DE3522581C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine an einen Industrieroboter anflanschbare Schweißzange, insbesondere zum Punktschweißen, mit einem Positions-Sensor.

Aus der DE-OS 25 08 968 ist bereits eine zum Punktschweißen geeignete, an einem Industrieroboter anflanschbare Schweißzange bekannt, die mit einem Sensor versehen ist. Dabei ist der Sensor in Form einer Tastwalze ausgebildet, die seitlich und vorne in bezug auf die Elektroden der Schweißzange angeordnet ist. Dabei ist die Tastwalze mit ihrer Walzenachse senkrecht zur Schweißebene ausgerichtet.

Die bekannte Schweißzange ist, zusammen mit der Tastwalze, sehr groß bauend. Der Operationsbereich der Schweißzange wird durch die Tastwalze stark begrenzt. Weiter gibt die Tastwalze nur eine Information bezüglich des Werkstücks, wenn sich dieses im Bereich der Tastwalze befindet. Aufgrund von Fertigungsungenauigkeiten kann die Position des Werkstücks im Bereich der Schweißelektroden jedoch erheblich abweichen.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, die bekannte Schweißzange derart auszubilden, daß bei einer kompakteren Bauweise eine sensorische Werkstückerfassung möglichst nahe dem tatsächlichen Schweißbereich möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei einem Schweißeingriff die Schweißelektroden einer Schweißzange zwar jeweils gleichzeitig im unmittelbaren Kontakt mit einem zu bearbeitenden Werkstück kommen, bei dem Heranfahren und Positionieren der Schweißzange die Schweißelektroden jedoch auseinandergerückt sind und so einen Raum für einen Sensor geben.

Zum Stand der Technik wird noch auf die DE-OS 32 36 127 hingewiesen, bei der die Sensoren jedoch seitlich und außerhalb der Eingriffsrichtung des Werkzeugs angeordnet sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Gesamtdarstellung eines erfindungsgemäßen Industrieroboters mit einer erfindungsgemäßen Schweißzange, in bezug zu einem zu bearbeitenden Werkstück;

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Schweißzange des in Fig. 1 dargestellten Industrieroboters;

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung des Sensorgestänges;

Fig. 4 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Fig. 2, entlang der Linie IV-IV, dargestellt zusammen mit einem zu bearbeitenden Werkstück;

Fig. 5 eine Darstellung gemäß Fig. 4, in der Seitenansicht, zur Verdeutlichung des Heranfahrens und sensormäßigen Erfassens an bzw. eines Werkstückes; und

Fig. 6 ein beispielhaft zu bearbeitendes Werkstück, mit verschiedenen Teilarbeitsbereichen.

In Fig. 1 ist zunächst allgemein ein Industrieroboter 1 mit einer Industrieroboterhand 2 dargestellt. An einen Flanschkörper 3 der Industrieroboterhand 2 ist eine Schweißzange 4 angeflanscht. Der Ausleger 5 des Industrie­ roboters 1 ist um die Achse 6 schwenkbar. Zusätzlich ist der Ausleger 5 auch in der in Fig. 1 dargestellten Lage horizontal bewegbar. Somit kann mit der Schweiß­ zange 4 jede gewünschte Position erreicht werden.

Wie weiter in Fig. 1 zu erkennen ist, ist die Schweiß­ zange 4 mit einem Sensor 6 versehen. Lediglich ange­ deutet ist ein Werkstück 8 zu erkennen, an dem in dem dargestellten Ausführungsbeispiel Punktschweißungen vorzunehmen sind.

Wie genauer in Fig. 2 zu erkennen ist, weist die Schweiß­ zange 4 Polarme 9 für eine untere Elektrode 10 und eine obere Elektrode 11 auf.

Bei der Darstellung in Fig. 2 ist der Sensor 7 in seiner Berührungsposition gezeigt. Die Elektroden 10 und 11 sind jeweils zurückgezogen, so daß der Sensor 7 in den Zwischenraum zwischen diesen beiden Elektroden 10 und 11 einfahrbar ist. Der Sensor 7, der in Fig. 3 zur Verdeutlichung auch perspektivisch dargestellt ist, ist an der Schweißzange 4 mittels Lenkern 12 und 13 befestigt. Der Lenker 13 ist als Winkellenker ausgebildet und weist einen Freiarm 14 auf, an dem zum einen eine Betätigungsstange 15 angelenkt ist und an dem zum anderen ein Schaltnocken 16 ausgebildet ist. Der Schaltnocken 16 wirkt mit den Grenztastern 17 zusammen. Mittels der Betätigungsstange 15, die mit dem Kolben eines Luftzylinders oder dergl. 18 verbunden ist, kann der Sensor 7 aus der Rückzieh­ position in die Berührungsposition und umgekehrt be­ wegt werden.

