DE102017211359A1

DE102017211359A1 - Mobiler Schweißroboter

Info

Publication number: DE102017211359A1
Application number: DE102017211359.6A
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Smola
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-07-04
Filing date: 2017-07-04
Publication date: 2019-01-10

Abstract

Es wird ein mobiler Schweißroboter (10) vorgeschlagen, mit zumindest einem Schweißroboterarm (12), welcher zum Verschweißen zumindest eines Teils eines Werkstücks (14) vorgesehen ist, mit zumindest einer Trägereinheit (16), an welcher der Schweißroboterarm (12) angeordnet ist, und mit zumindest einer Schnellbefestigungseinheit (18), welche an der Trägereinheit (16) angeordnet ist und welche dazu vorgesehen ist, die Trägereinheit (16) an zumindest einem Einsatzort zu befestigen.

Description

Stand der Technik
Es ist bereits ein Schweißroboter bekannt, welcher Teil einer fest montierten Schweißzelle ist.
Offenbarung der Erfindung
Es wird ein mobiler Schweißroboter vorgeschlagen, mit zumindest einem Schweißroboterarm, welcher zum Verschweißen zumindest eines Teils wenigstens eines Werkstücks, insbesondere mehrerer Werkstücke, vorgesehen ist, mit zumindest einer Trägereinheit, an welcher der Schweißroboterarm, sowie insbesondere sämtliche für den Schweißprozess notwendige Komponenten, angeordnet ist/sind, und mit zumindest einer Schnellbefestigungseinheit, welche an der Trägereinheit angeordnet ist und welche dazu vorgesehen ist, die Trägereinheit an zumindest einem Einsatzort zu befestigen.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann ein mobiler Schweißroboter mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Flexibilität, insbesondere mit Hinblick auf eine flexible und vorzugsweise schnelle Einsetzbarkeit, bereitgestellt werden. Vorteilhaft kann eine Produktionsfläche, welche zur Bereitstellung des Schweißroboters benötigt wird verringert und/oder auf diese verzichtet werden. Ferner kann ein Transportaufwand des zu verschweißenden Werkstücks selbst verringert und vorzugsweise vermieden werden. Insbesondere in diesem Zusammenhang kann eine Lagerfläche für mehrere zu verschweißende Werkstücke verringert werden.
Unter einem „mobilen Schweißroboter“ soll insbesondere ein Schweißroboter verstanden werden, welcher zu verschiedenen Einsatzorten transportierbar ist und dort direkt nach einer Befestigung mittels der Schnellbefestigungseinheit, insbesondere ohne weitere Montageschritte, zu einem Schweißbetrieb einsetzbar ist. Vorteilhaft ist der mobile Schweißroboter autark ausgebildet und umfasst insbesondere alle zu einem Schweißbetrieb notwendigen Komponenten, wie insbesondere einen Schweißkopf, eine Schweißdrahtzuführung, eine Schweißstromquelle, eine Energieversorgungseinheit, wie beispielsweise ein Netzgerät, und/oder eine Steuereinheit, wobei insbesondere diese Komponenten zumindest teilweise, vorzugsweise zumindest zu einem Großteil und besonders bevorzugt vollständig an der Trägereinheit, vorzugsweise an einer Oberseite, insbesondere einer Trägerplatte, der Trägereinheit angeordnet sind. Unter einer „Steuereinheit“ soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einer Recheneinheit und mit zumindest einer Speichereinheit verstanden werden. In der Speichereinheit ist insbesondere zumindest ein Betriebsprogramm hinterlegt, welches vorzugsweise in der Recheneinheit ausführbar ist. Das Betriebsprogramm ist insbesondere zur Durchführung eines computergesteuerten und vorzugsweise automatischen, insbesondere vollautomatischen, Verschweißens des Werkstücks vorgesehen und umfasst insbesondere CNC-Daten für die Verschweißung des Werkstücks. Darunter, dass „ein Objekt an der Trägereinheit angeordnet ist“ soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt mit der Trägereinheit fest verbunden ist und zwar vorzugsweise kraftschlüssig und/oder formschlüssig oder besonders bevorzugt stoffschlüssig. Unter „kraft- und/oder formschlüssig verbunden“ soll dabei insbesondere eine lösbare Verbindung verstanden werden, wobei eine Haltekraft zwischen zwei Bauteilen vorzugsweise durch einen geometrischen Eingriff der Bauteile ineinander und/oder eine Reibkraft zwischen den Bauteilen übertragen wird. Unter „stoffschlüssig verbunden“ soll insbesondere verstanden werden, dass die Masseteile durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten werden, wie beispielsweise beim Löten, Schweißen, Kleben und/oder Vulkanisieren. Unter einem „Schweißroboterarm“ soll insbesondere ein Roboterarm verstanden werden, welcher zumindest einen Schweißkopf und insbesondere zumindest einen Knickarm mit vorteilhaft zumindest zwei, vorzugsweise drei zueinander bewegliche Schweißarmglieder umfasst. Der Roboterarm ist insbesondere als ein Industrieroboter ausgebildet und zwar vorzugsweise gemäß der VDI-Richtlinie, wonach Industrieroboter universell einsetzbare Bewegungsautomaten mit mehreren Achsen sind, deren Bewegungen hinsichtlich Bewegungsfolge und Wegen bzw. Winkeln frei (d. h. ohne mechanischen bzw. menschlichen Eingriff) programmierbar und gegebenenfalls sensorgeführt sind. Insbesondere sind diese mit Greifern, Werkzeugen oder anderen Fertigungsmitteln ausrüstbar und können Handhabungs- und/oder Fertigungsaufgaben ausführen. Vorzugsweise ist der Schweißroboterarm zum Lichtbogenschweißen vorgesehen. Der Schweißarmroboter weist insbesondere einen Knickarmmanipulator auf mittels welchem der Knickarm, insbesondere die einzelnen Schweißarmglieder des Knickarms, bewegbar ist/sind. Die Schweißarmglieder sind insbesondere um zumindest eine erste Achse, eine zweite Achse und eine Dritte Achse zueinander