NO751952L

NO751952L -

Info

Publication number: NO751952L
Application number: NO751952A
Authority: NO
Inventors: O G Lund
Original assignee: Akers Mek Verksted As
Priority date: 1975-06-03
Filing date: 1975-06-03
Publication date: 1976-12-06
Also published as: FI761569A; DE2624378A1; GB1511609A; DK241276A; SE7606240L

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrorer en anordning for banestyring av redskap, f.eks. et sveiseverktoy, innbefattende to eller flere innbyrdes dreibare armer. The present invention relates to a device for path control of implements, e.g. a welding tool, including two or more mutually rotatable arms.

I det etterfolgende er den nevnte anordning omtalt som "manipulator". In what follows, the aforementioned device is referred to as "manipulator".

Oppfinnelsen finner spesiell anvendelse ved en fortrinnsvis numerisk styrt manipulator hvor et sveiseverktoy styres automatisk langs en bestemt bane i plan som er fastlagt relativt til manipulatoren. The invention finds particular application with a preferably numerically controlled manipulator where a welding tool is automatically controlled along a specific path in a plane that is determined relative to the manipulator.

De vanligst forekommende automatiske manipulatorer er utfort med translatorisk bevegbare ledd såsom teleskopisk anordnede armer som aktiviseres ved hjelp av et passende drivsystem. US-patent 3 543 947 gir et typisk eksempel på denne teknikk. The most common automatic manipulators are equipped with translationally movable joints such as telescopically arranged arms which are activated by means of a suitable drive system. US patent 3,543,947 provides a typical example of this technique.

Ved teleskopkoblinger utgjor grunnlengden,eller lengden av In the case of telescopic couplings, the basic length, or the length of

opplagringselementene, som også vanligvis er teleskopforskyv-" bare armer, minst 6/5 av den tilhorende arms rekkevidde. the storage elements, which are also usually telescoping arms, at least 6/5 of the range of the corresponding arm.

Slike manipulatorer vil derfor være meget plasskrevende i forhold til sin aksjonsradius, og vil bare kunne få en begrenset anvendelse på arbeidssteder med trange plassforhold. Videre vil teleskopkoblinger omfattende en flerhet av forskyvbare armer ved maksimal utstrekning eller aksjonsradius være forholdsvis elastiske og lett kunne nedboyes med den folge at et verktoy anordnet på enden av den ytterste arm i koblingen, ville bli betydelig unoyaktig posisjonert. Such manipulators will therefore be very space-consuming in relation to their radius of action, and will only be able to be used to a limited extent in workplaces with limited space. Furthermore, telescopic couplings comprising a plurality of displaceable arms at maximum extent or radius of action will be relatively elastic and can easily be bent, with the result that a tool arranged at the end of the outermost arm in the coupling would be positioned significantly inaccurately.

Det er videre kjent numerisk styrte, vanligvis hydraulisk opererte manipulatorer hvor armene er anordnet leddforbundet. There are also known numerically controlled, usually hydraulically operated manipulators where the arms are articulated.

I J In J

På grunn av hydraulikksystemenes forholdsvis store og tunge komponenter som er plasskrevende og ofte medforer ugunstig vektokning på enkelte deler av manipulatoren/hvis bærende elementer folgelig må dimensjoneres tilsvarende kraftigere, Due to the relatively large and heavy components of the hydraulic systems, which require space and often lead to an unfavorable increase in weight on certain parts of the manipulator/whose load-bearing elements must therefore be dimensioned correspondingly stronger,

vil denne manipulatortype værekarakterisert vedhoy total-vekt og grov dimensjonering. Den vil således være lite mobil og this manipulator type will be characterized by high total weight and rough dimensions. It will thus be less mobile and

fleksibel, men hovedsakelig være egnet for en fast plasseringflexible, but mainly be suitable for a fixed location

i forhold til et fast eller bevegelig arbeidsstykke, og denin relation to a fixed or movable work piece, and the

vil folgelig bare kunne få en begrenset anvendelse som styringsorgan for et sveiseverktoy. will therefore only be able to have a limited application as a control device for a welding tool.

En videre ulempe ved de kjente manipulatorer av denne typeA further disadvantage of the known manipulators of this type

som styringsorgan for et sveiseverktoy utgjor plasseringen av drivsystemet med sine hydraulikkror osv., hvilket kompliserer as the control body of a welding tool constitutes the location of the drive system with its hydraulics etc., which complicates

oppbygningen og sammenkoblingen av manipulatorarmene, og folgelig kan være begrensende for bevegelsesmulighetene. the structure and connection of the manipulator arms, and can therefore be limiting for the possibilities of movement.

Et ytterligere problem når en hydraulisk operert manipulator skal anvendes for styring av et sveiseverktoy, er at manipulatorarmene vil utgjore et elastisk system hvori det vil opptre u-bnskede slippbevegelser, f.eks. når det kommer luft i hydraulikk-væsken, med påfolgende svikt i den til enhver tid forutbestemte posisjonering av sveiseverktdyet. En slik svikt kan inntreffe sporadisk og med tiltagende hyppighet etter hvert som servosystemets bevegelseselementer blir slitt. Dette problem gjelder særlig de forste ledd av manipulatorens armer, som er sterkest påkjent/ og hvor en slippbevegelse gir storst utslag i sveiseverktoyets posisjonering, og problemet kan bare sokes unngått ved omfattende forebyggende vedlikehold deri inkludert kostnads-krevende utluftninger av hydraulikksystemene. A further problem when a hydraulically operated manipulator is to be used for controlling a welding tool is that the manipulator arms will form an elastic system in which unwanted slipping movements will occur, e.g. when air enters the hydraulic fluid, with subsequent failure in the predetermined positioning of the welding tool at all times. Such a failure can occur sporadically and with increasing frequency as the servo system's movement elements become worn. This problem applies in particular to the front links of the manipulator's arms, which are most heavily stressed/ and where a release movement has the greatest effect on the positioning of the welding tool, and the problem can only be avoided by extensive preventive maintenance therein, including costly venting of the hydraulic systems.

Til slutt kan nevnes at ved hydraulisk opererte manipulatorer, vil man alltid ha lekkasje og tetningsproblemer samt at det likeledes alltid vil foreligge en viss fare for eksplosjoner. Finally, it can be mentioned that with hydraulically operated manipulators, there will always be leakage and sealing problems and that there will also always be a certain risk of explosions.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er derfor å fremskaffe en anordning av den innledningsvis nevnte art ved hvilken de ovennevnte ulemper og mangler er fjernet og som dessuten gir en rekke andre fordeler. Dette oppnås ved anordningen ifolge oppfinnelsen, hvis kjennetegnende trekk fremgår av de etterfolgende The purpose of the present invention is therefore to provide a device of the type mentioned at the outset in which the above-mentioned disadvantages and shortcomings are removed and which also provides a number of other advantages. This is achieved by the device according to the invention, the characteristic features of which appear from the following

I. J I. J

patentkrav, samt av nedenstående beskrivelse av en foretrukket, men for oppfinnelsen ikke begrensende utforelsesform, under henrvisning til tegningene, hvor fig. 1 viser manipulatoren sett forfra fig. 2 viser manipulatoren sett fra siden, patent claims, as well as the following description of a preferred, but for the invention not limiting embodiment, with reference to the drawings, where fig. 1 shows the manipulator seen from the front fig. 2 shows the manipulator seen from the side,

fig. 3 viser i snitt manipulatorens sentrale dreiemekanisme, fig. 3 shows in section the central turning mechanism of the manipulator,

fig.4viser i snitt manipulatorens skulderledd,fig.4 shows in section the manipulator's shoulder joint,

fig. 5 viser i snitt manipulatorens forste håndledd samt detaljer ved det andre håndledd, fig. 5 shows in section the first wrist of the manipulator as well as details of the second wrist,

fig. 6 viser i snitt manipulatorens andre håndledd,fig. 6 shows in section the manipulator's second wrist,

fig. 7 viser skjematisk et blokkdiagram av en styringsenhet for dreieleddenes drivanordninger, fig. 7 schematically shows a block diagram of a control unit for the drive devices of the pivots,

fig. 8 viser i snitt en anordning for aksial forskyvning av manipulatorens sénterstamme, og fig. 8 shows in section a device for axial displacement of the manipulator's center stem, and

fig. 9 viser i snitt en anordning av et ytterligere dreieledd. fig. 9 shows in section an arrangement of a further pivot joint.

