DE29816729U1

DE29816729U1 - Schweißbrenner für einen Industrieroboter

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Publication number: DE29816729U1
Application number: DE29816729U
Authority: DE
Original assignee: MOTOMAN ROBOTEC GmbH
Current assignee: MOTOMAN ROBOTEC GmbH
Priority date: 1998-09-17
Filing date: 1998-09-17
Publication date: 1998-12-24
Anticipated expiration: 2008-09-18

Description

Die Neuerung betrifft einen Schweißbrenner, insbesondere für einen Industrieroboter, mit einer Düse, in der ein Schweißdraht geführt ist. Sie betrifft ferner einen Industrieroboter mit einem Schweißbrenner.

In der Praxis werden Industrieroboter häufig zum Schweißen eingesetzt. Bedingt durch Toleranzen in den zu schweißenden Einzelteilen müssen die Industrieroboter bzw. Schweißroboter oftmals eine Schweißkontur abtasten oder suchen. Hierfür stehen bereits die unterschiedlichsten Sensoren zur Verfügung, beispielsweise taktile Sensoren, Laserscanner oder Initiatoren. Bedingt durch deren große Bauform ist ihr Einsatz jedoch oftmals nicht möglich.

Es ist auch bereits versucht worden, den Schweißdraht des Schweißbrenners zum Suchen der Kontur zu verwenden. Dies würde den Vorteil mit sich bringen, daß für den Abtastvorgang oder Suchvorgang kein zusätzliches Gerät erforderlich wäre, was sich auch günstig auf den Systempreis auswirken würde. Die Verwendung des Schweißdrahtes zum Suchen der Schweißkontur scheitert in der Praxis allerdings daran, daß die damit erzielbare Genauigkeit nicht ausreicht. Der Schweißdraht liegt nämlich locker in der Düse bzw. in der Führungsspirale der Düse, so daß er mehrere Millimeter Schlupf haben kann. Dementsprechend konnte der Schweißdraht bisher nur zur Anfangsfindung verwendet werden, um anschließend mit einem Lichtbogen-Sensor die Schweißnaht zu verfolgen. Für diese Anfangsfindung genügt ei-

ne verhältnismäßig grobe Positionierung, da nach der Zündung des Schweißlichtbogens die Position korrigiert werden kann.

Aufgabe der Neuerung ist es, einen Schweißbrenner der eingangs angegebenen Art vorzuschlagen, mit dem die Position eines Werkstücks ermittelt werden kann.

Gemäß der Neuerung wird die Aufgabe durch eine Klemmeinrichtung zum Festklemmen des Schweißdrahts gelöst. Dadurch, daß der Schweißdraht festgeklemmt wird, kann der Schweißbrenner verfahren werden, ohne daß das Ende des Schweißdrahtes seine vertikale Position verändert. Dadurch kann die Genauigkeit beim Positionieren des Schweißdrahtes erheblich gesteigert werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Vorzugsweise ist die Klemmeinrichtung als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet. Die Kolben-Zylinder-Einheit weist vorzugsweise einen Klemmbolzen zum Festklemmen des Schweißdrahts auf. Vorzugsweise ist die Kolben-Zylinder-Einheit preßluftbetätigbar.

Die Düse weist vorzugsweise eine Führungsspirale auf.

Gemäß der Neuerung ist ein Industrieroboter mit einem neuerungsgemäßen Schweißbrenner versehen.

Ein Ausführungsbeispiei der Neuerung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Schweißbrenner für einen Industrieroboter in einer schematischen Seitenansicht,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Schweißbrenners,
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Schaltung des Schweißbrenners und

Fig. 4 einen Schweißbrenner nach dem bekannten Stand der Technik in einer schematischen Seitenansicht und in einem Querschnitt durch die Düse.

In der Fig. 4 ist ein bekannter MIG-MAG-Brenner (Schweißbrenner) schematisch dargestellt. Er weist eine Führungsspirale 1 auf, in der ein Schweißdraht 2 geführt ist. Die Führungsspirale beginnt hinter einem Drahtantrieb 3, der aus gegenläufig angetriebenen Rollen besteht, und endet bei einer Düse 4, an der das Ende der Führungsspirale 1 befestigt ist.

Im rechten unteren Bereich der Fig. 4 ist ein Querschnitt durch die Führungsspirale 1 gezeigt, in der sich der Draht 2 befindet.

Im Betrieb fährt der Roboter mit dem Schweißbrenner über ein Drahtabschneidegerät (in der Zeichnung nicht dargestellt). Dort wird der Draht 2 durch den Drahtantrieb 3 um eine vorbestimmte definierte Strecke von beispielsweise 30 mm herausgefahren. Das Drahtabschneidegerät schneidet den Draht in einem vorbestimmten, definierten Abstand von beispielsweise 15 mm von der Unterkante der Düse ab. Danach fährt der Roboter den Schweißbrenner zu der Position, die vermessen werden soll (Meßpunkt), und startet das Suchprogramm. Vom Drahtabschneiden bis zum Meßpunkt verändert sich jedoch - durch die Vorspannung des Drahtes in der Führungsspirale und durch die Bewegung des gesamten Schlauchpaketes (die Länge I des Schlauchpakets von der Düse bis zum Drahtantrieb beträgt etwa 1,5 m bis 3 m)- der Abstand zwischen dem Ende des Drahtes 2 und der Unterkante der Düse 4 um bis zu 5 mm. Damit ist ein genaues und sicheres Vermessen des Bauteils nicht mehr möglich. Die Messungen können nur zur Grobpositionierung verwendet werden.

