckknopf 4Od gedrückt ist, wird ein Befehlssignal, das die Zentraleinheit 4 1 laufend an die Servoschaltungen 4 3a bis 4 3e ausgibt, in einen Speicher 4 2 eingeschrieben.

Die Servorschaltungen 4 3a und 4 3e liefern Fehlersignale, die Untersc"hiedciizwischc:n dem ßefehlssignal und den Signalen von den Positionsfühlern 35 bis 39 entsprechen an die Zylinder 32 bis 34 und den Zwei-Achsenschwingmotor

Der Eingabedruckl-aster 4Oe für den Versuchs-Bezugspunkt wird zum Einschreiben des Versuchsbezugspunkts verwendet. Er wird gedrückt, wenn das Ende des Schweißbrenners 29 eine gewünschte Bezugsstellung durch Betätigung der Schalter 40a, 40b und 40c erreicht hat.

Der Einschreibdruckknopf 4Of für den Versuchs-Arbeitspunkt wird zum Einschreiben eines Versuchs-Arbeitspunkts verwendet. Er wird gedrückt, wenn das Ende des Schweißbrenners 29 einen gewünschten Arbeitspunkt durch Betätigung der Schalter 40a, 4Ob und 40c erreicht hat.

Der Schalter 40g für die Wegeauswahl dient zum Einschreiben von Information, die die Bewegung des Schweißbrenners 29 zwischen zv/ei aufeinanderfolgenden oder gekennzeichneten Versuchs-Arbeitspunkten durch lineare Interpolation beider Lagen, veranlaßt, in den Speicher Wenn der Druckknopf 4Oe oder 4Of gedrückt wird, wird das Signal, das die Zentraleinheit 41 laufend an die

Servoschaltungen 4 3a bis 4 3e gibt, in den Speicher 42

7-

eingeschriebcn. ί

ί,

Der Schalter 40h für die Wegeauswahl dient ziiin Einschreiben einer Information, die die Bewegung des Schweißbrenners 29 zwischen drei aufeinanderfolgenden oder gekennzeichneten Versuchs-Arbeitspunkten durch Bögeninterpolation zwischen den drei Positionen veranlaßt.

Mit der Nummer 50 ist eine zentrale Befehlseznheit gekennzeichnet, die einen Modus-Wahlschalter 50a ;und einen Netzschalter 50b besitzt. Im Lehr-Modus wird der Schalter 50a in die TM-Stellung gebracht und Hm Auto-Modus wird der Schalter 50a in die ΛΜ-StelliJing gebracht. Zuerst setzt eine Bedienperson ein Modell-Werkstück auf ein (nicht gezeigtes) Stellwerk, wie der Block 101 . in Fig. 7 zeigt. Dann wird in einem Block 102 von Fig. der Schalter 50a in die Stellung TM gebracht und! damit der Lehr-Modus gewählt. Das Lehr-Pult 40 gibt dann einen Befehl aus,der die Zentraleinheit 41 und die Servoschaltungen 4 3a bis 4 3e, die den beweglichen Tisch 24, den Gleitblock 26, den Arm 27 und den Zweiachsen-fSchwingmotor 28 antreiben, betreibt, so daß das Ende des Schweißbrenners 29 die genaue Position des Versuchs-Bezugspunkts 12 einnimmt.

In einem Block 103 von Fig. 7 wird der Druckknopf 4Oe gedrückt, so daß der Befehl, den die Zentraleinheit 41 dauernd an die Servoscnaitungcn 4 3a bis 4 3e, zum-Betrieb des beweglichen Tischs 24, des Gleitblocks 26, dds Arms 27 und des Zweiachsen-Schwingmotors 28, ausgibt, im Speicher 42 gespeichert wird.