Av fig. 1 og 2 fremgår at manipulatoren er bygget opp på en sentral basisdel 1. Basisdelen 1, som fortrinnsvis er utformet sirkulær, omfatter en bunnplate 2 og festemidler 3. Festemidlene 3 kan fortrinnsvis være holdemagneter,f.eks. permanentmagneter som kan kobles av og på,' eller elektromagneter, og/eller en kombinasjon av nevnte typer, foruten sugekopper eller liknende anordninger. På bunnplatens 2 ovre flate er på hensiktsmessig måte, f.eks. ved hjelp av skruer, en oppadragende, fortrinnsvis sylinderformet sénterstamme 4 fast anordnet, fig. 3. Senterstammen 4 er i sin sentrale del utformet med et hulrom 85 som rommer en dreiemekanisme 9 for sentral dreiebevegel.se av manipulatoren. From fig. 1 and 2 shows that the manipulator is built on a central base part 1. The base part 1, which is preferably designed circular, comprises a bottom plate 2 and fasteners 3. The fasteners 3 can preferably be holding magnets, e.g. permanent magnets which can be switched on and off,' or electromagnets, and/or a combination of the aforementioned types, besides suction cups or similar devices. On the bottom plate's 2 upper surface is in an appropriate way, e.g. by means of screws, an upwardly extending, preferably cylindrical central stem 4 fixedly arranged, fig. 3. The center stem 4 is designed in its central part with a cavity 85 which accommodates a turning mechanism 9 for central turning movement of the manipulator.

Nevnte mekanisme 9 omfatter en elektrisk drevet, fortrinnsvis likestroms, motor 5 på hvilken det er anordnet et takometer 6. Motorens 5 drivaksel 33 er forbundet med en veksel 35 av den Said mechanism 9 comprises an electrically driven, preferably direct current, motor 5 on which a tachometer 6 is arranged. The drive shaft 33 of the motor 5 is connected to a gearbox 35 of the

j j

type som har stor utveksling, ubetydelig dodgang og hoy virkningsgrad. Vekselen 35 er forbundet med en friksjonskobling 36 omfattende klemplater 38, friksjonsskiver 39, en tallerkenfjær 40, en klemskive 41 og en strammeskrue 42. Friksjonskoblingen 36, som er regulerbar ved dreining av skruen 42, type that has a large exchange rate, negligible idle speed and a high degree of efficiency. The gearbox 35 is connected to a friction clutch 36 comprising clamping plates 38, friction discs 39, a disk spring 40, a clamping disc 41 and a tensioning screw 42. The friction coupling 36, which is adjustable by turning the screw 42,

er innstilt på å slure når motoren 5 er i ferd med å bli overbelastet, idet f.eks. deler av manipulatoren kommer i bero-jring med faste fremmedlegemer. På senterstammens 4 oppadragende, frie ende er det på hensiktsmessig måte, f.eks. ved hjelp av skruer, anordnet en fortrinnsvis sirkulær, losbar flens 83 som ved sin indre periferi omfatter en tannkrans 44 som via tannhjul 37 er forbundet med en vinkelgiver 34 anordnet under et beskyttel-sesdeksel 49. Den ovre del av senterstammen 4 danner sammen ~- med flensene 83 et lagerhus for et kulelager 43. En fortrinnsvis sylindrisk overdel 8 er med sitt nedre endeparti fort inn i senterstammen 4 og ved hjelp av kulelageret 43 dreibart 360° lagret til denne. I sin nedre sentrale del er overdelen 8 utformet med en innad rettet, sirkulær flens 84 som samvirker med friksjonskoblingen 36 for overforing av dreiemoment fra vekselen 35. Ved aktivisering av motoren 5 vil drivakselen 33 dreies, hvilken dreiebevegelse via vekselen 35 og friksjonskoblingen 36 overfores til overdelen 8, som vil dreies om sin vertikale akse. En oppnår således en sentral dreiebevegelse av manipulatoren om den vertikale akse. is set to slur when the motor 5 is about to be overloaded, as e.g. parts of the manipulator come into contact with solid foreign bodies. On the free end of the center stem 4, which extends upwards, there is an appropriate way, e.g. by means of screws, a preferably circular, removable flange 83 is arranged which, at its inner periphery, comprises a ring gear 44 which is connected via a gear wheel 37 to an angle sensor 34 arranged under a protective cover 49. The upper part of the central stem 4 together forms ~- with the flanges 83 a bearing housing for a ball bearing 43. A preferably cylindrical upper part 8 is with its lower end part fast into the center stem 4 and with the aid of the ball bearing 43 rotatably 360° stored to this. In its lower central part, the upper part 8 is designed with an inwardly directed, circular flange 84 which cooperates with the friction coupling 36 to transfer torque from the gear 35. When the motor 5 is activated, the drive shaft 33 will rotate, which turning movement via the gear 35 and the friction clutch 36 is transferred to the upper part 8, which will rotate about its vertical axis. One thus achieves a central turning movement of the manipulator about the vertical axis.

Den sylindriske overdel 8 som i sitt ovre parti 88 er gaffelfor-met, bærer det neste dreieledd, et såkalt skulderledd 28 med horisontal dreieakse, fig. 4. Skulderleddet 28 omfatter et hus 45 som er åpent i begge ender og fortrinnsvis tildannet av to sammensatte kapslingsdeler 89 og 90, hvilket hus 45 The cylindrical upper part 8, which in its upper part 88 is fork-shaped, carries the next pivot joint, a so-called shoulder joint 28 with a horizontal pivot axis, fig. 4. The shoulder joint 28 comprises a housing 45 which is open at both ends and preferably formed by two composite housing parts 89 and 90, which housing 45

på hensiktsmessig måte, f.eks. ved hjelp av bolteskruer 91,in an appropriate manner, e.g. using bolt screws 91,

er festet til overdelens 8 gaffelformede parti 88. Leddets 28 drivsystem er anordnet i husets 45 indre og utgjores av is attached to the fork-shaped part 88 of the upper part 8. The drive system of the joint 28 is arranged in the interior of the housing 45 and consists of

en elektrisk motor 46 med takometer 11 og en veksel 48, alle • komponentene fortrinnsvis av samme type som for den sentrale dreiemekanisme 9. Ved husets 45 åpne ender er det rundt kapslingens 89 og 90 ytre, sirkulære overflate anordnet et kulelager 59 for dreibar opplagring av manipulatorens overarm 12, som består av to parallelle, fortrinnsvis av U-formede plateprofiler utformede, delarmer 12a og 12b. an electric motor 46 with a tachometer 11 and a gearbox 48, all • components preferably of the same type as for the central turning mechanism 9. At the open ends of the housing 45, a ball bearing 59 is arranged around the outer, circular surface of the enclosure 89 and 90 for rotatable storage of the manipulator's upper arm 12, which consists of two parallel, preferably formed from U-shaped plate profiles, partial arms 12a and 12b.

L I L.I

Overforingen av motorens 46 dreiemoment til dreiemoment for overarmens 12 dreiebevegelse skjer via en drivaksel 47, vekselen 48 og en regulerbar friksjonskobling 50. The transfer of the engine's 46 torque to torque for the upper arm 12's turning movement takes place via a drive shaft 47, the gearbox 48 and an adjustable friction coupling 50.

Koblingen 50 omfatter en strammeskrue 51, et holdestykke 52, en tallerkenfjær 53, en klemplate 54 og to friksjonsskiver 55, som ligger an mot delarmens 12a profilplate 86. The coupling 50 comprises a tightening screw 51, a retaining piece 52, a plate spring 53, a clamping plate 54 and two friction discs 55, which rest against the profile plate 86 of the part arm 12a.

Friksjonskoblingen 50 reguleres ved dreining av skruen 51 og er innstilt for sluring ved en eventuell overbelastning av motoren 46, idet deler av manipulatoren kommer i beroring med faste The friction clutch 50 is regulated by turning the screw 51 and is set to slip in the event of an overload of the motor 46, as parts of the manipulator come into contact with solid

fremmedlegemer. Under en beskyttelseskapsling 58 er anordnet en vinkelgiver 10 fast forbundet med armen 12b. foreign objects. Under a protective casing 58, an angle sensor 10 is fixedly connected to the arm 12b.

Vinkelgiverens 10 akseltapp 56 er dreiefast innfort i en kob-lingsdel 57 som er anordnet på enden av kapslingshalvdelen 89, som bærer armen 12b. Ved dreiebevegelse av armen 12 om skulderleddet 28 registreres vinkeldreiningen direkte av giveren 10. På overarmens 12 ovre, frie ende er anordnet et såkalt The axle pin 56 of the angle encoder 10 is rotatably inserted into a coupling part 57 which is arranged at the end of the housing half part 89, which carries the arm 12b. When the arm 12 rotates about the shoulder joint 28, the angular rotation is registered directly by the sensor 10. On the upper, free end of the upper arm 12, a so-called

albuledd 27, som hovedsakelig samsvarer med skulderleddet 28 når det gjelder oppbygning og drift, og dette ledd 27 er derfor ikke vist i detalj. Albuleddet 27 bærer dreibart opplagret om sin horisontale dreieakse 14 manipulatorens underarm 15, som liksom overarmen 12 består av to parallelle delarmer 15a og 15b, fortrinnsvis tildannet av U-formede plateprofiler. På de ovre,frie ender av armene 15a og 15b er det på hensiktsmessig måte fast anordnet to lagerhus 87 og 68, fig. 5, som bærer et forste eller indre håndledd 19 med sin dreieakse parallelt med albuleddets 27 dreieakse 14. elbow joint 27, which mainly corresponds to the shoulder joint 28 in terms of construction and operation, and this joint 27 is therefore not shown in detail. The elbow joint 27 rotatably supports the manipulator's lower arm 15, which, like the upper arm 12, consists of two parallel partial arms 15a and 15b, preferably formed of U-shaped plate profiles. On the upper, free ends of the arms 15a and 15b, two bearing housings 87 and 68, fig. 5, which carries a front or inner wrist joint 19 with its axis of rotation parallel to the axis of rotation 14 of the elbow joint 27.

