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操作设备的调节装置、操作设备、成型设备和操作设备的调节方法

摘要

本发明涉及一种用于操作设备的调节装置,具有:存储介质;处理器;输出信号的输出端;和获得操作设备的信号的输入端,在达到极限值时,能够由调节装置确定等待阶段的终结,等待阶段在对安装在操作臂的臂端上的臂端工具进行操作之前并且用于让操作设备的操作臂的臂端的振动衰减,通过输入端获得的信号代表操作臂的臂端的动力学参数,极限值对应于存储在存储介质中的确定的动力学参数,输入的信号能由调节装置的比较单元与极限值相比较并在达到极限值时能确定等待阶段的终结,或者在存储介质中存储臂端的多个分别具有动力学参数的变化曲线的振动配置文件,根据所述变化曲线能确定对应于时间极限的极限值并在达到极限值时能确定等待阶段的终结。

著录项

  • 公开/公告号CN107953525A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2018-04-24

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 恩格尔奥地利有限公司;

    申请/专利号CN201710971860.3

  • 发明设计人 W·赫格林格尔;

    申请日2017-10-18

  • 分类号

  • 代理机构中国国际贸易促进委员会专利商标事务所;

  • 代理人俄旨淳

  • 地址 奥地利施韦特贝格

  • 入库时间 2023-06-19 05:10:38

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2019-08-16

    授权

    授权

  • 2018-05-18

    实质审查的生效 IPC(主分类):B29C45/42 申请日:20171018

    实质审查的生效

  • 2018-04-24

    公开

    公开

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于操作设备的调节装置,所述调节装置具有:存储介质、处理器、用于输出信号的输出端和用于获得操作设备的信号的输入端,其中,在达到一个极限值时,能够由所述调节装置确定等待阶段的终结,等待阶段在对安装在操作设备的操作臂的臂末端上的末端工具进行操作之前并且用于让操作设备的操作臂的臂末端的振动衰减。本发明还涉及一种用于成型机的操作设备,所述操作设备具有:操作臂,所述操作臂具有臂末端;安装在操作臂上的末端工具,用于操纵成形件或半成品;至少一个用于操作臂的驱动装置;以及所述调节装置。此外,本发明还涉及一种成型设备,所述成型设备具有成型机和所述操作设备。

背景技术

在自动化技术领域多年以来就已经在使用多种类型的机器,这些机器能够在制造物体时将各种不同的物品从一个位置带到另一个位置。为此,非常常见的是,使用机械手或所谓的操作设备。这种操作设备多数固定地锚定在车间中的固定位置处并且具有至少一个操作臂,利用所述操作臂能够执行空间运动。为此,操作设备具有多个线性(通常用X、Y和Z来表示)和/或旋转(通常用A、B和C来表示)的运动轴。对于操作臂,一个特殊的区域是操作臂的末端(即线性的XYZ轴的端部),所述末端下面称为臂末端。有时也使用术语ABC末端,此时是指跟随臂末端的旋转轴(ABC)的末端。在所述臂末端上多数设置操纵机或接纳头(下面称为末端工具)。所述操纵机或接纳头具有与要移动的物体或与要执行的工艺过程相适配的操纵元件(例如抓具、吸头、磁体等)。对于要执行的工艺过程,接纳头/工具的顶端的位置和/或定向特别重要并且被称为工具中心点(TCP)。操作设备的简单的实施形式仅具有线性轴或气动的旋转轴,所述线性轴或旋转轴通常仅能占据两个通过气动致动器预先规定的两个位置。也存在气动的旋转轴和步进电机式的旋转轴的混合方案,在这种简单的操作设备中,臂末端也称作TCP,充分已知的是,抓具位置与此不同。下面不对臂末端、ABC末端和工具中心点进行更为具体的区分,而是作为同义词使用臂末端。