beweglich gelagert, wobei die erste und die zweite Achse zueinander zumindest im Wesentlichen parallel orientiert sind. Ferner ist die dritte Achse zur ersten Achse und/oder zur zweiten Achse zumindest im Wesentlichen senkrecht orientiert. Insbesondere sind das erste Schweißarmglied und das zweite Schweißarmglied zueinander mittels der ersten Achse beweglich gelagert. Ferner sind das zweite und das dritte Schweißarmglied insbesondere zueinander mittels der zweiten Achse beweglich gelagert. Das dritte Schweißarmglied ist insbesondere relativ zu der Trägereinheit um die dritte Achse beweglich gelagert. Zusätzlich ist das dritte Schweißarmglied um eine vierte Achse schwenkbar gelagert, welche vorzugsweise parallel zu der ersten Achse und der zweiten Achse ist und insbesondere senkrecht zu der dritten Achse ist. Der Ausdruck „zumindest im Wesentlichen senkrecht“ soll insbesondere eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung definieren, wobei die Richtung und die Bezugsrichtung, insbesondere in einer Ebene betrachtet, einen Winkel von 90° einschließen und insbesondere der Winkel eine maximale Abweichung von insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2° aufweist. Der Ausdruck „zumindest im Wesentlichen parallel“ soll insbesondere eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung definieren, wobei die Richtung und die Bezugsrichtung, insbesondere in einer Ebene betrachtet, einen Winkel von 0° einschließen und insbesondere der Winkel eine maximale Abweichung von insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2° aufweist. Der Schweißroboterarm ist insbesondere in einem Betriebszustand des mobilen Schweißroboters betrachtet an einer Oberseite der Trägereinheit angeordnet. Unter einem „Werkstück“ soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche zumindest einen zu verschweißenden Teil aufweist. Vorzugsweise ist das Werkstück als ein Industriekessel ausgebildet, welcher zumindest ein Flammrohr und zumindest als einen zu verschweißenden Teil zumindest ein zu verschweißendes Rauchrohr aufweist. Insbesondere ist der mobile Schweißroboter dazu vorgesehen in zumindest einem Betriebszustand von einer Transporteinheit, wie beispielsweise einem Kran und/oder einem Flurförderfahrzeug, wie insbesondere einem Gabelstapler, zu dem Einsatzort transportiert zu werden. Unter einer „Trägereinheit“ soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, eine Gewichtskraft von an der Trägereinheit angeordneten Komponenten des mobilen Schweißroboters zumindest teilweise, vorzugsweise zumindest zu einem Großteil und besonders bevorzugt vollständig, aufzunehmen. Die Trägereinheit weist insbesondere zumindest eine Trägerplatte auf, welche zur Verbindung mit den weiteren Komponenten des mobilen Schweißroboters vorgesehen ist. Die Trägerplatte ist zumindest im wesentlichen Rotationssymmetrisch ausgebildet, und weist insbesondere eine zumindest im Wesentlichen polygonale und besonders bevorzugt hexagonale Form auf. Unter einer „Schnellbefestigungseinheit“ soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche insbesondere Werkzeugfreie zu einer kraft- und/oder formschlüssigen Befestigung an einem Einsatzort vorgesehen ist. Ferner ist die Trägereinheit mittels der Schnellbefestigungseinheit wiederholt, insbesondere an verschiedenen Einsatzorten befestigbar. Insbesondere sind zur Befestigung mittels der Schnellbefestigungseinheit keine weiteren Hilfsmittel, wie beispielsweise Schrauben oder Muttern notwendig. Ferner ist jedoch auch eine zusätzliche Sicherung durch weitere Hilfsmittel denkbar.
Bei dem Einsatzort kann es sich insbesondere um eine Basisstation handeln, welche insbesondere zumindest einen Befestigungsbereich für den mobilen Schweißroboter aufweist, welcher vorzugsweise korrespondierend zu Schnellbefestigungseinheit korrespondierend ausgebildet ist. Insbesondere in diesem Fall ist es erforderlich, dass das zu verschweißende Werkstück zu dem Einsatzort gebracht werden muss. Insbesondere um eine Flexibilität einer Herstellung zu erhöhen, insbesondere einen Produktionsablauf zu verbessern und vorteilhaft eine Transportzeit, sowie einen Lagerraum für die zu verschweißenden Werkstücke und den Schweißroboter zu verringern wird vorgeschlagen, dass die Schnellbefestigungseinheit dazu vorgesehen ist, die Trägereinheit an dem Werkstück selbst zu befestigen. Insbesondere nimmt das Werkstück in diesem Fall die gesamte Gewichtskraft des mobilen Schweißroboters auf. Das Werkstück weist insbesondere einen Befestigungsbereich für den mobilen Schweißroboter auf, welcher vorzugsweise korrespondierend zu der Schnellbefestigungseinheit ausgebildet ist. Insbesondere für den Fall, dass das Werkstück als ein Industriekessel ausgebildet ist, wird der Befestigungsbereich von einem Flammrohr des Industriekessels ausgebildet.