DE102014104774A1

DE102014104774A1 - Ausschweiß-Spannvorrichtung

Info

Publication number: DE102014104774A1
Application number: DE102014104774.5A
Authority: DE
Inventors: Jung Whan Yeum; Ji Hoon Park
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2013-11-22
Filing date: 2014-04-03
Publication date: 2015-05-28
Also published as: KR20150059486A; US20150144601A1; KR101558676B1; CN104646879A

Abstract

Eine Ausschweiß-Spannvorrichtung ist im Stande, eine Schweißpistole (49) zu einer jeden Schweißposition leicht zu bewegen und Positionen von verschiedenartigen Werkstücken zu steuern. Die Ausschweiß-Spannvorrichtung weist auf: eine Spannvorrichtung (10), die eine flache Form hat, Schweißsysteme (30), die an gegenüberliegenden Seiten eines oberen Abschnitts der Spannvorrichtung installiert sind und jeweils eine 5-achsige Dreheinheit (32) und eine mit einem oberen Ende der 5-achsigen Dreheinheit verbundene Schweißpistole (49) aufweisen, und ein Ausrichtungs- und Steuersystem (50), das zwischen den Schweißsystemen auf bzw. an der Spannvorrichtung (10) installiert ist und wenigstens eine Dreh-Klemm-Einheit (52) und wenigstens eine Ausrichtungseinheit (62) aufweist

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2013-0143137 , eingereicht am 22. November 2013, deren gesamter Inhalt durch diese Bezugnahme für alle Zwecke hierin mitaufgenommen ist.
Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ausschweiß-Spannvorrichtung (bzw. eine Respot-Schweißen-Spannvorrichtung, im Folgenden kurz: Ausschweiß-Spannvorrichtung) und insbesondere eine Ausschweiß-Spannvorrichtung, die im Stande ist, eine Schweißpistole leicht in eine jede Schweißposition zu bewegen und die Positionen von verschiedenartigen Werkstücken zu steuern.
Beschreibung der bezogenen Technik
Gemäß der bezogenen Technik ist – wie in 1 gezeigt – eine Schweißpistole 95 an einem 6-achsigen Mehrgelenkroboter 90 installiert, um ein Ausschweißen (bzw. Respot-Schweißen, im Folgenden kurz: Ausschweißen) durchzuführen. Allerdings hat der Mehrgelenkroboter 90 eine komplizierte Struktur und viele Achsen, so dass es schwierig war, eine Positionssteuerung zu implementieren.
Da gemäß der bezogenen Technik eine Störanfälligkeit zwischen einer eine Position eines Werkstücks steuernden Steuervorrichtung und der Schweißpistole vorhanden war und ein Ausschweißprozess als zwei oder mehr Prozesse durchgeführt wurde, um eine Arbeitszykluszeit zu erfüllen, waren außerdem eine Steuer-Spannvorrichtung für jeden Prozess, ein Greifer zum Transportieren eines Bauteils zwischen den Prozessen, die Schweißpistole zum Ausschweißen und ein Roboter erforderlich, so dass ein Prozess kompliziert war und Anlageninvestitionskosten erhöht wurden.
Die Informationen, welche in diesem Hintergrund-Abschnitt offenbart sind, dienen lediglich dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollten nicht als Zugeständnis oder als irgendeine Andeutung angesehen werden, dass diese Informationen zum Stand der Technik, wie er dem Fachmann schon bekannt ist, gehören.
Erläuterung der Erfindung
Dementsprechend wurden zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung gemacht, um die obengenannten Probleme, die in der bezogenen Technik auftreten, zu lösen, während die durch den Stand der Technik erzielten Vorteile intakt bewahrt werden.
Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung sehen eine Ausschweiß-Spannvorrichtung vor, die im Stande ist, eine Schweißpistole leicht in eine jede Schweißposition zu bewegen und die Positionen von verschiedenartigen Werkstücken zu steuern.
Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung sehen eine Ausschweiß-Spannvorrichtung vor, aufweisend: eine Spannvorrichtung, die eine flache Form hat, Schweißsysteme, die an beiden Seiten eines oberen Abschnitts der Spannvorrichtung installiert sind und jeweils eine 5-achsige Dreheinheit und eine mit einem oberen Ende der 5-achsigen Dreheinheit verbundene Schweißpistole aufweisen, sowie ein Ausrichtungs- und Steuersystem, das zwischen den Schweißsystemen auf bzw. an der Spannvorrichtung installiert ist und wenigstens eine Dreh-Klemm-Einheit und wenigstens eine Ausrichtungseinheit aufweist.