In ei,:iem Block 104 von Fig. 7 gibt das Lehr-Pult 40 Anweisung, das Ende des Schweißbrenners 29 zu den Positionen der Punkte l> - P₁- am Umfang der Nabe 4, die mit dem Zwischenglied 3 verbinden, zu bringen. Beim jeweiligen Punkt P₁ - P₁. wird der Druckknopf 4Of in einem Block 105 gedrückt und speichert im Speicher 42 den Befehl, den die Zentraleinheit 4 1 den Servoschaltungen 43a bis 4 3e ausgegeben hat, um das Ende des Schweißbrenners in die Stellung der Punkte L> - J'_r zu bringen. Der Wege-Wahlschalter 40h wird gedrückt und speichert im Speicher den Befehl, der angibt, daß das Ende des Schweißbrenners 29 zwischen den Punkten P- und P-, und zwischen den Punkten P- und P₁. bewegt wird. Dazu wird eine Bogeninterpolation mit Radien durchgeführt, die gleich der Entfernung des Versuchs-Bezugspunkts 12 zum jeweiligen Punkt P₁ - P_r sind. Zum Einschreiben der Befehle für den Schweißstrom und die Schweißrate in den Speicher 42 werden die entsprechenden Druckknöpfe 4Oi und 4Oj gedruckt. Das Lehr-Pult 40 gibt dann die Anweisung, die Enden des Schweißbrenners 29 zu den Punkten 15 bis 22 zu fahren, die in der Nähe der Kanten 8 bis 11 am Umfang des Zwischenglieds 3 sitzen, das mit dem Grundmetall 2 verbindet. Der Druckknopf 4Of wird beim jeweiligen Punkt bis 22 gedrückt, um die von der Zentraleinheit 41 an

ausgegebenen Befehle, die Servoschaltungen 4 3a bis 4 3e/ die das Ende des Schweißbrenners 29 zu den Punkten 15 bis 22 führen, im Speicher ' abzuspeichern. Der Druckknopf 40g wird gedrückt und schreibt in den Speicher 42 einen Befehl, der bewirkt, daß der Schweißbrenner 29 zwischen den Punkten 15 und 16, zwischen den Punkten 17 und 18, zwischen den Punkten 19 und 20 und zwischen den Punkten 21 und 22 bewegt wird, indem zwischen

ihnen eine lineare Interpolation durchgeführt wird „ (ein Block, 106 in Fig. 7). Somit ist der erste Schritt ausgeführt,

Inciem. die in den Speicher 42 eingeschriebenen Befehle fürdas -Werkstück ausgelesen werden, kann das Schweißen der Verbindungskanten 6 dar Nabe 4 mit dem Zwischenglied unct der Verbindungskante 7 des Zwischenglieds 3 mit dem Grundmaterial 2 ausgeführt worden. Falls jedoch nach Beendigung des Schweißens des Werkstücks 1 ein Werkstück mit derselben Bearbeitungsvorschri. ft, dessen Gerade 14 parallel zur Geraden 14 des vorigen Werkstücks 1 liegt, bearbeitet werden soll, kann die Schweißupg durch Steuern des Industrieautomaten lediglich aufgrund der im Speicher 42 gespeicherten Daten nicht durchgeführt werden,

Falls jedoch die Stellung des Bezugspunkte 12 des neuen Werkstücks bestimmt wird, können die Schweiß-Stellungen des neuen Werkstücks durch Rechnung ermittelt werden.

Die Form des Werkstücks erlaubt jedoch nicht die direkte Erfassung des Bezugspunkts 12 dor Fühler 30 und 31. Entsprechend muß zur Bestimmung des Bezugspunkts eine Anweisung zuvor im Speicher 42 eingeschrieben sein, damit drei Punkte P , IV und P_c am Umfang der Nabe 4 des neuen Werkstücks von den Fühlern 30 und 31 bestimmt werden können.

In einem Block 107 von Fig. 7 wird der Schalter 50a in die Stellung ΛΜ gebracht, wodurch der Auto-Modus gewählt wird. Dann wird in einem Block 108 ein wirkliches

des

Werkstück anstelle Modellwerkstücks auf dem Stellwerk angebracht. Ein Bezugspunkt des wirklichen Werkstücks wird in einem Block 109 erfaßt. Um den Bezugspunkt zu erfassen, wird die Verbindungskantn der Nabe 4 mit dem Zwischenglied 3 von den Fühlern 30 und 31 erfaßt. Die Erfassung erfolgt durch Annäherung der Fühler 31 an das Zwischenglied 3 und des Fühlers 30 an den Umfang der Nabe 4,bis die Ausgangssignale der Fühler einen vorgegebenen Wert erreichen.

