DE20204395U1 - Welding device, in particular laser welding device - Google Patents
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Description
- 1 BESCHREIBUNG - 1 DESCRIPTION
Die Erfindung betrifft eine Schweißeinrichtung, insbesondere eine Laserschweißeinrichtung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruches.The invention relates to a welding device, in particular a laser welding device with the features in the preamble of the main claim.
Eine solche Schweißeinrichtung ist aus der EP 0 8 92 692.Bl bekannt. Sie besteht aus einem Laserschweißwerkzeug mit einer Wirkachse und aus einer Schweißzusatzvorrichtung, z.B. einer Schweißdraht- oder Schutzgaszuführung, einem Schweißbrenner oder dergleichen. Die Schweißeinrichtung hat eine Andrückrolle und eine Stelleinrichtung, die eine Schwenkbewegung oder Verschiebebewegung von Schweißwerkzeug und Schweißzusatzvorrichtung gegenüber der Andrückrolle erlaubt. Das Schweißwerkzeug und die Schweißzusatzvorrichtung sind miteinander starr verbunden und werden stets gemeinsam bewegt.Such a welding device is known from EP 0 8 92 692.Bl. It consists of a laser welding tool with an effective axis and a welding accessory, e.g. a welding wire or shielding gas feed, a welding torch or the like. The welding device has a pressure roller and an adjusting device that allows a swiveling movement or sliding movement of the welding tool and welding accessory relative to the pressure roller. The welding tool and the welding accessory are rigidly connected to one another and are always moved together.
Aus der DE-A 198 4 9 117 ist eine andere Hybrid-Schweißeinrichtung mit einem gemeinsamen Bearbeitungskopf bekannt, an dem über eine Bogenführung ein Laserkopf und ein MSG-Brenner im gewünschten Winkel schräg zueinander eingestellt werden können. In dieser Position werden sie dann fixiert und behalten die Stellung während des Bearbeitungsprozesses bei.DE-A 198 4 9 117 discloses another hybrid welding device with a common processing head, on which a laser head and a MSG torch can be set at the desired angle to each other via an arc guide. They are then fixed in this position and maintain this position during the processing process.
Die DE-C 42 00 548 zeigt eine Schweißeinrichtung mit einem Schweißbrenner, an dem eine Schweißdrahtzuführung um eine horizontale Achse schwenkbar gelagert ist. Sie kann hierdurch aus der Arbeitsstellung nahe an der Brennerspitze in eine entfernte Ruhestellung und zurück bewegt werden.DE-C 42 00 548 shows a welding device with a welding torch on which a welding wire feed is pivoted about a horizontal axis. It can thus be moved from the working position close to the torch tip to a distant rest position and back.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Schweißeinrichtung aufzuzeigen.It is an object of the present invention to provide an improved welding device.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch.The invention solves this problem with the features in the main claim.
Bei der erfindungsgemäßen Schweißeinrichtung kann mittels der Dreheinrichtung die Schweißzusatzvorrichtung relativ zum Schweißwerkzeug verstellt werden. Die . Verstellmöglichkeit ist dabei vorzugsweise konzentrisch um die Wirkachse gegeben. Die Wirkachse kann insbesondere die. Achse des Laserstrahls sein. Dies hat den Vorteil, dass die Schweißzusatzvorrichtung unabhängig von einer Führungsvorrichtung eigenständig gegenüber dem Schweißwerkzeug orientiert werden kann. Insbesondere muss bei einer robotergeführten Schweißeinrichtung der Roboter nicht umorientiert werden. Dadurch werden komplizierte und belastungsungünstige Roboterbewegungen vermieden. Die Vorteile zeigen sich vor allem bei gekrümmten Bewegungsbahnen, insbesondere in Eckbereichen.In the welding device according to the invention, the additional welding device can be adjusted relative to the welding tool by means of the rotating device. The adjustment option is preferably concentric around the effective axis. The effective axis can in particular be the axis of the laser beam. This has the advantage that the additional welding device can be independently oriented relative to the welding tool, independent of a guide device. In particular, with a robot-guided welding device, the robot does not have to be reoriented. This avoids complicated robot movements that place a strain on the body. The advantages are particularly evident in curved movement paths, especially in corner areas.
