AT398050B

AT398050B - Schweissroboter

Info

Publication number: AT398050B
Application number: AT0033889A
Authority: AT
Inventors: Franco Sartorio; Gianfranco Carbonato
Original assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1988-02-15
Filing date: 1989-02-15
Publication date: 1994-08-25
Also published as: JPH01301082A; CH677745A5; US5015821A; GB2254171A; CA1329499C; ATA33889A; KR960000294B1; DE3904564A1; GB2254172A; JP2766290B2; KR890012763A; GB9207308D0; GB2254172B; FR2627114B1; GB9207309D0; GB8903308D0; GB2254171B; FR2627114A1; SE8900523D0; SE8900523L

Description

AT 398 050 B

Die Erfindung betrifft einen Schweißroboter, insbesondere einen Schweißroboter zum freien Schweißen von Werkstücken von mannigfaltiger Gestalt unter verschiedensten Bedingungen durch Bewegen eines Kopfes, an welche ein Schweißbrenner angebracht ist, innerhalb eines vorbestimmten Arbeitsbereiches.

Aus der GB-PS 1 511 609 ist ein Roboter bzw. Manipulator bekanntgeworden, mit welche darauf abgezielt wird, ein Werkzeug automatisch längs eines vorbestimmten Weges in einer relativ zum Manipulator festliegenden Ebene zu bewegen. Zu diese Zweck weist der bekannte Manipulator einen mehrteiligen Arm auf, welcher über eine Vielzahl von teilweise einander schneidenden Gelenkachsen diese Bewegung in einer relativ zum Manipulator feststehenden Ebene ermöglichen soll.

Aus der GB-PS-2 131 571 ist ein Schweißroboter bekanntgeworden, wobei mit einer eine Kamera aufweisenden Detektoreinheit ein Videosignal produziert wird, welches die Position und Form der miteinander zu verbindenden Teile an eine zentrale Steuereinrichtung übersendet. Diese bekannte Ausbildung ist insbesondere für die Bearbeitung von bewegten Teilen ausgebildet, um ein Nachführen des Roboters zu ermöglichen.

Eine ähnliche Ausbildung ist der EP-A-0 077 140 zu entnehmen, wobei wiederum über eine Kameraeinheit bzw. eine sogenannte Sensorhand die Position und Bewegung des zu bearbeitenden Werkstückes überwacht und an eine zentrale Steuereinheit gemeldet wird.

Der US-PS 3 665 148 ist ein sechsachsiger Manipulator zur Positionierung eines ein Werkzeug tragenden Kopfes relativ zu Werkstücken bekanntgeworden, wobei neben drei geradlinigen Bewegungsachsen zusätzlich drei Rotationsachsen vorgesehen sein sollen.

Der AT-PS 381 056 ist ein Schweißautomat mit einem Balken zu entnehmen, an dem zwei oder mehrere Schweißpistolen oder -zangen über in Richtung der Längsachse des Balkens verschiebbare Halterungen nach mehreren Freiheitsgraden bewegbar gehalten sind. Dabei sollen die Halterungen der Schweißpistolen oder -zangen selbst als Knickarmroboter ausgebildet sein.

Aus der DE-OS 27 15 465 ist eine Brennschneidemaschine für Metall bekanntgeworden, wobei ein Support auf einer Traverse drehbar in einer zur Achse der Traverse senkrechten Ebene angebracht ist und eine rechtwinkelig zur Achse der Traverse verlaufende Stange vorgesehen ist, welche drehbar und in Längsrichtung der Traverse bewegbar sein soll.

Schweißroboter zum Schweißen von Werkstücken von mannigfaltiger Gestalt unter verschiedensten Bedingungen durch Bewegen eines Kopfes, an welchem ein Schweißbrenner angebracht ist, innerhalb eines vorbestimmten Bereiches sind somit bekannt. Die Bewegung des Kopfes u.dgl. dieser Art von Schweißrobotern wird gewöhnlich unter Steuerung durch eine Steuervorrichtung, wie einen Computer od.dgl., ausgeführt. Daher ist es erforderlich, entsprechend dem Ablauf der Bewegung zum Einstellen des Kopfes mit einer vorbestimmten Genauigkeit der Positionierung (z.B. mit einem Fehler von weniger als 0,1 mm) in Übereinstimmung mit einem vorgeschriebenen Schweißzyklus ein besonderes Programm zu schreiben .

Weil aber bei einem herkömmlichen Schweißroboter der Kopf lediglich in Abhängigkeit von der Eingabe des Programmes bewegt wird, wenngleich die erforderliche Struktur zum Bewirken der Bewegungen des Kopfes und der verschiedenen Teile des Kopfes kompliziert ist, ist es schwierig, den Kopf über dem Werkstück genau zu positionieren. Dementsprechend ist es schwierig, das erforderliche Programm am Schreibtisch zu entwickeln. Gewöhnlich wird so vorgegangen, den Schweißroboter die Tätigkeit am tatsächlichen Werkstück beispielsweise durch alle Arten von "Lehrtätigkeit" lernen zu lassen. Dabei ergibt sich das Problem, daß Zeit für andere Tätigkeiten als das Schweißen vergeudet wird, wodurch die Arbeitseffizienz sinkt. Außerdem ist es unmöglich, das Bewegungsprogramm auf einem Computer unter Zuhilfenahme von CAD-CAM od.dgl. zu entwickeln, und die Schaffung eines Schweißprogramms für ein Werkstück mit komplizierter Gestalt wird sehr schwierig.

Die Erfindung zielt darauf ab, unter Berücksichtigung der Nachteile der herkömmlichen Konstruktionen einen Schweißroboter zu schaffen, für den sich leicht an einer von der eigentlichen Arbeitsstelle entfernten Stelle ein Programm zum genauen Betreiben des Roboters entwickeln läßt.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung mit einer ersten Ausführungsform eines Schweißroboters gelöst, der gekennzeichnet ist: - ein Gestell, • eine auf dem Gestell angeordnete Armanordnung mit einem innerhalb eines vorbestimmten Bereiches relativ zum Gestell frei bewegbaren Endabschnitt, wobei die Armanordnung einen ersten waagrechten Arm, dessen Basisendabschnitt frei drehbar am Gestell gelagert ist, einen zweiten waagrechten Arm, dessen Basisendabschnitt frei drehbar am ersten waagrechten Arm gelagert ist, und einen säulenförmigen Arm umfaßt, welcher mit dem Oberende des zweiten waagrechten Armes verbunden ist: - einen Schweißbrenner, weicher frei rotierbar um wenigstens eine Achse am Endabschnitt der Armanordnung angeordnet ist' 2

AT 398 050 B - eine am Endabschnitt der Armanordnung angeordnete Detektorvorrichtung zum Feststellen der Relativlage des Schweißbrenners relativ 2um Werkstück, wobei die Detektorvorrichtung am Endabschnitt um die Achse des Schweißbrenners) drehbar angeordnet ist; und - eine Steuervorrichtung zum Steuern der Bewegung der Armanordnung relativ zum Gestell und der 5 Drehung des Schweißbrenners relativ zum Endabschnitt der Armanordnung auf Grund eines Signals der Detektorvorrichtung.

