DE8810131U1

DE8810131U1 - Schweißvorrichtung mit Sensor-Anordnung

Info

Publication number: DE8810131U1
Application number: DE8810131U
Authority: DE
Original assignee: KUKA Schweissanlagen und Roboter GmbH
Current assignee: KUKA Systems GmbH
Priority date: 1988-08-09
Filing date: 1988-08-09
Publication date: 1989-12-21
Anticipated expiration: 1998-08-10

Description

Schweichtung mit Sensor-Anordnung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schweißvorrichtung mit einer in Schweißrichtung vorgeorineten, um die Achse des Schweißbrenners drehbaren Sensor-änordzrang zur automatischen Überwachung und Steuerung der Schweifearenner-Stellung länge einer abzutastenden Schweißlinie, insbesondere in Verbindung mit einem Industrie-Roboter.

Anordnungen dieser Art sind beispielsweise oVirch die EU-A-Ol 08 539 bekannt. Bei diesem Stand der Technik ist der Schweißbrenner fest mit dem Aufnahmekopf der Sensor-Anordnung verbunden _t wobei dieser Aufnahmekopf um die Längsachse des Schweißbrenners drehbar in einen Gehäuse gelagert und angetrieben ist, das mit dem Endglied eines Industrie-Roboters in Verbindung steht. Die Drehbarkeit des Aufnahmekopfes der Sensor-Anordnung hat den Sinn, die Abtasteinrichtung der Sensor-Anordnung, die in Schweißrichtung vor dem Schweißbrenner angeordnet ist, der theoretisch vorgegebenen Schweißbahn folgen zu lassen, gleichgültig in welcher Richtung der Bahnverlauf erfolgt.

Die feste Anordnung des Schweißbrenners im Aufnahmekopf der Sensor-Anordnung hat zur Folge, daß der Schweißbrenner mit dem daran befestigten Schlauchpakat jeder Drehbewegung des Aufnahmekopfes des Sensors folgen muß. Solche Drehbewegungen können bis zu 360° groß sein. Daraus ergeben sich erhebliche Nachteile. Zunächst hat der Schwenkantrieb für den Aufnahmekopf des Sensors eine große Masse zu beschleunigen und muß dieser Belastung entsprechend dimensioniert werden. Die Verdrehung des Schweißbrenners

wirkt sich, wie gesagt, auch auf eine Verdrehung des Schlauchpaketes aus, welches Rückstellmomente erzeugt, die ihrerseits einen Positionsversatz des Sensor-Meßwertes zur Folge hat. Ganz abgesehen davon ergibt sich aus der fortwahrenden Torsionsbeanspruchung des Schlauchpaketes ein hoher Verschleiß zufolge der Verdrillung der Schläuche.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Konzeption, der Anordnung von Schweißbrenner und Sensor zu finden, welche die erwähnten Nachteile nicht besitzt und die Möglichkeit eröffnet, den Schweißbrenner und dessen SchlauchpAket problemlos alt der Handhabungeeinrichtung, insbesondere einem Indsstxie-Rcboter, zu verbinden uiii* Einflüsse auf die Seneor-Keßwerte zu vermeiden.

Ausgehend vom erwähnten Stand der Technik besteht das Wesen der Erfindung darin, daß der Schweißbrenner ortsfest in einem vom Industrie-Roboter oder dergleichen gehaltenen Gehäuse angeordnet und der Aufnahmekopf der Sensor-Anordnung für sich allein um die Achse des Schweißbrenners drehbar gelagert und angetrieben ist.

Diese erfindungsgemäße Konzeption hat zahlreiche Vorteile. ZuiJlchst ist es möglich, Schweißbrenner üblicher Standardtypen namhafter Hersteller einzusetzen. Zufolge.der ortsfesten Anordnung des Schweißbrenners ist auch dessen Schlauchpaket ortsfest. Sein Anschluß an die Handhabungseinrichtung, insbesondere den Industrie-Roboter, kann entsprechend dem vorhandenen Platz definiert verlegt werden. Verdrehungen und dadurch bedingte Rückstellkräfte kö-inen bein* Schlauchpaket des erf indungsgemäßen Schweißbrenners nicht entsteher..

