DE2323113A1 - Programmgesteuerte manipulatoranordnung - Google Patents

Description

Patentanwalt 3. Mai 1973

Dipl.-Ing. G. W. ScbmiÄ . „ ^

8 München 5 ^{Mein Z}'^: Engelberger 130

Buttermelcherstraßß 19

Unimation, Inc., Bethel, Connecticut (V.St.A.)

Programmgesteuerte Manipulatoranordnung

Die Erfindung betrifft eine programmgesteuerte Manipulatoranordnung mit mindestens einem an einem Arm befindlichen und in mehreren Koordinaten beweglichen Greifer zur Aufnahme eines Gegenstandes, der in einer bestimmten, durch das Programm vorgegebenen Position des Greifers mit einem dazu passenden anderen Gegenstand vereinigt werden soll.

Verschiedenartige programmgesteuerte Manipulatoren fanden bislang dazu Verwendung, eine Serie von Bewegungen entlang einer vorbestimmten, programmierten Bahn zu vollführen, wobei ein Gegenstand an einer Zuführungsstelle aufgenommen, daraufhin einer Bearbeitungsstation, wie z.B. einer Stempel- oder Stempelgußmaschine, zugeführt und schließ-

309847/0476

lieh, nach erfolgter Bearbeitung, wieder aufgenommen und einer Ausgabestelle zugeführt werden mochte. Andere Manipulatoren dienten dazu, Gegenstände von einem laufenden Förderband aufzunehmen und, etwa auf einer Palette, zu stapeln. Noch andere Manipulatoren fanden dazu Verwendung, eine's oder mehrere Teile mit Hilfe eines Greifers mit einer Baugruppe zu vereinigen. Beispiele solcher Manipulatoren zeigen die US-Patentschriften 2 988 237, 3 283 918, 3 251 483, 3 306 442 und 3 503 527 sowie die britische Patentschrift 781 465.

In vielen Fällen muß der von dem Manipulator aufgenommene Gegenstand axial und/oder winkelmäßig gegenüber einem anderen Gegenstand ausgerichtet werden, um eine Vereinigung herbeizuführen. Wo z.B. ein Y/erkzeug in ein Spannfutter eingeführt werden soll, ist es erforderlich, hierzu eine ex^akte axiale Übereinstimmung herzustellen. Hinzukommen kann, daß etwa das Spannfutter eine Keilnut aufweist, die nur in einer bestimmten Winkelstellung einen entsprechenden Vorsprung des Werkzeugs aufzunehmen vermag.

In diesen und ähnlichen Fällen ist es nicht immer möglich, die Bewegung des Manipulators bzw. Greifers so genau zu programmieren, daß die verlangte Vereinigung einfach durch Verfahren des betreffenden Gegenstandes in die programmierte Position möglich ist. Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei einer programmgesteuerten Manipulatoranordnung der eingangs genannten Art Vorkehrungen dafür zu treffen, daß eine Vereinigung ineinanderpassender Gegenstände selbst dann erfolgen kann, wenn sie seitens der Manipulatoranordnung nicht von vorneherein eine sehr ex^akte gegenseitige Ausrichtung erfahren.

309847/0476

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest einer der beiden Gegenstände in der Weise nachgiebig gehalten ist, daß er der programmgemäß fortschreitenden Vereinigungsbewegung nach rückwärts auszuweichen vermag, daß auf den betreffenden Gegenstand eine in der Vereinigungsrichtung wirksame Vorspannkraft aufbringbar ist, die bestrebt ist, die beiden Gegenstände zusammenzuführen, und daß zumindest einer der Gegenstände während des Anliegens dieser Kraft eine zu der Vereinigungsrichtung normale Suchbewegung erfährt, durch welche die beiden Gegenstände jedenfalls einmal eine gegenseitige Lage einnehmen werden, in der sie unter der Einwirkung der Vorspannkraft ineinanderfinden.

Noch allgemeiner ist die Erfindung in einem Verfahren zur Vereinigung zweier ineinanderpassender Gegenstände zu sehen, welches sich dadurch kennzeichnet, daß man beide Gegenstände in der Vereinigungsrichtung bis zum Aneinanderstoßen gegeneinander führt, daß man daraufhin eine in der Vereinigungsrichtung wirksame Vorspannkraft auf sie ausübt und daß man währenddessen dem einen Gegenstand in Bezug auf den anderen normal zu der Vereinigungsrichtung eine Suchbewegung erteilt, in deren Verlauf die beiden Gegenstände unter der Einwirkung der Vorspannkraft ineinanderfinden werden.

Die Vorspannkraft wird gewöhnlich eine sich durch das Zurückweichen des betreffenden Gegenstandes aufbauende Federkraft sein. Die Suchbewegung kann die verschiedenste Form und Ursache haben. Je nach^dem, ob es sich nur um ein axiales Ineinanderfinden oder aber um die Herbeiführung einer bestimmten Winkelorientierung handelt, wird die Suchbeweggung gewöhnlich eine translatorische oder aber eine Drehbewegung sein. Sie kann auf die Programmsteuerung

309847/0476

der Manipulatoranordnung zurückgehen oder einen eigenen Urheber, wie z.B. einen an dem Greifer angeordneten Vibrator^ haben.

Zweckmäßige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der Figuren im einzelnen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht im wesentlichen eines der Erfindung entsprechend ausgerüsteten Manipulator-Greifers, teilweise im Schnitt,

Fig. IA ein Detail eines solchen Greifers in einer etwas abgewandelten Ausführungsform,

Fig. 2 eine Alternative zu der Anordnung nach Fig. 1 in entsprechender Darstellung,

Fig. 3 eine Steueranordnung, wie sie für den Betrieb der Anordnung nach Fig. 1 oder 2 in Betracht kommt,

Fig. 4 eine entsprechende Steueranordnung, die auch die Erzeugung einer Drehbewegung als Suchbewegung zuläßt ,

Fig. 5 noch eine weitere entsprechende Steueranordnung, bei der für die Erzeugung der Suchbewegung Teile der normalen Manipulatorsteuerung herangezogen werden,

Fig. 6 ein Schema einer Suchbewegung, wie sie mit der Steueranordnung nach Fig. 5 zu erhalten ist, und

Fig. 7 eine Tabelle, in welcher der BewegungsZuwachs in beiden Koordinaten der Suchbewegung nach Fig. 6 angegeben ist.

3 09847/0476

Fig. 1 zeigt den Greifer am Ende eines hydraulisch betätigten Manipulatorarmes, wie er im Grunde bereits aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 012 858 bekannt ist. Dieser Greifer ist damit programmgemäß in fünf verschiedenen Koordinaten oder Freiheitsgraden beweglich. Die einzelnen Bewegungen sind eine Schwenkbewegung des Armes als Ganzes um eine vertikale Achse, eine Auf- und Abbewegung des Armes, eine Aus- und Einfahrbewegung des Armes, der hierzu teleskopartig ausziehbar ist, eine Beugebewegung des Greifers um eine zu der Armachse normale Achse und eine Drehbewegung des Greifers um die Armachse.

Mit diesem Greifer ist ein davon aufgenommener Gegenstand entlang einer Bahn der Reihe nach in eine Anzahl von Positionen verfahrbar, die während eines Instruktionsvorganges in entsprechende Speichermittel der Manipulatorsteuerung einspeicherbar sind. Ist der Manipulator auf diese Weise instruiert worden, so vermag er im anschließenden Betrieb die betreffenden Positionen beliebige Male in der gleichen Reihenfolge anzufahren, so daß eine Vielzahl entsprechender Gegenstände von dem Greifer aufgenommen, der Reihe nach bestimmten Arbeitsstationen zugeführt und schließlich an einer bestimmten Stelle abgegeben werden kann.

Gemäß vorliegender Erfindung ist nun der Greifer, 20, des sonst herkömmlichen Manipulatorarmes in besonderer Weise ausgebildet. Wie üblich ist er an einem Flansch am Ende des drehbaren Armteiles 24 mit Schrauben 26 angebracht. Der Armteil 24 und damit auch der Greifer 20 sind, wie gesagt, entsprechend den fünf vorgenannten Be-

309847/0476

wegungskoordinaten beweglich. Hierzu gehören die Drehbewegung des Greifers, die hier mit dem Pfeil 28 angedeutet ist, und die Aus-Einfahrbewegung des Armes radial zu seiner vertikalen Schwenkachse gemäß Pfeil 30.

Der Greifer 20 weist ein erstes Gehäuse 32, das mittels Schrauben 26 starr mit dem Flansch 22 verbunden ist, sowie ein zweites Gehäuse 34 auf, das gegenüber dem Gehäuse 32 in Richtung des Pfeiles 30 verschiebbar,ist. Genauer gesagt wird das Gehäuse 34 von einer Stange 36 getragen, die längsverschiebbar in der Stirnwand 38 des Gehäuses 32 geführt ist und an ihrem Ende noch ein tellerartiges Führungsglied 40 trägt, das in einem zylindrischen Hohlraum 42 im Inneren des Gehäuses 32 gleitet. Dieses Führungsglied 40 wird von einer Wendeldruckfeder 46 gegen eine Schulter 44 vor der Stirnwand 38 des Gehäuses 32 gedrückt und trägt einen radial abstehenden Stift 48, der innerhalb eines Schlitzes 50 in dem Gehäuse 32 beweglich ist. Der Stift 48 steht in Eingriff mit dem Betätigungsglied 52 eines Endschalters 54 an einem Bock 56, der an dem Gehäuse 32 mittels Schrauben 58 angebracht ist.

Das Gehäuse 34 trägt eine Greifvorrichtung aus zwei einander gegenüberstehenden Fingern 60 und 62, die gegeneinander schwenkbar an der Stirnwand des Gehäuses 34 angelenkt und durch Kniehebelglieder 64 und 66 in Verbindung mit einer Kolbenstange 68 betätigbar sind. Die Kolbenstange 68 erstreckt sich durch die Stirnwand des Gehäuses 34 und steht mit einem pneumatisch betätigbaren Kolben in Verbindung, der in einem Zylinderraum 72 im Inneren des Gehäuses 34 gleitet. Diesem Zylinderraum wird Druckluft in Abhängigkeit von der Bewegung des Manipulatorarmes zu-

geführt, wie dies auch nach der obenerwähnten Offenlegungsschrift 2 012 858 der Fall ist.