不仅是在成型机、注塑机或压铸机中制造成形件时,存在这样的情况,由操作设备执行的运动的速度应尽可能高,以便对于每个所制造的单件实现尽可能短的生产时间。但操作臂运动越快以及操作臂伸出的距离越长(或者说,臂末端走过的路程越长),则在到达要操纵的物体或到达要执行的工艺过程的位置时在进行强烈制动时臂末端的衰减振动运动就越强。

出于这个原因,已经进行了各种尝试来对衰减振动特性进行有利的影响或优化。对此,例如可以参考DE 10 2009 040 434 A1,该文献给出一种用于注塑机的操作部件,所述操作部件具有主动的阻尼件。其中特别是涉及,允许实现精确和快速的定位并且由此允许实现较短的循环时间,但同时还使得操作设备的振动最小化。通过至少近似地利用数学模型来描述操作设备的至少一个活动部件的弹性特性来对所述弹性特性予以考虑,并且根据所述模型来改变或产生端部件的理论轨道,由此来减小端部件的位置与原始预先规定的理论位置的弹性或动力学偏差,并避免或至少减轻所激励的振动。换而言之,通过来对理论轨道采取符合目的的影响措施,减轻所出现的振动。

EP 1 920 892 B1以类似的方式给出一种机械手控制装置,其中对机械手和一个部件的动力学特性予以考虑。为此,建立一个第一分模型和一个第二分模型。特别是存在模型化的弹簧缓冲元件,所述弹簧缓冲元件分别分配给其中一个分模型。这涉及这样的情况,即,机械手和固定在机械手上的部件例如由于撞击发生振动并且利用测量技术对衰减振动进行观察。衰减振动过程这里被模型化。由此又确定一个信号,该信号对应于该轴在衰减振动期间特别是作为时间的函数在多个离散的时刻的角度。通过使误差最小化,确定总系统的振动频率和由此得出的刚度。作为测量装置,例如可以举出转子法兰上的加速度传感器或观测转子的所谓工具中心点(TCP)的相机系统。备选地,衰减振动过程也可以利用设置在电动驱动装置上的位置传感器或通过分析驱动装置的电流来观测。这个衰减振动过程此时作为关于离散时间的时间函数形成一个信号。由此,尽管是对衰减振动进行观察,但没有由此直接对转子进程进行影响以便缩短生产时间。

关于缩短循环时间的问题还在EP 2 560 802 B1中有所涉及,但在该文献中不涉及操作臂的衰减振动特性。而是在用自动操作设备从注塑机中取出注塑物品时涉及对模具位置的识别。根据信号发生器的信号的一个沿,在每个取出循环之后重新计算自动操作设备通过控制和调节单元的预先规定的运动过程。具体而言,自动操作设备在下一个以新计算出的起始时刻为基础的取出循环中通过计时器从其起始位置开始运动。总体上这个发明的目的是,缩短从模具打开位置的信号的正沿直至达到取出位置的持续时长。由此,可以实现节省制造周期的总时间,由此实现提高生产率。

所列出的各文献主要用于说明已知的关于改进衰减振动特性和缩短循环时间的主题的已知构思。但这些文献都没有给出同类的调节装置。根据权利要求1的前序部分的这种调节装置使得,臂末端的衰减振动特性对于要操纵的物体的操纵没有不利影响。就是说,当衰减振动还没充分衰减时,臂末端和末端工具不是处于本来计划的位置,由此,会错误地握持物体(成形件或半成品)或者在最坏的情况下甚至损坏成形件或半成品、模具或操作设备。为了避免出现这种情况,在存储介质中存储时限形式的极限值。所述极限值通过经验确定并给出,在达到操纵位置之后的哪个时刻才允许实际上也起动实际的操纵。为了确定这个极限值,根据经验确定,在试验中直到衰减振动充分衰减所持续的时长。这个时限此时选择得足够大,从而预期之外的较长的衰减振动也不会产生不利影响。因此,在这个固定预先规定的极限值中也包含一定的附加缓冲。例如所述极限值的时限可以在0.3至2秒之间。