Håndleddets 19 dreiemekanisme omfatter en elektrisk motor 17 med takometer 16, et planetgear 18 og et vinkeldrev 66. Motoren 17, takometeret 16 og gearet 18 er sammenbygget på en hensiktsmessig måte og anordnet innkapslet i armen 15b. Drevet 66, som er i inngrep med et vinkeldrev 67, som igjen ved hjelp av en regulerbar friksjonskobling omfattende friksjonsskiver 72, en tallerkenfjær 65 og en feste/strammemutter 92 er forbundet med en akseltapp 60, er anordnet i husets 68 indre hulrom 69, hvilket hulrom 69 kan være fylt med fortrinnsvis fett eller olje. The wrist 19 turning mechanism comprises an electric motor 17 with a tachometer 16, a planetary gear 18 and an angle drive 66. The motor 17, the tachometer 16 and the gear 18 are assembled in an appropriate manner and arranged enclosed in the arm 15b. The drive 66, which is in engagement with an angle drive 67, which in turn is connected by means of an adjustable friction coupling comprising friction discs 72, a plate spring 65 and a fixing/tightening nut 92 to a shaft pin 60, is arranged in the housing 68's inner cavity 69, which cavity 69 can be filled with preferably fat or oil.

I IN

For dreibar opplagring av akseltappen 60 bærer "huset 68 ett eller flere kulelagere 63. I lagerhuset 87 på armen 15a er det tilsvarende anordnet ett eller flere kulelagre 64 for drei-|bar opplagring av en akseltapp 61. Lagerhuset 87 omfatter j videre i sitt indre et på akseltappen 61 anordnet vinkeldrev 70 i inngrep med et vinkeldrev 71, som igjen er dreiefast forbundet med en vinkelgiver 23, og kan liksom huset 68 være fylt, fortrinnsvis med fett eller olje. Mellom akseltappene 60 og 61 og de respektive lagerhus 68 og 87 er anordnet nodvendig tetning. -Mellom armene 15a og 15b er det fast til akseltappene 60 og 61 anordnet et boss 62 som bærer et andre eller ytre, dreibart håndledd 20 hvis dreieakse danner en vinkel på 90° med det indre håndledds 19 dreieaksler 60 - 61. Håndleddets 20 drivmekanisme, som er hensiktsmessig sammenbygget og omsluttet av bosset 62 og en kapsling 76 fast anordnet på den ene ende av nevnte boss 62, fig. 5 og 6, består av et planetgear 24, For rotatable storage of the axle pin 60, the housing 68 carries one or more ball bearings 63. In the bearing housing 87 on the arm 15a, one or more ball bearings 64 are correspondingly arranged for rotatable storage of an axle pin 61. The bearing housing 87 further comprises j in its interior an angle gear 70 arranged on the axle pin 61 engages with an angle gear 71, which in turn is rotatably connected to an angle sensor 23, and the housing 68 can be filled, preferably with grease or oil. Between the axle pins 60 and 61 and the respective bearing housings 68 and 87 necessary sealing is arranged. -Between the arms 15a and 15b, a boss 62 is fixed to the shaft pins 60 and 61 and carries a second or outer, rotatable wrist 20 whose axis of rotation forms an angle of 90° with the inner wrist 19's axis of rotation 60 - 61 The wrist 20 drive mechanism, which is appropriately assembled and enclosed by the boss 62 and a housing 76 fixedly arranged on one end of said boss 62, Fig. 5 and 6, consists of a planetary gear 24,

en motor 25 med et takometer 26, hvilke komponenter fortrinnsvis samsvarer med de tilsvarende komponenter for det indre håndledd 19. På bossets 62 andre ende er det anordnet et lagerhus 78 a motor 25 with a tachometer 26, which components preferably correspond to the corresponding components for the inner wrist 19. On the other end of the boss 62, a bearing housing 78 is arranged

som i sitt indre 79 omfatter et vinkeldrev 74 i inngrep med et vinkeldrev 75. Drevet 75 er, ved hjelp av en regulerbar friksjonskobling omfattende friksjonsskiver 73, en fjærskive 93 og en feste/strammemutter 94,forbundet med en aksel 77 which in its interior 79 comprises an angle drive 74 in engagement with an angle drive 75. The drive 75 is, by means of an adjustable friction coupling comprising friction disks 73, a spring disk 93 and a fixing/tightening nut 94, connected to a shaft 77

som i sin ene ende er dreibart opplagret i huset 78 ved hjelp av ett eller flere kulelagre 80, og i sin andre ende på hensiktsmessig måte fast forbundet med en bærearm 21. Huset 78, som i sitt indre 79 kan være fylt med fortrinnsvis fett eller olje, bærer på sin side motsatt av armen 21 en kapsling 81 som omslutter en vinkelgiver 82 som er fast forbundet med which at one end is rotatably stored in the housing 78 by means of one or more ball bearings 80, and at its other end is suitably fixedly connected to a support arm 21. The housing 78, which in its interior 79 can be filled with preferably grease or oil, on its side opposite the arm 21 carries a casing 81 which encloses an angle encoder 82 which is fixedly connected to

huset 78 og dreiefast forbundet med akselen 77 for direkte registrering av leddets 20 dreievinkel. Mellom lagerhuset 78 og akselen 77 er det på hensiktsmessig måte anordnet nodvendig tetning. the housing 78 and rotatably connected to the shaft 77 for direct registration of the joint 20's angle of rotation. Between the bearing housing 78 and the shaft 77, the necessary seal is appropriately arranged.

Håndleddene 19 og 20 bidrar sammen til å holde et sveiseverktoy 22, som på hensiktsmessig måte er festet til bærearmen 21, i foronsket orientering og posisjon. The wrists 19 and 20 together help to hold a welding tool 22, which is suitably attached to the support arm 21, in the correct orientation and position.

! L i ! L i

For å oke det område av manipulatorens rekkevidde ved hvil-iket sveiseverktoyets posisjon og spesielt vinkel i forhold i til sveisefugen kan innstilles til den optimale, kan manipulatoren utfores med et ytterligere dreieledd, et såkalt ovre sentrallédd 300, fortrinnsvis anordnet etter det forste håndledd 19. Fig. 9 viser detaljer ved en foretrukket, men ikke In order to increase the area of the manipulator's range in which the position of the welding tool and especially the angle in relation to the welding joint can be adjusted to the optimum, the manipulator can be equipped with a further pivot joint, a so-called upper central joint 300, preferably arranged after the first wrist joint 19. Fig. 9 shows details of a preferred, but not

begrensende utforelse av manipulatoren modifisert i samsvar med ovenstående. limiting embodiment of the manipulator modified in accordance with the above.

Leddet 19 bærer på samme måte som for leddet 20, se fig. 5, det ovre sentrallédd 300, som har en sentral aksial dreiebevegelse og styres av den felles styringsenhet for samtlige dreieledd. Leddets 300 drivanordning 301, omfattende en elektrisk motor med takometer samt en veksel, alle komponenter The joint 19 carries in the same way as for the joint 20, see fig. 5, the upper central joint 300, which has a central axial pivoting movement and is controlled by the common control unit for all pivot joints. The joint 300 drive device 301, comprising an electric motor with a tachometer and a gearbox, all components

fortrinnsvis av samme type som for håndleddene 19 og 20, er anordnet delvis inne i et boss 311 og delvis omsluttet av en kapsling 312, idet bosset 311 med akslingen og kapslingen 312 er anordnet mellom armene 15a og 15b. preferably of the same type as for the wrists 19 and 20, is arranged partly inside a boss 311 and partly enclosed by an enclosure 312, the boss 311 with the shaft and the enclosure 312 being arranged between the arms 15a and 15b.