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Schnellbefestigungseinheit zumindest ein erstes Befestigungselement und zumindest ein zweites Befestigungselement aufweist, welches relativ zu dem ersten Befestigungselement in zumindest einem Betriebszustand verstellbar ist. Hierdurch kann vorteilhaft eine Flexibilität einer Befestigbarkeit weiter verbessert werden. Insbesondere kann die Schnellbefestigungseinheit derart an verschieden ausgebildeten Einsatzorten und/oder Befestigungsbereichen zu einer Befestigung dienen. Besonders vorteilhaft kann die Trägereinheit so an Flammrohren von Industriekesseln mit verschiedenen Flammrohrdurchmessern befestigt werden. Ferner kann insbesondere eine Sicherheit der Befestigung verbessert werden. Insbesondere ist das erste Befestigungselement fest mit der Trägereinheit verbunden. Ferner ist das zweite Befestigungselement insbesondere relativ zumindest zum ersten Befestigungselement verfahrbar und zwar insbesondere linear verfahrbar. Beispielsweise könnte das zweite Befestigungselement mechanisch, hydraulisch und/oder pneumatisch verfahrbar sein. Besonders bevorzugt umfasst die Schnellbefestigungseinheit zumindest eine Spindel und insbesondere zumindest einen Antrieb, welcher die Spindel zu einem Verfahren des zweiten Befestigungselements antreibt. Ferner weist die Schnellbefestigungseinheit insbesondere zumindest ein drittes Befestigungselement auf, welches insbesondere an der Trägereinheit angeordnet und vorzugsweise fest mit dieser verbunden ist. Das zweite Befestigungselement ist insbesondere in zumindest einem Betriebszustand relativ zu dem dritten Befestigungselement verstellbar. Die Befestigungselemente sind insbesondere in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, welche zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Haupterstreckungsebene der Trägereinheit, insbesondere der Trägerplatte der Trägereinheit, verläuft. Unter einer „Haupterstreckungsebene“ einer Baueinheit soll insbesondere eine Ebene verstanden werden, welche parallel zu einer größten Seitenfläche eines kleinsten gedachten Quaders ist, welcher die Baueinheit gerade noch vollständig umschließt, und insbesondere durch den Mittelpunkt des Quaders verläuft. Insbesondere sind die Befestigungselemente insbesondere in Form eines gleichschenkligen Dreiecks angeordnet, wobei eine Verbindungsstrecke zwischen dem ersten Befestigungselement und dem zweiten Befestigungselement gleich einer Verbindungsstrecke zwischen dem dritten Befestigungselement und dem zweiten Befestigungselement ist. Die Befestigungselemente sind vorzugsweise als Spannbacken ausgebildet, welche insbesondere dazu vorgesehen sind, eine Kante der Basisstation und/oder des zu verschweißenden Werkstücks, insbesondere des Flammrohrs des Werkstücks zu umgreifen. Besonders bevorzugt können die Befestigungselemente korrespondierend zu einer Kante der Basisstation insbesondere des Flammrohrs ausgebildet sein. Die Befestigungselemente sind insbesondere in einem Betriebszustand des mobilen Schweißroboters betrachtet an einer Unterseite der Trägereinheit, insbesondere der Trägerplatte der Trägereinheit, welche der Oberseite gegenüberliegt, angeordnet.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass das erste Befestigungselement, sowie insbesondere das dritte Befestigungselement und das zweite Befestigungselement in dem Betriebszustand dazu vorgesehen sind, durch gegenseitiges Verspreizen, insbesondere nach außen oder nach innen, die Trägereinheit an dem Einsatzort zu befestigen. Es kann vorteilhaft eine besonders schnelle und sichere Befestigung erfolgen. Vorzugsweise verspannen sich die Befestigungselemente gegenseitig insbesondere innerhalb der Basisstation und/oder in dem Flammrohr des Werkstücks. Es kann vorteilhaft eine Befestigbarkeit verbessert werden. Ferner kann insbesondere eine selbstständige Zentrierung des mobilen Schweißroboters am Einsatzort erreicht werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Schweißroboterarm in einem Nahbereich des ersten Befestigungselements und insbesondere des zweiten Befestigungselements angeordnet ist. Es kann vorteilhaft eine O nrientierung des Schweißroboterarms in Richtung eines zu verschweißenden Teils des Werkstücks verbessert werden. Unter einem „Nahbereich“ soll insbesondere ein räumlicher Bereich verstanden werden, welcher aus Punkten gebildet ist, die jeweils einen Abstand von höchstens 1 m, vorzugsweise von höchstens 0,5 m, besonders bevorzugt von höchstens 0,25 m von einem Referenzpunkt und/oder einem Referenzbauteil und zwar insbesondere von dem ersten Befestigungselement und/oder dem dritten Befestigungselement, aufweisen. Insbesondere senkrecht zu der Haupterstreckungsebene der Trägereinheit betrachtet, ist der Schweißroboterarm zwischen dem ersten Befestigungselement und dem dritten Befestigungselement angeordnet.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass der mobile Schweißroboter zumindest ein Positionierungselement, welches zur Anzeige einer Position der Schweißrobotervorrichtung relativ zu einer Einsatzposition am Einsatzort vorgesehen ist. Es kann vorteilhaft eine Positionierung des mobilen Schweißroboters präzisiert werden. Insbesondere kann eine falsche Positionierung, welche unter Umständen zu einer Gefährdung führen könnte, verhindert werden. Vorzugsweise ist das Positionierungselement als ein Peilstab ausgebildet. Das Positionierungselement ist insbesondere an der Trägereinheit angeordnet und vorzugsweise fest mit dieser verbunden. Denkbar ist, dass die Basisstation und/oder das zu verschweißende Werkstück ein korrespondierendes Positionierungselement aufweist, welches vorzugsweise mit dem Positionierungselement des mobilen Schweißroboters verbindbar ist, so dass diese zusammen in einer Ausrichtung des mobilen Schweißroboters, welcher der Einsatzposition entspricht, zusammen ein Poka-Yoke-System, wie beispielsweise ein Schlüssel-Schloss-System ausbilden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Trägereinheit zumindest eine Halteeinheit aufweist, welche zur Befestigung an einer Transporteinheit vorgesehen ist. Es kann vorteilhaft eine Transportierbarkeit verbessert werden und somit eine flexible Einsatzfähigkeit des mobilen Schweißroboters erhöht werden. Die Halteeinheit ist insbesondere an der Trägereinheit befestigt, und vorzugsweise mit dieser fest verbunden. Die Halteeinheit ist insbesondere in einem