98 4 7/047

Diese Druckluft verschiebt den Kolben 70 entgegen der Kraft einer Wendeldruckfeder 76 gegen die Stirnwand des Gehäuses 34. Hierdurch werden die beiden Finger 60 und gegeneinander geführt und vermögen irgendeinen gewünschten Gegenstand zu ergreifen. Selbstverständlich stellt die dargestellte Greifvorrichtung an dem beweglichen Gehäuse 34 nur eine Möglichkeit einer solchen Greifvorrichtung dar und kann im Bedarfsfall durch eine andere ersetzt werden.

Im dargestellten Beispiel hat der von den Fingern 60 und 62 aufgenommene Gegenstand, 78, einen zylindrischen Schaft sowie einen Kopf 80, und der letztere soll in eine dazu passende Öffnung 82 eines zweiten Gegenstandes, 84, eingesetzt werden. Der Gegenstand 84 kann z.B. aus dem Spannfutter einer Werkzeugmaschine bestehen, wobei dann der Kopf 80 der Kopf eines darin einzusetzenden Schneidwerkzeuges ist. Im gezeigten Fall ist die Öffnung 82 mit einer Keilnut 86 versehen, und entsprechend hat der Kopf 80 einen keilartigen Vorsprung 88, der vor dem Einsetzen in die Öffnung 82 mit der Keilnut 86 zur Deckung zu bringen ist. In vielen Fällen wird der Gegenstand 84 selbst drehbar und nach einem Arbeitsvorgang in einer beliebigen Winkelstellung stillsetzbar sein, so daß es nicht möglich ist, den Gegenstand 78 einfach bereits mit der erforderlichen Orientierung zu ergreifen. Selbstverständlich kommt auch eine Vielzahl anderer Gegenstände in Betracht. Diese können generell in zwei Arten eingeteilt werden, nämlich eine bei der es lediglich erforderlich ist, daß die in der Vereinigungsrichtung verlaufenden Achsen der beiden Gegenstände miteinander zum Fluchten gebracht werden, und eine andere, bei der darüberhinaus die Winkelorientierung übereinstimmen muß, wie dies in dem beschriebenen Beispiel mit der Keilnut 86 und dem Vorsprung 88 der Fall ist.

309847/0476

Jährend der meisten Operationen des Manipulators und im besonderen stets da, wo ein Einsetzen eines Gegenstandes in einen genau damit zusammenpassenden Gegenstand nicht erforderlich ist, ist es erwünscht, das Gehäuse 34 mit dem Gehäuse 32 starr zu verbinden, so daß entsprechend der programmierten Position des Manipulatorarmes eine genaue Positionierung des von dem Greifer erfaßten Gegenstandes erfolgen kann. Demgemäß ist das Gehäuse 32 mit einer konischen Stirnfläche 90 versehen, und eine ebensolche konische Stirnfläche 92 befindet sich an der Rückseite des Gehäuses 34. Zwischen die beiden somit einander gegenüberstehenden Flächen 90 und 92 sind radial zwei einander gegenüberstehende Keilstücke 94 und 96 unter Steuerung durch zugehörige Slektromagnete 93 und 100 einschiebbar. Der Magnet 98 ist an einer Verlängerung 102 des Bockes 56 angebracht, während der ?;Iagnet 100 von dem Außenschenkel 104 eines Bockes 106 getragen wird, der mit Schrauben 108 an dem Gehäuse 32 befestigt ist. Der Anker 110 des Magneten 98 trägt das Keilstück 94 und der Anker 112 des Magneten das Keilstück 96, und Wendeldruckfedern 114 und 116 sind dazu vorgesehen, bei Nichterregung der Magnete BS und die Keilstücke 94 und 96 zwischen die konischen Flächen und 92 zu treiben, um die beiden Gehäuse 32 und 34 hierdurch starr miteinander zu verbinden. Wenn das Gehäuse jedoch gegenüber dem Gehäuse 32 axial verschiebbar sein soll, werden die Keilstücke 94 und 96 von den Magneten und 100 zurückgezogen, so daß sie die in Fig. 1 gestrichelt eingezeichnete Position einnehmen, und fortan kann das Gehäuse 34 unter Überwindung der Kraft der Feder 46 gegen das Gehäuse 32 zurückgedrängt werden.

Wenn nun ein Gegenstand 78 von den Fingern 60 und 62 erfaßt und der Greifer 24 von dem Manipulatorarm in eine geeignete Position geführt wurde, in der er eine Bewegung in

309847/Ö476

Richtung des Pfeiles 30 erfahren kann, werden die beiden Magnete 98 und 100 erregt, um die Keilstücke 94 und 96 zurückzuziehen. Daraufhin wird der Greifer 20 in Sichtung des Pfeiles 30 gegen den Gegenstand 84 verfahren. Handelt es sich nun bei dem Gegenstand 73 um einen solchen, bei dem zum Einführen in den Gegenstand 34 lediglich ein Fluchten der Achsen erforderlich ist, so kann der Kopf 80 dabei . ohne weiteres in die Öffnung 32 eintreten, und eine Verschiebung des Gehäuses 34 gegenüber dem Gehäuse 32 kommt nicht zustande. Anders ist es bereits, wenn die Genauigkeit, mit welcher der Greifer durch den Manipulatorarm gegenüber dem Gegenstand 84 positioniert werden kann, nicht ausreichend ist, was leicht dann erst der Fall ist, wenn der Kopf 30 und die Öffnung 32 für einen engen Sitz gefertigt sind. Dann nämlich wird der Kopf 80 leicht an irgendeinem Punkt des Umfanges am Rand 120 der öffnung 82 anstossen, ohne in die Öffnung hineinzufinden, und das Gehäuse 34 kann der Axialbewegung des Armteils 24 in Richtung des Pfeiles 30 nicht mehr folgen, wenn dieser sich programmgemäß in die gestrichelt eingezeichnete Position 24a begibt, bei welcher der Kopf 30 an sich gänzlich von der Öffnung aufgenommen werden soll. In diesem Falle vermag nun das Führungsglied 40 in dem Gehäuse 32 zurückzuweichen, während die Feder 4G gespannt wird. Unterdessen verschwenkt der Stift 43 das Betätagungsglied 52 in die gestrichelte Position, wodurch der Schalter 54 betätigt wird. Dieser Schalter bewirkt, wie im einzelnen noch beschrieben wird, daß das Gehäuse 34 nun zusätzlich eine seitliche Bewegung, die sog. Suchbewegung, ausführt, durch welche der Kopf 30 unter der Kraft der Feder 46 in die öffnung 82 hineinfindet.

Diese zusätzliche Bewegung kann Schwingbewegung sein, wozu nach Fig. 1 ein pneumatischer Vibrator 122 an dem Gehäuse 34 angebracht ist, dem Druckluft durch einen Schlauch

- 10 -

3098 4 7/0476

124 unter Steuerung beispielsweise durch die Steueranordnung nach Fig. 3 zugeführt wird. Nach Betätigung des Vibrators entweicht diese Luft durch einen Auslaß 126.

Die in Fig. 3 dargestellte Steueranordnung schließt an eine solche an, wie sie auch nach der obengenannten Offenlegungsschrift 2 012 858 Verwendung findet. Nur der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß dabei für eine jede der fünf Bewegungskoordinaten des Manipulators Mittel zur Erzeugung eines Koinzidenzsignals aus sogenannten Bichtungssignalen für die Bewegungsrichtung in einer jeden Koordinate vorgesehen sind,, und daß alle diese Einzelkoinzidenzsignale einem UND-Gatter 574 zugeführt werden (zur Erleichterung des Verständnisses sind hier-, sov/eit möglich, die gleichen Bezugszahlen verwendet, wie in der erwähnten Offenlegungsschrift). Hat der Manipulatorarm bzw. -greifer in allen fünf Bewegungskoordinaten die dem jeweiligen Programmschritt entsprechende Position erreicht, so wird aus dem UND-Gatter 574 ein Ausgangssignal erhalten, das dem mit "Genauigkeit 1" bezeichneten Eingang eines ODEE-Gatters 586 zugeleitet wird. Das ODER-Gatter 586 hat zwei weitere Eingänge, mit "Genauigkeit 2" bzw. "Genauigkeit 3" bezeichnet, die sog. künstliche Koinzidenzsignale empfangen, wenn der Greifer sich einer im Programm vorgeschriebenen Position mit einem bestimmten Prozentsatz des dafür erforderlichen Weges genähert hat. Diese letzteren Eingänge werden jedoch nicht benötigt, solange nicht ein entsprechender Befehl beim Instruktionsvorgang eingegeben wurde, wie aus der obengenannten Offenlegungsschrift genauer hervorgeht.

Gemäß vorliegender Erfindung wird nun aber bei der Instruktion ein zusätzliches Steuersignal in Verbindung mt demjenigen Programmschritt aufgezeichnet, der die vollkommene Einführung des Kopfes SO in die Öffnung 82 in die in

- 11 -

309847/0476

Fig. 1 gestrichelt eingezeichnete Position 30a vorsieht. V:ie gesagt, wird der Kopf SO jedoch nicht in die Öffnung 32 hineinfinden, wenn keine vollständige Übereinstimmung der beiderseitigen Achsen vorliegt. Deshalb wird mit der Information über den betreffenden Programmschritt das erwähnte zusätzliche Steuersignal gelesen und über eine Leitung 130 einem UliD-Gatter 132 zugeleitet, von dem ein weiterer Eingang über eine Leitung 134 mit dem Ausgang des QDE?_t-Gatters 586 verbunden ist. Ein dritter Eingang dieses UITD-Gatters steht über eine Leitung 136 mit einem Schaltkontakt 54a des Endschalters 54 in Verbindung, der geöffnet ist, solange das Eetätigungsglied 52 die in Fig. 1 ausgezogen gezeichnete Position einnimmt, im geschlossenen Zustand jedoch ein Steuerpotential an diesen Eingang legt.

Stößt der Kopf SO an dem Rand 120 der öffnung 82 an und wird das Betätigungsglied 52 hierdurch in die in Fig. 1 gestrichelt angegebene Position geführt, so wird der Schaltkontakt 54a hierdurch geschlossen und das UND-Gatter 132 bereitgesetzt. Über die Leitung 134 trifft an dem UND-Gatter 132 ein Ausgangssignal des ODSR-Gatters 536 jedoch erst dann ein, wenn der Armteil 24 die Position 24a entsprechend der Sollposition 30a des Kopfes GO erreicht hat. Genauer gesagt gelangt mit dem Armteil'24 zunächst nur das Gehäuse 32 in die betreffende Position, während das Gehäuse 34 zurückweicht.

