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Die Erfindung betrifft einen Schweissautomaten mit von einem nach mehreren Freiheitsgraden bewegbaren Roboter getragenen Balken, an dem bewegbar zwei Halterungen für Schweisspistolen vorgesehen sind, wobei der Balken mit den Halterungen zum Beugen der Schweisspistolen am Roboter wenigstens um eine zu diesem im wesentlichen senkrecht stehende Achse drehbar angeordnet ist und wobei zum Verfahren der Halterungen entlang des Balkens ein für beide Halterungen gemeinsamer Antrieb vorgesehen ist und die Halterungen ausschliesslich symmetrisch verfahrbar sind.
Schweissautomaten mit mehreren, an einem Balken angeordneten Halterungen für Schweisspistolen sind bekannt. So beschreibt die AT-PS 363 298 (EP-A-0 012 741) einen Schweissautomaten mit einem Balken, an dem zwei oder mehrere Halterungen für Schweisspistolen oder Zangen angeordnet sind. Bei diesem bekannten Schweissautomaten sind für die Bewegungen der Schweisspistolenhalterungen, nämlich zum Schwenken, zum Beugen, zum Verdrehen und zum Verschieben der Halterungen längs des Balkens für jede der Halterungen eigene Antriebe vorgesehen.
Es ist in der AT-PS 363 298 zwar der Gedanke ausgesprochen, diese Antriebe zum Ausführen paralleler oder symmetrischer Bewegungen der Schweisspistolen miteinander mechanisch oder elektronisch zu kuppeln, was aber nichts daran ändert, dass weiterhin für jede Schweisspistolenhalterung ein kompletter Satz von Antrieben für die verschiedenen Bewegungen notwendig bleibt.
Aus der EP-A-0 073 185 ist ein Schweissautomat bekannt, bei dem an einem horizontalen Balken zwei oder mehrere Schweisspistolen angeordnet sind. Bei diesem bekannten Schweissautomaten sind die nach mehreren Freiheitsgraden bewegbaren Schweisspistolen über Knickarmroboter, die am Balken in dessen Längsrichtung verschiebbar geführt sind, gehaltert. Auch hier sind für jeden der beiden Knickarmroboter einschliesslich der an diesen vorgesehenen Halterungen voneinander getrennte Antriebe vorgesehen.
Die GB-PS 1 511 609 beschreibt einen Schweissautomaten, bei dem unter anderem Massnahmen zum raschen und automatischen Wechseln des verwendeten Schweissdrahtes gegen einen anderen Schweissdraht vorgeschlagen werden. Hiezu sind zwei oder mehrere Schweisspistolen vorgesehen, die abwechselnd in die Arbeitsposition verschoben werden können. An einen gleichzeitigen Einsatz von mehr als einer Schweisspistole, wie dies in der zuvor erwähnten AT-PS 363 298 und auch in der EP-A-0 073 185 beschrieben ist, ist bei der GB-PS 1 511 609 nicht gedacht.
Aus der DE-OS 29 18 667 ist ein Schweissautomat mit von einem nach mehreren Freiheitsgraden bewegbaren Roboter getragenen Balken, an dem bewegbar zwei Halterungen für Schweisspistolen vorgesehen sind, wobei der Balken mit den Halterungen zum Beugen der Schweisspistolen am Roboter wenigstens um eine zu diesem im wesentlichen senkrecht stehende Achse drehbar angeordnet ist und wobei zum Verfahren der Halterungen entlang des Balkens ein für beide Halterungen gemeinsamer Antrieb vorgesehen ist und die Halterungen ausschliesslich symmetrisch verfahrbar sind, bekannt.
Bei dem aus der DE-OS 29 18 667 bekannten Schweissautomaten werden die Elektroden gegenüber dem Balken nicht verdreht, weil Elektroden für Widerstandsschweissungen nicht gedreht werden müssen.