Der Drehantrieb kann eine eigene Steuerung für die Bewegungen der Schweißzusatzvorrichtung aufweisen. Von besonderem Vorteil ist jedoch die Ausführungsform, bei der die Drehachse als Zusatzachse, insbesondere als siebte Roboterachse in die Robotersteuerung integriert ist. Die Dreheinrichtung lässt sich■hierdurch besonders exakt und in Abhängigkeit von den Roboterbewegungen steuern.The rotary drive can have its own control for the movements of the additional welding device. However, the embodiment in which the rotary axis is integrated into the robot control as an additional axis, in particular as a seventh robot axis, is particularly advantageous. This allows the rotary device to be controlled particularly precisely and in dependence on the robot movements.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.Further advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt.·Im Einzelnen zeigen:The invention is illustrated by way of example and schematically in the drawings. In detail:
Figur 1: eine Schweißeinrichtung mit einemFigure 1: a welding device with a
Schweißwerkzeug, einer Schweißzusatzvorrichtung und einer Dreheinrichtung in Seitenansicht,Welding tool, a welding accessory and a rotating device in side view,
Figur 2: eine geklappte Seitenansicht der AnordnungFigure 2: a folded side view of the arrangement
gemäß Pfeil II von Figur 1,according to arrow II of Figure 1,
Figur 3: eine Draufsicht der SchweißeinrichtungFigure 3: a top view of the welding device
gemäß Pfeil III von Figur 1 15according to arrow III of Figure 1 15
Figur 4: eine Detaildarstellung eines Beschlags fürFigure 4: a detailed view of a fitting for
die Schweißzusatzvorrichtung gemäß Pfeil IV von Figur 3. ■the welding accessory device according to arrow IV of Figure 3. ■
In den Zeichnungen ist eine Schweißeinrichtung (1) dargestellt, die vorzugsweise als Laserschweißeinrichtung ausgebildet ist..Sie wird von einem geeigneten Manipulator (nicht dargestellt), vorzugsweise einem mehrachsigen Industrieroboter geführt und ist an dessen Roboterhand (9) befestigt. Die Roboterhand (9) hat eine Abtriebsachse oder Handachse, um die die Schweißeinrichtung (1) gedreht werden kann. Die Roboterhand (9) kann weitere Zusatzachsen aufweisen. Der Industrieroboter ist vorzugsweise als Gelenkroboter mit sechs rotatorischen Achsen ausgebildet, kann ansonsten aber jede beliebige andere Ausführungsform .haben. ■ .The drawings show a welding device (1) which is preferably designed as a laser welding device. It is guided by a suitable manipulator (not shown), preferably a multi-axis industrial robot, and is attached to its robot hand (9). The robot hand (9) has an output axis or hand axis around which the welding device (1) can be rotated. The robot hand (9) can have further additional axes. The industrial robot is preferably designed as an articulated robot with six rotary axes, but can otherwise have any other desired embodiment. ■ .