Die 5-achsige Dreheinheit kann aufweisen: eine erste bis fünfte Achse, welche von einer Oberfläche der Spannvorrichtung (aus) zu einem Verbindungsabschnitt zwischen der 5-achsigen Dreheinheit und der Schweißpistole sequenziell angeordnet sind, wobei die erste und die zweite Achse, welche Linearbewegungsachsen sind, senkrecht zueinander sein können und parallel zur Oberfläche der Spannvorrichtung angeordnet sein können, wobei die dritte Achse sich um eine Umdrehungsachse senkrecht zur ersten und zur zweiten Achse drehen kann, wobei sich die vierte Achse in einer Umdrehungsachsen-Richtung der dritten Achse linear bewegen kann, und wobei sich die fünfte Achse an einem oberen Endabschnitt der vierten Achse um eine Umdrehungsachse drehen kann, die parallel zur Oberfläche der Spannvorrichtung ist.
Wenigstens eine von der ersten, der zweiten und der vierten Achse kann aufweisen: eine Linearführung, die in einer Linearbewegungs-richtung ausgebildet ist, einen Schlitten, der sich entlang der Linearführung linear bewegt und die nächste Achse einer entsprechenden Achse an seiner Oberseite angeordnet hat, und eine Bewegungseinheit, die den Schlitten bewegt.
Die Bewegungseinheit kann aufweisen: einen Motor (z.B. ein Elektromotor), einen Riemen, der mit einer Ausgangswelle des Motors verbunden ist, und einen Kugelgewindetrieb, der mit dem Riemen verbunden ist und in den Schlitten eingeschoben (bzw. eingepasst) ist.
Wenigstens eine von der dritten und der fünften Achse kann aufweisen: einen eine Rotationskraft generierenden Motor (z.B. ein Elektromotor), einen an einer Ausgangswelle des Motors ausgebildeten Kugelgewindetrieb, eine in den Kugelgewindetrieb eingeschobene (bzw. eingepasste) Zahnstange, um sich abhängig von einer Drehung des Kugelgewindetriebs in einer Längsrichtung des Kugelgewindetriebs zu bewegen, ein mit der Zahnstange im Eingriff stehendes Zahnrad (z.B. ein Antriebsrad), um sich dadurch zu drehen, sowie ein Montageteil, das sich gemeinsam mit der Zahnstange dreht und die nächste Achse einer entsprechenden Achse oder die Schweißpistole daran angeordnet hat.
Die Dreh-Klemm-Einheit kann aufweisen: einen elektrischen Zylinder, der vertikal zu einer Oberfläche der Spannvorrichtung aufsteigt und absteigt, sowie eine Drehklemme, die an einem oberen Ende der Dreh-Klemm-Einheit installiert ist und abhängig von einem Winkel einer Klemmoberfläche eines zu klemmenden Werkstücks ein Klemmen durchführt.
Die Dreh-Klemm-Einheit kann aufweisen: einen vertikal zu einer Oberfläche der Spannvorrichtung aufsteigenden und absteigenden elektrischen Zylinder, und einen Lokalisierer (bzw. einen Positionsgeber), der an einem oberen Ende der Ausrichtungseinheit installiert ist und ein Werkstück daran aufgenommen hat, sowie eine Führungsstange, die von dem Lokalisierer nach oben verlängert ist und das Werkstück zum Lokalisierer führt, wenn das Werkstück aufgenommen wird.
Der elektrische Zylinder kann über einem anderen elektrischen Zylinder installiert sein, um sich parallel zur Oberfläche der Spannvorrichtung zu bewegen.
Die Ausschweiß-Spannvorrichtung kann ferner aufweisen: eine integrierte Steuervorrichtung, die ein mit der 5-achsigen Dreheinheit, der Schweißpistole, der Dreh-Klemm-Einheit und der Ausrichtungseinheit verbundenes Kommunikationsmodul, um Eingangs- und Ausgangssignale zu verarbeiten, sowie eine Energieversorgung (z.B. eine Strom- bzw. Spannungsversorgung) aufweist, welche eine zum Antrieb und zum Betrieb erforderliche Energie (z.B. einen Strom bzw. eine Spannung) zuführt, wobei die integrierte Steuervorrichtung an der Spannvorrichtung befestigt ist und die integrierte Steuervorrichtung ein Programmiergerät (z.B. ein Handprogrammiergerät oder ein Teach-In-Gerät) daran verbunden hat.