在所述类型的调节装置中不利的是,等待时间可能不必要地过长,尽管实际的衰减振动实际上可能已经充分衰减。因此,浪费了宝贵的循环时间。即使等待时间的极限值对于每个循环仅有0.1秒的过长,由此对于600个循环这就已经会导致1分钟的不必要的等待时间。

发明内容

因此,本发明的目的是,实现一种改进的调节装置和一种改进的操纵设备并且避免相同分类的现有技术的所述缺点。特别是应避免由于等待而浪费循环时间。

所述目的通过具有权利要求1的特征的调节装置来实现。

根据本发明的第一变型方案因此设定,通过输入端获得的信号代表操作臂的臂末端的动力学参数并且所述极限值对应于存储在存储介质中的、确定的动力学参数,输入的信号能由调节装置的比较单元与极限值相比较并能在达到极限值时确定等待阶段的终结。因此,没有使用固定地预先规定的时限值作为等待阶段的终点或作为过程继续的初始点,而是将当前的以动力学参数形式描述臂末端的衰减振动特性的信号与相应的极限值进行比较。就是说,这个极限值不是通过时间值形成的,而是通过代表衰减振动的值形成。这样来选择所述值,使得实际上避免了对紧接着进行的操纵的不利影响。例如,所述值可以选择成,使得该值在到达操纵位置的时间点处于最大衰减振动的5%。就是说,只还存在较小的振动,但这种振动不会对操纵产生明显的不利影响。要操纵的部件越敏感,则所述代表动力学参数的极限值当然可能就越小。一旦通过输入端进入的当前存在的动力学参数的信号达到极限值或沿预先规定的方向超过极限值,则达到了等待阶段的终点。

根据本发明备选的第二变型方案因此设定,在存储介质中存储臂末端的多个振动配置文件,所述振动配置文件分别具有动力学参数的变化曲线,根据动力学参数的所述变化曲线能确定对应于时限的极限值并且在达到所述极限值时能确定等待阶段的终结。就是说,在这个变型方案中没有对当前的动力学值予以考虑,而是首先基于臂末端已知的值,如运动速度、运动路程、制动特性、相关部件的重量、偏移、应力状态等对衰减振动特性进行模型化。以这个模型化的衰减振动特性来确定时限形式的极限值。因此不是根据经验来确定时间上的极限值,而是基于操作臂实际的参数来进行计算。这也实现了缩短循环时间,因为可以使时间上的极限值非常接近动力学参数变化曲线的一个足够低的衰减振动值。

原则上,操作设备或操作设备的控制器可以自行从调节装置中读出或调用等待阶段所确定的终点。但根据一个优选的实施例设定,由所述调节装置根据所确定的等待阶段的终结输出或能输出恢复信号。等待阶段的终点例如可以以能由安装人员设置的极限值的形式存储。

通常优选设定,动力学参数是基于臂末端的速度、加速度、偏移、应力状态和/或位置确定的、优选测量得到的或计算得到的振动值。“动力学”在这种情况下是指,以这种动力学参数对衰减振动运动实际的时间曲线、即臂末端的动态加以考虑。振动值的确定、优选是测量在操作臂包括末端工具的至少一个预定的位置处进行。这使得可以将得出关于臂末端、ABC末端或末端工具的动态(Dynamik)的结论。

在第一变型方案中使用的极限值具体而言可以是一个表述为g力(单位质量的力)或加速度(m/s2)的值。该极限值此时例如作为在衰减振动时出现的最大的g力或加速度的百分比给出。所述动力学极限值优选处于在最大衰减振动时存在的g力或加速度的0.5至10%之间、特别优选在1.5至7%之间。