Die Schweißeinrichtung (1) besteht aus einem Schweißwerkzeug (2), welches vorzugsweise als Laserkopf ausgebildet ist, der einen Laserstrahl auf ein Werkstück (5) richtet. Der Laserstrahl ist vorzugsweise senkrechtThe welding device (1) consists of a welding tool (2), which is preferably designed as a laser head that directs a laser beam onto a workpiece (5). The laser beam is preferably perpendicular
zur Werkstückoberfläche ausgerichtet und trifft dort auf einen Fußpunkt oder Fokus (4). Dieser Punkt wird auch als Wirkpunkt bezeichnet. Der Laserkopf (2) kann eine beliebig geeignete Ausgestaltung haben, er kann als Festkörperlaser, Gaslaser, Diodenlaser oder in sonstiger beliebiger Art ausgestaltet sein. Er besitzt eine geeignete Strahlzuführung, mindestens eine Laseroptik, mit der ggf. der zugeführte Laserstrahl auch auf zwei oder mehr Strahlen aufgespalten werden kann und ggf. weitere Zusatzeinrichtungen, z.B. Schutzgläser, einen Cross-Jet für einen schützenden Luftstrom oder dergleichen.aligned with the workpiece surface and hits a base point or focus (4). This point is also referred to as the effective point. The laser head (2) can have any suitable design; it can be designed as a solid-state laser, gas laser, diode laser or in any other way. It has a suitable beam feed, at least one laser optics with which the supplied laser beam can be split into two or more beams, if necessary, and possibly other additional devices, e.g. protective glass, a cross jet for a protective air flow or the like.
Die Schweißeinrichtung (1) umfasst ferner mindestens eine Schweißzusatzvorrichtung (6), die seitlich neben dem Schweißwerkzeug (2) angeordnet ist und mit diesem zusammenwirkt. Figur 1 und 2 zeigen diese Anordnung, wobei Figur 2 eine Seitenansicht gemäß Pfeil II von Figur 1 wiedergibt.The welding device (1) further comprises at least one additional welding device (6) which is arranged laterally next to the welding tool (2) and interacts with it. Figures 1 and 2 show this arrangement, with Figure 2 showing a side view according to arrow II of Figure 1.
In der gezeigten Ausführungsform ist die Schweißzusatzvorrichtung (6) als MSG-Brenner ausgebildet. Die Schweißeinrichtung (1) stellt damit eine Hybrid-Schweißeinrichtung dar, bei der eine Laser- und ein Lichtbogenschweißprozess gemeinsam auf das Werkstück (5) einwirken. Der MSG-Brenner kann außerdem einen Drahtantrieb (7) beinhalten, durch den ein Schweißdraht durch das Brennerrohr (8) zum Fußpunkt oder Wirkpunkt (4) geschoben wird. Die Schweißzusatzvorrichtung (6) kann ferner eine Schutzgaszuführung, eine Zuführung für andere Schweißhilfsmittel, z.B. Pulver oder dergleichen enthalten.In the embodiment shown, the welding accessory device (6) is designed as a MSG torch. The welding device (1) is therefore a hybrid welding device in which a laser and an arc welding process act together on the workpiece (5). The MSG torch can also contain a wire drive (7) by means of which a welding wire is pushed through the torch tube (8) to the base point or point of action (4). The welding accessory device (6) can also contain a shielding gas supply, a supply for other welding aids, e.g. powder or the like.
In weiterer Abwandlung kann die Schweißeinrichtung (1) anstelle der gezeigten Hybrid-Schweißeinrichtung auch als reine Laserschweißeinrichtung mit einem Laserkopf (2) ausgebildet sein, wobei die Schweißzusatzvorrichtung (6) als reine Zuführeinrichtung für Schweißdraht,In a further modification, the welding device (1) can also be designed as a pure laser welding device with a laser head (2) instead of the hybrid welding device shown, wherein the additional welding device (6) is designed as a pure feed device for welding wire,
• ft• ft
• ··
- 5 Schweißpulver,
Schutzgas oder dergleichen ausgebildet ist.- 5 welding powder,
protective gas or the like.
Die Schweißeinrichtung (1) besitzt eine Dreheinrichtung (12), mit der die Schweißzusatzvorrichtung (6) relativ zum Schweißwerkzeug (2) drehbar ist. Die Drehachse (13) fällt mit der Wirkachse (3) zusammen. Die Wirkachse (3) schneidet das Werkstück (5) im Bereich des Fußpunkts (4), d.h. direkt im Fußpunkt (4) oder ein kleines Stück daneben. In der gezeigten Ausführungsform entspricht die .The welding device (1) has a rotating device (12) with which the welding accessory device (6) can be rotated relative to the welding tool (2). The rotation axis (13) coincides with the effective axis (3). The effective axis (3) cuts the workpiece (5) in the area of the base point (4), i.e. directly in the base point (4) or a little bit next to it. In the embodiment shown, the .
