AT406244B - Vorrichtung zum schneiden von fasen - Google Patents

Description

AT 406 244 B

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schneiden von Fasen mit einem thermischen Schneidwerkzeug, das relativ zu einer Auflageflache für ein Werkstück an einem Schneidkopf um mehrere Achsen verstellbar befestigt ist.

Die Anforderungen der robotergestützten Fertigung von Komponenten, insbesondere des Großmaschinenbaus, machen eine möglichst optimale Vorbereitung der Werkstücke wichtig. Erst wenn in der Vorfertigung enge Toleranzen eingehalten werden können, können für das Schweißen Roboteranlagen erfolgreich und wirtschaftlich eingesetzt werden.

Insbesondere bei der Vorbereitung von Schweißnähten an dickwandigen (Blech-)Teilen, beispielsweise Rahmen für Bagger auf bauten, bedarf das Schneiden der Fasen an den durch Schweißen miteinander zu verbindenden Rändern von Werkstücken besonderes Augenmerk.

Die DE 27 15 465 A zeigt eine Brennschneidmaschine, deren Schneidbrenner an einer horizontalen Traverse verdreh- und verschiebbar gelagert ist. Die Traverse ist ihrerseits an einer lotrechten, verdrehbaren Säule lotrecht verschiebbar angeordnet. So kann der Schneidbrenner in drei Richtungen bewegt werden. Auch der Einschnittwinkel kann bei dem bekannten Schneidbrenner verstellt werden. Das Schneiden von Fasen ist in der DE 27 15 465 A nicht erwähnt.

Roboter für Schweißautomaten mit Schweißwerkzeugen, die entlang einem horizontalen Balken verschiebbar sind, und die vom Balken nach unten weisend abstehen, sind aus der AT 381 056 B und der DE 35 13 056 A bekannt.

Aus der DD 205 358 A und der DD 255 104 A sind parallelogrammartige Halterungen für Schweißköpfe bekannt. Bei diesen bekannten Konstruktionen ist der Schweißkopf an dem Parallelogramm-Träger von einer unteren Ecke des Parallelogramm-Trägers nach außen abstehend angeordnet.

Auch bei der EP 0 110 379 A wird der Schweißkopf an einem parallelogrammartigen Träger, von diesem nach außen abstehend, gehalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung anzugeben, mit der Fasen mit Hilfe von thermischen Schneidwerkzeugen problemlos geschnitten werden können.

Erflndungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Schneidwerkzeug über eine als Parallelogrammsystem ausgebildete Halterung am Schneidkopf befestigt ist, dass drei Ecken des Parallelogrammsystems durch Gelenke zwischen den einzelnen Teilen des Parallelogrammsystems gebildet sind und dass die vierte Ecke des Parallelogrammsystems durch die Spitze des Schneidwerkzeuges gebildet ist.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein Fasenschneider mit einem thermischen Schneidwerkzeug zur Verfügung gestellt, der auf einem portalförmigen Dreiachsschlittensystem aufgebaut sein kann. Gemeinsam mit einer anwendungsorientierten Steuerung und den entsprechenden Sensoren kann mit der erflndungsgemäßen Vorrichtung eine sehr genaue und das Schweißen erleichternde Vorbereitung der Schweißnaht durch Fasen erzielt werden. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, eine Steghöhengenauigkeit von besser als ± 0,5 mm zu erzielen.

Die erfmdungsgemäße Vorrichtung erlaubt es, mit sensorgestützten Schneidsystemen zu arbeiten, um im Zuge der Schweißnahtvorbereitung Fasen zu schneiden. Durch sensorgestützte Schneidsysteme kann die Mechanik und die Steuerung beim Anfasen ebener Bleche optimiert werden.

Die erfindungsgemäße Konstruktion des Schneidkopfes erlaubt insbesondere ein Anfasen von ebenen Blechen mit beliebigem, auch veränderbarem Fasenwinkel an geraden und gekrümmten Rändern, wobei sowohl Oberfasen, Unterfasen, Innenfasen und Außenfasen (einschl. Kombinationen, wie Innen-Unten-Fasen) herstellbar sind.