Ausgehend von der Erkenntnis, dass bei vielen Schweissaufgaben symmetrisch ausgebildete Schweissnähte herzustellen sind (voneinander getrennte, symmetrisch ausgebildete Schweissnähte oder in sich geschlossene, nach wenigstens einer Achse oder Ebene symmetrische Schweissnähte) liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Schweissautomaten der eingangs genannten Gattung mit zwei Schweisspistolen unter weiterer Vereinfachung im Hinblick auf die Herstellung symmetrischer Schweissnähte weiterzubilden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zum Drehen der in den Halterungen um Achsen drehbar gelagerten Schweisspistolen ein für beide Halterungen gemeinsamer Antrieb vorgesehen ist, wobei die Schweisspistolen ausschliesslich zugleich und ausschliesslich in entgegengesetzte Richtungen verdrehbar sind und dass die Achsen mit der Längserstreckung des Balkens spitze Winkel einschliessen, wobei beide Achsen um gleich grosse Winkel und derart geneigt sind, dass die Schweisspistolen bzw. deren Achsen zueinander geneigt sind.
Der im Rahmen der Erfindung verwendete Roboter, an dem der erfindungsgemässe Balken mit den beiden Halterungen für die zwei Schweisspistolen angeordnet ist, kann grundsätzlich ein beliebig ausgebildeter Industrieroboter sein. Beispiele für verwendbare Roboter sind in der Zeitschrift Schweissen und Schneiden, 29. Jahrgang, Heft 1, Jänner 1977 auf Seite 20, Bild 2 gezeigt. Besonders geeignet als Roboter im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind Knickarmroboter. Geeignet sind auch die in der DE-OS 26 24 378 und der EP-A-0 073 185 gezeigten Knickarmroboter. Ganz besonders geeignet sind im Rahmen der Erfindung Knickarmroboter der in der EP-A-0 078 251 (AT-PS 373 538) beschriebenen Bauart.
Bevorzugt handelt es sich um Knickarmroboter mit vier bis sieben Freiheitsgraden, bei denen der zweite (letzte), die Schweisspistole tragende Roboterarm gegenüber dem ersten Roboterarm um seine Längsachse nicht verdrehbar ist. Geeignet sind auch
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gehaltert ist oder aber in sich um seine Längsachse verdrehbar ausgestaltet ist.
Die beim erfindungsgemässen Schweissautomaten verwendeten Roboter, insbesondere die Knickarmroboter, können entweder ortsfest oder verschiebbar montiert sein, wobei auch eine hängende Montage, wie sie aus der EP-A-0 073 185, der EP-A-0 078 251 und der DE-OS 1148 721 an sich bekannt ist, möglich ist
Die Achsen, um welche die Schweisspistolen in den Halterungen verdrehbar aufgenommen sind, können gegenüber der Längserstreckung des Balkens unveränderbar sein. Dabei ist vorgesehen, dass die Achsen, um welche die Schweisspistolen in den Halterungen drehbar gelagert sind, mit der Längserstreckung des Balkens spitze Winkel einschliessen, wobei beide Achsen um gleich grosse Winkel und vorzugsweise derart geneigt sind, dass die
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Schweisspistolen bzw. deren Achsen zueinander geneigt sind.
Anderseits kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass die Halterungen zur Veränderung der Winkel mit einem gemeinsamen Antrieb versehen sind, und um zu den Achsen und zur Längserstreckung des Balkens senkrechte Achsen verschwenkbar sind, wobei beide Halterungen ausschliesslich zugleich um gleiche Winkelbeträge und in entgegengesetzte Richtungen verschwenkbar sind.