Mittelbereich der Trägereinheit angeordnet. Die Halteeinheit weist insbesondere zumindest ein Halteelement und vorzugsweise mehrere Halteelemente auf und insbesondere zumindest einen Haltearm auf. Der Haltearm weist insbesondere eine Haupterstreckungsrichtung auf, welche zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Trägereinheit, insbesondere der Trägerplatte der Trägereinheit, orientiert ist. Insbesondere mittels des Haltearms ist die Halteeinheit fest mit der Trägerplatte der Trägereinheit verbunden. Das Halteelement ist insbesondere an dem Haltearm, vorzugsweise an einem freien Ende des Haltearms angeordnet und vorzugsweise mit diesem fest verbunden. Insbesondere können die mehreren Halteelemente in einer Reihe und zwar vorzugsweise zumindest im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene der Trägereinheit angeordnet sein.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass eine Gerade durch einen geometrischen Mittelpunkt zumindest eines Halteelements, insbesondere des zuvor erwähnten Halteelements, der Halteeinheit und einen Schwerpunkt der Trägereinheit, insbesondere der Trägerplatte der Trägereinheit, zumindest im Wesentlichen senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der Trägereinheit, insbesondere der Trägerplatte der Trägereinheit, gerichtet ist. Es kann vorteilhaft ein sicherer Transport und insbesondere eine sichere Positionierung des mobilen Schweißroboters erreicht werden, wobei vorteilhaft ein Verkippen des mobilen Schweißroboters vermieden werden kann. Ferner sind weitere Komponenten, wie insbesondere der Schweißroboterarm, die Schweißdrahtzuführung, die Energieversorgungseinheit, und/oder die Steuereinheit, insbesondere derart an der Trägereinheit angeordnet, dass bei einer Aufhängung des mobilen Schweißroboters, insbesondere bei dem Halteelement, eine Haupterstreckungsebene des Trägereinheit zumindest im Wesentlichen parallel zu einem Untergrund gerichtet ist. Insbesondere können die weiteren Komponenten symmetrische an der Trägereinheit und insbesondere symmetrisch um die Halteeinheit angeordnet, dass sich deren Gewichtskräfte insbesondere entlang dem Halteelement gegenseitig kompensieren und der Gesamtschwerpunkt des mobilen Schweißroboters zumindest im Wesentlichen gleich dem Schwerpunkt der Trägereinheit ist.
Insbesondere um eine etwaige durch eine Positionierung des mobilen Schweißroboters und/oder einer Montage des Werkstücks resultierende Ungenauigkeit der Positionierung auszugleichen wird ferner vorgeschlagen, dass der Schweißroboterarm zumindest eine Sensorik aufweist, welche zu einer sensorischen Positionsfindung zumindest eines zu verschweißenden Teils des Werkstücks vorgesehen ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Sensorik Teil einer weiteren Komponente sein und insbesondere an der Trägereinheit angeordnet sein. Die Sensorik kann beispielsweise eine Kamera, eine Laservermessung oder dergleichen umfassen. Bevorzugt umfasst die Sensorik zumindest einen taktilen Sensor, welcher insbesondere auf taktile Veränderung eines Widerstands auf welchen eine Schweißdrahtspitze des Schweißkopfs trifft reagiert. Insbesondere nach einer sensorischen Detektierung zumindest eines zu verschweißenden Teils des Werkstücks ist die Steuereinheit dazu vorgesehen eine durch die Sensorik ermittelte Position des zu verschweißenden Teils mit einer in der Speichereinheit hinterlegten vorgesehenen Position abzugleichen und basierend auf der tatsächlichen Position eine Korrektur der in der Steuereinheit hinterlegten Positionsdaten vorzunehmen.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass die Trägereinheit und zwar insbesondere die Trägerplatte der Trägereinheit eine Grundfläche von weniger als 6 m², insbesondere weniger als 5 m² und besonders bevorzugt weniger als 4 m², aufweist. Ferner weist der mobile Schweißroboter ein Gesamtgewicht von weniger als 5 t, vorzugsweise weniger als 4 t und besonders bevorzugt weniger als 3 t auf. Es kann vorteilhaft eine Kompaktheit und insbesondere eine Transportierbarkeit des mobilen Schweißroboters weiter verbessert werden.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass der Schweißroboterarm dazu vorgesehen ist, einen Schweißbetrieb durchzuführen, wenn dieser einen Sicherheitsabstand von zumindest 3 m zu einem Untergrund aufweist. Der Untergrund ist insbesondere ein Untergrund des Einsatzorts und zwar insbesondere ein Untergrund, auf welchem sich die Basisstation und/oder das Werkstück abstützt. Es kann vorteilhaft eine Betriebssicherheit erhöht werden, da Arbeiter aufgrund des Sicherheitsabstands sich außerhalb eines Gefahrenbereichs des Schweißbetriebs befinden. Ferner kann hierdurch insbesondere auf zusätzliche Schutzmaßnahmen, wie beispielsweise eine Schweißkabine, Schutzwände oder dergleichen verzichtet werden.
Ferner wird ein System vorgeschlagen, mit zumindest dem mobilen Schweißroboter und mit einer Transporteinheit, welche zum Transport des mobilen Schweißroboters vorgesehen ist. Hierdurch kann ein flexibler Einsatz des mobilen Schweißroboters erreicht werden.
Der erfindungsgemäße mobile Schweißroboter soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann der erfindungsgemäße mobile Schweißroboter zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
Figurenliste
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:

1 ein System mit einem mobilen Schweißroboter, einem zu verschweißenden Werkstück und mit einer Transporteinheit,
2 einen Teil des mobilen Schweißroboters in einer perspektivischen Ansicht und
3 einen Teil des mobilen Schweißroboters in einer weiteren perspektivischen Ansicht.