Wenn die Koordinaten der drei Punkte P , P, und P , das

heißt U_a, Y_a, Z_a), (X_b, Y_b, z_b) _und (χ^ ^, _zj ermittelt wurden, wurde ein Befehl, der den Bezugspunkt aufgrund der Positionsdaten bestimmt, in den Speicher gespeichert. Die Z-Koordinaten der Punkte P , P. und P unterscheiden sich nicht wesentlich. Entsprechend kann der Bezugspunkt (X , Y , Z ) durch Lösen der folgenden gleichungen von der Zentraleinheit 4 1 ermittelt werden:

<^Xa -V^{2 +} <^Ya -

(X. - X )² + (Y, - Y ) ² b ο b ο

^(Xc - V^{2 +} <^Yc -

2 „2

₁₁ + Z. + Z
übe

= Z

Wenn X, Y, Z die Koordinaten des Bezugspunkts des ersten Werkstücks oder des im Speicher 4 2 gespeicherten Versuchs-Bezugspunkts .sind, ,. kann die Zentraleinheit 41 Entfernung und Richtung ( AX, ΔΥ, λ Z) zwischen dem Versuchs-Bezugspunkt und dem tatsächlichen Bezugspunkt (X_Q, Y_Q, Z_Q) des neuen Werkstücks aus den folgenden Gleichungen in einem Block 110 bestimmen:

ΔΧ = X - X

ΔΥ = Y - Y

ΔΖ = Z - Z

(2)

Damit ist der zweite Schritt ausgeführt.

Die anfallenden Ergebnisdaten dienen zusammen mit den im Speicher 42 gespeicherten Anfangs-Arbeitspunkten P₁ - P₅ und den Punkten 15-22 oder den Versuchs-Arbeitspunkten zur Lösung der Gleichungen (3) von der Zentraleinheit 41, wodurch die wirklichen Arbeitspunkte des neuen Werkstücks in einem Block 111 ermittelt werden.

Unter der Annahme, daß die Koordinaten des Versuchs-

Arbeitspunktes

₁^,

Z_n^. ) sind, lassen sich die

Koordinaten (X_ß/ Y_ß# Z_ß) des wirklichen Arbeitspunktes aus den Gleichungen:

X_n ⁼ X
ß α

ΔΧ

Y_Q = Y - ΛΥ

β κ

Z₀ = -Z - Λ Ζ

bestimmen. Die Zentraleinheit 41 qibt die Anweisungen zur

Einstellung des Endes des Schweißbrenners 29 auf den tatsächlichen Arbeitspunkt (X,, Y_ß, Z) und aktiviert die Servoschaltungen 4 3a - 4 3e, die den beweglichen Tisch 24, den Qleitblock 26, den Arm 27 und den Zwei-Achseri-Schwingmotor 2 8 betreiben, so daß die Ausgänge der Erfassungseinrichtungen 35-39 die angewiesenen Werte erreichen.

Wenn zwischen den wirklichen Arbeitspunkten linear oder nichtlinear interpoliert werden soll, gibt die Zentraleinheit 41 eine zur Interpolation benötige Anweisung aus, der das Ende des Schweißbrenners 29 folgt. Somit ist der dritte Schritt ausgeführt (Block 112). Die Blöcke 113 und 114 bezeichnen das Setzen einer benötigten Anzahl von Versuchs-Bezugspunkten und Versuchs-Arbeitspunkten. Die lineare Interpolation und die nichtlineare Interpolation werden ini einzelnen in der US-PS 4 79 602 beschrieben und werden deshalb an dieser Stelle nicht erklärt.

