DE29816729U1 - Welding torch for an industrial robot - Google Patents
Welding torch for an industrial robotInfo
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Description
Die Neuerung betrifft einen Schweißbrenner, insbesondere für einen Industrieroboter, mit einer Düse, in der ein Schweißdraht geführt ist. Sie betrifft ferner einen Industrieroboter mit einem Schweißbrenner.The innovation relates to a welding torch, in particular for an industrial robot, with a nozzle in which a welding wire is guided. It also relates to an industrial robot with a welding torch.
In der Praxis werden Industrieroboter häufig zum Schweißen eingesetzt. Bedingt durch Toleranzen in den zu schweißenden Einzelteilen müssen die Industrieroboter bzw. Schweißroboter oftmals eine Schweißkontur abtasten oder suchen. Hierfür stehen bereits die unterschiedlichsten Sensoren zur Verfügung, beispielsweise taktile Sensoren, Laserscanner oder Initiatoren. Bedingt durch deren große Bauform ist ihr Einsatz jedoch oftmals nicht möglich.In practice, industrial robots are often used for welding. Due to tolerances in the individual parts to be welded, the industrial robots or welding robots often have to scan or search for a welding contour. A wide variety of sensors are already available for this purpose, such as tactile sensors, laser scanners or initiators. However, due to their large size, their use is often not possible.
Es ist auch bereits versucht worden, den Schweißdraht des Schweißbrenners zum Suchen der Kontur zu verwenden. Dies würde den Vorteil mit sich bringen, daß für den Abtastvorgang oder Suchvorgang kein zusätzliches Gerät erforderlich wäre, was sich auch günstig auf den Systempreis auswirken würde. Die Verwendung des Schweißdrahtes zum Suchen der Schweißkontur scheitert in der Praxis allerdings daran, daß die damit erzielbare Genauigkeit nicht ausreicht. Der Schweißdraht liegt nämlich locker in der Düse bzw. in der Führungsspirale der Düse, so daß er mehrere Millimeter Schlupf haben kann. Dementsprechend konnte der Schweißdraht bisher nur zur Anfangsfindung verwendet werden, um anschließend mit einem Lichtbogen-Sensor die Schweißnaht zu verfolgen. Für diese Anfangsfindung genügt ei-Attempts have already been made to use the welding wire of the welding torch to search for the contour. This would have the advantage that no additional device would be required for the scanning or searching process, which would also have a positive effect on the system price. In practice, however, the use of the welding wire to search for the welding contour fails because the accuracy that can be achieved with it is not sufficient. The welding wire lies loosely in the nozzle or in the nozzle's guide spiral, so that it can slip several millimeters. Accordingly, the welding wire could previously only be used for initial detection in order to then track the weld seam with an arc sensor. For this initial detection, a
ne verhältnismäßig grobe Positionierung, da nach der Zündung des Schweißlichtbogens die Position korrigiert werden kann.a relatively rough positioning, since the position can be corrected after the welding arc has been ignited.
Aufgabe der Neuerung ist es, einen Schweißbrenner der eingangs angegebenen Art vorzuschlagen, mit dem die Position eines Werkstücks ermittelt werden kann.The aim of the innovation is to propose a welding torch of the type specified at the beginning, with which the position of a workpiece can be determined.
Gemäß der Neuerung wird die Aufgabe durch eine Klemmeinrichtung zum Festklemmen des Schweißdrahts gelöst. Dadurch, daß der Schweißdraht festgeklemmt wird, kann der Schweißbrenner verfahren werden, ohne daß das Ende des Schweißdrahtes seine vertikale Position verändert. Dadurch kann die Genauigkeit beim Positionieren des Schweißdrahtes erheblich gesteigert werden.According to the innovation, the task is solved by a clamping device for clamping the welding wire. By clamping the welding wire, the welding torch can be moved without the end of the welding wire changing its vertical position. This can significantly increase the accuracy of positioning the welding wire.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.Advantageous further developments are described in the subclaims.
Vorzugsweise ist die Klemmeinrichtung als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet. Die Kolben-Zylinder-Einheit weist vorzugsweise einen Klemmbolzen zum Festklemmen des Schweißdrahts auf. Vorzugsweise ist die Kolben-Zylinder-Einheit preßluftbetätigbar. The clamping device is preferably designed as a piston-cylinder unit. The piston-cylinder unit preferably has a clamping bolt for clamping the welding wire. The piston-cylinder unit can preferably be operated with compressed air.
