DE3400111C1 - Vorrichtung zum automatischen Auswechseln von Schweissbrennern in einem Industrieroboterschweisssystem - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Auswechseln von Schweißbrennern in einem Industrieroboterschweißsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Das automatische Wechseln eines Schweißbrenners oder Teilen davon in einem Industrieroboterschweißsystem soll einen vollautomatischen Arbeitsablauf auch im Falle von häufig auftretenden Schweißbrennerstörungen gewährleisten.

Es ist bekannt, daß zur Erfüllung dieser Erfordernisse Werkzeugwechseleinrichtungen eingesetzt werden können, die mehrere gleiche oder verschiedene Schweißbrenner (sowie andere Werkzeuge) wechseln können. Es ist weiterhin bekannt, daß bei dieser Lösung (Zeitschrift VDI-Z, 125 (1983) Nr. 7, April (I), Seite 223 bis 225) mit dem kompletten Schweißbrenner ebenfalls das Schlauchpaket und damit in der Regel die Stromquelle gewechselt wird.

Die Notwendigkeit, bei einer partiellen Störung an nur einem oder wenigen Funktionsteilen des Schweißbrenners (z. B. Drahtdüse oder Gasdüse) den kompletten Schweißbrenner mit Schlauchpaket austauschen zu müssen, verhindert aus Wirtschaftlichkeitsgründen in den meisten Fällen eine Realisierung des Schweißbrennerwechsels. Ebenfalls ist die ansonsten günstige Anbringung des Drahtvorschubgerätes auf dem Oberarm des Industrieroboters bei bisher verwirklichten Wech

seleinrichtungen nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wechsel von Schweißbrennern technisch zu vereinfachen und kostenmäßig zu verbessern sowie den Wechsel von einzelnen Funktionsteilen des Schweißbrenners zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Die Erfindung basiert im wesentlichen auf folgenden konstruktiven Verbesserungen:

— die Funktionsteile des Schweißbrenners werden mit Kupplungen ausgeführt,

— ein Drahtschneidmechanismus wird in den Schweißbrenner eingebaut,

— Magazinier- und Zuführeinrichtungen für die Funktionsteile des Schweißbrenners werden integriert.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß bei Vorhandensein von nur einer Stromquelle, eines Drahtvorschubgerätes und eines Schlauchpakets ein automatischer Schweißbrennerwechsel möglich ist. Weiterhin ist es zur Reduzierung des Aufwandes möglich, anstelle des kompletten Schweißbrenners nur einzelne ausgefallene oder verschmutzte Funktionsteile automatisch auszuwechseln. Die jeweils günstigste Art des Wechsels kann gegebenenfalls über entsprechende Signale von der Industrierobotersteuerung selbsttätig bestimmt werden. Neben den genannten Vorteilen ist gleichzeitig die optimale Anbringung des Drahtvorschubgerätes auf dem Oberarm des Industrieroboters möglich, wodurch mit einem kurzen Schlauchpaket die Systemverfügbarkeit weiter gesteigert werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 Schweißbrenner mit automatisch wechselbaren Funktionsteilen,

F i g. 2 Prinzip des Vorgangs beim Abschneiden des Schweißdrahts,

Fig.3 Ablaufschema des automatischen Schweißbrennerwechsels,

Fig.4 Ablaufschema des automatischen Gasdüsenwechsels,

F i g. 5 Ablaufschema des automatischen Drahtdüsenwechsels.

Aus F i g. 1 ist das Industrieroboterschweißsystem mit den wichtigsten Einzelkomponenten ersichtlich. Ein Schweißbrennereinsatz 1 mit einer Nut 2 für die Aufnahme des Schweißbrennereinsatzes 1 im Schweißbrennergriffstück 3 mit der Gasdüse 4 und der Drahtdüse 5 besitzt eine als Zentrierkegel ausgeführte Kupplung 6 für die Schweißdraht- und die Stromzuführung sowie handelsübliche Kupplungen für die Kühlmittelzuleitung 7 und -Rückleitung 8 und eine handelsübliche Kupplung

9 für die Schutzgaszuführung. Mit diesen Funktionselementen paßt der Schweißbrennereinsatz 1 in das Schweißbrennergriffstück 3, welches über einen Flansch

10 am Industrieroboter 11 befestigt ist. Das Schweißbrennergriffstück 3 besitzt federbelastete Kugeln 12 zur Zentrierung und Fixierung des Schweißbrennereinsatzes 1, eine Schweißdrahtführung 13, einen Zentrierkonus 14 für die Schweißdraht- und Stromzuführung sowie eine Kühlmittelzuleitung 15 und eine Kühlmittelrückleitung 16 und Schutzgaszuführung 17. In das Schweißbrennergriffstück 3 mündet das Schlauchpaket 18, das