Ferner gibt es eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform des Schweißroboters, welche gekennzeichnet ist durch: - ein Gestell; 70 - eine auf dem Gestell angebrachte Armanordnung mit einem innerhalb eines vorbestimmten Bereiches bezüglich des Gestells frei bewegbaren Endabschnitt, wobei die Armanordnung einen am Gestell frei höhenverstellbar angeordneten Hubteil, einen waagrechten Arm, dessen Basisendbereich frei drehbar am Hubteil gelagert ist, und einen umgekehrt L-förmigen Arm umfaßt, dessen Basisendbereich frei drehbar am ersten horizontalen Arm gelagert ist und dessen Endabschnitt, an welchem er gelagert ist, 75 abwärts gerichtet ist; - einen Schweißbrenner, welcher frei rotierbar um wenigstens eine Achse am Endabschnitt der Armanordnung angeordnet ist; - eine am Endabschnitt der Armanordnung angeordnete Detektorvorrichtung zum Feststellen der Relativlage des Schweißbrenners relativ zum Werkstück, wobei die Detektorvorrichtung am Endab- 20 schnitt um die Achse des Schweißbrenners drehbar angeordnet ist; und - eine Steuervorrichtung zum Steuern der Bewegung der Armanordnung relativ zum Gestell und der Drehung des Schweißbrenners relativ zum Endabschnitt der Armanordnung auf Grund eines Signals der Detektorvorrichtung.

Schließlich gibt es eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform des Schweißroboters, welche ge- 25 kennzeichnet ist durch: - ein Gestell; - eine auf dem Gestell angebrachte Armanordnung mit einem innerhalb eines vorbestimmten Bereiches bezüglich des Gestells frei bewegbaren Endabschnitt, wobei die Armanordnung einen am Gestell frei höhenversteilbar angebrachten Hubteil, einen ersten waagrechten Arm, dessen Basisendabschnitt frei 30 drehbar am Hubteil gelagert ist, einen zweiten waagrechten Arm, dessen Basisendabschnitt frei drehbar am ersten waagrechten Arm gelagert ist, und einen umgekehrt L-förmigen Arm mit einem kurzen waagrechten Abschnitt umfaßt, dessen Basisendabschnitt frei drehbar am Endabschnitt des zweiten waagrechten Armes gelagert ist und dessen Endabschnitt, an welchem er gelagert ist, abwärts ragt; 35 - einen Schweißbrenner, welcher frei rotierbar um wenigstens eine Achse am Endabschnitt der

Armanordnung angeordnet ist; - eine am Endabschnitt der Armanordnung angeordnete Detektorvorrichtung zum Feststellen der Relativlage des Schweißbrenners relativ zum Werkstück, wobei die Detektorvorrichtung am Endabschnitt um die Achse des Schweißbrenners drehbar angeordnet ist; und 40 - eine Steuervorrichtung zum Steuern der Bewegung der Armanordnung relativ zum Gestell und der

Drehung des Schweißbrenners relativ zum Endabschnitt der Armanordnung auf Grund eines Signals der Detektorvorrichtung.

Eine weitere abgewandelte Ausführungsform eines Schweißroboters gemäß der Erfindung ist im wesentlichen gekennzeichnet durch: 45 - ein Gestell; - eine auf dem Gestell angebrachte Armanordnung mit einem innerhalb eines vorbestimmten Bereiches bezüglich des Gestells frei bewegbaren Endabschnitt, wobei die Armanordnung einen am Gestell in einer vorbestimmten waagrechten Richtung frei verschiebbar angebrachten Schlitten, einen ersten waagrechten Arm, dessen Basisendabschnitt frei höhenverstellbar am Schlitten angeardnet ist, einen 50 zweiten waagrechten Arm, dessen Basisendabschnrtt frei rotierbar am ersten horizontalen Arm gelagert ist, und einen umgekehrt L-förmigen Armmit einem kurzen waagrechten Abschnitt umfaßt, dessen Basiserrdabschnitt frei rotierbar am Endabschnitt des zweiten horizontalen Armes gelagert ist und dessen Endabschnitt, an welchem er gelagert ist, abwärts ragt; - einen Schweißbrenner, welcher frei rotierbar um wenigstens eine Achse am Endabschnitt der 55 Armanordnung angeordnet ist; - eine am Endabschnitt der Armanordnung angeordnete Detektorvorrichtung zum Feststellen der Relativlage des Schweißbrenners relativ zum Werkstück, wobei die Detektorvorrichtung am Endabschnitt um die Achse des Schweißbrenners drehbar angeordnet ist; und 3

AT 398 050 B - eine Steuervorrichtung zum Steuern der Bewegung der Armanordnung relativ zum Gestell und der Drehung des Schweißbrenners relativ zum Endabschnitt der Armanordnung auf Grund eines Signals der Detektorvorrichtung.

Als Ergebnis der Anordnungsweise wird im Falle der ersten Ausführungsform der Erfindung der Schweißbrenner durch ein Signal von der Detektorvorrichtung aktiviert, so daß der Schweißbrenner in einfacher Weise bezüglich des Werkstückes positionierbar ist, wobei das Programm zum Steuern der Tätigkeit des Schweißbrenners in einfacher Weise am Schreibtisch entworfen werden kann.

Weiters ergibt sich durch die Anordnungsweise nach den anderen Ausführungsformen der Erfindung beim Ausfuhren einer Verdrehung des Schweißbrenners oder der Detektorvorrichtung die Möglichkeit, die um die einander schneidenden Wellen zentrierte gegenseitige Drehung voneinander unabhängig zu beeinflussen, wobei das Steuerprogramm vereinfacht werden kann, so daß es ermöglicht wird, dieses Steuerprogramm im Rahmen der Schreibtischtätigkeit zu entwerfen.

Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend an Hand von in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schweißroboters; Fig. 2 eine Draufsicht auf das erste Ausführungsbeispiel; Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Kopfabschnittes des ersten Ausführungsbeispiels; Fig. 4 eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung der Richtungseinstellung des Kopfabschnittes für ein Werkstück; Fig. 5 ein Blockschaltbild des Steuersystems des vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiels; Fig. 6 das Blockschaltbild von Fig. 5 zur Erläuterung mit mehr Einzelheiten; Fig. 7 eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung der Positionsabweichung des Schweißbrenners u.dgl. für eine Schweißlinie; die Fig. 8 und 9 perspektivische Ansichten anderer Ausführungsbeispiele des Kopfabschnittes; Fig. 10 eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung; Fig. 11 eine Draufsicht auf das zweite Ausführungsbeispiel; Fig. 12 eine Seitenansicht eines dritten Ausführungsbeispiels, und Fig. 13 eine Seitenansicht eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen erfindungsgemäßen Schweißroboter 1, der in erster Linie für Schweißarbeiten ohne Verwendung von Zusatzmaterial, wie TIG-Schweißen, eingesetzt wird. Der Schweißroboter umfaßt ein Gestell 3, eine Armanordnung 5, deren inneres Ende frei drehbar am Gestell 3 gelagert ist, und einen am Endabschnitt der Armanordnung angebrachten Kopfabschnitt 7.

Das Gestell 3 ist beispielsweise mit einer Gehäusestruktur versehen, die im inneren Abschnitt eine Steuervorrichtung 9 zum Steuern des gesamten Bewegungsablaufes des Schweißroboters 1 enthält.

Am Gestell 3 ist das innere Ende eines das erste Element der Armanordnung 5 darstellenden ersten waagrechten Armes 11 mittels einer Manipulatoreinheit 13 um eine senkrechte Achse A frei drehbar angebracht. Die Manipulatoreinheit 13 ist mit einem (in der Zeichnung nicht dargestellten) Stellglied zum Bewirken einer Verdrehung des ersten waagrechten Armes 11 in Vorwärts- und in Rückwärtsrichtung um die Achse A versehen, wobei ein (in der Zeichnung nicht dargestellter) Winkelaufnehmer zum Feststellen des Drehwinkels des ersten waagrechten Armes 11 in der Manipulatoreinheit 13 eingebaut ist. Der erste waagrechte Arm 11 ist mit dem Gestell 3 über ein Verbindungskabel 15 verbunden, über welches verschiedene Arten von Signalen, Energie u.dgl. übertragbar sind.

