DE3434746A1

DE3434746A1 - Industrieroboterschweisssystem

Info

Publication number: DE3434746A1
Application number: DE19843434746
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Gzik; Hans-Joachim Dipl.-Ing. 7302 Ostfildern Scholz
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1984-09-21
Filing date: 1984-09-21
Publication date: 1986-03-27
Also published as: DE3434746C2

Description

ι·¹ RAUNHOFER-GESELLSCHAFT

ZUR FÖRDERUNG DER ANGEWANDTEN

FORSCHUNG E.V.

Leonrodstr. 54

8000 München 19 -

Industrieroboterschweißsystem

Die Erfindung betrifft ein Industrieroboterschweißsystem nach dem Gattungsbegriff von Anspruch 1.

Ein derartiges Schweißsystem ist u.a. in dem Aufsatz "Vollautomatischer": Industrieroboter-Arbeitsplatz zum Schweißen und Verschleifen von Blechteilen", VDI-Z 125 (1983) Nr. 7 - April (1), S. 22 3-226 beschrieben. Bei den bekannten Systemen dieser Art werden das Grundwerkstück und die Anschweißteile in einer Vorrichtung eingelegt und dort durch einen Niederhalter oder eine Heftschweißung für den eigentlichen Schweißvorgang fixiert. Soweit das Einlegen und Fixieren der Anschweißteile nicht von Hand geschieht, sind hierzu in aller Regel relativ aufwendige werkstückspezifische Spannvorrichtungen erforderlich, in welche das Werkstück mittels eines Industrieroboters eingelegt wird, welcher nach dem Austausch seiner Greifeinrichtung gegen einen Schweißbrenner in aller Regel auch das Ausschweißen übernimmt. Der wirtschaftliche Einsatz von Schweißrobotern ist somit auf die herkömmliche Weise vor allem dann nicht möglich, wenn häufige Werkstückwechsel vorgenommen werden müssen.

Es ist ferner bekannt und in dem Aufsatz "Hoher Automatisierungsgrad¹ beim Zusammenbauen und Schweißen von Großteilen" VDI-Z 126 (1984), Nr. 20 beschrieben, das Anschweißteil von einem ersten, mit einem ,Greifer ausgestatteten Industrieroboter am Grundwerkstück positionieren zu lassen, worauf eil*, weiterer , mit einem Schweißbrenner ausgestatteter Industrieroboter den Schweißvorgang ausführt. Auch diese Arbeitsweise bringt relativ hohe Kosten für den gleichzeitigen. .Einsatz von zwei Industrierobotern mit· sich,

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zumal der Handhabungsroboter bei gleichzeitigem Einsatz mit dem Schweißroboter schlecht ausgelastet ist. Sie ist ausserdem mit einem großen Platzaufwand verbunden.

Es-ist:'das-Ziel der vorliegenden Erfindung, das selbsttätige Aftbfin-gen· -von Anschweißteilen an einem Grundwerkstück unter Einsatz eines einzigen Industrieroboters zu ermöglichen, ohne daß-"h£e"r£u"aufwendige Spannvorrichtungen erforderlich sind.

Gemäß -der Erfindung wird die gestellte Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöste -: - -- = -^:

BeT "diesem System entstehen beim Loswechsel keine nennenswerten Umrlistzeitenl Werkstückänderungen ziehen keine kostspieligen Vorrichtürigsänderungen nach sich. Die zur Positionierung des Aris'chweiBteiles erforderliche Programmierung kann sich dadurch ganz wesentlich vereinfachen, daß aufgrund des Kontaktes mit ν dem" Grundwerkstück die Anschweißposition.' ..und die Lage der Schweißnaht bekannt sind. Auch Toleranzabweichungen der Anschweißteile führen dabei im allgemeinen nicht zu Differenzen zwischen programmierter Sollage und zu schweißender Istlage. -■■··■ Ferner wird die Auslastung des Industrieroboters dadurch ver-. bessert, daß keine Taktangleichung zwischen mehreren Robotern erforderlich ist.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung, worin im folgenden anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erörtert wird. Es zeigen

Fig". 1 eine Haltevorrichtung für ein erfindungsgemäßes Roboterschweißsystem, und

Fig'. 2 die Gesamtansicht eines erfindungsgemäßen Schweißsystems in perspektivischer Darstellung.