4 einen schematischen Verfahrensablauf eines Verfahrens zum Betrieb des mobilen Schweißroboters

Beschreibung des Ausführungsbeispiels
1 zeigt ein System 55 mit zumindest einem mobilen Schweißroboter 10 in einer schematischen Ansicht.
Das System 55 umfasst ein mittels des Schweißroboters 10 zu verschweißendes Werkstück 14. Das Werkstück 14 bildet einen Einsatzort für den mobilen Schweißroboter 10 aus. Das Werkstück 14 ist im vorliegenden Fall beispielsweise zylinderförmig ausgebildet. Das Werkstück 14 weist zumindest ein zu verschweißendes Teil 48 auf. Ferner weist das Werkstück 14 zumindest einen Befestigungsbereich 58 für den Schweißroboter 10 auf. Der Befestigungsbereich 58 ist an einem Deckel des Werkstücks 14 angeordnet. Im vorliegenden Fall ist das Werkstück 14 als ein Industriekessel ausgebildet. Das Werkstück 14 umfasst ein Flammrohr, welches eine Öffnung in dem Deckel ausbildet. Der Befestigungsbereich 58 ist von dem Flammrohr ausgebildet. Das Werkstück 14 umfasst zumindest ein Rauchrohr. Im vorliegenden Fall weist das Werkstück 14 mehrere Rauchrohre auf. Die Rauchrohre sind parallel entlang einer Haupterstreckung des Werkstücks 14 angeordnet. Die freien Enden der Rauchrohre sind dazu vorgesehen, in einem Herstellungsschritt des Industriekessels mit dem Deckel verschweißt zu werden. Die freien Enden der Rauchrohre bilden den zu verschweißenden Teil 48 des Werkstücks 14 aus.
Der mobile Schweißroboter 10 ist zu verschiedenen Einsatzorten transportierbar. Insbesondere dazu umfasst das System 55 zumindest eine Transporteinheit 36. Im vorliegenden Fall ist die Transporteinheit 36 als ein Kran ausgebildet, welcher dazu vorgesehen ist, die mobilen Schweißroboter 10 zu dem Werkstück 14 zu transportierten. Alternativ ist denkbar, dass die Transporteinheit 36 als ein Flurfahrzeug, wie beispielsweise ein Gabelstapler ausgebildet ist.
Ferner könnte das System 55 eine Basisstation umfassen. Eine solche Basisstation könnte ein Gerüst aufweisen, welches einen alternativen Befestigungsbereich 58 für den mobilen Schweißroboter 10 ausbilden könnte. Die Basisstation könnte dazu vorgesehen sein, zusammen mit dem an dem Befestigungsbereich 58 befestigten mobilen Schweißroboter 10 eine schnell einsatzfähige Schweißzelle auszubilden. Alternativ oder zusätzlich könnte eine solche Basisstation zu einer Wartung und/oder Reparatur des mobilen Schweißroboters 10 vorgesehen sein.
Der mobile Schweißroboter 10 ist an einem Einsatzort direkt nach Befestigung, insbesondere ohne weitere Montageschritte, zu einem Schweißbetrieb einsetzbar. Der mobile Schweißroboter 10 ist autark ausgebildet und umfasst insbesondere alle zu einem Schweißbetrieb notwendigen Komponenten. Insbesondere um eine Transportierbarkeit zu gewährleisten weist der mobile Schweißroboter 10 ein Gesamtgewicht von weniger als 3 t auf.
In 2 ist eine perspektivische Ansicht des mobilen Schweißroboters 10 gezeigt. Der mobile Schweißroboter 10 weist zumindest eine Trägereinheit 16 auf. Die Trägereinheit 16 nimmt eine Gewichtskraft weiterer Komponenten des mobilen Schweißroboters 10 zumindest teilweise auf. Die Trägereinheit 16 weist zumindest eine Trägerplatte 56 auf. Die Trägerplatte 56 ist zur Verbindung mit den weiteren Komponenten der mobilen Schweißroboters 10 vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich kann die Trägerplatte 56 zumindest im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Die Trägerplatte 56 weist eine zumindest im Wesentlichen polygonale und zwar insbesondere hexagonale Form auf. Die Trägereinheit 16 weist eine Grundfläche 50 von weniger als 6 m² auf. Die Grundfläche 50 der Trägereinheit 16 ist gegeben durch eine Fläche einer Oberseite der Trägerplatte 56 der Trägereinheit 16.
Der mobile Schweißroboter 10 weist zumindest eine Halteeinheit 34 auf. Die Halteeinheit 34 ist zur Befestigung des mobilen Schweißroboters 10 an der Transporteinheit 36 vorgesehen. Die Halteeinheit 34 ist an einem Innenbereich der Trägereinheit 16 angeordnet. Die Halteeinheit 34 ist fest mit der Trägerplatte 56 der Trägereinheit 16 verbunden. Die Halteeinheit 34 weist zumindest einen Haltearm 62 auf. Der Haltearm 62 weist eine Haupterstreckungsrichtung auf, welche zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Haupterstreckungsebene 44 der Trägereinheit 16 orientiert ist. Der Haltearm 62 ist fest mit der Trägerplatte 56 verbunden. Die Halteeinheit 34 weist zumindest ein Halteelement 42 auf. Das Halteelement 42 ist zu einer direkten Befestigung mit einem korrespondierenden Halteelement 60 der Transporteinheit 36 vorgesehen, welches beispielsweise als ein Kranharken ausgebildet sein kann. Das Halteelement 42 ist mit dem Haltearm 62 fest verbunden. Das Halteelement 42 ist an einem freien Ende des Haltearms 62 angeordnet. Eine Gerade 38 durch einen geometrischen Mittelpunkt des Halteelements 42 der Halteeinheit 34 und einen Schwerpunkt 40 der Trägereinheit 16 ist zumindest im Wesentlichen senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene 44 der Trägereinheit 16 gerichtet. Ferner weist die Halteeinheit 34 mehrere weitere Halteelemente auf, welche hintereinander in einer Reihe versetzt zueinander angeordnet sind und zwar insbesondere zumindest im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene 44 der Trägereinheit 16 angeordnet sein. Zur besseren Übersicht ist in den Figuren nur ein Halteelement 42 mit einem Bezugszeichen versehen. Ferner sind weitere Komponenten des mobilen Schweißroboters 10 derart an der Trägereinheit 16 und insbesondere um die Halteeinheit 34 angeordnet, dass sich deren Gewichtskräfte gegenseitig kompensieren und der Gesamtschwerpunkt des mobilen Schweißroboters 10 zumindest im Wesentlichen identisch mit dem Schwerpunkt 40 der Trägereinheit 16 ist.
Zur Positionierung des mobilen Schweißroboters 10 weist dieser zumindest ein Positionierungselement 30 auf. Das Positionierungselement 30 ist zur Anzeige einer Position des mobilen Schweißroboters 10 relativ zu einer Einsatzposition am Einsatzort vorgesehen. Im vorliegenden Fall ist das Positionierungselement 30 als ein Peilstab ausgebildet. Das Positionierungselement 30 ist an der Trägereinheit 16 angeordnet. Das Positionierungselement 30 ist fest mit der Trägereinheit 16 verbunden. Ferner weist das Werkstück 14 ein korrespondierendes Positionierungselement 32 auf. Denkbar ist, dass das korrespondierende Positionselement 32 mit dem Positionierungselement 30 des mobilen Schweißroboters 10 verbindbar ist, so dass diese zusammen ein Poka-Yoke-System ausbilden, wie beispielsweise ein Schlüssel-Schloss-System.
In 3 ist eine weitere perspektivische Darstellung des mobilen Schweißroboters 10 gezeigt. Der mobile Schweißroboter 10 weist zumindest eine Schnellbefestigungseinheit 18 auf. Die Schnellbefestigungseinheit 18 ist an der Trägereinheit 16 angeordnet. Die Schnellbefestigungseinheit 18 ist fest mit der Trägereinheit 16 verbunden. Die Schnellbefestigungseinheit 18 ist dazu vorgesehen, die Trägereinheit 16 an zumindest einem Einsatzort, wie beispielsweise an dem Werkstück 14 und/oder der Basisstation, insbesondere an dem Befestigungsbereich 58 zu befestigen. Die Schnellbefestigungseinheit 18 ist zu einer kraft- und/oder formschlüssigen und insbesondere werkzeugfreien Befestigung vorgesehen ist. Ferner ist eine Befestigung mittels der Schnellbefestigungseinheit 18 wiederholt, insbesondere an verschiedenen Einsatzorten ausführbar, wie beispielsweise im Wechsel zwischen einer Basisstation und dem Werkstück 14 oder zwischen verschiedenen Werkstücken 14. Ferner sind zur Befestigung des mobilen Schweißroboters 10 mittels der Schnellbefestigungseinheit 18 keine weiteren Hilfsmittel, wie beispielsweise Schrauben oder Muttern notwendig.
Die Schnellbefestigungseinheit 18 weist zumindest ein erstes Befestigungselement 20 auf. Die Schnellbefestigungseinheit 18 weist zumindest ein zweites Befestigungselement 22 auf. Ferner weist die Schnellbefestigungseinheit 18 ein drittes Befestigungselement 24 auf. Die Befestigungselemente 20, 22, 24 sind insbesondere in einem Betriebszustand des mobilen Schweißroboters 10 betrachtet an einer Unterseite der Trägereinheit 16 angeordnet. Das erste Befestigungselement 20 und das dritte Befestigungselement 22 sind fest mit der Trägereinheit 16 verbunden. Das zweite Befestigungselement 22 ist relativ zu dem ersten Befestigungselement 20 und dem dritten Befestigungselement 24 in zumindest einem Betriebszustand verstellbar und zwar insbesondere relativ zu diesen verfahrbar. Denkbar ist, dass das zweite Befestigungselement 22 mechanisch, hydraulisch und/oder pneumatisch verfahrbar sein kann. Im vorliegenden Fall ist die Schnellbefestigungseinheit 18 zu einem mechanischen Verfahren des zweiten Befestigungselements 22 vorgesehen. Insbesondere dazu weist die Schnellbefestigungseinheit 18 eine Spindel 64 auf. Ferner weist die Schnellbefestigungseinheit 18 einen Antrieb 66 auf. Der Antrieb 66 ist mit der Spindel 64 drehfest verbunden. Der Antrieb 66 ist dazu vorgesehen die Spindel 64 anzutreiben. Das zweite Befestigungselement 22 ist durch Drehen der Spindel 64, entlang der Haupterstreckung der Spindel 64 verfahrbar. Die Befestigungselemente 20, 22,24 sind insbesondere in einer Ebene angeordnet, welche zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Haupterstreckungsebene 44 der Trägereinheit 16 verläuft. Ferner sind die Befestigungselemente 20, 22, 24 in Form eines gleichschenkligen Dreiecks angeordnet. Insbesondere dabei ist eine Verbindungsstrecke zwischen dem ersten Befestigungselement 20 und dem zweiten Befestigungselement 22 gleich einer Verbindungsstrecke zwischen dem dritten Befestigungselement 24 und dem zweiten Befestigungselement 22. Die Befestigungselemente 20, 22, 24 sind als Spannbacken ausgebildet, welche dazu vorgesehen sind eine Kante der Basisstation und/oder des Werkstücks 14 zu umgreifen. Die Befestigungselemente 20, 22, 24 sind korrespondierend einer solchen Kante ausgebildet.
Das erste Befestigungselement 20, das dritte Befestigungselement 24 und das zweite Befestigungselement 22 sind in dem Betriebszustand dazu vorgesehen, durch gegenseitiges Verspreizen die Trägereinheit 16 an dem Einsatzort zu befestigen. Die Befestigungselemente 20, 22, 24 verspreizen sich gegenseitig innerhalb des Befestigungsbereichs 58 der Basisstation und/oder des Werkstücks 14.