En aksel ut fra nevnte veksel er fast forbundet med en drivaksel 309 som er opplagret ved hjelp av kulelagre 302 i bosset 311, Akselen 309 er fort gjennom et krysshus 304, som kan være hult eller massivt og utstyrt med de nodvendige bo-ringer, og forbundet med dette f.eks. ved hjelp av en mutter 305. Overforingen av dreiemoment fra akselen 309 til krysshuset 304 skjer ved en regulerbar friksjonskobling omfattende en friksjonsskive 303 anordnet mellom en krave 310 på akselen 309 og krysshuset 304, samt fortrinnsvis en tallerkenfjær 306 anordnet mellom krysshuset 304 og mutteren 305, og reguleringen av koblingen skjer ved dreining av mutteren 305. A shaft from said gearbox is firmly connected to a drive shaft 309 which is stored by means of ball bearings 302 in the boss 311. The shaft 309 is fast through a cross housing 304, which can be hollow or solid and equipped with the necessary bore rings, and associated with this e.g. by means of a nut 305. The transfer of torque from the shaft 309 to the cross housing 304 takes place by an adjustable friction coupling comprising a friction disc 303 arranged between a collar 310 on the shaft 309 and the cross housing 304, as well as preferably a plate spring 306 arranged between the cross housing 304 and the nut 305, and the coupling is adjusted by turning the nut 305.

For registrering av leddets 300 dreiebevegelser er det under en kapsling 308 anordnet en vinkelgiver 307 som på hensiktsmessig måte er festet til bosset 311 og med sin drivaksel er forbundet til krysshuset 304 ved hjelp av en boyle 324. Huset 304 inngår videre som en del av et kryssledd 313 som For recording the turning movements of the joint 300, an angle sensor 307 is arranged under a housing 308, which is suitably attached to the boss 311 and with its drive shaft is connected to the cross housing 304 by means of a boyle 324. The housing 304 is also included as part of a cross joint 313 which

i realiteten tilsvarer det ytre håndledd 20. Leddets 313 drivanordning 314, som fortrinnsvis er lik drivanordningen 301, er anordnet under en kapsling 315 fast til huset 304. in reality corresponds to the outer wrist 20. The drive device 314 of the joint 313, which is preferably similar to the drive device 301, is arranged under a housing 315 fixed to the housing 304.

L J L J

jDrivanordningen 314 er forbundet med en drivaksel 316 som 'er fort gjennom huset 3o4 idet den krysser akselen 309 i et plan forskutt i forhold til dennes plan, og er videre opplagret i huset 304 ved hjelp av kulelagre 320. I sin utad-ragende ende er akselen 316 utformet for opptakelse av en The drive device 314 is connected to a drive shaft 316 which passes through the housing 304 as it crosses the shaft 309 in a plane offset in relation to its plane, and is further supported in the housing 304 by means of ball bearings 320. At its protruding end is the shaft 316 designed for the reception of a

mutter 319 for feste av bærearmen 21, idet nevnte mutter 319 inngår i en regulerbar friksjonskobling for overforing av dreiemoment til bærearmen 21. Friksjonskoblingen omfatter videre en friksjonsskive 317 anordnet mellom en på akselen 316 anordnet, demonterbar flens 323 og bærearmen 21, samt fortrinnsvis en tallerkenfjær 318 anordnet mellom mutteren 319 og bærearmen 21, og reguleringen av koblingen skjer ved dreining av mutteren 319. For registrering av leddets 313 dreiebevegelser er det.under en kapsling 322 anordnet en vinkelgiver 321, som er fast forbundet med huset 304 og nut 319 for attaching the support arm 21, said nut 319 being part of an adjustable friction coupling for transferring torque to the support arm 21. The friction coupling further comprises a friction disc 317 arranged between a removable flange 323 arranged on the shaft 316 and the support arm 21, as well as preferably a disc spring 318 is arranged between the nut 319 and the support arm 21, and the adjustment of the coupling takes place by turning the nut 319. To register the turning movements of the joint 313, an angle sensor 321 is arranged under a housing 322, which is firmly connected to the housing 304 and

med sin drivaksel på hensiktsmessig måte er forbundet til bærearmen 21. with its drive shaft in an appropriate manner is connected to the support arm 21.

Ved tilveiebringelse av et ytterligere dreieledd, f.eks.By providing a further pivot, e.g.

som ovenfor beskrevet, oppnås på en enkel måte muligheter for innenfor stort sett hele manipulatorens aksjonsområde automatisk å kunne innstille sveiseverktoyets optimale vinkel i forhold til en sveisefuge. as described above, possibilities are achieved in a simple way to be able to automatically set the welding tool's optimal angle in relation to a welding joint within almost the entire manipulator's range of action.

For ytterligere å oke posisjoneringsmulighetene for sveiseverktoyet 22, hvilket spesielt kan være onskelig dersom det To further increase the positioning possibilities for the welding tool 22, which may be especially desirable if

er anordnet fugefolgeranordninger (ikke vist) på eller i tilknytning til dette, kan videre verktoyet 22 eller bærearmen 21 være anordnet 360° dreibart om sin lengdeakse. Dreiebevegelsene styres fortrinnsvis automatisk analogt styringen for de ovringe ledd. joint follower devices (not shown) are arranged on or in connection with this, the tool 22 or the support arm 21 can also be arranged 360° rotatable about its longitudinal axis. The turning movements are preferably controlled automatically analogously to the control for the surrounding joints.

På den ene siden av den dreibare overdel 8 kan et elektrode-reservoar 30 bestående av en snelle med elektrodetråd være anordnet, f.eks. som vist ved hjelp av en brakett 29. On one side of the rotatable upper part 8, an electrode reservoir 30 consisting of a reel with electrode wire can be arranged, e.g. as shown by means of a bracket 29.

Videre kan det på en av overarmene 12 i nærheten av skulderleddet 23 være anordnet en elektrodemateinnretning 7 som vil tjene til utbalansering for vekten av manipulatorarmene og Furthermore, an electrode feeding device 7 can be arranged on one of the upper arms 12 in the vicinity of the shoulder joint 23, which will serve to balance the weight of the manipulator arms and

I I I I

således redusere påkjenningen i leddet 28.thus reducing the strain on joint 28.

Plasseringen av elektrodemateinnretningen 7 og elektrode-reservoaret 30 som beskrevet og antydet på tegningsfigurene The location of the electrode feeding device 7 and the electrode reservoir 30 as described and indicated in the drawings

1 og 2, gir problemfri fremforing av elektrodetråden til sveiseverktoyet og er således meget fordelaktig, men det må 1 and 2, provides trouble-free feeding of the electrode wire to the welding tool and is thus very advantageous, but it must

være klart at en annen plassering kan velges dersom det skulle vise seg mer hensiktsmessig, f.eks. kan anordningen plasseres på et hensiktsmessig sted atskilt fra manipulatoren. be clear that another location can be chosen if it proves more appropriate, e.g. the device can be placed in a suitable place separate from the manipulator.

Som beskrevet ovenfor er det anordnet regulerbare friksjons-koblinger i alle ledds overforinger, bl.a. for å beskytte de respektive drivanordninger mot overbelastning. I tillegg, As described above, there are adjustable friction couplings in all joint transmissions, i.a. to protect the respective drive devices against overload. In addition,

som en ytterligere sikkerhetsforanstaltning,kan det på hensiktsmessige steder være anordnet mikrobrytere 13 som alternativt kan fungere som en nodstoppsanordning som bryter strommen til alle drivmotorene når en av manipulatorarmene har nådd sitt storste utsving og motorens pådrag feilaktig opprettholdes, eller de kan fungere som endestoppbrytere, idet bare motoren som styrer nevnte arm, stoppes, hvoretter nevnte motor på styringskommando kan reverseres og armen beveges tilbake. Anordningen av drivmotorenes kraftkabler og de registrerende komponenters signalkabler er for oversiktens skyld ikke vist detaljert i figurene. Frem til manipulatoren blir imidlertid kablene fortrinnsvis fort samlet som en kabelbunt 32 og fort inn i en koblingsboks 31 anordnet til manipulatorens dreibare overdel 8. Den videre fordeling ut til de respektive komponenter skjer på hensiktsmessig måte under hensyntagen til manipulator-leddenes bevegelsesmuligheter. as a further safety measure, microswitches 13 can be arranged in suitable places which can alternatively function as a nod stop device that cuts off the current to all the drive motors when one of the manipulator arms has reached its largest swing and the motor's load is erroneously maintained, or they can function as end stop switches, as only the motor that controls said arm is stopped, after which said motor on control command can be reversed and the arm moved back. The arrangement of the drive motors' power cables and the recording components' signal cables is not shown in detail in the figures for the sake of clarity. Up to the manipulator, however, the cables are preferably quickly collected as a cable bundle 32 and quickly into a junction box 31 arranged for the manipulator's rotatable upper part 8. The further distribution to the respective components takes place in an appropriate manner, taking into account the movement possibilities of the manipulator joints.