Das Programmiergerät kann das Ausrichtungs- und Steuersystem der Ausschweiß-Spannvorrichtung für jeden Fahrzeugtypen einstellen, einen Positionswert des Schweißsystems einstellen und eine Anpresskraft und einen Schweißstrom der Schweißpistole einstellen.
Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Merkmale und Vorteile, welche aus den beiliegenden Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden detaillierten Beschreibung, die zusammen dazu dienen, bestimmte Grundsätze der vorliegenden Erfindung zu erklären, ersichtlich sind oder darin ausführlicher dargelegt werden.
Erläuterung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht eines 6-achsigen Mehrgelenkroboters gemäß der bezogenen Technik und einer Schweißpistole, die an einem vorderen Endabschnitt des 6-achsigen Mehrgelenkroboters installiert ist.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem ein Werkstück auf eine exemplarische Ausschweiß-Spannvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gelegt ist.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die ein exemplarisches Schweißsystem gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist eine perspektivische Ansicht, die eine 5-achsige Dreheinheit des Schweißsystems aus 3 zeigt.
5 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur einer Linearbewegungsachse der 5-achsigen Dreheinheit aus 4 zeigt.
6 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur einer Rotationsbewegungsachse der 5-achsigen Dreheinheit aus 4 zeigt.
7 ist eine perspektivische Ansicht einer Schweißpistole.
8 ist eine Ansicht, die ein Werkstück und Steuerpositionen zum Ausrichten und Steuern der Positionen des Werkstücks zeigt.
9 ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem das Werkstück durch ein Ausrichtungs- und Steuersystem der exemplarischen Ausschweiß-Spannvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgerichtet und gesteuert wird.
10 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Dreh-Klemm-Einheit des Ausrichtungs- und Steuersystems aus 9 zeigt.
11 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Ausrichtungseinheit des Ausrichtungs- und Steuersystems aus 9 zeigt, und
12 ist eine Ansicht, die einen Verbindungszustand zwischen einer integrierten Steuervorrichtung der exemplarischen Ausschweiß-Spannvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und einem Programmiergerät (z.B. ein Handprogrammiergerät oder Teach-in-Gerät) zeigt.
Detaillierte Beschreibung
Es wird nun im Detail Bezug genommen auf die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung(en), von denen Beispiele in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt und unten beschrieben sind. Während die Erfindung(en) im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschrieben wird/werden, versteht sich, dass die vorliegende Beschreibung nicht beabsichtigt, die Erfindung(en) auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Auf der anderen Seite ist beabsichtigt, dass die Erfindung(en) nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen deckt/decken, die in den Gedanken und Schutzbereich der Erfindung(en) fallen, wie in den angehängten Patentansprüchen definiert.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem ein Werkstück auf eine Ausschweiß-Spannvorrichtung gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gelegt ist.
Die Ausschweiß-Spannvorrichtung gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist Schweißsysteme 30 und ein Ausrichtungs- und Steuersystem 50 auf, die auf bzw. an einer Spannvorrichtung 10 installiert sind, welche eine flache Form hat. Die Schweißsysteme 30 sind an beiden Seiten eines oberen Abschnittes der Spannvorrichtung installiert und führen ein Schweißen eines Werkstücks 80 durch, und das Ausrichtungs- und Steuersystem 50 ist zwischen den Schweißsystemen 30 angeordnet, fixiert ein Werkstück und steuert eine Position des Werkstücks.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die ein exemplarisches Schweißsystem gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, 4 ist eine perspektivische Ansicht, die eine 5-achsige Dreheinheit des Schweißsystems aus 3 zeigt, 5 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur einer Linearbewegungsachse der 5-achsigen Dreheinheit aus 4 zeigt, 6 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur einer Rotationsbewegungsachse der 5-achsigen Dreheinheit aus 4 zeigt, und 7 ist eine perspektivische Ansicht einer Schweißpistole.
Bezugnehmend auf 3 sind die Schweißsysteme 30 gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung an beiden Seiten der Spannvorrichtung installiert, um einander gegenüberzustehen, und weisen jeweils eine 5-achsige Dreheinheit 52 und eine mit einem oberen Ende der 5-achsigen Dreheinheit 52 verbundene Schweißpistole 49 auf.