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vom Schutzgasschweißgerät kommt. Der Schweißbrenner 29 ist mit verschiedenen Schnittstellen ausgeführt: Eine Schnittstelle 33 trennt den Schweißbrennereinsatz 1 und das Schweißbrennergriffstück 3, eine Schnittstelle 34 trennt die Gasdüse 4 und den Schweißbrenner 29, eine Schnittstelle 35 trennt die Drahtdüse 5 und den Schweißbrenner 29.

Der Vorgang des Drahtabschneidens wird anhand der F i g. 2 erläutert:

Beim Auseinanderziehen des Schweißbrennereinsatzes Γ und des Schweißbrennergriffstückes 3' werden sämtliche Kupplungen gelöst und die unter Druck stehenden Leitungen geschlossen. Die federbelasteten Kugeln 12' zur Zentrierung und Fixierung des Schweißbrennereinsatzes V werden dabei ebenso wie ein mit einer Rückstellfeder 21' belasteter Schneidhebel 22' zur Betätigung des Drahtschneidmechanismus aus der Nut 2' des Schweißbrennereinsatzes Γ herausgedrückt. Dabei wird der Drahtschneider 24' in horizontaler Richtung bewegt und der Schweißdraht 25' am Zentrierkonus 14' für die Schweißdraht- und Stromzuführung abgeschnitten. Beim Einwechseln eines neuen Schweißbrennereinsatzes rastet der Schneidhebel 22' in die Nut 2' ein und der Drahtschneider 24' gibt den Schweißdraht 25' frei.

Der Wechselvorgang des Schweißbrennereinsatzes wird anhand der F i g. 3 erläutert.

Der Schweißbrennereinsatz la" wird mit einer Nut 19" in einen freien Platz des Brennermagazins 20" eingefahren. Durch eine vertikale Bewegung des Schweißbrennergriffstücks 3" nach oben werden sämtliche Kupplungen gelöst und die unter Druck stehenden Leitungen geschlossen. Der Drahtschneidvorgang erfolgt wie nach F i g. 2 beschrieben. Das nun freie Schweißbrennergriffstück 3" wird über dem gewünschten Schweißbrennereinsatz 16"im Brennermagazin 20" positioniert und durch eine Vertikalbewegung nach unten mit diesem gekoppelt. Das Herausfahren des eingewechselten Schweißbrennereinsatzes 16" aus dem Brennermagazin 20" erfolgt in horizontaler Richtung. Nach definiertem Vorschieben des Schweißdrahtes 25" kann weitergeschweißt werden.

Soll wegen Verschmutzung oder zur Verbesserung der Zugänglichkeit lediglich die Gasdüse des Schweißbrennereinsatzes gewechselt werden, so kann der Vorgang wie in F i g. 4 dargestellt ablaufen:

Die Gasdüse Aa'" wird durch einen freien Platz im Gasdüsenmagazin 26'" zwischen Greifenbacken 27'" einer Abzieheinrichtung 28'" eingefahren. Durch Schließen der Gasdüsengreiferbacken 27'" wird die auszuwechselnde Gasdüse 4a'"festgehalten. Beim Hochfahren des Schweißbrenners 29'" wird die Gasdüse 4a"' vom Schweißbrennereinsatz Γ" abgezogen (Haltekraft zwischen Gasdüse und Schweißbrennereinsatz kleiner als Haltekraft zwischen Schweißbrennereinsatz und Schweißbrennergriffstück). Die abgestreifte Gasdüse 4a'" fällt nach öffnen der Gasdüsengreiferbacken 27'" in das Gasdüsenmagazin 26'". Das Gasdüsenmagazin 26'" wird so lange weitergetaktet, bis eine einzuwechselnde Gasdüse 4b'" sich unter dem Schweißbrenner 29'" befindet. Durch Einfahren des Schweißbrenners 29'" in die Gasdüse 4b'" wird diese geklemmt, so daß der Schweißbrenner 29'" mit geklemmter neuer Gasdüse 4b'" wieder nach oben fahren kann. Der Vorgang des Gasdüsenwechsels ist damit beendet.