Die Düse weist vorzugsweise eine Führungsspirale auf.The nozzle preferably has a guide spiral.
Gemäß der Neuerung ist ein Industrieroboter mit einem neuerungsgemäßen Schweißbrenner versehen.According to the innovation, an industrial robot is equipped with a welding torch in accordance with the innovation.
Ein Ausführungsbeispiei der Neuerung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt:An example of the innovation is explained below using the drawing. The drawing shows:
Fig. 1 einen Schweißbrenner für einen Industrieroboter in einer schematischen Seitenansicht,Fig. 1 a welding torch for an industrial robot in a schematic side view,
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Schweißbrenners,
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Schaltung des Schweißbrenners undFig. 2 an enlarged view of the welding torch,
Fig. 3 is a schematic representation of the circuit of the welding torch and
Fig. 4 einen Schweißbrenner nach dem bekannten Stand der Technik in einer schematischen Seitenansicht und in einem Querschnitt durch die Düse.Fig. 4 shows a welding torch according to the known prior art in a schematic side view and in a cross section through the nozzle.
In der Fig. 4 ist ein bekannter MIG-MAG-Brenner (Schweißbrenner) schematisch dargestellt. Er weist eine Führungsspirale 1 auf, in der ein Schweißdraht 2 geführt ist. Die Führungsspirale beginnt hinter einem Drahtantrieb 3, der aus gegenläufig angetriebenen Rollen besteht, und endet bei einer Düse 4, an der das Ende der Führungsspirale 1 befestigt ist.Fig. 4 shows a schematic representation of a known MIG-MAG torch (welding torch). It has a guide spiral 1 in which a welding wire 2 is guided. The guide spiral begins behind a wire drive 3, which consists of rollers driven in opposite directions, and ends at a nozzle 4, to which the end of the guide spiral 1 is attached.
Im rechten unteren Bereich der Fig. 4 ist ein Querschnitt durch die Führungsspirale 1 gezeigt, in der sich der Draht 2 befindet.In the lower right area of Fig. 4, a cross-section through the guide spiral 1 is shown, in which the wire 2 is located.
Im Betrieb fährt der Roboter mit dem Schweißbrenner über ein Drahtabschneidegerät (in der Zeichnung nicht dargestellt). Dort wird der Draht 2 durch den Drahtantrieb 3 um eine vorbestimmte definierte Strecke von beispielsweise 30 mm herausgefahren. Das Drahtabschneidegerät schneidet den Draht in einem vorbestimmten, definierten Abstand von beispielsweise 15 mm von der Unterkante der Düse ab. Danach fährt der Roboter den Schweißbrenner zu der Position, die vermessen werden soll (Meßpunkt), und startet das Suchprogramm. Vom Drahtabschneiden bis zum Meßpunkt verändert sich jedoch - durch die Vorspannung des Drahtes in der Führungsspirale und durch die Bewegung des gesamten Schlauchpaketes (die Länge I des Schlauchpakets von der Düse bis zum Drahtantrieb beträgt etwa 1,5 m bis 3 m)- der Abstand zwischen dem Ende des Drahtes 2 und der Unterkante der Düse 4 um bis zu 5 mm. Damit ist ein genaues und sicheres Vermessen des Bauteils nicht mehr möglich. Die Messungen können nur zur Grobpositionierung verwendet werden.During operation, the robot moves the welding torch over a wire cutting device (not shown in the drawing). There, the wire 2 is moved out by the wire drive 3 by a predetermined, defined distance of, for example, 30 mm. The wire cutting device cuts the wire at a predetermined, defined distance of, for example, 15 mm from the lower edge of the nozzle. The robot then moves the welding torch to the position to be measured (measurement point) and starts the search program. However, from the wire cutting to the measurement point, the distance between the end of the wire 2 and the lower edge of the nozzle 4 changes by up to 5 mm due to the pre-tension of the wire in the guide spiral and the movement of the entire hose package (the length I of the hose package from the nozzle to the wire drive is approximately 1.5 m to 3 m). This means that precise and reliable measurement of the component is no longer possible. The measurements can only be used for rough positioning.