For å oke manipulatorens forflyttbarhet er konstruksjons-jelementene såsom bunnplaten 2, senterstammen og samtlige armer og kapslinger av vektbesparende hensyn utfort i aluminium. Den relativt lave vekt som dermed oppnås, vil videre forårsake redusert påkjenning på dreieleddene/hvis opplagringer og drivanordninger folgelig kan dimensjoneres for en forholdsvis lav belastning, hvilket igjen vil medfore en ytterii- In order to increase the mobility of the manipulator, the construction elements such as the bottom plate 2, the central stem and all arms and enclosures are made of aluminum for weight-saving reasons. The relatively low weight thus achieved will further cause reduced stress on the pivot joints/if bearings and drive devices can consequently be dimensioned for a relatively low load, which in turn will result in an outer

gere vektbesparelse. Ved å utfore armene og leddenegere weight saving. By performing the arms and joints

med de tilhorende drivanordninger og kapslinger med så lav vekt som mulig, reduseres massen som skal aksele- with the associated drive devices and casings with as little weight as possible, the mass to be driven is reduced

I IN

reres, og dermed oppnås full hastighet på kort tid. Nevnte lave vekt vil således ha gunstig innvirkning på servoenes egenskaper når det gjelder raskhet og noyaktighet. Videre vil manipulatoren få hoyere egenresonansfrekvens,og den vil likeledes bli relativt vippestabil. reres, and thus full speed is achieved in a short time. Said low weight will thus have a favorable effect on the servo's properties in terms of speed and accuracy. Furthermore, the manipulator will have a higher self-resonance frequency, and it will likewise become relatively stable.

Selv om det ovenfor er angitt aluminium som konstruksjonsmateriale, må det være klart at dette materialvalg ikke på noen måte er begrensende for oppfinnelsen, da ethvert hensiktsmessig konstruksjonsmateriale kan benyttes. Although aluminum is indicated above as a construction material, it must be clear that this choice of material is in no way limiting for the invention, as any appropriate construction material can be used.

Som nevnt innledningsvis, er manipulatoren beregnet for styring av et verktoy, i det viste eksempel et sveiseverktoy, langs en forutbestemt bane beskrevet i et datamaskinprogram. Fremgangsmåten for styringen kan f.eks. være som angitt i norsk patentsoknad nr. , og vil ikke bli forklart i detaljer. Grovt skissert skjer imidlertid styringen ved hjelp av en datamaskin som på bakgrunn av mottatte stillingssignaler fra dreieleddene samordner driften av nevnte ledds drivanordninger for derved å oppnå en posisjonering og orientering av sveiseverktdyet som er i overensstemmelse med de innprogrammerte data. As mentioned at the outset, the manipulator is intended for controlling a tool, in the example shown a welding tool, along a predetermined path described in a computer program. The procedure for the management can e.g. be as stated in Norwegian patent application no. , and will not be explained in detail. Roughly outlined, however, the control takes place with the help of a computer which, on the basis of position signals received from the pivot joints, coordinates the operation of said joint's drive devices in order to thereby achieve a positioning and orientation of the welding tool which is in accordance with the programmed data.

For å få til en slik styring er samtlige dreieledd funksjons-messig likt utfort som posisjonstilbakekoblede servosloyfer, som vist skjematisk på fig. 7. I henhold til nevnte figur er det anordnet en datamaskin 100 som med en utgang er koblet til inngangen av en digital/analog omformer 101 hvis inngang er koblet til inngangen av en forsterker 102. Ut-Igangen fra forsterkeren 102 er koblet til en inngangsklemme 110 på en utgangsforsterker 103, som kan omfatte strombe-jgrensningsanordninger for ytterligere sikring av leddets drivmotor mot overbelastning. Til en annen inngangsklemme 111 på forsterkeren 103 er det koblet en signalleder fra et takometer 106. Videre er utgangen fra en kraftforsynings-enhet 104 koblet til forsterkeren 103, og utgangen fra forsterkeren 103 er igjen koblet til en motor 105. Takometeret -106 samt en veksel eller et gear 107 og en vinkelgiver 108 er mekanisk forbundet med motoren 105. Vinkelgiveren 108 er via en omformer 109 koblet inn på datamaskinen 100. In order to achieve such control, all pivot joints are functionally similar to position feedback servos, as shown schematically in fig. 7. According to the aforementioned figure, a computer 100 is arranged which is connected with an output to the input of a digital/analog converter 101 whose input is connected to the input of an amplifier 102. The output from the amplifier 102 is connected to an input terminal 110 on an output amplifier 103, which may include current limiting devices for further securing the link's drive motor against overload. A signal conductor from a tachometer 106 is connected to another input terminal 111 on the amplifier 103. Furthermore, the output from a power supply unit 104 is connected to the amplifier 103, and the output from the amplifier 103 is again connected to a motor 105. The tachometer -106 as well as a gearbox or a gear 107 and an angle encoder 108 are mechanically connected to the motor 105. The angle encoder 108 is connected to the computer 100 via a converter 109.

Signalet fra vinkelgiveren 108 varierer med dreiningen av leddet og gir således et mål for leddets vinkeldreining i forhold til den forutgående arm. Dette posisjonssignal som The signal from the angle sensor 108 varies with the rotation of the joint and thus provides a measure of the angular rotation of the joint in relation to the preceding arm. This position signal which

fortrinnsvis er en vekselspenning fra en resolver eller synkro, omformes i omformeren 109 til et digitalt signal preferably an alternating voltage from a resolver or synchro is converted in the converter 109 into a digital signal

som mates inn på datamaskinen 100.which is fed into the computer 100.

Alternativt til resolveren kan det som vinkelgiver anvendes andre passende innretninger, f.eks. en digital koder. Ved den sistnevnte innretning, som gir ut et digitalt spenningssignal som varierer med vinkeldreiningen, er omformeren 109 overflodig. As an alternative to the resolver, other suitable devices can be used as angle sensors, e.g. a digital encoder. In the latter device, which outputs a digital voltage signal that varies with the angular rotation, the converter 109 is redundant.

I datamaskinen 100 blir de innmatede posisjonssignaler et passende antall ganger pr. sekund, f.eks. 30, sammenliknet med de tilsvarende posisjoneringssignaler, idet det ved avvik In the computer 100, the entered position signals are a suitable number of times per second, e.g. 30, compared with the corresponding positioning signals, since in case of deviation

mellom de nevnte signaler genereres et digitalt korreksjons-signal som mates inn på omformeren 101 hvor det omformes til en analog spenning. Dette spenningssignal forsterkes i forsterkeren 102 og mates inn på utgangsforsterkeren 103 via klemmen 110. Takometeret 106 gir ut et spenningssignal som angir motorens between the mentioned signals, a digital correction signal is generated which is fed into the converter 101 where it is converted into an analogue voltage. This voltage signal is amplified in the amplifier 102 and fed into the output amplifier 103 via the terminal 110. The tachometer 106 outputs a voltage signal which indicates the motor's

105 rotasjonshastighet og dreieretning. Dette signal mates via klemmen 111 inn på forsterkeren 103, hvorpå signalet sammenliknes med det via klemmen 110 innmatede signal, idet det ved avvik mellom de to signalers polaritet og/eller stor-relse genereres et signal som styrer pådraget til motoren 105 fra kraftforsyningen 104 slik at onsket dreieretning oppnås og rotasjonshastigheten innreguleres jevnt og kontinuerlig for dermed å styre den tilhorende manipulatorarm i j en bane som samsvarer med den i datamaskinprogrammet angitte. 105 rotation speed and direction of rotation. This signal is fed via terminal 111 into the amplifier 103, after which the signal is compared with the signal fed via terminal 110, with a discrepancy between the polarity and/or magnitude of the two signals generating a signal which controls the input to the motor 105 from the power supply 104 as follows that the desired direction of rotation is achieved and the rotation speed is regulated evenly and continuously to thereby control the associated manipulator arm in a path that corresponds to that specified in the computer program.

Ved at alle manipulatorens dreieledd styres som ovenfor beskrevet og dreiebevegelsene koordineres på hensiktsmessig måte i datamaskinen, oppnås en automatisk styring av sveiseverktoyet 22 langs en forutbestemt innprogrammert bane. Selv By all of the manipulator's pivoting joints being controlled as described above and the turning movements being coordinated in an appropriate manner in the computer, an automatic control of the welding tool 22 along a predetermined programmed path is achieved. Self

om det ovenfor hele tiden refereres til automatisk styring~av manipulatoren, må det være klart at det selvsagt kan if the above is constantly referring to automatic control of the manipulator, it must be clear that it is of course possible

være tilveiebragt anordninger for manuell styring, f.eks.be provided with devices for manual control, e.g.

fra et fortrinnsvis portabelt,håndbetjent kontrollpanel.from a preferably portable, hand-operated control panel.

!!

Når manipulatoren er anbragt på et arbeidssted, må den,for sveisingen kan påbegynnes, kjenne sin plassering og/eller orientering i forhold til arbeidsstykket, slik at den innprogrammerte sveiseoppgave blir utfort i samsvar med den planlagte, faktiske sveisefuge. Orienteringen kan styres automatisk, f.eks. som beskrevet i norsk patentsoknad nr. eller den kan skje som angitt i norsk patentsoknad nr. When the manipulator is placed at a workplace, before welding can begin, it must know its location and/or orientation in relation to the workpiece, so that the programmed welding task is carried out in accordance with the planned, actual welding joint. The orientation can be controlled automatically, e.g. as described in Norwegian patent application no. or it can take place as specified in Norwegian patent application no.