Durch die neuerungsgemäße Lösung, die in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist, wird hier Abhilfe geschaffen. Auch hier ist der Schweißdraht 2 in einer Führungsspirale 1 geführt und durch einen Drahtantrieb 3 vorschiebbar. Der Schweißdraht 2 wird in der Düse 4 geführt. Zwischen dem Ende der Führungsspirale 1 und der Düse 4 ist

allerdings eine Klemmeinrichtung 5 angeordnet, die mit der Düse 4 verbunden ist. Die Klemmeinheit weist eine Durchgangsöffnung auf, durch die der Schweißdraht 2 läuft. Die Klemmeinrichtung 5 ist betätigbar, so daß der Schweißdraht 2 durch die Klemmeinrichtung 5 festklemmbar ist.

Die Fig. 2 zeigt die Düse 4 in einer vergrößerten, detaillierteren Darstellung. Sie weist einen Brennerhals 6 auf, in dem eine weitere Führungsspirale 7 für den Schweißdraht 2 angeordnet ist. An die weitere Führungsspirale 7 schließt sich eine Kontakt-Düse 8 an, die mit dem unteren Ende des Brennerhalses 6 verbunden ist und die den Schweißdraht 2 umschließt. Der Brennerhals 6 ist am oberen Ende mit einem Zwischenstück 9 verbunden, welches den Schweißdraht 2 umschließt und führt und welches zwischen der Führungsspirale 1 und der weiteren Führungsspirale 7 liegt.

Mit dem Zwischenstück 9 und dem Brennerhals 6 ist die Klemmeinrichtung 5 verbunden, die einen Klemm-Zylinder 10 aufweist, in dem ein Klemmbolzen 11 betätigbar geführt ist. Das in der Fig. 2 rechts gezeigte Ende des Klemmbolzens ist als Kolben ausgebildet. Das dort links gezeigte Ende des Klemmbolzens 11 befindet sich in einem geringen Abstand vom Schweißdraht 2.

Der Klemmzylinder 10 ist durch Druckluft 12 betätigbar. Wenn dem Klemm-Zylinder 10 Druckluft 12 zugeführt wird, bewegt sich der Klemmbolzen 11 in der Darstellung der Fig. 2 nach links, so daß der Schweißdraht 2 festgeklemmt wird.

Im Betrieb fährt der Industrieroboter bzw. Schweißroboter mit dem Schweißbrenner über ein Drahtabschneidegerät (in der Zeichnung nicht dargestellt). Der Schweißdraht wird durch den Drahtantrieb 3 vorgeschoben, so daß sein Ende um einen bestimmten Abstand von beispielsweise 30 mm von der Unterkante der Düse 4 aus dieser herausfährt. In dieser Stellung wird der Klemmbolzen 11 betätigt, so daß der Schweißdraht 2 festgeklemmt ist. Anschließend schneidet das Drahtabschneidegerät den Schweißdraht 2 in einem bestimmten Abstand von beispielsweise 15 mm von der Unterkante der Düse 4 ab. Danach fährt der Industrieroboter den Schweiß-

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brenner zu der Position, die vermessen werden soll (Meßpunkt) und startet das Suchprogramm. Währenddessen bleibt der Schweißdraht festgeklemmt. Die vertikale Lage des Endpunkts des Schweißdrahts 2 gegenüber der Düse 4 kann sich dadurch nicht mehr verändern. Dies ermöglicht ein für das MIG-MAG-Schweißen ausreichend genaues Vermessen des Bauteiles.

Die Fig. 3 zeigt ein Beispiel für die elektrische Schaltung des Schweißbrenners. Der die Brenner-Düse 4 durchlaufende Schweißdraht 2 ist vorgeschoben und in einem definierten Abstand zur Brenner-Düse 4 abgeschnitten worden. An den Schweißdraht 2 ist über ein Relais 13 der Pluspol einer Spannungsquelle 14 angeschlossen, deren Minuspol mit dem Werkstück 15 verbunden ist. Das Relais 13 betätigt einen Schalter 16, der einen mit der Steuerung verbundenen Stromkreis schließt.

Im Betrieb wird das Ende des Schweißdrahts 2 in einem geringen Abstand von der Oberfläche 17 des Werkstücks positioniert, so daß der Stromkreis noch nicht geschlossen ist. Der Schweißdraht kann jetzt in der horizontalen Suchrichtung 18 über das Werkstück 15 bewegt werden. Sobald der Schweißdraht 2 den Absatz 19 des Werkstücks 15 erreicht und berührt, ist der Stromkreis geschlossen, und das Relais 13 betätigt den Schalter 16. Der Roboter bewegt sich während des Suchvorgangs über die Oberfläche 17 des Werkstücks 15, ohne daß der Schweißdraht 2 diese Oberfläche 17 berührt. Dies ist nur mit einer exakten Drahtposition möglich, die durch die Neuerung erreicht werden kann. Der Schalter 16 schaltet erst dann, wenn der Schweißdraht 2 den Absatz 19 des Werkstücks 15 erreicht. Die dann erreichte Position wird in die Steuerung eingelesen und mit der ursprünglichen Position verglichen. Die Position des Werkstücks kann in weiteren Richtungen (Suchrichtungen) in analoger Weise gesucht und bestimmt werden.

Claims

MOTOMAN robotec GmbH 17.09.1998 85391 Allershausen 02377-98 Z/sk Schutzansprüche

1. Schweißbrenner, insbesondere für einen Industrieroboter, mit einer Düse (4), in der ein Schweißdraht (2) geführt ist, gekennzeichnet durch

eine Klemmeinrichtung (5) zum Festklemmen des Schweißdrahts (2).

2. Schweißbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtung (5) als vorzugsweise preßluftbetätigte (12) Kolben-Zylinder-Einheit (10, 11) ausgebildet ist.

3. Schweißbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (4) eine Führungsspirale (7) aufweist.

4. Industrieroboter,
gekennzeichnet durch

einen Schweißbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3.