DE102017006750A1 - Method and apparatus for build-up welding - Google Patents
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Abstract
Beschrieben werden ein Verfahren und eine Vorrichtung (8) zum Auftragsschweißen, wobei die Vorrichtung (8) mit einem motorisch beweglichen Roboterarm (14, 18), an dem ein Bearbeitungskopf (22) mit einer Schweißvorrichtung (24) und einem angetriebenen Hammer (26) angeordnet ist, vorgesehen ist, wobei der Bearbeitungskopf (22) an einen zu bearbeitenden Bereich (4) gefahren wird, wobei an dem Bereich (4) mittels der Schweißvorrichtung (24) Schweißgut (6) aufgetragen wird, wobei der Bearbeitungskopf (22) so bewegt wird, dass der Hammer (26) an den Bereich (4) geführt wird, wobei der Bereich (4) mittels des Hammers (26) gehämmert wird.A method and an apparatus (8) for build-up welding are described, wherein the apparatus (8) is provided with a motor-movable robot arm (14, 18) on which a machining head (22) with a welding device (24) and a driven hammer (26) is arranged, is provided, wherein the machining head (22) is moved to a region to be machined (4), wherein at the region (4) by means of the welding device (24) weld metal (6) is applied, wherein the machining head (22) so is moved, that the hammer (26) is guided to the area (4), wherein the area (4) by means of the hammer (26) is hammered.
Description
Beschrieben werden ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Auftragsschweißen. Die Vorrichtung weist einen motorisch beweglichen Roboterarm auf, an dem ein Bearbeitungskopf mit einer Schweißvorrichtung angeordnet ist.Described are a method and a device for build-up welding. The device has a motor-movable robot arm, on which a machining head with a welding device is arranged.
Verfahren und Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind im Stand der Technik bekannt.Methods and devices of the type mentioned are known in the art.
Zur Herstellung von Werkzeugen für Umformprozesse, die zum Beispiel zum Tiefziehen von Blech- oder Kunststoffteilen im Kraftfahrzeugbau Verwendung finden, müssen im Betriebsmittelbau unterschiedliche große Freiformflächen hergestellt werden. Solche Werkzeuge sind meist Unikate und werden nur ein einziges Mal hergestellt. Im Erstellungsprozess eines entsprechenden Werkzeugs kommt es häufiger vor, dass die Werkzeuge geändert werden müssen, da sich das ursprünglich konstruierte und simulierte Werkzeug anders verhält als das reale Werkzeug. Dazu müssen Teile des Werkzeugs nachbearbeitet werden. Daher wird teilweise Material weggefräst und an anderen Stellen muss Schweißgut aufgetragen werden.For the production of tools for forming processes, which are used, for example, for deep drawing of sheet metal or plastic parts in motor vehicle use, different large free-form surfaces must be produced in equipment construction. Such tools are mostly unique and are produced only once. In the process of creating a corresponding tool, it is more common for the tools to be changed because the originally designed and simulated tool behaves differently than the real tool. For this purpose, parts of the tool must be reworked. Therefore, some material is milled away and elsewhere weld metal must be applied.
Eine besondere Herausforderung ist dabei das Schweißen von Gusswerkstoffen. Diese gelten als besonders schwierig schweißbar, da sie anfällig für durch das Schweißen verursachte Spannungsrisse sind. Um das Risiko von Spannungsrissen zu reduzieren, sollten im Idealfall die Werkzeuge auf eine geeignete Temperatur vorgewärmt werden. Dies ist jedoch bei entsprechend großen Umformwerkzeugen, die Massen von bis zu 50 t aufweisen, nicht möglich. Insbesondere bei Aufschweißhöhen von mehreren Zentimetern ist diese Problematik besonders relevant.A particular challenge is the welding of cast materials. These are considered to be particularly difficult to weld because they are susceptible to stress cracks caused by welding. Ideally, to reduce the risk of stress cracking, the tools should be preheated to a suitable temperature. However, this is not possible with correspondingly large forming tools having masses of up to 50 t. Especially at Aufschweißhöhen of several centimeters, this problem is particularly relevant.
Da ein Erwärmen der Werkzeuge praktisch nicht möglich ist, wird die Spannung durch Hammerschläge auf das noch heiße Schweißgut reduziert, um auf diese Weise das Reißen des Schweißguts zu verhindern. Bisher musste das Auftragsschweißen und Hämmern im Werkzeugformbau manuell erfolgen.Since heating of the tools is practically not possible, the tension is reduced by hammer blows on the still hot weld metal, in order to prevent in this way the cracking of the weld metal. Until now, hardfacing and hammering had to be carried out manually in the mold shop.