Bezugnehmend auf 4 weist die 5-achsige Dreheinheit 32 eine erste bis fünfte Achse auf, welche von einer Oberfläche der Spannvorrichtung 10 zu einem Verbindungsabschnitt zwischen der 5-achsigen Dreheinheit 32 und der Schweißpistole 49 sequenziell angeordnet sind. Zunächst sind die erste und die zweite Achse, die sich linear bewegende Achsen (bzw. Linearbewegungsachsen) sind, senkrecht zueinander und sind parallel zur Oberfläche der Spannvorrichtung angeordnet. Als Nächstes dreht sich die dritte Achse, die eine Rotations(bewegungs)achse ist, um eine Umdrehungsachse, senkrecht zur ersten und zur zweiten Achse.
Die vierte Achse, die eine sich linear bewegende Achse (bzw. Linearbewegungsachse) ist, ist konfiguriert, um sich linear in eine Umdrehungsachsen-Richtung der dritten Achse zu bewegen.
Schließlich dreht sich die fünfte Achse, die eine Rotations(bewegungs)achse ist, an einem oberen Endabschnitt der vierten Achse um eine Umdrehungsachse, die parallel zur Oberfläche der Spannvorrichtung ist. Die Schweißpistole 49 ist mit der fünften Achse verbunden.
Bezugnehmend auf die 4 und 5 weisen die sich linear bewegende erste, zweite und vierte Achse jeweils ein Paar von Linearführungen 34, die in einer linearen Bewegungsrichtung in einem Gehäuse ausgebildet sind, und einen Schlitten 36, der durch das Paar von Linearführungen 34 geführt wird und sich linear bewegt, auf.
Der Schlitten hat die nächste Achse einer entsprechenden Achse an einer Oberseite (bzw. oberen Flächen) davon angeordnet. Zum Beispiel hat der Schlitten der ersten Achse die zweite Achse an einer Oberseite davon angeordnet, der Schlitten der zweiten Achse hat die dritte Achse an einer Oberseite davon angeordnet, und der Schlitten der vierten Achse hat die fünfte Achse an einer Oberseite davon angeordnet.
Die Schlitten 36 können durch eine Kabelführung (bzw. Energieführung) 35 miteinander verbunden sein, um ein elektrisches Signal zur nächsten Achse zu übertragen.
Der Schlitten bewegt sich durch eine Bewegungseinheit. In verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können ein in dem Gehäuse installierter Motor (z.B. ein Elektromotor), ein parallel zur Linearführung angeordneter Kugelgewindetrieb 39 und ein Riemen 38, der eine Ausgangswelle des Motors und den Kugelgewindetrieb miteinander verbindet, um eine Rotationskraft zu übertragen, implementiert werden, und der Schlitten 36 ist in den Kugelgewindetrieb 39 eingeschoben (bzw. eingepasst), so dass er sich abhängig von einer Drehung des Kugelgewindetriebs 39 linear bewegt.
Bezugnehmend auf die 4 und 6 weist als Nächstes die dritte und die fünfte Achse, welche eine Drehbewegung durchführen, einen eine Rotationskraft generierenden Motor (z.B. ein Elektromotor) 41, einen an einer Ausgangswelle des Motors ausgebildeten Kugelgewindetrieb 42, eine in den Kugelgewindetrieb 42 eingeschobene (bzw. eingepasste) Zahnstange 43, um sich in einer Längsrichtung des Kugelgewindetriebs abhängig von einer Drehung des Kugelgewindetriebs zu bewegen, ein mit der Zahnstange im Eingriff stehendes Zahnrad (z.B. ein Antriebsrad) 45, um dadurch zu rotieren, und ein Montageteil 47 auf, welches sich gemeinsam mit dem Zahnrad 45 dreht und jeweils die nächste Achse der entsprechenden Achse oder die Schweißpistole 49 daran angeordnet hat.
Wenn der Motor 41 sich dreht, wird daher die Rotationskraft des Motors 41 zum Kugelgewindetrieb 42 übertragen, und die in den Kugelgewindetrieb 42 eingeschobene (bzw. eingepasste) Zahnstange 43 bewegt sich linear. Außerdem dreht die sich linear bewegende Zahnstange 43 das mit dem Montageteil 47 gemeinsam arbeitende Zahnrad 45. Als Folge davon dreht sich das Montageteil 47 durch die Drehung des Motors.