Gemäß Fig. 1 ist an einem feststehenden Greiferarm 3 unter Zwischenlage einer Isolierplatte 2 eine Elektrode 1 befestigt. Zur Befestigung dienen Schrauben 18, welche in bekannter Weise durch nicht näher dargestellte Isolierbuchsen gesteckt sind, damit kein Stromübergang von der Elektrode 1 auf den Greiferarm 3 erfolgen kann. Zum Anschluß der Elektrode 1 an den positiven Pol 17 des Schweißstromkreises ist eine an der Elektrode 1 befestigte Zuleitung 4 vorgesehen.

Mit dem feststehenden Greiferarm 3 wirkt ein um eine Achse 2 0 in Pfeilrichtung A, B schwenkbarer Greiferarm 6 zusammen, an welchem eine Anpreßplatte 8 angelenkt ist. Zur Betätigung des beweglichen Greiferarmes 6 dient ein Hydraulikzylinder 7, welcher mittels einer Zugstange getrieblich mit dem Greiferarm 6 verbunden i'st.

In einem Langloch 10 des feststehenden Greiferarmes 3 ist ein Anschlag 9 verschieblich gelagert, welcher auf verschiedene Größen der vom Greifer erfaßten Anschweißteile 5 einstellbar ist und diesen eine definierte Lage innerhalb des Greifers 3,6 verleiht.

Der gesamte Greifer 3,6 ist mittels einer nicht näher dargestellten Werkzeugwechseleinrichtung bekannter Art abnehmbar an einem Roboterarm 14 befestigt. Die Trennstelle befindet sich dabei zwischen einer am Roboterarm angeordneten Auflageplatte 13 und einer am Greifer befestigten Grundplatte 12. Die Grundplatte 12 ist um eine senkrecht zur Bewegungsachse 20 des Greiferarmes 6 verlaufende Achse 22 des Industrieroboters, in Pfeilrichtung C-D verschwenkbar.

Das vom Greifer 3,6 erfaßte Anschweißteil 5 ist an seiner dem Grundwerkstück zugekehrten Seite mit Buckeln oder Spitzen versehen, welche einen örtlich begrenzten Stromfluß zum Grundwerkstück herstellen können und dadurch nach dem Andrücken des Anschweißteiles an das Grundwerkstück und nach dem Beaufschlagen der Elektrode 1 mit Schweißstrom ein Anheften des Anschweißteiles 5 an das Grundwerkstück bewirken.

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Zusätzlich od£r anstelle des Greifers 3,6 kann eine Saugvorrichtung oder ein Haltemagnet für das Anschweißteil vorgesehen sein. Soweit dabei der Greifer entfällt, wird die Elektrode 1 mittels eines eigenen Schwenkhebels mit dem Anschweißteil in Berührung gebracht.

Gemäß Fig. 2 ist im Schwenkbereich eines Roboterarmes 14 eine um eine Achse 2 9 drehbare Werkstückaufnahme 23 angeordnet, welche ein Werkstück 16 trägt. Eine Klemmschraube 24 verbindet mittels einer Zuleitung 28 das Werkstück mit dem negativen Pol 27 des Schweißstromkreises. Beim Schließen des Stromkreises nach Herstellung eines mittels einer Bewegung des Roboterarmes 14 in Pfeilrichtung F hervorgerufenen Kontaktes des Anschweißteiles 5 mit dem Grundwerkstück 16 wird das Anschweißteil 5 an das Grundwerkstück 16 geheftet.

Das Anheften eines Anschweißteiles geschieht je nach Ausführung der Schweißanlage und Vorbereitung des Anschweißteiles z.B. durch modifiziertes Buckelschweißen oder Lichtbogenpreßschweißen mit Spitzen-oder Hubzündung. Die Schweißqualität braucht dabei nur dazu ausreichen, das Anschweißteil sicher in seiner Lage festzuhalten, wobei als Belastung der Heftverbindung im wesentlichen nur die Gewichtskraft des Anschweißteiles auftritt.

