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DE2012858C3 - Mit einer numerisch arbeitenden Programmsteuerung ausgerüsteter Manipulator - Google Patents

Mit einer numerisch arbeitenden Programmsteuerung ausgerüsteter Manipulator

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DE2012858C3
DE2012858C3 DE2012858A DE2012858A DE2012858C3 DE 2012858 C3 DE2012858 C3 DE 2012858C3 DE 2012858 A DE2012858 A DE 2012858A DE 2012858 A DE2012858 A DE 2012858A DE 2012858 C3 DE2012858 C3 DE 2012858C3
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signal
movement
signals
deviation
output
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DE2012858A
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English (en)
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DE2012858B2 (de
DE2012858A1 (de
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Maurice J. Dunne
Joseph F. Engelberger
Horace L. Ridgefield Gardner
Torsten H. Lindbom
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Original Assignee
Unimation Inc Bethel Conn (vsta)
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Publication date
Application filed by Unimation Inc Bethel Conn (vsta) filed Critical Unimation Inc Bethel Conn (vsta)
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Publication of DE2012858B2 publication Critical patent/DE2012858B2/de
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen mit einer numerisch arbeitenden Programmsteuerung ausgerüsteten Manipulator, dessen — gegebenenfalls mit einem zusätzlich bewegbaren Greifer ausgerüsteter — Arm in verschiedenen Koordinaten beweglich ist, wozu die Programmsteuerung aus einem Programmspeicher Daten für jede Koordinate der einzelne Bewegungsabschnitte bestimmenden Endpositionen entnimmt und über Zwischenglieder einem Vergleicher vorgibt, der andererseits Signale von die tatsächlich gerade erzielte Position des Armes — und gegebenenfalls auch des Greifers — angebenden Positionsmeldern zugeführt erhält, daraus die Abweichung zwischen den Daten und den Signalen ermittelt, aus der jeweiligen Abweichung einen Steuerbefehl ableitet und diesen derart den Antrieben des Armes und gegebenenfalls des Greifers zuführt, daß die jeweils ermittelte Abweichung gegen Null geht, wobei in dem Programmspeicher mit den Daten für die Koordinaten zur Erzielung besonderer
Bewegungsabläufe eine besondere Steuerungsart auslösende zusätzliche Bits gespeichert sein können.
Bei der aus der US-PS 33 06 471 bekannten Programmsteuerung eines derartigen Manipulators besteht der Programmspeicher aus einem Trommelspeieher, in den die Daten für die betreffenden Positionen durch Instruktion, d.h. willkürliches Anfahren dieser Positionen mit dem Arm bzw. Greifer und anschließende Betätigung entsprechender Eingabeschaltkreise, eingegeben werden können. Wird bei dem so programmierten Bewegungsablauf die betreffende Position durch den Manipulatorarm bzw. -greifer wieder erreicht, so führt ein über den Vergleicher — je einen für jede Bewegungskoordinate — erhaltenes Koinzidenzsignal als Fertigmeldung dazu, daß aus dem Speicher der nächste Programmschritt abgerufen werden kann. Die Programmsteuerung kann dabei als Streckensteuerung ausgeführt sein. Das bedingt zwar einen einfachen Aufbau, führt jedoch bei komplizierten Bewegungsabläufen zu vielen Zwischenstationen, was zu Zeitverlusten aufgrund neuer Datenvorgaben führt Wahlweise sieht daher diese bekannte Progrpmmsteuerung darüber hinaus die Möglichkeit vor, zur ökonomischen Programmierung und flüssigen Abwicklung Komplizierterer Bewegungsvorgänge daneben eine kontinuierliche Bahnsteuerung zu verwenden, deren Einsatz durch die mit den Daten gespeicherten zusätzlichen Bits bestimmt wird. Das Programm dieser Bewegungsvorgänge ist auf einem eigenen beweglichen Speichermedium für jede Koordinate im wesentlichen kontinuierlich aufgezeichnet. Eine solche Steuerung ist naturgemäß kompliziert und entsprechend aufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Manipulator der eingangs angegebenen Art die Programmsteuerung so auszubilden, daß im wesentlichen nur der geringere technische Aufwand einer Streckensteuerung erforderlich ist, trotzdem aber bestimmte komplizierte Bewegungsabläufe, die aus mehreren Teilstrecken zusammengesetzt sind, ähnlich wie mit einer Bahnsteuerung zügig durchfahren werden können, ohne daß es deren technischen Aufwandes bedarf.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zusätzlichen Bits zumindest für die Endpositionen einer jeden Bewegunc des Armes bzw. des Greifers eine vollkommene Beseitigung einer von dem Vergleicher festgestellten Abweichung vorschreiben, für zum Ablauf der Bewegung programmierte Zwischenpositionen jedoch bereits bei Erreichen einer vorbjstimmten Restabweichung eine Fcrtigmeldung zulassen, daß mit dem Vergleicher ein Digital-Analog-Umsetzer verbunden ist, dessen Ausgangswert in üblicher Weise ein Maß für die jeweils tatsächlich noch vorhandene Abweichung bildet, daß an den Digital-Analog-Umsetzer wenigstens ein Koinzidenzschaltkreis mit gleichfalls analogem Ausgangswert angeschlossen ist, dem durch die bei den Zwischenpositionen vorgegebenen zusätzlichen Bits z. B. über ein Potentiometer eine Vorspannung vorgegebener Größe derart zuführbar ist, daß sein Ausgangswert bereits vorzeitig zu Null wird und damit ein »künstliches Koinzidenzsignal« ergibt, daß beide Ausgangswerte über ein QDER-Gatter zur Abgabe der Fertigmeldung geführt sind und daß ein einziger Vergleicher, über Wähler zyklisch gesteuert, die Daten und Signale sämtlicher Bewegungskoordinaten zyklisch verarbeitet.
Gegenüber dem bekannten programmgesteuerten Manipulator nach der US-PS 33 06 471 weist ein solcher Manipulator den Vorteil auf, daß das »künstliche Koinzidenzsignal« bei einer Streckensteuerung einnn ähnlich zügigen Bewegungsablauf wie sonst nur bei einer Bahnsteuerung ermöglicht Hierbei werden die Zwischenpositionen der vorgegebenen Bahnkurve mit einer für den Manipulator vorgebbaren Genauigkeit eingehalten, wie nachstehend anhand der F i g. 3 noch erläutert ist
Hinzutreten können zu den vorgenannten Merkmalen noch verhältnismäßig einfache Funktionserzeugungsschaltungen, die dem analogen Steuerbefehl von einer bestimmten Abweichung ab eine einer gewünschten Verzögerung entsprechende Charakteristik geben. Damit können ohne Programmierung zusätzlicher Bahnpositionen und ohne Verwendung zusätzlicher beweglicher Speichermedien oder dergleichen auch gekrümmte Bahnen, insbesondere auch Kreisbahnen, programmiert werden, selbst wenn diese eine Bewegung in mehreren Koordinaten erfordern.
Neben dem gemeinsamen Vergleicher kann auch ein gemeinsamer, dem Vergleicher unmittelbar nachgeschalteter Digital-Analog-Umsetz'· für sämtliche Bewegungskoördinaten vorgesehen sein. Das Ausgangs signal des Digital-Analog-Umsetzers kann so bemessen sein, daß der Manipulatorarm bzw. -greifer in jeder Koordinate die maximale, für das Gerät verträgliche Beschönigung und Verzögerung erfährt
Die Verwendung von Wählern für den zyklischen Einsatz bestimmter, nur einmal vorhandener Schaltkreise für mehrere ivoordinaten innerhalb einer Programmsteuerung ist aus der DE-AS 11 56 152 an sich bekannt
Die vorausgehend angegebenen und weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung sind in den Unteransprüchen bezeichnet
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Von dieser zeigt
F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Manipulators,
F i g. 2 ein Zeitdiagramm, welches die Art urd Weise wiedergibt, in der verschiedene Programme auf der Trommel des hier als Trommelspeicher angegebenen P ogrammspeichers aufgezeichnet sind,
F i g. 3 ein Beispiel für eine Bewegung, die der Manipulatorarm vollführt,
(Fig. 4 ist entfallen),
F i g. 5 ein grundlegendes Blockschaltbild des elektronischen Teils der Programmsteuerung, soweit sie eine einzelne Bewegungskoordinate betrifft,
F i g. 6 ein Blockschaltbild dsr Programmsteuerung, soweit sie für die Einspeicherung eines Programms (Instruktion) in Betracht kommt
F i g. 7 ein Blockschaltbild der Programmsteuerung im nachfolgenden, programmgemäßen Betriebsablauf,
Fif.8 und 9, nach Fig.9A zusammengesetzt, ein Blockschaltbild der Programmsteuerung unter Hervorhebung des allen 3ewegungskoordinaten gemeinsamen Vergleichers und Digital-Analog-Umsetzers,
Fig. 10, 11 und 12, nach Fig. 12A zusammengesetzt, ein Schaltbild des Digital-Analog-Umsetzers und darin anschließender Schaltkreise.
Der in F i g. 1 dargestellte Manipulator ist zusammen mit einem den Großteil seiner Programmsteuerung enthaltenden Steuerungskasten 42 samt Bedienungstafel 44 sowie mit der für seinen Antrieb erforderlichen Hydraulikversorgung 142,160 etc. auf einer gemeinsamen Grundplatte 4J) angeordnet. Er besitzt einen um eine vertikale Achse (»Schwenkbewegung«) und eine
horizontale Achse (»Hebe^Senk-Bewegufig«) schwenkbaren Arm 50, der von einer Säule 60 getragen wird. Die hydraulischen Antriebsmittel für die beiden vorgenannten Schwenkbewegungen sind mit 124 und 126 bzw, 64 bezeichnet An einer ausfahre und einziehbaren Stange j 70 (»Aüsfahrbewegung«) besitzt der Arm 50 einen Greifer 78, der seinerseits mit der Stange 70 um deren Mittelachse (»Greiferdrehbewegung«) sowie eine dazu senkrechte Achse (»Greiferbeugebewegung«) schwenkbar ist Die Figur zeigt des weiteren die Antriebsmittel 100 für die Greiferdrehbewegung, während die Antriebsmittel 72 und SO für die Ausfahrbewegung bzw. die Greiferbeugebewegung (Fig.9) verdeckt erscheinen. Sämtliche Antriebselemente bestehen aus ventilgesteuerten Hydraulikzylindern. Sie sind mit Positionsmeldern ,5 in Gestalt von Kodierern für den Erhalt der bereits erwähnten Positionssignale verbunden, von denen hier nur die Kodierer 314, 322 und 324 für die Hebe-Senk-
Greiferdrehbewegung in Erscheinung treten.
!n Fig.5 sind die Hauptbestandteile der Programmsteuerung in Verbindung mit einer Koordinate, nämlich derjenigen der Ausfahrbewegung, als Blöcke angegeben. Die Steuerung enthält eine kontinuierlich umlaufende Speichertrommel 300, auf welcher digitale Daten zu drei verschiedenen Programmen gespeichert werden können, deren jedes aus einer Anzahl von Programmschritten, maximal 60, besteht Die Steuerung kann in zwei grundlegenden Betriebsarten arbeiten. Die erste ist der sogenannte Einspeicherungsbetrieb (Instruktion), bei welchem der hydraulisch angetriebene Manipulatorarm bzw. -greifer nacheinander den einzelnen zu speichernden Positionen zugeführt wird, die er nachfolgend automatisch wieder einnehmen soll. Jedesmal, wenn der Manipulatorarm in eine neue solche Position gebracht wird, werden deren Daten auf der Speichertrommel 300 aufgezeichnet zusammen mit zugehörigen Bits als Hilfssignalen, die sich darauf beziehen, wie der betreffende Programmschritt auszuführen ist Zu diesem Zweck sind zwei Betriebswahlschalter 202 und ^0 204 vorgesehen. Werden diese Schalter in die Stellung für den Einspeicherungsbetrieb gebracht so treten Einspeicherungssteuerschaltungen 306 mit dem Eingang eines Servoverstärkers 308 in Verbindung, über den das Steuerventil 182 für die Ausfahrbewegung gesteuert wird. Zu den Einspeicherungssteuerschaltungen 306 gehören geeignete Spannungsquellen zur Bewegung des Manipulatorarmes in allen fünf Koordinaten. Das dem Servoverstärker 308 zugeführte Signal bewirkt daß der Hydraulikzylinder 72 den Greifer in der gewünschten Richtung entlang der Achse des Armes bis zu einer gewünschten Position bewegt
Nach Erreichen einer solchen Position liefert der Kodierer 310 ein digitales Ausgangssignal, welches die Koordinate der dieser Position entsprechenden Ausfahrbewegung angibt Das gleiche gilt bezüglich der übrigen Kodierer. Die so erhaltenen digitalen Daten für die jeweiligen Koordinaten gelangen über den Schalter 302 zu einem Druckknopfschalter 340 zur Auslösung des Aufzeichnungsvorganges. Zusätzlich werden dem ^0 Schalter 340 bestimmte weitere Signale aus den Einspeicherungssteuerschaltungen 306 sowie von Schaltelementen der Bedienungstafel 44 zugeführt, die weitere, in Verbindung mit der Bewegung des Manipulatorarmes in die gewünschte Position wichtige Funktionen bezeichnen. Wird der Druckknopfschalter 340 betätigt, so gelangen alle diese Signale zu der Speichertrommel 300, auf der sie an einer bestimmten
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35 Stelle, die dem betreffenden Programmschritt ent* spricht aufgezeichnet werden. Vorzugsweise treten die digitalen Signale aus den Kodierern, wie z. B. dem Kodierer 310, in einem reflektierten Binärkode auf, der sich von einem normalen Binärkode dadurch unterscheidet, daß sich bei aufeinanderfolgenden Zahlen in diesem Kode nur jeweils eine Ziffer ändert.
Nach Freigabe des Druckknopfschalters 340 Werden die Einspeicherungssteuerschaltungen 306 betätigt um den Afm bzw, Greifer durch Beaufschlagung der dafür erforderlichen Hydraulikzylinder einer neuen Position zuzuführen. Ist diese erreicht so wird der Druckknopfschalter 340 erneut betätigt, um die digitalen Daten der Koordinaten dieser Position auf der Trommel 300 aufzuzeichnen. Dieser Vorgang wird wiederholt bis die letzte Position des Manipulatorarms bzw. -greifers in dem gewünschten Programm auf der Trommel 300 gespeichert ist.