Treten nun bei dieser Position Eingangssignale an allen drei Eingängen des UND-Gatters 132 auf, so gibt dieses über die Leitung 138 ein Ausgangssignal an ein pneumatisches Heiais 140 ab, das hierdurch aufgesteuert wird, um dem pneumatischen Vibrator 122 über den Schlauch 124 Druckluft zuzuführen. Dies hat zur Folge, daß das Gehäuse 34 nun

- 12 -

309847/0476

eine Vibration erfährt, im Verlauf derer der Kopf 80 alle möglichen Stellungen innerhalb einer durch die Amplitude dieser Vibration bestimmten Zone einnimmt. Bei irgendeiner dieser Stellungen wird Übereinstimmung zwischen den Achsen des Kopfes 80 und der öffnung 82 bestehen, so daß dann die vorgespannte Feder 46 den Kopf bis zur Position 30a in die Öffnung 82 hineintreiben kann. Geschieht dies, so kehrt mit dem Stift 48 an dem Führungsglied 40 auch der Endschalter 54 in seine Ausgangsstellung zurück, bei der sein Schaltkontakt 54a geöffnet ist. Damit wiederum wird das pneumatische Relais 140 geschlossen und die Vibration des Gehäuses 34 erlischt.

Nach der vorgenannten Offenlegungsschrift findet das Ausgangssignal des ODER-Gatters 586 sogleich dazu Verwendung, den nächsten Programmschritt abzurufen, so daß der Manipulatorarm bzw. -greifer eine rasche, kontinuierliche Bewegung erfahren kann. Im vorliegenden Fall jedoch darf der Greifer verständlicherweise die betreffende Stellung nicht verlassen, ehe der Kopf 80 in die Öffnung 82 hineingefunden hat, obgleich er selbst bereits vorher die betreffende Stellung erreicht hat. Aus diesem Grunde weist der Endschalter 54 noch einen weiteren Schaltkontakt, 54b, auf, der normalerweise geschlossen ist und dabei über eine Leitung 142 ein Steuerpotential an einen Eingang eines auf das ODER-Gatter 586 folgenden UND-Gatters 780 legt. Wie in der vorgenannten Offenlegungsschrift beschrieben, empfängt dieses auch dort auftretende UND-Gatter 780 das Ausgangssignal des ODER-Gatters 586 neben einem oder mehreren weiteren Eingangssignalen von einer Leitung 781. Bei Fehlen des Einganges in Verbindung mit der Leitung 142 gibt es an seinem Ausgang ein Koinzidenzsignal ab, sobald an seinen übrigen Eingängen Signale eintreffen, um damit den nächsten Programmschritt abzurufen.

- 13 -

309847/0476

Beim Anstoßen des Kopfes 30 am Hand 120 der öffnung 32 jedoch wirddareh das dann zurückweichende Gehäuse 34 der Schaltkontakt 54b geöffnet noch ehe der Armteil 24 die Position 24a erreicht hat. Auf diese '»/eise wird das UliD-Gatter 730 daran gehindert, ein Koinzidenzsignal abzugeben, und es erfolgt noch kein Abruf des nächsten Prograramsehrittes. Damit verbleibt auch der Greifer in der betreffenden Position, während das Gehäuse 34 die Vibration erfährt, bis der Kopf 80 unter der Einwirkung der Feder 46 in die öffnung 82 hineinspringt. 1st dies geschehen, so schließt der Schaltkantakt 54b, wodurch das üiiD-Gatter 730 über die Leitung 142 aufgesteuert wird. Der damit abgerufene nächste Programmschritt wird vorge-' sehen, daß der Zylinderraum 72 entlüftet wird, so daß sich die Finger 60 und 62 von dem Gegenstand 78 lösen, während der übernächste Programmschritt gewöhnlich die Bückführung des Greifers in seine Ausgangsstellung beinhalten wird.

Obgleich die dem Gehäuse 34 mitgeteilte Vibration nicht sehr groß zu sein braucht, da die Achsen des Kopfes 80 und der öffnung 32 in der betreffenden Position des Greifers nur wenig voneinander abweichen werden, ist es doch erwünscht, diese Vibration von dem Manipulatorarm fernzuhalten. Dort nämlich könnte sie eine unbeabsichtigte Verstellung der für jede der fünf Bewegungskoordinaten vorgesehenen Istwert-Kodierer hervorrufen, so daß ein Verlust der Koinzidenz vorgetäuscht würde und eines oder mehrere Eingangssignale an dem UND-Gatter 574 verschwinden würden. Dies wieder hätte zur Folge, daß das über die Leitung 134 an dem UND-Gatter 132 bis dahin eintreffende Signal erlischt und die Vibration über das pneumatische Relais 140 vorzeitig unterbunden wird.

- 14 -

309847/0476

Aus diesem Grunde ist das Gehäuse 34 in dem Gehäuse 32 zweckmäßigerweise so- gelagert, daß es leichte Vibrationen vollführen kann_? ohne diese auf das Gehäuse 32 zu übertragen, line entsprechende Ausführung gibt Fig, IA an. Nach dieser Figur ist die Stange 36 innerhalb einer Lagerbohrung 150 in der Stirnwand 38 vermittels einer Anzahl I-förmige profilierter Dichtungsringe 152 gelagert, die in entsprechenden Ringnuten der Bohrung 150 liegen, und ebenso trägt das tellerförmige Führungsglied 40 einen solchen Dichtungsring 154 nach Art eines Kolbenringes, über den es sich erst an der Wand des Gehäuses 32 abstützt. Mit diesen Ringen, die freilich im vorliegenden Fall keine Dichtungsfunktion zu erfüllen haben, ist das Gehäuse 34 elastisch gegenüber dem Gehäuse 32 gelagert, so daß die ihm seitens des Vibrators 122 mitgeteilten Vibrationen im wesentlichen von dem Gehäuse 32 abgehalten werden. Die Elastizität der Ringe 152 und 154 ist zweekmäßigerweise eine solche, daß das Gehäuse 34 überkritisch gegenüber dem Gehäuse 32 mit den daran anschließenden Massen schwingt. Statt der gezeigten Lagerung mittels der Dichtungsringe 152 und 154 könnte selbstverständlich auch irgendeine andere schwingungsabsorbierende Lagerung oder Kupplung des Gehäuses 34 mit dem Gehäuse 32 gewählt werden.

Wie bereits erwähnt, müssen die Keilstücke 94 und 96 aus dem Bereich der konischen Flächen 90 und 92 entfernt werden, um eine Beweglichkeit des Gehäuses 34 gegenüber dem Gehäuse 32 herzustellen. Zu diesem Zweck wird bei der Instruktion des Manipulators zusammen mit dem betreffenden Programmschritt ein Steuersignal für die Magnete 93 und 100 aufgezeichnet. Dieses Signal gelangt über eine Leitung 160 an einen Magnetsteuerstromkreis 162, der einen geeigneten Speisestrom für die Magnete 98 und IQQ liefert.

- 15 -

309847/0476

Damit werden die beiden Magnete dann erregt, um die Keilstücke 94 und 96 zurückzuziehen, wenn der Kopf 80 des Gegenstandes 73 sich der Öffnung 32 nähert. Kommt es sodann zum Anstoßen des Kopfes an dem Rand 120 der öffnung 82, so ist das Gehäuse 34 frei, gegenüber dem Gehäuse 32 zurückzuweichen, während der Greifer in seine programmierte Position geführt wird. Ist der Kopf SO in die vorgesehene Position 80a gelangt und auf diese V/eise ein Koinzidenzsignal am Ausgang des UND-Gatters 780 erhalten worden, so wird der nächste Programmschritt abgerufen. Wenn mit diesem, wie üblich, kein Magnetsteuersignal aufgezeichnet ist, werden die Magnete 98 und 100 stromlos, und die Federn 110 und 112 treiben die Keilstücke 94 und 96 zwischen die konischen Flächen 90 und 92 zurück, so daß wiederum eine starre Verbindung zwischen den Gehäusen 34 und 32 zustandekommt .

Bei der vorausgehenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren 1 und 3 wurde zuletzt angenommen, daß die Keilnut 86 und der entsprechende Vorsprung 83 fehlen, so daß zur Vereinigung lediglich Übereinstimmung der Achsen der beiden miteinander zu vereinigenden Gegenstände erforderlich ist. Wenn nun aber eine solche Keilnut 86 und ein entsprechender Vorsprung 88 auftreten, ist zusätzlich die Herstellung einer übereinstimmenden Wirikelorientierung für die Vereinigung erforderlich. Es sei nun zunächst angenommen, daß der von den Fingern 60 und 62 erfaßte Gegenstand 78 gegenüber dem Gegenstand 84 eine beliebige Winkellage einnimmt, wie dies etwa dann der Fall ist, wenn ein drehfähiges Spannfutter für ein Werkzeug zu irgendeinem Zeitpunkt stillgesetzt wird.

Um nun die geeignete Winkelorientierung herzustellen, kann in Verbindung mit dem Greifer nach Fig. 1 oder IA

- 16 -

30984 7/0476

die Steueranordnung nach Fig. 4 Verwendung finden. Das dort gezeigte UND-Gatter 132 wirkt in der gleichen Yveise, wie zuvor beschrieben, indem es über die Leitung 138 ein Ausgangssignal liefert, wenn der Armteil 24 die Position 24a einnimmt und überdies der Endschalter 54 betätigt ist, so daß sein Schaltkontakt 54a geschlossen ist. Das auf der Leitung 13S erscheinende Signal findet nun aber dazu Verwendung, eine bistabile Kippschaltung 170 zu setzen, über die erst das pneumatische Beiais 140 aufgesteuert wird und der Vibrator 122 Druckluft erhält.

Ist nun die Herstellung einer gewissen Winkelorientierung der beiden miteinander zu vereinigenden Teile erforderlich, so sei angenommen, daß im Anschluß an den für die Position 24a vorgesehenen Programmschritt noch ein weiterer Programmschritt aufgezeichnet wurde. Desweiteren sei angenommen, daß der von den Fingern 60 und 62 ergriffene Gegenstand von diesen mit einer bestimmten Winkelorientierung des Vorsprunges 88 aufgenommen wurde und daß der Greifer bezüglich seiner möglichen Drehbewegung gegenüber dem Manipulatorarm eine Endstellung einnimmt. Wenn nun der Kopf 80 sich dem Gegenstand 84 nähert und an diesem anstößt, wird die Feder 46 gespannt und der Endschalter 54 betätigt, während der Vorsprung 88 irgendeine Winkelstellung gegenüber der Keilnut 86 einnimmt. Der nun folgende Programmschritt gleicht dem vorhergehenden mit der Ausnahme, daß er die Einnahme der entgegengesetzten Endstellung für die Greiferdrehbewegung vorsieht, die gewöhnlich auf etwas weniger als 360 begrenzt ist. Dementsprechend wird bei der Steueranordnung nach Fig. 4 das Ausgangssignal des ODER-Gatters 586, welches dann auftritt, wenn der Armteil 24 seine Position 24a einnimmt, über ein ODER-Gatter 172 dem UND-Gatter 780 zugeleitet, welche das für den Abruf des nächsten Programmschrittes maßgebende Koinzidenzsignal liefert.