Der häufig vorkommende Fall der Drahtdüsenverschmutzung oder -Zerstörung kann, wie in F i g. 5 dargestellt, durch Auswechseln der Drahtdüse behoben werden:

Der Vorgang beginnt mit dem Abschneiden des Schweißdrahtes 25"" durch Lösen des Schweißbrennereinsatzes 1"" wie nach F i g. 2 beschrieben, wodurch der Drahtschneidmechanismus aktiviert wird. Der gelöste Schweißbrennereinsatz 1"" wird nach dem Schneidvorgang sofort wieder eingewechselt. Anschließend wird die Gasdüse 4a"" wie nach Fig.4 beschrieben abgeklemmt und der Schweißbrenner 29"" wird ohne Gasdüse 4a"" über einem Schrauber 30"" positioniert. Nach Einfahren der Drahtdüse 5a"" in den Schrauber 30"" wird die Drahtdüse 5a"" herausgeschraubt. Ein Paar Drahtdüsengreiferbacken 31"" halten nach dem Herausschrauben das freie Ende der Drahtdüse 5a"" fest, wonach der Schweißbrenner 29"" bei gleichzeitigem Vorschieben des Schweißdrahtes 25"" nach oben bewegt wird. Ist der abgeschnittene Schweißdraht 25"" aus dem Schweißbrenner 29"" heraus, und die Drahtdüsengreiferbacken 31"" wieder gelöst, so wird aus dem Drahtdüsenmagazin 32"" eine neue Drahtdüse 5b"" in den Schrauber 30"" eingewechselt und hochgedrückt, so daß die alte Drahtdüse 5a"" herausfällt. Der Schweißbrenner 29"" wird in die neue Drahtdüse 5b"" eingefahren, wonach der Schrauber 30"" diese einschrauben kann. Das Anklemmen der neuen oder alten Gasdüse 4b"" (4a"") erfolgt wie in F i g. 3 beschrieben. Der komplette Vorgang des Drahtdüsenwechsels ist danach beendet.

Um einen vollautomatischen Ablauf des Industrieroboterschweißens mit automatisch wechselbarem Schweißbrenner zu realisieren, gibt es mehrere Möglichkeiten. Entweder wird nach bestimmten Erfahrungswerten nach entsprechenden (in die Robotersteuerung einprogrammierten) Zeitzyklen der Schweißbrennereinsatz, die Gasdüse bzw. die Drahtdüse gewechselt, oder es müssen Aufnehmer für die Erfassung von Störzuständen vorhanden sein, die eine entsprechende Strategie (Schweißbrennereinsatz- oder Gasdüsen- oder Drahtdüsenwechsel) einleiten. Solche Aufnehmer messen z. B.

— ob der Schweißdraht wie programmiert gefördert wird (sonst steckt der Draht in der Drahtdüse fest — Drahtdüsenwechsel oder — Schweißbrennereinsatzwechsel) realisierbar über käufliche Drahtfördermeßeinrichtung,

— ob das Schutzgas wie programmiert gefördert wird (sonst ist die Gasdüse mit Spritzern zugesetzt — Gasdüsenwechsel oder — Schweißbrennereinsatzwechsel) realisierbar über käufliche Schutzgasfördermengenmeßeinrichtung.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

34 OO Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum automatischen Auswechseln von Schweißbrennern in einem Industrieroboter-Schweißsystem, insbesondere zum Schmelzschweißen, bestehend aus einem Industrieroboter, einer Schweißstromquelle mit Schlauchpaket, mindestens einem Schweißbrenner, einer Schnittstelle für das Trennen von Schweißbrenner und Industrieroboter, einem Drahtvorschubgerät, einer Ablage für die Schweißbrenner sowie einer Führung für den Schweißdraht dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstelle (33) für das Trennen von Schweißbrenner (29) und Industrieroboter (11) im Schweißbrenner (29) selbst liegt, nämlich zwischen* Schweißbrennergriffstück (3) und Schweißbrennereinsatz (1), wobei an der Schnittstelle (33) eine Kupplung (6) für Schweißdraht- und Stromzuführung, Kupplungen für Kühlmittelzuleitung (7) und -Rückleitung (8) sowie eine Kupplung (9) für die Schutzgaszuführung vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Trennung von Gasdüse (4) und Schweißbrenner (29) eine weitere Schnittstelle (34) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Trennung von Drahtdüse (5) und Schweißbrenner (29) eine weitere Schnittstelle (35) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drahtschneidmechanismus bestehend aus Schneidhebel (22), Drahtschneider (24) und Rückstellfeder (21) vorgesehen ist, der bei der Trennung von Schweißbrennergriffstück (3) und Schweißbrennereinsatz (1) den Schweißdraht (25) automatisch abschneidet.