In entsprechender Weise ist der Antrieb der Manipulatoreinheit 13 durch ein Signal der Steuervorrichtung 9 gesteuert und der erste waagrechte Arm 11 wird beispielsweise mit einer Winkelgeschwindigkeit von 45'/s innerhalb eines Winkelbereiches von 160' um die Achse A bewegt.

Am Endabschnitt des ersten waagrechten Armes 11 Ist das innere Ende des zweiten waagrechten Armes 17 als zweites Element der Armanordnung 5 mittels einer gleich wie die Manipulatoreinheit 13 ausgebildeten Manipulatoreinheit 19 um eine senkrechte Achse B frei drehbar angebracht. Der zweite waagrechte Arm 17 steht mit dem ersten waagrechten Arm 11 über eine gleich wie die Verbindungsleitung 15 ausgebildete Verbindungsleitung 21 in Verbindung.

Der Antrieb der Manipulatoreinheit 19 wird durch ein Signal von der Steuervorrichtung 9 gesteuert und der zweite waagrechte Arm 17 wird beispielsweise mit einer Winkelgeschwindigkeit von 105 */s innerhalb eines Winkelbereiches von 320 * um die Achse B bewegt.

Am Endabschnitt des zweiten waagrechten Armes 17 ist als drittes Element der Armanordnung 5 ein säulenförmiger Arm 23 mittels einer dritten Manipulatoreinheit 27 in einer Führung 25 frei auf und ab bewegbar angeordnet Die Führung 25 ist im Querschnitt C-förmig ausgebiidet und häft den säulenförmigen Arm 23 an drei Seiten seines Umfanges, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist Die dritte Manipulatoreinheit 27 weist ein (in der Zeichnung nicht dargestelltes) Stellglied zum Anheben des säulenförmigen Armes 23 auf und ist außerdem mit einem (in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellten) Positionssensor zum Feststellen der Hubbewegung des Armes 23 ausgestattet.

Schließlich ist der Arm 23 mit dem zweiten waagrechten Arm 17 über eine Verbindungsleitung 29 elektrisch verbunden. 4

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Der Antrieb der dritten Manipulatoreinheit 27 wird durch ein Steuersignal von der Steuervorrichtung 9 gesteuert und der säulenförmige Arm 23 wird beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von 0,8 m/s innerhalb eines linearen Bereichen von 850 mm angehoben.

Der Kopfabschnitt 7 ist am unteren Ende des säulenförmigen Armes 23 befestigt. 5 Gemäß Fig. 3 ist am unteren Ende des säulenförmigen Armes 23 ein Hilfsblock 31 vorgesehen, an welchem ein waagrechter Abschnitt 33a eines umgekehrt L-förmigen Armes 33 um eine mit der Mittellinie des Armes 23 zusammenfallende lotrechte Achse Z frei drehbar angebracht ist. Außerdem ist im unteren Teil des Armes 23 eine vierte Manipulatoreinheit 35 zum Drehen des umgekehrt L-förmigen Armes 33 um die lotrechte Achse Z und zum Feststellen der Drehstellung des Armes 33 vorgesehen. Der Kopfabschnitt 7 io steht mit dem Arm 23 über eine Verbindungsleitung 36 in Verbindung.

Der Antrieb der vierten Manipulatoreinheit 35 wird durch ein Signal von der Steuervorrichtung 9 gesteuert und der umgekehrt L-förmige Arm 33 wird beispielsweise mit einer Winkelgeschwindigkeit von 300 */s innerhalb eines Winkelbereiches von 360' (Winkel α ) um die lotrechte Achse Z verdreht.

Am lotrechten Abschnitt 33b des umgekehrt L-förmigen Armes 33 ist ein um eine waagrechte Achse D 75 frei drehbarer Block 37 angebracht, wobei die Achse D parallel zur Längsrichtung des waagrechten Abschnittes 33a und rechtwinkelig zur lotrechten Achse Z verläuft.

Am unteren Ende des lotrechten Abschnittes 33b dem umgekehrt L-förmigen Armes 33 ist eine fünfte Manipulatoreinheit 39 zum Drehen des Blockes 37 um die waagrechte Achse D und zum Feststellen der Drehstellung des Blockes 37 vorgesehen. Der Antrieb der fünften Manipulatoreinheit 39 wird durch ein 20 Signal von der Steuervorrichtung 9 gesteuert und der Block 37 wird beispielsweise mit einer Winkelgeschwindigkeit von 300'/s innerhalb eines Winkelbereiches von 240' (Winkel ß) um die lotrechte Achse Z verdreht.

In der Nähe des Endabschnittes des Blockes 37 ist ein Schweißbrenner 41, wie beispielsweise eine Schweißelektrode zum elektrischen Schweißen, um eine den Block 37 durchdringende waagrechte Achse E 25 frei drehbar angeordnet. Bei diesem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel verläuft die waagrechte Achse E durch den Schnittpunkt H der lotrechten Achse Z und der waagrechten Achse D.

An einer mit dem Schweißbrenner 41 verbundenen Scheibe 43 ist ein Laser-Sensor 45 befestigt, der den Schweißbereich G des Schweißbrenners 41 überwacht. Der Sensor 45 hat beispielsweise ein Sichtfeld von 5 mm x 5 mm. Der Sensor 45 ist mit dem Kopf 7 über ein Kabel 47 elektrisch verbunden. An der 30 Rückseite des Blockes 37 ist eine sechste Manipulatoreinheit 49 zum Drehen des Schweißbrenners 41 und des Sensors 45 um die waagrechte Achse E und zum Feststellen der Drehstellung vorgesehen.

Der Antrieb der sechsten Manipulatoreinheit 49 wird durch ein Signal von der Steuereinheit 9 gesteuert und der Schweißbrenner 41 sowie der Sensor 45 können beispielsweise mit einer Winkelgeschwindigkeit von 450'/s innerhalb eines Winkelbereiches von 360' (Winkel γ ) um die waagrechte Achse E gedreht 35 werden.

Wenn bei dieser Ausbildung beispielsweise gemäß Fig. 4 zwei Werkstücke W1 und W2 entlang einer Achse S-S überlappt geschweißt werden sollen, läßt sich die Achse E des Schweißbrenners 41 bezüglich der Flächennormalen N der Werkstückoberfläche durch Betätigung der vierten Manipulatoreinheit 35 unter einem Winkel α neigen. 40 Außerdem läßt sich die Achse E durch Betätigung der fünften Manipulatoreinheit 39 in einer anderen Normalebene zur Werkstückoberfläche um einen Winkel ß neigen.

Schließlich kann der Laser-Sensor 45 um die Achse E verdreht und durch Betätigung der sechsten Manipulatoreinheit 49 in eine passende Stellung gebracht werden.

Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel des Schweißroboters steht neben 45 dessen Gestell 3 ein Supportblock 51 und auf diesem ist ein das Werkstück W tragendes Supportgestell 53 angeordnet.

Bei dieser Ausbildung sind der erste waagrechte Arm 11 und der zweite waagrechte Arm 17 um die lotrechte Achse A bzw. B über einen passenden Winkel verdrehbar und der säulenförmige Arm 23 ist über eine geeignete Strecke absenkbar oder anhebbar, wobei die Steuerung durch ein Signal von der Steuervor-50 richtung 9 erfolgt; dadurch ist es möglich, den am unteren Ende des säulenförmigen Armes 23 vorgesehenen Kopfabschnitt 7 in einem vorbestimmten Bereich neben dem Gestell 3 frei zu bewegen. Beispielsweise ist der Endabschnttt des Schweißbrenners 41 in lotrechter Richtung im Ausmaß des in Rg. 1 eingezeichneten Bereiches 55 einstellbar. Wenn zum Schweißen einer lotrechten Außenwand der Schweißbrenner 41 in einer waagrechten Ebene waagrecht einwärts gerichtet ist, kann er im Ausmaß des Bereiches 57 gemäß 55 Rg. 2 eingestellt werden; wenn der Schweißbrenner 41 zum Schweißen einer waagrechten Wand vertikal abwärts gerichtet ist, kann er im Ausmaß des Bereiches 59 gemäß Rg. 2 eingestellt werden.