Die
Aus der
Somit stellt sich die Aufgabe, Verfahren und Vorrichtungen der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass ein Auftragsschweißen im Werkzeugformbau von großen Werkzeugen mit höherer Qualität und geringerem Risiko von Materialschäden möglich ist.Thus, the task of developing methods and devices of the type mentioned in such a way that a build-up welding in mold design of large tools with higher quality and lower risk of material damage is possible.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Auftragsschweißen nach Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung zum Auftragsschweißen gemäß dem nebengeordneten Anspruch 6. Weiterführende Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The object is achieved by a method for build-up welding according to claim 1 and by a device for build-up welding according to the
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Auftragsschweißen beschrieben, wobei eine Vorrichtung, die einen motorisch beweglichen Roboterarm aufweist, an dem ein Bearbeitungskopf mit einer Schweißvorrichtung und einem angetriebenen Hammer angeordnet ist, verwendet wird.Hereinafter, a method of build-up welding will be described wherein a device having a motor-movable robot arm on which a machining head having a welding device and a driven hammer is disposed is used.
Der Bearbeitungskopf wird gemäß dem Verfahren an einen zu bearbeitenden Bereich gefahren, wobei an dem Bereich mittels der Schweißvorrichtung Schweißgut aufgetragen wird, wobei der Bearbeitungskopf so bewegt wird, dass der Hammer an den Bereich geführt wird, wobei der Bereich mittels des Hammers gehämmert wird.The machining head is moved to an area to be machined in accordance with the method, wherein weld metal is applied to the area by means of the welding device, wherein the machining head is moved so that the hammer is guided to the area, the area being hammered by means of the hammer.
Durch die Anordnung von Schweißvorrichtung und Hammer an demselben Bearbeitungskopf und dadurch, dass der Bearbeitungskopf so bewegt wird, dass zuerst die Schweißvorrichtung und dann in kurzem zeitlichen Abstand der Hammer die Stelle, auf die Schweißgut aufgetragen wurde gehämmert wird, kann ein Auftragsschweißen auch bei großen Werkzeugen, die nicht vor dem Auftragsschweißen erwärmt werden können, robotergesteuert erfolgen, was die Präzision und die Geschwindigkeit der Modifikation des Werkzeugs erhöht.By arranging the welding device and hammer on the same machining head and by moving the machining head so that the welding device is hammered first, and then the hammer is hammered at the point where weld metal has been applied, build-up welding can be performed even with large tools , which can not be heated prior to build-up welding, robot-controlled, which increases the precision and speed of the modification of the tool.
Ein erster weiterführender Aspekt des Verfahrens sieht vor, dass in dem Bereich eine Schweißnaht aufgetragen wird, die zwischen 0,5 mm und 50 mm oder zwischen 15 mm und 30 mm oder kleiner gleich 25 mm lang ist, bevor der Hammer an den Bereich geführt wird. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass der aufgeschweißte und zu hämmernde Bereich noch nicht zu stark abgekühlt ist und das Hämmern mit bestmöglicher Wirkung durchgeführt werden kann.A first further aspect of the method provides that in the area a weld is applied which is between 0.5 mm and 50 mm or between 15 mm and 30 mm or less than 25 mm long, before the hammer is guided to the area , In this way it can be ensured that the welded-on and hammered area is not cooled down too much and the hammering can be carried out with the best possible effect.
Ein anderer weiterführender Aspekt sieht vor, dass der Hammer nach Beendigung des Schweißschritts innerhalb von 0,5 Sekunden bis 5 Sekunden oder innerhalb von 1 Sekunde bis 3 Sekunden an den Bereich geführt wird. Dies begünstigt das wirkungsvolle Nachbearbeiten des entsprechenden Bereichs.Another further aspect provides that the hammer after completion of the Welding step within 0.5 seconds to 5 seconds or within 1 second to 3 seconds to the area is performed. This favors the effective reworking of the corresponding area.
Ein darüber hinausgehender weiterführender Aspekt sieht vor, dass die Vorrichtung mittels eines CAM-Programms gesteuert wird. Auf diese Weise kann die Werkzeugkorrektur elektronisch abgebildet werden und eine automatische Bearbeitung erfolgen. Die entsprechenden Daten können bei der Erstellung von weiteren Werkzeugen, beispielsweise bei Werkzeugtausch, verwendet werden, um das neue Werkzeug exakt nach den Vorgaben des alten Werkzeugs zu bauen. Das CAM Programm kann dazu eingerichtet sein, die Trajektorie des Bearbeitungskopfes automatisch zu berechnen.A further additional aspect provides that the device is controlled by means of a CAM program. In this way, the tool offset can be mapped electronically and an automatic processing done. The corresponding data can be used in the creation of other tools, such as tool replacement, to build the new tool exactly to the specifications of the old tool. The CAM program may be configured to automatically calculate the trajectory of the machining head.
Ein anderer weiterführender Aspekt sieht vor, dass nach dem Hämmern ein weiterer Bereich auftragsgeschweißt und gehämmert wird. Es kann somit sequenziell zwischen Auftragsschweißen und Hämmern gewechselt werden, bis die entsprechende Menge Schweißgut im betreffenden Bereich aufgetragen ist.Another further aspect provides that after hammering another area is custom welded and hammered. It can thus be changed sequentially between build-up welding and hammering until the appropriate amount of weld metal is applied in the area concerned.