Nachdem dies geschehen ül werden die beiden Betriebswahlschalter 302 und 304 umgelegt in ihre Position für normalen Betrieb. Dabei gelangen die Ausgtmgssignale der Kodierer, beispielsweise des kodierers 310, zu dem Vergleicher der Programmsteuerung, und die Daten einer jeden Koordinate für die gewünschte Position werden von der Speichertrommel 300 abgelesen und in einem Pufferspeicher 392 gespeichert Der Vergleicher führt für jede Koordinate einen Vergleich durch zwischen dem aus dem Kodierer stammenden Positionssignal und den von der Trommel gelieferten Daten, woraus er ein Abweichungssignal als Steuerbefehl gewinnt der sowohl über die Richtung als auch die Größe der Bewegung Aufschluß gibt, die der Greifer erfahren muß, um die Abweichung zwischen der durch das Programm vorgegebenen und der tatsächlichen Position in der jeweiligen Koordinate zu reduzieren. Ist schließlich Koinzidenz bezüglich aller Koordinaten erreicht so wird der nächste Programmschritt von der Trommel 300 abgelesen, wobei die einzelnen Daten desselben wiederum mit den Positionssignalen aus den Kodierern verglichen und die betreffenden Abweichungssignale dazu verwendet werden, durch Beaufschlagung der Hydraulikzylinder die nächste programmierte Position anzufahren. Ist der Manipulatorarm bzw. -greifer in der letzten seiner programmierten Positionen angelangt so findet ein das Ende des Programms anzeigendes Bit dazu Verwendung, die programmierte Folge von Operationen aufs neue einzuleiten, so daß der Manipulatorarm folglich die programmierte Bewegung bis zu seiner Abschaltung ständig aufs neue ausführt
In F i g. 6 ist die Programmsteuerung des Manipulators in etwas detaillierterer Form als Blockschaltbild dargestellt in Verbindung mit allen fünf Bewegungskoordinaten, wobei zum Ausdruck kommt wie das Programm beim Einspeicherungsbetrieb auf der Speichertrommel 300 aufgezeichnet wird. An der Trommel 300 befindet sich eine Serie von Magnetköpfen 350, die entlang einer Mantellinie der Trommel angeordnet sind und sowohl zur Aufzeichnung beim Einspeicherungsbetrieb als auch zur Wiedergabe der aufgezeichneten Daten während des anschließenden normalen Betriebs dienen. Um die Vielseitigkeit des Manipulators zu vergrößern, ist die Trommel 300 in dem dargestellten Beispiel dazu ausgelegt drei unterschiedliche Programme aufzunehmen, deren jedes von der Bcdicnungstafe! 44 her entsprechend einem Hauptsteuerprogramm oder von Hand auswählbar ist Genauer gesagt ist der Trommelumfang in der in F i g. 2
wiedergegebenen Weise unterteilt, so daß ein Programm-!-Sektor über ein erstes Drittel des Trommelumfanges, ein Programm-2-Sektor über ein weiteres Drittel des Trommelumfanges und ein Prögramm-3-Sektor über das letzte Drittel des Trommelumfanges auftritt Die Enden eines jeden dieser Prögrammsektoren sind in Wortspuren markiert, die ständig abgetastet werden und bei jeder Umdrehung der Trommel mit der erforderlichen Phasenverschiebung jeweils ein Signal ergeben. '
Drei Taktköpfe 351, 352 und 353 sind dazu vorgesehen, diese Wortspuren abzutasten, wobei der Taktkopf 351 die Impulse 354 aus der Wortspur des ersten Programms (Fig.2), der Kopf 352 die Impulse 355 aus der Wortspur des zweiten Programms und der Kopf 351 die Impulse 356 aus der Wortspur des dritten Programms aufnimmt. Die Ausgangssignale der Köpfe 351, 352 und 353 werden einem Programmwähler 360 zugeführt, der Anfang und Ende eines bestimmten Programmsektors feststellt. Beispielsweise geben die Impulse 354 den Anfang des ersten Programmsektors und die Impulse 355 das Ende desselben an. Während des Vorbeigangs des ersten Programmsektors an den Magnetköpfen werden Taktimpulse 358, die von einem Taktkopf 359 abgelesen werden, wahlweise einem Verstärker 362 zugeführt, wobei die Anfangs- und Endimpulse aus dem Programmwähler 360 dazu dienen, weitere Taktimpulse aus der Taktspur während des Vorbeiganges des zweiten und des dritten Programmsektors an den Magnetköpfen nicht an den Ausgang des Verstärkers 362 gelangen zu lassen.
D.e auf diese Art wahlweise zu dem Verstärker 362 übertragenen Taktimpulse gelangen zu einem Impulsformer 364 und dienen dann als Schiebeimpulse für ein 80 Bits aufnehmendes Schieberegister 366. In dem betrachteten Beispiel befinden sich auf jedem Programmsektor 80 Taktimpulse, so daß dementsprechend 80 Datenbits während eines Schrittes eines jeden Programms auf der Trommel aufgezeichnet werden können. Die Kodierer 310 und 324 für die Ausfahrbewegung bzw. die Greiferdrehbewegung erzeugen jeweils lOzifferige Kodezahlen, die Kodierer 314 und 322 für die Hebe-Senk-Bewegung bzw. die Beugebewegung erzeugen 11 zifferige Kodezahlen, und der Kodierer 326 für die Schwenkbewegung bringt eine 13zifferige Kodezahl hervor. Demgemäß sind 55 Datenbits erforderlich, um alle fünf Positionssignale dieser Kodierer aufzuzeichnen. Zusätzlich können durch die Einspeicherungssteuerschaltungen 306 und die Bedienungstafel 44 zusätzliche Funktionen ausgewählt werden, um auf der Trommel 300 in Verbindung mit einem jeden Programmschritt aufgezeichnet zu werden. Dies versetzt den Manipulator in die Lage, beim Anfahren jeder Position zusätzliche Funktionen auszuüben. Beispielsweise kann ein zusätzliches Bit aufgezeichnet werden, welches anzeigt, daß der Arm bzw. Greifer den letzten Abschnitt des Weges bei seiner Annäherung an eine Position unter geringer Geschwindigkeit zurücklegen soIL Weitere Bits dienen dazu, unterschiedliche Genauigkeiten anzugeben, mit denen der Greifer bestimmte Positionen anzufahren hat Schließlich kann ein Bit die Betätigung des Greifers auslösen oder das Ende eines bestimmten Programms anzeigen. Eine Anzahl weiterer Bits kann dazu aufgezeichnet werden, verschiedenartige Operationen des Manipulators in Verbindung mit Zusatzeinrichtungen, wie z. B. Sperrschaltungen, auszuführen. So kann es eine bestimmte Operation erfordern, daß der Manipulator bei einem
bestimmten Programmschritt entweder selbst ein eine auswärtige Operation auslösendes Signal (OX-Signal) abgibt, das einem entsprechenden anderen Gerät zugeführt wird, oder daß der Manipulator ein auswärtiges Signal/H^Signal) abwartet, das ihm die Beendigung einer bestimmten auswärtigen Operation anzeigt Kurz gesagt stehen also in dem Schieberegistei' 366 Speicherplätze für eine Anzahl zusätzliche Funktionen bezeichnender zusätzlicher Bits zur Verfügung.
Wie Fig.6 erkennen läßt, besitzt eine jede der Einspeicheruhgssteuerschaltungen 306 eine in beiden Richtungen variable Spannung'.quelle, die allgemein in Gestalt zweier Potentiometer 370 und 372 dargestellt ist und über getrennte Druckknopfschalter Eingangssignale unterschiedlicher Polarität über den Servoverstärker an das Steuerventil einer jeden Koordinate liefert Beispielsweise gehört zu der Einspeicherungssteuerschaltung 374 ein Druckknopfschalter 376 für die Ausfahrbewegung des Greifers, der bei Betätigung eine positive Spannung an den Servoverstärker mii Steuerventil 378 für die Ausfahr- bzw. Einziehbewegung gelangen läßt Bei Betätigung des Druckknopfschalters 380 hingegen erhält der Servoverstärker mit Steuerventil 378 eine negative Spannung. Wie vorausgehend bereits beschrieben, sprechen die Steuerventile der einzelnen Koordinaten auf elektrische Signale an, die während des Einspeicherungsbetriebs durch Führung des Manipulatorarmes bzw. -greifers mittels der Hydraulikzylinder in bestimmte Positionen festgelegt wurden, wobei der zu der jeweiligen Koordinate gehörige Kodierer entsprechende Signale erzeugt hat, die aufgezeichnet wurden.
Ist der Arm bzw. Greifer in jeder Koordinate für einen Programmschritt genau positioniert worden und sind auch die gewünschten Hilfsfunktionen in einer Übertragungssteuervorrichtung 368 festgelegt worden, so wird der Druckknopfschalter 340 für die Aufzeichnung betätigt wodurch alle die erwähnten Signale zueinander parallel dem 80-Bit-Schieberegister 366 zugeführt werden. Ist dies erfolgt so wird ein Signal dem Eingangsgatter 370' zugeleitet welches nun Schiebeimpulse an das Schieberegister gelangen läßt durch welche die dort eingespeicherten digitalen Informationen der Reihe nach unter Steuerung durch ein Relaiswählersystem 374' einem bestimmten der Magnetköpfe 350 zugeführt werden. Nimmt man an, daß das Wählersystem 374' so eingestellt ist daß die Signale dem ersten der Magnetköpfe 350 zufließen, so wird auf diese Weise der erste Schritt des betreffenden Programms auf der Trommel 300 aufgezeichnet Das letzte Bit aus dem Schieberegister 366 wird über eine Leitung 376' dem Eingangsgatter 370' zugeleitet um dieses zu sperren. Der das Ende des Programmschritts anzeigende Impuls wird ebenfalls dem Wählersystem 374' zugeleitet um zu bewirken, daß der Aufzeichnungsverstärker 3721 nun mit dem nächsten der Magnetköpfe 350 in Verbindung tritt
In ähnlicher Weise werden die Einspeicherungssteuerschaltungen 306 dazu eingesetzt, um den Greifer 78 in eine neue Position zu führen, auf Grund derer wiederum digitale Signale durch die Kodierer erhalten werden, die durch Betätigung des Druckknopfschalters 340 als zweiter Programmschritt aufgezeichnet werden. So können bis zu 60 Programmschritte in einem einzigen Programm aufgezeichnet werden, wobei jeder Programmschritt die absolute Position angibt in die der Arm bzw. Greifer geführt werden soll, sowie die Geschwindigkeit, mit der diese Bewegung erfolgen soll,
die Genauigkeit, mit der die Position erreicht werden sollt die gegebenenfalls gewünschte Betätigung des Greifers und schließlich — der letzte Programmschritt —, daß das Ende des Programms erreicht ist, so daß das Relaiswählersystem 374' in seine Anfangsstellung für den ersten Programmschritt des folgenden Arbeitsspiels zurückkehren kann. Der Programmwähler 360 und das Wählersystem 374' können durch entsprechende Verbindungen natürlich auch so gesteuert werden, daß sie mehr als drei Programme mit jeweils 60 Schritten ermöglichen- Beispielsweise kann die Verbindung eine solche sein, daß anstelle dreier Programme mit jeweils 60 Schritten ein einziges mit 180 Schritten zur Verfügung steht, wie für den Fachmann ohne weiteres einzusehen ist
In F i g. 7 ist die Arbeitsweise des Manipulators im Anschluß an die Einspeicherung im normalen Arbeitsbetrieb und in Verbindung mit allen fünf Koordinaten zu erkennen. Es sei angenommen, daß das Relaiswählersystem 374' wiederum mit dem ersten der Magnetköpfe jr> 350 in Verbindung steht, der nunmehr als Wiedergabekopf Verwendung findet Das Ausgangssignal dieses Kopfes fließt einer Gruppe von Steuerschaltkreisen zu, die in ihrer Gesamtheit mit 380' bezeichnet sind, wobei die Wortspuren dazu Verwendung finden, den gewünschten Programmsektor sowie die Datenbits des ersten aufgezeichneten Programmschritts auszuwählen. Diese Datenbits werden über eine Leitung 382' einem Leseverstärker 384' zugeführt, von dem sie an das 80-Bit-Schieberegister 366 weitergegeben werden.
Nachdem die Informationen des ersten Programmschritts in das Schieberegister 366 eingelesen worden sind, wird dem Steuerschaltkreis 380' über einen Leiter 386' ein Signal zugeführt, worauf dieser durch Entsendung eines Steuersignals über einen Leiter 388' an einen Parallelübertragungsschaltkreis 390 reagiert. Dieser liegt zwischen dem Schieberegister 366 und dem Pufferspeicher 382'. Mit dem Parallelübertragungsschaltkreis 390 werden die 80 Datenbits aus dem Schieberegister parallel zueinander zu dem 80-Bit-Pufferspeicher 392 übertragen, worin sie gespeichert werden, bis der Manipulatorarm bzw. -greifer die durch die darin enthaltenem Daten festgelegte Position erreicht hat Die in dem Pufferspeicher 392 gespeicherten Positionsdaten, welche die gewünschten Endpunkte des Programmschrittes in jeder der fünf Koordinaten angeben, werden einem Vielfach-Vergleicher zugeführt, der in der Figur mit einem Digital-Analog-Umsetzer und mit Ventilsteuerschaltkreisen zu einem Block 394 zusammengefaßt erscheint In diesem Vergleicher werden die von den Kodierern 310—326 stammenden Positionssignale mit den digitalen Daten aus dem Pufferspeicher 392 verglichen, wobei digitale Abweichungssignale erzeugt werden. Diese Abweichungssignale werden in Analogsignale in Gestalt einer Spannung umgesetzt, die, nachdem sie wiederum den einzelnen Koordinaten zugeordnet wurden, nach Richtung und Strecke gespeichert werden, worauf sie schließlich den einzelnen Steuerventilen jeder Koordinate zugeführt werden. Diese Steuerventile betätigen den zugehörigen Hydraulikzylinder in solcher Weise« daß die dem zugehörigen Kodierer entstammenden Signale dazu beitragen, das Abweichungssignal zu verringern.
Während diese Bewegung erfolgt, schaltet das Relaiswählersystem 374' bereits auf den nächsten Magnetkopf 350 um, worauf die informationen des nächsten Schrittes in das Schieberegister 3&j hineingelesen werden. 1st bezüglich allen fünf Koordinaten vollkommene Koinzidenz erreicht, so wird ein Signal über den Leiter 396 entsandt, das zu den Steuerschaltkreisen 380' gelangt. Diese reagieren durch Aussendung eines Steuersignals an den Parallelübertragungsschaltkrcis 390 über den Leiter 388'. Der Parallelübertragungsschaltkreis 390 überträgt die 80 Datenbits aus dem Schieberegister 366 parallel zueinander zu dem !Pufferspeicher 392. Gleichzeitig schaltet das Reiaiswählersystem 374' bereits zu dem dritten Magnetkopf 350 um, worauf die Daten des dritten Programmschrittes in das Schieberegister 366 eingelesen werden.
Auf diese Weise wird der Arm bzw. Greifer nacheinander automatisch allen vorausgehend eingespeicherten Positionen zugeführt. Tritt ein Programmschritt auf, der ein das Programmende anzeigendes Bit enthält, so wird diese Information über die Leitung ^98 den Steuerschaltkreisen 380' zugeführt, durch welche das Relaiswählersystem 374' wiederum auf den ersten Magnetkopf 350 zum Lesen des ersten Programmschrittes umgeschaltet wird, wobei gleichzeitig weitere Hilfsfunktionen stattfinden, die für die erneute Abwicklung des gespeicherten Programms erforderlich sind.