Mit dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform des Schweißroboters 1 kann somit ein gewünschter Schweißvorgang an einem Werkstück ausgeführt werden, welches innerhalb des Bereiches 55, innerhalb 5

AT 398 050 B des Bereiches 57 oder innerhalb des Bereiches 59 angeordnet ist.

Nachfolgend wird an Hand der Fig. 5 und 6 ein Steuersystem 61 für den Schweißroboter erläutert. Das Steuersystem 61 steuert die Antriebszustände für die Manipulatoreinheiten 13, 19, 27, 35, 39 und 49 sowie die Schweißbedingungen (Spannung und Strom) für den Schweißbrenner 41 u.dgl. auf Grund eines vom 5 Laser-Sensor 45 empfangenen Signals.

Gemäß Fig. 5 umfaßt das Steuersystem 61 die Steuervorrichtung 9, einen Energiesteuerabschnitt 63 und eine externe Programmiervorrichtung 65 oder ein externes Interface 67.

Insbesondere sind in der Steuervorrichtung 9 ein Interface 69 für einen visuellen Sensor zum Bearbeiten von Bildsignalen des Laser-Sensors 45, ein Hauptsteuerabschnitt 71, der ein grundlegendes io Antriebsprogramm für die Manipulatoreinheiten 13, 19, 27, 35, 39 und 49 speichert und mit dem Interface 69 für den visuellen Sensor zwecks Modifizierung des grundlegenden Antriebsprogramms kommunizieren kann, und ein Interface 73 für jene Manipulatoreinheit vorgesehen, welche ein Signal vom Hauptsteuerabschnitt 71 empfängt und die Regelung der Manipulatoreinheiten 13,19, 27, 35, 39 und 49 ausführt.

Durch dieses Steuersystem werden Manipulatoreinheiten 13, 19, 27, 35, 39, 49 durch das Bildsignal J5 des Laser-Sensors 45 über das Interface 73 für die Manipulatoreinheiten, den Hauptsteuerabschnitt 71 und das Interface 69 für den visuellen Sensor gesteuert.

Außerdem steht der Energiesteuerabschnitt 63 in bidirektionaler Verbindung mit dem Hauptsteuerabschnitt 71. Auf diese Weise werden die Schweißbedingungen des Schweißbrenners 41 mit Hilfe der Programmdaten vom Hauptsteuerabschnitt 71 in geeigneter Weise gesteuert. Die Manipulatoreinheiten 13, 20 19, 27, 35, 39, 49 werden in Übereinstimmung mit den Energiebedingungen vom Energiesteuerabschnitt 63 über den Steuerabschnitt 71 und das Interface 73 für die Manipulatoreinheiten passend gesteuert.

Die mit der Steuervorrichtung 9 verbundene externe Programmiervorrichtung 65 ist eine Vorrichtung, wie eine CAD-Einheit, welche viele Arten von grundlegenden Programmen für den Schweißroboter 1 vorbereiten kann. Das externe Interface 67 dient für die Kommunikation mit einem CIM-System, welches die 25 Programme u.dgl. entwirft. Die grundlegenden Programme für die Manipulatoreinheit 13,19, 27, 35, 39, 49 können beispielsweise dem Hauptsteuerabschnitt 71 u.dgl. für die Steuervorrichtung 9 von einer der vorerwähnten Vorrichtungen 65 und 67 eingegeben werden.

Nachfolgend werden an Hand der Fig. 6 Einzelheiten der Konfiguration des Steuersystems 9 erläutert.

Der Hauptsteuerabschnitt 71 umfaßt einen Hauptspeicherabschnitt 75, einen Operationsinstruktionsab-30 schnitt 77, einen Interpolationsberechnungsabschnitt 79, einen Positionskorrekturabschnitt 81 für den Schweißbrenner, einen Positionskorrekturabschnitt 83 für den visuellen Sensor, einen Hauptkoordinatentransformationsabschnitt 85, einen Speicherabschnitt 87 für Positionsveränderungsdaten und einen Koordinatentransformationsabschnitt 89 für die Positionsveränderungsdaten.

Der Hauptspeicherabschnitt 75 speichert verschiedene Arten von erforderlichen Parametern für den 35 Schweißvorgang, wie beispielsweise Schweißbedingungsparameter (elektrische Spannung oder Stromstärke für die Lichtbogenschweißung), Positionierparameter und Beweguggsgeschwindigkeitsparameter für die Manipulatoreinheiten, Schweißgutdimensionsparameter und Schweißkonfigurationsparameter.

Der Operationsinstruktionsabschnitt 77 führt Tätigkeiten aus, wie nach dem Erhalten eines Programmes für den Schweißvorgang von der externen Programmiervorrichtung 65 Lesen eines spezifischen Parameters 40 aus dem Hauptspeicherabschnitt 75 entsprechend dem Programm, Senden des ausgelesenen Parameters zum Energiesteuerabschnitt 63, zum Interpolationsberechnungsabschnitt 79 oder zum Interface 69 für den in Betrieb befindlichen visuellen Sensor entsprechend der Art des Parameters. Insbesondere werden die Schweißbedingungen betreffende Parameter zum Energiesteuerabschnitt 63 gesendet und die Manipulatoreinheiten 13, 19, 27, 35, 39, 49 sowie den visuellen Sensor 45 betreffende Parameter werden zum 45 Interpolationsberechnungsabschnitt 79 und zum Interface 69 für den visuellen Sensor ausgesendet.

Der Interpolationsberechnungsabschnitt 79 erhält Positionierparameter für die Manipulatoreinheiten 13, 19, 27, 35, 39, 49 u.dgl. vom Operationsinstruktionsabschnitt 77 und führt lineare oder Kreis-Interpolationen für diese Parameter aus. Von den der linearen oder Kreis-Interpolation zu unterwerfenden Parametern werden diese Positionierparameter u.dgl. für die Manipulatoreinheiten 13, t9, 27, 35, 39, 49 zum Positrons-50 korrekturabschnitt 81 für den Schweißbrenner gesendet und die Positionierparameter für den visuellen Sensor 45 werden an den Pasitianskorrekturabschnitt 83 für den visuellen Sensor gesendet

Die eine Verlagerung des Schweißbrenners 41 gegenüber der vorgeschriebenen Position während des Schweißvorganges darstellenden Positionsveränderungsdaten werden, wie später noch näher erläutert werden wird, vom Interface 69 für den visuellen Sensor dem Positionskorrekturabschnitt 81 für den 55 Schweißbrenner über den Speicherabschnitt 87 für Positionsveränderungsdaten und den Koordinafientrans-formationsabschnitt 89 für Positionsveränderungsdaten zugeführt.

Somit werden die Parametereingaben vom Interpolationsberechnungsabschnitt 79 im Positionskorrekturabschnitt 81 für den Schweißbrenner durch vom Interface 69 für den visuellen Sensor eingegebene 6

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Positionsveränderungsdaten für den Schweißbrenner korrigiert. Wenn beispielsweise der vom Interpolationsberechnungsabschnitt 79 eingegebene Positionierparameter für den Schweißbrenner gegenüber der tatsächlichen Schweißlinie verlagert ist, dann wird der Positionierparameter korrigiert, damit er mit der Schweißlinie übereinstimmt. Der Positionierparameter, welcher die Übereinstimmung des Schweißbrenners 41 mit der Schweißlinie herstellt, wird vom Positionskorrekturabschnitt 81 für den Schweißbrenner ausgegeben.