Wirkachse (3) dem Laserstrahl des senkrecht zum Werkstück (5) ausgerichteten Schweißwerkzeugs (2). Die Schweißzusatzvorrichtung (6) ist hierbei konzentrisch um diese Wirkachse (3) bzw. um den Laserstrahl drehbar. Bei einem schräg gestellten Schweißwerkzeug (2) kann das gleiche gelten. Alternativ kann die Wirkachse (3) auch anders definiert sein, z.B. als durch den Bereich des Fußpunkts oder Wirkpunkts (4) senkrecht zur Oberfläche des Werkstücks (5) verlaufende Achse. Sie fällt dann nicht mit dem schräg einfallenden Laserstrahl zusammen.The effective axis (3) corresponds to the laser beam of the welding tool (2) which is aligned perpendicularly to the workpiece (5). The welding accessory (6) can be rotated concentrically around this effective axis (3) or around the laser beam. The same can apply to an inclined welding tool (2). Alternatively, the effective axis (3) can also be defined differently, e.g. as an axis running through the area of the base point or effective point (4) perpendicular to the surface of the workpiece (5). It then does not coincide with the obliquely incident laser beam.
Das Schweißwerkzeug (2) und die Dreheinrichtung sind gemeinsam an einem Gestell (10) angeordnet, welches über, einen Anschluss (11). mit der Roboterhand (9) verbunden werden kann. Der Anschluss (11) ist z.B. als Flanschplatte ausgebildet, die sich von einem im Wesentlichen horizontalen Bodenteil des Gestells (10) vertikal nach oben und damit im Wesentlichen senkrecht zur Werkstückoberfläche erstreckt. Das Schweißwerkzeug (2) ist über eine Halterung (21) mit dem Gestell (10) in der gewünschten Position und Orientierung verbunden. Die Halterung (21) kann verstellbar sein und z.B. Schwenkbewegungen bzw. Schrägstellungen des Schweißwerkzeugs (2) ermöglichen.The welding tool (2) and the rotating device are arranged together on a frame (10), which can be connected to the robot hand (9) via a connection (11). The connection (11) is designed, for example, as a flange plate that extends vertically upwards from a substantially horizontal base part of the frame (10) and thus substantially perpendicular to the workpiece surface. The welding tool (2) is connected to the frame (10) in the desired position and orientation via a holder (21). The holder (21) can be adjustable and, for example, enable swivel movements or inclinations of the welding tool (2).
Die Dreheinrichtung (12). besteht aus einem gehäuseartigen Stützteil (15), welches mit dem Gestell (10) starr verbunden ist. Im Stützteil (15) ist über ein ringförmigesThe rotating device (12) consists of a housing-like support part (15) which is rigidly connected to the frame (10). In the support part (15) there is a ring-shaped
Drehlager (17), z.B. ein Wälzlager, ein innen liegendes. Drehteil (16) drehbar gelagert, an dem mittels eines Beschlags (18) die Schweißzusatzvorrichtung (6) angeordnet ist. Das Drehteil (16) ist konzentrisch zur Wirkachse (3) drehbar und wird von einem Drehantrieb (14) beaufschlagt. Der Drehantrieb (14) ist in der bevorzugten Ausführungsform als steuerbarer Elektromotor,■insbesondere als Servomotor mit einem hoch untersetzenden Getriebe, z.B. einem Planeten- oder Schneckengetriebe ausgebildet.Pivot bearing (17), e.g. a roller bearing, an internal rotating part (16) is rotatably mounted, on which the welding accessory device (6) is arranged by means of a fitting (18). The rotating part (16) can be rotated concentrically to the effective axis (3) and is acted upon by a rotary drive (14). In the preferred embodiment, the rotary drive (14) is designed as a controllable electric motor, in particular as a servo motor with a high-reduction gear, e.g. a planetary or worm gear.
