DE3439096C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bahn­ steuerung eines Manipulators, insbesondere für Lichtbogenschweißarbeiten, sowie einen Manipulator zur Durchführung des Verfahrens.

Automatische Schweißapparate, mit denen Schweißnähte längs vorgegebener Bahnen hergestellt werden können, sind bekannt und werden unter anderem von der Firma ASEA AB gefertigt. Ein hierfür verwendeter Manipulator hat sechs selbständige, ser­ vogeregelte Drehachsen und Bewegungsfreiheitsgrade und ein programmierbares Datenverarbeitungssystem. Am äußeren Ende des Armes des Manipulators befindet sich ein automatisch gesteu­ ertes Schweißwerkzeug (Schweißpistole), welches von dem Manipulator auf einer vorprogrammierten Bahn im dreidimensionalen Raum entlanggeführt werden kann. Das Datenverarbeitungs­ system ist so programmiert, daß es in jedem Augenblick für jede Rotationsachse (Freiheitsgrad) einen Sollwert für die Position liefert. Aufgrund der Konstruktion des Manipulators be­ wegen die einzelnen Servosysteme das Ende des Manipulators auf kreisbogenförmigen Bahnen mit Radien, deren Größe von der jeweiligen vom Manipulator eingenommenen Position abhängen. Es ist daher davon auszugehen, daß beispielsweise eine programmierte gradlinige Bahn in Wirklichkeit einen poligon­ ähnlichen Verlauf hat, der aus kleinen Kreisbögen zusammen­ gesetzt ist. Wie dies auch immer sei, es ist möglich, mit einem solchen bekannten Manipulator ohne weiteres gewünschte ge­ rade und kurvenförmige Schweißnahtverbindungen mit großer Präzision herzustellen.

Häufig sind jedoch die zusammenzuschweißenden Werkstücke mit weit geringerer Präzision hergestellt, als die, mit der der Manipulator arbeitet. Dies führt zu besonderen Problemen. So kann beispielsweise die Herstellung einer Schweißverbindung zwischen zwei Platten verlangt werden, die nicht gleichmäßig aneinander anliegen, sondern infolge von Unregelmäßigkeiten der Platten Abweichungen voneinander aufweisen. Ein anderer Grund für das Auftreten von Problemen kann darin bestehen, daß beim Zusammenschweißen von zwei kurvenförmigen oder run­ den Platten der automatische Schweißprozeß einen höheren Grad an Präzision von dem Werkstück verlangt, als dies mit Rücksicht auf die erforderliche Präzision des fertigen Pro­ duktes erforderlich ist.

Um dem vorgenannten Problem Rechnung zu tragen, ist aus der US 39 35 420 ein Schweißautomat bekannt, bei dem das Schweißwerkzeug in Längs- und Querrichtung der zu schweißen­ den Naht auf je einer Gleitbahn in seiner Lage verschiebbar ist. Das Schweißwerkzeug ist mit einer Führungsrolle ausge­ rüstet, die von einem schwenkbar aufgehängten Zapfen getra­ gen wird, der in einem Gehäuse gegen die Kraft einer vorge­ spannten Feder in Richtung in das Gehäuse hinein verschieb­ bar ist. Beim Durchfahren der Schweißnaht rollt die Füh­ rungsrolle in der Schweißnaht, wobei sie gegen die Kraft der Feder mehr oder weniger weit in das Gehäuse hineingedrückt wird. Die Lagerung der Rolle ist so getroffen, daß sie sich auch senkrecht zur Längsrichtung der Schweißnaht querstellen kann. In Abhängigkeit einer solchen Querstellung erfolgt eine Nachsteuerung der Lage des Schweißwerkzeuges senkrecht zur Längsrichtung der Schweißnaht. Dieser bekannte Schweiß­ automat erfordert ein kompliziert aufgebautes Werkzeug. Der zwischen Schweißwerkzeug und Schweißnaht hergestellte Ab­ stand kann mit dieser Einrichtung nicht konstant gehalten werden.