In den Fig.8 und 9 ist die Anordnung für die erwähnte Vielfachausnutzung des Vergleichers in Gestalt eines Blockschaltbilds dargestellt In dem Vergleicher werden die Positionssignale aus den Kodierern und die vorausgehend auf der Trommel aufgezeichneten Daten einer jeden Koordinate der Reihe nach miteinander verglichen, wobei im Anschluß an den Vergleicher ein einziger Digital-Analog-Umsetzer Verwendung findet dessen Ausgangssignal nacheinander Richtungs- und Entfernungssteuerschaltungen für die einzelnen Koordinaten zugeführt wird. Genauer gesagt geht von dem Kodierer 310 für die Ausfahrbewegung eine Anzahl Leiter aus, die mit E1, £"2,..., ElO bezeichnet sind und in denen die Signale im reflektierten Binärkode auftreten. Ist eine Ziffer des Kodes Null, so liegt der betreffende Leiter auf Massepotential, wohingegen er bei einer binären »1« ein negatives Potential führt
In ähnlicher Weise treten in den Leitern El, E2, ..„ E10 des Kodierers 324 für die Greiferdrehbewegung, in den Leitern El, E2,.., Eil des Kodierers 314 für die Hebe-Senk-Bewegung, in den Leitern El, E2, ..,Eil des Kodierers 322 für die Greiferbeugebewegung und in den Leitern El, E2,..., E13 des Kodierers 326 für die Schwenkbewegung Serien von digitalen Ausgangssignalen auf. Da der Kodierer 326 für die Schwenkbewegung 13ziffrige Informationen liefert während die übrigen vier Kodierer nur Informationen mit weniger Ziffern erzeugen, sind mehrere »Leerleiter« anstelle von Ausgängen dieser vier letztgenannten Kodierer ständig mit der Masse verbunden. So treten z. B. an dem kodierer 310 zwei an Masse liegende Leiter 400 und 402 auf an Stellen, die den niedrigstwertigen Ziffern entsprechen. Dieser Kodierer hat weiterhin einen Leiter 404 vor dem Leiter ElO für die höchstwertige Ziffer. An den übrigen Kodierern sind ähnliche Leiter vorgesehen, so daß auf jeden Fall ein 13ziffriges Ausgangssignal zur Verfügung steht
Die 13ziffrigen Ausgänge der fünf Kodierer sind zu fünf Kontaktsätzen 406,408,410,412 und 414 eines als Abfrageschalter wirksamen, zyklisch arbeitenden Wählers 416 mit entsprechend vielen, miteinander ständig umlaufenden Schaltkontakten verbunden, durch den die Äusgangssignaie der fünf Kodierer der Reihe nach über ein Leitungsbündel 418 einem Kodeumsetzer 420 zur
Umwandlung eines Gray- in einen Binärkode zugeführt werden. Die Ausgangssignals dieses Kodeumsetzers gelangen schließlich zu dem Vergleicher.
Das lCziffrige, dem Pufferspeicher 392 entstammende Datensignal für die Ausfahrbewegung wird in Fig.8 durch den Block 424 angegeben, an dem Ausgangsleiter A 1, A 2,..., A 10 gezeichnet sind. In ähnlicher Weise ist das Datensignal für die Greiferdrehbewegung durch einen Block 426, dasjenige für die Hebe-Senk-Bewegung durch einen Block 428, das für die Greiferbeugebewegung durch einen Block 430 und das für die Schwenkbewegung durch einen Block 432 dargestellt Da die Ziffernzahl eines jeden dieser Datensignale derjenigen des entsprechenden Positionssignals aus dem Kodierer entspricht, ist ebenso die gleiche Zahl von 1^ an Masse liegenden Leerleitern vorhanden, wie bei letzteren, um den Vergleich der beiden Signale zu ermöglichen. So liegen beispielsweise die mit der Masse verbundenen Leiter 434 und 435 an den letzten Ziffernstellen hinter derjenigen des Leiters A 1 an dem Block 424 Die erwähnten Datensignale für die einzelnen koordinaten werden Kontaktsttzen 436,438, 440, 442 und 444 eines weiteren, zyklisch arbeitenden Wählers 446 zugeführt, dessen Schaltkontakte synchron zu denen des Wählers 416 angetrieben sind. Auf diese Weise werden die Ziffernwerte der einzelnen Datensignale nacheinander über ein Leitungsbündel 448 einem weiteren Kodeumsetzer 450 zur Umwandlung eines Gray- in einen Binärkode zugeführt, dessen Ausgangssignale über Leitungen 452 zum zweiten Eingang des Vergleichers 422 gelangen.
In dem Vergleicher 422 werden die aus den Kodierern stammenden binären Positionssignale mit den ebenfalls binären Datensignalen verglichen, wobei ein Steuerbefehl in Form eines binären Abweichungssignals erzeugt wird, welches in digitaler Form die Differenz zwischen den beiden ersten Signalen angibt Es ist jedoch gleichfalls erforderlich, die Richtung festzulegen, in welcher die Bewegungen in den einzelnen Koordinaten zu erfolgen haben, da die Abweichung naturgemäß in zwei Richtungen, nämlich beiderseits der programmierten Position, auftreten kann, wobei in beiden Fällen ein gleich großes Abweichungssignal auftritt Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vollzieht der Vergleicher 422 daher die mathematische Funktion einer Subtraktion durch komplementäre Addition, in welcher ein 13ziffriges Abweichungssignal in den Leitern 51, 52,..., 513 am Ausgang des Vergleichers erzeugt wird, wozu in einer Leitung 454 ein letztes Übertragungssignal hinzutritt, das dazu dient die Richtung der erforderlichen Bewegung festzulegen.
Die Signale in den Leitern 51, 52,.., 513 ändern sich während der Zeiträume, in denen die Wähler 416 und 446 die Signale einer bestimmten Koordinate weiterleiten, auf Grund der Tatsache, daß sich das Positionssignal mit der Annäherung des Armes bzw. Greifers an die vorgeschriebene Position fortlaufend ändert Zugleich mit den Signalen in den Leitern 51,52, .., 513 ändert sich auch das Signal in der Leitung 454, wenn die Wähler auf eine neue Koordinate umschalten. Diese Wähler sind vorzugsweise von einem solchen Typ, bei dem die Verbindung mit einem Kontaktsatz, beispielsweise dem Kontaktsatz 406, für eine bestimmte Zeitdauer erhalten bleibt, worauf dann plötzlich die Umschaltung zu dem nächsten Kontaktsatz, beispielsweise 408, erfolgt Sie können auch elektronisch aufgebaut sein, wie nachfolgend noch beschrieben: wird.
Die gesamte Abfragezeit der beiden Wähler 416 und .446 für jedes Arbeitsspiel liegt vorzugsweise in der Größenordnung einer Millisekunde, so daß die Signale einer jeden Koordinate dem Vergleicher 422 jeweils etwa während einer Dauer von 200 Mikrosekunden zugeleitet werden. Das 13ziffrige Abweichungssignal gelangt von dem Vergleicher zu einem Digital-Analog-Umsetzer 456, in dem es in einen entsprechenden Analogwert umgewandelt wird. Da das Ausgangssignal des Vergleichers sich, schon durch die ständige Umschaltung auf andere Koordinaten, beständig ander«, ändert sich auch der Ausgangswert des Digital-Analog-Umsetzers 456 für jeden »Koordinatenkanal«. Dieser Analogwert der am Ausgang 458 des Digital-Analog-Umsetzers 456 erscheint wird durch einen zyklisch arbeitenden Wähler 460 mit fünf Kontakten 462, 464, 466,468 und 470, die den fünf Koordinaten einsprechen, wiederum auf getrennte Leitungen, d. h. Kanäle, verteilt Zusätzlich tritt an dem Ausgang 457 ein positives oder an dem Ausgang 459 des Digital-Analog-Umsetzers ein negatives Richtungssignal auf, das ebenfalls durch den Wähler 460 an die einzelnen Schaltkreise einer jeden Koordinate weitergegeben wird.
Im einzelnen ist mit dem Schalterkontakt, genauer gesagt Kontaktsatz 462 ein Richtungs- und Entfernungs-Steuerschaltkreis 472 verbunden, und der zu diesem führende Leiter A führt den Analogwert von dem Ausgang 458 des Digital-Analog-Umsetzers. Zwischen dem Leiter A und der Masse liegt ein Speicherkonden^ator 473, damit an diesem eine Spannung entsteht deren Größe dem numerischen Wert des Abweichungssignals aus dem Vergleicher 422 entspricht Die durch den Kondensator 473 gespeicherte Spannung entspricht der Entfernung, weiche der Greifer in der Achsrichtung des Armes von der vorgegebenen Position jeweils einnimmt Die Richtungssignale für die beiden in Betracht kommenden Richtungen erscheinen auf den Leitern P bzw. M und werden in dem Schaltkreis 472 gespeichert woraus ein Ausgangssignal in Form eines Stromes hervorgeht dessen Flußrichtung der gespeicherten Richtung und dessen Größe der gespeicherten Entfernung entspricht und durch welches das Steuerventil 182 für die Ausfahrbewegung betätigt wird, um seinerseits den betreffenden Hydraulikzylinder 72 zu steuern.
Auf ähnliche Weise liefert der Wähler 460 ile für die
■ Richtung und Entfernung maßgenden Signale während des nächsten Abfrageintervalls an den Kontaktsatz 464 für die Drehbewegung des Greifers, die in bzw. vor dem Steuerschaltkreis 474 gespeichert werden. Mit den Kontaktsätzen 466, 468 und 470 sind ebenso die Steuerschaltkreise 476, 478 und 480 für die weiteren Koordinaten verbunden, wo die betreffenden Richtungs- und Entfernungssignale gespeichert werden. Nach der Zeichnung erfährt der Wähler 460 den gleichen Antrieb wie die vorausgehenden Wähler 416 und 466. Vorzugsweise, insbesondere wenn elektronische Wähler Verwendung finden, erfolgt die Kontaktgabe durch den Wähler 460 jeweils nur während der zweiten Hälfte eines jeden Schaltintervalls aus einem Grunde, der nachfolgend noch erläutert wird.
Werden alle Ziffern des binären Abweichungssignals bis hinunter zu derjenigen an der letzten Stelle, welche im Leiter 51 auftritt, Null, so entsteht kein Signal an einem der beiden Ausgänge 457 und 459. Demzufolge wird ein Signal in jedem der Steuerschaltkreise 472 bis 480 erzeugt, das die Vollendung der Steuerbewegung in der betreffenden Koordinate anzeigt Diese »Schlußsignale« der einzelnen Koordinaten werden durch
Leitungen 482, 484, 486, 488 und 490 zu einer Gruppe von Genauigkeitskontrollschaltkreisen 492 geleitet. Nachdem alle Schlußsignale auf den Leitungen 482 bis 490 eingetroffen sind, wird Ober die bereits erwähnte Leitung 396 ein »vollkommenes Koinzidenzsignal« an die Steuerschaltkrdse 380' für die Speichertrommel (Fig.7) abgegeben. Zusätzlich hierzu werden zwei »Genauigkeitskontrollsignale« in dem Digital-Analog-Umsetzer 456 erzeugt und über Leitungen 494 und 496 den Genauigkeitskontrollschaltkreisen 492 zugeführt, so daß insgesamt drei verschiedene Genauigkeitssignale auftreten, um die Speichertrommel zu steuern, wie nachfolgend noch erläutert wird.
In Fig. 10 ist die Schaltung des gemeinsamen Digital-Analog-Umsetzers 456 im einzelnen dargestellt In den daran anschließenden Fig. 11 und 12 sind Einzelheiten der vorausgehend mit 472 bis 480 bezeichneten Richtungs- und Entfernungsschaltkreise für die einzelnen Koordinaten zu erkennen, welche die Stromsignale zur Betätigung der Steuerventile liefern, ebenso wie gewisse weitere Steuerschaltkreise, die zur Durchfüh-ung zusätzlicher Funktionen beim Betneb des Manipulators dienen. Auf der linken Seite der F i g. 10 sind die dreizehn Leiter 51 bis 513 am Ausgang des Vergleichers 422 dargestellt wobei der Leiter 51 für die letzte Stelle zuunterst dargestellt ist Alle diese Leiter sind durch eine Kette von ODER-Gattern verbunden, um die Möglichkeit für Kontrollfunktionen innerhalb der Digital-Analog-Umsetzers zu schaffen, sowie zur Erzeugung von Entfernungsinformationen. Im einzelnen bilden die Leiter 512 und 513 die Eingänge des ODER-Gatters 500. Das Ausgangssignal des ODER-Gatters 500 gelangt zu dem einen Eingang eines nachfolgenden ODER-Gatters 502, an dessen zweitem Eingang das Signal aus dem Leiter 511 eintrifft Ebenso ist der Ausgang des ODER-Gatters 502 mit dem einen Eingang eines ODER-Gatters 504 verbunden, an dessen zweitem Eingang das Signal von dem Leiter 510 eintrifft Die ODER-Gatter 506, 508, 510, 512,514,516, 518, 520 und 522 stehen in ähnlicher Weise mit den Eingängen der Leiter 59 bis 51 sowie mit dem Ausgang des jeweils vorausgehenden ODER-Gatters in Verbindung.
Die Leiter 51 - 513 führen negative Spannungen, die zwischen etwa -10 Volt und -12 Volt variieren können, je nach den unterschiedlichen Bedingungen in den einzelnen Schaltkreisen beim Auftreten der binären Ziffer »1«. Beim Auftreten der binären Ziffer »0« führen die Leiter Massepotential. Solange also auf einem der Leiter oder aber einem der vorausgehenden, höherwertigen Leiter eine binäre »1« auftritt erscheint auch eine binäre »1« am Ausgang des betreffenden ODER-Gatters. Wenn z. B. eine binäre »t« auf irgendeinem der Leiter 59 bis 513 erscheint, tritt am Ausgang des ODER-Gatters 506 ebenfalls eine »1« auf. Führen jedoch die Leiter 59 und alle höherwertigen Leiter eine binäre »0«, so erscheint auch am Ausgang des ODER-Gatters 506 eine »0«. Aus diesem Grunde tritt an dem Ausgangsleiter 524 des letzten ODER-Gatte.-s. 522, stets eine binäre »1« auf, so lange noch irgendeine Abweichung besteht, dh, bis auch an dem letzten Leiter, 51, eine »0« auftritt
Das in dem Ausgangsleiter 524 des letzten ODER' Gatters auftretende Signal findet zusammen mit dem erwähnten letzten Übertragungssignal aus dem Vergleicher 422, das über die Leitung 454 eintrifft dazu Verwendung, ein positives oder negatives Richtungssignal zu erzeugen, welches angibt, in welcher Richtung der Arm bzw. Greifer zu bewegen ist Diese Richtungssignale werden durch den betreffenden Wähler an die jeweiligen Steuerschaltkreise der betreffenden Koordinaten weitergegeben. Der Betrachtung, wie dies geschieht sei vorausgeschickt daß der Vergleicher 422, da er eine Subtraktion durch komplementäre Addition durchführt das erwähnte Endübertragungssignal nur dann liefert, wenn er die Subtraktion einer kleineren Zahl von einer größeren durchgeführt hat Umgekehrt weiß man, daß beim Auftreten des Endübertragungssignals aus dem Vergleicher beispielsweise das Positionssignal größer als das Datensignal war. Das Endübertragungssignal kann willkürlich der »negativen« Bewegungsrichtung zu-
,5 geordnet werden. Tritt am Ende des Vergleichs kein solches Signal auf, so können zwei Umstände dafür verantwortlich sein: Entweder ist eine größere Zahl von einer kleineren Zahl abgezogen worden, oder die beiden Zahlen waren einander gleich. Indessen weiß man, daß, solange ein Signal am Ausgang des ODER-Gatters 522 erscheint die beiden miteinander verglichenen Zahlenwerte nicht gleich sind. Daher bedeutet das Ausbleiben des Endübertragungssignals in der Leitung 454 in diesem Falle, daß die Bewegung in »positiver Richtung« zu erfolgen hat Zu diesem Zweck wird das Ausgangssignal aus dem ODER-Gatter 522 dem einen Eingang eines UND-Gatters 526 zugeführt, das an seinem zweiten Eingang ein Signal empfängt welches anzeigt daß kein Richtungssignal aus dem Vergleicher eingetroffen ist Nur bei Anwesenheit beider Signale tritt am Ausgang des UND-Gatters 526 ein Signal auf, das durch die Leitung 528 einem, in diesem Beispiel elektronischen Wähler zugeführt wird. Dieser Wähler entspricht dem mechanischen Wähler 460 aus den F i g. 8 und 9 und wird durch einen Ringzähler 530 mit fünf Stufen gesteuert der durch einen 10-kHz-OszilIator 532 über eine bistabile Kippschaltung 531 betrieben wird. Der Ringzähler 530 besitzt fünf Ausgänge, auf denen nacheinander Auslöseimpulse von etwa 200 Mikrosekünden Dauer auftreten.