Der Schneidkopf weist bei der Erfindung zwei voneinander unabhängige Achsen auf, nämlich eine Werkzeug-Kippachse, die von der als Parallelogrammsystem ausgebildeten Halterung gebildet wird, und eine Schneidkopfdrehachse. Auf diese Weise können beliebige Schneidwinkel für jede Schneidrichtung über die Parallelogramm-Halterung eingestellt werden, wogegen Horizontalbewegungen vornehmlich von den Linearachsen des Schneidkopfes ausgeführt werden.

Das Schneidwerkzeug bzw. dessen Düse kann gekrümmt ausgebildet sein, so daß auch das Herstellen von an der Unterseite liegenden Fasen (Unterfasen) auch in kreisförmigen Ausschnitten (Innen-Unten-Fasen) mit kleinem Durchmesser möglich ist, weil die Werkzeugstörkontur durch den bereits vorhandenen Fasenwinkel bei senkrechtem Brenner eingehalten wird. 2

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Da bei der erfindungsgemäß vorgesehenen, als Parallelogrammsystem ausgebildeten Halterung drei Gelenke, über welche das Schneidwerkzeug am letzten Arm des Parallelogrammsystems verschwenkbar gelagert sind, nur gemeinsam verstellbar sind, ergibt sich eine genaue Positionierung der Spitze des Schneidwerkzeuges, die auch beim Verstellen der Halterung beibehalten bleibt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Halterung einen am Schneidkopf um eine Achse verdrehbar gelagerten ersten Arm, ein Mittelstück, das am ersten Arm über das erste Gelenk verschwenkbar befestigt ist, und einen zweiten Arm, der zum ersten Arm parallel ausgerichtet ist, der am Mittelstück um das zweite Gelenk verschwenkbar befestigt ist, und der über das dritte Gelenk das Schneidwerkzeug trägt, auf weist. Diese Ausführungsform ergibt eine kompakte und stabile Konstruktion der Halterung.

Wenn gemäß einem Vorschlag der Erfindung vorgesehen ist, daß die Spitze des Schneidwerkzeuges in der Achse liegt, um welche der erste Arm der Halterung für das Schneidwerkzeug am Schneidkopf verdrehbar ist, dann bleibt die Position der Spitze des Schneidwerkzeuges auch beim Drehen des Schneidkopfes erhalten.

Die Erfindung hat auch den Vorteil, dass sie mit einer Software für thermische Schneidaufgaben kombiniert werden kann.

Diese bevorzugte Software ist für eine besonders einfache Erstellung von Arbeitsprogrammen zum Fasenschneiden an ebenen Blechen optimiert. Dabei berechnet die Steuerung alle Stellungen der Achsen des Schneidsystems aus den durch Teach-In oder Off-Line bestimmten Werkstückkonturen und den numerisch dazu angegebenen Fasenparametem (Fasenwinkel und Steghöhe bzw. Fasenbreite und Fasentiefe) unter Berücksichtigung der programmierten Blechdicke sowie der Werkzeug-, insbesondere brennerspezifischen Parameter (Schnittfugenbreite).

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung, in welcher auf die Zeichnungen Bezug genommen wird. Es zeigt:

Fig. 1 in Schrägansicht eine Vorrichtung zum Schneiden von Fasen mit Hilfe eines beispielsweise als Plasma- oder Autogenschneidbrenner ausgebildeten, thermischen Schneidwerkzeuges, Fig.2 in schematisierter Darstellung den Schneidkopf der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schneiden von Fasen und Fig. 3 eine Ausführungsform eines Schneidkopfes.

Eine in Gesamtansicht in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung zum Schneiden von Fasen gemäß der Erfindung besteht aus einem Auflagetisch 1 und einem Schneidkopf 2, der von einem Portal 3 getragen wird.

Der Auflagetisch 1 besitzt eine Auflagefläche, die von einander kreuzenden Metalleisten 4 gebildete wird, in deren Kreuzungspunkten wahlweise, d.h. in Abhängigkeit von der Kontur des Werkstückes 14, Stützelemente 6 mit konischer Spitze 5 (vorzugsweise aus Stahl) eingesetzt werden können.

In einer Ecke der Auflagefläche des Auflagetisches 1 ist ein Werkstückanschlag 10 vorgesehen. Der Werkstückanschlag 10 ist unter die Auflagefläche des Auflagetisches 1 versenkbar und kann durch einen Deckel 11 abgedeckt werden, so dass er während des eigentlichen Fasenschneidens nicht stört und auch selbst durch das Fasenschneiden nicht beeinträchtigt wird.

Das Portal 3 ist über zwei Portalschenkel 20 und 21 auf Führungsschienen 22 und 23 verfahrbar.

Dabei ist die Anordnung so getroffen, dass wenigstens die Führungsschiene 23 unter einem über zwei Stützfüße 7 des Auflagetisches 1 auskragenden Teil 8 der Auflagefläche desselben angeordnet ist. Der Schenkel 21 des Portals 3 ist in seinem unteren Bereich nach innen abgewinkelt ist, so dass er den auskragenden Teil 8 des Auflagetisches I um- und untergreift. Dies hat den Vorteil, dass die Schiene 23 den seitlichen Zugang zum Auflagetisch 1 nicht stört, und Werkstücke 14 problemlos, auch von zwei Seiten her auf den Auflagetisch I aufgelegt werden kann.

Unter dem Auflagetisch 1 ist eine Lade 25 für beim Schneiden anfallende Abfallprodukte vorgesehen. Diese Lade 25 kann mit Rädern ausgestattet sein, so dass sie leicht beweglich ist.

Am oberen, horizontalen Steg 30 des Portals 3 ist der Schneidkopf 2 verfahrbar. Der Schneidkopf 2 trägt um eine in Gebrauchslage lotrechte Achse 35 verdrehbar ein thermisches Schneidwerkzeug 40. Beispiele für thermische Schneidwerkzeuge 40 sind Laserschneidwerkzeuge, Elektronenstrahlschneidwerkzeuge und Plasma- oder 3

Claims (3)