Aus der US 44 08 148 ist ein PDI-Regler bekannt, dessen Stellglied aus einem Servomotor besteht. Über die Art der Regelstrecke ist nichts ausgesagt. Bei diesem Regler ist vorgesehen, daß der Eingang des Stellgliedes so lange ge­ sperrt wird, wie die Regelabweichung unterhalb eines be­ stimmten Schwellwertes liegt. Der Sinn dieser Maßnahme be­ steht darin zu verhindern, daß der Servomotor infolge der Integrierung auch sehr kleiner Regelabweichungen, die für den Betrieb der Regelstrecke unbeachtlich sind, ständig an­ läuft und die Regelgröße beeinflußt. Dieses ständige Anlau­ fen hat nämlich einen vorzeitigen Verschleiß des Servomo­ tors und damit zusammenhängend eine schnell schlechter wer­ dende Genauigkeit der Regelung zur Folge.

Aus der US 37 48 565 ist ein kompliziert aufgebauter PI-Reg­ ler bekannt, der für die Steuerung eines beliebigen Prozes­ ses bestimmt ist. Dabei sind Maßnahmen vorgesehen, um Insta­ bilitäten bei langsam ansprechenden Regelstrecken durch den integralen Teil des Reglers zu verhindern. Der Regler ent­ hält neben dem eigentlichen Hauptstellglied ein als Motor oder hydraulischer Kolben ausgebildetes Vor-Stellglied, das entweder mit voller Geschwindigkeit verstellt wird oder stillsteht. Dies erfolgt über ein vorgeschaltetes Zweipunkt­ steuerglied. Die Stellung des Vor-Stellgliedes wird entweder über eine entsprechende Meßeinrichtung auf den Ausgang des eigentlichen PI-Reglers zurückgeführt, oder es wird an des­ sen Stelle ein zusätzlicher Schmitt-Trigger verwendet, der eine rein elektrische Rückführung über ein Netzwerk mit ei­ nem Operationsverstärker besitzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, mit welchem es bei der Bahnsteuerung eines Manipulators, insbes. für Lichtbogenschweißarbeiten, mit ein­ fachen Mitteln möglich ist, die individuelle und nicht vor­ hersehbare Gestalt des Werkstückes zu berücksichtigen, so daß das Schweißwerkzeug an der tatsächlich zu schweißenden Verbindung mit einem konstanten Abstand entlang geführt wer­ den kann, so wie dies beim Schweißen von Hand möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren gemäß dem Ober­ begriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welches erfindungs­ gemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Ein Manipulator zur Durchführung des Verfahrens ist durch die im Anspruch 2 genannten Merkmale gekennzeichnet.

Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Manipulators sind durch die in den weiteren Ansprüchen 3 bis 5 genannten Merkmale ge­ kennzeichnet.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die durch die Sollwerte vorgegebene zu durchlaufende Bahn in Richtung auf das Werkstück zu verlegen. Das bedeutet, daß das Werkzeug in das Werkstück hineinzulaufen versucht. Hieran wird es jedoch durch eine mechanische Abstandseinrichtung gehindert. Auf diese Weise wird erreicht, daß das Werkzeug ständig mit einer Kraft zum Werkzeug hinstrebt, wobei ein konstanter Ab­ stand zwischen dem Werkzeug und der zu schweißenden Naht eingehalten werden kann.

Bei der Erfindung ist zumindest eines der Servosysteme, wel­ che die Bewegung des Manipulatorarms steuern, mit einer Einrich­ tung versehen zur Abschaltung oder Verkleinerung der ande­ renfalls aktiven integrierenden Schaltelemente (Integra­ tionsfaktor), welche in der Rückführungsschleife der Regel­ einrichtung enthalten sind.