In der obigen Beschreibung ist nur ein Bezugspunkt

zwei

vorhanden. Wenn das Werkstück / von den Fühlern erfaßbare Bezugspunkte hat, muß die Ausrichtung des Werkstücks nicht gekennzeichnet werden. Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Fig.5. Es wird angenommen,daß die Koordinaten zweier Versuchis-Punkte 12a¹ und 12b' (X₁ ' , Y₁ ' , Z ' ) und (X,. ' , Y. ' , Z„ ' ) und die Koordinaten eines Versuchs-Arbeitspunktes P ' (Χ·,¹, ΥΛ Z-,¹) sind. SoLche Koordinaten oder Daten, die die Bestimmung dieser Koordinaten ermöglichen, werden im ersten Schritt bestimmt und im Speicher 42 gespeichert.

Unter der Annahme, dart die Koordinaten der wirklichen Bezugspunkte 12a und 12b, die den Versuchs-Punkten 12a' und 12b¹, die von den Fühlern 3O und 31 bestimmt wurden, entsprechen, (X«» Y₁, Z-) und (X₂, Y₂ * Z₂) sind, wird eine Koordinate (X₃, Y₃, Z₃) eines wirklichen Arbeitspunktes P- in folgender Weise bestimmt. In vielen Fällen kann man annehmen, daß

S ^{= Z}3* ^{= Z}l ^{= Ζ}Γ ^=Z2 ^{= 5}V ·

Unter dieser Voraussetzung wird ein Abstand £ zwischen P. und 12a ermittelt. Da der Abstand t gleich einem Abstand zwischen P.' und 12a¹ ist, kann er aus der folgenden Gleichung bestimmt werden:

(X₁ ¹ - X ')² + (Y₁' - Υ,Μ² (4)

Der Winkel.^ zwischen der X-Achse und derdie Punkte 12b' und 12a' verbindenden Geraden ergibt sich aus:

Y ' - ν ·
-1 2 1

^tt'^tan

Der Winkel ß zwischen der X-Achse und einer die Punkte P-¹ und 12a' verbindenden Geraden wird bestimmt aus:

B = tan =*· (6)

X₃ - X₁

Der Winkel Y zwischen der X-Achse und einer die Punkte 12b und 12a verbindenden Geraden wird aus

Y - Y

i. "I 2 1
Y = tan

ermittelt. So ist der Winkel θ zwischen der X-Achse und einer die Punkte P₁ und 12a verbindenden Geraden gegeben durch Θ = ß - <·< + Γ .

Somit ergibt sich

X = i cos θ + X₁ (8)

= I sin θ + Y₁ (9)

Auf diese Weise kann der Arbeitspunkt bestimmt werden.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungen beschränkt, sondern kann auf verschiedene veränderte Industrieautomaten Anwendung finden.

Zum Beispiel kann der Industrieautomat statt eines Schweißautornaten ein Automat sein, der an den jeweiligen Arbeitspunkten oder dazwischen liegenden Punkten lötet.

Der Fühler kann das Werkstück berühren und somit die Lage des Werkstücks erfassen, wie die US-PS 4 042 161 ausführt.

Beim Lichtbogenschweißen kann ein Fühler, der die Stellung des Werkstücks erfaßt, in dom eine Änderung der ticawtiißspamir öder des Schwoißst-.rd festgestellt wird,diesen wie! die US^Patentschriften 4 249 062 und 4 302 6 55 Offenbaren.

, Der Automat ist auch nicht auf rechtwinklige Koordinaten beschränkt. Ks können genauso Polnrkoordiiiaten oder Gelenk—Koordinaten (articulate coordinate) verwendet werden. Ein Ausführungsbeispiel des Geluriktyps wird anhand Fig. 6 erläutert. Das Bezugszeichen 61 bezeichnet einen Sockel und das Bezugszeichen 62 einen Drehtisch. Der Drehtisch kann mittels einer darunterliegenden Antriebseinrichtung 63 um eine senkrechte> Achse 64 in Richtung θ gedreht werden. Kino U-förmige Halterung 65 ist auf dem Drehtisch 62 befestigt. Ein erster Arm 66 führt eine Gelenkbewegung um eine Achse 67 in Richtung φ aus. Das Bezugszeichen 68 kennzeichnet eine Antriebseinrichtung, die den ersten Arm 66 in φ -Richtung antreibt. Ein zweiter Arm 69 besitzt durch einen Stift 7O am oberen Ende des ersten Arms 66 ein Drehgelenk. Parallel zum ersten Arm 66 ist ein hinterer Hebel 71 angeordnet, von dem ein Ende mit dem zweiten Arm 69 mit einem Stift 72^ und dessen anderes Ende mit einem Endes eines nichtdargestellten unteren Hebels gelenkig verbunden ist. Das andere Ende des unteren Hebels wird von einer Antriebseinrichtung 73 um die Achse 67 angetrieben, Der erste Arm 66, der zweite Arm 69, der hintere Hebel 71 und der untere Hebel bilden eine Parallelogrammführung. Entsprechend wird, wenn der Antrieb 73 aktiviert wird, der zweite Arm um eine Achse 74 des Stifts 70 in 'ψ -Richtung gedreht.