Um das analoge Entfemungssignal und das zugehörige Richtungssignal während der zweiten Hälfte des Abfrageintervalls der betreffenden Steuerschaltung für die jeweilige Koordinate zuzuführen, so daß der Vergleicher 422 schon zu einer neuen Koordinate übergehen kann und die Einschaltvorgänge auf den Leitern 51-513 Zeit finden, vor Beginn der Weitergabe des Signals zu erlöschen, findet eine Gatteranordnung Verwendung, die das Ausgangssignal aus der Kippschaltung 531 mit den Ausgangssignalen des Ringzählers 530 in Verbindung bringt so daß Verteilerbzw. Durchgabeimpulse von 100 Mikrosekunden Dauer erzeugt werden, die nur während der zweiten Hälfte der Schaltintervalle auftreten. Genauer gesagt wird das Ausgangssignal der Kippschaltung 531 einer Serie von fünf UND-Gattern 533,535,537,539 und 541 zugeführt während die zweiten Eingänge dieser UND-Gatter von den fünf Ausgängen des Ringzählers 530 gebildet werden. Infolgedessen erscheinen Verteilerimpulse an den Ausgängen 534, 536, 538, 540 und 542 dieser UND-Gatter tatsächlich nur während der zweiten Hüfte jedes Schaltintervalls und demgemäß mit einer Dauer von etwa 100 Mikrosekunden.
Erscheint ein »negatives« Richtungssignal auf der Leitung 454, so gelangt dieses an den einen Eingang
eines UND-Gatters 530', dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang 542 für die Verteilerimpulse verbunden
ist Demgemäß wird während der zweiten Hälfte des
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Schaltintervalls für die Ausfahrbewegung durch das UND-Gatter 530' ein Signal erzeugt, das eine Bewegung in »negativer« Richtung angibt und einer bistabilen Kippschaltung 532' zugeführt wird, die hierdurch in denjenigen Zustand versetzt wird, der die »negative« Richtung bezeichnet Wenn andererseits auf der Leitung 528 ein »positives« Signal erscheint, so gelangt dieses an den einen Eingang eines UND-Gatters 534', dessen anderer Eingang ebenfalls mit dem Ausgang 542 in Verbindung steht, so daß die bistabile Kippschaltung 532' ein »positives« Triggersignal erhält, mit dem sie in den umgekehrten Schaltzustand geführt wird. Das Ausgangssignal der Kippschaltung 532' fließt über die dargestellten Leiter Po und Mo zu einem Schaltkreis für die Erzeugung von Signalen für die Ausfahrbewegung, der allgemein mit 536' bezeichnet ist (F i g. 11), wo es dazu dient, die Richtung des Stromflusses durch die Wicklung 538' des Steuerventils für die Ausfahrbewegung zu bestimmen, wie nachfolgend noch genauer beschrieben wird.
Ist bi.·. zur letzten Stelle des Positions- und des Datensig nals Koinzidenz erreicht, so liefert das unterste ODER-Oatter 522 (Fig. 10) nicht langer ein Ausgangssignal, u>id infolgedessen tritt auch in der Leitung 528 am Ausgang des UND-Gatters 526 kein Signal mehr auf. Auch wenn das Positionssignal und das Datensignal einander gleich sind, bleibt das Signal auf der Leitung 454 vom Vergleicher 422 her aus. Diese digitale Nachricht, daß vollkommene Koinzidenz besteht, wird anstelle des tatsächlichen Positionssignals für die •Stü'setzung des Antriebs in der betreffenden Koordinate verwendet Indessen ist es dabei erforderlich, ein Signal zu speichern, welches besagt, daß vollkommene Koinzidenz in jeder Koordinate erreicht ist, da die Signale in den Leitungen 454 und 524 sich von Kanal zu Kanal ändern, je nachdem, ob Koinzidenz für eine bestimmte Koordinate erreicht ist Zu diesem Zweck-ist ein UND-Gatter 540' vorgesehen, dessen beiden Eingängen Signale zugeführt werden, welche die Abwesenheit eines Ausgangssignals aus den UND-Gattern 530' und 534' und damit vollkommene Koinzidenz für die Bewegung in Achsrichtung des Armes angeben. Das Ausgangssignal des UND-Gatters 540' wird einer bistabilen Kippschaltung 542' zugeführt, die, wenn in den totale Koinzidenz bezeichnenden Zustand gebracht, üöer Dioden 544 und 546 Massepotential an die Leitungen Po und Mo anlegt, wodurch sichergestellt ist. daß die Wicklung 538' des Steuerventils keinen Strom erhalten kann. Die Kippschaltung 542' bleibt so lange in diesem »vollkommenen Koinzidenzzustand«, bis sie durch einen Impuls von den Steuerschaltkreisen 380' der Speichertrommel, der an den Eingang 548 gelangt, rückgesetzt wird.
Da das Richtungssignal und damit das vollkommene Koinzidenzsignal an dem digitalen Ausgang des Vergleichers 422 für sämtliche Kanäle erscheint, ist es erforderlich, die »positiven« oder »negativen« Richtungssignale jeweils für die anderen vier Koordinaten bzw. Kanäle zu speichern und die betreffenden Leitungen auf Massepotential zu bringen, wenn vollkommene Koinzidenz hergestellt ist. Zu diesem Zweck werden über die Leitungen 528 und 454 zwei UND-Gatter 550 und 552 beaufschlagt, deren zweiter Eingang mit dem Ausgang 540 für die Vcrteilerimpulse verbunden ist Die übrige Schaltung für den Erhalt der Greiferdrehbewegungssignale ist durch den Block 554 wiedergegeben. Zwei weitere UND-Gatter, 556 und 558, sind einerseits mit dem Ausgang 538 für die Verteilerimpulse verbunden, andererseits mit den obenerwähnten »positiven« und »negativen« Leitungen 528 und 454. Die zugehörige Schaltung zum Erhalt der Hebe-Senk-Bewegungssignale ist mit 560 bezeichnet Ebenso sind UN D-Gatter 562 und 564 für die Erzeugung der Greiferbeugebewegungssignale in der Schaltung 566 sowie UND-Gatter 568 und 570 für die Erzeugung der Schwenkbewegungssignale in der Schaltung 572 vorgesehen.
Um ein vollkommenes Koinzidenzsignal zu erhalten, welches angibt, daß vollkommene Koinzidenz in allen Koordinaten erreicht ist, und zur Erzielung der größtmöglichen Genauigkeit, für weiche die niedrigste Ziffer des betreffenden digitalen Positinnssignals maßgebend ist, ist .ein UND-Gatter 574 mit fünf Eingängen vorgesehen, mit denen die Ausgänge von bistabilen Kippschaltungen entsprechend der Kippschaltung 542' in der Schaltung zur Erzeugung der Ausfahrbewegungssignale verbunden sind. Genauer gesagt stehen der Ausgang der bistabilen Kippschaltung 542' mit einer Leitung 576 und die Ausgänge der vier Kippschaltungen für die vier weiteren Koordinaten mit Leitungen 578,580,582 und 584 in Verbindung. Der Ausgang des UND-Gatters 574 führt ein Signal nur dann, wenn in allen fünf Koordinaten die größtmögliche Koinzidenz erreicht ist Dieses Signal wird einem ODER-Gatter 586 mit drei Eingängen zugeleitet an denen Signale selbst dann auftreten, wenn das Positionssignal noch keine genaue Obereinstimmung mit dem Datensignal aufweist, wie nachfolgend noch erläutert wird, für den Fall, daß bei bestimmten Programmschritten eine vollkommene Koinzidenz gar nicht gewünscht wird. Wie nachfolgend ebenfalls noch dargelegt erlaubt die Verwendung solcher künstlicher »Koinzidenzsignale« für verminderte Genauigkeit eine gekrümmte Bahn des Greifers, die unter bestimmten Arbeitsbedingungen des Manipulators vorteilhaft ist.
Nachfolgend sei nun die Art und Weise betrachtet, in welcher die digitalen Ausgangssignale des Vergleichers 422 für die einzelnen Kanäle bzw. Koordinaten in Analogwerte in Form von Spannungen umgewandelt werden, weiche die Strecke angeben, über welche der Arm bzw. Greifer in jeder Koordinate bewegt werden muß. Zu diesem Zweck liegt zwischen den Leitern 51 — 511 am Vergleicherausgang eine Summierungsund Funktionserzeugungsschaltung in Form einer Kettenschaltung. Zu dieser Kettenschaltung gehören die Reihenwiderstände 590. die in Serie einem jeden der Leiter 51-511 nachgeschaltet sind, sowie eine Anzahl von Widerständen 592, die zwischen jt zweien der Serienwiderstände 590 angeordnet sind. Ferner liegt ein Widerstand 594 zwischen der Verbindung der Widerstände 590 und 592 am Leiter 511 und der Masse sowie ein Widerstand 596 zwischen der Masse und dem entgegengesetzten Ende der Kettenschaltung. Die Widerstände 590, 594 und 5% haben alle den gleichen Wert nämlich den doppelten desjenigen der Widerstände 592.
Um die dem Vergleicher 422 entstammenden digitalen Ausgangssignale zu normalisieren, ist jeder der Ausgangsleiter des VergleicheFS bis hinauf zum Leiter 6? 11 mit einer stabilisierten Spannungsquelle von -9 Volt verbunden- Genauer gesagt, liegt zwischen dem Leiter 511 und dem negativen Pol der Spannungsquelle eine Diode 598. Demgemäß ist das digitale Signal auf dem Leiter 511, das normalerweise zwischen -10 Volt und —12 Volt, je nach den Verhältnissen in dem jeweiligen Stromkreis, variieren könnte, durch die
Diode 598 auf -9 Volt festgelegt, d. h., eine binäre »1« auf dem Leiter 511 wird stets durch eine Spannung von -9 Volt dargestellt In ähnlicher Weise sind alle übrigen Leiter 510-51 Ober Dioden 600, 602 usw. mit der stabilisierten Spannungsquelle verbunden.
Die dargestellte Kettenschaltung hat die Eigenschaft, daß beim Auftreten eines maximalen Abweichungssignals, bei dem noch die Ziffernstelle auf dem Leiter 511 beeinflußt wird, d. h., wenn auf allen Leitern 51-511 eine »1« erscheint, am oberen Ende der Kettenschaltung, d.h. an dem Leiter 604, eine Ausgangsspannung auftritt, die genau zwei Drittel der Bezugsspannung, d.h. —6 Volt, entspricht Die gleiche Spannung tritt in jedem Glied der Kettenschaltung auf, wenn die dort ankommenden Leiter ebenfalls eine binäre »1« führen. So z. B. herrscht, wenn die ersten fünf Leiter 51-55 eine binäre »1« führen, eine Spannung von —6 Volt an dem fünften Glied der Kettenführung, d. h. in dem Leiter 606.
Da jedes Glied der Kettenschaltung mithin bei Auftreten eines maximalen Abweichungssignals an diesem Glied dieselbe Spannung führt können die Ausgänge der verschiedenen Glieder der Kettenschaltung in einer abschließenden Summierungsschaltung zusammengefaßt werden, um ein zusammengesetztes analoges Abweichungssignal zu erzeugen, welches die erforderliche Form besitzt um die erwünschten Verzögerungseigenschaften des Manipulatorarmes bzw. des -greifers zu erzielen. Zu diesem Zweck wird das Ausgangssignal des fünften Gliedes der Kettenschaltung, d h. dasjenige, welches auf dem Leiter 506 auftritt, einer Funktionserzeugungsschaltung zugeführt die in ihrer Gesamtheit mit 608 bezeichnet ist; das Ausgangssignal des Gliedes an den. Leite 56, welches in dem Leiter 614 auftritt wird e:ner Funktionserzeugungsschaltung 612, dasjenige des Glieds an dem Leiter 57 über den Leiter 618 einer Funktionserzeugungsschaltung 616, das Ausgangssignal des Gliedes an dem Leiter 58 über einen Leiter 622 einer Funktionserzeugungsschaltung 620, das Ausgangssignal des Gliedes an dem Leiter 59 über einen Leiter 624 einer Funktionserzeugungsschaltung 625, das Ausgangssignal des Gliedes an dem Leiter 510 über einen Leiter 626 einer Funktionserzeugungsschaltung 628 und das Ausgangssignal dei Gliedes an dem Leiter 511, wie gesagt über einen Leiter 604 einer Funktionserzeugungsschaltung 630 zugeführt. Die Ausgangssignale dieser sieben Funktionserzeugungsschaltungen werden alle parallel einem gemeinsamen Summierungswiderstand 632 zugeleitet, mit dem die Einzelströme aus einer jeden Funktionserzeugungsschaltung summiert werden, um ein zusammengesetztes analoges Abweichungssignal zu ergeben. Die Glieder an den Leitern 51-54 der Kettenschaltung werden nicht zur Erzeugung von Anteilen des analogen Abweichungssignals ausgenützt, da die gewünschten Verzögerungseigenschaften ohne Verwendung dieser Glieder erreicht werden können.