Die Lagerung des Aufnahmekopfes des Sensors am Schweißbrenner kanii so präzis gestaltet »erden, daß einerseits eine einwandfreie Zentrierung des Schweißbrenners und andererseits eine exakte Lage

Aufnahmekopfes zum Schweißbrenner erreicht werden.

Im Rahmen einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Energiezufuhr (z.B. Signal-/ Luft- und Stromzufuhr) zum Aufnahmekopf der Sensor-Anordnung über eine um die Rotationsachse des Aufnahmekopfes geführte Kabelspirale bzw. durch im Gehäuse angeordnete Durchlaßöffnungen erfolgt. Diese Kabelspirale kann beispielsweise ein Kabelband sein, welches um einen ortsfesten Zapfen des Schweißbrenners gewickelt ist und mit dem einen Teil an der «ütirisfes- &idiagr;&udigr;&kgr;&iacgr; Steuereinheit »sd si* eine« anderen Ende an der Abtasteinhe_ der Sensor-Anordnung angeschlossen ist. Die Relatiwerdrehung dieser Sensor-Anordnung gegenüber dem ortsfesten Schweißbrenner führt selbst bei 360°-Drehung nur zu einer Lockerung der Kabeispirale, ohne daß deren Verbindung mit der Auswerte- und Steuereinheit beeinträchtigt wird.

Die Lagerung des Aufnahmekopfes der Sensor-Anordnung erfolgt einerseits bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung durch, eine doppelte Lagerung im Gehäuse und andererseits durch eine zusätzliche Lagerung am schweißnahtseitigen Teil des Schweißbrenners. Auf diese Weise wird erreicht, daß selbst bei größerer Baulänge des Aufnahmekopfes und des Schweißbrenners eine einwandfreie zentrische Führung des Aufnahmekopf es gewährleistet bleibt.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles in Seitenansicht gezeigt. Hierbei ist mit (1) lediglich, symbolisch das Endglied eines Industrie-Roboters oder eines sonstigen Handhabungsgerätes bezeichnet. An diesem Endteil (1) ist ein Gehäuse (2) befestigt, welches den Schweißbrenner (3) mit dessen Schlauchpaket (4) ortsfest aufnimmt. Das Endteil (1) des Industrie—Roboters, das Gehäuse (2) und der Schweißbrenner (3) mit seinem Schlauchpaket (4) bilden somit eine körperliche Einheit.

OO

In dem Gehäuse (2) ist über die Lager (6) der Aufnahmekopf (S) so drehbar gelagert, daß die Rötäxionsaehse (13) des Aufnahmekopfes (5) mit der Längsachse des Schweißbrenners (3) übereinstimmt. Eine zusätzliche Lagerung (7) befindet sich am schweißnahtseitigen Ende (14) des Schweißbrenners (3) gegenüber dem Aufnahmekopf (5) des Sensors.

Der Aufnahmekopf (5) des Sensors trägt vor dem Schweißbrenner (3), in Schweißrichtung gesehen, eine die Umgebung der zu bildenden Schweißnaht abtastende Einrichtung, beispielsweise eine CCD-Kamera (19) und Laserglieder (12). Diese Abtasteinrichtung, die beliebiger Konzeption sein kann, wird mit Hilfe einer üblichen, vorprojektierten Roboter-Steuerung (IS) auf die theoretische Schweißlinie eingestellt. Deshalb ist der Aufnahmekopf (5) um die Rotationsachse (13) drehbar. Durch die voreilende Stellung der Abtasteinrichtung (Kamera (19), Laserglied (12)) gegenüber der Rotationsachse (13) wird «ine Schwenkverstellung der Abtasteinrichtung erforderlich, wenn die Schweißlinie von der Geraden abweicht.

Diese Schwenkversteliung wird durch ein Schwenkgetriebe (10) erzeugt, das von einem Antrieb (9) betätigt wird, das innerhalb des Gehäuses (2) angeordnet ist. Hit dem Schwenkgetriebe (10) wird der Aufnahmekopf (5) des Sensors um die Rotationsachse (13) verdreht. Die einzelnen Phasen dieser Drehbewegung sind vorprogrammiert und in der IR-Steuerung gespeichert. Ergibt sich trotz dieser Schwenkbewegung aufgrund der Abtastung der Umgebung der Schweißlinie eine Fehleinstellung, wird diese über die Abtasteinrichtung, z.B. Laserglied (12), an die Steuerung, des Industrie-Roboters weitergeleitet und eine Korrektur der Roboterposition oder -bahn bewirkt..