Das Montageteil hat die nächste Achse der entsprechenden Achse daran angeordnet. Zum Beispiel hat das Montageteil der dritten Achse die vierte Achse daran angeordnet, und das Montageteil der fünften Achse hat die Schweißpistole 49 daran angeordnet.
Diese Struktur kann ein großes Untersetzungsverhältnis (bzw. Geschwindigkeitsverminderungsverhältnis) erzielen, so dass es vorteilhaft ist, um einen Drehwinkel präzise zu steuern, und kann auch einen Bereich eines drehbaren Winkels durch die Länge der Zahnstange und die Länge des Kugelgewindetriebs steuern.
In 7 ist eine an dem Montageteil der fünften Achse angeordnete Schweißpistole gezeigt. Die Schweißpistole 49 kann einen Pistolenarm und einen Servomotor aufweisen und kann durch den Servomotor die Bewegung und den Anpressdruck des Pistolenarms steuern. Die Schweißpistole ist optimiert, um eine Störung mit einem Ausrichtungs- und Steuersystem zu vermeiden und sanft beweglich zu sein.
Da die Schweißpistole sich abhängig von einer Schweißposition bewegen kann und es möglich ist, mit einer jeden schrägen Oberfläche eines Werkstücks durch lediglich drei zueinander senkrechte Linearachsen und zwei zueinander senkrechte Rotationsachsen umzugehen, kann in verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Struktur konfiguriert werden, die verglichen mit einem 6-achsigen Mehrgelenkroboter gemäß der bezogenen Technik viel einfacher und günstiger ist.
Da drei zueinander senkrechte, lineare Achsen vorhanden sind, können außerdem ein Koordinatensystem der 5-achsigen Dreheinheit 32 und ein Koordinatensystem der Schweißpistole 49 leicht implementiert werden, so dass die Einfachheit beim Einlernen verbessert wird.
8 ist eine Ansicht, die ein Werkstück und Steuerpositionen zum Ausrichten und Steuern der Positionen des Werkstücks zeigt.
Wie in 8 gezeigt, ist in verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung das Ausrichtungs- und Steuersystem 50 implementiert, um sieben Steuerpositionen 82 zu haben. Da die vorliegende Erfindung auf verschiedenartige Fahrzeuge (z.B. Kraftfahrzeuge) allgemein anzuwenden ist, ist es allerdings offensichtlich, dass diese Steuerpositionen verändert werden können und die spezifische Anordnung des Ausrichtungs- und Steuersystems 50 kann verändert werden.
9 ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem das Werkstück durch ein Ausrichtungs- und Steuersystem der Ausschweiß-Spannvorrichtung gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausgerichtet und gesteuert wird, 10 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Dreh-Klemm-Einheit des Ausrichtungs- und Steuersystems aus 9 zeigt, und 11 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Ausrichtungseinheit des Ausrichtungs- und Steuersystems aus 9 zeigt.
Bezugnehmend auf 9 ist das Ausrichtungs- und Steuersystem 50 zwischen den oben erläuterten Schweißsystemen auf bzw. an der Spannvorrichtung installiert.
Das Ausrichtungs- und Steuersystem 50 weist wenigstens eine Dreh-Klemm-Einheit 52 und wenigstens eine Ausrichtungseinheit 62 auf.
Bezugnehmend auf 10 weist die Dreh-Klemm-Einheit 52 einen auf bzw. an der Oberfläche der Spannvorrichtung installierten elektrischen Zylinder 54, um sich parallel zur Oberfläche der Spannvorrichtung 10 zu bewegen, und einen über dem obengenannten elektrischen Zylinder 54 installierten und vertikal zur Oberfläche der Spannvorrichtung aufsteigenden und absteigenden elektrischen Zylinder 54 auf.
Einige der elektrischen Zylinder 54, die sich parallel zur Oberfläche der Spannvorrichtung bewegen, können abhängig von einem Fahrzeugtyp, auf den das Ausrichtungs- und Steuersystem angewendet wird, weggelassen werden. Und zwar kann der sich in einer horizontalen Richtung bewegende elektrische Zylinder 54 an einer Dreh-Klemm-Einheit 52, die unter einer Mehrzahl von Dreh-Klemm-Einheiten 52 an einer bestimmten Position angeordnet ist, gegebenenfalls weggelassen werden.