In Fig. 2 ist, wie schon erwähnt, der Sensor 7 in der Berührungsposition dargestellt. In durchbrochenen Linien ist der Sensor 7 aber in Fig. 2 auch in seiner Rückziehposition dargestellt. Beim Heranfahren der Schweißzange 4, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, an ein Werkstück 8, trifft der Sensor auf eine Werkstück­ kante (vgl. Fig. 4) des Werkstückes 8. Dadurch wird der Sensor 7 in Fig. 2 nach rechts bewegt und be­ tätigt der Schaltnocken 16 den Grenztaster 17. Auf diese Betätigung hin ist die Vorbewegung des Industrie­ roboters 1 bzw. der Schweißzange 4 anhaltbar. Mittels des Luftzylinders 18 wird der Sensor 7 dann in seine Rückziehposition bewegt. Die Bewegung der Betätigungs­ stange 15 wird gestoppt, wenn der Schaltnocken 16 auf den zweiten Grenztaster 17 trifft. Bevor ein neues (Teil-)Arbeitsprogramm abgefahren wird, wird der Sensor 7 mittels des Luftzylinders 18 und der Betätigungsstange 15 wieder aus der Rückziehposition in die Berührungsposition vorbewegt, wobei diese Be­ wegung gestoppt wird, wenn der Schaltnocken 16 wieder mit dem ersten Grenztaster 17 zusammenwirkt.

Die Anlenkung bzw. Anbringung der Lenker 12, 13 und der Grenztaster 17 an der Schweißzange 4 ist in Fig. 2 lediglich beispielhaft dargestellt. Es ist für einen Fachmann deutlich, daß die Halterungen 20 auch abweichend ausgebildet werden können.

Anhand der Fig. 4 und 5 soll das erfindungsgemäße Verfahren nochmals erläutert werden. Der Industrie­ roboter 1 bzw. die Schweißzange 4 des Industrieroboters 1, von der in Fig. 4 nur der untere Polarm 9 jeweils dargestellt ist, wird zunächst im Schnellgang auf das Werkstück 8 zubewegt, von dem in Fig. 4 die Werkstück­ kante 19 dargestellt ist. In einem Sicherheitsabstand a vor der (vermuteten) Position der Werkstückkante 19 wird die Bewegung der Schweißzange 4 aus einem Schnell­ gang in einen Kriechgang umgeschaltet. Sobald der Sensor 7 bzw. das Anschlagelement 21 des Sensors 7 die Werkstückkante 19 berührt, wird über den Schalt­ nocken 16 der Grenztaster 17 betätigt, der die Bewegung der Schweißzange 4 bzw. des Industrieroboters 1 ab­ schaltet. Dadurch, daß der Sensor 7 in der Berührungs­ position um einen geringen Abstand vor der Mittellinie 22 der Elektroden 10 und 11 sich befindet (vgl. Fig. 5, rechter Zustand) wird der Sensor 7 bei Berührung der Werkstückkante 19 um ein weniges zurückversetzt, bis durch die Betätigung des Grenzschalters 17 die Bewegung des Industrieroboters abgeschaltet ist (vgl. Fig. 5, linker Zustand). Diese Zurückversetzung ist durch die Ausgestaltung des Schaltnockens 16 wie des zusammenwirkenden Grenztasters 17 bedingt und daher jeweils genau festlegbar.