Der gesamte Schweißvorgang läuft folgendermaßen ab :

Der.an dem Roboterarm 14 angebrachte Greifer 3,6 greift ein Anschweißteil 5 aus einem Teilemagazin 30 und positioniert es an der programmierten Anschweißstelle. Durch Beaufschlagen mit hohem Strom tritt an den Berührungsstellen zwischen dem Anschweißteil und dem Grundwerkstück eine örtliche Verschmelzung auf, wodurch das Anschweißteil am Grundwerkstück 16 fixiert wird.

Die richtige Positionierung des Anschweiiteiles 5 erfolgt durch programmierte Bewegungen des Greifers 3,6 in den Koordinatenrichtungen F₇ G und H/ sowie durch Verdrehen des Anschweißteiles 5 in Pfeilrichtung C-D, wobei die Anschweißstelle vorher durch Drehung des Grundwerkstückes in Pfeilrichtung E um die Achse 29 an die vom Roboterarm 14 angesteuerte Arbeitsstelle gebracht wird. Durch die zuletzt genannte Verschwenkmöglichkeit wird die Programmierung der Roboterbewegung vor allem im Falle von rotationssymetrischen Werkstücken der in der Figur dargestellten Art stark vereinfacht.

Nachdem alle Anschweißteile 5 fixiert sind, wird der Greifer 3,6 in einem Werkzeugmagazin 31 abgelegt und das Ausschweißwerkzeüg aufgenommen. Das Ausschweißen erfolgt in der bei Industrieroboterschweißsystemen bekannten Weise.

Claims

Patentansprüche

1. Industrieroboterschweißsystem, mit einer im Schwenkbereich des Roboterarmes angeordneten Werkstückaufnahme für das mit Anschweißteilen zu versehende Grundwerkstück, und mit einer am Roboterarm angebrachten Wechselvorrichtung zur Aufnahme eines auswechselbaren Werkzeuges, dadurch gekennzeichnet, daß eines der auswechselbaren Werkzeuge von einer Haltevorrichtung (3,6) zum Aufnehmen von Anschweißteilen (5) gebildet wird, daß die Haltevorrichtung (3,6) mit mindestens einer Elektrode (1) zum Anschluß eines von der Haltevorrichtung (3,6) erfaßten, auf seiner dem Grundwerkstück (16) zugekehrten Seite mit Buckeln oder Spitzen (11) zur Strom- übertragung auf das Grundwerkstück (16) versehenen Anschlußteiles (5) an einen Pol (17) des 'Schweißstromkreises ausgestattet ist, und daß Mittel (24.) zum-ÄhSehluß des im Schwenkbereich des Roboterarmes (14) aufgestellten Grundwerkstückes (16) an den anderen Po}.;·.(2-7) des Schweißstromkreises

vorgesehen sind.

2. Schweißsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung von einem mehrarmigen Greifer (3,6) gebildet wird, und daß mindestens einer der relativ'zueinander beweglichen Greiferarme (3) eine gegenüber dem Greiferarm elektrisch isolierte Elektrode (1) trägt.

3. Schweißsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Saugvorrichtung zum Halten des Anschweißteiles (5) vorgesehen ist.

4. Schweißsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Haltemagnete für das Anschweißteil (5) vorgesehen sind.

5. Schweißsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet/ daß die Haltevorrichtung mit einem/ ggf. einstellbaren Anschlag (9) für das zu ergreifende Anschweißteil (5) ausgestattet ist.

6. Schweißsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (1) mittels eines eigenen Schwenkhebels mit dem Anschweißteil (5) in Berührung gebracht wird.

7. .Schweißsystem nach eine m der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine drehbare Werkstückaufnahme (23) für das Grundwerkstück (16) vorgesehen ist.

8. Schweißsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (3,6) für

<<* das Anschweißteil (5) gegen eine Schweißpistole austauschbar ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen