DE19936888A1 - Programming aid for industrial robot welding system produces programming control point with laser light and/or distance of welding pistol from workpiece is measured using laser light - Google Patents

Programming aid for industrial robot welding system produces programming control point with laser light and/or distance of welding pistol from workpiece is measured using laser light

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/12Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
    • B23K9/133Means for feeding electrodes, e.g. drums, rolls, motors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

The programming aid produces a control point for programming (accurate weld wire position) with laser light and/or the distance of the welding pistol from the workpiece is measured using laser light. The welding pistol can be replaced with a programming pistol using laser light for producing a center point and/or for distance measurement. An Independent claim is also included for a spirit level.

Description

Anwendungsgebietfield of use

Die Erfindung betrifft Programmierhilfen für Schweißroboteranlagen zum Lichtbogenschweißen.The invention relates to programming aids for welding robot systems for arc welding.

Stand der TechnikState of the art

Damit eine Schweißroboteranlage ein Werkstück schweißen kann, muß vorher das erforderliche Programm erstellt werden. Bekannterweise wird dies mittels eines Programmierhandgerätes im sog. "Teach In"- Verfahren.So that a welding robot system can weld a workpiece, the necessary program must be created beforehand. As is well known is this done by means of a handheld programming device in the so-called "Teach In" - Method.

Bei der Programmierung wird die Schweißpistole und/oder das Werkstück in bestmögliche Schweißposition gebracht und die erreicht Position abgespeichert. (Winkelhalbierung, 3-5° stechende Pistolenhaltung; evtl. Wannenlage; ohne Steigung/Gefälle). Dabei ist die Schweißdrahtspitze aus der Mitte der Schweißpistole das richtungsweisende Element der Programmierung. Gleichzeitig stellt der Draht bzw. die Drahtlänge auch den Abstand zum Werkstück dar (Bild 1).During programming, the welding gun and / or the workpiece is brought into the best possible welding position and the position reached is saved. (Angle bisection, 3-5 ° stabbing gun position; possibly trough position; without incline / slope). The welding wire tip from the center of the welding gun is the trend-setting element of the programming. At the same time, the wire or wire length also represents the distance to the workpiece ( Figure 1).

Desweiteren kann bei Schweißroboteranlagen mit externen Achsen die Kontrolle der Werkstücklage (planliegend; horizontale Ebene) mittels einer handelsüblichen Wasserwaage erfolgen. Furthermore, in welding robot systems with external axes Check the workpiece position (lying flat; horizontal plane) using a standard spirit level.  

Nachteiledisadvantage

Die erforderliche Genauigkeit der Programmierung ist deshalb von einem exakt linear verlaufenden und exakt auf konstante Länge zurechtgeschnittenen Schweißdraht abhängig. Dies ist sehr zeitaufwendig, da der Draht oft deformiert wird (Kollision mit dem Werkstück) und jedesmal neu abgelängt werden muß.The required accuracy of programming is therefore one exactly linear and exactly on constant length cut welding wire depending. It is very time consuming as the wire is often deformed (collision with the Workpiece) and must be cut to length each time.

Dies führt dazu, daß die Drahtlänge entweder durch noch zeitraubendere Messung oder per Schätzung abgezwickt werden muß.This results in the wire length being either even more time consuming Measurement or by estimation must be pinched off.

Obendrein wird der Programmiervorgang unterbrochen. Dies stört die Konzentration des Bedieners (erhöhte Fehlerquote) und verlängert die unwirtschaftliche Programmierzeit unnötig.In addition, the programming process is interrupted. This bothers the Concentration of the operator (increased error rate) and extends the uneconomical programming time unnecessary.

Desweiteren wird das Einstellen der Schweißparameter erschwert, da unterschiedliche Drahtlängen (bedingt durch ungenaues Ablängen) unterschiedlichen Widerstand bedeuten. Oft sind unterschiedliche Parameter notwendig, obschon die Voraussetzungen zum Schweißen sich stark gleichen.Furthermore, it is difficult to set the welding parameters, because different wire lengths (due to imprecise cutting to length) mean different resistance. They are often different Parameters necessary, although the requirements for welding themselves strongly the same.

Außerdem ist es meistens erforderlich, vor jeder Programmierung eine neue Stromdüse einzuschrauben, um den linearen Verlauf des Schweißdrahtes zu gewährleisten.In addition, it is usually necessary to have one before each programming screw in a new contact tip to ensure the linear course of the To ensure welding wire.

Bei Schweißrobotern mit externen Achsen, bei denen das in der Vorrichtung eingespannte Werkstück in der Regel in eine Wannenlage gebracht wird, ist eine Kontrolle mittels Wasserwaage nicht bzw. nur bedingt möglich.For welding robots with external axes, where that in the Device clamped workpiece usually in a tub position a check with a spirit level is not or only conditionally possible.

Die ideale Brennerstellung- bzw. Werkstückposition (Winkelhalbierung, Wannenlage, kein Gefälle/Steigung) muß demzufolge größtenteils durch Abschätzung per Augenmaß eingestellt werden. Erschwert wird die Programmierung auch durch unzugängliche Werkstücke, die die Sicht behindern oder/und eine "Schattenseite" im Schweißbahnverlauf erzeugen. Somit erfolgt die Programmierung zwangsläufig nach dem System "Versuch und Irrtum".The ideal torch position or workpiece position (bisection of angles, Trough position, no gradient / slope) must therefore largely through Estimation can be set by eye. This is made more difficult Programming also through inaccessible workpieces that obscure the view hinder and / or a "shadow side" in the weld path produce. So programming is inevitably done after "Trial and error" system.

Da bei Rohren bzw. runden Werkstücken die Bezugspunkte für den höchsten Punkt fehlen, ist auch hier eine präzise Programmierung erschwert.Because with pipes or round workpieces the reference points for the The highest point is missing, here too precise programming is required difficult.

Das notwendige Nachbessern der Programme aufgrund von Ungenauigkeiten bei der Programmierung macht den Arbeitsvorgang zusätzlich unwirtschaftlich. The need to improve the programs due to Inaccuracies in programming make the job additionally uneconomical.  

Aufgabetask

Aufgabe der Erfindung ist es, einen gegen Verbiegen resistenten Leitpunkt zu erzeugen, der gleichzeitig den Abstand der Pistole zum Werkstück exakt erkennen läßt. Auch sollten durch einfache Hilfsmittel Werkstücklage und Brennerhaltung optimiert werden.The object of the invention is a resistant to bending Generate guiding point that is simultaneously the distance of the gun for the workpiece. Also, should by simple Aids workpiece position and torch holding can be optimized.

Lösungsolution

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, indem die Schweißdrahtspitzte durch einen Laserlichtpunkt simuliert wird. Die notwendige Orientierung für den Abstand der Schweißpistole zum Werkstück (Ideal: 18-22 mm) wird durch den zweiten, bevorzugterweise andersfarbigen Lichtpunkt ermöglicht. Die speziellen Wasserwaagen (Bild 6; Schrauben-, (1) Schlauch-, (2) und Winkelform (3)) lassen eine einfache Kontrolle für Werkstück und Schweißpistole zu.The task is solved in that the welding wire tip is simulated by a laser light spot. The necessary orientation for the distance between the welding gun and the workpiece (ideal: 18-22 mm) is made possible by the second, preferably differently colored, light point. The special spirit levels ( Figure 6; screw, ( 1 ) hose, ( 2 ) and angular shape ( 3 )) allow easy control of the workpiece and welding gun.

Um eine exakte Schweißung an Rohren vorzunehmen, ist es wichtig immer am höchsten Punkt zu schweißen. Mit der Schlauchwasserwaage wird dies in einfacher Form gewährleistet. Optional stehen mehrere Längen zur Verfügung.It is important to carry out an exact welding on pipes always weld at the highest point. With the hose spirit level this is guaranteed in a simple form. There are several options Lengths to Available.

Eine weiteres Hilfsmittel ist die 90° Wasserwaage, (Bild 6/#3) die eine Passung im entsprechenden Winkel aufweist. Sie besitzt zwei Linsen:
Another aid is the 90 ° spirit level ( Fig. 6 / # 3), which has a fit at the appropriate angle. It has two lenses:

  • 1. für horizontale Ausrichtung1. for horizontal alignment
  • 2. für vertikale Ausrichtung2. for vertical alignment
Vorteilebenefits

Der farbige Laserpunkt stellt eine guten Kontrast zur Oberfläche des Materials dar. Der Lichtstrahl verläuft immer linear und kann nicht kollidieren bzw. deformieren.The colored laser dot contrasts well with the surface of the The light beam is always linear and cannot collide or deform.

Der Schweißpistolenabstand zum Werkstück kann konstant gehalten werden.The distance between the welding gun and the workpiece can be kept constant become.

Dies vereinfacht die Einstellung der Schweißparameter erheblich. Es kann sehr oft mit schon bestehenden Optionen gearbeitet werden, wenn sich die Voraussetzungen gleichen.This considerably simplifies the setting of the welding parameters. It is very often possible to work with existing options, if the conditions are the same.

Werkstücke können sehr einfach in optimale Schweißposition gebracht werden. Auch die Pistolenstellung kann mit einem Blick exakt erfaßt und optimiert bzw. homogenisiert werden. Dunkelfelder werden ausgeleuchtet, so daß die Programmierung mühelos erfolgen kann. Die Programmierzeit wird verkürzt und die Qualität der Programmierung erhöht.Workpieces can be brought into the optimal welding position very easily become. The gun position can also be grasped at a glance and be optimized or homogenized. Become dark fields illuminated so that programming can be done easily. The programming time is shortened and the quality of the programming elevated.