Ein erster unabhängiger Gegenstand betrifft eine Vorrichtung zum Auftragsschweißen gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren, wobei die Vorrichtung einen motorisch beweglichen Roboterarm aufweist, an dem ein Bearbeitungskopf zum Schweißen angeordnet ist, wobei der Bearbeitungskopf eine Schweißvorrichtung und einen angetriebenen Hammer aufweist.A first independent article relates to an apparatus for build-up welding according to the method described above, the apparatus comprising a motor-movable robot arm on which a machining head for welding is arranged, the machining head having a welding device and a driven hammer.
Diese Weise kann ein einzelner Roboter verwendet werden, um Auftragsschweißen und Hämmern vorzunehmen und der Wechsel zwischen den Phasen des Schweißens und des Hämmerns kann so kurz wie möglich ausgestaltet werden.This way, a single robot can be used to perform hardfacing and hammering, and the alternation between the phases of welding and hammering can be made as short as possible.
In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Hammer auf einer zur Schweißvorrichtung parallelen Linearachse an dem Bearbeitungskopf angeordnet ist. Die Linearachse kann eine Vorschubachse der Schweißvorrichtung oder des Bearbeitungskopfes sein. Auf diese Weise eine Verschiebung des Bearbeitungskopfes im rechten Winkel zum Vorschubweg erfolgen, um nach dem Schweißen zu Hämmern.In another further embodiment, provision may be made for the hammer to be arranged on the machining head on a linear axis parallel to the welding device. The linear axis may be a feed axis of the welding device or of the machining head. In this way, a displacement of the machining head at right angles to the feed path to hammer after welding.
In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Schweißvorrichtung eine Plasmaschweißvorrichtung ist. Plasmaschweißen eignet sich sehr gut zum Auftragsschweißen.In another further embodiment, it can be provided that the welding device is a plasma welding device. Plasma welding is very well suited for build-up welding.
In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass an dem Bearbeitungskopf eine Prozesssenorik angeordnet ist. Die Prozesssenorik kann unter anderem eine Positionssensorik oder eine Prozesskontrollsensorik, beispielsweise eine optische Anordnung wie eine Kamera, o. ä. sein.In another further embodiment, provision may be made for a process sensor to be arranged on the machining head. The process sensor may, inter alia, be a position sensor or a process control sensor, for example an optical arrangement such as a camera, or the like.
In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass an dem Bearbeitungskopf eine Absaugvorrichtung angeordnet ist.In another further embodiment, it can be provided that a suction device is arranged on the machining head.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der – gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung – zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.Further advantages, features and details will become apparent from the following description in which - where appropriate, with reference to the drawings - at least one embodiment is described in detail. The same, similar and / or functionally identical parts are provided with the same reference numerals.
Es zeigen schematisch:They show schematically:
Das Werkstück
Ein Bereich
Der Schweißroboter
An dem 2. Arm
An dem Bearbeitungskopf
An dem Bearbeitungskopf
Der Bearbeitungskopf
Zunächst wird eine Schweißnaht der Länge l, hier 20 mm, aufgetragen und sodann der Bearbeitungskopf
Dann wird die Plasmaschweißvorrichtung
Dieser Vorgang wiederholt sich so oft, bis die Schweißnaht vervollständigt ist.This process is repeated until the weld is completed.
Die in
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterung in der Beschreibung, definiert wird.Although the invention has been further illustrated and explained in detail by way of preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention. It is therefore clear that a multitude of possible variations exists. It is also to be understood that exemplified embodiments are really only examples that are not to be construed in any way as limiting the scope, applicability, or configuration of the invention. Rather, the foregoing description and description enable the skilled artisan to practice the exemplary embodiments, and those of skill in the knowledge of the disclosed inventive concept may make various changes, for example, to the function or arrangement of particular elements recited in an exemplary embodiment. without departing from the scope defined by the claims and their legal equivalents, such as further explanation in the description.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102007005533 A1 [0006] DE 102007005533 A1 [0006]
- DE 102009001284 A1 [0007] DE 102009001284 A1 [0007]
Claims (10)
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DE102017006750.3A DE102017006750A1 (en) | 2017-07-15 | 2017-07-15 | Method and apparatus for build-up welding |
Applications Claiming Priority (1)
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DE102017006750.3A DE102017006750A1 (en) | 2017-07-15 | 2017-07-15 | Method and apparatus for build-up welding |
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DE102017006750A1 true DE102017006750A1 (en) | 2018-02-22 |
Family
ID=61093689
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DE102017006750.3A Withdrawn DE102017006750A1 (en) | 2017-07-15 | 2017-07-15 | Method and apparatus for build-up welding |
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DE (1) | DE102017006750A1 (en) |
Cited By (1)
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CN108544086A (en) * | 2018-04-02 | 2018-09-18 | 方鲁华 | A kind of hull surface welding robot |
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-
2017
- 2017-07-15 DE DE102017006750.3A patent/DE102017006750A1/en not_active Withdrawn
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