Während, wie dargelegt das Ausgangssignal eines jeden Gliedes der Kettenschaltung einen Maximalwert von - 6 Volt erreicht wenn an dem jeweiligen Leiter ein maximales Abweichungssignal eintrifft, verändert sich das Ausgangssignal des vorausgehenden Gliedes zu einem kleineren Wert, unter Umständen sogar zu Null hin, wenn ein nur unwesentlich größeres Abweichungssignal eintrifft Demgemäß ist es erforderlich, für das zusammengesetzte analoge Abweichungssignal unter allen Umständen, bei denen das maximale Abweichungssignäl einen bestimmten Wert an einem bestimmten Glied der Kettenschaltung überschreiten könnte, genau festliegende Spannungsanteile zu haben. Betrachtet man z. B. das Glied an dem Leiter 55: An dem dortigen Leiter 606 wird das Ausgangssignal beim Eintreffen von binären Signalen des Wertes »1« auf sämtlichen der Leiter 51-55 den Wert -6 Volt annehmen. Das nächstgrößere Abweichungssignal würde durch die binäre Zahl 100 000 dargestellt was bedeutet daß eine binäre »1« auf dem Leiter 56 auftritt während die vorausgehenden Leiter 51—55 jeweils eine binäre »0« führen. Unter diesen Umständen würde die Spannung auf dem Leiter 606 auf Null zurückfallen, wohingegen die Spannung auf diesem Leiter bei —6 Volt verbleiben sollte, da die Abweichung ja nun sogar größer als vorher ist, und die Funktionserzeugungsschaltung 608 weiterhin den gleichen Spannungsanteil zu dem zusammengesetzten analogen Abweichungssignal beisteuern sollte.
Um dieses gewünschte Ergebnis zu erreichen, finden die Ausgangssignale aus den ODER-Gattern 500—512. die von Signalen auf den Leitern 56 — 513 abgeleitet sind, dazu Verwendung, die Funktionserzeugungsschallungen so zu steuern, daß von einer jeden derselben bei allen Abweichungssignalen, deren Amplitude größer als der zu einem bestimmten der Funktionserzeugungsschaltungen gehörige Wert ist eine konstante Spannung hervorgebracht wird. So wird, betrachtet man die Funktionserzeugungsschaltung 608, das Ausgangssigna] des fünften Gliedes der Kettenschaltung, welches auf dem Leiter 606 auftritt der Basis eines Transistors 640 zugeführt dessen Kollektor mit dem gemeinsamen Summierungswide/atand 632 verbunden ist Der Emitter des Transistors 640 ist in Serie über einen Widerstand 642 und eine Diode 644 mit dem Ausgang des ODER-Gatters 512 verbunden, welcher der Funktionserzeugungsschaltung 608 über einen Leiter 646 zugeführt wird 1st das Abweichungssignal nicht größer als es dem fünften Glied der Kettenschaltung entspricht so tritt auf sämtlichen der Leiter 56-513 mithin eine binäre »0« auf, womit das Ausgangssignal des ODER-Gatters 512 Null wird, d. h Massepotential annimmt Da das obere Ende des gemeinsamen Summierungswiderstandes 632 an — 18 Volt liegt fließt ein Strom durch diesen Widerstand, dessen Größe sich durch den Wert des Widerstandes 642 sowie die Basisspannung des Transistors 640 bestimmt Wie bereits angedeutet, beträgt die Basisspannung des Transistors 640 - 6 Volt, wenn an dem fünften Glied der Kettenschaltung ein maximales Abweichungssignal auftritt, d. h., wenn an sämtlichen der Leiter 51-55 eine binäre »1« erscheint.
Ist das Abweichungssignal um ein Bit größer als dieses maximale Signal des fünften Gliedes, so tritt auf d».m Leiter 56 eine binäre »1« auf. während die Leiter 51-55 jeweils eine binäre »0« führen. Die binäre »1« auf dem Leiter 56 gelangt über das ODER-Gatter 512 zu der Funktionserzeugungsschaltung 608, wo sie den Transistor 640 sperrt und statt dessen einen festen Strom an den gemeinsamen Summierungswiderstand 632 liefert welcher für alle die Stelle des fünften Gliedes der Kettenschaltung überschreitenden Abweichungssignale gleich ist. Genauer gesagt: Liefert das ODER-Gatter 512 ein Ausgangssignal, so gelangt über den Leiter 646 an die Diode 644 eine negative Spannung, womit der Stromfluß durch den Transistor 640 unterbunden wird Der Kollektor eines zweiten Transistors, 6*8, ist mit dem Summierungswiderstand 632 Verbunden, während der Emitter dieses Transistors
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ober einen Widerstand 650 an Masse liegt Die Basis des Transistors 648 steht einerseits über einen Widerstand 652 mit der Masse in Verbindung, während sie andererseits über eine Diode 654 mit einem Potential von -9 Volt verbunden ist Weiterhin wird das Ausgangssignal des ODER-Gatters 512 über den Leiter 646 der Basis des Transistors 648 zugeleitet. Liegt der Leiter 646 auf Massepotential, so ist der Transistor 648 gesperrt und trägt nicht zum Stromfluß durch den gemeinsamen Summierungswiderstand 632 bei. Wenn jedoch auf dem Leiter 646 ein negatives Signal eintrifft, d.h., wenn das Abweichungssignal die maximale Spannung des fünften Gliedes der Kettenschaltung überschreitet legt die Diode 654 den Leiter 646 auf einem Potential von -9 Volt fest und dieses 9-Volt-Signal gelangt an die Basis des Transistors 648, um einen bestimmten Stromdurchgang durch den Summierungswiderstand 632 herbeizuführen, dessen Größe EXh nach derjenigen des Emitterwiderstandes 650 richtet Der Wert des Widerstandes 650 ist so bemessen, daß der Strom, welcher den Transistor 648 durchfließt genau demjenigen im Transistor 640 entspricht wenn das für das fünfte Glied -naxiir.ale Abweichungssignal auftritt unmittelbar bevor der Transistor 640 sperrt Auf diese Weise wird ourch den Transistor 648 für alle Abweichungssignale, die den Maximalwert des fünften Gliedes der Kettenschaltung überschreiten, ein festliegender Spannungsbetrag zu dem zusammengesetzten Abweichungssignal beigesteuert
Die übrigen Funktionserzeugungsschaltungen 612, 616,620,625,628 und 630 entsprechen vollkommen der Funktionserzeugungsschaltung 608 mit der Ausnahme, daß die Widerstände 642 und 650 in einer jeden dieser Schalungen einen anderen Wert besitzen, so daß das zusammengesetzte Abweichungssignal eine besondere Form erhält und damit eine bestimmte Verzögerungseigenschaft für den Manipulator erhalten wird. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß für die beiden stellenmäßig höchsten Glieder der Kettenschaltung an den Leitern S12 und S13 keine Funktionserzeugungsschaltungen vorgesehen sind. 1st das Abweichungssignal größer als es dem dem Glied an dem Leiter 511 entsprechenden Maximalwert entspricht so wird seitens der Kettenschaltung ein zusammengesetztes Abweichungssignal mit einer festen Amplitude von - 6 Volt an dem Summierungswiders.' ind 632 erzeugt. Indessen besteht das zusammengesetzte Abweichungssignal, wie beschrieben, aus Anteilen eii.er jeden einzelnen der Funktionserzeugungsschaltungen. Sinkt das Abweichungssignal i-.nter den Maximalwert des zu dem Leiter S11 gehörigen Gliedes ab, so geht auch das zusammengesetzte Abweirhungssignal auf Grund des verminderten Stromflusses durch den Transistor 640 der höchstwertigen Funktionserzeugungsschaltung 630 zurück, während die Ausgangssignale der Funktionserzeugungsschaltungen 608, 612, 616, 620, 625 und 628 auf einem festen Wert verbleiben. Sinkt das Abweichungssignal unter den Maximalwert des zehnten Gliedes ab, so schaltet sich auch der Transistor 640 der zugehörigen Funktionserzeugungsschaltung 628 ein, und der diesen Transistor durchfließende Strom nimmt ab, während weh der Spannungswert des Abweichungssignals vermindert Gleichzeitig reduziert sich auch der Strom durch den Transistor 640 dsr Funktionscrzeugungsschaltung an der höchsten Stelle. In gleicher Weise schatten sich auch dii Transistoren 640 der nach unten nachfolgenden Funktionserzeugungsschaltungen ein, wenn die Spannung des Abweichungssignals weiter abnimmt bis schließlich sämtliche Transistoren 648 für den festen Spannungsanteil der Funktionserzeugungsschaltungcn außer Funktion getreten sind und die betreffenden Transistoren 640 dieser Schaltungen nun parallel zu dem Summierungswiderstand 632 liegen, um Anteile zu dem zusammengesetzten Abweichungssignal beizutragen. Der Strom durch alle diese Transistoren nimmt weiterhin ab, wenn das Abweichungssignal unter
ίο den Maximalwert des fünften Gliedes fällt und die durch die einzelnen Transistoren beigetragenen Stromanteile bei Annäherung an die vollkommene Koinzidenz fortlaufend kleiner werden.
Der analoge Ausgangswert auf der Leitung 664 entsteht somit durch Summierung von Anteilen aus verschiedenen »Niveaus« der Kettenschaltung bis hinunter zu deren Glied an dem Leiter 55. Würde die gesamte Kettenschaltung aus den Widerständen 590 und 592 dazu verwendet werden, ein Abweichungssignal zu erzeugen, das bis hinunter zur letzten Stelle genau ist so müßten die Widerstände 590,592,594 und 596 dieser Kettenschaltung eine höhere Genau,&iceit aufweisen als die Kodierer, um die volle Genauigkeit der letzteren ausnützen zu können. Die Genauigkeit eines Kodierers mit elf Bits beträgt '/2048. Demgemäß müßte die Genauigkeit der Widerstände in der Kettenschaltung größer ils 0,05% sein, und solche Widerstände sind sehr teuer. Weiterhin würde, falls das Ausgangssignal der gesamten Kettenschaltung, d. h. die Spannung an dem
Leiter 604, u ittelbar als analoger Ausgangswert
verwendet würde, der nachfolgende Servoverstärker auf '/2000 der maximalen, in dem Leiter 604 auftretenden Spannung anzusprechen haben, was einem Signal in der Größenordnung von wenigen Millivolt entsprechen würde. Der Servoverstärker müßte also außerordentlich empfindlich sein.
Tritt ein großes Abweichungssignal auf, so ist es ohnehin nicht erforderlich, einen genauen Analogwert zu erhalten. Genauigkeit ist lediglich dann notwendig, wenn das Abweichungssignal klein wird. Dem wird bei dem erfindungsgemäßen Gerät entsprochen, ohne daß die Kettenschaltung deshalb aus sehr genauen Widerständen aufgebaut sein müßte. Wenn sich die Größe des Abweichungssignals verringert, bewegen sich die damit verbundenen Signale entlang der Kette gleichsam »die Leiter hinunter«!, so daß das Abweichungssignal vergrößert erscheint wenn es sich dem Wert Null nähen und folglich keine sehr genauen Widerstände erforderlich sind. Nur wenn das Abweichungssignal auf den verhältnismäßig geringen Wert abfällt, bei dem die Spannung auf dem Leiter 606 am Ausgang des Gliedes mit dem Leiter 55 geringer als -6 Volt wird, wird die Genauigkeit der Widerstände der Kettenschaltung bedeutsam. In diesem Fall aber entspricht das Abwc.ciiungssignal einer nur fünfstelligen Binärzahl, deren Genauigkeit wesentlich unter '/ioo liegt, so daß sämtliche Widerstünde 590, 592, 594 und 5% der Kettenschaltung eine viel größere Toleranz aufweisen und damit viel billiger sein können. Darüber hinaus ist ein viel weniger aufwendiger Servoverstärker erforderlich, da die Ausgangsspannung für die niedrigstwertige Ziffer erheblich größer ist, als wenn das Ausgangssignal der Kettenschaltung in den analögen Ausgangswert eingehen würde.
Das Ausgangssignal des gemeinsamen Summierungswiderstandes 632 wird der Basis eines Transistors 656 zugeführt dessen Emitter über einen Widerstand 658 mit einem Potential von -18 Volt und dessen Kollektor
über einen Widerstand 660 mit Masse verbunden ist Weiterhin ist der Kollektor unmittelbar mit der Basis eines Emitterfolgetransistors CG2 am Ausgang verbunden, so daß ein analoges Signal entsprechend dem digitalen Abweichungssignal aus dem Vergleichef 422 auf der Ausgangsleitung 664 erscheint. Jedoch dauert das analoge Signal für einen bestimmten Kanal der in Betracht kommenden Koordinaten nur etwa 200 Millisekunden, während welcher ein bestimmtes Abweichungssignal aus dem Vergleicher 422 bezogen wird. Auf diese Weise ändert sich der Ausgangswert auf der Leitung 664 fortwährend entsprechend den Abweichungen in den verschiedenen Koordinaten zwischen dem jeweiligen Positions- und dem Steuersignal.
Dieser zyklisch wechselnde Analogwert wird in geordneter Weise den einzelnen Entfernungsschaltkreisen einer jeden Koordinate zugeführt. Genauer gesagt, sind mit der Leitung 664 zueinander parallel die
to Der Kollektor des Transistors 702 steht weiterhin Über einen Widerstand 706, derjenige des Transistors 704 über einen Widersland 708 mit einem Potential von -18 Volt in Verbindung.
Um die Flußfichturig des Stromes durch die Wicklung 538' des Steuerventils zu bestimmen, werden die auf den Leitern Po und Mo der Koordinate für die Ausfahrbewegung auftretenden Spannungen dazu herangezogen, die Leitfähigkeit der elektronischen Schalter 692 und 694 in Reihe mit dem betreffenden Steuertransistor 6% bzw. 700 zu steuern. Beispielsweise wird df*r positiven Bewegungsrichtung ein negatives Signal auf dem Leiter Po zugeordnet, welches dem Schalter 694 zugeführt wird, um diesen zu schließen. Weiterhin wird die Spannung von dem Leiter Po der Basis eines Schalttransistors 710 zugeführt, dessen Emitter mit Masse und dessen Kollektor mit der Basis des Transistors 700 verbunden ist Auf diese Weise wird or·
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stören 666, 668, 670, 672 und 674 verbunden, je einem für jede der fünf Koordinaten. Die Verteilungsimpulse aus den fünf UND-Gattern 533, 535, 537, 539 und 541 gelangen zu den Steuerelektroden dieser Feldeffekttransistoren, und die Sammelelektroden derselben sind mit entsprechenden Speicherkondensatoren 676, 678, 680, 682 und 684, je einem für jede Koordinate, verbunden (Fig. II). Die an den Ausgängen 534, 536, 538, 540 und 542 der UND-Gatter erscheinenden Verteilungsimpulse steuern auf diese Weise die Feldeffekttransistoren während der zweiten Hälfte eines jeden Abfrage- bzw. Verteilungsintervalls aufeinanderfolgend leitend, so daß die auf der Leitung 664 auftretende Analogspannung nacheinander an die Speicherkondensatoren der einzelnen Kanäle gelangt und diese auf den Wert des Abweichungssignals der betreffenden Koordinate auflädt Infolgedessen tritt an einem jeden der Kondensatoren 676 bis 684 letzten Endes eine Spannung auf, die charakteristisch ist für die in der betreffenden Koordinate noch zurückzulegende Strecke.