Die verschiedenen Möglichkeiten, den Abstand der freien Enden der Schweisspistolen voneinander zu ändern (z. B. das Verfahren der Halterungen entlang des Balkens und das Verschwenken der Drehachsen der Schweisspistolen gegenüber der Längserstreckung des Balkens) können alternativ oder gleichzeitig verwirklicht sein. Eine weitere für bestimmte Anwendungsfälle hinreichende Möglichkeit, den Abstand der Spitzen der Schweisspistolen voneinander zu ändern, die auch zusätzlich zu einer oder beiden der vorgenannten Möglichkeiten für die Änderungen des wirksamen Schweisspistolenabstandes verwirklicht sein kann, besteht darin, die Spitzen im Abstand von den Drehachsen der Schweisspistolen vorzusehen. Durch das Verdrehen der Schweisspistolen kann der Abstand der Schweisspistolenspitzen voneinander verändert werden.
Dadurch, dass für die Bewegungen beider Halterungen bzw. beider Schweisspistolen gemeinsame Antriebe, z. B. je ein Antrieb für das Verfahren, das Beugen, das Drehen und/oder für das Schwenken der Schweisspistolen vorgesehen sind, wird nicht nur eine erhebliche Konstruktionsvereinfachung und eine Gewichtseinsparung erzielt, sondern es erübrigen sich auch besondere Massnahmen, die symmetrischen Bewegungen der Schweisspistolen zu synchronisieren.
Dies, weil der Antrieb zum Verfahren der Halterungen die Schweisspistolen ausschliesslich um gleiche Wegstrecken in entgegengesetzte Richtungen bewegen, der Antrieb zum Verdrehen der Schweisspistolen diese ausschliesslich in entgegengesetzte Drehrichtungen um gleiche Winkelbeträge verdrehen und der Antrieb zum Verschwenken der Schweisspistolen (Änderungen des Winkels der Drehachsen der Schweisspistolen gegenüber dem Balken) diese ausschliesslich um gleiche Winkelbeträge in entgegengesetzte Richtungen verschwenken kann.
Unter den möglichen Ausführungsformen für den Antrieb zum Verfahren der Halterungen entlang des Balkens (Zahnstangen-, Ketten-und/oder Zahnriemenantriebe) wird erfindungsgemäss eine Ausführungsform bevorzugt, bei welcher vorgesehen ist, dass zum Drehen der Schweisspistolen in den Halterungen im Balken eine Welle gelagert ist, auf der in Längsrichtung der Welle verschiebbare, jedoch drehbar gekuppelte Schneckenwellen sitzen und dass in den Halterungen mit den Schneckenwellen kämmende Schneckenräder vorgesehen sind, die mit den Schweisspistolen drehfest verbunden sind. Diese Ausführungsform des Antriebes zum Drehen der Schweisspistolen zeichnet sich ebenfalls durch geringen Raumbedarf aus, so dass der Balken schlank ausgebildet sein kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform dieses Antriebes ist vorgesehen, dass die Schneckenwellen zwischen an den Schlitten der Halterungen vorgesehenen Mitnehmern aufgenommen sind.
Gemäss einer weiteren Ausgestaltung des Drehantriebes für die Schweisspistolen kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass der Balken vom freien Ende des letzten Roboterarmes nach einer Seite frei auskragend weg ragt und dass die Welle für das Drehen der Schweisspistolen bis in das freie Ende des letzten Roboterarmes ragt und dass der Antriebsmotor für diese Welle im Inneren des letzten Roboterarmes angeordnet ist.
Dadurch, dass der Balken zum Beugen der Halterungen erfindungsgemäss um eine zum letzten Roboterarm senkrechte Achse verschwenkbar gelagert ist, ergibt sich der Vorteil, dass die am Balken vorgesehenen Halterungen für Schweisspistolen lediglich verdreh-, verschwenk- und/oder verfahrbar, nicht aber beugbar ausgebildet sein müssen. Dabei kann vorgesehen sein, dass ein mit dem Balken drehfest verbundenes Kettenrad vorgesehen ist, das vorzugsweise über eine Zahnkette mit einem im letzten Roboterarm vorgesehenen Antriebsmotor gekuppelt ist.