Ein oberes Ende der Dreh-Klemm-Einheit 52 ist mit einer Drehklemme 56 ausgestattet, die abhängig von einem Winkel einer Klemmoberfläche eines zu klemmenden Werkstücks ein Klemmen durchführt, wodurch es ermöglicht wird, das Werkstück entsprechend dem Winkel der Klemmoberfläche zu klemmen.
Bezugnehmend auf 11 weist die Ausrichtungseinheit 62 einen auf bzw. an der Oberfläche der Spannvorrichtung installierten elektrischen Zylinder 64, um sich parallel zur Oberfläche der Spannvorrichtung 10 zu bewegen, und einen über dem obengenannten elektrischen Zylinder 64 installierten und vertikal zur Oberfläche der Spannvorrichtung aufsteigenden und absteigenden elektrischen Zylinder 64 auf.
Einige der elektrischen Zylinder 64, die sich parallel zur Oberfläche der Spannvorrichtung bewegen, können abhängig von einem Fahrzeugtyp, auf den das Ausrichtungs- und Steuersystem angewendet wird, weggelassen werden. Und zwar kann der sich in einer horizontalen Richtung bewegende elektrische Zylinder 64 an einer Dreh-Klemm-Einheit 62, die unter einer Mehrzahl von Dreh-Klemm-Einheiten 62 an einer bestimmten Position angeordnet ist, gegebenenfalls weggelassen werden.
Ein oberes Ende der Ausrichtungseinheit 62 ist mit einem Lokalisierer (z.B. ein Positionsgeber) 68, an dem das Werkstück aufgenommen wird (bzw. anliegt), und einer Führungsstange 66 ausgestattet, die von dem Lokalisierer nach oben verlängert ist und das Werkstück zum Positionsgeber führt, wenn das Werkstück aufgenommen wird.
Wenn das Werkstück 80 auf die Ausrichtungseinheit 62 gelegt wird, kann es deshalb zunächst durch die an einer Mehrzahl von Stellen gelegenen Führungsstangen 66 an den Lokalisierer positioniert werden. In diesem Fall kann das Werkstück 80 durch die Drehklemme 56 fixiert werden.
Es ist verständlich, dass, wenn diese Bauteile entsprechend angeordnet werden, demzufolge ein Ausrichtungs- und Steuersystem 50 entworfen werden kann, das mit allen Fahrzeugtypen zurechtkommen kann.
12 ist eine Ansicht, die einen Verbindungszustand zwischen einer integrierten Steuervorrichtung der exemplarischen Ausschweiß-Spannvorrichtung gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und einem Programmiergerät (z.B. Handprogrammiergerät oder Teach-in-Gerät) zeigt.
Die Ausschweiß-Spannvorrichtung gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist eine integrierte Steuervorrichtung 70 auf, die ein mit der 5-achsigen Dreheinheit 32, der Schweißpistole 49, der Dreh-Klemm-Einheit 52 und der Ausrichtungseinheit 62 verbundenes Kommunikationsmodul, um Eingangs- und Ausgangssignale zu verarbeiten, sowie eine Energieversorgung (z.B. eine Strom- bzw. eine Spannungsversorgung) aufweist, die eine zum Antrieb und zum Betrieb erforderliche Energie (z.B. einen Strom- bzw. eine Spannung) zuführt, wobei die integrierte Steuervorrichtung – wie in 2 gezeigt – an der Spannvorrichtung 10 oder dergleichen befestigt ist.
Außerdem ist das Programmiergerät mit der integrierten Steuervorrichtung verbunden.
Das Programmiergerät stellt das Ausrichtungs- und Steuersystem 50 der Ausschweiß-Spannvorrichtung für jeden Fahrzeugtyp ein, stellt einen Positionswert des Schweißsystems 30 ein und stellt eine Anpresskraft und einen Schweißstrom der Schweißpistole 49 ein.
Außerdem kann die integrierte Steuervorrichtung zusätzlich zu dem obengenannten Kommunikationsmodul und der Energieversorgung ferner ein Backup-Modul aufweisen.
Das Kommunikationsmodul verarbeitet Eingangs- und Ausgangssignale der 5-achsigen Dreheinheit, der Schweißpistole, der Dreh-Klemm-Einheit und des elektrischen Zylinders und ist mit einer externen speicherprogrammierbaren Steuerung (engl. programmable logic controller, PLC) verbunden.