Weil der Schweißbrenner (3) mit seinem Schlauchpaket (4) ortsfest im Gehäuse (2) angeordnet und damit gegenüber dem Endglied (1) des Industrie-Roboters nicht relativ bewegbar ist, tiiJB zwischen dem Tastelement, z.B. Laserglied (12),Sensorelektronik-Kamera, des Aufnahmekopfes (5) des Sensors und dem Gehäuse (2) bzw. dem Endglied (1) des Industrie-Roboters eine flexible Energiezufuhr vorhanden sein, weil ja der Aufnahmekopf {5) isa Gehäuse (2) drehbar gelagert ist. Diese flexible Energiezufuhr wird über eine Kabelspirale (8) ermöglicht, die roboterseitig (15) mit der Steuereinheit (17) verbunden ist. Die Kabeispirale (S), welche beispielsweise als Flachbandkabel ausgebildet sein kann, ist um einen Zapfen (16) des feststehenden Schweißbrenners (3) spiralenartig geführt und ist über die Energiezufuhr (11) mit dem Aufnahmekopf (5) und damit mit der Sensorelektronik verbunden.

Hit (20) sind im Gehäuse (2) angeordnete Durchlaßöffnungen bezeichnet, welche eine Signal-, Luft- und/oder Stromzufuhr zum Schweißbrenner (3) bzw. zum Aufnahmekopf (5) ermöglichen.

Der Antrieb (9), der im Gehäuse (2) angeordnet ist, treibt fiber das Riemengetriebe (10) den Aufnahmekopf (5) des Sensors im Sinne einer Drehbewegung um die Rotationsachse (13) an. Diese Antriebsbewegung ist vorprogrammiert.

Kan erkennt aus dem Ausführungsbeispiel daß der Aufnahmekopf (5) des Sensors um beliebige Winkel verdreht werden kann, ohne daß seine Energiezufuhr beeinträchtigt ist. Da der Schweißbrenner (3) bei jeder Drehbewegung des Aufnahmekopfes (5) ortsfest und starr mit dem Endglied (1) des Industrie-Roboters verbunden bleibt, werden alle die Nachteile vermieden, die eingangs erwähnt worden sind.

Stückliste

1 Endglied Industrie-Roboter

2 Gehäuse

3 Schweißbrenner

4 Schlauchpaket

5 Aufnahmekopf des Sensors

6 Lagerung

7 Lagerung

S Kä&eläpxjiäie

9 Antrieb

10 Riemengetriebe

11 Energiezufuhr

12 Laserglied

13 Rotationsachse

14 schweißnahtseitiges Ende des Schweißbrenners

15 roboterseitig 15 Zapfen

17 Sensor-Steuerung

18 Roboter-Stuerung IS CCD-Kamera

20 Durchlaßöffnungen

Claims

1) ScäiweiJ3vorrichtimg (3) mit einer in Scfaweißrichtung vorgeordneten, na die Achse (13) des Schweißbrenners (3) drehbaren Sensor-änordnung (5) zur automatischen Überwachung und Steuerung der Schweißbrenner-Stellung Isngs einer abzutastenden Schweißlinie, insbesondere in Verbindung mit einem Industrie-Roboter, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißbrenner {3} ortsfest in einem vom Industrie-Roboter (1) oder dergleichen gehaltenen Gehäuse (2) angeordnet und der Aufnahmekopf (5) der Sensor-Anordnung für sich allein um die Achse (13) des Schweißbrenners (3) drehbar gelagert und angetrieben ist.

2) Schweißvorrichtung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiezufuhr (z.B. Signal-, Luft- und Stromzufuhr) zum Aufnahmekopf (5) der Sensor-Anordnung über eine um die Rotationsachse (13) des Aufnahmekopf es (5) geführte Kabelspirale (8) bzw. durch im Gehäuse (2) angeordnete Durchiaßoffnungen (20) erfolgt.

3) Schweißvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Schweißbrenner (3) führende Schlauchpaket (4) fest mit dem zugeordneten Teil des Industrie-Roboters verbunden ist.

4) Schweißvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmekopf (5) der Sensor-Anordnung im Gehäuse (2) und am schweißnahtseitigen Teil (14) des Schweißbrenners (3) drehbar gelagert sind-