Die Positionierparameter für die Manipulatoreinheiten 13, 19, 27, 35, 39, 49 werden ihrerseits von den absoluten Koordinaten durch den Hauptkoordinatentransformationsabschnitt 85 in die relativen Koordinaten umgewandelt.

Anderseits werden die eine Verlagerung von der vorgeschriebenen Position für den Laser-Sensor 45 anzeigenden Positionsveränderungsdaten unmittelbar vom Interface 69 für den visuellen Sensor dem Positionskorrekturabschnitt 83 für den visuellen Sensor eingegeben. Dann wird ein Positionierparameter für den visuellen Sensor 45 vom Interpolationsberechnungsabschnitt 79 im Positionskorrekturabschnitt 83 für den visuellen Sensor durch die Verlagerungsdaten für den visuellen Sensor 45 korrigiert. Wenn beispielsweise die Position des visuellen Sensors 45 gegenüber seiner optimalen Überwachungsposition verlagert ist, wird der Positionierparameter korrigiert, so daß der visuelle Sensor in diese Überwachungsposition bewegt wird. Der korrigierte Parameter wird dann dem Interface 73 für die Manipulatoreinheiten übermittelt.

Das Interface 73 für die Manipulatoreinheiten umfaßt einen Mikrointerpolationsabschnitt 91 und einen Antriebsabschnitt 93 für die Manipulatoreinheiten.

Der Mikrointerpolations-Berechnungsabschnitt 91 führt weitere Mikrointerpolationsberechnungen für den Parameter von dem Hauptkoordinatentransformationsabschnitt 85 des Hauptsteuerabschnittes 71 aus.

Der Antriebsabschnitt 93 für die Manipulatoreinheiten empfängt die Parameter von dem Mikrointerpola-tions-Berechnungsabschnitt 91 und dem Positionskorrekturabschnitt 83 für den visuellen Sensor im Hauptsteuerabschnitt 71 und bewirkt eine Regelung der Position, der Geschwindigkeit u.dgl. der Manipulatoreinheiten 13, 19, 27, 35, 39, 49 mittels eines Instruktionssignals 95a und eines Detektorsignals 95b.

Das Interface 69 für den visuellen Sensor dient zum Senden der Positionsveränderungsdaten für den Schweißbrenner 41 und den Laser-Sensor 45 an den Hauptsteuerabschnitt 71 durch Verarbeiten eines Signals vom Laser-Sensor 45. Das Interface 69 für den visuellen Sensor umfaßt einen Bildverarbeitungsabschnitt 99, einen Schweißlinienpositionsveränderungs-Berechnungsabschnitt 101 und einen Kopfelementpo-sitionsveränderungs-Berechnungsabschnitt 103.

Der Bi Id Verarbeitungsabschnitt 99 berechnet die tatsächlichen Positionskoordinaten der Schweißlinie auf Grund eines Bildsignals vom Laser-Sensor 45.

Der Schweißlinienpositionsverlagerungs-Berechnungsabschnitt 101 ist mit dem Bildverarbeitungsabschnitt 99 und dem Operationsinstruktionsabschnitt77 im Hauptsteuerabschnitt 71 verbunden. Somit wird die grundlegende Schweißlinie von dem Operationsinstruktionsabschnitt 77 mit der tatsächlichen Schweißlinie von dem Bildverarbeitungsabschnitt 99 verglichen und die Positionsveränderung zwischen den beiden Linien wird auf Grund des Ergebnisses dieses Vergleiches berechnet.

Der Kopfelementpositionsveränderungs-Berechnungsabschnitt 103 berechnet die Positionsveränderung zwischen der tatsächlichen Schweißlinie und dem Kopfelement des Kopfabschnittes 7, wie dem Schweißbrenner 41 und dem visuellen Sensor 45, auf Grund eines Signals vom Schweißlinienpositionsverände-rungs-Berechnungsabschnitt 101.

Insbesondere dann, wenn, wie beispielsweise in Fig. 7 gezeigt, das Werkstück W1 und das Werkstück W2 entlang der Achse S-S miteinander verschweißt werden, werden die Intervalle Δυ, Δν zwischen der Achse S-S und der Spitze des Schweißbrenners 41 berechnet; der Verlagerungswinkel Δγ des visuellen Sensors 45 gegenüber der Achse S-S wird berechnet. Hiebei ist Δυ das Intervall zwischen dem Schnittpunkt der Verlängerung der Achse E mit den Werkstücken W1 und W2 und der Spitze des Schweißbrenners. Δν ist das Intervall zwischen der Achse S-S und dem vorerwähnten Schnittpunkt, gemessen senkrecht zur Achse S-S. Δ7 ist der Drehwinkel des visuellen Sensors 45, gemessen von der ebenen Fläche durch die Achse S-S in einer Drehfläche rund um die Achse E.

Von den Positionsveränderungsdaten Au, Δν und Δγ werden die dem Schweißbrenner 41 zugeordneten Positionsveränderurrgsdaten Au und Av im Positionsveränderungsdatenspeicherabschnitt 87 des Hauptsteuerabschnittes 71 gespeichert

Der Positionsveränderungsdatenspeicherabschnitt 87 umfaßt eine Mehrzahl von Zellen, welche zu der tatsächlichen Bewegung des Schweißbrenners 41 entsprechenden Zeitpunkten passende gespeicherte Daten ausgeben. Wenn somit die Verlagerungsdaten Au und Δν einmal im Positionsveränderungsdatenabschnitt 87 gespeichert sind, werden sie zu vorbestimmten Zeitpunkten an einen Positionsveränderungsda-ten-Koordinatentransformationsabschnitt 89 übertragen. 7

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Der Positionsveränderungsdaten-Koordinatentransformationsabschnitt 89 transformiert Daten, die durch dem zu schweißenden Material zugehörige Koordinatenwerte repräsentiert sind, in Daten, die durch dem Kopfabschnitt 7 zugehörige Koordinaten repräsentiert sind. Somit werden die Positionsveränderungsdaten, die durch dem zu schweißenden Material zugehörige Koordinatenwerte repräsentiert sind, durch den Positionsveränderungsdaten-Koordinatentransformationsabschnitt 89 in Positionsveränderungsdaten transformiert, die durch dem Kopfabschnitt 7 zugehörige Koordinatenwerte repräsentiert sind, und werden dem Positionskorrekturabschnitt 81 für den Schweißbrenner zugeführt.

Dann werden, wie bereits erläutert, die Positionierparameter für die Manipulatoreinheiten 13, 19, 27, 35, 39, 49 von den Positionsveränderungsdaten im Positionskorrekturabschnitt 81 für den Schweißbrenner revidiert.

Anderseits werden die dem visuellen Sensor 45 zugehörigen Positionsveränderungsdaten Ay dem Positionskorrekturabschnitt 83 für den visuellen Sensor zum Revidieren der Positionierparameter für den visuellen Sensor 45 unmittelbar von einem Kopfelementpositionsveränderungs-Berechnungsabschnitt 103 eingegeben.

Bei dieser Anordnung wird das von der externen Programmvorrichtung 65 oder dem externen Interface 67 eingegebene Schweißoperationsprogramm zuerst, beispielsweise im Hauptspeicherabschnitt 75 des Hauptsteuerabschnittes 71, gespeichert.

