CZ20022734A3 - Způsob nastavení polohy přivařovaného svorníku a svařovací hlava na svorníky - Google Patents

Description

Způsob nastavení polohy při varovaného svorníku a svařovací hlava na svorníky

Vynález se týká způsobu nastavení polohy při varovaného svorníku, který je uchycen ve svařovací hlavě na svorníky, přičemž je svařovací hlava na svorníky uspořádána na programovatelném víceosém manipulačním ústrojí, a přičemž se přivařovaný svorník při svařování přistaví ve vysouvacím směru k polotovaru, na kterém se navaří.

Vynález se nadto týká svařovací hlavy na svorníky, zejména k provádění způsobu podle vynálezu, se svařovací osou, posunutelnou v axiálním směru, držákem přivařovaného svorníku, který je spojen se svařovací osou, a ústrojím pro detekci kontaktu, které při posuvu svařovací osy ve vysouvacím směru zjišťuje kontakt přivařovaného svorníku s polotovarem.

Přivařované svorníky se dosud navařují na polotovaru následujícím způsobem; víceosé manipulační ústrojí, obvykle programovatelný průmyslový robot, přivede svařovací hlavu na svorníky do blízkosti povrchu polotovaru do tak zvané výchozí polohy svařování. Z této výchozí polohy svařování posouvá svařovací hlava na svorníky přivařovaný svorník ve vysouvacím směru·, až dojde ke kontaktu při vařovaného svorníku s povrchem polotovaru. Při kontaktu přivařovaného svorníku s polotovarem se aktivuje dotykový obvod, takže se »· · · · · • « • · · · • · · zjistí poloha polotovaru ve vysouvacím směru. Tato poloha se uloží do paměti a při varovaný svorník se nadzvedne od polotovaru o určitý úsek. S nadzvednutím při varovaného svorníku se pomocí zdvihového zapálení vytvoří elektrický oblouk, a přivařovaný svorník se svařovací hlavou na svorníky, například za řízení dráhy nebo rychlosti, posune ve vysouvacím směru a ponoří do vznikající taveniny.

Právě při stavbě automobilů se musejí přivařované svorníky pomocí robotů navařovat v drážkách, prohloubeninách nebo žlábcích na polotovaru. Přitom je nastavení polohy přivařovaného svorníku velmi důležité, protože velká odchylka polohy přivařovaného svorníku může vést ke značným problémům při navazujícím použití navařeného svorníku (kupříkladu při instalaci držáků, spon nebo list). Protože má karoserie vozidla, na které má být umístěn přivařovaný svorník, v upínacím zařízení přepravního systému v automobilovém závodě polohové tolerance, a protože karoserie samotná může mít zčásti značné tolerance, posouvá se poloha jmenovité polohy přivařovaného svorníku v prostoru, takže se přivařovaný svorník navaří příliš blízko nebo příliš daleko od bočních stěn v drážkách, prohloubeninách nebo žlábcích.

Vynález vytváří způsob, který přivařovaný svorník polohově exaktně nastaví v polotovaru, a svařovací hlavu na svorníky, která umožní exaktní nastavení polohy svorníku vůči polotovaru · · ·

Způsob podle vynálezu předpokládá následující kroky5

a) svařovací hlava na svorníky se manipulačním ústrojím přivede k polotovaru,

b) manipulační ústrojí posune svařovací hlavu na svorníky napříč k vysouvacímu směru, ve kterém se přivařovaný svorník při pozdějším svařování pohybuje, až ústrojí pro detekci kontaktu, uspořádané na svařovací hlavě na svorníky, kontaktuje boční plochu polotovaru,

c) manipulační ústrojí posune svařovací hlavu na svorníky napříč k vysouvacímu směru o předem stanovený jmenovitý rozměr do výchozí polohy svařování, a

d) přivařovaný svorník se ve vysouvacím směru posune vůči povrchu polotovaru až do kontaktu s ním.

Výhodně se potom se zvednutím přivařovaného svorníku od povrchu polotovaru vytvoří pomocí zdvihového zapálení mezi přivařovaným svorníkem a polotovarem elektrický oblouk.

U způsobu podle vynálezu se zjišťuje nejen axiální poloha polotovaru před svařováním, nýbrž také radiální poloha polotovaru, tím že se detekuje boční plocha polotovaru a zjišťuje její poloha. Tím se dá exaktně dosáhnout požadovaného jmenovitého odstupu (odstup boční plochy od navařeného svorníku) a přivařovaný svorník je v drážkách, prahloubeninách nebo zlábcích v polotovaru exaktně polohově nastaven.

U dalšího provedení vynálezu se předpokládá, že v kroku

b) se manipulační ústrojí svařovací hlavy na svorníky posune v prvním směru bočně k boční ploše polotovaru, přičemž ústroji pro detekci kontaktu na svařovací hlavě na svorníky • · signalizuje kontakt s polotovarem, a přičemž se z toho vyplývající první poloha při kontaktu s polotovarem odečte a uloží do paměti. Svařovací hlava na svorníky se následně posune ve druhém směru, opačném vůči prvnímu směru, až do druhé polohy, ve které ústrojí pro detekci kontaktu již nesignalizuje kontakt s polotovarem. Tato druhá poloha se odečte a uloží do paměti. Následně se z první a druhé polohy určí referenční hodnota, ze které se svařovací hlava na svorníky o předem stanovený jmenovitý rozměr pohybuje bočně do výchozí polohy svařování.

Referenční hodnota je výhodně střední hodnotou mezi první a druhou polohou. Zjišťování referenční hodnoty má ten důvod, že svařovací hlava na svorníky se přisouvá k boční ploše určitou rychlostí, a že dojde k jistému časovému zpoždění, než se svařovací hlava na svorníky zastaví v první poloze, takže boční plocha se může tak zvaně přejet a první poloha nereprodukuje boční polohu boční plochy. Také při posuvu do druhého směru existuje časové zpoždění, dokud ústrojí pro detekci kontaktu již nesignalizuje kontakt a/nebo svařovací hlava na svorníky zůstane stát ve druhé poloze. Referenční hodnota z první a druhé polohy je potom fiktivní skutečnou polohou boční plochy. Referenční hodnota může být závislá na rychlostech, kterými se svařovací hlava na svorníky posouvá v prvním a druhém směru.

Nadto se předpokládá, že v kroku d> svařovací hlava na svorníky posune přivařovaný svorník, přičemž je také možné, že víceosé manipulační ústrojí přivede svařovací hlavu na svorníky až relativně blízko k povrchu polotovaru, a svařovací hlava na svorníky samotná pohybuje se svařovací • * · » · • · · · osou ve vysouvacím směru následně až k dosažení kontaktu s polotovarem.

Výhodný příklad provedení způsobu podle vynálezu předpokládá, že se ústrojí pro detekci kontaktu, které v kroku d) zjišťuje při posuvu ve vysouvacím směru kontakt s polotovarem, použije k indikaci kontaktu s polotovarem v kroku b) (způsob napříč k vysouvacímu směru). To znamená, že nemusejí být vynaloženy žádné podstatné doplňkové náklady, aby se dosáhlo indikace polohy.

Svařovací hlava na svorníky se vyznačuje tím, že je uspořádáno ústrojí pro detekci kontaktu, které při posuvu svařovací hlavy na svorníky napříč k vysouvacímu směru zjišťuje přítomnost boční plochy polotovaru. Pojem napříč k vysouvacímu směru znamená ostatně výhodně v pravém úhlu k vysouvacímu směru.

Ústrojí pro detekci kontaktu ke zjišťování boční plochy má podle výhodného příkladu provedení dotykový člen pro dotyk s boční plochou.

Tento dotykový člen by měl být elasticky pružně nebo pružně uložen na svařovací hlavě na svorníky, aby se plasticky nedeformoval, jestliže dojde ke kontaktu s boční plochou polotovaru.

Dotykový člen je podle výhodného příkladu provedení objímkou, obklopující přivařovaný svorník. To má tu výhodu, že dotykový člen může být posouván v každém směru a kontaktuje před přivařovaným svorníkem boční plochu polotovaru. Výhodně je vnější plášť objímky uspořádán vůči ose přivařovaného svorníku soustředně, aby nezávisle na směru posuvu při zjišťování polohy boční plochy polotovaru existoval vždy stejný odstup mezi vnějším pláštěm, který • · • · • 0·· ·««· • · · · • ··· • · · • ♦ «······ · vytváří kontakt k boční plose, a osou přivarovaného svorní ku.