可以在操作臂以不同的重量和速度进行一次测试运行或多次测试运行中检测在第二变型方案中使用的曲线。但优选设定,动力学参数的曲线由计算单元基于操作设备已知的值确定或计算得出。也可以采用一种混合式变型方案,其中,根据指示一次测试运行和通过计算单元进行的附加计算来确定所述动力学参数的曲线。

还要求保护一种具有权利要求4的特征的操作设备。所述操作设备具有操作臂、末端工具、用于操作臂的驱动装置和根据本发明的调节装置。

这里所述调节装置可以作为单独的结构单元存在并且在信号技术上与操作设备的主要部件连接,从而调节装置能够直接控制或调节操作设备的运动。由此,可以由调节装置直接将恢复信号(Fortsetzungssignal)输出给操作臂的所述至少一个驱动装置。但优选设定,操作设备具有独立的操作控制器,其中,所述调节装置在信号技术上与操作控制器连接。就是说,在这种情况下,恢复信号间接地通过操作控制器输出给所述至少一个驱动装置。但也可以设定,调节装置集成到操作控制器中。就是说,所述调节装置可以作为附加的程序补充装备到现存的操作控制器上。

根据一个优选的实施例设定,在调节装置或操作控制器中的存储介质中存储至少一个用于臂末端沿至少一个运动轴的运动的过程序列。特别是以过程序列为基础这样来操控操作设备的各运动轴的相应驱动装置,使得臂末端沿确定的理论轨道以确定的速度运动。

具体而言为此优选设定,所述至少一个过程序列具有:臂末端从起始位置到操纵位置的运动阶段;等待阶段;通过恢复信号启动的操纵阶段;以及使臂末端从操纵位置运动进入终点位置的运动及输送阶段。当然,根据应用场合和复杂程度也可能存在附加的阶段。

当所述操作设备应不仅用于总是保持相同的运动过程并且在调节装置的存储介质中或在操作控制器中一个或多个所存储的过程序列例如通过使用附加的速度规定值(超驰)至少在运动阶段中臂末端的速度上相互区分,则优选设定,对于每个过程序列,在存储介质中存储与运动阶段中臂末端的相应速度无关的极限值。由此,可以根据具体的制动速度来区分必要的时间需求。如果操作设备应不是用于总是保持相同的操作任务,则优选设定,存储多个具有至少不同的操纵阶段的多个过程序列,其中,对于每个操纵阶段在存储介质中存储自己的极限值。就是说这个极限值不必位于最大衰减振动的5%,而是对于具有在精度方面要求非常高的工艺过程的操纵阶段以及由此作为前提条件非常小的最大衰减振动也可能仅处于2%或更低。优选设定,集中确定多个极限值,并将这些极限值分配给不同的操纵任务,如接纳、放下、置入半成品或成形件或者加工过程,并且根据在过程序列中的操纵阶段中选择的动作来使用所述极限值。

根据一个优选的实施例设定,设有至少一个与调节装置信号技术连接的传感器,由所述传感器测得的值作为代表动力学参数的信号能够被传输给调节装置的输入端。所述至少一个传感器可以构造成加速度传感器,优选是三轴加速度传感器。所述加速度传感器也可以构造成冗余的,以便检测臂末端的绝对位置。所述传感器也可以构造成光学传感器(例如构造成对准基准位置的相机、立体相机、距离传感器等),利用所述光学传感器能检测臂末端相对于环境的位置。也可以使用应变测量条、位置传感器、基于真空测量的传感器、称重传感器或无线电传感器。对于传感器的设置,理论上所述传感器可以与由操作设备运输的部件一起运输。所述至少一个传感器可以设置在操作设备的基底区域中或者甚至设置在成型机上。例如,传感器可以构造成相机的形式并且对臂末端进行“观测”。由此可以检测相对于固定背景的相对运动。但优选设定,所述至少一个传感器设置在臂末端的区域内。由此可以直接在出现振动的位置检测振动。