Es ist bekannt, daß in einem Regelsystem, in welchem die Rückführungsgröße ausschließlich durch die Differenz zwi­ schen dem Istwert und dem Sollwert bestimmt wird (reine Pro­ portionalregelung) eine bleibende Regelabweichung auftritt, die umgekehrt proportional dem Verstärkungsgrad in der Re­ gelschleife ist. Es ist ferner bekannt, daß die vorgenannte Regelabweichung, die sogenannte eingebaute Abweichung, nor­ malerweise dadurch beseitigt wird, daß in die Regelschleife integrierende Schaltelemente eingefügt werden, so daß dem Ein­ gang des Verstärkers des Servosystems (Stellglied) die Summe aus der Differenz zwischen dem Istwert und dem Soll­ wert und dem über ein bestimmtes Zeitintervall gebildeten Integral aus der vorgenannten Differenz zugeführt wird. Normalerweise wird diese Integration so ausgeführt, daß die späteren Abweichungen stärker berücksichtigt werden, häufig mittels eines integrierenden RC-Gliedes mit einer geeigneten Zeitkonstante.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es somit möglich, zu­ mindest hinsichtlich eines der obengenannten Freiheitsgrade den genannten integrierenden Einfluß (Integrationsfaktor) aus dem Regelsystem zu entfernen oder zu verkleinern. Da­ durch ist es möglich, die Bewegungsbahn des Manipulators so zu programmieren, daß das Schweißwerkzeug in die oder unter die gewünschte Bahn für die Schweißverbindung fällt, so daß das Schweißwerkzeug durch das Servosystem gegen das Werk­ stück gedrückt wird. Wenn dann eine abstandshaltende oder zurückhaltende Einrichtung verwendet wird, wie z. B. eine Gleitschiene, ein Rad, oder eine Rolle, die so angebracht wird, daß sie einen Abstand gegenüber dem Werkstück erzwingt, dann wird diese abstandshaltende Einrichtung sich auf dem Werkstück entlangbewegen und dabei gegen das Werkstück mit einer Kraft andrücken, welche der Differenz zwischen dem Istwert und dem nicht erreichbaren Sollwert sowie dem Verstärkungsfaktor des Servosystems proportional ist. Vorzugsweise ist der Manipulator so program­ miert, daß eine seiner Rotationsachsen einen rechten Winkel mit der Richtung bildet, in welcher die Schweißnaht herzu­ stellen ist. Diese Achse soll vorzugsweise vom Manipulatorarm weit entfernt liegen, da Rotationsachsen, welche dicht an der Einspannstelle des Werkzeugs am Manipulatorarm liegen, Dreh­ momente erzeugen, deren Größe sich mit verändernder Aus­ ladung des Manipulatorarms stark verändern. Alternativ kann der Verstärkungsfaktor in einer Weise variiert werden, welche dem Maß der Ausladung des Armes angepaßt ist.

Bei bestimmten Formen von Schweißnähten kann es schwierig sein, eine Rotationsachse zu finden, die mit der program­ mierten Bewegungsbahn einen rechten oder nahezu rechten Winkel bildet. In solchen Fällen kann in zwei getrennten Servosystemen, von denen jedes die Lage einer Rotationsachse regelt, das integrale Verhalten des Regelkreises abschaltbar gemacht werden. Wenn die herzustellende Schweißverbindung selbst gute Bewegungsführungseigenschaften bietet, wie es beim Schweißen einer Kehlnaht zwischen zwei zueinander winkelförmig angeordneten Platten der Fall ist, verursacht die durch das Fehlen des integralen Verhaltens der Regelung in zwei Freiheitsgraden bedingte "Durchhängung" des Manipulatorarms keine besonderen Probleme. Das gleiche gilt für eine Stumpfschweißung zwischen zwei am Rande stark abgeschrägten Platten, wo das Vorhandensein eines Führungskanals für die Abstandshaltereinrichtung die zu schweißende Naht deutlich bestimmen kann.

Wenn ein Werkstück jedoch nicht solche Spur- oder Führungs­ eigenschaften hat und wenn es nicht möglich ist, eine Anpreß­ wirkung annähernd rechtwinklig zur Oberfläche des Werkstücks mit Hilfe eine Rotationsachse zu erzeugen, so ist es möglich, eine kompensierende integrierende Wirkung zu erzeu­ gen, bei welcher die integrierende Wirkung nur in bezug auf solche Lagefehler wirksam wird, welche seitliche Fehler in bezug auf den gewünschten Schweißpfad enthalten. Dies wird dadurch erreicht, daß jedes von zwei Servosystemen mit ent­ sprechenden Einrichtungen zur Abschaltung des integrierenden Verhaltens versehen wird und eine Berechnungseinheit verwen­ det wird, welche zwei Komponentensignale errechnet, von denen jedes aus der Summe der gewichteten Differenzen zwischen Istwert und Sollwert der beiden Systeme besteht. Diese Komponentensignale werden integriert und anschließend dem zugehörigen Servosystem anstelle des integrierten, diesem Servosystem eigenen Signals zugeführt. Wenn bei­ spielsweise die beiden Freiheitsgrade einen gegebenen Winkel miteinander definieren und alle Gewichtsfaktoren den Wert eins haben, dann kann erreicht werden, daß die Kom­ bination der beiden Servosysteme erfindungsgemäß in der Richtung der Halbierungslinie des genannten Systems wirken, während ein volles PI-Regelverhalten (Proportional-Integral) im rechten Winkel dazu vorhanden ist.