Nadto je ústrojí pro detekci kontaktu ke zjišťování kontaktu přivařovaného svorníku a polotovaru současně i ústrojím pro detekci kontaktu, které má dotykový člen, takže je vesměs uspořádáno jen jedno ústrojí pro detekci kontaktu, které slouží ve vysouvacím směru a v bočním směru detekci polohy.

Dotykový člen je výhodně upevněn na svařovací ose a protékán proudem. Aby nebyl navařen spolu s přivařovaným svorníkem, není s ním v přímém kontaktu, přičemž jsou oba díly spolu za účelem detekce polohy elektricky spojeny.

Další znaky a výhody vynálezu vyplývají z následujícího popisu a přiložených výkresů, které znázorňují na obr. 1 svařovací hlavu na svorníky podle vynálezu a polotovar, na kterém má být navařen přivařovaný svorník, na obr. 2 pohled na řez II - II z obr. 1, na obr. 3 svařovací hlavu na svorníky při detekci polohy v jiném okolí polotovaru, a na obr. 4 zvětšený pohled na přední konec svařovací hlavy s naříznutou objímkou.

Na obr. 1 je znázorněna přední část svařovací hlavy 3.

na svorníky, která je upevněna na programovatelném víceosém manipulačním ústrojí 5 ve tvaru průmyslového robota. Pomocí svařovací hlavy na svorníky mají být přivařované svorníky.

·· ·«« • · ·

1111 * ·

11

99·<

1111 111

15. navařovány v prohl oubeni ně Z polotovaru 2. ve tvaru plechu vozidla. Svařovací hlava na svorníky má zde blíže neznázorněný lineární pohon, který může pohybovat svařovací osou 11 s na něm upevněným držákem 13 při varovaného svorníku v axiálním směru, to znamená ve vysouvacím směru

JZ a v opačném směru β,.

Na obr. 1 je dále znázorněn přivařovaný svorník 15., uchycený v držáku 13 přivařovaného svorníku, který je dodatečně upevněn v později navařené poloze na polotovaru.

Držák 13 přivařovaného svorníku je obklopen dotykovým členem ve tvaru válcové, v podélném směru vícekrát rozříznuté objímky 17, jejíž vnější boční stěna 21 probíhá soustředně vůči ose β. a soustředně vůči svařovací ose 11 . viz obr. 2.

Objímka 17 je jednodílně upevněna na převlečné matici SJL, která slouží k aretaci držáku 13. při vařovaného svorníku na svařovací ose 11, viz. obr. 4.

Držák 13 přivařovaného svorníku a přivařovaný svorník ve vysouvacím směru 2. oproti objímce 17 vyčnívají.

Držák 13 přivařovaného svorníku a objímka 1Z jsou elektricky spojeny se společným ústrojím 25 pro detekci kontaktu, takže jsou oba pod stejným napětím.

Ústrojí 25 Pro detekci kontaktu, které může být kupříkladu dotykovým obvodem nebo být integrováno v řídicí jednotce svařovací hlavy na svorníky, slouží pro axiální a radiální zjišťování polohy povrchu polotovaru.

Objímka 17 může být v obvodovém směru uzavřena. Mohou být uspořádány také četné prstovité výstupky nebo kolíkovitý dotykový člen, který je spojen s ústrojím 25 pro detekci kontaktu • * ··♦· ···

Znázorněná svařovací hlava na svorníky má navařit při varovaný svorník 15 v určitém odstupu Z, vzdáleném od boční stěny 25 polotovaru 2. Odstup Z je tak zvaným jmenovitým odstupem. Tento jmenovitý odstup má být dodržen, aby se při varovaný svorník 15 exaktně polohově nastavil v prohloubenině ZAby se při varovaný svorník 1S, exaktně polohově nastavený, navařil, tak se použije následující způsobs

a) Svařovací hlava 3. na svorníky s průmyslovým robotem 5. se posune do blízkosti polotovaru, totiž do polohy, která v bočním směru přibližně odpovídá poloze přivařeného svorníku, která byla bez vyskytujících se tolerancí v prostoru naprogramována jako referenční hodnota.