Betrachtet man den Kanal für die Ausfahrbewegung, so stellt man fest daß die an dem Kondensator 676 erzeugte Spannung über einen Reihenwiderstand 686 und ein Potentiometer 688 zur Einstellung der Empfindlichkeit an den Eingang eines Servoverstärkers 690 gelangt, worin das Spannungssignal verstärkt wird, um einer Ausgangs-Brückenschaltung zugeführt zu werden, von der die Wicklung 538' des betreffenden Steuerventils 182 einen Teil bildet Der Ausgangs-Brückenschaltung gehören zwei elektronische Schalter 692 und ^94 an, die auf einer Seite miteinander sowie mit einem Spannungspotential von -18 Volt verbunden sind, während ihre anderen Seiten mit den beiden Enden der Wicklung 538' in Verbindung stehen. Die Verbindung des Schalters 694 mit der wicklung 538' ist über einen Steuertransistor 696 und einen kleinen Rückkopplungswiderstand 698 mit der Masse verbunden. Ebenso steht auch die Verbindung zwischen dem Schalter 692 und der Wicklung 538' über den Widerstand 698 mit der Masse in Verbindung.
Der die Transistoren 696 und 700 durchfließende Strom wird wahlweise gesteuert nach Maßgabe des Ausgangssignals aus dem Servoverstärker 690, je nach der Richtung, in welcher sich der Arm bzw. Greifer zu bewegen hat Dazu wird das Verstärker-Ausgangssignal der Basis zweier Transistoren 702 und 704 zugeführt, deren Emitter an Masse liegt, während ihr Kollektor mit der Basis des Transistors 696 bzw. 700 verbunden ist so daß die Spannung am Ausgang des Servoverstärkers 690 den Stromdurchgang durch den Transistor 700 unter Vermittlung des Transistors 704 steuern kann. Gleichzeitig liegt der Leiter Mo für die negative Bewegungsrichtung an Masse, womit das Massepotentia! auch an den Schalter 692 gerät und diesen öffnet um einen Stromfluß von der linken Seite der Wicklung 538' (Fig.il) zu (Ifi'i Potential von -18 Volt zu unterbirJen. Zusätzlich gelangt das Signai von dem Leiter Mo zu einem Schalttransistor 712, dessen Emitter ebenfalls mit Masse und dessen Kollektor mit der Basis des Transistors 696 verbunden ist D?·; Massepotential an dem Transistor 712 macht diesen leitend, so daß durch den gemeinsamen Widerstand 706 ein Strom gezogen wird, der den Transistor 696 sperrt Infolgedessen kann ein Strom nur durch den Transistor 700, die Wicklung 538', und zwar in Richtung des Pfeiles 714, und über den Schalter 694 zu dem Potential von -18 Volt fließen. Der Betrag dieses Stromes wird zudem durch das Ausgangssignal des Servoverstärkers 690 gesteuert, so daß der Kolben des Hydraulikzylinders 72 in der gewünschten Richtung letzten Endes mit einer Geschwindigkeit angetrieben wird, die der Größe des Stromes in der Wicklung 538' entspricht Hat eine Bewegung im umgekehrten, also im negativen Sinn, zu erfolgen, so liegt der »positive« Leiter Po auf Massepotential, womit der Transistor 710 leitend ist und den Transistor 700 sperrt Infolgedessen kann kein Strom durch diesen Transistor hindurchtreten, während gleichzeitig der Schalter 694 geöffnet ist Ein negatives Potential auf dem Leiter Mo bringt den Schalter 692 zum Schließen, und der Transistor 712 wird nichtlc' tend, so daß der Transistor 696 in Abhängigkeit von der Größe des Ausgangssignals aus dem Servoverstärker 690 gesteuert werden kann. In diesem Falle fließt Strom durch den Widerstand 698, den Transistor 696, die Wicklung 538' in Richtung des Pfeiles 716 und über den Schalter 692 zu dem Spannungspotential von —18 Volt Die an dem Widerstand 698 auftretende Spannung gelangt als Rückkopplungssignal an den Eingang des Servoverstärkers 690, unabhängig von der Stromrichtung in der Wicklung 538'. Die für die übrigen vier Koordinaten in den Speicherkondensatoren 678, 680, 682 und 684 gespeicherten Analogspannungen gelangen ebenso zu entsprechenden Entfernungsschaltkreisen, die durch die Blöcke 720, 722, 724 und 726 angedeutet sind.
Es sei daran erinnert, daß von dem Digital-Analog-Umsetzer 456 ein maximaler Ausgangswert von —6
Volt hervorgebracht wird, so daß auch zu dem Servoverstärker 690 maximal -6 Volt gelangen, die eine bestimmte Bewegungsgeschwindigkeit zur Folge haben. Unter bestimmten Bedingungen ist es jedoch erwünscht, den Maximalwert der an den Verstärker 690 gelangenden Spannung auf einen etwas geringeren V/ert zu begrenzen, so daß auch die Geschwindigkeit des K<V,bens in dem Zylinder 72 etwas geringer wird; Um dies lü erreichen, ist ein Begrenzungstransistor 730 vorgesehen, dessen Emitter mit der Verbindung des Widerstandes 686 und des Potentiometers £88 verbunden ist, während sein Kollektor an Masse liegt Die Basis des Transistors 730 ist mit einer veränderlichen Gleichspannungsquelle in Gestalt eines Potentiometers 732 verbunden. Steigt die Spannung an dem Kondensator 676 negativ bis zu dem Wert derjenigen Spannung an, die an der Basis des Transistors 730 liegt und durch das Potentiometer 732 einstellbar ist, so wird der Transistor 730 leitend und verhindert, daß die Spannung an dem Kondensator 676 einen noch größeren ao negativen Wert annimmt, wodurch die maximale Geschwindigkeit des Kolbens in dem Zylinder 72 begrenzt wird. Entsprechende Potentiometer in den Schaltkreisen der übrigen vier Koordinaten sind ebenso mit einer gemeinsamen Leitung 734 verbunden, wie durch die Anschlüsse 736 angedeutet ist, und ein Relais 738 dient dazu, -6 Volt oder eine variable negative Spannung wahlweise den oberen Enden aller fünf Potentiometer 732 zuzuführen. Dieses Relais 738 wird von dem Pufferspeicher 392 in Abhängigkeit von einem Gesch'vindigkeitssignal gesteuert, das zuvor in Verbindung mit dem jeweiligen Programmschritt auf der Speichertrommel 300 aufgezeichnet, worden ist, falls die maximale Geschwindigkeit für alle fünf Koordinaten auf einen Wert unterhalb der normalen Geschwindigkeit begrenzt werden soll, welche einem Spannungssignal von —6 Volt entspricht Diese variable Spannung kann an der Bedienungstafel 44 eingestellt werden. Zusätzlich kann ein jedes der Potentiomter 732 so eingestellt werden, daß der Arm bzw. Greifer in der entsprechenden Koordinate eine gewünschte Maximalgeschwindigkeit erfährt Die einmal erfolgte Einstellung der Potentiometer 732 bleibt jedoch für alle Schritte eines Programms bestehen, wohingegen die durch das Relais 738 herbeigeführte Geschwindigkeitsänderung von Programmschritt zu Programmschritt wechseln kann.
Um die Verzögerungseigenschaften in jeder Koordinate noch weiter beeinflussen zu können, ist am Eingang des Verstärkers 690 ein Widerstand 740 vorgesehen, der zwischen dem rechten Ende des Potentiometers 688 (Fig. 11) und Masse liegt Das Potentiometer 688 und der Widerstand 740 wirken als Spannungsteiler, der mittels des Potentiometers 688 eingestellt werden kann, um die Verzögerungseigenschaften oder Dämpfungseigenschaften des Armes bzw. Greifers in der betreffenden Koordinate zu beeinflussen. Die Einstellung des Potentiometers 688 hat die Wirkung, die maximale, dem Verstärker 690 zugeführte Spannung und damit auch die betreffende Geschwindigkeit weiter zu begrenzen. Gleichzeitig beeinflußt aber die Einstellung des Potentiometers 688 die Empfindlichkeit bzw. den Verstärkungsfaktor des Verstärkers 690. Durch Verstellung des Begrenzungspotentiometers 732 und des Dämpfungspotentiometers 688 kann eine bestimmte erwünschte Verzögerungscharakteristik erzielt werden, g5 die für eine bestimmte Belastung oder auch für den Leerlauf des Manipulators geeignet ist Beispielsweise führt bei einer bestimmten Einstellung des Dämpfungspotentiometers 688 die Verstellung des Potentiometers 732 im Sinne einer höheren Maximalgeschwindigkeit dazu, daß die Verzögerung früher einsetzt, da die Neigung der durch das Potentiometer 688 bestimmten Kurve konstant bleibt Andererseits bewirkt bei fester Einstellung des Potentiometers 732 eine Verstellung des Potentiometers 688 in entsprechender Richtung eine Verminderung der maximalen Geschwindigkeit in der betreffenden Koordinate, wobei gleichzeitig die Neigung der Verzögerungskurve von einem Maximalwert bis auf Null abnehmen kann.
Während das Signal für die vollkommene Koinzidenz aus dem UND-Gattet 574 in Fig. 12 angibt, daß die gewünschte Bewegung des Armes bzw. Greifers in jeder Koordinate mit einer Genauigkeit von etwa 1,225 mm erfolgt ist, ist es in vielen Fällen, wie gesagt, weder erforderlich noch wünschenswert den Manipulatorarm bzw. -greifer genau bis in die programmierte Position einer jeden Koordinate gelangen zu lassen, bevor eine neue Gruppe von Steuerdaten von der Speichertrommel abgerufen wird. Im Gegenteil, wenn ein künstliches Koinzidenzsignal erzeugt wird, während das Abweichungssignal noch ziemlich groß ist, und dieses künstliche Koinzidenzsignal anstelle des obenerwähnten, die tatsächliche, vollkommene Koinzidenz anzeigenden Signals dazu verwendet wird, auf den nächsten Programmschritt umzuschalten, kann eine beträchtliche Zeitersparnis bezüglich der für die Zuendeführung des Programmschrittes erforderlichen Zeit erzielt werden. Bei der dargestellten Ausführung werden zwei solche künstliche Koinzidenzsignale gebildet, die gleichfalls dem ODER-Gatter 586 zugeführt werden und dort an die Stelle des vorausgehend erwähnten »vollkommenen Koinzidenzsignals« treten können, um den Übergang zu dem nächsten Programmschritt zu veranlassen. Das eine dieser künstlichen Koinzidenzsignale kann z. B. so eingestellt werden, daß der nächste Programmschritt abgerufen wird, wenn die Abweichung noch zwischen etwa 1,225 Millimeter und 38,1 Millimeter beträgt während das zweite künstliche Koinzidenzsignal für einen Übergang zu dem nächsten Programmschritt bereits bei einer Abweichung von 25 bis 50% des gesamten Bewegungsspielraumes in einer jeden der Koordinaten vorgesehen sein kann.
Es sei nun zuerst die Schaltanordnung für den Erhalt des ersten künstlichen Koinzidenzsignals erläutert Zu diesem Zweck ist eine zweite Kettenschaltung vorgesehen, welche die Leiter 51—57 am Ausgang des Vergleichers 422 verbindet Dieser gehört eine Reihe von Widerständen 790 an (Fig. 10), die in Serie mit einem jeden der Leiter 51—57 liegen und an ihrem Aurgangsende durch Widerstände 792 paarweise zu der Kettenschaltung verbunden sind. Weitere Widerstände, 794 and 796, führen von dem unteren bzw. oberen Ende der Kettenschaltung an Masse. Die Widerstände 790, 794 und 796 besitzen alle die gleiche Größe, nämlich den doppelten Wert der Widerstände 792. Es sei daran erinnert daß das Ausgangssignal der elfgliedrigen Kettenschaltung mit den Widerständen 590 und 592, d. h. die Spannung auf dem Leiter 604, einen Wert von —6 Volt bei der maximalen, sich auf dem Leiter 511 auswirkenden Abweichung aufweist Auf Grund der besonderen Ausbildung der nun betrachteten Kettenschaltung tritt dieselbe maximale Spannung an jedem einzelnen Glied dieser Kettenschaltung auf, wenn dort ein maximales Abweichungssignal anliegt Demzufolge wird an dem Ausgangsleiter 798 der Kettenschaltung eine Spannung von —6 Volt hervorgerufen, wenn die
digitalen Abweichungssignale auf den Leitern 51-57 jeweils eine binäre »1« bilden. Weiterhin steigt die Spannung auf dem Leiter 798 mit dem Abweichungssignal von Null bis zu dem maximalen Wert von - 6 Volt an. Wird das Abweichungssignal jedoch etwas größer, beispielsweise wenn das binäre Abweichungssignal 10 000 000 beträgt, so werden die Signale auf sämtlichen der Leiter 51-57 zu Null, und an dem Leiter 798 tritt Massepotentia' auf. Daher findet das aus dem ODER-Gatter 5Ö8 an der achten ZlffernsteÜe hervorgehende Signal, welches auf dem Leiter 800 erscheint, im Falle, daß das Abweichungssignal den maximalen Wert für die siebte Ziffernstelle überschreitet, zur Erzeugung des ersterwähnten künstlichen Koinzidenzsignals Verwendung. Die Signale auf den Leitern 798 und 800 werden einem »Koinzidenzschaltkreis« 802 (Fig. 12) zugeführt, worin eine gegenüber dem Massepotential positive Vergleichsspannung am Abgriff eines Potentiometers 804 gebildet wird, das zwischen einer Bezugsspannungsquelle von +6 Volt und Masse liegt. Das auf dem Leiter 800 auftretende Signal gelangt über einen Summierungswiderstand 806 (Fig. 12) zum Eingang eines Spannungskreuzungsdetektors bzw. abgewandelten Schmidt-Triggers mit den Transistoren 810 und 812. Der Widerstand 806 ist mit der Basis des Transistors 810 verbunden. In ähnlicher Weise fließt das auf dem Leiter 798 aus der Kettenschaltung ankommende Signal über einen Summierungswiderstand 814 der Basis des Transistors 810 zu. Auch die an dem Potentiometer 804 abgegriffene Spannung gelangt über einen Summierungswiderstand 816 zur Basis des Transistors 810.