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 einen Manipulator mit seinen Freiheitsgraden,

Fig. 2 schematisch einen Regelkreis für einen der Motoren des Manipulators,

Fig. 3A-3C und 4A-4B Beispiele für abstandshaltende oder zurückhaltende Einrichtungen,

Fig. 5 schematisch eine Regeleinrichtung, die in einer re­ sultierenden Richtung zweier servogeregelter Rota­ tionsachsen "weich" ist.

Fig. 1 zeigt einen im folgenden Roboter genannten Manipulator bekannter Bauart. Der Roboter hat fünf Drehachsen und somit fünf Freiheitsgrade, um welche das von der Roboterhand getragene Werkzeug gedreht werden kann. Zu jeder Drehachse gehört ein in der Figur nur zum Teil erkennbarer Antriebsmotor und ein mit dem Motor gekoppeltes Lagemeßglied. Diese werden von einer Daten­ programmeinheit gesteuert. Da der gezeigte Roboterarm bekannt ist und mit ähnlichen Robotern auf dem Markt weit verbreitet ist, besteht keine Veranlassung, den Roboter hier näher zu beschreiben.

Fig. 2 zeigt schematisch ein Servosystem für eine der Drehachsen des Roboters. Die Winkellage des Motors 2 wird durch einen Meßwertwandler 3, einen sogenannten Koordinaten­ wandler, gemessen. Obwohl dieser normalerweise analog arbeitet und das Steuersystem hauptsächlich digital arbeitet, sind die für die Analog-Digitalwandlung erfor­ derlichen Schaltungskreise im Interesse der Übersichtlich­ keit nicht dargestellt. Für die vorliegende Beschreibung wird daher der Einfachheit halber angenommen, daß der Meß­ wertwandler ein Lageistwertsignal liefert, welches in dem Vergleichsglied 4 mit einem Sollwertsignal verglichen wird, welches von einem Sollwertgeber 1 geliefert wird. In Wirklichkeit wird das Fehlersignal, daß in der Fig. 2 vom Vergleichsglied 4 geliefert wird, von einem Analog-Digital- Wandler geliefert, welcher mit dem nicht dargestellten Datenprozessor zusammenarbeitet. Fig. 2 ist also als eine schematische Darstellung des Prinzips einer Regelung zu verstehen.

Das Fehlersignal wird einem schematisch dargestellten Verstärker 5 zugeführt, dessen Ausgangssignal eine Speise­ einheit 6 steuert, welche den Motor 2 mit Antriebsstrom versorgt. An den Verstärker 5 ist eine Rückführungsschaltung 7 angeschlossen, welche Schalter 12 und 13 enthält, mit welchen Schaltungen in der Rückführungsschaltung vorgenommen werden können. Der Widerstand 10 und der Kondensator 11 bilden einen integrierenden Zweig, während die Widerstände 8 und 9 einen rein ohmschen Zweig bilden. Wenn der Schalter 13 geschlossen ist, ist der integrierende Zweig kurzgeschlos­ sen, so daß die Rückführung einen rein proportionalen Charakter (reines P-Verhalten) hat. Normalerweise ist jedoch der integrierende Zweig eingeschaltet, der der Rückführung ein PI-Verhalten verleiht.

Wie bekannt, wird ein PI-Verhalten für eine Regelung nor­ malerweise dann verlangt, wenn der Sollwert sehr genau ange­ fahren werden soll. Bei einem P-Verhalten kommt die Ver­ stellung der Regelgröße zur Ruhe, bevor der Sollwert exakt erreicht worden ist.