Das Backup-Modul speichert einen Positionswert des Motors doppelt, um derselbe zu sein wie der beim Durchführen des Einlernens in einem Motorantrieb gespeicherte Positionswert, und kopiert beim Austausch des Motorantriebs die Positionswerte für jeden Fahrzeugtyp, um eine Wiederherstellung der Positionswerte zu ermöglichen.
Die Energieversorgung führt Energie zum Antrieb des elektrischen Zylinders und der 5-achsigen Dreheinheit zu.
Gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden die Anzahl der Prozesse und Anlagenteile reduziert, wodurch es ermöglicht wird, Investitionskosten zu verringern, und ein Ausschweißprozess kann in einer einzigen Stufe fertiggestellt werden, wodurch es ermöglicht wird, einen Prozess zu vereinfachen.
Wenn die 5-achsige Dreheinheit einzeln verwendet wird, kann sie außerdem auch zum Schweißen einer anderen Vorrichtung, zum Beispiel einer unteren Schwellenseite einer Hauptwand oder eines Bodens, verwendet werden, wodurch es ermöglicht wird, Investitionskosten zu reduzieren und einen Anlagenteil zu vereinfachen. Außerdem kann beim Schweißen des Bodens eine große Schweißpistole weggelassen werden und der obere und der untere Abschnitt können separat geschweißt werden, wodurch es ermöglicht wird, eine Geschwindigkeit des Schweißens zu erhöhen.
Zwecks Einfachheit in der Erläuterung und genauer Definition in den angehängten Ansprüchen werden die Begriffe „oberer“ oder „unterer“ usw. zur Beschreibung der Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug auf die Positionen verwendet, wie sie in den Figuren dargestellt sind.
Die vorhergehenden Beschreibungen der spezifischen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dienen dem Zweck der Darstellung und Beschreibung. Sie sollen nicht als erschöpfend oder die Erfindung auf die genaue offenbarte Form einschränkend verstanden werden, und es sind offensichtlich viele Modifikationen und Variationen möglich angesichts der obigen Lehre. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Grundsätze der Erfindung und deren praktische Anwendung zu erläutern und dadurch dem Fachmann die Herstellung und den Gebrauch der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sowie von deren zahlreichen Alternativen und Modifikationen zu ermöglichen. Es ist beabsichtigt, dass der Schutzumfang der Erfindung durch die angeführten Ansprüche und deren Äquivalente definiert wird.
Bezugszeichenliste

10: Spannvorrichtung
30: Schweißsysteme
32: 5-achsige Dreheinheit
34: Linearführungen
35: Kabelführung (bzw. Energieführung)
36: Schlitten
37: Motor (z.B. ein Elektromotor)
38: Riemen
39: Kugelgewindetrieb
41: Motor (z.B. ein Elektromotor)
43: Zahnstange
45: Zahnrad
47: Montageteil
49: Schweißpistole
50: Ausrichtungs- und Steuersystem
52: Dreh-Klemm-Einheit
70: integrierte Steuervorrichtung
80: Werkstück
90: 6-achsiger Mehrgelenkroboter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 10-2013-0143137 [0001]

Claims

Eine Ausschweiß-Spannvorrichtung, aufweisend: eine Spannvorrichtung (10), die eine flache Form hat, Schweißsysteme (30), die an gegenüberliegenden Seiten eines oberen Abschnitts der Spannvorrichtung installiert sind und jeweils eine 5-achsige Dreheinheit (32) und eine mit einem oberen Ende der 5-achsigen Dreheinheit verbundene Schweißpistole (49) aufweisen, und ein Ausrichtungs- und Steuersystem (50), das zwischen den Schweißsystemen auf der Spannvorrichtung (10) installiert ist und wenigstens eine Dreh-Klemm-Einheit (52) und wenigstens eine Ausrichtungseinheit (62) aufweist.