Die Qualität der Schweißungen wird konstanter. Die Anlage arbeitet dadurch wirtschaftlicher. The quality of the welds becomes more constant. The plant works thereby more economical.  

Beschreibungdescription

Die Bauweise der Programmierpistole (Holz, Metall, Kunststoff) ist der Schweißpistole in Länge, Beugung, Aussenmaße, d. h. äusserlich unbedingt vollständig identisch.The construction of the programming gun (wood, metal, plastic) is the Welding gun in length, diffraction, external dimensions, d. H. externally absolutely identical.

(Bild 2 zeigt schematisch eine mögliche Ausführung einer Pistole).( Figure 2 shows schematically a possible version of a gun).

Exakt in der Mitte der Pistole ist ein Laserlicht angebracht. (Bild 3) Der Lichtpunkt (Bild 3/#3) simuliert die Schweißdrahtspitze. Seitlich versetzt ist ein andersfarbiges Laserlicht angebracht, das für die präzise Abstandshaltung zuständig ist. Bevorzugterweise wird mittels Spiegelung der präzise Winkel erreicht (Bild 4).A laser light is attached exactly in the middle of the gun. ( Fig. 3) The light spot ( Fig. 3 / # 3) simulates the tip of the welding wire. A differently colored laser light is attached to the side, which is responsible for precise spacing. The precise angle is preferably achieved by mirroring ( Figure 4).

Der Schneidepunkt der beiden Lichtpunkte auf dem Werkstück ist der optimale Abstand zum Werkstück. Dieser ist, je nach Anforderung, variabel. (14-30 mm; 2 mm-Raster).The intersection of the two light points on the workpiece is the optimal distance to the workpiece. Depending on the requirement, this is variable. (14-30 mm; 2 mm grid).

Tabelle 1 zeigt auszugsweise die verschiedenen Winkelgrade.Table 1 shows excerpts of the different degrees of angle.

Das Innenleben der Pistole (Stromdüse, Düsenstock) wird nicht benötigt. Statt dessen kann hier die Stromversorgung für das Laserlicht erfolgen. Das Seelenstück wird durch eine dezentrale Bohrung umgeleitet. Die Gasdüse ist durch eine spezielle Düse mit den erforderlichen Spiegeleffekt in den notwendigen Winkeln ersetzt (Bild 4). In einer bevorzugten Ausführungsform dient die Überwurfmutter gleichzeitig als spezielle Wasserwaage mit 0° und 45° Linie um den Neigungswinkel der Schweißpistole schnell und exakt zu erkennen. Alternativ dazu kann in einer nicht dargestellten Ausführungsform nur die Stromdüse ausgeschraubt und statt dessen eine Präparierte Düse eingebaut werden. (Bild 5 zeigt schematisch nur solch eine Stromdüse) The interior of the gun (contact tip, nozzle holder) is not required. Instead, the power supply for the laser light can take place here. The soul piece is redirected through a decentralized hole. The gas nozzle is replaced by a special nozzle with the required mirror effect at the required angles ( Figure 4). In a preferred embodiment, the union nut also serves as a special spirit level with a 0 ° and 45 ° line in order to quickly and precisely recognize the angle of inclination of the welding gun. Alternatively, in an embodiment that is not shown, only the contact tip can be unscrewed and a prepared nozzle can be installed instead. ( Figure 5 shows schematically only such a contact tip)

Tabelle 1 Table 1

Claims (5)

1. Programmierhilfe zum Programmieren von Schweißroboteranlagen dadurch gekennzeichnet, daß der Leitpunkt der Programmierung (exakte Schweißdrahtposition) durch Laserlicht erzeugt wird, und/oder die Abstandsmessung der Schweißpistole zum Werkstück mittels 2. Laserlicht ermöglicht wird.1. Programming aid for programming welding robot systems, characterized in that the control point of the programming (exact welding wire position) is generated by laser light, and / or the distance measurement of the welding gun to the workpiece is made possible by means of a second laser light. 2. Programmierhilfe zum Programmieren von Schweißroboteranlagen dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißpistole durch eine Programmierpistole mit Laserlicht für Mittelpunktserzeugung ersetzt wird und/oder die Abstandsmessung zum Werkstück mittels 2. Laserlicht ermöglicht wird.2. Programming aid for programming welding robot systems characterized in that the welding gun by a Programming gun with laser light for center point generation is replaced and / or the distance measurement to the workpiece by means of 2. Laser light is made possible. 3. Programmierhilfe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Pistole eine integrierte Wasserwaage zur Neigungswinkelkontrolle besitzt.3. Programming aid according to claim 1 or 2, characterized indicates that the pistol is integrated Has a spirit level for checking the angle of inclination. 4. Wasserwaage, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche eine Winkelpassung aufweist.4. Spirit level, characterized in that the bearing surface has an angular fit. 5. Wasserwaage, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche anpassungsfähig/flexibel ist.5. Spirit level, characterized in that the bearing surface is adaptable / flexible.
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