- 17 -

309847/0476

Im Falle der Fig. 4 findet der zweite Schaltkontakt 54b des Endschalters 54 nicht zur Steuerung des UND-Gatters
7SO Verwendung, so daß dieses Gatter hierdurch nicht daran gehindert wird, ein über die Leitung 174 bei ihm eintreffendes Ausgangssignal aus dem ODER-Gatter 172 hindurchzulassen. Demgemäß tritt am Ausgang des UND-Gatters 780 ein den Abruf des folgenden Programmschrittes auslösendes Koinzidenzsignal auf, sobald sich der Armteil 24 mit dem
Gehäuse 32 in die Position 24a begeben hat. Dieser folgende Programmschritt ist derjenige, der eine Drehbewegung des Greifers in seine zweite Endstellung vorsieht. Mit ihm nurde das zusätzliche Steuersignal aufgezeichnet, das nun über die Leitung 130 zu dem UND-Gatter 132 gelangt. Da mit dem neuen Programmschritt eine Greiferdrehbewegung eingeleitet wird, erscheint nun über die Leitung 134 kein Eingangssignal mehr an dem UND-Gatter 132. Indessen bleibt die Kippschaltung 170 gesetzt.

Bei der nun folgenden Drehung des Greifers um die Armachse wird der Vorsprung 88 des Gegenstandes 78 entsprechend gedreht und findet schließlich irgendwann in die Keilnut SS. Ist dies der Fall, so schnellt der Kopf 80 unter
der Einwirkung der Feder 46 in seine vorgesehene Position 30a, und der Endschalter 54 kehrt in seine Ausgangsstellung zurück, bei der der Schaltkontakt 54a geöffnet ist.
Gleichzeitig schlißt der Schaltkontakt 54b und liefert
über eine Leitung 176 ein Bereitsetzungssignal an einen
von zwei Eingängen eines UND-Gatters 178. Der andere Eingang dieses UND-Gatters steht über eine Leitung 180 mit
dem Ausgang der Kippschaltung 170 in Verbindung. Da diese Kippschaltung seit dem Zeitpunkt noch gesetzt ist, zu dem sie über die Leitung 138 ein Ausgangssignal des UND-Gatters 132 erhalten hat, ist das UND-Gatter 173 hierdurch aufgesteuert und liefert ein Ausgangssignal, wenn der Vorsprung

- 18 -

309847/0476

88 in die Keilnut 36 hineinfindet, über eine Leitung 182 an den zweiten Eingang des QDER-Gatters 172. Dieses Signal gelangt von dort nun anstelle des Ausgangssignales aus dem ODER-Gatter 586 im vorausgehenden Programmschritt an das UND-Gatter 780, das somit ein Koinzidenzsignal für den Abruf des nächstfolgenden Programmschrittes liefert.

Es verdient Beachtung', daß der Abruf dieses Programmschrittes bereits in dem Augenblick erfolgt, wenn sich der Kopf 80 in die Position 80a begibt, nachdem der Vorsprung 88 in die Keilnut 86 gefunden hat, und nicht etwa erst, wenn die einprogrammierte Greiferdrehbewegung vollendet ist. Auch wird das UND-Gatter 178 nicht gesperrt, wenn die Kippschaltung 170 auf ein Ausgangssignal des UND-Gatters 132 hin gesetzt wird, da ein solches Signal nicht zustandekommt, bevor nicht der Armteil 24 die Position 24a einnimmt, und hat er diese Position erreicht, so hat der Schaltkontakt 54b bereits geöffnet, indem das Gehäuse 34 mit seinem Führungsglied 40 gegen den Druck der Feder 46 zurückgewichen ist. Auf diese V/eise kommt auf der Leitung 182 kein künstliches Koinzidenzsignal zustande aufgrund der Axialbewegung des Greifers bis zum Auftreffen des Kopfes 80 auf dem Rand 120 des Gegenstandes 84. Wur.-de der Kopf 80 jedoch so weit gedreht, daß der Vorsprung 88 in die Keilnut 86 hineinfindet, und der Kopf 80 die Position 00a erreicht, so erscheint auf die oben angegebene Art ein künstliches Koinzidenzsignal, durch das, wie gesagt, der nächste Programmschritt abgerufen wird, noch ehe die einprogrammierte Greiferdrehbewegung vollendet ist.

Der nun folgende Programmschritt sieht im allgemeinen vor, daß die Finger 60 und 62 den Gegenstand 78 freigeben. Bei der Sinspeicherung dieses Programmschrittes während des Instruktionsbetriebes wird kein zusätzliches Sfceuer-

- 19 -

984 7/04

signal eingegeben. Da damit auf der Leitung 130 kein Signal erscheint, liefert der Inverter 134 ein Signal an die Kippschaltung 170 durch welches diese zurückgestellt wird. Freilich könnte der betrachtete Programmschritt auch dazu dienen, den Hopf 30 noch weiter in den Gegenstand 34 hineinzutreiben.

Bei der Steueranordnung nach Fig. 4 dient der MagnetsteuerstroEikreis 162 dazu, auf ein aufgezeichnetes Magnetsteuersignal anzusprechen und die Elektromagnet 93 und 100 auf die vorausgehend angegebene Weise zu erregen, um das Gehäuse 34 freizugeben, so daS es unter Zusammendrücken der Feder 4G gegenüber dem Gehäuse 32 zurückweichen kann.

Ivie ersichtlich, kann auch in Verbindung mit der Steueranordnung nach Fig. 4 der pneumatische Vibarator 122 Verwendung finden. ISr arbeitet in diesem Fall wiederum so lange, bis der Kopf >0 in die Position 30a gefunden hat. Sobald der Schaltkontakt 54b jedoch wieder geschlossen ist und der nächste Programmschritt, abgerufen wird, wird der Vibrator durch Rückstellung der Kippschaltung 170 stillgesetzt.

In vielen Fällen ist es allerdings/erforderlich, die Achsen zweier miteinander zu vereinigender Gegenstände außerordentlich genau gegeneinander auszurichten, während es jedoch darauf ankommt, daß die beiden Gegenstände eine ganz bestimmte gegenseitige Winkelstellung einnehmen, um ineinanderzufinden. Dann kann der Vibrator 122 entfallen.

Die Druckfeder 46 soll stets möglichst nur eine geringe Kraft entfalten, um die Vibrations- oder Drehbewegung nicht zu behindern.

Die Steueranordnung nach Fig. 4 kann aber auch für ein

- 20 -

30984 770476

etwas anderes Vorgehen zur Vereinigung zweier ineinanderpassender Gegenstände Verwendung finden, die hierzu keiner besonderen Y.'inkelausrichtung bedürfen. Auch in diesem Fall entfällt der Vibrator 122, und stattdessen wird bei der Instruktion im Anschluß an denjenigen Programmschritt, der die Bewegung des Armteils 24 in die Position 24a herbeiführt, eine Anzahl Programmschritte aufgezeichnet. Diese beispielsweise 20 Programmschritte sehen eine Bewegung des Greifers und damit des Kopfes 80 in einer zur Piichtung des Pfeiles 30 normalen Ebene vor, so daß der Greifer damit als Ganzes in eine Anzahl nahe beieinanderliegender Positionen geführt wird, die sich um die eigentliche, Vereinigungsposition herumgruppieren (Pfeile 190 in Fig. 1). Auch auf diese Weise wird der Kopf 80 in einer bestimmten "Suchzone" herumgeführt, wobei er irgendwann einmal diejenige Position einnehmen wird, die für das Eindringen des Kopfes 80 in die öffnung 82 erforderlich ist.

Wenn in der zuletzt angegebenen Weise eine Anzahl von Programmschritten eine Bewegung innerhalb einer Suchzone vorsieht, bleibt die Kippschaltung 170 gesetzt, nachdem der Armteil 24 sich in die Position 24a begeben hat, und der erste der Programmschritte, die eine Herumführung des Greifers in der Suchzone vorsehen, wird durch Erzeugung eines Koinzidenzsignales am Ausgang des UND-Gatters 780 abgerufen. Sin jeder der beispielsweise 20 betreffenden Programmschritte wird von einem zusätzlichen Steuersignal begleitet, so daß die Kippschaltung 170 nicht zurückgestellt wird, ehe der auf diese 20 "Suchprogrammschritte" folgende Programmschritt abgerufen wird.

Durch den ersten der Suchprogrammschritte wird der Greifer 20 und mit ihm der Kopf 30 seitlich in diejenige Position verfahren, welche dieser Programmschritt vorsieht,

- 21 -

309847/0476

und beim Erreichen dieser Position wird von dem QDEH-Gatter 506 ein Ausgangssignal abgegeben und über das ODEE-Gatter 172 dem UND-Gatter 780 zugeführt. Da dieses letztere nicht gesperrt ist, gelangt damit sogleich ein Koinzidenzsignal zu den Programmspeichermitteln, so daß die Abrufung des nächsten Suchprogrammschrittes rasch erfolgt und damit auch die Suchbewegung rasch abläuft, ähnlich wie dies für das Gehäuse 34 unter Verwendung des Vibrators der Fall war.