Der mobile Schweißroboter 10 weist zumindest einen Schweißroboterarm 12 auf. Der Schweißroboterarm 12 ist zum Verschweißen, insbesondere Lichtbogenschweißen, des Werkstücks 14 vorgesehen. Der Schweißroboterarm 12 ist dazu vorgesehen, einen Schweißbetrieb durchzuführen, wenn dieser einen Sicherheitsabstand 52 von zumindest 3 m zu einem Untergrund 54 des Werkstücks 14 aufweist. Der Schweißroboterarm 12 ist an der Trägereinheit 16 angeordnet. Der Schweißroboterarm 12 ist an einer Oberseite der Trägereinheit 16 angeordnet. Der Schweißroboterarm 12 ist in einem Nahbereich 28 des ersten Befestigungselements 20 angeordnet. Der Schweißroboterarm 12 ist in einem Nahbereich 28 des dritten Befestigungselements 24 angeordnet. Senkrecht zu der Haupterstreckungsebene 44 der Trägereinheit 16 betrachtet ist der Schweißroboterarm 12 zwischen dem ersten Befestigungselement 20 und dem dritten Befestigungselement 22 angeordnet.
Der Schweißroboterarm 12 weist zumindest einen Schweißkopf 68 auf. Der Schweißkopf 68 ist an einem freien Ende des Schweißroboterarms 12 angeordnet. Ferner weist der Schweißdrahtroboter eine Schweißdrahtzuführung 70 auf. Der Schweißroboterarm 12 weist einen Knickarm mit drei relativ zueinander verschwenkbaren Schweißarmgliedern 74, 76, 78 auf und zwar ein erstes Schweißarmglied 74, ein zweites Schweißarmglied 76 und ein drittes Schweißarmglied 78. Der Schweißkopf 68 ist an dem ersten Schweißarmglied 74 angeordnet. Das dritte Schweißarmglied 78 verbindet den Schweißroboterarm 12 mit der Trägereinheit 16.
Der mobile Schweißroboter 10 weist zumindest eine Steuereinheit 80 auf. Die Steuereinheit 80 ist zu einer Steuerung eines automatischen Verschweißprozesses des Werkstücks 14 vorgesehen. Die Steuereinheit 80 ist an der Trägereinheit 16 angeordnet. Die Steuereinheit 80 weist eine Recheneinheit auf. Ferner weist die Steuereinheit 80 eine Speichereinheit auf. In der Speichereinheit ist insbesondere zumindest ein Betriebsprogramm hinterlegt, welches vorzugsweise in der Recheneinheit ausführbar ist. Das Betriebsprogramm ist insbesondere zur Durchführung eines computergesteuerten und vorzugsweise automatischen Verschweißen des Werkstücks 14 vorgesehen. Das Betriebsprogramm umfasst insbesondere CNC-Daten für die Verschweißung des Werkstücks 14.
Zur Unterstützung des Betriebsprogramms weist der Schweißroboterarm 12 zumindest eine Sensorik 46 auf. Die Sensorik 46 ist zu einer sensorischen Positionsfindung zumindest eines zu verschweißenden Teils 48 des Werkstücks 14 vorgesehen. Die Sensorik 46 kann beispielsweise eine Kamera, eine Laservermessung oder dergleichen umfassen. Im vorliegenden Fall umfasst die Sensorik 46 zumindest einen taktilen Sensor. Der taktile Sensor reagiert auf eine taktile Veränderung eines Widerstands auf welchen eine Schweißdrahtspitze des Schweißkopfs 68 trifft. Nach einer Findung zumindest eines zu verschweißenden Teils 48 des Werkstücks 14 ist die Steuereinheit 80 dazu vorgesehen, die durch die Sensorik 46 ermittelte Position mit einer in der Speichereinheit hinterlegten vorgesehenen Position abzugleichen und basierend auf der tatsächlichen Position eine Korrektur der in der Steuereinheit 80 hinterlegten Positionsdaten vorzunehmen.
Ferner weist der mobile Schweißroboter 10 einen Schutzgasspeicher 82 auf. Der Schutzgasspeicher 82 ist an der Trägereinheit 16 angeordnet. Zudem weist der mobile Schweißroboter 10 einen Schaltschrank 84 auf. Der Schaltschrank 84 umfasst insbesondere zumindest eine Energieversorgungseinheit, welche zur Versorgung weiterer Komponenten des mobilen Schweißroboters 10 mit elektrischer Energie dient. Die Energieversorgungseinheit 84 umfasst zumindest ein Netzgerät. Ferner kann die Energieversorgungseinheit 84 zumindest einen Energiespeicher aufweisen, um insbesondere auf eine Kabelverbindung mit dem mobilen Schweißroboter 10 verzichten zu können. Die Energieversorgungseinheit 84 ist gegenüber von der Steuereinheit 80 angeordnet.
In 4 ist ein schematischer Verfahrensablauf eines Verfahrens zum Betrieb des mobilen Schweißroboters 10 dargestellt.
Das Verfahren umfasst einen Verfahrensschritt 86. In dem Verfahrensschritt 86 wird der mobile Schweißroboter 10 zu dem zu verschweißenden Werkstück 14 transportiert. Zum Transport des mobilen Schweißroboters 10 dient die Transporteinheit 36. Die Transporteinheit 36 wird mit der Halteeinheit 42 befestigt. Die Transporteinheit 36 transportiert den mobilen Schweißroboter 10 zum Werkstück 14.
Das Verfahren umfasst einen weiteren Verfahrensschritt 88. In dem Verfahrensschritt 88 wird der mobile Schweißroboter 10 relativ zu dem Werkstück 14 positioniert. Dazu wird der mobile Schweißroboter 10 derart ausgerichtet, dass das Positionierungselement 30 mit dem korrespondierenden Positionierungselement des Werkstücks 14 übereinstimmt. Insbesondere ist es denkbar, dass das Positionierungselement 30 in das korrespondierende Positionierungselement 32 einrastet.