Der Drehantrieb (14) kann eine eigene Steuerung aufweisen, die mit der Prozesssteuerung der Schweißeinrichtung (1) oder der Bahnsteuerung des Roboters verbunden ist. In der bevorzugten Äusführungsform ist die Steuerung für den Drehantrieb (14) in die Robotersteuerung als Zusatzachse und insbesondere als siebte Roboterachse integriert.The rotary drive (14) can have its own control, which is connected to the process control of the welding device (1) or the path control of the robot. In the preferred embodiment, the control for the rotary drive (14) is integrated into the robot control as an additional axis and in particular as a seventh robot axis.
An der Unterseite des konzentrisch im Stützteil (15) gelagerten Drehteils (16) befindet sich der Beschlag (18), der z.B. aus einem seitlich vorstehenden Ausleger (19) und einer daran angeordneten, im Wesentlichen vertikalen Montageplatte (20) besteht. An der Montageplatte (20) ist die Schweißzusatzvorrichtung (6) befestigt. Die Montageplatte (20) kann über Schraubr.egister, gebogeneThe fitting (18) is located on the underside of the rotating part (16) which is mounted concentrically in the support part (15). The fitting consists of a laterally projecting arm (19) and a mounting plate (20) arranged thereon, which is essentially vertical. The welding accessory device (6) is attached to the mounting plate (20). The mounting plate (20) can be attached to the mounting plate (20) using screw registers, curved
.25 Langlöcher oder dergleichen unterschiedliche Positionierungen und/oder Orientierungen der Schweißzusatzvorrichtung (6) relativ zum Schweißwerkzeug (2) bzw. zum Fußpunkt (4) ermöglichen..25 Elongated holes or the like enable different positioning and/or orientation of the welding filler device (6) relative to the welding tool (2) or the base point (4).
Über die Dreheinrichtung .(12) und die Ausbildung der Drehachse (13) als siebte Roboterachse kann die .Schweißzusatzvorrichtung (6) exakt steuerbare Drehbewegungen relativ zum Schweißwerkzeug (2) und zum Fußpunkt oder Wirkpunkt (4) ausführen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel eines Hybrid-Schweißprozesses ist bei einem Verfahren der Schweißeinrichtung (1) in der Bewegungsrichtung (22) die Schweißzusatzvorrichtung (6)Via the rotary device (12) and the design of the rotary axis (13) as a seventh robot axis, the welding accessory device (6) can carry out precisely controllable rotary movements relative to the welding tool (2) and to the base point or effective point (4). In the illustrated embodiment of a hybrid welding process, the welding accessory device (6) is moved in the direction of movement (22) when the welding device (1) is moved.
- 7 hinter
dem Schweißwerkzeug (2) angeordnet.- 7 behind
the welding tool (2).
In Abwandlung von der gezeigten Ausführungsform können hierbei auch das Schweißwerkzeug (2) und die Schweißzusatzvorrichtung (6) distanzierte Fußpunkte oder Wirkpunkte aufweisen, wobei z.B. der MSG-Brenner (6) seinen Wirkpunkt ein Stück hinter dem Fokus (4) am Werkstück (5) hat.In a modification of the embodiment shown, the welding tool (2) and the additional welding device (6) can also have distanced base points or points of action, whereby, for example, the MSG torch (6) has its point of action a little behind the focus (4) on the workpiece (5).
Die Schweißeinrichtung (1) wird vom Roboter entlang einer vorprogrammierten Bahn relativ zum Werkstück (5) bewegt. Derartige Bahnen haben häufig Krümmungen, insbesondere mehr oder weniger scharfe Ecken oder Kurven. An diesen Stellen kann die Schweißzusatzvorrichtung (6) über die Dreheinrichtung (12) gegenüber dem Schweißwerkzeug (2) umorientiert werden. Wenn sich die Bewegungsrichtung (22) ändert, bewegt sich die Schweißzusatzvorrichtung (6) entsprechend mit. Hierdurch ist eine Umorientierung des Roboters zur Positionskorrektur der Schweißzusatzvorrichtung (6) entbehrlich. Dies entlastet die Roboterachsen und ermöglicht eine einfachere Achsenbewegung und Roboterprogrammierung. Insbesondere braucht der Roboter durch diese siebte Zusatzachse keine komplizierten Stellungen und Posen einzunehmen.The welding device (1) is moved by the robot along a pre-programmed path relative to the workpiece (5). Such paths often have curvatures, in particular more or less sharp corners or curves. At these points, the welding accessory device (6) can be reoriented relative to the welding tool (2) using the rotating device (12). If the direction of movement (22) changes, the welding accessory device (6) moves accordingly. This means that reorientation of the robot to correct the position of the welding accessory device (6) is not necessary. This relieves the load on the robot axes and enables simpler axis movement and robot programming. In particular, this seventh additional axis means that the robot does not need to assume complicated positions and poses.
Belastungs- und positionierkritische Stellungen können vermieden werden.Positions that are critical for loading and positioning can be avoided.
Abwandlungen der gezeigten Ausführungsform sind in. verschiedener Weise möglich. Z.B. kann die konstruktive Gestaltung der Dreheinrichtung (12) und des Gestells (10) variieren. Variabel ist ferner die Zuordnung und Ausrichtung der Schweißzusatzvorrichtung (6) gegenüber dem Schweißwerkzeug (2) bzw. der Wirkachse (3) oder dem Laserstrahl. Die Ausrichtung kann insbesondere seitlich oder von vorn bzgl. der Bewegungsrichtung (22) sein. Die Schweißzusatzvorrichtung (6) kann aus ein oder mehreren Komponenten bestehen. Anstelle des gezeigten undModifications of the embodiment shown are possible in various ways. For example, the structural design of the rotating device (12) and the frame (10) can vary. The assignment and alignment of the welding accessory device (6) with respect to the welding tool (2) or the effective axis (3) or the laser beam is also variable. The alignment can be in particular laterally or from the front with respect to the direction of movement (22). The welding accessory device (6) can consist of one or more components. Instead of the shown and
beschriebenen MSG-Brenners können andere Zusatzvorrichtungen, z.B. auch ein anderer Schutzgasbrenner, ein Plasmabrenner oder dergleichen eingesetzt werden. Auch das Schweißwerkzeug (2) kann in beliebig geeigneter anderer Weise ausgebildet sein.In addition to the MSG torch described, other additional devices can be used, e.g. another protective gas torch, a plasma torch or the like. The welding tool (2) can also be designed in any other suitable manner.
BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE SYMBOLS
1 Schweißeinrichtung, Laserschweißeinrichtung1 welding device, laser welding device
2 Schweißwerkzeug, Laserkopf 3 Wirkachse, Laserstrahl2 Welding tool, laser head 3 Effective axis, laser beam
4 Fußpunkt, Fokus4 Foot point, focus
5 Werkstück5 Workpiece
6 Schweißzusatzvorrichtung, MSG-Brenner6 Welding accessory, MIG/MAG torch
7 Drahtantrieb 8 Brennerrohr7 Wire drive 8 Burner tube
9 Roboterhand9 Robot hand
10 Gestell10 Frame
11 Anschluss, Flanschplatte· .12 Dreheinrichtung11 Connection, flange plate· .12 Rotating device
13 Drehachse,· siebte Roboterachse13 rotation axis, seventh robot axis
14 Drehantrieb14 Rotary drive
15 Stützteil, Gehäuse15 Support part, housing
16 Drehteil .17 Drehlager16 Rotating part .17 Pivoting bearing
18 Beschlag ·18 Fittings ·
19 Ausleger19 booms
20 Montageplatte20 Mounting plate
21 Halterung21 Bracket
22 Bewegungsrichtung 23 Handachse22 Direction of movement 23 Hand axis
Claims (12)
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