对于根据本发明的第二变型方案,对于计算也可以使用源自至少一个所述传感器的值。在这种基于模型的方式中,也可以通过其他传感器(例如已经存在的驱动器)来计算动力学参数的变化曲线(过程序列)。

原则上,调节装置可以仅用于确定等待阶段的终结,并且必要时也可以负责适当地输出恢复信号。但优选也承担这样的任务,即,在过程序列的每个阶段都能由调节装置经由输出端向所述至少一个驱动装置传输相应的信号。

直到等待阶段终结的时间可以用于统计学上的分析评估。例如可以确定所出现的最小、最大和平均等待时间。此外,变化的等待时间也可以对于下一个循环用于降低/提高速度超驰或用于可视化操作设备的状态。

对等待时间的另一种统计学上的分析评估优选是在一个或多个过程序列中对机械手必须一直等待到操纵机由调节装置获得恢复信号的所有等待时间进行分析评估。这个统计值现在可能是总和、平均值或其他统计学函数值,在针对制造循环或循环时间进行分析评估的情况下,这个统计值对于通过成型机制成的成品件的生产构成工艺的质量特征并且能够在一个产品的持续的生产持续期间或者也可以在不同产品的生产期间记录所述统计值,在所述设备上或离线地在分析评估单元(例如在PC等上)进行显示所述统计值并且以机器诊断和状态监控的方式对其进行分析评估。

本发明还要求保护一种成型设备,所述成型设备具有成型机、特别是注塑机或压铸机,并且具有带有根据本发明的调节装置的操作设备。

为此优选设定,所述成型机具有注入单元和带有模具的合模单元,在模具中制造的成型件在操纵阶段中能由所述操作设备操纵、优选是能由所述操作设备接纳、放下、转交和/或置入。

所述成型机具有机器控制器,调节装置可以直接与机器控制器在信号技术上连接。优选设定,操作控制器与机器控制器在信号技术上连接或集成到机器控制器中。

在根据本发明的用于调节操作设备的方法中,在第一变型方案中设定,首先执行以下步骤,即将操作设备的通过输入端输入的代表操作臂的臂末端的动力学参数的信号(必要时在信号技术上再处理、如滤波、统计学上的分析评估等之后)与存储在存储介质中的极限值相比较,所述极限值对应于臂末端的确定的动力学参数。

在第二变型方案中设定,首先执行以下步骤,即:确定、优选计算臂末端的动力学参数的变化曲线;基于所确定的变化曲线存储臂末端的多个振动配置文件;以及对于每个相应振动配置文件根据臂末端的动力学参数的变化曲线确定对应于时限的极限值。

此后,执行以下步骤:在达到极限值时确定等待阶段终结,其中,所述等待阶段在对安装在操作臂的臂末端上的末端工具进行操作之前并且用于让操作设备的操作臂的臂末端的振动衰减。优选可以根据所确定的等待阶段的终结,执行通过输出端输出恢复信号的步骤,这里所述恢复信号代表用于让操作臂的臂末端的振动衰减的等待阶段结束。在极端的情况下,等待阶段也可以取消或者说使其等于0,只要在等待阶段开始的时刻可能已经存在恢复信号。这意味着,在等待阶段开始之前就已经检查或计算了生成恢复信号的判定标准。

在一种用于基于过程序列使操作设备的操作臂运动的方法中,设定了以下步骤:使操作臂的臂末端从起始位置运动到操纵位置;根据过程序列的等待阶段进行等待;根据按权利要求14所述的方法确定的等待阶段的终结、优选通过输出恢复信号来结束等待阶段;利用安装在操作臂上的末端工具操纵成形件或半成品;以及使臂末端运动到终点位置。

附图说明

本发明的其他细节和优选下面参考附图中示出的实施例用对附图的说明来详细解释。其中:

图1示意性示出带有调节装置、操作设备和成型机的成型设备,

图2示意性示出根据本发明的调节装置的第二变型方案,

图3示出操作设备的透视图,

图4示出图3的细节,

图5示出根据现有技术的示例性程序流程,

图6示出根据本发明的示例性程序代码,

图7示出带有附加的最大等待时间的示例性程序流程,

图8示出借助TCP实现的操作臂运动,

图9示出终点加速的速度/时间曲线的图示,以及

图10示出在规定速度较小时终点加速的速度/时间曲线的图示。

具体实施方式

图1在右侧示意性示出成型设备17。该成型设备包括成型机11和操作设备2。所述成型机11又具有合模单元19和注入单元18。还设有带有显示器和输入装置(触摸屏和/或键盘)的机器控制器21。在注入单元18的注入装置22中通过填充漏斗23引入的、优选颗粒状的原始材料发生熔化。通过虚线示出的注入通道24将熔体引入在模具20中构成的型腔,所述模具包括两个半模20a和20b。这两个半模20a和20b安装在活动的模具夹板25和固定的模具夹板26上。活动的模具夹板25通过驱动装置27、例如曲柄系统能够沿框架28运动。

操作设备2具有底座29。利用所述底座29,也可以将操作设备2在上方或旁边安装在成型机11上。操作臂8在这种情况下具有三个分臂8a、8b和8c。这些分臂能沿着或绕着运动轴X、Y和Z相对于彼此运动。这些运动轴X、Y和Z可以设计成旋转轴或线性轴。每个分臂8a、8b和8c能由所属驱动装置14a、14b和14c驱动。所述三个分驱动装置构成用于操作臂8的驱动装置14。操作臂8具有端部件,所述端部件称为臂末端7。在操作臂8的端部上安装末端工具12。所述末端工具也可以称为操纵机或接纳头。在所示出的情况下,末端工具12构造成钳式的抓具。成形件13可以由所述抓具特别是从模具20的型腔中取出。当然,以这种方式也可以优选将纤维强化的半成品(例如预成形体、有机材料板或粗纱)引入型腔中。在利用信号技术与操作设备2连接的操作控制器15中存储有用于操作设备2的操作臂8的过程序列B。基于所述过程序列B来操控各个驱动装置14a、14b和14c。按照运动阶段M1,臂末端7从起始位置P1运动到操纵位置P2。此后进行等待阶段W。一旦等待阶段结束,则通过末端工具12执行操纵阶段M2。最后进行输送阶段M3。在过程序列B结束之后,臂末端7处于终点位置P3。在臂末端7的区域内还安装有传感器16。由所述传感器16测量代表臂末端7的动力学参数Pdyn的值、例如加速度信号。

在图1中,在左侧示意性示出与操作设备2利用信号技术连接的调节装置1。所述调节装置1可以集成到操作控制器15中。在所示情况下,调节装置1构造成单独的结构单元。调节装置1具有处理器4和存储介质3。此外,还设有用于获得信号的输入端6和用于输出信号的输出端5。调节装置1通过输入端6获得来自传感器16的代表臂末端7的动力学参数Pdyn的信号。在根据本发明的第一变型方案中,在调节装置1的比较单元9中将这个值与存储在存储介质3中的极限值G相比较,所述极限值对应于与动力学参数Pdyn可比的动力学极限值Gdyn。如果由传感器16提供的动力学参数Pdyn达到或沿预先规定的方向超过极限值Gdyn,则达到等待阶段W的终点。与此相关地此时输出恢复信号F。由此优选存储在操作控制器15中的过程序列B的等待阶段W结束。所述恢复信号F可以直接由调节装置1向操作设备2相应的驱动装置14输出。优选设定,这是间接地进行的,其方式是,如图中所示,向操作控制器15发送所述恢复信号F,由此过程序列B从等待阶段W切换到操纵阶段M2。在所述操纵阶段M2中,向末端工具12输出信号,所述末端工具相应地操纵成形件12(或半成品)。