Gemäß der Erfindung wird jedoch eine besondere Eigenschaft der P-Regelung ausgenutzt, die es ermöglicht, ein äußeres Drehmoment auf die Drehachse des Motors auszuüben, woraufhin der Motor versucht, diesem Drehmoment entgegenzuwirken und eine Gegenkraft erzeugt, die proportional dem Lagefehler ist, der durch das äußere Drehmoment verursacht wird. Durch die Verwendung eines solchen Servosystems bekommt der Motor ein Federkraftverhalten. Dieses Verhalten wird gemäß der Erfindung ausgenutzt, indem ein Sollwert eingestellt wird, der aus zwingenden geometrischen Gründen nicht eingenommen werden, kann, wodurch eine Kraft gegen das Werkstück ausgeübt wird.

Bei der Anwendung der Erfindung ist an das Ende des Armes, also an die Hand, des beispielsweise in Fig. 1 gezeigten Roboters ein bekanntes Schweißwerkzeug (zum Beispiel eine Schweißpistole) angebracht. Man erkennt aus Fig. 1, daß die Rotationsachsen fünf Freiheitsgrade zur Verfügung stellen. Bei der Anwendung der Erfindung ist mindestens eine der Rotationsachsen zweckmäßigerweise mit einem schaltbaren Servosystem gemäß Fig. 2 ausgerüstet. Wenn beispielsweise der mit II bezeichnete Freiheitsgrad (B) mit der Einrichtung gemäß der Erfindung versehen ist, kann das Schweißen erfin­ dungsgemäß in einer Richtung rechtwinklig oder im wesentli­ chen rechtwinklig zur Richtung dieser Achse vorgenommen werden.

Da das Schweißwerkzeug gegen das Werkstück gedrückt werden soll und an diesem gegen die Reibungskraft entlanggezogen werden soll, ist das Ende des Schweißwerkzeugs mit einer geeigneten Zurückhalteeinrichtung oder Abstandshalter­ einrichtung gemäß der Erfindung versehen. Diese Zurückhalte­ einrichtung kann aus einer Gleitschiene oder einfach aus einer Kante des Schweißwerkzeuges selbst bestehen. Vorzugs­ weise gehört zu dieser Einrichtung jedoch eine Anordnung mit einem drehbaren Rad oder einer Rolle, wodurch die Reibungs­ kräfte herabgesetzt werden können. Die Fig. 3A-3C und 4A-4C zeigen geeignete Einrichtungen für diesen Zweck. Die Fig. 3A-3C zeigen Ausführungsformen, die ein einziges Rad enthalten, welches das Schweißwerkzeug (Schweißelek­ trode) von der eigentlichen Schweißstelle bzw. den ihr benachbarten Teilen auf Abstand hält. Diese Ausführungsform wird vorzugsweise beim Schweißen einer Kehlnaht verwendet. In den Figuren ist eine Kehlschweißnaht mit 21 bezeichnet und ein Schweißwerkzeug ist an dem nicht dargestellten Roboterarm montiert. An dem Schweißwerkzeug 20 ist ein Halter 24 angebracht, an welchem eine Stange 23 angeordnet ist, die in Längsrichtung in verschiedenen Lagen relativ zum Halter 24 arretiert werden kann und an deren eines Ende ein Rad 23 drehbar gelagert ist. In der in Fig. 3B gezeigten Ausführungsform ist das Rad 22′ an seiner Lauffläche mit einer Hohlkehle versehen, welche eine freie Bewegung über die Schweißnaht ermöglicht, wenn in wechselnden Schweiß­ richtungen gearbeitet werden soll, und die ebenfalls Raum für das Überfahren von vorgefertigten Heftschweißstellen schafft. Die in Fig. 3C gezeigte Ausführungsform hat ein Rad 22′′, welches direkt gegen die Stelle anliegt, an welcher später eine Schweißnaht erzeugt werden soll.

Die Fig. 4A-4B zeigen eine weitere Ausführungsform, welche zwei drehbare Räder 25 enthält. Diese Räder werden von einer in ihrer vertikalen Lage justierbaren Stange 23′ getragen, die in ähnlicher Weise angeordnet ist, wie die anhand von Fig. 3A beschriebene Stange. Jedoch ist in diesem Falle die Stange 23′ an ihrem im Sinne der Fig. 4B unteren Ende gegabelt ausgeführt, und an jedem Gabelende ist ein Rad 25 angeordnet, wobei jedes Rad gegen je eines der beiden Teile des Werkstückes anliegt, welche mit einer Kehl­ naht zusammengeschweißt werden sollen.