Wenn, wie im Rahmen der Erfindung vorgesehen, die Achse, um die der Balken drehbar ist, mit der Achse der Welle des Antriebes zum Drehen der Schweisspistolen um die Achsen zusammenfällt, dann ergibt sich bei raumsparender Konstruktion eine erhebliche Vereinfachung des Aufbaus des erfindungsgemässen Schweissautomaten.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Balken im wesentlichen symmetrisch zur Längsachse des letzten Roboterarmes angeordnet ist und dass der Balken mit dem letzten Roboterarm über ein winkel- oder U-förmiges Verbindungsstück verbunden ist, das mit dem Roboterarm zum Verschwenken der Halterungen um eine zu seiner Längsachse im wesentlichen senkrechte Achse verschwenkbar ist.
Der Balken muss mit dem Verbindungsstück nicht starr verbunden sein. Bei Verwendung eines Roboters, dessen letzter-Roboterarm um seine Längsachse, gegebenenfalls in sich verdrehbar ausgebildet ist, ist eine Ausführungsform bevorzugt, gemäss welcher der Balken am Verbindungsstück gegenüber diesem durch einen Antrieb um eine zur Achse senkrechte Achse verdrehbar angeordnet ist.
Bei der Ausführungsform mit am Roboterarm in seinem Mittelbereich befestigten Balken kann sowohl der Antriebsmotor für das Verfahren der Halterungen als auch der Antriebsmotor zum Drehen der Schweisspistolen am Balken, vorzugsweise an einander gegenüberliegenden Enden desselben angeordnet sein.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen.
Es zeigt Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Schweissautomaten im Schnitt längs der Linie (1-1) von Fig. 2, Fig. 2 eine Ansicht der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform in Richtung des Pfeiles (A) in Fig. 1 und Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines Schweissautomaten.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist am letzten (zweiten) Roboterarm (1) eines weiters nicht
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gezeigten Industrieroboters, der beispielsweise als Knickarmroboter ausgebildet sein kann, nach einer Seite frei auskragend ein Balken (2) angeordnet. Am Balken (2) sind zwei Halterungen (3) und (4) für Schweisspistolen (5) und (6) in dessen Längsrichtung (Pfeile (14)) verschiebbar geführt vorgesehen.
Der Balken (2) ist gegenüber dem Roboterarm (1) um eine Achse (7) verdrehbar. Hiezu ist das Gehäuse (8) des Balkens (2) mit einer Hohlwelle (9) verbunden, die ihrerseits im Roboterarm (1) über Lager (10) und (11) um die Achse (7) verdrehbar gelagert ist. Auf der Hohlwelle (9) sitzt ein Kettenrad (12), das von einem nicht gezeigten Antriebsmotor, der vorzugsweise im Roboterarm (1) aufgenommen ist, über eine Zahnkette (13) bewegt werden kann.
Zum Verfahren der Halterungen (3) und (4) am Balken (2) in Richtung der Doppelpfeile (14) ist im Gehäuse (8) des Balkens (2) eine über einen Zahnriemen (16) od. dgl. von einem Antriebsmotor (17) drehbare Spindel (15) gelagert. Die Spindel (15) besitzt zwei mit gegenläufigen Gewinden versehene Abschnitte (18) und (19), wobei beide Gewinde die gleiche Steigung besitzen. Die Halterungen (3) und (4) sind über Schlitten (20), (21) im Gehäuse (8) des Balkens (2) verschiebbar geführt, wobei in den Schlitten (20) und (21) Innengewinde oder an den Schlitten (20), (21) Muttern vorgesehen sind, in welche die Spindel (15) eingeschraubt ist. Je nach der Drehrichtung der Spindel (15) bewegen sich die Halterungen (3) und (4) um gleiche Wegstrecken in entgegengesetzte Richtungen, d. h. aufeinander zu oder voneinander weg.