Nach dem Einsetzen des Schweißvorganges werden die auf dem eingegebenen Programm beruhenden vorgeschriebenen Schweißoperationsparameter über den Interpolationsberechnungsabschnitt 79, den Positionskorrekturabschnitt 81 für den Schweißbrenner, den Positionskorrekturabschnitt 83 für den visuellen Sensor, den Hauptparameter-Koordinatentransformationsabschnitt 85 und den Mikrointerpolations-Berech-nungsabschnitt 91 an den Antriebsabschnitt 93 für die Manipulatoreinheiten übertragen. Von diesen Parametern werden die vorgeschriebenen Parameter unmittelbar an den Energiesteuerabschnitt 63 oder an den Schweißlinienpositionsveränderungs-Berechnungsabschnitt 101 übertragen. Darauf werden die Manipulatoreinheiten 13, 19, 27, 35, 39, 49 entsprechend den Schweißoperationsparametern passend angetrieben und mit dem Schweißbrenner 41 wird die gewünschte Schweißung ausgeführt.

Anderseits wird der Schweißvorgang vom visuellen Sensor 45 überwacht; dies bedeutet, daß die Positionsveränderungsdaten Au, Δν und Δ7 für den Schweißbrenner 41 und den visuellen Sensor 45 im Kopfelementpositionsveränderungs-Berechnungsabschnitt 103 über den Bildverarbeitungsabschnitt 99 und den Schweißlinienpositionsveränderungs-Berechnungsabschnitt 101 berechnet werden.

Wenn von diesen Positionsveränderungsdaten die Positionsveränderungsdaten Δυ und Δν für den Schweißbrenner dem Positionskorrekturabschnitt 81 für den Schweißbrenner über den Positionsveränderungsdatenspeicherabschnitt 87 und den Positionsveränderungsdaten-Koordinatentransformationsabschnitt 89 eingegeben werden, werden die Positionsparameter für den Schweißbrenner 41 im Korrekturabschnitt 81 passend korrigiert.

Wenn ferner die Positionsveränderungsdaten (Δγ) für den visuellen Sensor 45 dem Positionskorrekturabschnitt 83 für den visuellen Sensor eingegeben werden, dann werden die Positionsparameter für den visuellen Sensor 45 passend korrigiert.

Mit dem beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Schweißoperationsparameter, wie Positionsparameter für den Schweißbrenner und Positionsparameter für den visuellen Sensor, durch Korrekturdaten vom visuellen Sensor 45 ständig korrigiert, so daß der Schweißbrenner 41 kontinuierlich gesteuert und entlang der tatsächlichen Schweißlinie bewegt wird. Daher kann der Schweißvorgang mit einer Positioniergenauigkeit in der Größenordnung von 0,1 mm ausgeführt werden.

Da der Laser-Sensor 45 mit der konzentrisch am Schweißbrenner 41 angeordneten Scheibe 43 fest verbunden ist, kann er zum Überwachen der Relativlage zwischen dem Schweißbrenner 41 und der Schweißlinie durch passendes Verdrehen der Scheibe 43 in eine optimale Steilung gebracht werden, auch wenn der Schweißbrenner 41 gegenüber dem zu schweißenden Material unterschiedliche Orientierungen einnimmt.

Da die grundlegenden Positionsparameter des Schweißbrenners 41 mittels eines Korrektursignals vom Laser-Sensor 45 korrigiert werden, wird es ermöglicht den Schweißbrenner 41 genau auf die Schweißlinie auszurichten und eine genaue Schweißarbeit auszuführen, auch wenn die grundlegenden Positionierparameter nicht übermäßig genau vorgegeben sind. Somit braucht das grundlegende Programm für die Bewegung nicht besonders genau angegeben zu werden und es ist nicht erforderlich, das Programm an der tatsächlichen Arbeitsstelle auszuarbeiten (d.h. durch Lehren bzw. Lernen), sondern es kann mit Hilfe von CAD od.dgl. ausgearbeitet werden.

Da die Positionierparameter für den Schweißbrenner 41 durch ein Korrektursignal vom Laser-Sensor 45 korrigiert werden, ist es möglich, den Schweißbrenner 41 auch dann mit hoher Genauigkeit zu positionieren, wenn die Arbeitsgenauigkeit der Arme 11,17 und 23 nicht hinreichend präzise ist. Es ist zu bemerken, daß 8

AT 398 050 B es unter Berücksichtigung dieser Umstände möglich ist, die Herstellungskosten der Arme 11, 17 und 23 u.dgl. herabzusetzen.

Eine Bewegung aufwärts und abwärts, nach links und nach rechts sowie vorwärts und rückwärts des Kopfteiles 7 lassen sich durch Betätigen der ersten, zweiten und dritten Manipulatoreinheit 13, 19 bzw. 27 ausführen, die Ausrichtung des Schweißbrenners 41 läßt sich durch Betätigen der vierten und der fünften Manipulatoreinheit 35 bzw. 39 ausführen und die Stellung des Laser-Sensors 45 kann durch Betätigen der sechsten Manipulatoreinheit 49 geändert werden. Die Bewegung eines jeden Teiles kann durch voneinander unabhängiges Betätigen von einem jeden dieser Teile zugeordneten Vorrichtungen erzielt werden, so daß es möglich ist, das Programm zum Bewegen eines jeden dieser Teile zu vereinfachen.

An Hand der Fig. 8 und 9 wird ein anderes Ausführungsbeispiel des Kopfabschnittes des Elektro-schweißroboters beschrieben.

Das zweite Ausführungsbeispiel des Kopfabschnittes 105 ist in Fig. 8 dargestellt. Der Unterschied zwischen dem Kopfabschnitt 105 und der vorerwähnten, in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform besteht darin, daß der um eine Achse Z am unteren Endabschnitt des säulenartigen Armes 23 frei drehbar angeordnete Teil 107 anstelle der Form eines umgekehrten L eine zylindrische Gestalt aufweist. Es ist zu bemerken, daß beim vorliegenden Ausführungsbeispiel der zylindrische Teil 107 konzentrisch mit dem säulenförmigen Arm 23 liegt.

Der vorerwähnte Block 37 ist am zylindrischen Teil 107 um eine zu der Achse Z senkrechte, vom zylindrischen Teil 107 abstehende Achse D frei drehbar angeordnet.

Folglich schneidet die Achse E dieses Ausführungsbeispiels die Achse D nicht im Schnittpunkt H der Achsen D und Z, sondern an einem Punkt P, der von dem Schnittpunkt H in einem Abstand liegt.

Das dritte Ausführungsbeispiel 109 des Kopfabschnittes ist in Fig. 9 gezeigt. Die Unterschiede zwischen dem in Fig. 9 gezeigten Kopfabschnitt 109 gegenüber demjenigen des in Fig. 3 gezeigten ersten Ausführungsbeispiels sind die folgenden: (1) Daß anstelle der Bereitstellung eines Schweißbrenners 41, welcher den Block 37 selbst durchsetzt, ein erster Koaxialbauteil 111 und ein zweiter Koaxialbauteil 113 im Block 37 vorgesehen sind, ein hornförmiger Bauteil 115 sich vom zweiten Koaxialbauteil 113 in einer zu der Achse E senkrechten Richtung erstreckt und der Schweißbrenner 41 vom hornförmigen Bauteil 115, diesen durchdringend, gehalten ist, und daß (2) ein Laser-Sensor 45 nicht vorgesehen ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Spitze des Schweißbrenners 41 um die Achse E drehbar. Der Kopfabschnitt 109 dieser Ausführungsform ist vorzugsweise bei einem Elektroschweißroboter verwendbar, bei welchem von zuzusetzendem Schweißmaterial Gebrauch gemacht wird.

Es ist zu bemerken, daß bei den Ausführungsbeispielen 105 und 109 des Kopfabschnittes einige der Drehachsen einander senkrecht schneiden. Dadurch läßt sich ein Teil der Richtungspositionierung der Bauteile,wie des Schweißbrenners und des daran angeordneten visuellen Sensors, voneinander unabhängig programmieren, wodurch sich die Programmierarbeit vereinfacht.