Sobald der Kopf 30 während der Suchbewegung durch die Feder 46 in die Position 30a innerhalb der öffnung 32 gelangt ist, kehrt der Endschalter 54 in seine Ausgangsstellung zurück, womit sein Schaltkontakt 54b schließt. Damit gelangt über das ODER-Gatter 172 ein Eingangssignal an das UiiD-Gatter 7SO, das damit ein den Abruf des nächsten Programmsehrittes herbeiführendes Koinzidenzsignal abgibt. Da jedoch das Eindringen des Kopfes 80 in die öffnung 82 in der Hegel bereits vor Beendigung der durch die zwanzig Suchprogrammschritte vorgegebenen Suchbewegung erfolgt, ist es erwünscht, nach diesem Eindringen die Suchbewegung sogleich abzubrechen, schon damit die Finger 60 und 62 der Greifvorrichtung, die sich ja zunächst noch in Eingriff mit dem Gegenstand 73 befinden, nicht an diesem Gegenstand herumreißen, während dieser nun von dem Gegenstand 114. festgehalten wird. Aus diesem Grunde wird das Ausgangssignal des UND-Gatters 17β, das auf die obenbeschriebene Y/eise zustandekommt, desweiteren über eine Diode 192 auf den Ausgang 765 eines Kampenfunktionsgenerators 764 gegeben. Auch dieser ist im einzelnen in der obengenannten Offenlegungsschrift 2 012 858 beschrieben und dient dazu, an diesem Ausgang 765 ein Sperrsignal hervorzubringen, wenn die Antriebsmittel für die Bewegungskomponenten in den fünf Bewegungskoordinaten des Manipu-

- 22 -

309847/0476

lacors stillgesetzt werden sollen. Hierzu stellt der Ausgang 735 über Dioden 750, 752, 754, 756 und 75C wit dem Uiagang je eines "Jntfernungsscnaltkreises (Gervoverstärkei-s) für die betreffende Sewegungskonponente in Verbinduni-. Tritt an. den Ausgang 7G5 Iasseptential auf, so lie-

gen danii ^ auch die liingängs aller fünf IJritfernungsscnalt-I:reise an Lasse, womit die betreffenden Antriebsmittel stillgelegt sind. Dieses Anlegen des Massepotentials kann nunmehr aber auch über die Diode 192 erfolgen. Damit können die restlichen der beispielsweise 20 Suchprogrammsehritte nun in rascher "I^?Q.lge abgerufen werden, da das Signal auf der Leitung l--»2 verbleibt, bis die Kippschaltung 170 rückgestellt wurde, was durch den auf die 20 Suchpragrammsehritte unmittelbar folgenden Frograiiunschritt geschieht. Die restlichen Guchprograinmschritte werden also nicht mehr ausgeführt, da sogleich bei ihrem Abruf schon das nächste Signal auf dei* Leitung J.J2 erscheint, das wiederum zu einem künstlichen Koinzldenzsignal am Ausgang der Ul)'D-3chaltung 780 führt.

V/u r de η nun alle 20 Suc'hprogrammschritte sowie der nächste Programmschritt abgerufen, der mit keinem zusätzlichen Steuersignal verbunden ist, so "wird die"Kippschaltung 170 rückgestellt und hierdurch das IMB-Gatter 173 gesperrt. Hierdurch'erlischt auch das Signal aufder Leitung 132 und die Diode 192 wird nichtleitend, so daß die vorgenannten Sntfernungssehaltkreise in der Lage sind, den Llanipu- latorarm bzw. -greifer in die durch den nächsten Progranunschritt vorgeschriebene Position zu füaren. Die Sperrung der Entfernungsschaltkreise über die Diode 192 kann inv übrigen auch entfallen, wenn der Abruf der restlichen Suchprogrammschritte in sehr kurzer Zeit geschieht, da dann der Greifer oltfiejiin keine Zeit findet, den, davon vorgeschriebenen Bewegungen zu folgen,

- 23 -

BAD OR(GiNAL

In dem vorausgehenden Beispiel waren 20 Suchprogrammschritte vorgesehen für eine jede Position, in der zwei Gegenstände miteinander vereinigt Averden sollen. Y/enn nun aber eine solche Anzahl von Suchprogrammschritten in einem bestimmten Programm auftreten soll, muß der Programmspeicher des Manipulators eine entsprechend große Kapazität haben. Um dies zu vermeiden, ist in Verbindung mit den Figuren 5, 6 und 7 eine Anordnung zur Erzielung einer bestimmten Suchbewegung um die vorgegebene Vereinigungsachse beschrieben, die nicht von dem Programmspeicher des Manipulators Gebrauch macht und die stets dann Verwendung finden kann, wenn ein Programmschritt die betreffende Suchbewegung erforderlich macht.

Die in Fig. 5 wiedergegebene Anordnung ist in der Lage, eine Suchbewegung in Form einer rechteckigen Spirale zu erzeugen, die mit irgendeinem eine Vereinigungevorschreibenden Programmschritt des uanipulatorprogramms beginnt, bei dem das Gehäuse 34 zunächst gegenüber dem Gehäuse 32 zurückweicht, nachdem der Kopf 80 an dem Rad 120 des Gegenstandes 34 angestoßen ist. Diese Be\?egung, deren auf der vorgeschriebenen Vereinigungsachseliegende Anfangsposition mit 200 bezeichnet ist, ist in Fig. 6 dargestellt. Mit der Steueranordnung nach Fig. 5 wird der Greifer und damit der Kopf GO des davon aufgenommenen Gegenstandes von der Position 200 weg in Form einer sich erweiternden, rechteckigen Spirale herumgeführt, wobei die Zunahme der einzelnen geradlinigen Spiralenabschnitte und damit der Abstand der Spiralwindungen sich nach der Genauigkeit richtet, mit der die Achsen der beiden miteinander zu vereinigenden Gegenstände in Übereinstimmung gebracht werden müssen.

In dem betrachteten Beispiel ist angenommen, daß die

- 24 -

309847/0476

Vereinigungsachse horizontal verläuft, so daß Bewegungen des Greifers in Richtung der Armachse, die in den Figuren 6 und 7 mit "X" gekennzeichnet sind, und solche in vertikaler Richtung, die mit "Y" bezeichnet sind, ausreichen, um den Knopf 30 entlang der spiralförmigen Bahn zu führen, während in Richtung der Vereinigungsachse (Pfeil 30 in Fig. 1) keine Bewegung erfolgt.

In Fig. 1 entspricht die in der Spirale vorgesehene Auf-Ab-Bewegung der Richtung des Pfeiles 202, während zu der Zeichnungsebene normale Bewegungen des Kopfes 80, die somit senkrecht zur Richtung der Pfeile 30 und 202 verlaufen, als Schwenkbewegungen des Manipulatorarmes verwirklicht werden.

Die spiralförmige Bewegung nach Fig. 6 besteht nun aus einem ersten Abschnitt 204 in positiver X-Richtung, deren Länge willkürlich mit +1 angenommen sei. Der jeweilige Bewegungsabschnitt wird durch Eingabe einer Binärzahl in einen Binärzähler und Addierung oder Subtrahierung dieser Zahl zu bzw. von derjenigen Zahl gewonnen, die der Istwert-Kodierer für die Schwenkbewegung des Manipulatorarmes dann angibt, wenn der Greifer 20 seine der vorgegebenen Position 80a entsprechende Stellung einnimmt. Da dieser Kodierer beständig eine Binärzahl hervorbringt, die der tatsächlichen Position des Armes, also zunächst der Ausgangsposition 200 der spiralförmigen Bewegung, entspricht, braucht das Ausgangssignal des erwähnten Binärzählers einfach zu der von dem Kodierer angegebenen Zahl hinzuaddiert werden. Die daraus resultierende Zahl stellt für die Steuerung des Manipulators ein neues Befehlssignal dar, selbst wenn eigentlich kein solches, nämlich auf Grund eines neuen abgerufenen Programmschrittes, auftritt.

— 25 —

309847/0476

Im einzelnen bewegt sich der Greifer 20 nun zunächst in die Position 206. wenn nun bei Abschluß dieser Bewegung ein Koinzidenzsignal auftritt, tritt ein zweiter Uinärzilhler in !«"unktion, der einen Dewegungsabscnnitfc 2Ow von ßer Größe + 1 in positiver χ-dichtung, d.h. vertikaler dichtung, auslöst. Bei dieser Bewegung gelangt der Greifer in die Position 210, ohne daß es hierzu eines neuen Programmschrittes aus dem Manipulatorprogramm bedarf, während dieser Bewegung des Greifers von der Position 206 zur Position 210 verändert sich die für die X-I»ichtung maßgebende Zahl nicht. Wenn nun in den beiden Zählern für die Dewegungsabschnitte in X- und Y-llichtung abwechselnd andere Zahlen auftreten, die sich von Mal zu Mal um den Betrag 1 vergrößern, wobei gleichzeitig das Vorzeichen jedesmal umgekehrt wird, entsteht letztenendes die in Fig. G wiedergegebene Lahn. Wenn also im vorliegenden Beispiel nun als nächstes eine Bewegung mit dem Betrag -2 in X-Richvung vorgesehen ist, bewegt sich der Greifer mit dem Bewegun^sabschnitt 212 in die Position 214, während eine Eewegung in Y-Iiichtung unterbleibt. Als nächstes erfolgt ein iiewegungsabschnitt 216 mit dem Betrag -2 in Y-Hichtung, der in der Position 218 endet, usw.

In Fig. 7 sind die Beträge der aufeinanderfolgenden Bewegungsabschnitte tabellarisch festgehalten, und es ist ersichtlich, daß die Suchbewegung dadurch zustande kommt, daß in jeden der beiden Zähler für die X- bzw. die Y-Richtung nacheinander Beträge von +1, -2, +3, -4 usw. eingegeben werden, wobei die Eingabe in die beiden Zähler abwechselnd geschieht.

Die Steueranordnung nach Fig. 5 erlaubt es, die obenerwähnten, abwechselnd positiven und negativen Binärzahlen im Anschluß an das Anfahren der Position 200 zu erzeugen,

- 26 -

309847/0 476

die in Bezug auf den Armteil 24 der Position 24a entspricht. V/ie. bei den Ausführungen nach Fig. 3 und 4 wird mit dem betreffenden Programmschrxtt des Ilauptprogramms ein zusätzliches Steuersignal aufgezeichnet. Hat nun der Armteil die Position 24a erreicht und wurde die Feder 46 dabei gespannt, so erscheint auf der Leitung 134 ein Signal, weiches das UND-Gatter 132 öffnet, da infolge des zurückgewichenen Gehäuses 34 der üchaltkontakt 54a geschlossen ist. Das Ausgangssignal des UND-Gatters 132 gelangt über die Leitung 133 zu einer monostabilen Kippschaltung 230. Diese bringt daraufhin an ihrem Ausgang einen einzelnen Impuls hervor, der einer bistabilen Kippschaltung 232 zugeführt wird. Diese letztere dient dazu, die Impulse aus der Kippschaltung 230 abwechselnd auf eine oder die andere zweier Leitungen 234 und 236 zu geben, von denen die erstere zu einem nach dem Gray-Code arbeitenden 5-Bit-Zähler 238 führt, während die zweite mit dem Eingang eines ebensolchen Zählers 240 verbunden ist.

Die 1-Ausgänge aller fünf Stufen des Zählers 238 stehen mit den Eingängen Cl bis C5 eines eine Umwandlung des Gray-Codes in einen Binär-Code vornehmenden Code-Umsetzer 242 in einem Vergleicher 244 in Verbindung, von dem ein zweiter, ebensolcher Code-Umsetzer 246 mit den Ziffernausgängen El bis E13 des Istwert-Kodierers 326 für die Schwenkbewegung verbunden ist. V/ie im einzelnen in der Offenlegungsschrift 2 012 353 angegeben, liefert dieser letztere eine Binärzahl im Gray-Code entsprechend der jeweiligen absoluten Position des Manipulatorarmes in der Schwenkkoordinate. Da in dem hier dargestellten Fall der Zähler 233 nur für eine fünfstellige Zahl ausgelegt ist, die für eine Spirale (Fig. 6) mit fünf Windungen ausreicht, sind die Eingänge C6 bis C13 des Code-Umsetzers 242 einfach an Masse gelegt. Wenn jedoch eine Spirale mit noch mehr Windungen gewünscht

- 27 -

309847/0478

wird, kann der Zähler 238 durch einen solchen für eine größere Zahl ersetzt werden, dessen Stufenausgänge dann mit noch mehr Singängen des Code-Umsetzers 242 verbunden v/erden. Der in dem Vergleicher 244 enthaltene Volladdierer 243 vergleicht die aus dem Zähler 238 stammende Binärzahl mit derjenigen aus dem Kodierer 326 und bringt an seinen Ziffernausgängen 248* eine Gruppe von Digitalsignalen hervor, die der Summe der beiden miteinander verglichenen Binärzahlen entspricht.

Da die aufeinanderfolgenden Bewegungsabschnitte in der Schwenkkoordinate ebenso wie in der Auf-Ab-Koordinate jeweils abwechselnde Vorzeichen aufweisen sollen, ist es erforderlich, jede zweite aus dem Zähler 238 erhaltene Zahl von der Zahl aus dem Kodierer 326 abzuziehen. Aus der Tabelle in Fig. 7 ersieht man, daß alle negativen Zahlen gerade Zahlen sind, wohingegen alle positiven Zahlen ungerade sind. Folglich kann unter der Voraussetzung, daß in dem Zähler 233 eine Unterscheidung zwischen geraden und ungeraden Zahlen erfolgt und dazu ausgenützt wird, den Code-Umsetzer 242 entsprechend zu steuern, in dem Volladdierer 248 eine Subtraktion durch komplementäre Addition erfolgen, um die gewünschte Bewegung des Manipulatorarmes herbeizuführen.

Zu diesem Zweck sind mit den 1-Ausgängen der fünf Stufen des Zählers 238 exklusive ODER-Gatter 250, 252, 254 und 256 verbunden, und der Ausgang des letzten dieser ODER-Gatter, 256, steht mit dem Komplementäreingang 253 des Code-Umsetzers 242 in Verbindung. Dieser erhält damit jedesmal dann ein Signal, um das Komplement der betreffenden Zahl an den Volladdierer 243 zu liefern, wenn die Zahl eine gerade ist, während der Volladdierer im übrigen die Zahl selbst zugeführt erhält. So bringt also der Vergleicher 244 an seinen Zifferausgängen 243 eine Zahl hervor,

9 O

309847/0476

T/elche die Summe der Zahl aus dem Kodierer 326 und derjenigen aus dem Zähler 23S darstellt, wenn die letztere ungerade ist, bzw. die Differenz zwischen der Zahl aus dem Kodierer und dem Zähler, wenn die letztere gerade ist.

Ein ebensolcher Vergleicher, 260, ist dazu vorgesehen, die Zahl aus dem Zähler 240 mit einer solchen zu vergleichen, die dem Kodierer 314 für die Auf-Ab-Bewegung des Manipulatorarmes entstammt. Dazu werden die fünf Ziffern der Zahl aus dem Zähler 240 den fünf niedrigsten Eingängen Cl - C5 eines Code-Umsetzers 262 im Vergleicher '260 zugeführt, und exklusive ODEli-Gatter 264, 266,268 und 270 dienen dazu, am Ausgang des letzteren ein Signal hervorzubringen, das ähnlich wie das aus den exklusiven ODER-Gattern 250 - 256 stammende Signal für gerade und für ungerade Zahlen verschiedene Werte annimmt, um dieses dem komplementäreingang 272 des Code-Umsetzers 262 zuzuführen. Das im Gray-Code erscheinende Ausgangssignal des Kodierers 314 gelangt an einen Code-Umsetzer 274 des Vergleichers 260, und ein zu diesem gehöriger Volladdierer 276 bringt an seinen Ziffernausgängen 273 Signale entsprechend einer Binärzahl hervor, die der Summe der Zahlen aus dem Kodierer 314 und dem Zähler 240 entspricht, wenn die letztere ungerade ist, bzw. der Differenz der beiden Zahlen, wenn die Zahl aus dem Zähler gerade ist.

In der Steueranordnung des Manipulators nach der Offenlegungsschrift 2 012 858 findet ein Abfrageschalter dazu Verwendung, die einzelnen Kodierersignale mit den betreffenden Steuersignalen für die fünf Bewegungskoordinaten mit einem einzigen Vergleicher vergleichen zu können. 3ntsprechend ist auch bei der Steueranordnung nach Fig. 5, ein Abfrageschalter 416 dazu vorgesehen, die Kodiererausgangssignale der fünf Eewegungskoordxnaten des tianipula-

- 29 -

309847/0476

— _, Cf ^mm

tors susieich mit entsr>reeheiiden Steuersignaion sextons eines niclit dargestellten anderen Abfragesclialters einen gemeinsamen Vergleicher zuzuführen. Das Ausgangssignal dieses letzteren stellt ein Abweichungssignal dar, mit dem die Tntfernungsschaltkreise für die betreffenden Dewegungskomponenten angesteuert werden.

Da die Kodiererausgangssignale, wie erwähnt und der Gffenlegungsschrift 2 012 85G im einzelnen zu entnehmen, im Gray-Code vorliegen, ist es erforderlich, am Ausgang eines jeden der beiden Vergleicher 244 und 260 eine Ilückumwandlung in den Gray-Code vorzunehmen, so daß die beiden auf die angegebene Weise modifizierten Kodiererausgangssignale mit den Kodiererausganssignalen für die übrigen Bewegungskoordinaten über den Abfrageschalter 416 auf den gemeinsamen Vergleicher der Manipulatorsteuerung gegeben v/erden können. Deshalb sind die Ziffernausgänge 248 des Vergleichers 244 mit einem entsprechenden Code-Umsetzer 280 verbunden, dessen Ausgang an den Kontakt 414 des Abfrageschalters 416 gelegt ist, während die Ziffernausgänge 27S des Vergleichers 260 mit einem Code-Umsetzer 202 verbunden sind, dessen Ausgang an dem Kontakt 410 des Abfrageschalters 416 liegt.

Hat der Armteil 24 die Position 24a erreicht, so erscheint ein Ausgangssignal des UND-Gatters 132 auf der Leitung 138, das der monostabilen Kippschaltung 230 zugeführt wird. Diese liefert einen entsprechenden Impuls von vorgeschriebener Amplitude und Dauer an die bistabile Kippschaltung 232, die daraufhin über die Leitung 234 einen Steuerimpuls an den Zähler 233 abgibt. Entsprechend erscheint am Ausgang dieses Zählers die Zahl 1 im Gray-Code. Da diese Zahl eine ungerade Zahl ist, gelangt dabei kein Signal an den Komplementäreingang 258 des Codeumsetzers 242.

- 30 -

309847/0476

Nach Umwandlung in den Binärcode wird, sie somit unmittelbar dem Volladdierer 243 zugeführt, der sie zuderjenigen Zahl hinzuaddierb, die am Ausgang des Code-Umsetzers 246 erscheint und in Binärform die tatsächliche Position des IJanipulatorarmes in der Schwenkkoordinate angibt. Infolgedessen tritt nun am Ausgang des Vergleichers 244 eine Zahl auf, die in der letzten Stelle um 1 größer ist als die Zahl aus dem Code-Umsetzer 246, und der gemeinsame Vergleicher der Manipulatorsteuerung reagiert darauf durch Verfahren des Manipulatorarmes um eine Einheit in der positiven X-Richtung, wodurch dieser in die Position 206 (Fig. 6) gelangt, nachdem dies geschehen ist, liefert der Kodierer 326 für die Schwenkbewegung eine Zahl im Gray-Code, die um 1 in der letzten Stelle kleiner ist als die vorherige, da der Manipulatorarm ja stets in einer Richtung bewegt wird, die geeignet ist, das Abweichungssignal zu verkleinern. Da das Steuersignal und das durch den Vergleicher 244 modifizierte Signal aus dem Kodierer 326 nun gleich sind, bleibt der Ivlanipulatorarm in dieser ?/inkelstellung stehen, während er anschließend eine Bewegung um eine Einheit in Y-Hichtung, d.h. vertikaler Richtung, erfährt.

Hat der Zähler 238 einen Impuls empfangen und ist daraufhin in dem Vergleicher 244 ein modifiziertes Kodierersignal entstanden, so besteht also zunächst keine Koinzidenz mehr zwischen dem betreffenden Steuer- und Kodierersignal, und infolgedessen erlischt auch das zuvor auf der Leitung 134 aufgetretene Ausgangssignal des ODSR-Gatters 536. Hat sich der Manipulatorarm jedoch in die Position 206 begeben, so ist die Koinzidenz bezüglich der Schwenkbewegung wieder hergestellt, so daß erneut ein Signal auf der Leitung 134 erscheint. Dieses Signal passiert das UND-Gatter 132, da die Signale an den weiteren Eingängen

- 31 -

309847/0476

dieses U2^vID-Gatters nach wie vor auftreten. Infolgedessen wird die monostabile Kippschaltung 230 erneut angesteuert und liefert einen zweiten Impuls an die bistabile Kippschaltung 232. Letztere reagiert darauf durch Abgabe eines Ausgangsimpulses über die Leitung 236 an den Zähler 240, wodurch auch dieser Zähler nunmehr in der niedrigsten Stelle auf 1 zählt. Diese im Gray-Code vorliegende 1 im Zähler 240 wird in dem Vergleicher 260 auf die bei-eits in Verbindung mit dem Vergleicher 244 beschriebene Weise mit der ebenfalls im Gray-Code vorliegenden Zahl aus dem Kodierer 314 für die Auf-Ab-Bewegung verglichen mit dem Srgebnis, daß nunmehr ein modifiziertes Eodierersignal auf der Leitung 273 erscheint. Dieses letztere wird wiederum über den Abfrageschalter 416 dem gemeinsamen Vergleicher der IJanipubtorsteuerung zugeführt, aus dem ein Abweichungssignal hervorgeht, das bewirkt, daß sich der Llanipulatorarsi nunnehr in Y-llichtung um eine Einheit bewegt bis zur Position 210 nach Fig. 6, in v/elener das Abweichungssignal verschwunden ist. Y/ährend dieser Bewegung in der Y-Richtung bleibt dv.e Sahl in dem Cähler23C unverändert, da kein weiterer Inpuls über die Leitung 234 an diesen Zähler gelangt.

..rifft nun in eier Position 210 erneut ein Signal auf der Leitung 134 auf, wodurch die iiionostabile Kippschaltung 230 veranlaßt wird, einen weiteren Ausgangsimpuls zu liefern, so bringt die bistabile Kippschaltung 232 nun wiederum einen Impuls auf der Leitung 234 hervoi·, die zu dem Zähler 23C führt. In diesem Zähler erscheint daraufhin die Zahl 2 in Gray-Code. Diese Zahl muß nun aber von der Zahl aus dein Kodierer 326 abgezogen werden, wie anhand der Figuren G und 7 erklärt, da nun eine Bewegung in negativer '.I-r.icIitung bis su der Position 214 erfolgen soll. Die Zahl 2 in dem Zähler 23ΰ ist eine gerade Zahl, weshalb nun ein Signal an dem Komplementäreingang 25G des Codeumsetzers 242

- 32 -

309847/0476

erscheint, das bewirkt, daß dein Volladdierer 243 das Komplement der Zahl aus den Zähler 2CO zugeführt wird. Das daraus resultierende modifizierte Kodierersignal an den Ziffernausgängen 248' bewirkt eine Bewegung des llanipulatorarmes in negativer X-Ilichtung zu der Position 214.

Auf diese iveise also kOHUivc die spiralförmige Suchbewegung nach Fig. Q dadurch zustande, indem den Zählern 23;;. und 240 abwechselnd Impulse zugeführt werden und im Falle einer geraden in den Zählern auftretenden Zahl jedesmal das Komplement derselben verwendet wird. Zur Ausführung dieser Bewegung bedarf es nicht des Programmspeichers der Iv'anipulatorsteuerung und sie erfolgt erst, nachdem der Itlanipulatorarm seine durch das Programm vorgegebene Position erreicht hat. Im Verlaufe dieser Spiralbewegung kommt der Kopf 30 des von dem Greifer gehaltenen Gegenstandes 73 irgendwann einmal in praktisch exakte Übereinstimmung mit der Cffnung 82, worauf die vorgespannte Feder 46 bewirkt, daß er in die Cffnung 32 eindringt, um dort seine endgültige Position 80a einzunehmen. Danach soll eine weitere Spiralbewegung des Manipulatorarmes unterbleiben, d.h., daß die Zähler 233 und 240 zurückgestellt werden müssen, damit die gleiche spiralförmige Suchbewegung bei dem nächsten dafür in Betracht kommenden Programmschritt von neuem beginnen kann. Zu diesem Zweck wird das Ausgangssignal der monostabilen Kippschaltung 230 desweiteren dem Setzeingang einer bistabilen Kippschaltung 290 zugeführt, die damit gesetzt wird, wenn der erste Impuls am Ausgang der monostabilen Kippschaltung 230 erscheint und der Zähler 238 auf 1 zählt entsprechend der Position 206 in Fig. 6. Anschließend bleibt die bistabile Kippschaltung 290 gesetzt, bis der Kopf 80 in die öffnung 32 hineingefunden und dort seine endgültige Position 80a eingenommen hat. Dann nämlich wird hier ein dritter Schaltkontakt, 54c,- des Endschalters

- 33 -

309847/0476

BAD ORIGINAL

54 geschlossen, womit ein Freigabepotential über eine Leitung 292 zu einem UKD-Gatter 294 gelangt, dessen anderer Hingang über eine Leitung 296 das Ausgangssignal der bistabilen Kippschaltung 290 empfängt. Auf diese Weise öffnet das UITD-Gatter 294 in dem Augenblick, in dem der Kopf jO des Gegenstandes die Position 80a erreicht hat, unabhängig davon, in welcher Position der spiralförmigen Suchbewegung dies geschehen ist, und das Ausgangssignal des UUD-Gatters 294 gelangt über ein Verzögerungsglied 293 zurück zu dem Eückstelleingang der Kippschaltung 290, die damit rückgestellt wird. Gleichzeitig wird das Ausgangssignal des UND-Gatters 294 auch auf den einen Eingang des OD-R-Gatters 172 gegeben, dessen anderer Eingang das Ausgangssignal des ODER-Gatters 536 empfängt. Das Ausgangssignal des ODSP^-Gatters 172 gelangt wie zuletzt an einen Eingang des UND-Gatters 7SO. Dieses UND-Gatter wird jedoch gleichfalls von einem Signal gesteuert, das ihm über den normalerweise geschlossenen Schaltkontakt 54b des Endschalters 54 und eine Leitung 302 zugeführt wird. Der Schaltkontakt 5*4b wird bekanntlich geöffnet, wenn der Kopf 80 an dem Rand 120 der Öffnung 02 anstößt und die Feder 46 spannt. Demzufolge liefert das UITD-Gatter 780 noch kein Koinzidenzsignal solange die Suchbewegung des Manipulatorarmes nach Fig. 6 erfolgt, und ein neuer Programmschritt wird noch nicht abgerufen. Vielmehr werden die Steuersignale für die Posittion 24a des Armteils 24 in allen Bewegungskoordinaten aufrechterhalten, um diejenigen für die Schwenkbewegung sowie die Auf-Ab-Bewegung mit den auf die zuvor beschriebene T/eise modifizierten Kodierersxgnalen vergleichen zu können. Hat sich der Kopf 80 jedoch in die Position 30a begeben, und ist der Endschalter 54 damit in seine Ausgangsstellung zurückgekehrt, so schließt der Schaltkontakt 54b, und über die Leitung 302 erhält das UND-Gatter 730 ein Freigabesignal. Auf Grund dessen gibt

- 34 -

309847/0476

es nunmehr ein Koinzidenzsignal ab, mit dem der nächste Programmschritt abgerufen wird, wie dies im einzelnen in der Offenlegungsschrift 2 012 353 besehrieben ist.

Aus den obigen Darlegungen in Verbindung mit Fig. 5 geht hervor, daß die Abstände der einzelnen Spiralwindungen der Suchbewegung so klein sein können, wie dies der kleinsten von den Kodierern 326 und 314 au liefernden Zahl entspricht. Dabei kann die Spiralbewegung im Bedarfsfall auch mehr als drei Windungen aufweisen, wozu lediglich die Zähler 23£ und 240 mehr Stufen erhalten müssen.

riormalerweise wird eine Suchbewegung .von nur einer Spiralwindung um die Position 200 (Fig. 6) bereits ausreichen, um die Gegenstände 78 und 84 zu vereinigen. Falls erwünscht, kann zudem noch der pneumatische Vibrator 122 wiederum Verwendung finden, um der Spiralbwegung nach Fig. 6 noch eine Vibrationsbewegung zu überlagern. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, wird das zugehörige pneumatische Relais 140 in diesem Fall von Seiten der bistabilen Kippschaltung 290 gesteuert, wodurch die Vibration so lange anhält, wie die Kippschaltung 290 gesetzt bfeibt.

Desweiteren tritt in Fig. 5 wiederum der L'agnetsteuerstromkreis 162 auf, der auf ein im Programm aufgezeichnetes Steuersignal anspricht, um bei dem betreffenden Programmschritt die Keilstücke 94 und 96 aus der Bahn des Gehäuses 34 gegenüber dem Gehäuse 32 zu entfernen, wie im einzelnen bereits anhand der Figuren 3 und 4 beschrieben.

Selbstverständlich ist es auf ähnlich einfache ",/eise, wie anhand der Figuren 5 bis 7 beschrieben, eine andersartige, beispielsweise eine mäanderförmige oder eine sternförmige mittels Sählern zu erzeugen.

- 35 -

309847/0476

"ei allen bisher beschriebenen ^eispielon ist das Ge-I?. au se 3£ mit der Greifvorrichtung gegenüber den Gehäuse ί 2 ties Greifers gleit fähig gelagert, und es Ist eine Feder 40 vorgesehen, die bein: Zurückweichen des Gehäuses 34 gespannt wird, um die erforderliche Kraft für die Zusammenführung der beiden miteinander zu vereinigenden Teile zu liefern, trenn diese in der dazu erforderlichen Weise gc-jene inander ausgerichtet sind. Jine jede dei* äteueranoi'dnuiigen nach den Figuren 3, ί und 5 kann jedoch ebensogut auch für eine abgehandelte Ausführung Verwendung finden, wie sio in I^?ig. 2 dargestellt ist. In diesem JTaIl ist ('.ie Greifvorrichtung η it dein Gegenstand 7C in der r.blichen

nun '..eise fest an dem Ilanipulatorarn angebracht, während/der aadei'e Gegenstand in der .Sinführungsrichtung fedei^belastet iet. Ilacli Fig. 2 dienen die Finger 60a und 62a der betreffenden Greif voi-richcung wiederum dazu, den Gegenstand 7C an seinem Scäaft zu fassen und ihn in der Zinführungsrichtung (Pfeil 30a) zu bewegen. Der Gegenstand G4a jedoch, der den Kopf ZO des Gegenstandes 7C aufnehmen soll, hier gewöhnlich ein Drehteil, ist in ein Futter 310 eingespannt, das seinerseits gleitfähig in einem festen Teil 312 gelagert ist. Durch eine V.'endeldruckfeder 316 wird es normalerweise an einem stirnseitigen Anschlag 314^f gehalten. Ein Endschalter 54a^f, der in jeder Hinsicht dem Endschalter 54 aus Fig. 1 entspricht, befindet sich auf einen Bock 313 an dem Teil 312, und das Betätigungsglied 52a dieses Endschalters liegt an der rückseitigen Stirnfläche des Futters 310 an.