Eine Antriebseinrichtung 77 für die Drehung eines Kolbens um eine Achse 76 in ·~\ -Richtung und eine Antriebseinrichtung 79 für die Drehung des Kolbens 75 um eine Achse 78 in ß-Richtung befinden sich am Drehpunkt des hinteren Hebels 71 und des nicht dargestellten unteren Hebels. Die Vorrichtung ist in der US-PS 196 252 mit dem Anmeldungsdatum 10. Oktober 19 78 offenbart, in der ausgeführt ist, daß die Kraft der Antriebe 77 und auf den Kolben 75 zu dessen Drehung in <λ - und ß-Richtung übertragen wird.

Ein Schweißbrenner 29 ist am Kolben 75 befestigt und ein Kreuzungspunkt 81 einer Achse des Schweißbrenners und der Achse 78 bildet einen Punkt, dessen Weg gesteuert werden soll. Somit wird ein beweglicher Körper mit einer Fünf-Achsenstruktur durch den Drehtisch 62, den ersten Arm 66, den 2weiten Arm 69 und den Kolben 75 gebildet.

Kodierer 35, 36, 37, 38 und 39, die als Lageerfassungseinrichtungen dienen, sind an den Antrieben 63, 68, 73, 77 und 79 angebracht und erfassen jeweils die Drehwinkel der Antriebe 63, 68, 73, 77 und 79.

Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Steuerung von Industrieautomaten, die aufeinanderfolgend mehrere Werkstück derselben Spezifikation, die jeweils Bearbeitungspunkte (P- bis P₅) und einen Bezugspunkt (12) aufweisen, bearbeiten, gekennzeichnet durch die aufeinanderfolgenden Verfahrensschritte:

1. Eingeben eines Versuchs-Bearbeitungspunkts und eines Versuchs-Bezugspunkts und Speicherung ihrer Lage daten,

2. Ermittlung der Lage eines wirklichen Arbeitspunkts des Werkstücks durch einen Fühler (30, 31) und Berechnung von Abstand und Richtung vom Versuchs-Bezugspunkt zum wirklichen Bezugspunkt aufgrund der gespeicherten Daten über die Lage des Versuchs-Bezugspunkts und der Daten über den wirklichen Bezugspunkt, die vom Fühler ermittelt wurden, und

3. Festlegung des wirklichen Bearbeitungspunkts des Werkstücks aufgrund der gespeicherten Daten über den Versuchs-Bearbeitungspunkt, den Abstand und die Entfernung und Bewegung des vom Industrieautomaten zu steuernden Gegenstands zum Bearbeitungspunkt.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß im zweiten Verfahrensschritt die Lage dreier Punkte

81-(A7145-02)-AtF

_ 2 —

auf dem Umfang eines einzigen Kreisrings mit dem Bezugs^ punkt als Zentrum am Werkstück vom Fühler erfaßt und der tatsächliche Bezugspunkt des Werkstücks aufgrund der drei erfaßten Lagedaten berechnet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein einziger Bezugspunkt verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Bezugspunkte verwendet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugspunkt ein Teil des Arbeitspunktes ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Weg zwischen den Bearbeitungspunkten für den zu steuernden Gegenstand durch Interpolation ermittelt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Interpolation des Wegs durch lineare Interpolation vorgenommen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6; dadurch gekennzeichnet, daß die Interpolation des Wegs durch Bogeninterpolation vorgenommen wird.