Grundsätzlich ist es auch denkbar, daß der Sensor 7 soweit bezüglich der Mittellinie 22 zurückversetzt angeordnet ist, daß die Schweißzange 4 bei Ab­ schaltung des Industrieroboters, d. h. in der Be­ rührungsposition des Sensors 7, sich bereits an dem Arbeitspunkt befindet. Dies würde aber bedeuten, daß für jeden unterschiedlichen Abstand der Werk­ stückkante 19 von einem Bearbeitungspunkt 23 eine Änderung der Berührungsposition des Sensors vorge­ nommen werden müßte. Das erfindungsgemäße Verfahren, daß sensormäßig die Werkstückkante 19 erfaßt wird und daß die Ist-Position des Bearbeitungspunktes 23 auf­ grund eines bekannten Abstandes c des Bearbeitungs­ punktes 23 von der Werkstückkante 19 ermittelt wird, erbringt jedoch den bedeutenden Vorteil, daß system­ mäßig unterschiedliche Abstände c berücksichtigt werden können, indem nämlich bspw. in verschiedenen Teilarbeitsprogrammen verschiedene Abstände c programmä­ ßig vorgegeben sind.

Nach Beendigung der Bewegung des Industrieroboters 4 be­ findet sich also die Mittellinie 22 der Elektroden 10 und 11 genau an der Werkstückkante 19 (vgl. Fig. 5, linker Zu­ stand). Die Positionsdifferenz b zwischen der programmäßig vorgegebenen Position der Werkstückkante 19 (Soll-Posi­ tion) und der tatsächlichen Position der Werkstückkante 19 (Ist-Position) ist so mittels des eigenen Wegmeß­ systems des Industrieroboters erfaßt. Zusätzlich ist der Abstand c zwischen der Werkstückkante 19 und einem Bearbeitungspunkt 23 bekannt. Damit kann das dem Industrie­ roboter vorgegebene Programm um die Positionsdifferenz b korrigiert werden.

Wie in Fig. 4 weiter zu erkennen ist, kann in gleicher Weise auch die sensormäßige Erfassung eines weiteren Bearbeitungspunktes 23 bzw. eines weiteren Punktes der Werkstückkante 19 durchgeführt werden. Mittels zweier solcher Punkte kann die durch Maßabweichung verursachte Verschiebung einer Bearbeitungskurve 24 (24′: Bear­ beitungskurve bei Maßgenauigkeit) erfaßt werden, bzw. die Arbeitskurve 24, auf der sich die Bearbeitungs­ punkte 23 befinden, neu berechnet werden.

Bei dem schließlich in Fig. 6 noch bspw. dargestellten Werkstück 8 ist verdeutlicht, daß bei etwa diesem Werk­ stück 8 durchzuführende Punktschweißungen aufgeteilt werden können, in einzelne Bearbeitungsabschnitte zwischen Bearbeitungspunkten X 1 und X 2, Y 1 und Y 2, Z 1 und Z 2, U 1 und U 2 sowie V 1 und V 2.

Die in der vorstehenden Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren ver­ schiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

Bezugszeichenliste

 1 Industrieroboter
 2 Industrieroboterhand
 3 Flanschkörper
 4 Schweißzange
 5 Ausleger
 6 Achse
 7 Sensor
 8 Werkstück
 9 Polarm
10 Elektrode (untere)
11 Elektrode (obere)
12 Lenker
13 Lenker
14 Freiarm
15 Betätigungsstange
16  Schaltnocken
17 Grenztaste
18 Luftzylinder
19 Werkstückkante
20 Halterung
21 Anschlagelement
22 Mittellinie
23 Bearbeitungspunkt
24 Bearbeitungskurve
24′ Bearbeitungskurve (bei Maßgenauigkeit)
a Sicherheitsabstand
b Positionsdifferenz
c Abstand

Claims (3)

1. An einen Industrieroboter anflanschbare Schweißzange, insbesondere zum Punktschweißen, mit einem Positions-Sensor, dadurch gekennzeichnet, daß der Positions-Sensor (7) in einer Meßposition zwischen zwei in ihrer Ruhestellung auseinandergerückten Elektroden (10, 11) der Schweißzange (4) vorgesehen ist und daß der Positions-Sensor (7) aus der Meßposition in einer Rückziehposition nach hinten und oben zurückziehbar ist.

2. Schweißzange nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein das Zurückziehen des Sensors (7) bewirkendes Hebelgestänge (12, 13).

3. Schweißzange nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen dem rückwärtigen Ende des Sensors (7) zugewandten Grenztaster (17), durch den eine Berührung des Werkstücks (8) durch den Sensor (7) erfaßt wird.