Stößt in diesem Beispiel der Kopf 30 im Laufe der Bewegung des Greifers in P.ichtung des Pfeiles 30a an dem Rand 120a des Gegenstandes C4a an, so setzt er seine Bewegung fort bis zur Erlangung seiner programmierten Position, wohingegen das Futter 310 mit dem Gegenstand 34 unter Spannung der ITedei· 313 in die gestrichelt eingezeichnete Stellung 310a

— OO —

309847/0476

ausweicht. Unterdessen wird auch das Eetätigungsglied 52a des Endschalters 54a* in die gestrichelt angegebene Position geführt, wodurch dieser 'Jnclschalter in gleicher I^eise betätigt wird, wie der Endschalter 54 im Beispiel der Fig. 1. Die Feder 316 liefert fortan eine Vorspannlcraft, die, wie vordem die Feder 46, bestrebt ist, die beiden Gegenstände zusammenzuführen, nachdem der Kopf 30 seine im Programm vorgesehene Endstellung erreicht hat, kann irgendeine der Gteueranordnungen nach Fig. 3, 4 oder 5 dazu Verwendung finden, den Kopf SO gegenüber dem Gegenstand 84a zu bewegen bzw. zu drehen, bis die Gegenstände ineinanderfinden. Ist die betreffende Stellung erreicht, so treibt die Feder 316 das Futter 310 gegen den Anschlag 314 zurück, während der Kopf 30 in die Öffnung des Gegenstandes 84a eintritt. Im vorliegenden Fall weicht also der Gegenstand 84a der unbeirrt fortgesetzten Bewegung des Gegenstandes 73 aus, bis dieser seine programmgemäße Endstellung erreicht hat, wohingegen im Beispiel der Fig. 1 lediglich der Greifer selbst, d.h. dessen Gehäuse 32, von vorneherein in die programmgemäße Endstellung gelangt, während der Gegenstand 70 mit dem Gehäuse 34 hinter der betreffenden Eewegung zurückbleibt.

Der pneumatische Vibrator 122 nach Fig. 1 kann im Beispiel der Fig. 2 bei Bedarf entweder an dem Greifer oder aber an dem Futter 310 vorgesehen sein. Wichtig ist nur, daß die beiden Gegenstände 78 und 84a hierdurch eine gegenseitige Bewegung erfahren, in deren Verlauf sie unter der Einwirkung der Feder 316 ineinanderfinden.

'während in allen so weit beschriebenen Beispielen einer der beiden miteinander zu vereinigenden Gegenstände stets festgehalten und der andere diesem gegenüber bewegt wurde, liegt es auch im Rahmen der Srfindung, beide Gegenstände

- 37 -

309847/0476

durch programmgesteuerte Γ. anipulatoreii y,u halten, üiner dersoibsn kann dann entsprechend programmiert sein, ua den von iiin gehaltenen Gegenstand so lange in einex* bestimmten Position festzuhalten, bis der andere I.Ianipulator den zv;excen Gegenstand damit zusammengeführt und vereinigt hat, auf eine V/eise, v/ie sie zuvor beschrieben v/urde. So könnte im Beispiel der Fig. 1 der Gegenstand 24 von den Fingern eines her'xöMmlichen IJanipulators gehalten und der gezeigten rcc.ltlon sugefühx-t v/erden, v/ährend sich der Greifer 20 an einen anderen, evfindungsgemäßen Ilanipulator befindet, der auf die bereits beschriebene .,'eise arbeiten kann. Für den Fall der Fig. 2 könnte der Gegenstand 84a von den Fingern UO und 62 des Greifers 20 atxs Fig. 1 gehalten sein, während der Gerjenstand GO von den Fingern GOa und 62a eines herkömmlichen zweiten Manipulators gehalten wird. Auch kann bezüglich eines jeden der vorausgehend beschriebenen beweglichen Teile eine kinematische Umkehr vorgesehen sein.

Y/enn die beiden Gegenstände so oder so von zwei getrennten i'anipulatoren gehalten und in gegenüberliegende Positionen auf einer gemeinsamen, nämlich dex' Yereinigungsachse, gebracht v/erden sollen, hängt die Genauigkeit, mit der die Gegenstände normalerweise gegeneinander ausgerichtet werden von eier Positionsgenauigkeit beider ITanipulatoren ab. Infolodessen ist bei einer solchen Llanipulatoranordnung die Herstellung einer genauen gegenseitigen Ausrichtung dieser Gegenstiinde umso problematischer, wodurch die Erfindung hier noch aa Bedeutung gewinnt.

Patentansprüche - 3S -

309847/0476

Claims (1)

1. 3. Kai 1973 23231 Anm.: ünimation Ine. Hein Z.: 3ngelberger

   Patentansprüche

   / 1.] Verfahren zur Vereinigung zweier ineinanderpassender V J Gegenstände, dadurch gekennzeichnet , daß man'beide Gegenstände in der Vereinigungsrichtung bis zum Aneinanderstoßen gegeneinanderführt, daß man daraufhin eine in der Vereinigungsrichfcting wirksame Vorspannkraft auf sie ausübt und daß man währenddessen dem einen Gegenstand in Bezug auf den anderen normal zu der Vereinigungsrichtung eine Suchbewegung erteilt, in deren Verlauf die beiden Gegenstände unter der Einwirkung der Vorspannkraft ineinanderfinden werden.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Suchbewegung zumindest teilweise eine Vibrationsbewegung ist.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet , daß die Suchbewegung zumindest teilweise eine Spiralbewegung oder eine sonstige programmgesteuerte Bewegung ist.

   4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Suchbewegung zumindest teilweise eine Drehbewegung ist.

   5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Suchbewegung sogleich nach dem Ineinanderfinden der beiden Gegenstände beendet wird.

   G. Programmgesteuerte l.Ianipulatoranordnung mit mindestens

   - 39 -

   309847/0476

   einem an einem Arm befindlichen und in mehreren Koordinaten beweglichen Greifer zur Aufnahme eines Gegenstandes, der in einer bestimmten, durch das Programm vorgegebenen Position des Greifers mit einem dazu passenden anderen Gegenstand vereinigt v/erden soll, dadurch g e ■ kennzeichnet , daß zumindest einer (73/Fig. 1) der beiden Gegenstände (72, 34) in der Weise nachgiebig gehalten ist, daß er der programmgemäß fortschreitenden Vereinigungsbewegung nach rückwärts auszuweichen vermag, daß auf den betreffenden Gegenstand eine in der Vereinigungsrichtung (Pfeil 30) wirksame Vorspannkraft aufbringbar ist, die bestrebt ist, die beiden Gegenstände zusammenzuführen, und daß zumindest einer der Gegenstände (73/Fig. 1) während des Anliegens dieser Kraft eine zu der Vereinigungsrichtung normale Suchbewegung erfährt, durch welche die beiden Gegenstände jedenfalls einmal eine gegenseitige Lage einnehmen werden, in der sie unter der Einwirkung der Vorspannkraft ineinanderfinden.

   7. IJanipulatoranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Halterung (20/Fig. Ij 310, 312/Fig. 2) des ausweichfähigen Gegenstandes (78/ Fig. Ij 84a/Fig. 2) zweiteilig ausgebildet ist und der dem Gegenstand benachbarte Teil (34 bzw. 310) in dem anderen (32 bzw. 312) in Richtung der' Vereinigungsbewegung verschiebbar geführt ist.

   0. Llanipulatoranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorspannkraft einer sich an den beiden Teilen (32, 34 bzw. 312, 310) der Halterung abstützenden Feder, vorzugsweise T/endeldruckfeder (46 jzw. 316), entstammt.

   9. Ilanipulatoranordnung nach einem der Ansprüche 6 bis S,

   - 40 -

   30984 7/0476

   dadurch gekennzeichnet , daß durch die Relativbewegung zwischen den beiden Teilen (32, 34 bzv/. 312, 310) der Halterung ein Schalter (54j 54a^f) steuerbar ist, der seinerseits Anfang und Ende der Suchbewegung steuert.

   10. Manipulatoranordnung nach einem der Ansprüche 6 bis S, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Teile (32, 34) der Halterung (20/Fig. 1) v/ährend nicht für eine Vereinigung in Betracht kommender Zeiträume gegeneinander blockierbar sind.

   11. iuanipulatoranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß beide Teile (32, 34) der Halterung(20) einander gegenüberstehende Keilfläciien (90, 92) aufweisen, zwischen die zur Blockierung entsprechende Keilstücke (94, S6) einführbar sind.

   12. Iianipulatoranordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Blockierung normalerweise besteht und durch ein mit dem betreffenden Frogrammschritt auftretendes zusätzliches Steuersignal aufhebbar ist.

   13. Manipulatoranordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß an der Halterung (20) eines der beiden Gegenstände (78) ein Vibrator (122) angeordnet ist.

   14. Manipulatoranordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß der mit dem Vibrator (122) gekuppelte Teil (34) gegenüber der restlichen Manipulatoranordnung (32, 24 etc.) vibrationsisoliert ist (Fig. IA). - 41 -

   309347/0478

   15. ilanipulatoranordiiunc nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch ge kennzeichnet , daß die betreffende Halterung mit dem Greifer (20) der Ilanipulatoranordnung identisch ist.

   IG. iranipulatoranordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß der Greifer (23) zur Vollführung zumindest eines Teiles der Suehbev/egung programmgesteuert ist.

   17. LIanipulatoranordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß sie eigene Programmspeichermittel (23G, 244j 240, 2GO) für die Suchbewegung aufweist.

   1^.. Hanipulatoranordnung nach Anspruch 17, bei der die normale Programmsteuerung aufgrund eines Sollwert-Zlstwert-Vergleiches in einer jeden der Bewegungskoordinaten erfolgt, aus dem ein für die Betätigung der Antriebsmittel maßgebliches Abweichungssignal gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet , daß die Programmspeiehermittel für die Suchbewegung aus Einrichtungen (230, 244; 240, 260) zum Verändern der Istwerte in den für die Suchbewegung in Betracht kommenden Bewegungskoordxnaten bestehen.

   19. Manipulatoranordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtungen zum Verändern der Istwerte im wesentlichen aus Vergleichern (244, 260) in Verbindung mit Zählern (238, 240) bestehen.

   20. Manipulatoranordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet , daß der betreffende Programmschritt zur Einleitung einer Drehbewegung als Suchbewegung ein zusätzliches Steuersignal aufweist.

   - 42 -

   309847/0476

   21. Manipulatoranordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, bei der einzelne Programmschritte nach Durchführung des vorhergehenden Programtnschrittes durch ein Koinziäenzsignal abgerufen werden, dadurch ge kennzeich net, daß die Abgabe des Koinzidenzsignals so lange unterdrückt wird, wie die Suchbewegung andauert.

   22. Manipulatoranordnung nach Anspruch 9 und 21, dadurch gekennzeichnet , daß die Unterdrückung des Koinzidenzsignals vermittels des seitens der Halterung (20/Pig. Ij 310, 312/Fig. 2) gesteuerten Schalters (54 bzw. 54a^f) erfolgt.

   23. Manipulatoranordnung nach einem der Ansprüche6 bis 22, dadurch gekennzeichnet , daß die Halterung eines der beiden Gegenstände (34/I?ig. 1) aus dem Greifer eines herkömmlichen Manipulators besteht.

   309 847/0476