Durch die neuerungsgemäße Lösung, die in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist, wird hier Abhilfe geschaffen. Auch hier ist der Schweißdraht 2 in einer Führungsspirale 1 geführt und durch einen Drahtantrieb 3 vorschiebbar. Der Schweißdraht 2 wird in der Düse 4 geführt. Zwischen dem Ende der Führungsspirale 1 und der Düse 4 istThe innovative solution shown in Fig. 1 to 3 provides a remedy here. Here too, the welding wire 2 is guided in a guide spiral 1 and can be advanced by a wire drive 3. The welding wire 2 is guided in the nozzle 4. Between the end of the guide spiral 1 and the nozzle 4,
allerdings eine Klemmeinrichtung 5 angeordnet, die mit der Düse 4 verbunden ist. Die Klemmeinheit weist eine Durchgangsöffnung auf, durch die der Schweißdraht 2 läuft. Die Klemmeinrichtung 5 ist betätigbar, so daß der Schweißdraht 2 durch die Klemmeinrichtung 5 festklemmbar ist.However, a clamping device 5 is arranged which is connected to the nozzle 4. The clamping unit has a through-opening through which the welding wire 2 runs. The clamping device 5 can be actuated so that the welding wire 2 can be clamped by the clamping device 5.
Die Fig. 2 zeigt die Düse 4 in einer vergrößerten, detaillierteren Darstellung. Sie weist einen Brennerhals 6 auf, in dem eine weitere Führungsspirale 7 für den Schweißdraht 2 angeordnet ist. An die weitere Führungsspirale 7 schließt sich eine Kontakt-Düse 8 an, die mit dem unteren Ende des Brennerhalses 6 verbunden ist und die den Schweißdraht 2 umschließt. Der Brennerhals 6 ist am oberen Ende mit einem Zwischenstück 9 verbunden, welches den Schweißdraht 2 umschließt und führt und welches zwischen der Führungsspirale 1 und der weiteren Führungsspirale 7 liegt.Fig. 2 shows the nozzle 4 in an enlarged, more detailed view. It has a torch neck 6 in which a further guide spiral 7 for the welding wire 2 is arranged. The further guide spiral 7 is followed by a contact nozzle 8, which is connected to the lower end of the torch neck 6 and which encloses the welding wire 2. The torch neck 6 is connected at the upper end to an intermediate piece 9, which encloses and guides the welding wire 2 and which lies between the guide spiral 1 and the further guide spiral 7.
Mit dem Zwischenstück 9 und dem Brennerhals 6 ist die Klemmeinrichtung 5 verbunden, die einen Klemm-Zylinder 10 aufweist, in dem ein Klemmbolzen 11 betätigbar geführt ist. Das in der Fig. 2 rechts gezeigte Ende des Klemmbolzens ist als Kolben ausgebildet. Das dort links gezeigte Ende des Klemmbolzens 11 befindet sich in einem geringen Abstand vom Schweißdraht 2.The clamping device 5 is connected to the intermediate piece 9 and the torch neck 6. The clamping device 5 has a clamping cylinder 10 in which a clamping bolt 11 is guided in an actuable manner. The end of the clamping bolt shown on the right in Fig. 2 is designed as a piston. The end of the clamping bolt 11 shown on the left is located a short distance from the welding wire 2.
Der Klemmzylinder 10 ist durch Druckluft 12 betätigbar. Wenn dem Klemm-Zylinder 10 Druckluft 12 zugeführt wird, bewegt sich der Klemmbolzen 11 in der Darstellung der Fig. 2 nach links, so daß der Schweißdraht 2 festgeklemmt wird.The clamping cylinder 10 can be actuated by compressed air 12. When compressed air 12 is supplied to the clamping cylinder 10, the clamping bolt 11 moves to the left in the illustration in Fig. 2, so that the welding wire 2 is clamped.