Das Verfahren umfasst einen weiteren Verfahrensschritt 90. In dem Verfahrensschritt 90 wird der mobile Schweißroboter 10 mit dem Werkstück 14 verbunden. Dazu wird die Trägereinheit 16 mittels der Schnellbefestigungseinheit 18 an dem Werkstück 14 befestigt. Die Befestigungselemente 20, 22, 24 verspreizen sich gegenseitig innerhalb des Befestigungsbereichs 58 der Basisstation und/oder des Werkstücks 14.
Das Verfahren umfasst einen weiteren Verfahrensschritt 92. In dem Verfahrensschritt 92 wird eine taktile Positionsfindung durchgeführt. Der taktile Sensor der Sensorik 46 reagiert auf eine taktile Veränderung eines Widerstands auf welchen eine Schweißdrahtspitze des Schweißkopfs 68 trifft. Nach einer Findung zumindest eines zu verschweißenden Teils 48 des Werkstücks 14 und insbesondere mehrerer wird die durch die Sensorik 46 ermittelte Position mit einer in der Speichereinheit hinterlegten vorgesehenen Position abgeglichen. Basierend auf der tatsächlichen Position wird eine Korrektur der in der Steuereinheit 80 hinterlegten Positionsdaten vorgenommen.
Das Verfahren umfasst einen weiteren Verfahrensschritt 94. In dem Verfahrensschritt 94 wird das Werkstück 14, insbesondere der zu verschweißende Teil 48 des Werkstücks mittels des mobilen Schweißroboters verschweißt.
Das Verfahren umfasst einen weiteren Verfahrensschritt 96. In dem Verfahrensschritt 96 wird der mobile Schweißroboter 10 von dem Werkstück gelöst. Ferner wird die Verbindung des mobilen Schweißroboters 10 mit dem Werkstück 14 getrennt. Der mobile Schweißroboter 10 wird mittels der Transporteinheit 36 abtransportiert. Die Transporteinheit transportiert den mobilen Schweißroboter 10 zu einem weiteren zu verschweißenden Werkstück 14 und/oder zu einer Basisstation.
Das obige Verfahren und insbesondere einzelne Verfahrensschritte dieses Verfahrens können insbesondere beliebig wiederholt werden, und zwar insbesondere an verschiedenen zu verschweißenden Werkstücken und/oder zu verschweißenden Teilen der Werkstücke.

Claims

Mobiler Schweißroboter (10), mit zumindest einem Schweißroboterarm (12), welcher zum Verschweißen zumindest eines Teils eines Werkstücks (14) vorgesehen ist, mit zumindest einer Trägereinheit (16), an welcher der Schweißroboterarm (12) angeordnet ist, und mit zumindest einer Schnellbefestigungseinheit (18), welche an der Trägereinheit (16) angeordnet ist und welche dazu vorgesehen ist, die Trägereinheit (16) an zumindest einem Einsatzort zu befestigen.
Mobiler Schweißroboter (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnellbefestigungseinheit (18) dazu vorgesehen ist, die Trägereinheit (16) an dem Werkstück (14) selbst zu befestigen.
Mobiler Schweißroboter (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnellbefestigungseinheit (18) zumindest ein erstes Befestigungselement (20) und zumindest ein zweites Befestigungselement (22) aufweist, welches relativ zu dem ersten Befestigungselement (20) in zumindest einem Betriebszustand verstellbar ist.
Mobiler Schweißroboter (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Befestigungselement (20) und das zweite Befestigungselement (22) in dem Betriebszustand dazu vorgesehen sind, durch gegenseitiges Verspreizen die Trägereinheit (16) an dem Einsatzort zu befestigen.
Mobiler Schweißroboter (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißroboterarm (12) in einem Nahbereich (28) des ersten Befestigungselements (20) angeordnet ist.
Mobiler Schweißroboter (10) nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch zumindest ein Positionierungselement (30), welches zur Anzeige einer Position des mobilen Schweißroboters (10) relativ zu einer Einsatzposition am Einsatzort vorgesehen ist.
Mobiler Schweißroboter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägereinheit (16) zumindest eine Halteeinheit (34) aufweist, welche zur Befestigung an einer Transporteinheit (36) vorgesehen ist.
Mobiler Schweißroboter (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gerade (38) durch einen geometrischen Mittelpunkt zumindest eines Halteelements (42) der Halteeinheit (34) und einen Schwerpunkt (40) der Trägereinheit (16) zumindest im Wesentlichen senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene (44) der Trägereinheit (16) gerichtet ist.
Mobiler Schweißroboter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißroboterarm (12) zumindest eine Sensorik (46) aufweist, welche zu einer sensorischen Positionsfindung zumindest eines zu verschweißenden Teils (48) des Werkstücks (14) vorgesehen ist.
Mobiler Schweißroboter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägereinheit (16) eine Grundfläche (50) von weniger als 6 m² aufweist.
Mobiler Schweißroboter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißroboterarm (12) dazu vorgesehen ist, einen Schweißbetrieb durchzuführen, wenn dieser einen Sicherheitsabstand (52) von zumindest 3 m zu einem Untergrund (54) aufweist.
System (56) mit zumindest einem mobilen Schweißroboter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit der Transporteinheit (36), welche zum Transport des mobilen Schweißroboters (10) vorgesehen ist.
Verfahren für einen Betrieb eines mobilen Schweißroboters (10), insbesondere eines Schweißroboters nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei in zumindest einem Verfahrensschritt zumindest eine Trägereinheit (16) des mobilen Schweißroboters (10) mit zumindest einer Schnellbefestigungseinheit (18) des mobilen Schweißroboters (10), an zumindest einem Einsatzort befestigt wird.