在图2中示意性示出调节装置1的根据本发明的第二变型方案。在调节装置1的计算单元10中计算振动配置文件。所述振动配置文件以所输入的动力学参数Pdyn为基础,由所述动力学参数分别确立动力学参数Pdyn的一个变化曲线Vdyn。所计算出的变化曲线Vdyn1至Vdynx存储在存储介质3中。对于每个变化曲线Vdyn1至Vdynx还确定和存储所属的时间的极限值Gt1至Gtx。一旦在操作设备2的过程序列B的进行中在等待阶段W中达到了作为极限值G存储的时限,则由调节装置1结束等待阶段W,优选输出恢复信号F。这里(自动或手动)地对此予以考虑,即所存储的哪个变化曲线Vdyn对应于当前的过程序列B和/或操作设备2的当前特性。因此,使用这样极限值Gt,该极限值是针对所存储的对应于实际的衰减振动特性或最接近该衰减振动特性的振动配置文件而存放的。就是说,对于具有强衰减振动特性的变化曲线Vdyn,存储具有较晚的时限的用于输出恢复信号F的极限值Gt

图3用透视图示出操作设备2。在底座29上安装长形的支承件30。操作臂8的分臂8a能由驱动装置14a沿所述支承件30直线移动。由驱动装置14b又能使分臂8b沿所述分臂8a直线移动。包括部件8c1和8c2的分臂8c能够在驱动装置14c的驱动下相对于分臂8b沿垂直方向运动。在端部件(臂末端7)上固定末端工具12。在当前情况下,末端工具2通过转轴ABC与臂末端7连接。也可以设有多个转轴ABC。

末端工具12在图4中详细示出。所述末端工具12具有四个抽吸元件31和四个杆32,通过所述抽吸元件和杆能够良好地保持面式的成形件13。在臂末端7的区域内安装加速度传感器形式的传感器16。所述传感器检测在这个位置所出现的加速度并由此使得能够在调节装置1中直接或基于模型确定末端工具12的加速度。

通常,以高动态实现操纵机(末端工具12)的定位,因此特别是悬伸的结构形式紧接着定位过程之后发生衰减振动过程。这个衰减振动过程与多个参数、如位置、重量分布、手动轴的方位、所使用的动力等相关,并且与工艺过程的精度要求相关。因此,按照现有技术,根据经验确定用于使剩余振动的衰减的等待时间并给其设定容差,由此实现希望的工艺可靠性。在下面,参考图5示出在接纳或置入成形件或半成品时操作设备的调节装置的程序流程的现有技术。通常,这里按以下形式执行实现目标的流程:

示出用于以高速度运动到预备位置(起始位置P1)的指令(移动到Pos1)

输出用于以降低的速度向用于部分操纵的目标位置(操纵位置P2)运动的指令以及输出用于等待到规定位置等于目标位置的指令(等待,移动到Pos2)

一直等待到剩余振动衰减(等待,等待时间1)

输出用于以末端工具12释放或接纳部件的控制信号并一直等待到操纵成功结束(工艺过程)

输出用于运动到下一个位置,例如运动到终点位置P3的信号(移动到Pos3)。

特别是在第三个指令步骤中,多数使用固定的目标,因为关于操作臂的没有振动形式的状态的信息。

通过在操作臂8的端部上或在其附近使用传感器系统(传感器16),可以以动力学状态的形式(加速度、速度、偏移、应力状态、视觉系统等)检测操作臂8的状态。如果现在将一个或多个动力学参量(或由所述参量确定的参量)用于从最后的机械手定位运动导出对操纵机进行操控的决定特征,则可以省去目前为止固定地预先规定的时间。特别是可以给新的等待条件同时给定一个用于决定特征的界限(Schranke)形式的参数。就是说,通过使用传感器装置,一方面可以实现高的工艺可靠性,另一方面也可以实现快速的工艺进程。由此,带有机械手指令的新的程序流程可以如图6中示出的那样。据此,与图5的区别仅在于第三个步骤。此后一直等待到剩余振动低于确定的极限(极限值G)。换而言之,替代按照图5根据经验确定的等待时间1可以使用新的等待指令,所述等待指令使得等待到低于代表终点加速度的界限。此外,所述界限可以这样来选择,即,该界限对应于对工艺过程的要求并且在轨道规划(位置、动态)改变时或者甚至在操纵机改变时也仍旧有效,并且不会造成损坏,甚至可以实现缩短循环时间。