b) Robot 5 posune svařovací hlavu 3 na svorníky v pravém úhlu k vysouvacímu směru 2, ve směru íLL, až objímka 1.Z, která je částí ústrojí pro detekci kontaktu, kontaktuje vnější boční plochu boční stěny 25. Ústrojí 23 pro detekci kontaktu, kterým také může být určitý druh spínače, vyšle příslušný signál do zde neznázorněné řídicí jednotky, která ihned průmyslový robot 5 zastaví. Tato první poloha, ve které se potom svařovací hlava na svorníky nachází, se odečte a uloží do paměti. Protože odstup osy β přivařovaného svorníku 15 od vnějšího pláště 21. objímky 1Z. je známý (rozměr X.) dá se zjistit boční poloha boční plochy boční stěny 25 vůči ose β..

c) Robot 5 posune nyní svařovací hlavu 3 na svorníky do druhého směru E2, který je opačný vůči směru B±, ve kterém se svařovací hlava 3 na svorníky posouvala k boční stěně 25. Svařovací hlava 3 na svorníky se o jmenovitý rozměr Y. (jmenovitý odstup Z - rozměr X.) posune ve směru B2„ takže • « · · »» ···· • * * • · ·· ♦ · · • · ··♦· »«· se osa fí. nachází ve jmenovitém odstupu 2. od boční stěny 25.

d) Následně posune průmyslový robot 5 při varovaný svorník ve směru 2 až do blízkosti polotovaru. Lineární motor pohybuje svařovací osou 11 a tím přivařovaným svorníkem 13 ve směru SZ? až dojde ke kontaktu při varovaného svorníku 13 s povrchem polotovaru 2- Aktivuje se ústrojí 23 pro detekci kontaktu, které zjišťuje polohu svařovací osy UL pomocí systému měření dráhy ve svařovací hlavě 3 na svorníky.

e) Za řízení dráhy se svařovací osa 11 ve směru B. nadzvedne o předem stanovený úsek od povrchu polotovaru.

•f) S nadzvednutím se pomocí zdvihového zapálení vytvoří mezi přivařovaným svorníkem 15 a polotovarem Z elektrický oblouk, g) Svařovací osa 11 se za řízení dráhy pohybuje ve směru 2?

a přivařovaný svorník 13 se noří do vytvořené taveniny.

Přivařovaný svorník 15 je nyní polohově přesně upevněn na polotovaru 2»

Objímka 17 je pomocí štěrbin radiálně pružně a elektricky vodivě spojena s držákem 13 svorníku. Dotyk s polotovarem se detekuje hlášením o kontaktu (elektrický tok proudu mezi objímkou 17 nebo přivařovaným svorníkem 15 a polotovarem).

Na obr. 3 je znázorněna jiná výchozí situace pro svařovací hlavu na svorníky, protože přivařovaný svorník 13 se musí pohybovat ve vodorovném směru ke stěně, která není uložena v žádném žlábku nebo prahloubenině. Zde se svařovací hlava na svorníky posune napříč k vysouvacímu směru 2 tak daleko, až se objímkou 17 kontaktuje plášť boční stěny 23. Následně se svařovací hlava na svorníky posune průmyslovým robotem ve směru B. zpět, aby při posuvu ve směru £1 do výchozí polohy svařování nenarazil přivařovaný svorník 13 na

0000 • 0 · • 000 0 0 0 « «« ·· ·· • · · 0 0 0 0

0 0 · · * • · 0 0 0 · *

0 0 0 0 0 ··· 00 0· 000· boční stěnu 23. Následně se svařovací hlava 3 na svorníky posune o jmenovitý rozměr Y. <Y = X + jmenovitý odstup Z.) ve směru B1 do výchozí polohy svařování. Odtamtud může burf robot posunout svařovací hlavu 3 na svorníky blíže k povrchu polotovaru, nebo svařovací hlava 3 na svorníky posune svařovací osu 11 ve směru 2, až dojde ke kontaktu při vařovaného svorníku 15 s polotovarem 2.. Následující kroky jsou již v souvislosti s obr. 1 vysvětlenými kroky navařování svorníku 15.

Jestliže se svařovací hlava 3 na svorníky posune stranou a objímka 17 kontaktuje boční plochu polotovaru, dojde k jistému zpoždění, než se robot 5. zastaví. Objímka 17 je v této první poloze vychýlena nepatrně stranou, takže rozměr & neodpovídá exaktně odstupu osy od boční plochy, nýbrž je větší než skutečný odstup. Aby se tato malá chyba korigovala, tak se svařovací hlava na svorníky posune podle modifikovaného způsobu do vůči směru BA opačného, druhého směru B.Z, až již ústrojí 23 pro detekci kontaktu nesignalizuje žádný kontakt s polotovarem. Robot 5 zůstane ihned stát, a tato druhá poloha se odečte a uloží do paměti. Následně se z první a druhé polohy určí referenční hodnota, výhodně střední hodnota mezi oběma polohami. Z této střední hodnoty se potom svařovací hlava 3 na svorníky pohybuje o jmenovitý rozměr Y bočně do výchozí polohy svařování , ze které se přivařovaný svorník 15 posune jen ještě v axiálním směru, až je navařen.