An Hand der Fig. 10 und 11 wird ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Elektro-schweißroboters erläutert. Zwischen dem ersten Ausführungsbeispiel und dem zweiten Ausführungsbeispiel bestehen folgende Unterschiede. (1) Der erste waagrechte Arm ist nicht unmittelbar am Gestell angeordnet, sondern es ist seitlich am tischartigen Gestell 3 eine Führungssäule 117 angebracht, an welcher ein höhenverstellbarer Support 119 angeordnet ist, und an diesem Support 119 ist ein dem ersten Arm des ersten Ausführungsbeispiels entsprechender erster waagrechter Arm 11 mittels der ersten Manipuiatoreinheit 13 befestigt. Zum Heben und Senken des Supports 119 ist an der Führungssäule 117 eine siebente Manipulatoreinheit 121 vorgesehen. (2) Der erste waagrechte Arm 11 trägt einen L-fÖrmigen Arm 123, der mittels einer zweiten Manipulatoreinheit 19 um die Achse B frei drehbar ist und dessen Endabschnitt abwärts ragt; ein dem Kopfabschnitt des ersten Ausführungsbeispiels entsprechender Kopfabschnitt 7 ist am freien Ende des L-förmigen Armes befestigt. (3) An einer mit dem Gestell 3 einstückig ausgebildeten Grundplatte 125 sitzt eine Tragplatte 127, die beispielsweise um eine Achse L innerhalb eines Winkelbereiches von 90* frei drehbar ist

Beim zweiten Ausführungsbeispiel ist es möglich, durch höhere Ausbildung der Führungssäule 117 die Hubhöhe des Supports 119 zu vergrößern. Dadurch wird der Schweißbereich in lotrechter Richtung erweitert wie dies aus Fig. 10 ersichtlich ist

Außerdem können miteinander zu verschweißende Teile 130a und t3Gb, die innerhalb eines größeren Bereiches angeordnet sind, in einfacher Weise in einen zugänglichen Bereich 129 der Arme 11 und 13 gebracht werden, indem, wie in Fig. 11 gezeigt, die Tragplatte 127 verdreht wird. Auf diese Weise können die miteinander zu verschweißenden Teile zugeführt und abgeführt werden, ohne die Dauer der Schweißarbeit wesentlich zu beeinflussen. 9