For den forstnevnte orienteringsfremgangsmåte kan f.eks. sveiseelektrodens spiss eller sveisemunnstykket tjene som foler, eller det kan være anordnet ikke viste folere på sveiseverktdyet 22 eller bærearmen 21. For the aforementioned orientation method, e.g. the tip of the welding electrode or the welding nozzle serve as foils, or there may be arranged foils not shown on the welding tool 22 or the support arm 21.

Ifolge den sistnevnte fremgangsmåte plasseres en orienteringskloss på et hensiktsmessig valgt sted i forhold til arbeidsstykket, hvoretter det utarbeides et datamaskinprogram for sveisebanen som refererer seg til nevnte valgte sted, slik According to the latter method, an orientation block is placed at an appropriately chosen location in relation to the workpiece, after which a computer program is prepared for the welding path that refers to said chosen location, as

at manipulatoren må anbringes i en bestemt posisjon i forhold "til orienteringsklossen for at sveiseoppgaven skal kunne utfores korrekt. For å sikre en sådan plassering av manipulatoren kan den i sin basisdel 1, fortrinnsvis med senter i den vertikale dreieakse, være utformet med en ikke vist utsparing 95, som passer sammen med nevnte kloss i et orienterende han - hun-inngrep. I stedet for en utsparing 95 kan selvsagt basisdelen 1 være utstyrt med en hensiktsmessig utformet tapp eller liknende, som ved plassering av manipulatoren på orienteringsklossen bringes i orienterende inngrep med en dertil egnet utsparing i denne. that the manipulator must be placed in a specific position in relation to the orientation block in order for the welding task to be carried out correctly. In order to ensure such a placement of the manipulator, it can in its base part 1, preferably with its center in the vertical axis of rotation, be designed with a not shown recess 95, which fits together with said block in an orienting male-female engagement. Instead of a recess 95, the base part 1 can of course be equipped with an appropriately designed pin or similar, which when placing the manipulator on the orientation block is brought into orienting engagement with a suitable recess in this.

iEn ytterligere orienteringsanordning i form av fortrinnsvis iA further orientation device in the form of preferably

automatisk styrte, elektrisk drevne, ikke viste, teleskopfor-iskyvbare armer, kan være anordnet i tilknytning til basisdelen eller dennes bunnplate. Når manipulatoren er anbragt på et sveisested, skjer orienteringen ved at nevnte armer utskyves til de stoter mot kjente faste anordninger, f.eks. vegger eller skott, hvorpå manipulatoren under fortsatt på-virkning av armenes drivanordninger forskyves til den onskede automatically controlled, electrically driven, not shown, telescoping arms, may be arranged in connection with the base part or its bottom plate. When the manipulator is placed at a welding location, the orientation takes place by the said arms being pushed out until they bump against known fixed devices, e.g. walls or bulkheads, on which the manipulator is moved under the continued influence of the arm's drive devices to the desired

-posisjon i forhold til arbeidsstykket.-position in relation to the workpiece.

Bunnplatens 2 festemidler 3 er dimensjonert for sikkert å kunne fastholde manipulatoren til et underlag som kan være orientert i ethvert plan. Således kan, for enhver aktuell sveiseoppgave, manipulatoren alltid anordnes på det mest hensiktsmessige sted, f.eks. et gulv, en vegg, et tak eller The fastening means 3 of the base plate 2 are dimensioned to be able to secure the manipulator to a base which can be oriented in any plane. Thus, for any relevant welding task, the manipulator can always be arranged in the most appropriate place, e.g. a floor, a wall, a ceiling or

på forskjellige skråplan, og den er derfor meget fleksibel ~'"i sine anvendelsesmuligheter. For ytterligere å utvide manipulatorens anvendelsesmuligheter, kan dens rekkevidde langs den vertikale akse okes ved at senterstammen 4 er utfort som en fortrinnsvis elektrisk drevet teleskop-forlengbar enhet. Innstillingen av stammens 4 lengde kan fortrinnsvis styres automatisk fra datamaskinen, men kan også foretas manuelt. on different inclined planes, and it is therefore very flexible ~'"in its application possibilities. To further expand the manipulator's application possibilities, its reach along the vertical axis can be increased by the central stem 4 being extended as a preferably electrically powered telescoping extendable unit. The setting of the length of the stem 4 can preferably be controlled automatically from the computer, but can also be done manually.

Fig. 8 viser en foretrukket, men ikke begrensende, utformning av en anordning for aksial forskyvning av senterstammen 4 Fig. 8 shows a preferred, but not limiting, design of a device for axial displacement of the central stem 4

i den hensikt å oke manipulatorens rekkevidde. I henhold • til figuren er basisdelen 1 erstattet med en fundamentdel 201, fortrinnsvis utformet med en utsparing 205 for et orienterende inngrep med en dertil egnet orienteringskloss og omfattende en bunnplate 202 med festemidler 203, samt en vertikalt forlopende styrestamme 204 hvori er anordnet et hull 215 for gjennomforing av en låsepinne 209, og videre utformet med en spalte 216 for styrende opptakelse av en tannstang 206 fast anordnet på senterstammen 4, idet denne er fort inn i styrestammen 204. in order to increase the manipulator's reach. According to the figure, the base part 1 is replaced with a foundation part 201, preferably designed with a recess 205 for an orienting engagement with a suitable orientation block and comprising a bottom plate 202 with fasteners 203, as well as a vertically extending guide stem 204 in which a hole 215 is arranged for the insertion of a locking pin 209, and further designed with a slot 216 for the guiding reception of a rack 206 fixedly arranged on the center stem 4, as this is quickly inserted into the guide stem 204.

I senterstammen 4 er det videre anordnet et passende antall fortrinnsvis koniske låsehull 214 for samvirke med låsepinnen 209. Låsepinnen 209 er utformet med en krave 210 og bæres av en klave 208 anordnet på styrestammen 204. En fjær 211 A suitable number of preferably conical locking holes 214 are also arranged in the center stem 4 for cooperation with the locking pin 209. The locking pin 209 is designed with a collar 210 and is carried by a claw 208 arranged on the control stem 204. A spring 211

er anordnet rundt pinnen 209 mellom klaven 208 og kraven 210 for å bringe låsepinnen 209 til inngrep med et valgt låsehull 214. is arranged around the pin 209 between the claw 208 and the collar 210 to bring the locking pin 209 into engagement with a selected locking hole 214.

På klaven 208 er det videre anordnet en magnetholder 212A magnet holder 212 is also arranged on the clave 208

som bærer en elektromagnet 213.which carries an electromagnet 213.

Et drev 207 som står i inngrep med tannstangen 206, er anordnet på drivakselen til en ikke vist, elektrisk drivanordning. Når en aksial forskyvning av senterstammen 4 er innprogrammert, skjer dette automatisk ved at elektromagneten 213 energiseres og trekker låsepinnen 209 ut av inngrepet med jlåsehullet 214. A drive 207 which engages with the rack 206 is arranged on the drive shaft of an electric drive device, not shown. When an axial displacement of the center stem 4 is programmed in, this happens automatically by energizing the electromagnet 213 and pulling the locking pin 209 out of engagement with the locking hole 214.

Drivanordningen for drevet 207 energiseres, og ved samvirke mellom tannstangen 206 og drevet 207 forskyves stammen 4 The drive device for the drive 207 is energized, and by cooperation between the rack 206 and the drive 207, the stem 4 is displaced

til den onskede posisjon. Når nevnte posisjon nås, de-energiseres drivanordningen, videre de-energiseres elektromagneten 213, og låsepinnen 209 bringes ved hjelp av fjæren 211 til inngrep med det tilordnede låsehull 214. to the desired position. When said position is reached, the drive device is de-energized, the electromagnet 213 is further de-energized, and the locking pin 209 is brought by means of the spring 211 into engagement with the assigned locking hole 214.

Når det gjelder metoden som benyttes, ved sveisingen, er denne som sådan stort sett av underordnet betydning for utformingen av manipulatoren, og vil ikke ble detaljert beskrevet. Det må imidlertid være klart at sveiseverktoy, trådmatningsut-styr og tilforselsslanger må velges så hensiktsmessig som. mulig med tanke på optimal utnyttelse av manipulatoren. As regards the method used, when welding, this as such is largely of secondary importance for the design of the manipulator, and will not be described in detail. However, it must be clear that welding tools, wire feeding equipment and supply hoses must be selected as appropriate as. possible with regard to optimal utilization of the manipulator.