Fig. 5 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines Servosystems, in welchem die Bewegungen in zwei indivi­ duellen Freiheitsgraden miteinander im Hinblick auf den Integrationsfaktor koordiniert sind. Diejenigen Bauteile, die auch in der Ausführungsform gemäß Fig. 2 vorkommen, sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Allerdings sind in Fig. 5 die in der Ausführungsform nach Fig. 2 gezeigten Umschaltmöglichkeiten (12, 13) nicht dargestellt. Die Bauteile 7 und 7′ repräsentieren funktio­ nelle Widerstandsnetzwerke. Das bedeutet, daß aus Gründen der Einfachheit Fig. 5 nicht die Umschaltmöglichkeiten zeigt, die durch die vorliegende Erfindung möglich sind.

Zusätzlich zu einer P-Rückführungsschaltung ist auch eine besonders kombinierte I-Rückführungsschaltung vorhanden in Gestalt von Divisionsgliedern 50, 50′, mit deren Hilfe ein einstellbarer Teil (gewichteter Teil) der Regelabweichung gewonnen wird. Die Ausgangssignale der Divisionsglieder werden in Multiplikationsgliedern 51′, 51 mit einem Fehlerfaktor multipliziert, welcher der Regelabweichung des jeweils anderen Regelkreises entspricht. Die Ausgangsgrößen der Multiplikationsglieder werden in Integrationsgliedern 52, 52′ verarbeitet und zu der Eingangsgröße des zugehörigen Verstärkers addiert. Auf diese Weise wird der Servoeffekt verstärkt, gesehen in einer von den beiden Freiheitsgraden definierten Ebene, in einer Richtung, die von zwei ein­ stellbaren Konstanten K, K′ bestimmt wird, während der Federeffekt gemäß der Erfindung in einer anderen Richtung erzeugt wird, unter einem Winkel dazu. Es ist zu beachten, daß bei der Anwendung dieses Prinzips der Aufbau des Roboters berücksichtigt werden muß, da die verschiedenen Drehachsen des Roboters mit untereinander unterschiedlichen Hebellängen arbeiten. Die obige Beschreibung ist mehr als ausreichend, um einen normalen Fachmann auf diesem Gebiet zu befähigen, einen Roboter und seine Steuerkreise so anzu­ passen, daß sie jeder besonderen Anforderung genügen.

In vielen Fällen kann jedoch das Werkstück in bezug auf den Aufbau des Roboters in einer solchen Weise ausgerichtet werden, daß man, bedingt durch das Fehlen einer I-Regelung, Flexibilität in der Richtung erhält, die mit Rücksicht auf die Gestalt des Werkstückes am besten geeignet ist, beispielsweise in Richtung auf den Kanal, in welchem eine Kehlnaht geschweißt werden soll.

In den obigen Ausführungen wird ausschließlich von Schweißen gesprochen. Die Erfindung kann jedoch auf vielen anderen Ge­ bieten angewendet werden, wie beispielsweise beim Entgraten, dem Auftragen von Klebstoff, Dichtungsmasse oder dergleichen usw.

Die Erfindung wurde in allgemeiner Form beschrieben. Es ist jedoch klar, daß der normale Fachmann auf diesem Gebiet zu vielen Modifikationen imstande ist, um den Anforderungen zu genügen, denen er sich in der Praxis gegenüber sieht. Obwohl die Erfindung beispielsweise im Hinblick auf Kehlschweiß­ nähte beschrieben wurde, kann sie mit Erfolg überall einge­ setzt werden, wo das Werkstück mit geeigneten Führungs­ flächen versehen ist, zum Beispiel bei groben Stumpfschwei­ ßungen, bei denen die abgeschrägten Kanten einen V-förmigen Kanal bilden.

Die Erfindung kann insbesondere auch bei der Vielfachher­ stellung von Werkstücken angewendet werden, bei der die ein­ zelnen Werkstücke in einem gewissen Ausmaße Unterschiede un­ tereinander aufweisen oder uneben oder dergleichen sind. Solche Toleranzen können in geeigneter Weise dadurch be­ rücksichtigt werden, daß man den betreffenden Teilen eine äußere Form gibt, welche imstande ist, die Aufbringung der Schweißnaht in der Schweißnahtvertiefung zu führen.