1. AT 406 244 B Autogenschneidbrenner. Das Schneidwerkzeug 40 ist gegenüber seinem am Steg 30 des Portals 3 auf Führungsschienen 31 horizontal verfahrbaren Schlitten 32 (Fig. 3) lotrecht verstellbar. Fig. 2 zeigt schematisch den Schneidkopf 2 und den an ihm montierten, beispielsweise als Laserkamera ausgebildeten Blechkantensensor 50 für das Erfassen und Verfolgen der zu fasenden Blechkante. Zusätzlich kann der Blechkantensensor 50 zusammen mit dem Werkstückanschlag 10 zum Erfassen der Blechdicke herangezogen werden, wie dies in Fig. 2 schematisch dargestellt ist. Hiezu ist dem Werkstückanschlag 10 ein Messtaster 12 zugeordnet, der an die Unterseite 13 eines Werkstückes 14 aus Blech, das auf den Stutzelementen 6 aufliegt, in Anlage gebracht wird. Mit Hilfe der vom Blechkantensensor 50 erfassten Lage der oberen Kante 15 des Werkstückes 14 und der Lage des Messfühlers 12 kann die Blechstärke erfasst werden. Fig. 2 zeigt, dass das Schneidwerkzeug 40 am Schneidkopf 2 über eine als Parallelogrammsystem ausgebildete Halterung 41 befestigt ist. Durch das Parallelogrammsystem kann das Schneidwerkzeug 40 ohne Änderung der Höhenlage und der seitlichen Ausrichtung der Spitze 42 des Schneidwerkzeuges 40 gekippt werden, wie dies in Fig. 3 durch verschiedene Lagen des Schneidwerkzeuges 40 und seiner Halterung 41 am Schneidkopf 2 symbolisiert ist. Weitere Einzelheiten des Schneidkopfes 2 und der Halterung 41 werden nun anhand einerbevorzugten Ausführungsform (Fig. 3) erläutert. Der Schneidkopf 2 ist über an seinem Schlitten 32 vorgesehene Führungsschuhe auf Führungsschienen 31 am Steg 30 des Portals 3 horizontal verfahrbar. Zusätzlich ist das Tragegehäuse 33 des Schneidkopfes 2 am Schlitten 32 lotrecht verstellbar geführt. Die Halterung 41 für das Schneidwerkzeug 40, z.B. den Schneidbrenner 40, der wie in Fig. 3 gezeigt, eine gekrümmte (Brenner-)Spitze 42 haben kann, ist am Tragegehäuse 33 mit Hilfe eines Antriebes 34 über ein Lager 36 um die Achse 35 verdrehbar gelagert. Die als Werkstückkantensensor 50 dienende (Laser-)Kamera ist an einem Halter 51 mit Hilfe eines Antriebes 52 lotrecht verstellbar gelagert. Der Halter 51 ist an einem Ring 53 befestigt, der über ein Lager 54 drehbar am Tragegehäuse 33 unabhängig vom Schneidwerkzeug 40 verdrehbar ist. Hiezu ist ein Antriebsmotor 55 vorgesehen. Die Halterung 41 für das Schneidwerkzeug 40 besteht aus einem ersten Arm 56, der am Schneidkopf 40 um die Achse 35 verdrehbar gelagert ist, einem Mittelstück 48, das über ein Gelenk 45 am ersten Arm 56 gelagert ist, und einem zweiten Arm 57, der am Mittelstück 48 über ein Gelenk 46 gelagert ist und der über ein weiteres Gelenk 47 das Schneidwerkzeug 40 trägt. Im ersten, am Schneidkopf 40 verdrehbar gelagerten Arm 56 der Halterung 41 ist ein Antrieb 44 vorgesehen, der für den gemeinsamen Antrieb der Gelenke 45, 46 und 47 des Parallelogrammsystems dient. Das bedeutet, dass für jede Stellung des Mittelstückes 48 der Halterung 41 eine bestimmte Winkelstellung des Schneidwerkzeuges 40 zwangsweise herbeigeführt wird (das Schneidwerkzeug 40 bleibt also "parallel" zum Mittelstück 48 des Trägers 41). Dadurch wird, wie in Fig. 3 dargestellt, gewährleistet, dass beim Andern der Winkelstellung des Schneidwerkzeuges 40 zur Achse 35 (diese steht in der Regel senkrecht zur Oberfläche des Werkstückes 14) die Lage der Spitze 42 des Schneidwerkzeuges 40 nicht geändert wird, d.h. sie wird weder seitlich noch der Höhe nach bewegt, so dass ein Nachjustieren über die übrigen Achsen des Schneidkopfes 2 bzw. des Portals 3 nicht erforderlich ist. Die von der Verdrehbarke i t des Schneidwerkzeuges 40 und seiner Halterung 41 (Antrieb 34) um die Achse 35 unabhängige Verstellbarkeit des Werkstückkantensensors 50 bezüglich dieser Achse 35 (Antrieb 53) erlaubt es, den Werkstückkantensensor 50 aus der in Fig. 3 rechts eingezeichneten Lage in die in Fig. 3 links eingezeichnete Lage 50” zu verstellen, ohne dass die Lage des Schneidwerkzeuges 40 durch Betätigen seines Antriebes 44 relativ zur Achse 35 verändert werden muss. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Schneiden von Fasen mit einem thermischen Schneidwerkzeug (40), das relativ zu einer Auflagefläche (1) für ein Werkstück (14) an einem Schneidkopf (2) um mehrere Achsen verstellbar befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidwerkzeug (40) über eine als Parallelogrammsystem ausgebildete Halterung (41) am Schneidkopf (2) befestigt ist dass drei Ecken des Parallelogrammsystems durch 4 AT 406 244 B Gelenke (45, 46, 47) zwischen den einzelnen Teilen (48, 57) des Parallelogrammsystems gebildet sind und dass die vierte Ecke des Parallelogrammsystems durch die Spitze (42) des Schneidwerkzeuges (40) gebildet ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (41) einen am Schneidkopf (2) um eine Achse (35) verdrehbar gelagerten ersten Arm (56), ein Mittelstück (48), das am ersten Arm (56) über das erste Gelenk (45) verschwenkbar befestigt ist, und einen zweiten Arm (57) , der zum ersten Arm (56) parallel ausgerichtet ist, der am Mittelstück (48) um das zweite Gelenk (46) verschwenkbar befestigt ist, und der über das dritte Gelenk (47) das Schneidwerkzeug (40) tragt, aufweist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze (42) des Schneidwerkzeuges (40) in der Achse (35) liegt, um welche der erste Arm (56) der Halterung (41) für das Schneidwerkzeug (40) am Schneidkopf (2) verdrehbar ist. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen 5