Det kan videre nevnes at manipulatoren kan være utstyrtIt can also be mentioned that the manipulator can be equipped

for pendling av sveisehodet, f.eks. ved at en lokal kam-skivestyrt bevegelsesinnretning er anordnet på bærearmen 21 for samvirke med sveiseverktdyet 22, eller pendlingen kan fortrinnsvis være sentralt styrt fra datamaskinen og utfores ved hensiktsmessige dreiebevegelser i leddene avhengig av pendlingsmonste ret. for oscillating the welding head, e.g. in that a local cam-disc controlled movement device is arranged on the support arm 21 for cooperation with the welding tool 22, or the oscillation can preferably be centrally controlled from the computer and carried out by appropriate turning movements in the joints depending on the oscillation pattern.

Dersom det for enkelte sveiseoppgaver skulle vise seg onskelig å kunne foreta automatiske banekorrigeringer under sveisefor-|lopet, kan svei seve rktoyet 22 eller bærearmen 21 for dette formål utstyres med en hensiktsmessig fugefolgeranordning som ved avvik mellom den innprogrammerte sveisebane og den faktiske sveisefuge utsender korreksjonssignaler til datamaskinen, hvorpå denne styrer dreieleddenes drivanordninger slik at sveiseverktoyet bringes i den korrekte posisjon. If, for certain welding tasks, it should prove desirable to be able to make automatic path corrections during the welding process, the welding tool 22 or the support arm 21 can for this purpose be equipped with an appropriate joint follower device which, in the event of deviations between the programmed welding path and the actual welding joint, sends correction signals to the computer, whereupon this controls the drive devices of the pivots so that the welding tool is brought into the correct position.

Ved forskjellige sveisetyper og forlop kan det være aktuelt å anvende forskjellig sveisetråd, eksempelvis en trådtype for under-opp-sveis og en for horisontal og vertikal sveis. For slike tilfeller kan det være formålstjenlig med automatisk skifte av tråd. Dette kan oppnås f.eks. ved at to eller flere sveisepistoler er anordnet fortrinnsvis forskyvbare i lengde-retningen og utstyrt med separate trådmateinnretninger, idet For different welding types and processes, it may be relevant to use different welding wire, for example a wire type for bottom-up welding and one for horizontal and vertical welding. In such cases, it may be expedient to automatically change the thread. This can be achieved e.g. in that two or more welding guns are arranged preferably displaceable in the longitudinal direction and equipped with separate wire feeding devices,

L L

den aktuelle sveisepistol bringes til arbeidsstilling på jstyringskommando innlagt i datamaskinprogrammet. the welding gun in question is brought to working position on a control command entered into the computer program.

For å sikre seg mot strømgjennomgang i manipulatorens dreieledd ved utilsiktede kortslutninger, kan samtlige ledd og/ eller armer være elektrisk forbundet, f.eks. ved hjelp av en hensiktsmessig anordnet jordleder. In order to protect against current passing through the manipulator's pivot joints in the event of accidental short circuits, all joints and/or arms can be electrically connected, e.g. by means of an appropriately arranged earth conductor.

Manipulatoren i henhold til oppfinnelsen kan inngå i et system av manipulatorer, ikke vist, som fortrinnsvis styres automatisk fra en sentralt anordnet datamaskin, idet et datamaskinprogram likeledes kan styre et tilbringer/forflytningssystem for automatiske anbringelser av den enkelte manipulator på de forskjellige arbeidssteder. The manipulator according to the invention can form part of a system of manipulators, not shown, which is preferably controlled automatically from a centrally arranged computer, as a computer program can also control a conveyor/transfer system for automatic placement of the individual manipulator at the various workplaces.

Sammenfatningsvis kan nevnes at spesielt fordelaktige trekk ved anordningen eller manipulatoren ifolge oppfinnelsen bl.a. er In summary, it can be mentioned that particularly advantageous features of the device or the manipulator according to the invention i.a. is

at den er bygget opp på en sentral basisdel og omfatter fortrinnsvis seks dreibare ledd samt armer og/eller partier av ulik lengde som forbinder de enkelte ledd, that it is built on a central base part and preferably comprises six rotatable joints as well as arms and/or parts of different lengths that connect the individual joints,

at den på grunnlag av et datamaskinprogram er i stand til fortrinnsvis automatisk å styre et sveiseverktoy med nodvendig og tilstrekkelig presisjon og orientering langs en hvilken som helst forutbestemt, kontinuerlig eller intermitterende sveisebane innenfor et aksjonsområde som stort sett bare er begrenset av armenes maksimale utstrekning, that it is capable, on the basis of a computer program, of preferably automatically controlling a welding tool with necessary and sufficient precision and orientation along any predetermined, continuous or intermittent welding path within an area of action limited only by the maximum reach of the arms,

at den er utfort med forholdsvis lav vekt,that it is carried out with a relatively low weight,

at den videre er utformet og utstyrt for enkelt å kunne orien-tere seg i forhold til arbeidsstykket slik at den derved vil være særdeles forflyttbar og fleksibel i sin anvendelse, that it is further designed and equipped to be able to easily orientate itself in relation to the workpiece so that it will thereby be extremely mobile and flexible in its use,

at basisdelen omfatter en bunnplate på hvilken det er anordnet festemidler som er i stand til sikkert å fastholde manipulatoren til en grunnflate hvis orientering kan være i et hvilket som helst plan slik at den derved alltid kan plasseres på det mest hensiktsmessige sted for utforelse av en bestemt sveiseoppgave, that the base part comprises a bottom plate on which there are fixing means which are able to securely hold the manipulator to a base surface whose orientation can be in any plane so that it can thereby always be placed in the most appropriate place for carrying out a specific welding task,

at ett av dreieleddene er anordnet i en sentral dreiemekanisme som sorger for at manipulatoren i prinsippet er ubegrenset dreibar om den vertikale akse sentralt til basisdelen, that one of the swivel joints is arranged in a central swivel mechanism which ensures that the manipulator is in principle infinitely rotatable about the vertical axis central to the base part,

at manipulatorarmene er utformet som dobbeltarmer og med kompakt that the manipulator arms are designed as double arms and with compact

kapslinger,enclosures,

I at den konstruktive samordning av nevnte deler tillater drei- j ninger på mer enn 200° i leddene idet utsatte komponenter dreies mellom nevnte dobbeltarmer, In that the constructive coordination of said parts allows rotations of more than 200° in the joints as exposed components are rotated between said double arms,

og at de nevnte driftskomponenter er tilstrekkelig beskyttet mot ytre påvirkninger fra f.eks. smuss, stov, væske og sveise-sprut e.l., og samtidig, spesielt for håndleddene, er lette å"komme til for utførelse av nødvendige vedlikeholdsarbeider. and that the aforementioned operating components are sufficiently protected against external influences from e.g. dirt, dust, liquid and welding spatter etc., and at the same time, especially for the wrists, are easy to access for carrying out necessary maintenance work.

En tilfredsstillende operasjon av manipulatoren oppnås ved hensiktsmessig valg av komponenter til leddenes drivanordninger med tilhorende overføringer. Således er drivanordningene for alle leddene elektriske likestromsmotorer som er enkle å re-gulere, gir et tilstrekkelig dreiemoment, er driftsikre og Satisfactory operation of the manipulator is achieved by appropriate selection of components for the joints' drive devices with associated transmissions. Thus, the drive devices for all the joints are electric direct current motors which are easy to regulate, provide a sufficient torque, are reliable and

krever minimalt vedlikehold, er kompakte i sin oppbygning og krever således liten plass, samt er forholdsvis lette i vekt. require minimal maintenance, are compact in their structure and thus require little space, and are relatively light in weight.

Motorenes dreiemoment overfores til dreining av leddene ved hjelp av en veksel eller et gear og en regulerbar friksjonskobling. For manipulatorens forste tre ledd regnet fra basisdelen er det som gear anvendt en veksel av f.eks. typen"Harmonic Drive", med stor utveksling,ubetydelig dødgang og hoy virkningsgrad, idet denne vil gi en jevn og presis overforing, hvilket vil ha vesentlig betydning for servosystemets egenskaper med hensyn til nøyaktigheten i styringen av sveiseverktdyet. The motors' torque is transferred to turn the joints by means of a gearbox or a gear and an adjustable friction coupling. For the manipulator's first three joints counted from the base part, a gear of e.g. the "Harmonic Drive" type, with a large gear ratio, negligible backlash and high efficiency, as this will provide a smooth and precise transmission, which will have a significant impact on the servo system's properties with regard to the accuracy in the control of the welding tool.

Nevnte veksel er videre særdeles kompakt i sin oppbygning,Said exchange is furthermore extremely compact in its structure,

lett i vekt og lite plasskrevende.light in weight and takes up little space.