Im Betrieb fährt der Industrieroboter bzw. Schweißroboter mit dem Schweißbrenner über ein Drahtabschneidegerät (in der Zeichnung nicht dargestellt). Der Schweißdraht wird durch den Drahtantrieb 3 vorgeschoben, so daß sein Ende um einen bestimmten Abstand von beispielsweise 30 mm von der Unterkante der Düse 4 aus dieser herausfährt. In dieser Stellung wird der Klemmbolzen 11 betätigt, so daß der Schweißdraht 2 festgeklemmt ist. Anschließend schneidet das Drahtabschneidegerät den Schweißdraht 2 in einem bestimmten Abstand von beispielsweise 15 mm von der Unterkante der Düse 4 ab. Danach fährt der Industrieroboter den Schweiß-During operation, the industrial robot or welding robot moves the welding torch over a wire cutting device (not shown in the drawing). The welding wire is advanced by the wire drive 3 so that its end moves out of the nozzle 4 by a certain distance of, for example, 30 mm from the lower edge of the nozzle. In this position, the clamping bolt 11 is actuated so that the welding wire 2 is clamped in place. The wire cutting device then cuts the welding wire 2 at a certain distance of, for example, 15 mm from the lower edge of the nozzle 4. The industrial robot then moves the welding
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brenner zu der Position, die vermessen werden soll (Meßpunkt) und startet das Suchprogramm. Währenddessen bleibt der Schweißdraht festgeklemmt. Die vertikale Lage des Endpunkts des Schweißdrahts 2 gegenüber der Düse 4 kann sich dadurch nicht mehr verändern. Dies ermöglicht ein für das MIG-MAG-Schweißen ausreichend genaues Vermessen des Bauteiles.torch to the position that is to be measured (measurement point) and starts the search program. During this time, the welding wire remains clamped. The vertical position of the end point of the welding wire 2 relative to the nozzle 4 can therefore no longer change. This enables the component to be measured with sufficient accuracy for MIG-MAG welding.
Die Fig. 3 zeigt ein Beispiel für die elektrische Schaltung des Schweißbrenners. Der die Brenner-Düse 4 durchlaufende Schweißdraht 2 ist vorgeschoben und in einem definierten Abstand zur Brenner-Düse 4 abgeschnitten worden. An den Schweißdraht 2 ist über ein Relais 13 der Pluspol einer Spannungsquelle 14 angeschlossen, deren Minuspol mit dem Werkstück 15 verbunden ist. Das Relais 13 betätigt einen Schalter 16, der einen mit der Steuerung verbundenen Stromkreis schließt.Fig. 3 shows an example of the electrical circuit of the welding torch. The welding wire 2 running through the torch nozzle 4 is advanced and cut at a defined distance from the torch nozzle 4. The positive pole of a voltage source 14 is connected to the welding wire 2 via a relay 13, the negative pole of which is connected to the workpiece 15. The relay 13 actuates a switch 16, which closes a circuit connected to the control system.
Im Betrieb wird das Ende des Schweißdrahts 2 in einem geringen Abstand von der Oberfläche 17 des Werkstücks positioniert, so daß der Stromkreis noch nicht geschlossen ist. Der Schweißdraht kann jetzt in der horizontalen Suchrichtung 18 über das Werkstück 15 bewegt werden. Sobald der Schweißdraht 2 den Absatz 19 des Werkstücks 15 erreicht und berührt, ist der Stromkreis geschlossen, und das Relais 13 betätigt den Schalter 16. Der Roboter bewegt sich während des Suchvorgangs über die Oberfläche 17 des Werkstücks 15, ohne daß der Schweißdraht 2 diese Oberfläche 17 berührt. Dies ist nur mit einer exakten Drahtposition möglich, die durch die Neuerung erreicht werden kann. Der Schalter 16 schaltet erst dann, wenn der Schweißdraht 2 den Absatz 19 des Werkstücks 15 erreicht. Die dann erreichte Position wird in die Steuerung eingelesen und mit der ursprünglichen Position verglichen. Die Position des Werkstücks kann in weiteren Richtungen (Suchrichtungen) in analoger Weise gesucht und bestimmt werden.During operation, the end of the welding wire 2 is positioned a short distance from the surface 17 of the workpiece so that the circuit is not yet closed. The welding wire can now be moved in the horizontal search direction 18 over the workpiece 15. As soon as the welding wire 2 reaches and touches the shoulder 19 of the workpiece 15, the circuit is closed and the relay 13 actuates the switch 16. During the search process, the robot moves over the surface 17 of the workpiece 15 without the welding wire 2 touching this surface 17. This is only possible with an exact wire position, which can be achieved through the innovation. The switch 16 only switches when the welding wire 2 reaches the shoulder 19 of the workpiece 15. The position then reached is read into the control system and compared with the original position. The position of the workpiece can be searched for and determined in other directions (search directions) in an analogous manner.
Claims (4)
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| DE29816729U1 true DE29816729U1 (en) | 1998-12-24 |
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|---|---|
| DE (1) | DE29816729U1 (en) |
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-
1998
- 1998-09-17 DE DE29816729U patent/DE29816729U1/en not_active Expired - Lifetime
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