Jestliže boční plocha, která se má detekovat, není vůči směru BA pohybu v pravém úhlu a poloha polotovaru může v uchycení zakolísat, mohlo by dojít k nepřesnostem při určování polohy boční plochy. Z tohoto důvodu se může «9 9*9 · » 9 >

• 444 4 4 4

4 «9 ·· ··

9 4 4 4 t 4 4 4 * » 9 9 9 · 9 » 9 4 · · ·· 99 9444 předpokládat, že se svařovací hlava nejprve přistaví ve vysouvacím směru J2 až k dotyku svorníku s polotovarem, a zjistí se nejdříve poloha polotovaru ve vysouvacím směru ii- Následně se svorník ve směru B. nadzvedne o definovaný úsek, a konečně, jak již bylo vysvětleno, posune stranou, aby se určila poloha boční plochy • f 9 9 ► » 9

I 9 »9 9949

4

9 99 • 949 ♦·9

9999

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Svařovací hlava na svorníky,

   a) se svařovací osou (11), posunutelnou v axiálním směru,

   b) s držákem (13) přivařovaného svorníku, který je spojen se svařovací osou (11),

   c) s ústrojím (23) pro detekci kontaktu, které při posuvu

   svařovací hlavy (3) na svorní ky ve směru napříč k vysouvacímu směru zjišťuje přítomnost boční plochy polotovaru, d) přičemž ke zjišťování boční plochy je pro dotyk s boční

   plochou uspořádán dotykový člen, který je vytvořen jako koaxiálně k držáku (13) přivařovaného svorníku uspořádaná obj í mka (17), vyznačující se tím,

   e) že objímka (17) je částí převlečné matice (51), kterou je držák (13) přivařovaného svorníku upevněn na svařovací ose (11), a že objímka (17) je elektricky spojena s držákem (13) přivařovaného svorníku, a

   f) že ústrojí (23) pro detekci kontaktu tvoří ke zjišťování kontaktu přivařovaného svorníku (15) s polotovarem (9) ve vysouvacím směru také upravené ústrojí (23) pro detekci kontaktu ke zjišťování kontaktu mezi objímkou a boční plochou polotovaru, přičemž se detekce kontaktu provádí vždy detekcí elektrického kontaktu.
2. 2. Svařovací hlava na svorníky podle nároku 1, vyznačující se tím, že objímka (17) má více prstovitých výčnělků.

   změněný list v* ···· * · · • ··* • · ~ · 9 ··*« ·Μ ·· · · • · ·

   9 9 » * • 99 ** · *· • 9 9 • 9 n • · * • 49 ·· 999·
3. 3- Svařovací hlava na svorníky vyznačující se tím, že objímka svorní k (15) » podle nároku 1 nebo 2, (17) obepíná při varovaný
4. 4. Svařovací hlava na svorníky podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím,

   a) že ústrojí (23) pro detekci kontaktu signalizuje kontakt s polotovarem při pohybu v prvním směru napříč k vysouvacímu směru, a tato první poloha při kontaktu s polotovarem se odečte a uloží do paměti,

   b) že ústrojí (23) pro detekci kontaktu při posuvu svařovací hlavy (3) na svorníky ve druhém směru (B2) , opačném k prvnímu směru, až do druhé polohy, ve které již nesignalizuje žádný kontakt s polotovarem, tuto druhou polohu odečte a uloží do paměti, a

   c) že ústrojí (23) pro detekci kontaktu zjistí z první a druhé polohy referenční hodnotu, ze které se svařovací hlava (3) na svorníky pohybuje bočně o předem stanovený jmenovitý rozměr <Y) do výchozí polohy svařování.
5. 5. Svařovací hlava na svorníky podle nároku 4, vyznačující se tím, že referenční hodnota je střední hodnotou mezí první a druhou polohou.

   změněný list