Die Ausschweiß-Spannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die 5-achsige Dreheinheit eine erste, eine zweite, eine dritte, eine vierte und eine fünfte Achse aufweist, welche von einer Oberfläche der Spannvorrichtung zu einem Verbindungsabschnitt zwischen der 5-achsigen Dreheinheit und der Schweißpistole sequenziell angeordnet sind, wobei die erste und die zweite Achse, welche Linearbewegungsachsen sind, senkrecht zueinander sind und parallel zur Oberfläche der Spannvorrichtung angeordnet sind, wobei die dritte Achse sich um eine Umdrehungsachse senkrecht zur ersten und zur zweiten Achse dreht, wobei sich die vierte Achse in einer Umdrehungsachsen-Richtung der dritten Achse linear bewegt, und wobei sich die fünfte Achse an einem oberen Endabschnitt der vierten Achse um eine Umdrehungsachse dreht, die parallel zur Oberfläche der Spannvorrichtung ist.
Die Ausschweißvorrichtung nach Anspruch 2, wobei wenigstens eine von der ersten, der zweiten und der vierten Achse aufweist: eine Linearführung (34), die in einer Linearbewegungsrichtung ausgebildet ist, einen Schlitten (36), der sich entlang der Linearführung linear bewegt und die nächste Achse einer entsprechenden Achse an seiner Oberseite angeordnet hat, und eine Bewegungseinheit, die den Schlitten (36) bewegt.
Die Ausschweiß-Spannvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Bewegungseinheit aufweist: einen Motor (37), einen Riemen (38), der mit einer Ausgangswelle des Motors verbunden ist, und einen Kugelgewindetrieb (39), der mit dem Riemen verbunden ist und in den Schlitten (36) eingeschoben ist.
Die Ausschweiß-Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei wenigstens eine von der dritten und der fünften Achse aufweist: einen eine Rotationskraft generierenden Motor (41), einen an einer Ausgangswelle des Motors ausgebildeten Kugelgewindetrieb (42), eine in den Kugelgewindetrieb (42) eingeschobene Zahnstange (43), um sich abhängig von einer Drehung des Kugelgewindetriebs (42) in einer Längsrichtung des Kugelgewindetriebs zu bewegen, ein mit der Zahnstange (43) im Eingriff stehendes Zahnrad (45), um sich dadurch zu drehen, und ein Montageteil (47), das sich gemeinsam mit der Zahnstange (43) dreht und die nächste Achse einer entsprechenden Achse oder die Schweißpistole (49) daran angeordnet hat.
Die Ausschweiß-Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dreh-Klemm-Einheit aufweist: einen vertikal zu einer Oberfläche der Spannvorrichtung aufsteigenden und absteigenden elektrischen Zylinder (54, 64), und eine Drehklemme (56), die an einem oberen Ende der Dreh-Klemm-Einheit installiert ist und abhängig von einem Winkel einer Klemmoberfläche eines zu klemmenden Werkstücks ein Klemmen durchführt.
Die Ausschweiß-Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausrichtungseinheit (62) aufweist: einen vertikal zu einer Oberfläche der Spannvorrichtung (10) aufsteigenden und absteigenden elektrischen Zylinder (54), einen Lokalisierer (68), der an einem oberen Ende der Ausrichtungseinheit (62) installiert ist und ein Werkstück daran aufgenommen hat, und eine Führungsstange (66), die von dem Lokalisierer (68) aus nach oben verlängert ist und das Werkstück zum Lokalisierer führt, wenn das Werkstück aufgenommen wird.
Die Ausschweiß-Spannvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei der elektrische Zylinder (54, 64) über einem anderen elektrischen Zylinder (54, 64) installiert ist, um sich parallel zur Oberfläche der Spannvorrichtung zu bewegen.
Die Ausschweiß-Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend: eine integrierte Steuervorrichtung (70), die ein mit der 5-achsigen Dreheinheit (32), der Schweißpistole (49), der Dreh-Klemm-Einheit (52) und der Ausrichtungseinheit (62) verbundenes Kommunikationsmodul, um Eingangs- und Ausgangssignale zu verarbeiten, sowie eine Energieversorgung aufweist, welche eine zum Antrieb und zum Betrieb erforderliche Energie zuführt, wobei die integrierte Steuervorrichtung (70) an der Spannvorrichtung (10) befestigt ist.
Die Ausschweiß-Spannvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die integrierte Steuervorrichtung (70) ein Programmiergerät daran verbunden hat, wobei das Programmiergerät das Ausrichtungs- und Steuersystem (50) der Ausschweiß-Spannvorrichtung für jeden Fahrzeugtypen einstellt, einen Positionswert des Schweißsystems einstellt und eine Anpresskraft und einen Schweißstrom der Schweißpistole (49) einstellt.