图7中举例示出另一个程序流程。在这种实现方案中,给等待指令补充了对最大等待时间(Timeout)的分析评估。如果最大等待时间用尽并且仍未满足剩余振动极限,则分支到一个备选的过程。这个过程可以构成原始过程的另一种尝试或者进行到错误处理分支。当然也可以优选以循环的形式设定多次尝试并且也限制尝试的次数。所有这些扩展措施的目的都在于,进一步提高过程稳定性或改进容许误差。

在图8中示出在如图6中所示编程时在TCP(工具中心点)没有振动的情况下TCP的理想运动。这里也示出三个运动轴X、Y和Z。

图9用图线示出端点振动的时间曲线。为此,在操作臂8上,给接口模块扩展一个加速度传感器(传感器16)。该传感器使得能够直接地或模型化地检测端点(臂末端)的加速度并且在调节装置1中对信号进行分析评估。在过程序列B中关于时间存储所述加速度(见虚线“规定值”)。实际由传感器16测得的加速度与该规定值有偏差(见实线“运动过程”)。操作臂8的这种受控制的运动对应于运动阶段M1。在运动阶段M1之后,接着是等待阶段W。通过对操作臂8的预先规定的突然制动,会出现衰减振动,所述衰减振动随着时间自动衰减或通过引入驱动系统中的阻尼而衰减。为了转入接下来的操纵阶段M2,目前为止规定了固定的等待时间(见虚线箭头)。但由此必须忍受不必要的循环减缓。与此相对,现在规定极限值G(limit1、limit2),所述极限值直接与实际的衰减振动特性相关。就是说,一旦达到或低于极限值G,则输出恢复信号F并由此启动操纵阶段M2。由于现在恢复信号F的输出与所测得或算出的衰减振动特性相关,到运动进程的下一个阶段的切换明显缩短(见较短的等待时间1或等待时间2)。

如果根据图10改变机械手加速度规定值,例如在新产品移近时,或者如果确定极限值发生改变,则在机械手实际的定位与启动此后可能进行的过程步骤之间的等待时间也发生变化。具体的要求与相应的工艺过程相关,从而可以利用发生衰减振动的操纵机来执行所述过程。根据图10,规定值的最大加速度小于图9中的情况,由此,也可以得到较低的衰减振动幅值。出于这个原因,对于直接与衰减振动特性相关的恢复信号输出,相对于固定规定的等待时间,能够赢得更多的时间。

附图标记列表

1 调节装置

2 操作设备

3 存储介质

4 处理器

5 输出端

6 输入端

7 臂末端

8 操作臂

8a-8c 分臂

8c1、8c2 分臂8c的部件

9 比较单元

10计算单元

11成型机

12末端工具

13成形件

14-14c驱动装置

15操作控制器

16传感器

17成型设备

18注入单元

19合模单元

20模具

20a、20b 半模

21机器控制器

22注入装置

24注入通道

25活动的模具夹板

26固定的模具夹板

27驱动装置

28框架

29底座

30支承件

31抽吸元件

32杆

G 极限值

Gdyn>

Gt基于时间的极限值

F 恢复信号

W 等待阶段

Pdyn>

Vdyn>

B 过程序列

X、Y、Z 运动轴

M1运动阶段

M2操纵阶段

M3运动或输送阶段

P1起始位置

P2操纵位置

P3终点位置

ABC 旋转轴

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