For de to ev. tre siste dreieledd hvor presisjonskravet til overforingen ikke er så kritisk som for de ovrige tre ledd, er det i stedet for en veksel av foran nevnte type, anvendt planetgear som i disse ledd kan dimensjoneres for små ytelser og folgelig kan velges med små dimensjoner, idet denne geartype tillater et relativt stort moment på sin utgangsaksel i forhold til sin vekt og sitt volum. For the two possibly three last pivot joints where the precision requirement for the transmission is not as critical as for the other three joints, instead of a gearbox of the aforementioned type, a planetary gear is used which in these joints can be dimensioned for small outputs and can consequently be chosen with small dimensions, as this type of gear allows a relatively large torque on its output shaft in relation to its weight and volume.

De ovenfor angitte eksempler på valg av geartyper for de respektive dreieledd er selvsagt ikke begrensende for oppfinnelsen, da også andre hensiktsmessige typer kan komme til anvendelse. Som nevnt, er det i alle leddene anvendt en regulerbar friksjonskobling. Datte er en meget fordelaktig sikkerhetsforanstaltning, som sorger for at motorene ikke blir overbelastet dersom manipulatorarmene utilsiktet skulle stote mot en hindring, og som likeledes beskytter servosystemenes ovrige drivkomponenter samt sikrer armene mot boyepåkjenninger dersom manipulatoren skulle bli utsatt for utilsiktet stot, f.eks. som folge av påkjorsel eller av gjenstander som faller ned på den. I og med sikringen av armene mot uventede boyepåkjenninger, kan disse dimensjoneres optimalt med hensyn på sin normale ar-beidsbelastning. The above-mentioned examples of selection of gear types for the respective pivot joints are of course not limiting for the invention, as other suitable types can also be used. As mentioned, an adjustable friction coupling is used in all joints. This is a very beneficial safety measure, which ensures that the motors are not overloaded should the manipulator arms accidentally bump into an obstacle, and which likewise protects the servo systems' other drive components and secures the arms against buoy stresses should the manipulator be exposed to accidental bumps, e.g. as a result of being hit or by objects falling on it. With the protection of the arms against unexpected buoy stresses, these can be dimensioned optimally with regard to their normal workload.

I tillegg til den ovennevnte sikringsfunksjon kan friksjons-koblingene tjene et ytterligere formål når manipulatoren benyttes til programmering etter den såkalte "læremetode", ved hvilken manipulatorarmene beveges manuelt i overensstemmelse med det onskede bevegelsesforiop for en etterfolgende, automatisk utfort sveiseoperasjon, idet det under nevnte bevegelse fortlopende genereres signaler i leddenes vinkelgivere, hvilke signaler lagres som programmeringssignaler på en papirtape e. l. Metoden krever at manipulatorens dreieledd kan beveges noenlunde lettlopende under programmeringen, og ved friksjons-eller slurekoblingene i henhold til oppfinnelsen er det på enkel måte foranstaltet "frikoblinger" i de respektive ledd, idet leddene fortrinnsvis ved hjelp av en momentnokkel kan innstilles til sluring med en optimal dreiefriksjon under den manuelle foring av manipulatorarmene. Programmeringen foregår således fortrinnsvis med leddenes drivanordninger i fastlåst stilling, og alle dreininger skjer ved kontrollert sluring i leddene. In addition to the above-mentioned safety function, the friction couplings can serve a further purpose when the manipulator is used for programming according to the so-called "learning method", whereby the manipulator arms are moved manually in accordance with the desired movement for a subsequent, automatically performed welding operation, as during said movement continuously, signals are generated in the joints' angle encoders, which signals are stored as programming signals on a paper tape etc. The method requires that the manipulator's pivot joints can be moved relatively easily during programming, and with the friction or slip couplings according to the invention, "disconnects" are provided in a simple way in the respective joints, as the joints can preferably be set to slip with an optimal turning friction during the manual lining of the manipulator arms by means of a torque wrench. The programming thus preferably takes place with the joints' drive devices in a locked position, and all turning takes place by controlled slippage in the joints.

For å oppnå optimale foringsegenskaper for armene kan det videre være formålstjenlig å utbalansere disse. Dette kan gjb-res f.eks. ved hensiktsmessig anordning av nodvendige mot-vekter og/eller fjærer e.l. In order to achieve optimal lining properties for the arms, it may also be expedient to balance these. This can be done e.g. by appropriate arrangement of necessary counterweights and/or springs etc.

I stedet for å anvende nevnte slurekoblinger ved "læreprogram-meringen" kan det være foranstaltet egnede clutch-koblinger, f. eks. av en type som er elektrisk opererbar, til frikobling av dreieleddene. Instead of using said slip couplings during the "learning programming", suitable clutch couplings can be provided, e.g. of a type which is electrically operable, to disengage the pivots.

Ifolge oppfinnelsen er alle ledd forsynt med vinkelgivere som registrerer manipulatorens posisjonering selv om friksjons-koblingene har vært i funksjon som folge av en overbelastning i ett eller flere av leddene, og dermed har brakt disse i en annen posisjon enn den som skulle tilsvare motorenes og gea-renes drift utfort etter ordre fra den bakenforliggende styringsenhet. According to the invention, all joints are equipped with angle sensors that record the manipulator's positioning even if the friction couplings have been in operation as a result of an overload in one or more of the joints, and thus have brought them into a different position than that which should correspond to the motors and gear -cleaner's operation continued according to orders from the rear control unit.

Til slutt kan nevnes at selv om manipulatoren primært er tenkt anvendt for utforelse av en sveiseoppgave, vil det være klart at den selvsagt også hensiktsmessig kan benyttes for andre ar-beidsoperasjoner som involverer styring av andre redskaper. Finally, it can be mentioned that even if the manipulator is primarily intended to be used for carrying out a welding task, it will be clear that it can of course also be appropriately used for other work operations that involve the control of other tools.

Claims

1.A northing for path control of implements, e.g. a welding tool, including two or more mutually rotatable arms, characterized in that the mutual turning movement between two neighboring arms takes place by means of electro-mechanically acting means arranged in or at the joint connection between said arms.

2. Device as stated in claim 1, characterized in that said means include a friction coupling.

3. Device as stated in claim 1, characterized in that said means include an electric direct current motor.

4. Device as stated in claim 1, characterized in that said means include a mechanical exchange.

5. Device as stated in claim 4, characterized in that said exchange is a planetary gear.

6. Device as stated in claim 1, characterized in that an angle sensor is arranged for said joint connection.

7.A northing as specified in claim 6, characterized in that the angle encoder is a so-called "resolver".

8. Device as stated in claim 1, characterized in that one of said arms is rotatably connected to a base part (1) for the device.

9. Device as specified in claims 1 and 8, characterized in that the base part is provided with magnetic fasteners (3) for anchoring to a support for the base part.

10. Device as stated in claims 1, 8 and 9, characterized in that the base part is provided with one or more recesses (95) placed on the underside, which recesses can interact with ribs, knobs etc. placed on said support. for orientation of the base part relative to the support.

11. Device as stated in claim 8, characterized in that the base part is provided with an extendable center stem (4).

12. Device as stated in claim 8, characterized in that the base part is provided with a turning mechanism centrally arranged on it and rotatable about one on this vertical axis.

13. Device as stated in claim 1, characterized in that the said arms consist of two elements running in parallel.

14. Device as specified in claims 1 and 13, characterized in that the arm (22) to which the tool is connected is provided with a mechanism (20) which can be turned perpendicularly to the longitudinal axis of the arm.

15. Device as specified in one or more of claims 1 and 13, characterized in that the outer part of the arm to which the tool is connected, is provided with a pendulum device for pendulum movement of said tool.

16. Device as specified in claims 1 and 8', characterized in that a container which can be pivoted with the arm and relative to said base part is arranged at one end of said arm, e.g. for storing welding wire.

17. Device as specified in one or more of the preceding claims, characterized in that the device's moving parts are enclosed.

18. Device as specified in claims 1-8, characterized in that the relative angular movement of the arms is limited by electrically acting stop mechanisms.

19. Device as stated in claim 2, characterized in that the release coupling cannot be used as a release.

20. Device as stated in claim 11, characterized in that the center stem (4) is arranged with a mechanical displacement mechanism.

21. Device as stated in claim 11, characterized in that the displacement mechanism preferably has electrical operation.

22. Device as stated in claim 11, characterized by a preferably electromagnetically actuable locking bolt (209) which serves to lock the center stem at predetermined levels.

23. Device as stated in claim 1, characterized by an outer link (300) which is 360° rotatable arranged about its central axis.

24. Device as stated in claims 1 and 23, characterized by a cross link (313) which is arranged at an angle with the outer link (300) and preferably juxtaposed to this link's shaft (309) and rotatably arranged about its central axis.

25. Device as stated in claim 24, characterized in that a support arm (21) is rotatably attached to the shaft (316) of the cross joint (313), to which support arm a welding tool (14) is preferably arranged.

26.A northing as specified in claims 8-12, characterized in that the base part is equipped with radially displaceable arms for lateral movement of the base part.

27. Device as stated in claim 4, characterized in that said transmission is of the Harmonic Drive type.