Die Schweisspistolen (5) und (6) sind in den Halterungen (3) und (4) um Achsen (22), (23) verdrehbar gelagert. Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, sind die Achsen (22), (23) zur Längserstreckung des Balkens (2) im Winkel (Alpha) geneigt ausgerichtet, derart, dass die Schweisspistolen (5) und (6) vom Balken (2) weg aufeinander zu konvergieren.
Zur Verdrehung der Schweisspistolen (5) und (6) in den Halterungen (3) und (4) sind die Schweisspistolen (5) und (6) mit Schneckenrädern (24) und (25) drehfest verbunden. Die Schneckenräder (24) und (25) kämmen Schneckenwellen (26) und (27), die durch Federn (29) und (30) auf Drehung gekuppelt verschiebbar auf einer Welle (28) sitzen. Die Welle (28) und somit die Schneckenwellen (26), (27) sind über ein Kegelradpaar (31), das im Roboterarm (1) angeordnet ist, durch einen nicht gezeigten Antriebsmotor, der ebenfalls im Roboterarm (1) angeordnet sein kann, verdrehbar. Beim Verfahren der Halterungen (3) und (4) in Richtung der Doppelpfeile (14) werden die Schneckenwellen (26) und (27) durch Mitnehmerpaare (32), (33), die an den Schlitten (20), (21) befestigt sind, in Richtung der Achse (7) der Welle (28) bewegt.
Die Achsen (22) und (23) können in einer nicht gezeigten Ausführungsform der Erfindung zur Längserstreckung des Balkens (2) auch Winkel von 900 einschliessen.
Die Halterungen (3) und (4) können zur Änderung der Winkel (Alpha) und damit des Abstandes der Spitzen der Schweisspistolen (5) und (6) voneinander auch um Achsen (42), (43) verschwenkbar sein. Zur Verschwenkung der Halterungen (3) und (4) bzw. des die Schweisspistolen (5), (6) lagernden und über dem Balken vorstehenden Teils derselben ist ein (nicht gezeigter) gemeinsamer Antrieb vorgesehen, durch den die Halterungen (3) und (4) zugleich um gleiche Winkelbeträge, jedoch in entgegengesetzte Richtungen, d. h. symmetrisch um die Achsen (42) bzw. (43) verschwenkt werden können.
Die zwischen den Halterungen (3) und (4) und ausserhalb derselben liegenden Teile der Welle (28) sind durch Faltenbälge (34), (44) und (45) geschützt.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist der Balken (2) zur Längsachse (35) des Roboterarmes (36) symmetrisch angeordnet. Bei dieser Ausführungsform erfolgt der Antrieb der Spindel (15) und der Welle (28) durch nicht gezeigte Antriebsmotore, die beispielsweise am Balken (2) selbst befestigt sein können. Dabei ist eine Ausführungsform denkbar, bei welcher der Antriebsmotor für die Spindel (15) an einem Ende und der Antriebsmotor für die Welle (28) am anderen Ende des Balken (2) angeordnet ist, beispielsweise neben dem freien Ende des Roboterarmes (36).
Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist der Balken (2) mit dem Roboterarm (36) über ein im wesentlichen L-förmiges Verbindungsstück (40) mit einer im Roboterarm gelagerten, drehangetriebenen Welle (37), die ählich wie die Hohlwelle (9) ausgebildet sein kann, verbunden.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist noch gezeigt, dass der Roboterarm (36) einen Abschnitt (38) aufweist, der um eine Achse (35) gegenüber einem anderen Abschnitt (39) des Roboterarmes (36) verdrehbar ist. Durch diese Ausführungsform wird die Positionierungsmöglichkeit des erfindungsgemässen Schweissautomaten weiter vergrössert, wenn der Balken (2) zusätzlich auf dem Verbindungsstück (40) um eine Achse (41) drehbar (durch einen eigenen Antriebsmotor) angebracht ist.