Claims

AT 398 050 B An Hand der Fig. 12 wird ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Elektroschweißrobo-ters erläutert. Das dritte Ausführungsbeispiel des Schweißroboters 131 unterscheidet sich in folgenden Punkten vom zweiten Ausführungsbeispiel des Schweißroboters 116. 5 (1) Das innere Ende des zweiten waagrechten Armes 17 ist am Endabschnitt des ersten waagrechten Armes 11 auf einer anderen Höhe um eine Achse B frei drehbar angebracht. (2) Ein L-förmiger Arm 137 mit einem kurzen waagrechten Schenkel 135 ist am Endabschnitt des zweiten waagrechten Armes 17 über eine achte Manipulatoreinheit 133 um eine Achse Z frei drehbar angeordnet. io (3) Der Schweißbrenner 41 eines Kopfabschnitt 139 ist um zwei Achsen E und D frei drehbar angebracht. Um bei diesem Ausführungsbeispiel die Ausrichtung des Schweißbrenners 41 in einer waagrechten Ebene zu verändern, ohne die Richtungen vorwärts und rückwärts sowie links und rechts des Kopfteiles 139 zu verändern, braucht lediglich der L-förmige Arm 137 mittels der achten Manipulatoreinheit 133 um die Achse Z verdreht zu werden. Weiters ist es bei diesem Ausführungsbeispiel möglich, den zweiten iS waagrechten Arm 17 um die Achse B mittels der zweiten Manipulatoreinheit 19 innerhalb eines Bereiches von 360* zu verdrehen. Somit wird durch das dritte Ausführungsbeispiel die Möglichkeit geboten, den mit den Armen 11 und 17 zugänglichen Bereich zu erweitern, ohne im Vergleich zum zweiten Ausführungsbeispiel die Funktion des Kopfabschnittes zu beeinträchtigen. 20 An Hand der Fig. 13 wird ein viertes Ausführungsbeispiel des Schweißroboters 141 erläutert. Das vierte Ausführungsbeispiel des Schweißroboters 141 unterscheidet sich vom dritten Ausführungsbeispiel in folgenden Punkten. Das Gestell 143 ist in Vorwärts/Rückwärts-Richtung, d.h. in Richtung senkrecht zur Zeichnungsebene, langgestreckt ausgebildet, wobei am Gestell 143 eine sich in Vorwärts/Rückwärts-Richtung erstreckende Führung 145 angebracht ist, entlang welcher ein Schlitten 147 in Vorwärts/Rückwärts-Richtung 25 verschiebbar angeordnet ist, wobei am Schlitten 147 ein erster waagrechter Arm 149 in lotrechter Richtung verschiebbar angeordnet ist. Zum Verschieben des Schlittens 147 in Vorwärts/Rückwärts-Richtung dient eine am Gestell 143 vorgesehene Manipulatoreinheit. Beim vierten Ausführungsbeispiel ist es möglich, den Zugangsbereich des Armes in Vor-30 wärts/Rückwärts-Richtung zu erweitern. Wenngleich die Erfindung an Hand bevorzugter Ausführungsbeispiele erläutert wurde, ist es klar, daß verschiedene Abänderungen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Patentansprüche 35 1. Schweißroboter zum Schweißen eines Werkstückes, gekennzeichnet durch: - ein Gestell (3), - eine auf dem Gestell (3) angeordnete Armanordnung (5) mit einem innerhalb eines vorbestimmten Bereiches relativ zum Gestell (3) frei bewegbaren Endabschnitt (7), wobei die Armanordnung (5) 40 einen ersten waagrechten Arm (11), dessen Basisendabschnitt frei drehbar am Gestell (3) gelagert ist, einen zweiten waagrechten Arm (17), dessen Basisendabschnitt frei drehbar am ersten waagrechten Arm (11) gelagert ist, und einen säulenförmigen Arm (23) umfaßt, welcher mit dem Oberende des zweiten waagrechten Armes (17) verbunden ist; - einen Schweißbrenner (41), welcher frei rotierbar um wenigstens eine Achse (Z.E.D) am Endab- 45 schnitt (7) der Armanordnung (5) angeordnet ist; - eine am Endabschnitt (7) der Armanordnung (5) angeordnete Detektorvorrichtung (45,47) zum Feststellen der Relativlage des Schweißbrenners (41) relativ zum Werkstück (W), wobei die Detektorvorrichtung (45,47) am Endabschnitt (7) um die Achse (E) des Schweißbrenners (41) drehbar angeordnet ist; und so - eine Steuervorrichtung (9,13,15,19,21,27.29,35,39,49) zum Steuern der Bewegung der Armanord nung (5) relativ zum Gestell (3) und der Drehung des Schweißbrenners (41) relativ zum Endabschnitt (7) der Armanordnung (5) auf Grund eines Signals der Detektorvarrichtung (45,47).
2. Schweißroboter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der säulenförmige Arm (23) frei 55 höhenverstellbar am äußeren Ende des zweiten waagrechten Armes (17) angeordnet ist
3. Schweißroboter zum Schweißen eines Werkstückes, gekennzeichnet durch: - ein Gestell (3); 10 AT 398 050 B - eine auf dem Gestell (3) angebrachte Armanordnung (5) mit einem innerhalb eines vorbestimmten Bereiches bezüglich des Gestells (3) frei bewegbaren Endabschnitt, wobei die Armanordnung (5) einen am Gestell (3) frei höhenverstellbar angeordneten Hubteil (119), einen waagrechten Arm (11), dessen Basisendbereich frei drehbar am Hubteil (119) gelagert ist, und einen umgekehrt L-förmigen Arm (123) umfaßt, dessen Basisendbereich frei drehbar am ersten horizontalen Arm (11) gelagert ist und dessen Endabschnitt, an welchem er gelagert ist, abwärts gerichtet ist; - einen Schweißbrenner (41), welcher frei rotierbar um wenigstens eine Achse (Z,E,D) am Endabschnitt (7) der Armanordnung (5) angeordnet ist; - eine am Endabschnitt (7) der Armanordnung (5) angeordnete Detektorvorrichtung (45,47) zum Feststellen der Relativlage des Schweißbrenners (41) relativ zum Werkstuck (W), wobei die Detektorvorrichtung (45,47) am Endabschnitt (7) um die Achse (E) des Schweißbrenners (41) drehbar angeordnet ist; und - eine Steuervorrichtung (9,13,15,19,21,27.29,35,39,49) zum Steuern der Bewegung der Armanordnung (5) relativ zum Gestell (3) und der Drehung des Schweißbrenners (41) relativ zum Endabschnitt (7) der Armanordnung (5) auf Grund eines Signals der Detektorvorrichtung (45,47).
4. Schweißroboter zum Schweißen eines Werkstückes, gekennzeichnet durch: - ein Gestell (3); - eine auf dem Gestell (3) angebrachte Armanordnung (5) mit einem innerhalb eines vorbestimmten Bereiches bezüglich des Gestells (3) frei bewegbaren Endabschnitt (139), wobei die Armanordnung (5) einen am Gestell (3) frei höhenverstellbar angebrachten Hubteil (119), einen ersten waagrechten Arm (11), dessen Basisendabschnitt frei drehbar am Hubteil (119) gelagert ist, einen zweiten waagrechten Arm (17), dessen Basisendabschnitt frei drehbar am ersten waagrechten Arm (11) gelagert ist, und einen umgekehrt L-förmigen Arm (137) mit einem kurzen waagrechten Abschnitt (135) umfaßt, dessen Basisendabschnitt frei drehbar am Endabschnitt des zweiten waagrechten Armes (17) gelagert ist und dessen Endabschnitt, an welchem er gelagert ist, abwärts ragt; - einen Schweißbrenner (41), welcher frei rotierbar um wenigstens eine Achse (Z,E,D) am Endabschnitt (7) der Armanordnung (5) angeordnet ist; - eine am Endabschnitt (7) der Armanordnung (5) angeordnete Detektorvorrichtung (45,47) zum Feststellen der Relativlage des Schweißbrenners (41) relativ zum Werkstück (W), wobei die Detektorvorrichtung (45,47) am Endabschnitt (7) um die Achse (E) des Schweißbrenners (41) drehbar angeordnet ist; und - eine Steuervorrichtung (9,13,15,19,21,27,29,35,39,49) zum Steuern der Bewegung der Armanordnung (5) relativ zum Gestell (3) und der Drehung des Schweißbrenners (41) relativ zum Endabschnitt (7) der Armanordnung (5) auf Grund eines Signals der Detektorvorrichtung (45,47).
5. Schweißroboter zum Schweißen eines Werkstückes, gekennzeichnet durch: - ein Gestell (143); - eine auf dem Gestell (143) angebrachte Armanordnung (5) mit einem innerhalb eines vorbestimmten Bereiches bezüglich des Gestells (143) frei bewegbaren Endabschnitt (139), wobei die Armanordnung einen am Gestell (143) in einer vorbestimmten waagrechten Richtung frei verschiebbar angebrachten Schlitten (145,147), einen ersten waagrechten Arm (149), dessen Basisendabschnitt frei höhenverstellbar am Schlitten (145,147) angeordnet ist, einen zweiten waagrechten Arm (117), dessen Basisendabschnitt frei rotierbar am ersten horizontalen Arm (149) gelagert ist, und einen umgekehrt L-förmigen Arm (137) mit einem kurzen waagrechten Abschnitt (135) umfaßt, dessen Basisendabschnitt frei rotierbar am Endabschnitt des zweiten horizontalen Armes gelagert ist und dessen Endabschnitt, an welchem er gelagert ist, abwärts ragt; - einen Schweißbrenner (41), welcher frei rotierbar um wenigstens eine Achse (Z.E.D) am Endabschnitt (7) der Armanordnung (5) angeordnet ist; - eine am Endabschnitt (7) der Armanordnung (5) angeardnete Detektarvorrichturrg (45,47) zum Feststellen der Relativfage des Schweißbrenners (4t) relativ zum Werkstück (W), wobei die Detektorvorrichtung (45,47) am Endabschnitt (7) um die Achse (E) des Schweißbrenners (41) drehbar angeordnet ist; und - eine Steuervorrichtung (9,13,15,19,21,27,29,35,39,49) zum Steuern der Bewegung der Armanordnung (5) relativ zum Gestell (3) und der Drehung des Schweißbrenners (41) relativ zum Endabschnitt (7) der Armanordnung (5) auf Grund eines Signals der Detektorvorrichtung (45,47). 11 AT 398 050 B
6. Schweißroboter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Roboter einen frei drehbaren Bauteil (37) umfaßt, welcher am Endabschnitt (7,139) der Armanordnung (5) gelagert ist und um eine bestimmte Achse (D) am Endabschnitt (7,139) der Armanordnung (5) durch ein drehbares Element (31) verdrehbar ist, um um die Achse (D) des Endabschnittes (7,139) der Armanordnung (5) 5 verdrehbar zu sein.
7. Schweißroboter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorvorrichtung (45,47) ebenfalls am drehbaren Bauteil (37) angeordnet ist, an welchem der Schweißbrenner (41) befestigt ist. io
8. Schweißroboter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Roboter (1,116,131,141) ein weiteres frei drehbares Element (33) aufweist, welches am Endabschnitt (7,139) der Armanordnung (5) gelagert ist und um eine weitere Achse (Z) drehbar ist, welche sich normal auf die erste Achse (D) erstreckt, und daß das rotierbare Element (37) am Endabschnitt (7,139) der Armanordnung (5) über das weitere rotierbare Element (33) gelagert ist. 15
9. Schweißroboter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die bestimmte Achse (D) und die andere Achse (Z) einander schneiden.
10. Schweißroboter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Roboter 20 (1,116,131,141) eine Übergabevorrichtung (127) zum Bewegen des Werkstückes (W) zum und vom Zugriffbereich (129) des Endabschnittes (7) der Armanordnung (5) umfaßt.
11. Schweißroboter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Roboter (1.116.131.141) einen Speicher (75) zum Speichern von Informationen einer externen Programmiervor-25 richtung (65) aufweist.
12. Schweißroboter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Roboter (1.116.131.141) eine Energiesteuervorrichtung (63) zum Steuern der Schweißbedingungen des Schweißbrenners (41) auf Grund der Informationen über die Schweißbedingungen umfaßt, welche von 30 der Steuervorrichtung (9) für den Antrieb der Manipulatoreinheiten (13,19,27,35,39,49) geliefert werden, und daß die Energiesteuervorrichtung (63) die Informationen über die Istwerte der Schweißbedingungen an die Steuervorrichtung (9) für den Antrieb der Manipulatoreinheiten (13,19,27,35,39,49) liefert.
13. Schweißroboter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißbren- 35 ner (41) um drei einander schneidende Achsen frei drehbar ist.
14. Schweißroboter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse (E) des Schweißbrenners (41) jede der beiden anderen Drehachsen (D,Z) des Schweißbrenners (41) in einem vom Schnittpunkt (H) der beiden anderen Drehachsen (D,Z) verschiedenen Punkt schneidet. 40 Hiezu 11 Blatt Zeichnungen 45 50 12 55