Claims (5)

1. Verfahren zur Bahnsteuerung eines Manipulators mit einem beweglichen Manipulatorarm, der ein Werkzeug, insbesondere für Lichtbogenschweißarbeiten, längs einer programmierten Bewegungsbahn über das Werkstück führt und dessen Bewegung in einer Mehrzahl von Freiheitsgraden von Servoregeleinrich­ tungen geregelt wird, das darauf beruht, daß für die Servo­ regeleinrichtung jedes Freiheitsgrades des Roboterarms der Bahn-Istwert mit dem von einem Datenprozessor gelieferten Bahn-Sollwert verglichen wird und für jeden Freiheitsgrad die ermittelte Regelabweichung den zugehörigen Stellmotor in der Weise steuert, daß der Istwert sich dem Sollwert nähert, wobei die Regler in den Regelkreisen der Servoregeleinrich­ tungen sowohl proportionalen als auch integralen Charakter haben, dadurch gekennzeichnet, daß dem Regelkreis für mindestens einen Freiheitsgrad Sollwerte vor­ gegeben werden, die einer Bewegungsbahn entsprechen, die von der tatsächlich auszuführenden Bewegungsbahn in Richtung auf das zu bearbeitende Werkstück verschoben ist, daß die Re­ gelcharakteristik des zu dem genannten Freiheitsgrad gehö­ renden Reglers derart verändert wird, daß der integrierende Charakter völlig aufgehoben oder vermindert wird, und daß durch eine mechanische Abstandseinrichtung ein Anschlagen des Werkzeugs an das Werkstück verhindert wird.

2. Manipulator zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem beweglichen Manipulatorarm, der ein Werkzeug, insbesondere für Lichtbogenschweißarbeiten, trägt, mit Ser­ voregeleinrichtungen für den Manipulatorarm für eine Mehr­ zahl von Freiheitsgraden, wobei für die Servoregeleinrich­ tung jedes Freiheitsgrades des Manipulatorarms Vergleichs­ glieder (4) vorgesehen sind für den Vergleich des Bahn-Ist­ wertes mit dem von einem Datenprozessor gelieferten Bahn- Sollwert und zur Ermittlung der für jeden Freiheitsgrad auf­ tretenden Regelabweichung zur Steuerung des zugehörigen Stellmotors (2) und wobei die Regler in den Regelkreisen der Servoregeleinrichtungen sowohl Mittel zur proportionalen als auch Mittel zur integralen Regelung (10, 11) enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Abschalteinrichtung (12, 13) vorhanden ist, die die Re­ gelcharakteristik des zu dem genannten Freiheitsgrad gehö­ renden Reglers derart verändert, daß der integrierende Cha­ rakter völlig aufgehoben oder vermindert wird, und daß eine mechanische Abstandseinrichtung am Werkzeug (20-25) vorhan­ den ist.

3. Manipulator nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zu der Abstandseinrichtung ein Rad (22), eine Rolle oder eine Gleitschiene gehört.

4. Manipulator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwei der Servosysteme für je einen entsprechenden Freiheitsgrad mit je einer Abschaltein­ richtung (12, 13) zur Abschaltung der Mittel zur integralen Regelung (10, 11) versehen sind und daß eine Berechnungsein­ heit (51, 51′) für die Fehlersignale der beiden Regelsysteme vorgesehen ist, welche zwei Komponentensignale erzeugt, in die gewichtete Werte der Fehlersignale eingehen, daß zwei Integrationsglieder (52, 52′) vorhanden sind zur Integration der Komponentensignale und daß Glieder zur Übertragung der integrierten Komponentensignale an das zugehörige Servosy­ stem des jeweiligen Freiheitsgrades vorhanden sind, um dort zu dem steuernden Fehlersignal addiert zu werden, wobei beim Fehlen einer integralen Regelung eine Selbsteinstellung er­ reicht wird in einer Richtung, die von einer Vektorsumme be­ stimmt wird, die aus einem ersten Vektor, welcher einem er­ sten Freiheitsgrad entspricht, und einem zweiten Vektor, welcher einen zweiten Freiheitsgrad entspricht, besteht.

5. Manipulator nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalteeinrich­ tung zwei zueinander parallele Räder (25) enthält, deren Achsen sich rechtwinklig zu einer gegebenen Bahnrichtung des Werkzeugs erstrecken.