Die Emitter der Transistoren 810 und 812 liegen über einen gemeinsamen Widerstand 818 an einem positiven Spannungspotential, während die Kollektoren dieser Transistoren über Widerstände 820 bzw. 822 mit einem geeigneten negativen Spannungspotential verbunden sind. Der Kollektor des Transistors 810 steht weiterhin über einen Widerstand 824 mit der Basis des Transistors 812 in Verbindung, die über einen Widerstand 826 an dem positiven Spannungspotential liegt
Die Summierungswiderstände 806, 814 und 816 (Fig. 12) dienen dazu, die algebraische Summe der Spannungen an den Leitern 800 und 798 sowie der an dem Potentiometer 804 abgegriffenen Spannung zu bilden. Nimmt man an, daß das Abweichungssignal größer ist als der maximale, der siebten Ziffernstelle entsprechende Wert, so liefert das ODER-Gatter 508 eine negative Spannung von -9 Volt an den Leiter 800, welche durch die Dioden 598, 600, 602 usw. der Kettenschaltung mit den Widerständen 590 und 592 bestimmt wird. Wird das Potentiometer 804 so eingestellt, daß die daran abgegriffene Spannung +4 Volt gegenüber Masse beträgt, so wird die an dem Ausgangsleiter 828, der mit dem Kollektor des Transistors 812 verbunden ist, auftretende Spannung durch den Koinzidenzschakkreis 802 von einem negativen Wert auf Null reduziert, wenn die Abweichungssignale auf beiden Leitern 800 und 798 kleiner als -4 Volt werden. Das auf dem Leiter 800 auftretende Signal übersteigt selbstverständlich —4 Volt beträchtlich und hindert den Schaltkreis 802 daran, ein Ausgangssignal hervorzubringen, solange nicht das Abweichungssignal den maximalen Wert an der siebten Ziffernstelle unterschreitet Ist letzteres der Fall, so erhält der Ausgang des ODER-Gatters 508 Massepotential, auf dem er für alle kleineren Amplituden des AbweichungssigTiäis verbleibt Indessen beträgt die Spannung auf dem Leiter 798, d.h. diejenige am Ausgang der zusätzlichen Kettenschaltung mit den Widerständen 7S0 und 792, -6 Volt bei Auftreten des maximalen Abv/eichungssignals für die siebte Ziffernsteile. Demgemäß ist die algebraische Summe der dem Schmidt-Trigger mit den Transistoren 810 und 812 zugeführten Spannungen noch groß genug, um das Auftreten eines Ausgangssignals auf dem Leiter 828 zu verhindern. Wird das Abweichungssignal noch kleiner, so daß die Spannung auf dem Leiter 798 —4 Volt
ίο unterschreitet, d.h. beispielsweise zu —3 Volt wird, so ist die algebraische Summe der an den Transistor 810 gelangenden Spannungen nunmehr positiv, so daß der Transistor 810 sperrt, während der Transistor 812 leitend wird und damit den Ausgangsleiter 828 auf Massepotential bringt. Dieses damit verbundene Signal stellt ein künstliches Koinzidenzsignal (»1. künstliches Koinzidenzsignal«) dar, da es auftritt, während das νοτ der Kettenschaltung mit den Widerständen 790 und 792 erhaltene Abweichungssignal noch —3 Volt beträgt.
an Diese«; künstliche Koinzidenzsignal kann, wie gesagt, anstelle des »vollkommenen Koinzidenzsignals« aus dem ODER-Gatter 586 dazu dienen, den nächsten Programmschritt von der Speichertrommel abzurufen. Dieser Abruf erfolgt jedoch erst dann, wenn die Abweichungssignaie zu allen fünf Koordinaten den willkürlich an dem Potentiometer 804 eingestellten Spannungswert unterschritten haben. Es ist also erforderlich, die Entstehung eines positiven Ausgangssignals so lange zu verhindern, bis in allen fünf Kanälen die maximalen, dort in Kauf genommenen Abweichungen unterschritten sind.
Zu diesem Zweck ist der Leiter 828 über eine Diode 830 mit einem Speicherkondensator 832 verbunden, dem ein Leckstromwiderstand 834 geringer Leitfähigkeit parallel geschaltet ist Während des normalen Betriebs ist der Transistor 812 gesperrt, und der Kondensator 832 bleibt mit der negativen Spannung der Spannungsquelle geladen, die über den Widerstand 822 und die Diode 830 anliegt Tritt jedoch in einem der fünf Kanäle ein Abweichungssignal auf, dessen Größe geringer als die an dem Potentiometer 804 abgegriffene Spannung ist so wird der Transistor &12 leitend, während die Diode 830 nichtleitend wird und der Kondensator 832 sich langsam über den Widerstand 834 entlädt Tritt in einem anderen der Kanäle ein Abweichungssignal auf, das größer als die an dem Potentiometer 804 abgegriffene Spannung ist, so spricht der Koinzidenzschaltkreis 802 daraufhin an, sobald dieser Kanal abgefragt wird, indem er das Potential des Leiters 828 auf den negativen Wert zurückbringt so daß der Kondensator 832 über die Diode 830 und den Widerstand 822 rasch aufgeladen wird. Der Kondensator 832 wird also mit der negativen Bezugsspannung aufgeladen, wenn nur bei einer einzigen der Koordina-„ten ein Abweichungssignal auftritt welches den an dem Potentiometer 804 eingestellten Wert überschreitet Weisen jedoch alle fünf Kanäle kleinere Abweichungssignale auf, so bleibt der Transistor 812 fortwährend leitend und die Diode 830 fortwährend gesperrt, so daß sich der Kondensator 832 vollkommen entlädt Vorzugsweise ist der Widerstand 834 etwa 5'/:unal so groß wie der Widerstand 822, damit der Kondensator 832 sich nicht rasch genug entlädt, um auf einem der fünf Kanäle ein Ausgangssignal bei einer großen Abweichung entstehen zu lassen, indessen rasch ein solches Signal hervorbringt, wenn bei allen fünf Koordinaten die gewünschte Maximaiabweichung unterschritten wird.
Das. positive künstliche Koinzidenzsignal, welches auf diese Weise an dem Kondensator 832 erhalten wird, sobald die Analogwerte der Abweichungssignale für sämtliche Koordinaten den an dem Potentiometer 004 eingestellten Wert unterschritten haben, wird einem der beiden Eingänge eines UND-Gatters 836 zugeführt An den anderen Eingang dieses UND-Gatters gelangt ein positives Signal aus dem Pufferspeicher 392, wenn in dem gerade ausgeführten Programmschritt festgelegt ist, daß er mit der dem betrachteten künstlichen Koinzidenzsignal zugrunde liegenden verminderten Genauigkeit erfolgen soll. Dieser Befehl konnte während des vorausgehenden Einspeicherungsbetriebes durch Einstellen des in Fig.6 angedeuteten Genauigkeitsstellschalters auf Position »zwei« eingegeben werden. Nimnil man an, daß dies erfolgt ist, so liefert das UND-Gatter 836 ein Ausgangssignal, welches als positives Signal dem zweiten Eingang des ODER-Gatters 586 zugeführt wird. Dieses positive Signal tritt stets vor der Erzeugung des vollkommenen Koinzidenzsignals auf, du 03 ja bereits zu einem Zeitpunkt erzeugt wird, zu den noch ein Abweichungssigna' vorhanden und damit das UND-Gatter 574 gesperrt ist. Es wird über das ODER-Gatter 586 und das UND-Gatter 780 übertragen. Nach Eintreffen auch der übrigen Signale an dem UND-Gatter 780 wird von diesem ein Koinzidenzsignal weitergeleitet, welches die Steuerschaltkreise 380' veranlaßt, den nächsten Programmschritt abzurufen.
Das zweite kunstliche Koinzidenzsignal, welches einer noch geringeren Genauigkeit beim Anfahren programmierter Positionen entspricht, wird in der gleichen Weise erzeugt, abgesehen davon, daß es von dem oberen Ende der Kettenschaltung mit den Widerständen 590 und 592 abgeleitet wird. Genauer gesagt wird das auf dem Leiter 604 am Ausgang dieser Kettenschaltung auftretende Spannungssignal einem Koinzidenzschaltkreis 840 zugeführt der weiterhin über einen Leiter 840 das Ausgangssignal aus dem ODER-Gatter 500 zugeführt erhält Der Koinzidenzschaltkreis 840 entspricht vollkommen dem Schaltkreis 802 und enthält ebenfalls ein Potentiometer, welches dem Potentiometer 804 entspricht An diesem kann irgendeine Spannung zwischen Null und T6 Volt gegenüber Masse abgegriffen werden. Demzufolge werden in dem Schaltkreis 840 ständig die Potentiale der Leiter 604 und •42 mit dem Potential des Potentiometerabgriffes verglichen, wobei an dem Ausgangsleiter 844 dieses Schaltkreises das Massepotential erscheint, wenn die Spannungen an den beiden genannten Leitern für irgendeine Koordinate die an dem Potentiometer abgegriffene Spannung unterschreiten. Durch die normalerweise auf dem Leiter 844 auftretende negative Spannung wird über eine Diode 848 ein Speicherkondensator 846 aufgeladen, der sich allmählich über einen Widerstand 850 entladen kann, der dem Leckstromwiderstand 834 entspricht Das an dem Kondensator 846 entstehende Spannungssignal gelangt zu einem UND-Gatter 852, an dessen anderem Eingang ein Signal aus dem Pufferspeicher 392 eintrifft, falls der gespeicherte Programmschritt die entsprechende verminderte Genauigkeit vorsieht Ist dies der Fall, so fließt ein Ausgangssignal des UND-Gatters 852 dem dritten Eingang des ODER-Gatters 586 zu und, wenn auch die übrigen Eingangssignale dort eintreffen, wird von dem UND-Gatter 780 ein Koinzidenzsignal an die Steuersehalikreise 3S0' weitergegeben, weiches den Übergang zum nächsten Programmschritt herbeiführt
Für die nachfolgende Betrachtung der Bewegungsweise des Manipulatorarmes bzw. -greifers unter Verwendung des zuletzt erwähnten 2. künstlichen Koinzidenzsignals sei daran erinnert, daß der Kodierer S 326 für die Schwenkbewegung ein dreizehnstdliges Ausgangssignal liefert, wohingegen das Ausgangssignal der Kettenschaltung mit den Widerständen 390 Und 592, das auf dem Leiter 604 erscheint, von der auf dem Leiter Sti auftretenden Ziffer an der elften Stelle abgeleitet
ίο ist Wenn demnach das Abweichungssignal etwas kleiner als ein Viertel des insgesamt möglichen für die Schwenkbewegung ist, beginnt das Potential auf dem Leiter 604 von dem der größtmöglichen Abweichung entsprechenden Wert von - 6 Volt abzusinken. Ist das Potentiometer 804 des Koinzidenzschaltkreises 840 auf + 6 Volt eingestellt so wird offensichtlich On dem Schaltkreis 840 ein Signal abgegeben, sobald die Abweichung bezüglich der Schwenkbewegung 25% der maximal möglichen Abweichung für diese Bewegung
ao erreicht Dies bedeutet, daß der Manipulalorarm, wenn bei der Einspeicherung der Schalter 385 die Position »drei« für den geringsten Genauigkeitsgrad eingenommen hat, über Strecken von mehreren Metern auf einer gekrümmten Bahn geführt werden kann, wodurch sich
a5 eine beträchtliche Zeitersparnis bei der Abwicklung mehrerer aufeinanderfolgender Programmschritte ergibt Betrachtet man nun Fig.3, wobei angenommen sei, daß der geringste Genauigkeitsgrad gewählt worden ist und das Programm eine Schwenkbewegung in Richtung dta Pfeiles 860 sowie eine Hebe- bzw. Senkbewegung in Richtung des Pfeiles 862 vorsieht, um nacheinander die Punkte 1,2,3 und 4 anzufahren. Punkt 1 soll die erste programmierte Position entsprechend dem ersten Programmschritt, Punkt 2 die zweite programmierte Position entsprechend dem zweiten Programmschritt, Punkt 3 die dritte programmierte Position und Punkt 4 die vierte programmierte Position darstellen, zu der weiterhin ein Bit aufgezeichnet ist, welches das Ende des Programms angibt.
Nimmt man nun an, daß der Manipulatorarm eine Stellung gemäß Punkt 1 in F i g. 3 einnimmt, so tritt für den ersten Programmschritt sogleich ein vollkommenes Koinzidenzsignal auf, welches die tatsächliche, vollkommene Koinzidenz anzeigt Unter dem nächsten Programmschritt aus dem Pufferspeicher 392 beg. r nt sich der Manipulatorarm entlang der gestrichelten Linie 864 und der ausgezogenen Linie 866 in Richtung auf Punkt 2 zu bewegen. Ist er jedoch am Punkt 868 angelangt so wird dort bereits ein künstliches Koinzidenzsignal entsprechend dem gewählten geringsten Genauigkeitsgrad abgegeben, obgleich das Abweichungssignal dort noch einer Abweichung 870 zwischen der tatsächlichen Position des Manipulatorarmes und dem programmierten Punkt 2 entspricht Wie oben erwähnt, kann diese Abweichung 870 25% der gesamten programmierten Bewegung in Richtung des Pfeiles 860 betragen. Mit dem am Punkt 868 auftretenden künstlichen Koinzidenzsignal findet ein Austausch der Steuerdaten in dem Pufferspeicher 392 statt, die fortan bereits den Programmpunkt 3 vorschreiben, obgleich der Punkt 2 noch gar nicht erreicht ist Das bedeutet, daß zusätzlich zu einem Abweichungssignal bezüglich der Hebe-Senk-Bewegung, welches zunächst der gesamten Entfernung zwischen den Punkten 2 und 3 entspricht, noch weiterhin ein Abweichungssignal für die Schwenkbewegung entsprechend der noch vorhandenen Abweichung 870 äiifiriü; dies ist möglich, weil der Kodieren einer jeden Koordinate die jeweilige absolute Position des
gesteuerten Teiles erfaßt, so daß die Abweichung 870 nach dem Wechsel des Programmschrittes nicht unbemerkt bleibt Wenn nun der Manipulatorarrn sich in Abwärtsrichtung zum Punkt 3 hin in Bewegung setzt, wird dennoch die Abweichung 870 im Verlauf dieser Bewegung zu Null gemacht mit dem Ergebnis, daß der Manipulatorarm eine gekrümmte Bahn 872 durchläuft, bis die Abweichung 870 verschwunden ist Fortan bewegt sich der Manipulatorarm geradlinig entsprechend der Linie 874 abwärts in Richtung auf den Punkt 3. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß, da das Datensignal für diesen Punkt durch den Parallelübertragungsschaltkreis 390 sogleich zu dem Pufferspeicher 392 übertragen wird, ohne den Zugang zu der Speichertrommel abzuwarten, das neue Datensignal bereits zur Verfügung steht, sobald das künstliche Koinzidenzsignal aufgetreten ist um die Bewegung des Armes ohne Verzögerung fortsetzen zu können.
Ist der Manipulatorarm an dem Punkt 876 angelangt bei welchem das künstliche Koinzidenzsignal auftritt so £Tf*ht Ae*r PiiPf«ferw»ty»KÄf 3Q") ·»»« Aa,m nöoKef-on Dpa.
grammschritt über, der die Bewegung zum Punkt 4 vorsieht Infolgedessen durchläuft der Manipulatorarm eine weitere gekrümmte Bahn, 878, worauf eine geradlinige Bewegung entsprechend der Linie 880 folgt Hat der Arm den Punkt 882 erreicht an dem wiederum das künstliche Koinzidenzsignal auftritt so löst das das Ende des Programms anzeigende Bit einen neuen Programmzyklus aus, der die Ansteuerung des Punktes 1 vorschreibt so daß der Arm als nächstes die gekrümmte Bahn 884 und darauf den geraden Bahnabschnitt 886 durchläuft bis er am Punkt 888 angelangt ist bei dem wiederum das künstliche Koinzidenzsignal auftritt Dieses hat wieder einen Wechsel des Programmschrittes zur Folge, wodurch der Punkt 2 vorgegeben wird und der Manipulatorarm fortan die gekrümmte Bahn 890 durchläuft bis er wieder an dem geraden Bahnabschnitt 866 angelangt ist, usw.
Die Programmierung des Manipulatorarmes, so daß er der oben beschriebenen Bahn 872, 878, 884 und 890 folgt hat den wichtigen Vorteil, daß der Manipulatorarm stets in Bewegung bleibt und eine Reihe von Bewegungen in unterschiedlichen Richtungen mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit vollführt. Durchläuft der Arm beispielsweise die gekrümmte Bahn 872, so verzögert sich zwar die Schwenkbewegung, doch findet gleichzeitig eine Beschleunigung in der Abwärtsrichtung statt wodurch die resultierende Geschwindigkeit einen hohen Wert behält. Demzufolge wird also eine beträchtliche Zeitersparnis gegenüber einer Bewegung erzielt, bei welcher der Manipulatorarm zwischen den einzelnen Bewegungen in den verschiedenen Koordinaten zur Ruhe kommen mußte, so beispielsweise an den Punkten 1, 2, 3 und 4 der Darstellung. Beispielsweise führt die erfindungsgemäße Verwendung künstlicher Koinzidenzsignale in einem Fall, in welchem der Manipulatorarm in Verbindung mit einem Stauchvorgang Verwendung findet wobei er ein Teil nacheinander in eine Reihe von abgestuften Hohlräumen einer Matrize einführen muß, unter Verwendung des obengenannten Genauigkeitsgrades zu einer Zeitersparnis von 8 Sekunden, wobei der Vorgang normalerweise, d,h. unter Anhalten des Manipulatorarmes in den einzelnen programmierten Positionen, 40 Sekunden in Anspruch nehmen würde. Hinzu kommt, daß diese Zeitersparnis erzielt wird ohne Erhöhung der maximalen Bewegungsgeschwindigkeit des Armes in den einzelnen Koordinaten und ohne einen erheblichen zusätzlichen Schaltungsaufwand zu demjenigen einer einfachen Punktsteuerung.
Es versteht sich, daß, obgleich die Darstellung der Fig.3 nur einer zweidimensionalen Bewegung entspricht der Manipulatorarm bzw. -greifer auch entsprechend programmiert werden kann, um räumlich gekrümmte Bewegungen zu vollführen. So könnte es beispielsweise sein, daß bei dem in F i g. 3 zweidimensional dargestellten Bewegungsablauf die Positionspunkte ίο 1 und 2 mit voll ausgefahrenem Arm und die Punkte 3 und 4 mit voll eingezogenem Arm angelaufen werden sollen. In diesem Falle würde sich der Greifer in räumlich gekrümmten Bahnen bewegen, indem die Abweichungen in jeweils zwei Koordinaten zum Verschwinden gebracht werden, während bereits die Bewegung, entsprechend dem nächsten Programmschritt in einer dritten Koordinate erfolgt
Das zuletzt erwähnte 2. künstliche Koinzidenzsignal für die geringste Genauigkeit kann für bestimmte ao Koordinaten auch bereits dann erzeugt werden, wenn noch Abweichungen von mehr als 25% der jeweiligen Gesamtbewegung bestehen. Betrachtet man beispielsweise die Koordinate der Ausfahrbewegung, in Verbindung mit der eine zehr.stellige Binärzahl auftritt, so wird man sich erinnern, daß in den Leitern 400 und 402 unterhalb der geringstwertigen Stelle des tatsächlichen, dem Kodierer 310 entstammenden Signals zwei Leerstellen auftreten. Demgemäß ist das Positionssignal letzten Endes ein 12zifferiges. Da das Ausgangssignal für das Koinzidenzsignal mit der niedrigsten Genauigkeit wie gesagt von der elften Stelle des binärer Abweichungssignals hergeleitet wird, sinkt die Spannung auf dem Leiter 604 von ihrem Maximalwert vor -6 Volt ab, sobald das Abweichungssignal 50% des größtmöglichen Wertes in dieser Koordinate unterschreitet Demzufolge kann der Programmschrittwechsel auch bereits beim Erreichen von 50% des voller Hubes der Ausfahrbewegung stattfinden, so daß bei entsprechender Programmierung volle Kreise beschrie· ben werden können.
Zu dem Signal aus dem Kodierer 324 für die Greiferdrehbewegung treten ebenfalls zwei Leersteller unterhalb der geringstwertigen Stelle hinzu, so daß da; gleiche auch hier gilt Die Signale aus dem Kodierer 314 für die Hebe- bzw. Senkbewegung und dem Kodierei 322 für die Greiferbeugebewegung sind Il zifferig, se daß unterhalb der geringstwertigen Stelle immerhir eine Leerstelle auftritt Auch hier wieder kann deshalb ein Koinzidenzsignai bereits dann erzeugt werden wenn 50% der programmierten Bewegung in dieser Koordinaten vollführt worden sind. Die Schaffung dei obenerwähnten Leerstellen, wie z. B. derjenigen auf der Leitern 400 und 402, bringt es weiterhin mit sich, daß eir maximales Abweichungssignal auf dem Leiter 604 füi große Abweichungen in diesen Koordinaten erzeug) werden kann. Würden diese Leerstellen fehlen, danr würden für die maximale Abweichung beispielsweise be der Ausfahrbewegung binäre Ziffern »1« auf sämtlicher der Leiter 51-510 auftreten, die dennoch lediglich zi einer Spannung von - 3 Volt auf dem Leiter 604 führer würden.
Die Programmierung des Manipulators mit dci niedrigsten Genauigkeit hat ferner Vorteile, falls di< Bewegung des Manipulatorarmes bzw, «greifers voi außerhalb des Geräts erzeugten Signalen abhängij gemacht werden soll. Es sei beispielsweise angenom men, daß der Manipulatorarm bei der Bewegung von Punkt 2 zum Punkt 3 in F i g= 3 einen externen Vorganj
abwarten soll. In diesem Falle muß die Steuerung des Armes re;htzeitig ein entsprechendes Signal empfangen, welches angibt, daß vor der Weiterbewegung ein Hindernis beiseitegeräumt worden ist welches zwischen den Punkten 2 und 3 durch die gestrichelte Linie 892 angedeutet ist In diesem Falle wurde bei der Einspeicherung der Daten des Punktes 2 der geringste Genauigkeitsgrad festgelegt und gleichzeitig ein Abwartesignal für diesen externen Vorgang eingegeben, welches gleichfalls in Form von zusätzlichen Bits auf der Speichertrommel gespeichert wurde. Ist der Manipulatorarm am Punkt 868 angelangt, so erfolgt bereits der Wechsel des Programmschrittes zu demjenigen für Punkt 3. wenn gleichzeitig das externe Freigabesignal auftritt welches anzeigt daß das Hindernis bei 892 beseitigt worden ist Daraufhin bewegt sich der Arm entlang der Bahn 872 ohne wesentliche Verminderung seiner Geschwindigkeit Tritt das letzterwähnte Signal nicht bereits auf, wenn der Arm im Punkt 868 angekommen ist was bedeutet, daß das Hindernis bei 892 noch vorhanden ist, so setzt der Arm lediglich seine Bewegung bis zum tatsächlichen Erreichen des Punktes 2 fort, wo er zur Ruhe kommt. Tritt daraufhin das bislang noch ausstehende Signal auf, so setzt sich der Arm wieder in Bewegung in Richtung auf Punkt 3. Das heißt, daß der Arm seine Bewegung zum Punkt 3 zum frühestmöglichen Zeitpunkt beginnt, gleichgültig wann dieser auftritt Dieser Arbeitsablauf ist besonders bedeutsam für den Fall, daß der Manipulator in Verbindung mit fortlaufend betriebenen Pressen oder dergleichen Verwendung findet, da da/in Synchronismus mit dem Preßvorgang dadurch erzielt werden kann, daß das Freigabesignal jedesmal dann auftritt, wenn der Pi eßstempel hochgefahren ist. Auf diese Weise kann ein auf die herkömmlichen Sicherheits-Pressensteuerung, beispielsweise unter Verwendung von Lichtschranken, zugeschnittener Arbeitsablauf erzielt werden.
Die Potentiometer 804 für die Einstellung des gewünschten Genauigkeitsgrades sind vorzugsweise, von außen zugänglich, in dem Steuerungskasten 42 ,,<, (Fig. 1) untergebracht Wird in den Manipulator eine Folge von Bewegungen mit dem geringsten Genauigkeitsgrad einprogrammiert, wie in Verbindung mit F i g. 3 beschrieben, so wird der Abgriff des Potentiometers 840 zunächst auf Massepotential eingestellt Dies bedeutet da3 das analoge Abweichungssignal auf dem Leiter 604 bis ganz auf Massepotential absinken muß, bis ein Koinzidenzsignal am Ausgang des Schaltkreises 840 erhalten wird. Daher wird der Manipulatorarm präzise beispielsweise bis zum Punkt 2 geführt, in ähnlicher Weise, wie wenn die Ausführung dieses Programmschrittes mit vollkommener Genauigkeit unter Verwendung des vollkommenen Koinzidenzsignals vorgeschrieben worden wäre. Nach Beobachtung des Bewegungsablaufes des Manipulatorarmes unter dieser Bedingung kann der Einsteller des Geräts während nachfolgender weiterer Arbeitsspiele das Potentiometer 804 so verstellen, daß am Abgriff höhere und höhere Spannungswerte auftreten, die letzten Endes ein künstliches Koinzidenzsignal bei immer größeren Abweichungen vom Punkt 2 ergeben. So kann der Einstelier den Punkt bestimmen, an welchem die gekrümmte Bewegung des Manipulatorarmes gemäß der Bahn 872 einsetzt, d. h. den Zei'.punkt, bei welchem der Programmschrittwechsel stattfindet Diese Einstellung des Potentiometers 804 wird routinemäßig vorgenommen, um die Bewegung des Manipulatorarmes den jeweiligen Umständen hinsichtlich Bahn und Last anzupassen, so daß im Rahmen weiterer Umstände, die für den Ablauf maßgebend sein mögen, die größtmögliche Bewegungsgeschwindigkeit erzielt wird. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß der Einsieller das Relais 738 von Hand bedienen kann, und zwar über einen Schalter auf der Bedienungstafel 44, so daß der Arm zunächst mit einer gewünschten niedrigen Geschwindigkeit fahren kann, um dem Einsteller Gelegenheit zur kritischen Überwachung des Bewegungsablaufes und entsprechender Einstellung des Potentiometers 804 zu geben.
Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:
1. Mit einer numerisch arbeitenden Programmsteuerung ausgerüsteter Manipulator, dessen — gegebenenfalls mit einem zusätzlich bewegbaren Greifer ausgerüsteter — Arm in verschiedenen Koordinaten beweglich ist, wozu die Programmsteuerung aus einem Programmspeicher Daten für jede Koordinate der einzelne Bewegungsabschnitte bestimmenden Endpositionen entnimmt und über Zwischenglieder einem Vcrgleicher vorgibt, der andererseits Signale von die tatsächlich gerade erzielte Position des Armes — und gegebenenfalls auch des Greifers — angebenden Positionsmeldern zugeführt erhält, daraus die Abweichung zwischen den Daten und den Signalen ermittelt, aus der jeweiligen Abweichung einen Steuerbefehl ableitet und diesen derart den Antrieben des Armes und gegebenenfalls des Greifers zuführt, daß die jeweils ermitteLic Abweichung gegen Null geht wobei in dem Programmspeicher mit den Daten für die Koordinaten zur Erzielung besonderer Bewegungsabläufe eine besondere Steuerungsart auslösende lusätzliche Bits gespeichert sein können, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Bits lumindest für die Endpositionen einer jeden Bewegung des Armes (50) bzw. des Greifers (78) eine vollkommene Beseitigung einer von dem Vergleicher (422) festgestellten Abweichung vorschreiben, lür zum Ablauf der Bewegung programmierte Zwischenpositionen jedoch bereits bei Erreichen einer vorbestimmten Restabweichung eine Fertig-■leldung zulassen, di<ß mit cjm Vergleicher (422) ein Digital-Analog-Umsetzer (456) verbunden ist, dessen Ausgangswert in üblicher Weise ein Maß für die Jeweils tatsächlich noch vorhandenen Abweichungen bildet, daß an den Digital-Analog-Umsetzer (456) wenigstens ein Koinzidenzschaltkreis (802, •40) mit gleichfalls analogem Ausgangswert angeschlossen ist dem durch die bei den Zwischenpositionen vorgegebenen zusätzlichen Bits z. B. über ein Potentiometer (804) eine Vorspannung vorgegebener Größe derart zuführbar ist, daß sein Ausgangswert bereits vorzeitig zu Null wird und damit ein »künstliches Koinzidenzsignal« ergibt, daß beide Ausgangswerte über ein ODER-Gatter (586) zur Abgabe der Fertigmeldung geführt sind und daß ein einziger Vergleicher (422), über Wähler (416, 446, 460) zyklisch gesteuert, die Daten und Signale Sämtlicher Bewegungskoordinaten zyklisch verarbeitet.
2. Manipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennieichnet, daß der Koinzidenzschaltkreis (802,840) an Seinem Ausgang einen aufladbaren Kondensator |832, 846) aufweist, der sich dann entlädt, wenn das ansonsten anliegende Spannungssignal während des ganzen Zyklus ausbleibt
3. Manipulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er zwei Koinzidenzschaltkreise f802, 840) zum Erhalt zweier wahlweise anstelle eines echten Koinzidenzsignals anwendbarer künstlicher Koinzidenzsignale für unterschiedliche maxi' male Abweichungen von den programmierten Zwischenpositionen aufweist.
4. Manipulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß einer (840) der Koinzidenzschaltkreise (802, 840) ein künstliches Koinzidenzsignal bereits dann erzeugt, wenn die Abweichung einen Wert im Bereich zwischen 25 und 50% der für den betreffenden Streckenabschnitt in Betracht kommenden Gesamtbewegung unterschreitet
5. Manipulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Vergleicher (422) stammenden Steuerbefehle den Steuermitteln (z.B. 472, 182, 72) für die einzelnen Bewegungskoordinaten als Analogwert zugeführt und dort jeweils gespeichert we; -den.
6. Manipulator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Ziffern der von dem Vergleicher (422) stammenden digitalen Steuerbefehle auf parallelen Leitern (51—513) erscheinen, daß der dem Vergleicher (422) nachgeschaltete Digital-Analog-Umsetzer (456) eine Kettenschaltung (Widerstände 590—596 etc.) aufweist, dessen einzelne Glieder mit je einem der parallelen Leiter in Verbindung stehen, und daß der daraus erhaltene Analogwert aus den Ausgangssignalen dieser Glieder durch eine Summierungsschaltung (632, 656—662) gewonnen wird.
7. Manipulator nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß Signale für die Erzeugung der künstlichen Koinzidenzsignale von einzelnen Gliedern der Kettenschaltung (590—596 etc.) abgegriffen werden.
8. Manipulator nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch allen Bewegungskoordinaten gemeinsame Funktionserzeugungsschaltungen (608, 612, 616, 620, 625, 628, 630), die dem analogen Steuerbefeht von einer bestimmten Abweichung ab eine einer gewünschten Verzögerung entsprechende Charakteristik geben.
9. Manipulator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Charakteristik eine solche ist, daß die Bewegung des Annes (50) bzw. Greifers (78) in jeder Bewegungskoordinate eine annähernd konstante Verzögerung erfährt
10. Manipulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeicnnet daß neben dem gemeinsamen Vergleicher (422) auch ein gemeinsamer, dem Vergleicher unmittelbar nachgeschalteter Digital-Analog-Umsetzer (456) für sämtliche Bewegungskoordinaten Verwendung findet.
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